JPH0948971A - 液晶媒体 - Google Patents
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- JPH0948971A JPH0948971A JP8219112A JP21911296A JPH0948971A JP H0948971 A JPH0948971 A JP H0948971A JP 8219112 A JP8219112 A JP 8219112A JP 21911296 A JP21911296 A JP 21911296A JP H0948971 A JPH0948971 A JP H0948971A
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Abstract
Nディスプレイに適する液晶媒体を見出す。 【解決手段】 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、一般式Iの化合物
の1種以上を含有する液晶媒体: RはH,C1〜15個のアルキル基またはアルケニル基
であり、この基は未置換であるか置換基として1個のC
NまたはCF3を有するかあるいは置換基として1個以
上のハロゲンを有し、この基中に存在する1個以上のC
H2基は独立して、O原子が相互に直接結合しないもの
として、 または−O−CO−O−により置き換えられてもよく、
YはF,C1,C1〜6個を有するハロゲン化されてい
るアルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基であ
り、L1およびL2は独立してHまたはFである。
Description
有する極性化合物の混合物を基材とする液晶媒体、その
電気光学目的における使用、およびこの媒体を含有する
ディスプレイに関する。
ル基またはアルケニル基、L1およびL2=HまたはF、
で表わされる化合物がすでに開示されている。
使用される。この理由は、このような物質の光学的物性
は印加電圧により変更することができるからである。液
晶に基づく電気光学デバイスは、当業者に充分に周知で
あり、各種効果に基づくことができる。このようなデバ
イスの例には、動的散乱を有するセル、DAP(整列相
の変形)セル、ゲスト/ホストセル、TN(ねじれネマ
ティック)セル、STN(スーパーツィストネマティッ
ク)セル、SBE(超複屈折効果)セルおよびOMI
(光学モード干渉)セルがある。大部分の慣用の表示デ
バイスは、シャット−ヘルフリッヒ効果に基づいてお
り、ねじれネマティック構造を有する。
に対する安定性を有し、かつまた良好な電場に対する安
定性および電磁波照射線に対する安定性を有していなけ
ればならない。さらにまた、液晶材料は、比較的小さい
粘度を有するべきであり、かつまたセルにおいて、短い
アドレス時間、低いしきい電圧および大きいコントラス
トを付与すべきである。さらにまた、液晶材料は、慣用
の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下のでき
るだけ広い範囲で、適当な中間相、例えば前記セル用の
ネマティックまたはコレステリック中間相を有していな
ければならない。液晶は一般に、複数の成分の混合物の
形態で使用されることから、これらの成分は相互に容易
に混和できるものであることが重要である。さらに別の
性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性はセ
ルのタイプおよび用途分野に応じて相違する要件を満た
すものでなければならない。例えば、ねじれネマティッ
ク構造を有するセル用の材料は、正の誘電異方性および
小さい導電性を有していなければならない。
ネマティック相、比較的小さい複屈折、非常に大きい抵
抗、良好なUVおよび温度安定性ならびに低い蒸気圧を
有する媒体が、各画素の切り換え用の集積非線型素子を
備えたマトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプ
レイ)に望まれる。このタイプ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り換えに使
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、
「能動的マトリックス」(active matrix)と称され、
2つのタイプに分類することができる: 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)または他のダイオード。 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(T
FT)。
は、ディスプレイの大きさを制限する。これは、種々の
部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問
題が生じるからである。好適であって、さらに有望なタ
イプ2の場合に、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から
なるTFT、または多結晶形または無定形シリコンを基
材とするTFTである。後者の技術に関しては、格別の
研究努力が世界中でなされている。
の1枚のガラス板の内側に施され、もう1枚のガラス板
の内側は透明な対向電極を担持している。画素電極の大
きさと比較すると、TFTは非常に小さく、かつまた目
で見て、像に対する有害な効果は有していない。この技
術はまた、各フィルター素子が切り換え可能の画素に対
して向い側に位置するように、モザイク状の赤色、緑色
および青色フィルターを配列した全色コンパティブル画
像ディスプレイにまで発展させることができる。TFT
ディスプレイは通常、透過光内に交差偏光子を備えたT
Nセルとして動作し、裏側から照射される。本明細書に
おいて、MLCディスプレイの用語には、集積非線型素
子を備えたマトリックスディスプレイのいずれもが包含
される。すなわち能動的マトリックスに加えて、またバ
リスターまたはダイオード(MIM=金属−絶縁体−金
属)などの受動的素子を備えたディスプレイが包含され
る。
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)および自動車または
航空機構造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
の不適当な抵抗値による問題が生じる[TOGASHI,S.,SEK
IGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIM
A,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay
84,1984年9月:A210〜288 Matrix LCD Controlled by D
ouble Stage Diode Rings,141頁以降、Pairs;STROMER,
M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:Design of T
hin Film Transistors for Matrix Addressing of Tele
vision Liquid Crystal Displays,145頁以降、Pair
s]。
プレイのコントラストは低下し、残像消去の問題が生じ
ることがある。液晶混合物の抵抗値は一般に、MLCデ
ィスプレイの内部表面との相互作用によって、MLCデ
ィスプレイの寿命全般を通じて減少することから、許容
される動作寿命を得るためには、大きい(初期)抵抗値
は非常に重要である。特に、低電圧混合物の場合に、非
常に大きい抵抗値を得ることは従来、不可能であった。
温度上昇をできるだけ小さくして、かつまた加熱および
(または)UV照射線に露光した後に、この抵抗値を増
加させることがまた重要である。また、従来技術からの
混合物の低温物性は特に悪い。低温でさえも、結晶化お
よび(または)スメクティック相が生成せず、かつまた
粘度に対する温度依存性ができるだけ小さいことが要求
される。しかるに、従来技術のMLCディスプレイは、
現在の要件を満たすものではない。
または有していても小さい程度であり、広い動作温度範
囲、低温においても短い応答時間、およびまた小さいし
きい電圧と同時に、非常に大きい抵抗値を有するMLC
ディスプレイに対する多大の要求が継続している。TN
(シャット−ヘルフリッヒ)セルの場合に、このセルに
は下記の利点を促す媒体が望まれる: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
における作動能力(野外使用、自動車、航空電子工
学)、UV照射線露光に対する増大した安定性(より長
い寿命)。
利点を達成することができると同時には、他のパラメー
ターを保有するものではない。スーパーツイストセル
(STN)の場合に、より大きいマルチプレキシビリテ
ィおよび(または)より低いしきい電圧および(また
は)より広いネマティック相範囲(特に、低温におけ
る)が可能な媒体が望まれる。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
ック転移または融点、粘度、誘電率、弾性率)の幅のさ
らなる拡大が希求されている。
液晶媒体、特にMLC、TNまたはSTNディスプレイ
用の液晶媒体を見出すことにあった。本発明のさらにも
う一つの課題は、前記欠点を有していないか、または有
していても小さい程度であり、かつまた好ましくは非常
に大きい抵抗値および低いしきい電圧を同時に有する、
特にMLC、TNまたはSTNディスプレイ用の液晶媒
体を見出すことにあった。
Iで表わされる化合物を含有する液晶媒体により、上記
課題が解消されることが見出された。
いか、または有していても小さい程度であり、かつまた
非常に大きい抵抗値および低いしきい電圧を同時に有す
る、特にMLC、TNまたはSTNディスプレイ用の液
晶媒体を提供することにある。本発明により、この新規
媒体をディスプレイで使用することによって、この課題
が達成されることが見出された。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
液晶媒体であって、下記一般式Iで表わされる化合物の
1種または2種以上を含有することを特徴とする液晶媒
体に関する:
有するアルキル基またはアルケニル基であり、この基は
未置換であるか、あるいは置換基として1個のCNまた
はCF3を有するか、あるいは置換基として少なくとも
1個のハロゲンを有し、この基中に存在する1個または
2個以上のCH2基はそれぞれ独立して、O原子が相互
に直接に結合しないものとして、
を有する、ハロゲン化されているアルキル基、アルケニ
ル基またはアルコキシ基であり、そしてL1およびL
2は、それぞれ相互に独立して、HまたはFである。
有する。置換基を選択することによって、これらの化合
物は液晶媒体を主として構成する基材として使用するこ
とができる;しかしながら、式Iで表わされる化合物は
また、別の種類の化合物からの液晶基材に添加して、例
えばこの種の誘電体の誘電異方性および(または)光学
異方性を変えることができ、および(または)そのしき
い電圧および(または)その粘度を最適にすることがで
きる。式Iで表わされる化合物は純粋な状態で無色であ
り、そして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。
体において、Yは好ましくは、F、Cl、OCF3、O
CHF2、CF3、CHFCF3、CF2CHF2、C2H4C
HF2、CF2CH2CF3、CHF2、OCH2CF3、O
CH2CHF2、OCF2CHF2、O(CH2 )3CF3、
OCH2C2F5、OCH2CF2CHF2、OCH2C
3F7、OCHFCF3、OC2F5、OCF2CHFC
F3、OCH=CF2、OCF=CF2、OCF=CFC
F3、OCF=CF−C2F5、CH=CHF、CH=C
F2、CF=CF2、CF2OCF3であり、特にF、OC
HFCF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、OC
3F7、OCH=CF2またはCF2OCF3である。特に
好適な化合物として、式Iにおいて、Y=L1 =Fであ
る化合物が挙げられる。
シ基である場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であ
ることができる。この基は好ましくは、直鎖状であっ
て、炭素原子2個、3個、4個、5個、6個または7個
を有し、従って好ましくは、エチル、プロピル、ブチ
ル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポ
キシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシまたはヘプト
キシであり、さらにまたメチル、オクチル、ノニル、デ
シル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシ
ル、ペンタデシル、メトキシ、オクトキシ、ノノキシ、
デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシま
たはテトラデコキシであることができる。オキサアルキ
ルは好ましくは、直鎖状の2−オキサプロピル(=メト
キシメチル)、2−(=エトキシメチル)または3−オ
キサブチル(=2- メトキシエチル)、2−、3−また
は4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オ
キサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキ
サヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−
オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−
または8−オキサノニルあるいは2−、3−、4−、5
−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。
する1個のCH2が−CH=CH−により置き換えられ
ている場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であるこ
とができる。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭
素原子2〜10個を有する。従って、この基は特に、ビ
ニル、プロプ−1−または−2−エニル、ブト−1−、
−2−または−3−エニル、ペント−1−、−2−、−
3−または−4−エニル、ヘキシ−1−、−2−、−3
−、−4−または−5−エニル、ヘプト−1−、−2
−、−3−、−4−、−5−または−6−エニル、オク
ト−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−ま
たは−7−エニル、ノン−1−、−2−、−3−、−4
−、−5−、−6−、−7−または−8−エニル、ある
いはデク−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−
6−、−7−、−8−または−9−エニルである。
する1個のCH2基が−O−により置き換えられている
場合、およびまた1個のCH2基が−CO−により置き
換えられている場合に、これらの基は好ましくは、隣接
している。従って、この基は1個のアシルオキシ基−C
O−O−または1個のオキシカルボニル基−O−CO−
を含有する。この基は好ましくは、直鎖状であって、炭
素原子2〜6個を有する。従って、この基は特に、アセ
トキシ、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、アセトキシメチ
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−アセトキシエチ
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、3−アセトキシプロピル、3−プロピオニル
オキシプロピル、4−アセトキシブチル、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)ブチルである。
する1個のCH2基が未置換のまたは置換基を有する−
CH=CH−により置き換えられている場合、およびま
た隣接するCH2基が−CO−または−CO−O−また
は−O−CO−により置き換えられている場合に、この
基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。この基
は好ましくは、直鎖状であつて、炭素原子4〜13個を
有する。従って、この基は特に、アクリロイルオキシメ
チル、2−アクリロイルオキシエチル、3−アクリロイ
ルオキシプロピル、4−アクリロイルオキシブチル、5
−アクリロイルオキシペンチル、6−アクリロイルオキ
シヘキシル、7−アクリロイルオキシヘプチル、8−ア
クリロイルオキシオクチル、9−アクリロイルオキシノ
ニル、10−アクリロイルオキシデシル、メタアクリロ
イルオキシメチル、2−メタアクリロイルオキシエチ
ル、3−メタアクリロイルオキシプロピル、4−メタア
クリロイルオキシブチル、5−メタアクリロイルオキシ
ペンチル、6−メタアクリロイルオキシヘキシル、7−
メタアクリロイルオキシヘプチル、8−メタアクリロイ
ルオキシオクチルおよび9−メタアクリロイルオキシノ
ニルである。
て、1個のCNまたはCF3により置換されている場合
に、この基は好ましくは、直鎖状である。CNまたはC
F3による置換は、いずれか所望の位置であることがで
きる。R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に、
この基は好ましくは、直鎖状であり、そしてハロゲンは
好ましくは、FまたはClである。多置換されている場
合には、ハロゲンは好ましくは、Fである。生成する基
にはまた、過フッ素化されている基が包含される。1個
の置換基を有する場合に、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。式Iにおいて、重付加反応
に適する側鎖基Rを有する化合物は、液晶重付加生成物
の製造に適している。
る化合物は、これらが慣用の液晶基材中で良好な溶解性
を有することから、場合により重要であるが、特にこれ
らが光学活性である場合に、カイラルドーピング剤とし
て重要である。この種のスメクティック化合物は、強誘
電性材料用の成分として適している。SA相を有する式
Iで表わされる化合物は、例えば熱によりアドレスされ
るディスプレイに適している。
多くない鎖分枝を有する。好適な分枝鎖状基R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
ヘキソキシ、1−メチルヘキソキシおよび1−メチルヘ
プトキシである。
する2個または3個以上のCH2基が−O−および(ま
たは)−CO−O−により置き換えられている場合に、
この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。こ
の基は好ましくは、分枝鎖状であつて、炭素原子3〜1
2個を有する。従って、この基は特に、ビスカルボキシ
メチル、2,2−ビスカルボキシエチル、3,3−ビス
カルボキシプロピル、4,4−ビスカルボキシブチル、
5,5−ビスカルボキシペンチル、6,6−ビスカルボ
キシヘキシル、7,7−ビスカルボキシヘプチル、8,
8−ビスカルボキシオクチル、9,9−ビスカルボキシ
ノニル、10,10−ビスカルボキシデシル、ビス(メ
トキシカルボニル)メチル、2,2−ビス(メトキシカ
ルボニル)エチル、3,3−ビス(メトキシカルボニ
ル)プロピル、4,4−ビス(メトキシカルボニル)ブ
チル、5,5−ビス(メトキシカルボニル)ペンチル、
6,6−ビス(メトキシカルボニル)ヘキシル、7,7
−ビス(メトキシカルボニル)ヘプチル、8,8−ビス
(メトキシカルボニル)オクチル、ビス(エトキシカル
ボニル)メチル、2,2−ビス(エトキシカルボニル)
エチル、3,3−ビス(エトキシカルボニル)プロピ
ル、4,4−ビス(エトキシカルボニル)ブチルおよび
5,5−ビス(エトキシカルボニル)ヘキシルである。
ばHouben- WeylによるMethoden derOrganischen Chemi
e,Georg- Thieme出版社、Stuttgartなどの標準的学術
書)に記載されているようなそれ自体公知の方法によ
り、正確には当該反応に適する、公知の反応条件の下
に、製造することができる。それ自体は公知であるが、
本明細書には詳細に記載されていない変法を使用するこ
ともできる。本発明による式Iで表わされる化合物は、
例えば下記の方法により製造することができる:
気光学ディスプレイ(特に、フレームとともにセルを形
成している2枚の面平行外側板、この外側板上の各画素
を切り換えるための集積非線型素子およびこのセル内に
位置している正の誘電異方性および大きい抵抗値を有す
るネマティック液晶混合物を備えたSTNまたはMLC
ディスプレイ)に関し、およびまたこれらの媒体の電気
光学目的における使用に関する。本発明による液晶混合
物は、利用できるパラメーター幅の重要な拡大を促進す
る。透明点、低温における粘度、熱およびUV安定性お
よび誘電異方性の達成可能な組合わせは、従来の材料に
比較してはるかに優れている。
および大きい△εにかかわる要件は、従来では不充分な
程度にまでのみ達成可能であった。例えばZLI−31
19のような混合物系は匹敵できる透明点および比較的
好ましい粘度を有するが、これらの△εは+3にすぎな
い。別の混合物系は匹敵できる粘度および△ε値を有す
るが、60℃の領域の透明点を有するのみである。
好ましくは90゜以上、特に好ましくは100゜以上の
透明点を有すると同時に、△ε≧6、好ましくは≧8の
誘電異方性値および大きい抵抗値を有し、かつまた−2
0℃まで低下しても、好ましくは−30℃まで低下して
も、特に好ましくは−40℃まで低下しても、ネマティ
ック相を保有する。この物性は、優れたSTNおよびM
LCディスプレイの達成を可能にする。特に、これらの
混合物は低い動作電圧を有するという特徴を有する。そ
のTNしきい値は、2.0V以下、好ましくは1.5V
以下、特に好ましくは<1.3Vである。
ることによって、他の有利な性質を保有しながら、より
大きいしきい電圧でより高い透明点(例えば、110゜
以上)を得ることができ、あるいはより小さいしきい電
圧でより低い透明点を得ることができることは言うまで
もない。同様に、その粘度が対応して小さい数値で増加
しても、比較的大きい△ε値を有し、従ってしきい値が
より小さい混合物を得ることができる。本発明によるM
LCディスプレイは、グーチ(Gooch)およびタリイ(T
arry)の透過度の第一最低値で好ましく動作する[C.H.
GoochおよびH.A.TarryによるElectron.Lett.,10,2〜4,1
974;C.H.GoochおよびH.A.TarryによるAppl.Phys.,8
巻、1575〜1584,1975]。この場合に、特に好ましい電
気光学的性質、例えば類似ディスプレイにおけるしきい
電圧と同一のしきい電圧において、特性曲線の高い急峻
度およびコントラストの小さい角度依存性(ドイツ国特
許30 22 818)などに加えて、透過度の第二最
低値におけるより小さい誘電異方性でも充分である。
場合に比較して、本発明による混合物を使用することに
よって、第一最低値で格別に大きい抵抗値を得ることを
可能にする。各成分およびそれらの重量割合を適当に選
択することによって、MLCディスプレイの既定の層の
厚さに必要な複屈折の生成に、当業者は簡単な慣用の方
法を使用することができる。20℃における粘度は、好
ましくは<60mPa.s、特に好ましくは<50mm
2/秒である。ネマティック相範囲は、好ましくは少な
くとも90゜、特に少なくとも100゜である。この範
囲が好ましくは、少なくとも−20゜から+80゜まで
拡大される。
o)(HR)[S.Matsumoto等によるLiquidCrystals,5,1320(19
89);K.Niwa等によるProc.SID Conference,San Francisc
o,1984年6月、304頁(1984);G.Weber等によるLiquid Cr
ystals,5,1381(1989)]は、式Iで表わされる化合物を
含有する本発明による混合物は、式Iで表わされる化合
物の代わりに式:
たは式
較して、温度の上昇に従うHRの減少が格別に小さいこ
とを示す。
格別に良好である。すなわち、これらの混合物は、UV
照射線にさらされた場合におけるHRの減少が格別に小
さい。 本発明による媒体は好ましくは、複数(好まし
くは2種または3種以上)の式Iで表わされる化合物を
基材とするものである。すなわち、これらの化合物の割
合は、5〜95%、好ましくは10〜60%、特に好ま
しくは20〜50%の範囲である。本発明による媒体に
使用することができる式I〜XIIIおよびそれらの付
属式で表わされる各化合物は、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。
VIIからなる群から選択される化合物の1種または2
種以上をさらに含有する媒体:
R0: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、X0:FまたはCl、あるいは炭素原子1
〜6個を有するハロゲン化されているアルキル基、アル
ケニル基またはアルコキシ基、Y1およびY2:それぞれ
相互に独立して、HまたはF、r:0または1、
下記の化合物である:
ある。
から選択される化合物の1種または2種以上をさらに含
有する媒体:
それぞれ相互に独立して、請求項2に定義されていると
おりであり、好ましくはF、Cl、CF3、OCF3、O
CHF2、それぞれ6個までの炭素原子を有するアルキ
ル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニ
ルである。式I〜VIIで表わされる化合物の割合は、
総合して、総混合物の少なくとも50重量%である。式
Iで表わされる化合物の割合は、総混合物の3〜80重
量%である。式II〜VIIで表わされる化合物の割合
は、総混合物の20〜80重量%である。
IIで表わされる化合物を含有する媒体。R0は、炭素
原子2〜7個を有する直鎖状アルキルまたはアルケニル
である。式I〜VIIで表わされる化合物から基本的に
なる媒体。好ましくは、下記式XIV〜XVII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:
りであり、そして1,4−フェニレン環はCN、塩素ま
たはフッ素により置換されていてもよい。1,4−フェ
ニレン環は好ましくは、置換基として1個または2個以
上のフッ素原子を有する。I:(II+III+IV+
V+VI+VII)重量比は好ましくは、1:10〜1
0:1である。一般式I〜XIIIからなる群から選択
される化合物から基本的になる媒体。
れる化合物、特に式II、III、IV、V、VIおよ
び(または)VIIで表わされる1個または2個以上の
化合物は比較的少ない割合でも、しきい電圧の有意の減
少および小さい複屈折値をもたらすと同時に、低いスメ
クティック−ネマティック相転移温度を有する広いネマ
ティック相範囲を付与する。すなわち、貯蔵寿命が改善
される。特に好ましい混合物としては、式Iで表わされ
る化合物の1種または2種以上に加えて、また式IVで
表わされる化合物、特に式IVa(式中、X0はFまた
はOCF3である)で表わされる化合物の1種または2
種以上を含有する混合物が挙げられる。式I〜VIIで
表わされる化合物は、無色であり、安定であり、かつま
た相互におよび別種の液晶材料と容易に混和する。
鎖状の、炭素原子1〜7個を有するアルキル基、特に直
鎖状基、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチ
ル、ヘキシルおよびヘプチルを包含する。炭素原子2〜
5個を有する基は一般に好適である。「アルケニル」の
用語は、直鎖状および分枝鎖状の、炭素原子2〜7個を
有するアルケニル基、特に直鎖状基を包含する。好適ア
ルケニル基は、C2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7
−3E−アルケニル、C5〜C7−4−アルケニル、C6
〜C7−5−アルケニルおよびC7−6−アルケニル、特
にC2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7−3E−アル
ケニルおよびC5〜C7−4−アルケニルである。
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−ペプ
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、6−ヘ
プテニルなどである。5個までの炭素原子を有する基は
一般に好適である。「フルオロアルキル」の用語は、好
ましくは末端にフッ素を有する直鎖状基、すなわちフル
オロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピ
ル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−
フルオロヘキシルおよび7−フルオロヘプチルを包含す
る。しかしながら、フッ素の別の位置も除外されるもの
ではない。
式CnH2n+1−O−(CH2)m(式中、nおよびmはそ
れぞれ相互に独立して、1〜6である)直鎖状基であ
る。nは好ましくは1であり、そしてmは好ましくは1
〜6である。R0およびX0の意味を適当に選択すること
によって、アドレス時間、しきい電圧、透過特性曲線の
急峻性などを所望のとおりに変えることができる。例え
ば、1E−アルケニル基、3E−アルケニル基、2E−
アルケニルオキシ基などは一般に、アルキル基およびア
ルコキシ基に比較して、短いアドレス時間、改良された
ネマティック形成傾向およびより広い弾性定数k33(曲
がり)とk11(拡がり)との比をもたらす。4−アルケ
ニル基、3−アルケニル基などは一般に、アルキル基お
よびアルコキシ基に比較して、より小さいしきい電圧お
よびより小さいk33/k11比値をもたらす。
合に比較して、より大きいk33/k11値をもたらす。よ
り大きいk33/k11値は、例えば90゜のねじれ角を有
するTNセルにおいては平坦な透過特性曲線(灰色色調
が得られる)およびSTN、SBEおよびOMIセルに
おいては急峻な透過特性曲線(より大きいマルチプレッ
クス能力)をもたらし、およびまたその逆も真である。
式Iで表わされる化合物と式IIで表わされる化合物+
式IIIで表わされる化合物+式IVで表わされる化合
物+式Vで表わされる化合物+式VIで表わされる化合
物+式VIIで表わされる化合物との最適混合比は、所
望の性質、式I、式II、式III、式IV、式V、式
VIおよび(または)式VIIの成分の選択および存在
させることができるいずれかその他の成分の選択に実質
的に依存して変わる。前記範囲内の適当な混合比は場合
毎に容易に決定することができる。
表わされる化合物の総量に制限はない。従って、本発明
による混合物は1種または2種以上の追加の成分を含有
することができ、これによって各種性質を最適にするこ
とができる。しかしながら、アドレス時間およびしきい
電圧に対して見出される効果は一般に、式I〜XIII
で表わされる化合物の総濃度が多いほど、大きい。特に
好ましい態様において、本発明による媒体は、式II〜
VII(好ましくは、式II、IIIおよび(または)
IV、特に式IVa)において、X0がF、OCF3、O
CHF2、OCH=CF2、OCF=CF2またはOCF2
−CF2Hである化合物を含有する。式Iで表わされる
化合物による好ましい相乗効果により、特に有利な性質
が得られる。特に、式Iで表わされる化合物および式I
Vaで表わされる化合物を含有する混合物は、それらの
小さいしきい電圧の点で際立っている。
電極からの、本発明によるMLCディスプレイの構造
は、このタイプのディスプレイに慣用の構造に相当す
る。ここで、慣用の構造の用語は、広く解釈されるべき
であり、MLCディスプレイの誘導型および改変型の全
部、特にポリ−Si TFTまたはMIMに基づくマト
リックスディスプレイ素子を包含する。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を
基材とする従来慣用のディスプレイとの間の基本的差異
は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。
合物は、それ自体慣用の方法で製造することができる。
一般に、少ない方の量で使用される成分の所望量を、主
要成分を構成する成分中に、有利には上昇温度で溶解さ
せる。有機溶剤中の、例えばアセトン、クロロホルムま
たはメタノール中の諸成分の溶液を混合し、充分に混合
した後に、例えば蒸留により溶剤を再度除去することも
できる。本発明による誘電体はまた、当業者に公知であ
って、刊行物に記載されている他の添加剤を含有するこ
とができる。例えば、0〜15%の多色性染料またはカ
イラルドーピング剤を添加することができる。
相を表わし、ScはスメクティックC相を表わし、Nは
ネマティック相を表わし、そしてIは等方性相を表わ
す。V10は10%透過(視角は基板表面に対して垂直)
にかかわる電圧を表わす。tonは、V10の数値の2.5
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、そしてtoffは、スイッチ−オフ時間を表わ
す。△nは、光学異方性を表わし、そしてn0は屈折率
を表わす。△εは誘電異方性を表わす(△ε=ε‖−ε
⊥、ここでε‖は分子の縦軸に対して平行の誘電率であ
り、そしてε⊥は分子の縦軸に対して垂直の誘電率であ
る)。電気光学的データは、別段の記載がないかぎり、
20℃で、第一最低値(すなわち、0.5のd・△n
値)において、TNセルで測定されたものである。光学
データは、別段の記載がないかぎり、20℃で測定され
たものである。
構造は、下記表AおよびBに従い考慮できる化学式中へ
の変換とともに、頭文字で示されている。基CnH2n+1
およびCmH2m+1は全部、n個またはm個の炭素原子を
それぞれ有する直鎖状アルキル基である。表Bのコード
は自明である。表Aには基礎構造に関わる頭文字のみが
示されている。各場合に、基本構造にかかわる頭文字の
後にハイフンで分離して、下記コードで示されている置
換基R1、R2、L1およびL2が示されている:
Claims (11)
- 【請求項1】 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、下記一般式Iで表
わされる化合物の1種または2種以上を含有することを
特徴とする液晶媒体: 【化1】 式中、Rは、Hであるか、または炭素原子1〜15個を
有するアルキル基またはアルケニル基であり、この基は
未置換であるか、あるいは置換基として1個のCNまた
はCF3を有するか、あるいは置換基として少なくとも
1個のハロゲンを有し、この基中に存在する1個または
2個以上のCH2基はそれぞれ独立して、O原子が相互
に直接に結合しないものとして、 【化2】 Yは、FまたはClであるか、または炭素原子1〜6個
を有する、ハロゲン化されているアルキル基、アルケニ
ル基またはアルコキシ基であり、そしてL1およびL
2は、それぞれ相互に独立して、HまたはFである。 - 【請求項2】 一般式II、III、IV、V、VIお
よびVII: 【化3】 各式中、それぞれの基は下記の意味を有する:R0は、
それぞれ7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であるか、あるいは炭素原子1〜
6個を有する、ハロゲン化されているアルキル基、アル
ケニル基またはアルコキシ基であり、 Y1およびY2は、それぞれ相互に独立して、HまたはF
であり、 【化4】 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
をさらに含有することを特徴とする、請求項1に記載の
液晶媒体。 - 【請求項3】 式I〜式VIIで表わされる化合物の割
合が総合して、総混合物の少なくとも50重量%である
ことを特徴とする、請求項2に記載の液晶媒体。 - 【請求項4】 式Iで表わされる化合物の割合が、総混
合物の3〜80重量%であることを特徴とする、請求項
1または2のいずれか1項に記載の液晶媒体。 - 【請求項5】 式II〜式VIIで表わされる化合物の
割合が、総混合物の20〜80重量%であることを特徴
とする、請求項2および3の少なくとも1項に記載の液
晶媒体。 - 【請求項6】 式: 【化5】 式中、R0、X0およびY2は、請求項2に定義されてい
るとおりである、 で表わされる化合物をさらに含有することを特徴とす
る、請求項1に記載の液晶媒体。 - 【請求項7】 X0がFまたはOCF3であり、そしてY
2がHまたはFであることを特徴とする、請求項6に記
載の液晶媒体。 - 【請求項8】 式Iで表わされる化合物において、Yが
FまたはOCF3であり、そしてL1 およびL2 がHまた
はFであることを特徴とする、請求項1に記載の液晶媒
体。 - 【請求項9】 式: 【化6】 式中、X0 はF、OCHF2またはOCF3であり、Y1 お
よびY2はそれぞれ相互に独立して、HまたはFであ
り、 【化7】 そしてR0は請求項2に定義されているとおりである、
で表わされる化合物の1種または2種以上をさらに含有
することを特徴とする、請求項1に記載の液晶媒体。 - 【請求項10】 請求項1に記載の液晶媒体の電気−光
学目的への使用。 - 【請求項11】 請求項1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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