JPH10245558A

JPH10245558A - 液晶媒体

Info

Publication number: JPH10245558A
Application number: JP10062028A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Tarumi; 和明樽見; Brigitte Schuler; ブリギッテ・シューラー; Volker Reiffenrath; フォルカー・ライフェンラート
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-09-14
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: GB2323602A; JP4321725B2; KR100536976B1; US6036884A; KR19980071748A; DE19707941A1; DE19707941B4; GB2323602B; GB9804142D0

Abstract

(57)【要約】【課題】非常に大きい抵抗値および低いしきい値電圧を
同時に有する、ＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮ用の液晶媒体
を提供する。【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、下記一般式Ｉで表わ
される１種または２種以上の化合物および同時に、下記
一般式Ｉ´で表わされる１種または２種以上の化合物を
含有する：【化１】各式中、【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶媒体、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。

【０００２】

【従来の技術】液晶は、特に表示素子の誘電体として使
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
に基ず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、ＳＥＥ（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。

【０００３】液晶材料は、良好な化学的安定性および熱
に対する安定性を有し、かつまた電場および電磁波照射
線に対する良好な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、比較的低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
いしきい値電圧および大きいコントラストを有すべきで
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。

【０００４】一例として、大きい正の誘電異方性、広い
ネマティック相、比較的小さい複屈折率、非常に大きい
抵抗値、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、
「アクティブマトリックス」と称され、２つのタイプに
分類することができる：１．基体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．基体としてのガラス板上の薄膜トランジスター（Ｔ
ＦＴ）。

【０００５】単結晶シリコンの基体材料としての使用
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。より有望で好適は上記２のタイ
プの場合に、使用される電気光学効果は通常、ＴＮ効果
である。これについては２種の技術：すなわち化合物半
導体、例えばＣｄＳｅを含むＴＦＴか、または多結晶形
または無定形シリコンを基材とするＴＦＴかによって、
差異がある。後者の技術に関しては、世界中で集中的に
研究されている。

【０００６】ＴＦＴマトリックスは、当該ディスプレイ
の１枚のガラス板の内側面に施され、もう１枚のガラス
板の内側面は透明な対向電極を有している。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換え可能な画素に対
して反対に位置するように、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ＴＮ
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。すなわちアクティブ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。

【０００７】このタイプの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）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。ＭＬＣディスプレイでは、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、液晶混合物
の不適当な抵抗値による問題が生じる［ＴOGASHI,S.,SE
KIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJI
MA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay
84,1984年9月：A210〜288 Matrix LCD Controlled by
Double Stage Diode Rings,141頁以降、Paris;STROMER,
M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月：Design of T
hin Film Transistors for Matrix Addressing of Tele
visionLiquid Crystal Displays,145頁以降、Paris］。

【０００８】この抵抗値が減少するほど、ＭＬＣディス
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一般に減少することか
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、およびま
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不利である。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、かつまた粘度の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。

【０００９】従って、これらの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、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
きい値電圧と同時に、非常に大きい抵抗値を有するＭＬ
Ｃディスプレイに対する多大な要求が継続している。Ｔ
Ｎ（シャット−ヘルフリッヒ）セルの場合に、このセル
には下記の利点を有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）、 − 極低温における切換え能力（野外、自動車、航空
機）、 − ＵＶ照射線露光に対する増大した安定性（より長い
寿命）。

【００１０】従来利用できた媒体では、他のパラメータ
ーを保持しながら、同時にこれらの利点を達成すること
はできない。スーパーツイストセル（ＳＴＮ）の場合に
は、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、スメクティツク−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格別に望ま
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、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、かつまた低回転粘度を同時に有する液晶媒体、
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る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ここに、新規媒体をディ
スプレイで使用すると、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１種または２種以上の化合物およ
び同時に、下記一般式Ｉ´で表わされる１種または２種
以上の化合物を含有することを特徴とする液晶媒体に関
する：

【００１３】

【化８】

【００１４】各式中、Ｒ¹ およびＲ² はそれぞれ相互に
独立して、炭素原子２〜７個を有するアルケニル基であ
り、Ｒ⁰ ´は１２個までの炭素原子をそれぞれ有するｎ
−アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロア
ルキルまたはアルケニル基であり、

【化９】であり、Ｙ² ´はＨまたはＦであり、そして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、アルケニル、アルコ
キシ、アルケニルオキシまたはオキサアルキル基であ
る。

【００１５】式Ｉで表される好適化合物は、Ｒ¹ および
Ｒ² がそれぞれ相互に独立して、ビニル基であるか、あ
るいは炭素原子２〜７個を有する１Ｅ−アルケニル基ま
たは３Ｅ−アルケニル基である化合物である。式Ｉで表
される特に好適な化合物は、下記式ＩＡ〜ＩＣで表され
る化合物である：

【化１０】

【００１６】各式中、Ｒ^1aおよびＲ^2aはそれぞれ相互に
独立して、Ｈであるか、あるいは炭素原子１〜５個を有
するアルキル基であり、そしてＲ^1bおよびＲ^2bはそれぞ
れ相互に独立して、Ｈであるか、あるいは炭素原子１〜
３個を有するアルキル基である。式ＩＡ〜ＩＣで表され
る化合物の特に非常に特に好ましい狭い群には、下記付
属式ＩＡ１〜ＩＣ３で表される化合物が包含される：

【００１７】

【化１１】

【００１８】

【化１２】

【００１９】式Ｉ´で表される好適化合物は、下記式Ｉ
´Ａ〜Ｉ´Ｃで表される化合物である：

【化１３】各式中、Ｘ⁰ ´は好ましくは、Ｆ、ＯＣＨＦ₂ 、ＯＣＦ
₃ 、ＯＣＨＦＣＦ₃ 、ＯＣ₂ Ｆ₅ またはＯＣＨ＝ＣＦ₂
である。

【００２０】式Ｉおよび式Ｉ´で表わされる化合物は広
い用途範囲を有する。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および式
Ｉ´で表わされる化合物はまた、別種の化合物からの液
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）そのしきい値電圧および（または）その粘
度を最適にすることができる。式Ｉおよび式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。

【００２１】式Ｉ´で表わされる化合物を含有する新規
媒体において、Ｘ⁰´は好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＦ₃
、ＯＣＨＦ₂ 、ＣＦ₃ 、ＣＨＦＣＦ₃ 、ＣＦ₂ ＣＨＦ₂
、Ｃ₂ Ｈ₄ ＣＨＦ₂ 、ＣＦ₂ ＣＨ₂ ＣＦ₃ 、ＣＨＦ
₂ 、ＯＣＨ₂ ＣＦ₃、ＯＣＨ₂ＣＨＦ₂ 、ＯＣＦ₂ ＣＨＦ
₂ 、Ｏ（ＣＨ₂ ）₃ＣＦ₃ 、ＯＣＨ₂Ｃ₂Ｆ₅ 、ＯＣＨ₂Ｃ
Ｆ₂ＣＨＦ₂ 、ＯＣＨ₂Ｃ₃Ｆ₇ 、ＯＣＨＦＣＦ₃ 、ＯＣ₂
Ｆ₅ 、ＯＣＦ₂ ＣＨＦＣＦ₃ 、ＯＣＨ＝ＣＦ₂ 、ＯＣ
Ｆ＝ＣＦ₂ 、ＯＣＦ＝ＣＦＣＦ₃ 、ＯＣＦ＝ＣＦ−Ｃ₂
Ｆ₅ 、ＣＨ＝ＣＨＦ、ＣＨ＝ＣＦ₂ 、ＣＦ＝ＣＦ₂ 、Ｃ
Ｆ₂ ＯＣＦ₃ であり、特にＦ、ＯＣＨＦＣＦ₃ 、ＯＣＦ
₃ 、ＯＣＨＦ₂ 、ＯＣ₂ Ｆ₅ 、ＯＣ₃ Ｆ₇ 、ＯＣＨ＝Ｃ
Ｆ₂ またはＣＦ₂ ＯＣＦ₃である。特に好適な化合物に
は、式Ｉ´において、Ｙ² ´＝Ｆである化合物を含む媒
体が挙げられる。

【００２２】Ｒ⁰ がアルキル基および（または）アルコ
キシ基である場合に、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。

【００２３】Ｒ⁰ ´がアルキル基であって、この基中に
存在する１個のＣＨ₂ 基が−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２〜９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−エニルあるいはノン−１−、−２
−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−または−
８−エニルである。

【００２４】Ｒ⁰ ´がアルキル基またはアルケニル基で
あって、置換基として少なくとも１個のフッ素を有する
場合、この基は好ましくは、直鎖状である。この生成す
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に、このフッ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または式Ｉ´において、重付加反
応に適する側鎖基Ｒ¹ およびＲ² またはＲ⁰ ´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。分枝
鎖状側鎖基Ｒ¹ およびＲ² またはＲ⁰´を有する式Ｉま
たは式Ｉ´で表わされる化合物は、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。

【００２５】Ｓ_A 相を有する式Ｉまたは式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。この種の分枝鎖状基は一般に、１個
よりも多くない側鎖を有する。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。式Ｉまたは式Ｉ´で表わされる化
合物は、刊行物（例えばＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌによる
ＭｅｔｈｏｄｅｎｄｅｒＯｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ
Ｃｈｅｍｉｅ，Ｇｅｏｒｇ−Ｔｈｉｅｍｅ出版社、Ｓｔ
ｕｔｔｇａｒｔ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。本明細書には詳細に記載されていないがそれ自体は
公知である変法を使用することもできる。

【００２６】本発明はまた、この種の媒体を含有する電
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、利用できる重要なパラメーター幅の拡大を容易とす
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、公知の従来混
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大きい△εにかかわる要
件は、従来では不充分な範囲でのみ達成可能であった。
例えばＺＬＩ−３１１９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。

【００２７】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。本発明による液晶混合物は、８０゜以上、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
性および大きい抵抗値を有し、かつまた−２０℃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ＭＬＣ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。

【００２８】本発明による混合物の成分を適当に選択す
ることによって、他の有利な性質を保有しながら、より
高いしきい値電圧でより高い透明点（例えば、１１０゜
以上）を得ることができ、あるいはより低いしきい値電
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少さい数値で増加
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（Ｔａｒｒｙ）の第一透過率極小値で好ましく動作す
る［C.H.GoochおよびH.A.TarryによるElectron.Lett.,1
0,2〜4,1974;C.H.GoochおよびH.A.TarryによるAppl.Phy
s.,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
い値電圧と同一のしきい値電圧において、特性曲線の高
い急峻度およびコントラストの低い角度依存性（ドイツ
国特許３０２２８１８）などに加えて、第二透過率極小
値におけるより小さい誘電異方性でも充分である。

【００２９】これは、シアノ化合物を含有する混合物の
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、第一極小値で格別に大きい抵抗値を得ることを
可能とする。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厚
さに必要な複屈折率の形成に、当業者は簡単で通常の方
法を用いることができる。２０℃における流動粘度は、
好ましくは＜５０ｍｍ² ／秒、特に好ましくは＜４０ｍ
ｍ² ／秒である。ディスプレイの応答時間にとってより
臨界的である新規液晶媒体の回転粘度（γ₁）は、２０
℃において好ましくは＜１５０ｍＰａ．ｓ、特に好まし
くは＜１２０ｍＰａ．ｓ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１０
０゜である。この範囲は好ましくは、少なくとも−２０
゜から＋８０゜まで拡大される。

【００３０】「電圧保持率」(voltage holding ratio)
(HR)[S.Matsumoto等によるLiquid Crystals,5,1320(198
9);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 Cry
stals,5,1381(1989)］は、式Ｉおよび式Ｉ´で表わされ
る化合物を含有する本発明による混合物が、式Ｉおよび
式Ｉ´で表わされる化合物の代わりに式：

【化１４】で表わされるシアノフェニルシクロヘキサン化合物また
は式

【化１５】で表わされるエステル化合物を使用した類似混合物に比
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。

【００３１】本発明による混合物のＵＶ安定性はまた、
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および式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、２０〜１００％、好ましくは５０〜１
００％、特に好ましくは６０〜９８％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、式Ｉ´お
よび式ＩＩ〜ＸＩＶで表わされる各化合物およびそれら
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。

【００３２】以下に好適態様を示す： − 下記一般式ＩＩ〜ＶＩＩＩ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媒体：

【００３３】

【化１６】

【００３４】各式中、各基は下記の意味を有する：Ｒ⁰：それぞれ１２個までの炭素原子を有するｎ−アル
キル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキル
またはアルケニル；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、アルケニル、アルコ
キシまたはアルケニルオキシ；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。式Ｖで表される化合物は好ましくは、下記式で表される
化合物である：

【化１７】

【００３５】式ＶＩＩＩで表される化合物は好ましく
は、下記式で表される化合物である：

【化１８】 − 下記一般式ＩＸ〜ＸＩＶ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媒体：

【００３６】

【化１９】

【００３７】各式中、Ｒ⁰ 、Ｘ⁰ 、Ｙ¹ およびＹ² はそ
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 また
はＯＣＨＦ₂ であるか、あるいは６個までの炭素原子を
それぞれ有するアルキル、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、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表される化
合物の合計の割合は、総混合物の少なくとも５０重量％
である； − 式Ｉで表される化合物の割合は、総混合物の１０〜
５０重量％である； − 式Ｉ´で表される化合物の割合は、総混合物の１０
〜７０重量％である； − 式ＩＩ〜ＶＩＩで表される化合物の割合は、総混合
物の２０〜８０重量％である；

【００３８】

【化２０】

【００３９】− 式ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式
ＶＩ、式ＶＩＩおよび（または）式ＶＩＩＩで表される
化合物を含有する媒体； − Ｒ⁰ は炭素原子２〜７個を有する直鎖状のアルキ
ル、アルコキシまたはアルケニルである； − Ｒ⁰´は炭素原子２〜７個を有する直鎖状のアルキ
ル、アルコキシまたはアルケニルである； − 式Ｉ、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表される化
合物から基本的になる媒体； − 下記式ＸＩＸで表される１種または２種以上の化合
物をさらに含有する媒体：

【００４０】

【化２１】式中、Ｒ^a およびＲ^b はそれぞれ相互に独立して、炭素
原子１〜５個を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキ
シである。 − 式Ｉ、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＸＶＩＩＩで表される
化合物から基本的になる媒体； − 好ましくは下記一般式ＸＶ〜ＸＶＩＩＩ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
有する媒体：

【００４１】

【化２２】

【００４２】各式中、Ｒ⁰ およびＸ⁰ は上記定義のとお
りであり、この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。この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＋Ｉ´）：（ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋
ＶＩＩ＋ＶＩＩＩ）重量比は好ましくは、１：１０〜１
０：１である； − 一般式Ｉ、一般式Ｉ´および一般式ＩＩ〜ＸＩＶ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。慣用の液晶材料との混合物中に、式Ｉおよび式Ｉ´で表
わされる化合物が比較的少い割合で存在しても、特に式
ＩＩ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよ
び（または）式ＶＩＩＩで表わされる化合物の１種また
は２種以上とともに存在すると、しきい値電圧の格別の
低下および低い複屈折率が得られると同時に、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ることが見出された。このようにし
て寿命が改善された。

【００４３】特に、式Ｉで表わされる１種または２種以
上の化合物に加えて、式Ｉ´Ｂおよび（または）式Ｉ´
Ｃにおいて、Ｙ² ´がＦであり、そしてＸ⁰ ´がＦまた
はＯＣＦ₃ である化合物の１種または２種以上を含有す
る混合物は特に好ましい混合物として挙げられる。式
Ｉ、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＶＩＩＩ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他の
液晶材料と容易に混和する。「アルキル」の用語は、炭
素原子１〜７個を有する直鎖状および分枝鎖状のアルキ
ル基を包含し、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。

【００４４】「アルケニル」の用語は、炭素原子２〜７
個を有する直鎖状および分枝鎖状のアルケニル基、特に
直鎖状基を包含する。特に、アルケニル基は、Ｃ₂ 〜Ｃ
₇ −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。好適アルケニ
ルの例には、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、６−ヘプテニルなどがある。５個までの炭
素原子を有する基は一般に好適である。

【００４５】「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、別の位置のフッ素も除外されない。「オ
キサアルキル」の用語は好ましくは、式Ｃ_nＨ_2n+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て、１〜６である）を包含す
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。

【００４６】Ｒ⁰ 、Ｒ⁰ ´、Ｘ⁰ およびＸ⁰´の意味す
るところを適当に選択することによって、アドレス時
間、しきい値電圧、透過特性曲線の急峻度などを所望に
応じて改変することができる。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相形成
傾向およびＫ₃₃（ベンド）とＫ₁₁（スプレイ）との大き
な弾性定数比をもたらす。４−アルケニル基、３−アル
ケニル基などの基は一般に、アルキル基およびアルコキ
シ基に比較して、低いしきい値電圧および小さいＫ₃₃／
Ｋ₁₁値をもたらす。

【００４７】一般に、−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −基は、単共有結
合に比較して大きいＫ₃₃／Ｋ₁₁値をもたらす。Ｋ₃₃／Ｋ
₁₁値が大きいほど、例えば９０゜のねじれ角（中間調を
得るため）を有するＴＮセルにおいて、より平坦な透過
特性曲線がもたらされ、かつまたＳＴＮ、ＳＢＥおよび
ＯＭＩセル（このセルはより大きい時分割特性を有す
る）において、より急峻な透過特性曲線がもたらされ、
その逆もまた同様である。式Ｉ＋Ｉ´の化合物と式ＩＩ
＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋ＶＩＩ＋ＶＩＩＩの化合物
との最適混合比は、所望の性質、式Ｉ、式Ｉ´、式Ｉ
Ｉ、式ＩＩＩ、式ＩＶ、式Ｖ、式ＶＩ、式ＶＩＩおよび
（または）式ＶＩＩＩで表わされる成分の選択および存
在することができるいずれか別の成分の選択に実質的に
依存する。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。

【００４８】本発明による混合物中の式Ｉ、式Ｉ´およ
び式ＩＩ〜ＸＩＶで表わされる化合物の総量に制限はな
い。従って、これらの混合物は、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、これにより種々の性
質を最適にすることができる。しかしながら、アドレス
時間およびしきい値電圧に対して見出される効果は一般
に、式Ｉ、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＸＩＶで表わされる化
合物の総濃度が高いほど大きくなる。特に好適な態様に
おいて、本発明による媒体は、式ＩＩ〜ＶＩＩＩにおい
て、Ｘ⁰ がＦ、ＯＣＦ₃ 、ＯＣＨＦ₂ 、ＯＣＨ＝ＣＦ
₂ 、ＯＣＦ＝ＣＦ₂ またはＯＣＦ₂ −ＣＦ₂ Ｈである化
合物を含有する。式Ｉおよび式Ｉ´で表わされる化合物
との好ましい相乗効果は特に有利な性質をもたらす。特
に、式Ｉで表される化合物と式Ｉ´Ｂおよび（または）
式Ｉ´Ｃで表される化合物とを含有する混合物は、それ
らの低いしきい値電圧の点で際立っている。

【００４９】偏光子、電極基板および表面処理されてい
る電極からの本発明によるＭＬＣディスプレイの構築
は、この種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、誘導型および改変型のＭＬＣディスプレイの全部、
特にポリ−Ｓｉ、ＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリッ
クス表示素子を包含する。しかしながら、本発明による
ディスプレイと現在まで慣用のディスプレイとの基本的
相違点は、その液晶層の液晶パラメーターの選択にあ
る。本発明に従い使用することができる液晶混合物は、
それ自体慣用の方法により製造することができる。一般
に、少ない方の量で使用する成分の所望量を、有利には
高められた温度で、主要成分を構成する成分中に溶解す
る。有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメ
タノール中の成分の溶液を混合し、次いで充分に混合し
た後に、例えば蒸留によって溶剤を分離することもでき
る。

【００５０】この誘電体はまた、当業者に公知であり、
刊行物に記載されている追加の添加剤を含有することも
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。Ｃは結晶相を
表わし、Ｓはスメクティック相を表わし、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はアイソトロピック相を表わす。Ｖ₁₀は１０％透
過にかかわる電圧を表わす（基板表面に対して垂直の視
覚角）。ｔ_onはＶ₁₀の数値の２．５倍に対応する動作電
圧における切換え−オン時間を表わしそしてｔ_off は切
換え−オフ時間を表わす。△ｎは光学異方性を表わしそ
してｎ₀ は複屈折率を表わす。△εは誘電異方性（△ε
＝ε‖ −ε 、この式において、ε‖ は分子の長軸に
対して平行の誘電定数を表わし、そしてε⊥は分子の長
軸に対して垂直の誘電定数を表わす）を表わす。電気光
学データは、別段の記載がないかぎり、２０℃でＴＮセ
ルにおいて、第一極小値（すなわち、０．５のｄ・△ｎ
値）で測定した。光学データは、別段の記載がないかぎ
り、２０℃で測定した。

【００５１】本明細書および下記の例において、液晶化
合物の構造は略号で示す。またその化学式への変換は下
記表ＡおよびＢに従い得られる。基Ｃ_nＨ_2n+1およびＣ_m
Ｈ_2m+1は全部、ｎ個またはｍ個の炭素原子を有する直鎖
状アルキル基である。表Ｂのコードは自明である。表Ａ
において、基本構造に関わる頭文字のみが示されてい
る。各場合に、この基本構造に関わる頭文字の後に、ハ
イフンで分離して、置換基Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｌ¹ およびＬ²
に関するコードが示されている：

【００５２】

【表１】

【００５３】好適な混合物の成分を下記表ＡおよびＢに
示す。表Ａ：

【化２３】

【００５４】

【化２４】

【００５５】表Ｂ：

【化２５】

【００５６】

【実施例】以下の例は、本発明を制限することなく、本
発明を説明しようとするものである。本明細書全体をと
おして、パーセンテージは重量パーセントである。温度
はいずれも、摂氏度で示されている。ｍ．ｐ．は融点を
表わし、ｃ．ｐ．＝透明点である。さらにまた、Ｃ＝結
晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相そ
してＩ＝アイソトロピック相である。これらの記号間の
データは転移温度を表わす。△ｎは光学異方性を表わし
（５８９ｎｍ、２０℃）、そして粘度（ｍＰａ．ｓ）は
２０℃で測定した。

【００５７】混合物例例Ａ

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 ＦｒａｎｋｆｕｒｔｅｒＳｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，ＦｅｄｅｒａｌＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＧｅｒｍａｎｙ (72)発明者樽見和明ドイツ連邦共和国デー−64293 ダルムシュタットフランクフルターシュトラーセ 250 (72)発明者ブリギッテ・シューラードイツ連邦共和国デー−64293 ダルムシュタットフランクフルターシュトラーセ 250 (72)発明者フォルカー・ライフェンラートドイツ連邦共和国デー−64293 ダルムシュタットフランクフルターシュトラーセ 250

Claims

【特許請求の範囲】

【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１種または２種以上の化合物および同時に、下記
一般式Ｉ´で表わされる１種または２種以上の化合物を
含有することを特徴とする液晶媒体：【化１】各式中、Ｒ¹ およびＲ² はそれぞれ相互に独立して、炭素原子２
〜７個を有するアルケニル基であり、Ｒ⁰´は１２個までの炭素原子をそれぞれ有するｎ−ア
ルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキ
ルまたはアルケニル基であり、【化２】であり、Ｙ²´はＨまたはＦであり、そして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、アルケニル、アルコキシ、ア
ルケニルオキシまたはオキサアルキル基である。
【請求項２】下記一般式ＩＩ〜ＶＩＩＩ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に記載の媒体：【化３】【化４】各式中、各基は下記の意味を有する：Ｒ⁰ ：１２個までの炭素原子をそれぞれ有するｎ−アル
キル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキル
またはアルケニル、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、アルケニル、アルコ
キシまたはアルケニルオキシ、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。
【請求項３】式Ｉ、式Ｉ´および式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表
される化合物の合計の割合が、総混合物の少なくとも５
０重量％であることを特徴とする、請求項２に記載の媒
体。
【請求項４】式Ｉで表される化合物の割合が、総混合物
の１０〜５０重量％であることを特徴とする、請求項１
〜３のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項５】式Ｉ´で表される化合物の割合が、総混合
物の１０〜７０重量％であることを特徴とする、請求項
１〜４のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項６】式ＩＩ〜ＶＩＩＩで表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２〜５のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項７】下記式ＩＡ〜ＩＣで表される少なくとも１
種の化合物を含有することを特徴とする、請求項１〜６
のいずれか１項に記載の媒体：【化５】各式中、Ｒ^1aおよびＲ^2aはそれぞれ相互に独立して、Ｈである
か、あるいは炭素原子１〜５個を有するアルキル基であ
り、そしてＲ^1bおよびＲ^2bはそれぞれ相互に独立して、
Ｈであるか、あるいは炭素原子１〜３個を有するアルキ
ル基である。
【請求項８】下記式Ｉ´Ａ〜Ｉ´Ｃで表される１種また
は２種以上の化合物を含有することを特徴とする、請求
項１〜７のいずれか１項に記載の媒体：【化６】各式中、Ｒ⁰´、Ｙ²´およびＸ⁰´は請求項１に定義さ
れているとおりである。
【請求項９】式Ｉ´において、Ｘ⁰´がＦ、ＯＣＨＦ
₂ 、ＯＣＦ₃ 、ＯＣＨＦＣＦ₃ 、ＯＣ₂Ｆ₅またはＯＣＨ
＝ＣＦ₂ である１種または２種以上の化合物を含有する
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。
【請求項１０】下記式ＸＩＸで表わされる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１〜９のいずれか１項に記載の液晶媒体：【化７】式中、Ｒ^a およびＲ^b はそれぞれ相互に独立して、炭素原子１
〜５個を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシであ
る。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
液晶媒体の電気−光学目的への使用。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
液晶媒体を含有する電気光学液晶デスプレイ。