JPH11302653A - 液晶媒体 - Google Patents
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Abstract
えた、又はOCBモードの電気光学液晶ディスプレイ用
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、一般式Iの1種以上
のフッ素化ターフェニル化合物および一般式IIの1種
以上のアルケニル化合物を含有する液晶媒体: (R1はC1〜8のアルキルまたはアルコキシ基、R2
はC2〜7のアルケニル基、R3は、R1またはR2と
同じ、XはF、Cl、CF3OCF3またはOCH
F2、L1およびL2は独立してHまたはFである。)
Description
ィスプレイにおけるその使用、およびこのような媒体を
含有する電気光学液晶ディスプレイ、特にベンド構造を
有する液晶層を備えた電気光学液晶ディスプレイに関す
る。
al compensated bend mode)のディスプレイは、ベンド
構造を有する液晶層を備えている。このベンドセルはま
た、π−セルとしても知られており、電気制御可能な二
分の一波長板用に、P.Bos等により最初に提供され
た[SID 83 Digest,30(1983)]。他方で、ディスプレイ用
のOCBモードは、Y.Yamaguchi、T.MiyashitaおよびT.U
chidaにより開示され[SID 93 Digest,277(1993)]、引き
続いてT.Miyashita等による論文に開示され[中でも、P
roc.Eurodisplay,149(1993)、J.Appl,Phys.,34,L177(199
5)、SID 95 Digest,797(1995)]およびまたC.L.Kuo等によ
る論文に開示された[SID 94 Digest,927(1994)]。
しても知られており、一般にホメオトロピックエッジ配
向を有する液晶セルおよび負の誘電異方性△εを有する
液晶媒体を含有する複屈折の効果を用いる別の表示モー
ドに比較して、OCBセルは、ホモジニアスエッジ配向
を有する液晶セルおよび正の△εを有する液晶媒体を含
有する。さらにまた、上記刊行物に報告されているOC
Bディスプレイは通常、暗黒状態におけるベンドセルに
よる光漏洩を排除するために、1枚または2枚以上の複
屈折位相差補償膜を備えている。OCBディスプレイ
は、ねじれネマティック(TN)セルに基づく慣用のデ
ィスプレイに比較して、例えば広い視角および短い切り
換え時間などの数種の利点を有する。
相は光学異方性Δnについて大きい数値を、かつまた誘
電異方性Δεについて比較的大きい正の数値を有してい
なければならないことが証明されており、またOCB効
果に基づく高度情報ディスプレイ素子で有用であるため
には、好ましくは弾性係数間の比K33/K11につい
てむしろ小さい数値および低い粘度を有するべきである
ことが証明されている。電気光学表示素子においてOC
B効果を工業的に利用するためには、多くの要件を満た
していなければならない液晶相が要求される。この場
合、水分、空気および物理的作用、例えば熱、赤外線、
可視光線および紫外線領域の照射ならびに直流及び交流
電場に対する化学的安定性は特に重要である。さらにま
た、工業的に使用することができる液晶媒体には、適当
な温度範囲における液晶中間相、比較的大きい複屈折
値、正の誘電異方性および低粘度が要求される。
連の化合物の中で、これらの要件の全部に適合する単一
の化合物は存在していない。従って、一般に、液晶媒体
として使用することができる材料を得るために、2〜2
5種、好ましくは3〜18種の化合物の混合物が調製さ
れている。しかしながら、大きい複屈折値および低粘度
を同時に有する液晶材料は従来入手可能でなかったこと
から、理想的媒体はこの方法では容易に製造することは
できない。OCBモードに基づくディスプレイは、マト
リックスディスプレイとして動作させることができる。
マトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)
は公知である。各画素をそれぞれ切り換えるために使用
できる非線型素子の例には、アクティブ素子(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)トランジスター、 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(T
FT)。
は通常、動的散乱効果またはゲスト−ホスト効果であ
る。基板材料としての単結晶シリコンを使用すると、デ
ィスプレイの大きさを制限することになる。これは種々
の部分的表示のモジュラー集合でも、接合部分に問題が
生じてしまうからである。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効果は通常、TN効
果である。これは2種の技術に分けられる:すなわちC
dSeのような化合物半導体を含むTFT、または多結
晶形または無定形シリコンをベースとするTFTであ
る。後者の技術に関しては、格別の研究が世界中で行わ
れている。
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担持している。画素電極
の大きさに比較すると、TFTは非常に小さく、かつま
た像に対する有害な効果はほとんどない。この技術はま
た、各フィルター素子が切り換え可能な画素と反対に位
置するようにモザイク状に赤色、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。従来開示されたFTデ
ィスプレイは通常、透過光内に交差偏光板を有するTN
セルとして動作し、裏側から照射される。しかしなが
ら、OCBモードのディスプレイの場合、反射型ディス
プレイがまた、T.Uchida、T.IshinabeおよびM.Suzukiに
よりSID 96 Digest,618(1996)で提案されている。
型素子を備えたマトリックスディスプレイがいずれも包
含される。すなわ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=金属−絶縁体−
金属)などのパッシブ素子を備えたディスプレイも包含
される。この種のMLCディスプレイは、TV用途(例
えば、ポケット型テレビ受像機)、または自動車または
航空機構築上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.,SEKI
GUCHI,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、Paris;STROMER,
M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:Design of Th
in Film Transistors for Matrix Addressing of Telev
ision Liquid Crystal Displays,145頁以降、Paris]。
プレイのコントラストは悪化する。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体を減少させる
ことから、長期間にわたり許容される抵抗値を有してい
なければならないディスプレイにとって、大きい(初
期)抵抗値は非常に重要である。従来開示されているM
LC−TNディスプレイの欠点は、それらの比較的低い
コントラスト、比較的大きい視角依存性およびこれらの
ディスプレイにおける階調生成が困難なことにより生じ
る。従って、広い動作温度範囲、短い応答時間および低
いしきい値電圧を有すると同時に、種々の階調を生成す
るために、非常に大きい抵抗値を有するMLCディスプ
レイ、特にOCBモードディスプレイに対する格別の要
求が継続して存在している。さらにまた、低粘度、大き
い複屈折値および比較的大きい正の誘電異方性を同時に
示すOCBモードディスプレイ用の液晶媒体が格別に求
められている。
の欠点を有していないか、あるいは有していても少ない
程度のみであると同時に、非常に大きい抵抗値を有する
MLCディスプレイ、特にOCB効果に基づくディスプ
レイを提供することにある。
される少なくとも1種の化合物および下記式IIで表わ
される少なくとも1種の化合物を含有するネマティック
液晶混合物をこれらの表示素子に使用すると、この課題
を達成することができることが見出された。本発明によ
る液晶混合物は、これらが、 ★ 拡大されたネマティック相範囲、 ★ 比較的大きい複屈折値、 ★ 正の誘電異方性、 ★ 低粘度、および ★ 小さいK33/K11値。 を示すことを特徴とするものである。
ディスプレイに使用することによって、従来の混合物を
含むディスプレイに比較して、応答時間および駆動電圧
にかかわる数値を減少させることができると同時に、充
分な階調性能、広い視角および高いコントラストを示す
OCBディスプレイを得ることができる。従って、本発
明は、特にベンド構造を有する液晶層を備えた電気光学
ディスプレイ用の、特にOCBモードの電気光学ディス
プレイ用の、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、下記式Iで表わされ
る1種または2種以上のフッ素化ターフェニル化合物お
よび下記式IIで表わされる1種または2種以上のアル
ケニル化合物を含有することを特徴とする液晶媒体に関
する:
たはアルコキシ基であり、R2は炭素原子2〜7個を有
するアルケニル基であり、R3はR1またはR2の意味
の一つを有し、XはF、Cl、CF3、OCF3または
OCHF2であり、そしてL1およびL2はそれぞれ相
互に独立して、HまたはFである。
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:
するアルキル基またはアルケニル基であり、これらの基
は未置換であるか、またはハロゲンにより置換されてお
り、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH
2基はまた、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互
に直接に結合しない様相で、−O−、−CO−O−また
は−O−CO−により置き換えられていてもよく、rは
0または1であり、X*はF、Cl、CF3、OCF3
またはOCHF2であり、L*、Y*およびZ*はそれ
ぞれ、HまたはFであり、そしてQ1およびQ2の一方
は1,4−フェニレンまたは3−フルオロ−1,4−フ
ェニレンであり、そして残りの他方は単結合である。
好適である:
ましくはY*はHである。液晶混合物は好ましくは、下
記式IV〜VII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:
るアルキル基またはアルケニル基であり、これらの基は
未置換であるか、またはハロゲンにより置換されてお
り、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH
2基はまた、それぞれ相互に独立して、酸素原子が相互
に直接に結合しない様相で、−O−、−CO−O−また
は−O−CO−により置き換えられていてもよく、X1
はF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である
か、あるいはそれぞれ7個までの炭素原子を有するフル
オロアルキル基またはフルオロアルコキシ基であり、Y
1、Y2およびY3はそれぞれ、HまたはFであり、Q
は−C2H4−、−C4H8−または−CO−O−であ
り、
さらにまた、上記液晶媒体を誘電体として含有すること
を特徴とするOCB効果に基づくアクティブマトリック
スアドレスを備えた電気光学ディスプレイに関する。こ
の液晶混合物はまた、下記式VIII〜XIII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がで
きる:
は、それぞれ相互に独立して、請求項4に定義されてい
るとおりであり、そしてR´はRについて示されている
意味と同一の意味を有する。この混合物は本質的に、一
般式I〜VIIからなる群から選択される化合物からな
る。本発明の好適態様は、下記の成分を含有する混合物
に関する: ★ 少なくとも7重量%の式Iで表わされる1種または
2種以上の化合物。 ★ 少なくとも5重量%の式IIで表わされる1種また
は2種以上の化合物。 ★ 10〜50重量%、好ましくは15〜35重量%の
1種または2種以上の式IIIで表わされる化合物。
あり、そしてXがFまたはClである少なくとも1種の
化合物。 ★ 式IIにおいて、アルケニルがビニル、1E−プロ
ペニル、1E−ブテニル、3E−ブテニルまたは3E−
ペンテニル、特にビニルまたは1E−プロペニルである
少なくとも1種の化合物。 ★ 式IIにおいて、R2が炭素原子2〜7個を有する
アルケニルであり、そしてR3が炭素原子1〜8個を有
するアルキルである少なくとも1種の化合物。 ★ 式Iで表わされる化合物に加えて、下記式で表わさ
れる1種または2種以上のフッ素化ターフェニル化合
物:
れている意味を有し、そしてXは好ましくは、Fまたは
Clである。 ★ 7〜30重量%、好ましくは10〜25重量%のフ
ッ素化ターフェニル化合物。 ★ 式IIで表わされる化合物に加えて、下記式で表わ
される1種または2種以上のアルケニル化合物:
個を有する直鎖状アルケニル基であり、そしてalky
lは炭素原子1〜6個を有する直鎖状アルキル基であ
る。 ★ 5〜35重量%、好ましくは8〜20重量%のアル
ケニル化合物。 ★ 下記付属式で表わされる1種または2種以上の化合
物:
有する直鎖状アルキル基であり、X0はF、CF3、O
CF3またはOCHF2、好ましくはOCF3あり、そ
してY2およびY3はそれぞれ独立して、HまたはFで
ある。上記に示されている化合物は、例えばDOS30
42391、DOS3902328、DOS39135
54、DOS3909802、WO89/02884、
WO90/15113、WO90/09420、国際特
許出願No.PCT/EP90/01292、No.P
CT/EP91/00411、No.PCT/EP90
/01471、No.PCT/EP90/02109お
よびヨーロッパ特許出願No.91100675.7か
ら公知であるか、あるいは公知化合物と同様に製造する
ことができる。
089A1、WO90/09420、WO90/151
13およびWO91/13850、WO91/0041
1に記載の方法と同様の方法で製造することができ、こ
れらの記載を引用して、ここに組入れる。式IIで表わ
される相当する化合物は、例えばEP0364538に
記載されている。特に、式IIおよび式II−1〜II
−3で表わされる化合物を使用することによって、低粘
度を有する本発明による液晶混合物を得ることができ
る。式Iおよび式I−1〜I−3で表わされる化合物を
使用すると、本発明による混合物に大きい複屈折値がも
たらされる。
5Kのネマティック相範囲、60℃以上、特に70℃以
上の透明点および20℃において、20〜60mm2/
秒、好ましくは40mm2/秒以下、非常に好ましくは
30mm2/秒以下の最大粘度を有する。液晶混合物の
複屈折値△nは好ましくは、少なくとも0.13、非常
に好ましくは、少なくとも0.15、特に0.16また
はそれ以上である。誘電異方性△εは好ましくは、+6
以上、非常に好ましくは、少なくとも+8である。本発
明による混合物は通常、指示中心構造を有する中程度に
極性の成分および別種の非シアノ成分を基材とするもの
である。しかしながら、このような混合物はまた、例え
ばTN用またはSTN使用のように格別に大きいHR値
が必要ではない場合、公知シアノ液晶成分、好ましくは
下記式で表わされる化合物をさらに含有することができ
ることは勿論のことである:
を包含する非常に広いネマティク相範囲の獲得に重要で
ある。この混合物は好ましくは、中程度の極性を有する
ハロゲン化成分を基材としており、および(または)実
質的にシアノ成分を含有していない。式I〜XIIIで
表わされる成分において、R1、R*、R´およびRは
好ましくは、炭素原子1〜7個を有する直鎖状アルキル
基であるか、または直鎖状メトキシアルキル基(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。式IIおよび式4〜6中の「ア
ルケニル」の用語は、炭素原子2〜7個を有する直鎖状
および分枝鎖状アルケニル基を包含する。直鎖状アルケ
ニル基は好適である。追加の好適アルケニル基には、C
2〜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−アルケニルがある。
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−ヘプテニルは特
に好適なアルケニル基である。5個までの炭素原子を有
するアルケニル基は特に好適である。本発明による混合
物の製造は慣用の方法で行う。一般に、少ない方の量で
使用される成分の所望量を主成分を構成する成分中に、
好ましくは高められた温度で溶解する。主成分の透明点
以上の温度を選択すると、溶解プロセスの完了を特に容
易に見ることができる。
セトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液
を混合することもでき、次いで溶剤を除去すれば、夾雑
物または望ましくない添加物が導入されない。本発明に
よる液晶媒体は、適当な添加剤“用いることによって、
こらを従来開示されている全部のAMDで使用できるよ
うに変性させることができる。
て、本発明を制限するものではない。これらの例におい
て、液晶物質の融点および透明点は摂氏度で示されてい
る。パーセンテージは重量による。本明細書および下記
の例において、全ての液晶化合物の化学構造は略号で示
され、化学式への変換は下記に示されているとおりに行
う。基CnH2n+1および基CmH2m+1は全部
が、それぞれ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中のコードは自明である。表A
において、基本構造に関する略号のみが示されている。
それぞれの場合に、この基本構造に関する略号の後に、
ダッシュ印により分離して、置換基R1、R2、L1、
L2およびL3に関するコードが示される。
Claims (9)
- 【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、下記式Iで表わされ
る1種または2種以上のフッ素化ターフェニル化合物お
よび下記式IIで表わされる1種または2種以上のアル
ケニル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は炭素原子1〜8個を有するアルキル基またはアル
コキシ基であり、 R2は炭素原子2〜7個を有するアルケニル基であり、 R3はR1またはR2の意味の一つを有し、 XはF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2であ
り、そしてL1およびL2はそれぞれ相互に独立して、
HまたはFである。 - 【請求項2】L1およびL2がHであり、そしてXがF
またはCl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3】R2がビニルまたは1E−プロペニルであ
り、そしてR3が炭素原子1〜8個を有するアルキル基
であることを特徴とする、請求項1または2に記載の液
晶媒体。 - 【請求項4】液晶混合物が下記式III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1〜3のいずれかに記載の液晶媒体: 【化2】 式中、 R*は15個までの炭素原子を有するアルキル基または
アルケニル基であり、これらの基は未置換であるか、ま
たはハロゲンにより置換されており、これらの基中に存
在する1個または2個以上のCH2基はまた、それぞれ
相互に独立して、酸素原子が相互に直接に結合しない様
相で、−O−、−CO−O−または−O−CO−により
置き換えられていてもよく、 rは0または1であり、 X*はF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2で
あり、 L*、Y*およびZ*はそれぞれ、HまたはFであり、
そしてQ1およびQ2の一方は1,4−フェニレンまた
は3−フルオロ−1,4−フェニレンであり、そして残
りの他方は単結合である。 - 【請求項5】液晶混合物が下記式IV〜VII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ことを特
徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶媒体: 【化3】 各式中、 Rは12個までの炭素原子をそれぞれ有するアルキル基
またはアルケニル基であり、これらの基は未置換である
か、またはハロゲンにより置換されており、これらの基
中に存在する1個または2個以上のCH2基はまた、そ
れぞれ相互に独立して、酸素原子が相互に直接に結合し
ない様相で、−O−、−CO−O−または−O−CO−
により置き換えられていてもよく、 X1はF、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2で
あるか、あるいはそれぞれ7個までの炭素原子を有する
フルオロアルキル基またはフルオロアルコキシ基であ
り、 Y1、Y2およびY3はそれぞれ、HまたはFであり、 Qは−C2H4−、−C4H8−または−CO−O−で
あり、 【化4】 ニレンであり、そしてrは0または1である。 - 【請求項6】本質的に、一般式I〜VIIからなる群か
ら選択される化合物からなることを特徴とする、請求項
1〜5のいずれかに記載の液晶媒体。 - 【請求項7】請求項1〜7のいずれかに記載の液晶混合
物の液晶ディスプレイにおける使用。 - 【請求項8】請求項1〜6のいずれかに記載の液晶混合
物を含有する電気光学液晶ディスプレイ。 - 【請求項9】OCBモードのディスプレイであることを
特徴とする、請求項8に記載の電気光学液晶ディスプレ
イ。
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-
1998
- 1998-10-05 JP JP29624998A patent/JP4376986B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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