JPH11302653A - 液晶媒体 - Google Patents

液晶媒体

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JPH11302653A
JPH11302653A JP10296249A JP29624998A JPH11302653A JP H11302653 A JPH11302653 A JP H11302653A JP 10296249 A JP10296249 A JP 10296249A JP 29624998 A JP29624998 A JP 29624998A JP H11302653 A JPH11302653 A JP H11302653A
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alkenyl
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征臣 田中
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】液晶媒体、特にベンド構造を有する液晶層を備
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: (RはC1〜8のアルキルまたはアルコキシ基、R
はC2〜7のアルケニル基、Rは、RまたはR
同じ、XはF、Cl、CFOCFまたはOCH
、LおよびLは独立してHまたはFである。)

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、液晶デ
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。
【0002】
【従来の技術】光学補償ベンドモード(OCB)(optic
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)]。
【0003】ECBモード(電気制御された複屈折)と
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。
【0004】上記刊行物および追加の実験により、液晶
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。
【0005】従来開示されている液晶中間相を有する一
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)。
【0006】タイプ1の場合、使用される電気光学効果
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。
【0007】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。
【0008】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]。
【0009】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。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
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。
【0011】
【課題を解決するための手段】ここに、下記式Iで表わ
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。
【0012】従って、本発明による液晶混合物をOCB
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:
【0013】
【化5】 各式中、R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、Rは炭素原子2〜7個を有
するアルケニル基であり、RはRまたはRの意味
の一つを有し、XはF、Cl、CF、OCFまたは
OCHFであり、そしてLおよびLはそれぞれ相
互に独立して、HまたはFである。
【0014】この液晶混合物は好ましくは、下記式II
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6】
【0015】各式中、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CH
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、CF、OCF
またはOCHF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QおよびQ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。
【0016】下記式IIIaで表わされる化合物は特に
好適である:
【化7】 式中、R、LおよびYは上記意味を有し、特に好
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:
【0017】
【化8】
【0018】各式中、Rは12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CH
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、X
はF、Cl、CF、OCFまたはOCHF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
、YおよびYはそれぞれ、HまたはFであり、Q
は−C−、−C−または−CO−O−であ
り、
【0019】
【化9】 ニレンであり、そしてrは0または1である。本発明は
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:
【0020】
【化10】
【0021】各式中、R、r、X、Y、Y、Y
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。
【0022】★ 式Iにおいて、LおよびLがHで
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、Rが炭素原子2〜7個を有する
アルケニルであり、そしてR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:
【0023】
【化11】
【0024】各式中、RおよびXは式Iについて示さ
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:
【0025】
【化12】
【0026】各式中、alkenylは炭素原子2〜7
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:
【0027】
【化13】
【0028】各式中、alkylは炭素原子1〜6個を
有する直鎖状アルキル基であり、XはF、CF、O
CFまたはOCHF、好ましくはOCFあり、そ
してYおよびY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。
【0029】式Iで表わされる化合物は、EP0439
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。
【0030】本液晶混合物は好ましくは、少なくとも7
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、20〜60mm
秒、好ましくは40mm/秒以下、非常に好ましくは
30mm/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:
【0031】
【化14】 式中、
【化15】
【0032】生成する混合物は、非常に低温(野外用)
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、R、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
〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アル
ケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5
−アルケニルおよびC−6−アルケニル、特にC
−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニ
ルおよびC〜C−4−アルケニルがある。
【0033】これらの中で、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。
【0034】しかしながら、適当な有機溶剤、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。
【0035】以下の例は本発明を説明するものであっ
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C2n+1および基C2m+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R、R、L
およびLに関するコードが示される。
【0036】
【表1】
【0037】表A:
【化16】
【0038】表B:
【化17】
【0039】
【実施例】例1 下記成分からなる混合物を製造する:
【表2】
【0040】 透明点[℃]: +73℃ △n[589nm,20℃]:+0.1566 △ε: +9.1
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Frankfurter Str. 250, D−64293 Darmstadt,Fed eral Republic of Ge rmany (72)発明者 田中 征臣 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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 R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、 Rは炭素原子2〜7個を有するアルケニル基であり、 RはRまたはRの意味の一つを有し、 XはF、Cl、CF、OCFまたはOCHFであ
    り、そしてLおよびLはそれぞれ相互に独立して、
    HまたはFである。
  2. 【請求項2】LおよびL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。
  3. 【請求項3】Rがビニルまたは1E−プロペニルであ
    り、そしてR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。
  4. 【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CH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、CF、OCFまたはOCHF
    あり、 L、YおよびZはそれぞれ、HまたはFであり、
    そしてQおよびQ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。
  5. 【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CH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、 XはF、Cl、CF、OCFまたはOCHF
    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、YおよびYはそれぞれ、HまたはFであり、 Qは−C−、−C−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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
JP29624998A 1997-10-04 1998-10-05 液晶媒体 Expired - Lifetime JP4376986B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97117197 1997-10-04
DE97117197.0 1997-10-04

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