JPH11349945A - 液晶媒体 - Google Patents

液晶媒体

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JPH11349945A
JPH11349945A JP11123807A JP12380799A JPH11349945A JP H11349945 A JPH11349945 A JP H11349945A JP 11123807 A JP11123807 A JP 11123807A JP 12380799 A JP12380799 A JP 12380799A JP H11349945 A JPH11349945 A JP H11349945A
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ブリギッテ・シューラー
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アイケ・ポーチュ
Volker Reiffenrath
フォルカー・ライフェンラート
Yukiomi Tanaka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスプレイ用の媒体、特にMLC、TNまた
はSTNディスプレイ用の液晶媒体であって、従来の欠
点を有していないか、あるいは有していても少ない程度
のみであり、同時に非常に大きい抵抗値および低いしき
い値電圧を有し、また同時に低い回転粘度値γを有す
る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、1種または2種以上
の下記一般式Iで表わされる化合物を含有することを特
徴とする液晶媒体が提供される: 【化1】 式中、R、A、Z、YおよびLは、請求項1に定義
されているとおりである。

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、電気光
学用途におけるその使用、およびこのような媒体を含有
するディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は、特にディスプレイデバイスで誘
電体として使用される。この理由は、このような物質の
光学的性質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非常
に良く知られており、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、T
N(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。最も慣用
のディスプレイデバイスは、シャット−ヘルフリッヒ効
果に基づくものであり、ねじれネマティック構造を有す
る。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、さらにまた電場および電磁照射線に対する
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駆動時間、低いしきい値電圧お
よび大きいコントラストをもたらすべきである。
【0003】さらにまた、これらの材料は慣用の動作温
度、すなわち室温以上および室温以下の可能な限り最大
範囲の動作温度において、適当な中間相、例えば上記セ
ルに適する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、これらの成分が
相互に容易に混和することができることは重要である。
導電性、誘電異方性および光学異方性などのさらに別の
性質は、セルの種類および使用分野に応じて種々の要件
に適合しなければならない。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
小さい導電性を有するべきである。
【0004】例えば、個々の画素を切り換えるための集
積非線型素子を含有するマトリックス液晶ディスプレイ
には、大きい正の誘電異方性、広いネマティック相、比
較的小さい複屈折値、非常に大きい比抵抗値、良好な紫
外線および温度安定性ならびに低い蒸気圧を有する媒体
が望まれる。この種のマトリックス液晶ディスプレイは
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)またはその他のダイオード。 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(T
FT)。
【0005】基板材料として単結晶シリコンを使用する
と、ディスプレイの大きさが制限される。これは、種々
の部分表示をモジュラー集合させても、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、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:すなわち例
えばCdSeなどの化合物半導体を含むTFTか、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
かで相違する。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。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、ま
た像に対する有害な効果は全く有していない。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。TFTディスプレ
イは通常、透過光内で交差偏光子を有するTNセルとし
て動作し、裏側から照射される。
【0006】ここで、MLCディスプレイの用語には、
集積非線型素子を含有する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、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含むディスプ
レイが包含される。この種のMLCディスプレイは、T
V用途(例えば、ポケット型テレビ受像機)に、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[TOGASH
I,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,
H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,
K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,
SHIMIZU,H.によるProc.Eurodis
play 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 Thin Film T
ransistors for Matrix Add
ressing of Television Liq
uid Crystal Displays,145頁
以降、Paris]。
【0007】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体を減少させることから、許容され
る作業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は、非常に
大きい抵抗値を達成することは従来、不可能であった。
さらにまた、温度の上昇および熱および/または紫外線
照射線にさらされた後の抵抗値の増加はできるだけ小さ
いことがまた重要である。従来技術からの混合物の低温
物性はまた、特に欠点を有する。低温でも結晶化および
/またはスメクティック相が生じないことが要求され、
また粘度の温度依存性ができるだけ少ないことが要求さ
れる。従来技術によるMLCディスプレイは、これらの
現在の要件を満たすものではない。従って、非常に大き
い抵抗値を有し、同時に広い動作温度範囲、低温でさえ
も、短い応答時間および低いしきい値電圧を有し、上記
の欠点を有していないか、または有していても少ない程
度であるMLC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。
【0008】TN(シャット−ヘルフリッヒ)セルの場
合、媒体はセルにおいて下記の利点を助長することが望
まれる: − 拡大されたネマティック相範囲(特に低温にまで低
下されている)、 − 格別に低い温度における切り換え能力(野外用、自
動車用、航空機用)、 − 紫外線照射に対する際立った安定性(より長い寿
命)。 従来技術から利用できる媒体では、その他のパラメータ
ーを維持しつつこれらの利点を達成することはできな
い。スーパーツィストセル(STN)の場合、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)を可能にする媒体が望ましい。この目的を達成す
るには、利用できるパラメーター範囲(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
値、弾性値)をさらに拡大することが格別に望まれる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
MLC、TNまたはSTNディスプレイ用の媒体であっ
て、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り、好ましくは同時に、非常に大
きい抵抗値および低いしきい値電圧およびまた同時に、
小さい回転粘度値γを有する媒体を提供することにあ
る。本発明のもう一つの課題は、このような媒体を含有
する電気光学ディスプレイを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】ここに、新規媒体をディ
スプレイに使用すると、上記課題が解消されることが見
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、1
種または2種以上の下記一般式Iで表わされる化合物を
含有することを特徴とする液晶媒体に関する:
【化7】 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、または置換基として1個のCNまたは
CFを有するか、または置換基として少なくとも1個
のハロゲンを有しており、この基中に存在する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、O原子が相互に直接に結合しないものとして、−O
−、
【化8】 、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−S−または
−O−CO−O−により置き換えられていてもよく、
【0011】Aは、(a)トランス−1,4−シクロ
ヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH基また
は隣接していない2個以上のCH基は−O−および/
または−S−により置き換えられていてもよい)、また
は1,4−シクロヘキセニレン基、(b)1,4−フェ
ニレン基(この基中に存在する1個または2個のCH基
はまた、Nにより置き換えられていてもよい)、(c)
1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジ
ン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デ
カヒドロナフタレン−2,6−ジイルおよび1,2,
3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルから
なる群からの基、であり、上記基(a)および(b)は
置換基として、1個または2個以上のCN、CH また
はFを有していてもよく、Zは、−CO−O−、−O
−CO−、−CHO−、−OCH−、−CH CH
−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、
−C≡C−、−(CH−、−CH=CH−CH
CH−または単結合であり、Y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ア
ルキル基、アルケニル基またはアルコキシ基であり、L
は、HまたはFであり、そしてmは、0または1であ
る。
【0012】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
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。
【0013】下記式で表わされる化合物は、WO91/
13850にすでに記載されている:
【化9】 式中、X=F、Cl、CF、CHF、OCHF
またはOCF、Z=HまたはF、そして環A=1,4
−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレン環であ
る。
【0014】式Iで表わされる化合物を含有する新規媒
体において、Yは好ましくは、F、Cl、OCF、O
CHF、CF、CHFCF、CFCHF、C
CHF、CFCHCF、CHF、OC
CF、OCHCHF 、OCFCHF、O
(CHCF、OCH、OCHCF
CHF、OCH、OCHFCF、OC
、OCFCHFCF、OCH=CF、OC
F=CF、OCF=CFCF、OCF=CF−C
、CH=CHF、CH=CF、CF=CF、C
OCF、特にF、OCHFCF、OCF、O
CHF、OC、OC、OCH=CF
たはCFOCFである。特に好適な化合物として、
式Iにおいて、L=Fであり、および/またはm=0で
ある化合物が挙げられる。Zは好ましくは、単結合ま
たは−CHCH−であり、二番目に好ましくは、−
CHO−、−OCH−、−O−CO−または−CO
−O−である。
【0015】Rがアルキル基および/またはアルコキシ
基である場合、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。
【0016】Rがアルキル基であって、この基中に存在
する1個のCH基が−CH=CH−により置き換えら
れている場合、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個を有し、ビニル、1E−アルケニルま
たは3E−アルケニルである。従って、この基は特に、
ビニル、プロペ−1−または−2−エニル(prop−
1−or−2−enyl)、ブテ−1−、−2−または
−3−エニル(but−1−,−2−or−3−eny
l)、ペンテ−1−、−2−、−3−または−4−エニ
ル(pent−1−,−2−,−3−or−4−eny
l)、ヘキセ−1−、−2−、−3−、−4−または−
5−エニル(hex−1−,−2−,−3−,−4−o
r−5−enyl)、ヘプテ−1−、−2−、−3−、
−4−、−5−または−6−エニル(hept−1−,
−2−,−3−,−4−,−5−or−6−eny
l)、オクテ−1−、−2−、−3−、−4−、−5
−、−6−または−7−エニル(oct−1−,−2
−,−3−,−4−,−5−,−6−or−7−eny
l)、ノネ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、
−6−、−7−または−8−エニル(non−1−,−
2−,−3−,−4−,−5−,−6−,−7−or−
8−enyl)、あるいはデセ−1−、−2−、−3
−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−または−
9−エニル(dec−1−,−2−,−3−,−4−,
−5−,−6−,−7−,−8−or−9−enyl)
である。
【0017】Rがアルキル基であって、この基中に存在
する1個のCH基が−O−により置き換えられている
場合および1個のCH基が−CO−により置き換えら
れている場合、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−CO−O
−または1個のオキシカルボニル基−O−CO−を含有
する。これらの基は好ましくは、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。
【0018】Rがアルキル基であって、この基中に存在
する1個のCH基が、未置換または置換されている−
CH=CH−により置き換えられている場合、および隣
接するCH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、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。
【0019】Rがアルキル基またはアルケニル基であっ
て、1個のCNまたはCFにより置換されている場
合、この基は好ましくは、直鎖状である。CNまたはC
による置換は、いずれか所望の位置である。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、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、ハロゲンは
好ましくは、Fである。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、
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。分枝鎖状側鎖基Rを有する式Iで表わされる化合物
は、重付加反応に適しており、液晶重付加生成物の製造
に適している。
【0020】分枝鎖状側鎖基Rを有する式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、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
性材料の成分として適している。S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。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。
【0021】Rがアルキル基であって、この基中に存在
する2個または3個以上のCH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、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、分枝鎖状であって、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。
【0022】式Iで表わされる化合物の好適な小さいグ
ループは、下記付属式I1〜I5で表わされる[L=H
またはF]:
【化10】
【0023】特に好ましい化合物として、式I1および
式I2で表される化合物が挙げられる。1,4−シクロ
ヘキセニレン基は好ましくは、下記構造を有する:
【化11】
【0024】式Iで表わされる化合物は、刊行物(例え
ばHouben−WeylによるMethoden d
er Organishen Chemie、Geor
g−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、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ここで使用すること
もできる。本発明による化合物は、例えば下記式IAで
表わされる化合物:
【0025】
【化12】 (式中、R、A、Z、Lおよびmは、上記定義のと
おりである)を金属化し、次いで生成物を適当な求電子
性物質と反応させることにより、あるいは下記のカプリ
ング反応により製造することができる:
【0026】
【化13】
【0027】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(特に外枠と一緒になってセルを形
成している2枚の面平行外側基板、この外側基板上の各
画素を切り換えるための集積非線形素子、およびセル内
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有するSTNまたはML
Cディスプレイ)、およびこれらの媒体の電気光学用途
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範囲の格別の拡大を助長する。
回転粘度γ、透明点、低温における粘度、熱および紫
外線安定性ならびに誘電異方性について達成することが
できる組合わせは、従来技術から公知の材料に比較し
て、はるかに優れている。従来、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、不十分な程度で達成されていただけであった。例え
ばZLI−3119などの系は匹敵する透明点および比
較的好ましい粘度を有するが、これらの△ε値は+3に
すぎない。
【0028】別の混合物系は匹敵する粘度および△ε値
を有するが、その透明点は60℃の範囲にあるのみであ
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△ε≧8の誘電
異方性値および大きい抵抗値を有しながら、−20℃ま
で低下した、好ましくは−30℃まで低下した、特に好
ましくは−40℃まで低下した温度で、ネマティック相
を保有することを可能にする。このことは、優れたST
NおよびMLCディスプレイを得ることができることを
意味する。特に、この混合物は、低い動作電圧を有する
ことを特徴としている。TNしきい値電圧は2.0V以
下、好ましくは1.6V以下、特に好ましくは<1.3
Vである。
【0029】本発明による混合物は成分を適当に選択す
ることによって、他の有利な物性を保有しながら、高い
しきい値電圧においてより高い透明点(例えば110゜
以上)を達成することができ、あるいは低いしきい値電
圧において低い透明点を達成することができることは言
うまでもない。同様に、粘度を対応して少し増加させた
場合、比較的大きい△ε値を有し、従って比較的低いし
きい値電圧を有する混合物を得ることができる。本発明
によるMLCディスプレイは好ましくは、グーチおよび
タリイ(Gooch and Tarry)の透過度の
第一次極小値で動作する[C.H.Gooch and
H.A.TarryによるElectron.Let
t.,10,2〜4,1974;C.H.Gooch
andH.A.TarryによるAppl.Phy
s.,Vol.8,1575〜1584,1975]。
この場合、第二次極小値におけるより小さい誘電異方性
値でも、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、特に好ましい電気光学的性
質、例えば特性曲線の大き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3022818)の
付与に充分である。
【0030】シアノ化合物を含有する混合物を使用した
場合に比較して、本発明による混合物を使用することに
よって第一次極小値において際立って大きい抵抗値を達
成することが可能になる。当業者は簡単で慣用の方法を
使用して、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、予め定められた層厚さのMLCディ
スプレイに必要な複屈折値を得ることができる。20℃
における流動粘度は好ましくは、<60mm
−1、特に好ましくは<50mm.s−1である。
そのネマティック相巾は好ましくは、少なくとも90
゜、特に少なくとも100゜である。この範囲は好まし
くは、少なくとも−20℃から+80℃まで拡大する。
【0031】尺度「容量保持率」(HR)[S.Mat
sumoto等によるLiquidCrystals,
5,1320(1989);K.Niwa等によるPr
oc.SID Conference,San Fra
ncisco,1984年6月、304頁(198
4);G.Weber等によるLiquid Crys
tals,5,1381(1989)]に関して、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含有する類似混合物に比
較して、式Iで表わされる化合物を含有する本発明によ
る混合物が示す温度上昇に付随するHR値の減少は格別
に小さい。
【0032】本発明による混合物の紫外線安定性はま
た、格別に良好である。すなわち、これらの混合物が紫
外線照射にさらされた場合に示すHRの減少は際立って
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15〜50%の範囲にある。本発明による媒体に
使用することができる式I〜XVIおよびそれらの付属
式で表わされる化合物はそれぞれ、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。好適態様
を以下に示す: − 式Iにおいて、Rが好ましくは、エチル、さらにま
たプロピル、ブチルまたはペンチルである化合物を含有
する媒体。短い側鎖基Rを有する式Iで表される化合物
は、弾性率、特にKに対して正の効果を有し、また
特に低いしきい値電圧を有する混合物をもたらす。 − 一般式II〜IX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:R
は、9個までの炭素原子をそれぞれ有する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;X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アルキル基、
アルケニル基またはアルコキシ基であり;Y〜Y
それぞれ相互に独立して、HまたはFであり;そしてr
は、0または1である。式IVで表わされる化合物は好
ましくは、下記の化合物である:
【0035】
【化17】
【0036】− 下記式で表される1種または2種以上
の化合物をさらに含有する媒体:
【化18】
【0037】− 1種または2種以上の下記式RIおよ
び/またはRIIで表される化合物をさらに含有する媒
体:
【化19】 各式中、Rは上記定義のとおりであり、好ましくは炭
素原子1〜6個を有する直鎖状アルキルであり、そして
alkenylおよびalkenylは好ましくは、
それぞれ相互に独立して、ビニルであるか、あるいは9
個までの炭素原子を有する1E−アルケニル、3E−ア
ルケニルまたは4−アルケニルである。
【0038】− 1種または2種以上の下記式X〜XV
I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:
【化20】
【0039】各式中、R、X、YおよびY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、CF、OCF
OCHFであるか、あるいはそれぞれ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〜IXで表わされる化合物の割合は一緒になっ
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10
〜50重量%である; − 式II〜IX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;
【0040】
【化21】
【0041】− 式II、式III、式IV、式V、式
VI、式VII、式VIIIおよび/または式IXで表
わされる化合物を含有する媒体; − Rは炭素原子2〜7個を有する直鎖状のアルキル
基またはアルケニル基である; − 式I〜IXで表わされる化合物から基本的になる媒
体; − 好ましくは、一般式XVII〜XXIIからなる下
記群から選択される化合物をさらに含有する媒体:
【0042】
【化22】
【0043】各式中、R、XおよびX´は上記定
義のとおりであり、そして1,4−フェニレン環は、C
N、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1個または2個以
上のフッ素により置換されている。 − I:(II+III+IV+V+VI+VII+V
III+IX)重量比は、好ましくは1:10〜10:
1である。 − 一般式I〜XXII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。
【0044】慣用の液晶材料、特に1種または2種以上
の式II〜IXで表わされる化合物と混合された式Iで
表わされる化合物は、比較的少割合でも、回転粘度の際
立った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−ネマティック転移温度を伴う広い
ネマティック相をもたらすことが見出され、その結果と
して、その有効寿命が改善される。式I〜IXで表わさ
れる化合物は、無色であり、安定であり、また相互にお
よび別の液晶材料と容易に混合することができる。「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。
【0045】「alkenyl」または「alkeny
」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alkenyl基は、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〜C−1E−アルケニル、
〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−
アルケニルである。好適alkenyl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。
【0046】「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排除されない。「オ
キサアルキル」の用語は好ましくは、式C2n+1
−O−(CH 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。RおよびXの意味を適当に選択す
ることによって、アドレス時間、しきい値電圧、透過特
性曲線の勾配などを所望に応じて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、2
E−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弾性定数K33(ベ
ンド)とK11(スプレイ)の大きい比をもたらす。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】Zの−CHCH−基は一般に、単純
共有結合に比較して、大きいK33/K11値をもたら
す。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、より平坦な透過特性曲線
をもたらし(中間調が得られる)、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をもたら
し、その逆もまた真である。式Iで表わされる化合物と
式II+式III+式IV+式V+式VI+式VII+
式VIII+式IX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、式VII、式VIIIおよび/または式I
Xで表わされる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〜XVI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
圧について見出される効果は一般に、式I〜XVI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〜IX
(好ましくは式IIおよび/またはIII)において、
がOCF、OCHF、F、OCH=CF、O
CF=CFまたはOCF−CFHである化合物を
含有する。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。
【0049】偏光板、電極基板および表面処理された電
極からの本発明によるMLCディスプレイの構造は、こ
の型式のディスプレイに慣用である構造に対応する。こ
こで、慣用の構造の用語は、広く解釈され、誘導型およ
び改良型のMLCディスプレイの全部、特にまたポリ−
Si TFTまたはMIMに基づくマトリックスディス
プレイ素子をまた包含する。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
用される成分の所望量を、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】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他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、S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
過に要する電圧を表わす(基板表面に対して垂直の視
角)。tonはV10の2.5倍に対応する動作電圧に
おける切り換え−オン時間を、そしてtoffは切り換
え−オフ時間を表わす。△nは光学異方性を表わし、そ
してnは屈折率を表わす。△εは誘電異方性を表わす
(△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異方性値であり、そしてεは分子の
長軸に対して垂直の誘電異方性値である)。電気光学デ
ータは、別段の記載がないかぎり、20℃で第一次極小
値において(すなわち0.5のd・△n値において)T
Nセルで測定した。光学データは、別段の記載がないか
ぎり、20℃で測定した。
【0051】本出願および下記の例において、液晶化合
物の構造はいずれも頭文字で示されており、化学式への
変換は以下の表Aおよび表Bにより行うことができる。
基C 2n+1および基C2m+1は全部がそれ
ぞれ、n個またはm個の炭素原子を含有する直鎖状アル
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、基本構造に関する頭文字のみが示されている。各
化合物について、基本構造に関する頭文字の後に、ハイ
フンにより分離して、下記のとおりの置換基R
、LおよびLに関するコードが示されている。
【0052】
【表1】
【0053】好適混合物の成分を表AおよびBに示す。表A
【化23】
【0054】
【化24】
【0055】表B:
【化25】
【0056】
【発明の実施の態様】以下の例は、本発明を説明するも
のであって、本発明を制限しようとするものではない。
本明細書の全体をとおして、パーセンテージは重量によ
るパーセントである。温度は全部が、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
して流動粘度(mm/秒)は、20℃で測定した数値
である。混合物例 例1
【0057】
【表2】 例2
【0058】
【表3】 例3
【0059】
【表4】 例4
【0060】
【表5】 例5
【0061】
【表6】 例6
【0062】
【表7】 例7
【0063】
【表8】 例8
【0064】
【表9】 例9
【0065】
【表10】 例10
【0066】
【表11】 例11
【0067】
【表12】 例12
【0068】
【表13】 例13
【0069】
【表14】 例14
【0070】
【表15】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09K 19/32 C09K 19/32 19/34 19/34 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 (71)出願人 591032596 Frankfurter Str. 250, D−64293 Darmstadt,Fed eral Republic of Ge rmany (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 アイケ・ポーチュ 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 (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 (11)

    【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、1種または2種以上
    の下記一般式Iで表わされる化合物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、あるいは炭素原子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、または置換基として1個のCNまたはCF
    を有するか、または置換基として少なくとも1個のハ
    ロゲンを有しており、またこの基中に存在する1個また
    は2個以上のCH基は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ものとして、−O−、 【化2】 、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−S−また
    は−O−CO−O−により置き換えられていてもよく、 Aは、 (a)トランス−1,4−シクロヘキシレン基(この基
    中に存在する1個のCH基または隣接していない2個
    以上のCH基は−O−および/または−S−により置
    き換えられていてもよい)、あるいは1,4−シクロヘ
    キセニレン基、 (b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個
    または2個のCH基はまたNにより置き換えられていて
    もよい)、あるいは(c)1,4−ビシクロ[2.2.
    2]オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタ
    レン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6
    −ジイルおよび1,2,3,4−テトラヒドロナフタレ
    ン−2,6−ジイルからなる群からの基、であり、 上記基(a)および(b)は置換基として、1個または
    2個以上のCN、CH またはFを有していてもよく、 Zは、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、
    −OCH−、−CH CH−、−CFO−、−O
    CF−、−CH=CH−、−C≡C−、−(CH
    −、−CH=CH−CHCH−または単結合であ
    り、 Y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アルキル基、アルケニル基または
    アルコキシ基であり、 Lは、HまたはFであり、そしてmは、0または1で
    ある。
  2. 【請求項2】下記一般式II〜IX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: 【化3】 各式中、各基は下記の意味を有する:Rは、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であ
    り、 X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アルキル基、アルケニル基また
    はアルコキシ基であり、 Y〜Yは、それぞれ相互に独立して、HまたはFで
    あり、 rは、0または1である。
  3. 【請求項3】式I〜IXで表わされる化合物の割合が合
    わせて、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。
  4. 【請求項4】式Iで表わ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または2に記載の液晶媒体。
  5. 【請求項5】式II〜IX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または3に記載の液晶媒体。
  6. 【請求項6】下記式I2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または2のいずれか
    一項に記載の液晶媒体: 【化4】 式中、RおよびYは、請求項1に定義されているとおり
    である。
  7. 【請求項7】Yが、F、OCHFまたはOCFであ
    ることを特徴とする、請求項6に記載の液晶媒体。
  8. 【請求項8】1種または2種以上の式Iで表わされる化
    合物および1種または2種以上の下記式で表わされる化
    合物を含有することを特徴とする、請求項1〜7のいず
    れか一項に記載の液晶媒体: 【化5】 は、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
    アルケニル基であり、そしてLは、HまたはFであ
    る。
  9. 【請求項9】1種または2種以上の下記式XIで表わさ
    れる化合物を含有することを特徴とする、請求項1〜8
    のいずれか一項に記載の液晶媒体: 【化6】 式中、 R、X、YおよびYは、請求項2に定義されて
    いるとおりである。
  10. 【請求項10】請求項1に記載の液晶媒体の電気光学用
    途における使用。
  11. 【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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