液晶媒体および液晶装置
【課題】正のネマチック媒体を含む液晶媒体および液晶装置を提供する。
【解決手段】式Ｉで例示される化合物を含む液晶媒体であって、好ましくは、１種類以上の誘電的に正の化合物、１種類以上の誘電的に負の化合物、および、任意成分として１種類以上の誘電的に中性の化合物を含む誘電的に正のネマチック媒体（この媒体は、特に、２周波数アドレス用に有用である。）、並びにこれらの媒体を含む液晶装置、特に、高速スイッチ光学的装置、例えば、電気光学的シャッターとして動作可能な装置。
（Ｒ１は、アルキル等、またはアルコキシ、Ｌ１１およびＬ１２は、ＨまたはＦ等、Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳである。）
【解決手段】式Ｉで例示される化合物を含む液晶媒体であって、好ましくは、１種類以上の誘電的に正の化合物、１種類以上の誘電的に負の化合物、および、任意成分として１種類以上の誘電的に中性の化合物を含む誘電的に正のネマチック媒体（この媒体は、特に、２周波数アドレス用に有用である。）、並びにこれらの媒体を含む液晶装置、特に、高速スイッチ光学的装置、例えば、電気光学的シャッターとして動作可能な装置。
（Ｒ１は、アルキル等、またはアルコキシ、Ｌ１１およびＬ１２は、ＨまたはＦ等、Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳである。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶媒体、好ましくは、１種類以上の誘電的に正の化合物、１種類以上の誘電的に負の化合物、および、任意成分として１種類以上の誘電的に中性の化合物を含む誘電的に正のネマチック媒体（この媒体は、特に、２周波数アドレス用に有用である。）、並びにこれらの媒体を含む液晶装置、特に、高速スイッチ光学的装置、例えば、電気光学的シャッターとして動作可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、情報を表示するために広く使用されている。ＬＣＤは、投射型ディスプレイ用の他、直視ディスプレイ用にに使用されている。殆どのディスプレイ用に使用されている電気光学的モードは、依然として、ツイストネマチック（ＴＮ：Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードおよびその種々の変形タイプである。このモードに加え、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ：Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびより最近では、光学補償ベンド（ＯＣＢ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードおよび電気制御複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードおよびそれらの種々の変形タイプが、例えば、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ：Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、パターン化ＩＴＯ垂直配向ネマチック（ＰＶＡ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ＩＴＯ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ポリマー安定化垂直配向ネマチック（ＰＳＶＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードおよびマルチドメイン垂直配向ネマチック（ＭＶＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、および他のモードとして、次第に使用されつつある。これら全てのモードは、基板と液晶層とのそれぞれに実質的に垂直な電界を使用する。また、これらのモードに加え、例えば、インプレーンスイッチ（略してＩＰＳ：Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード（例えば、ドイツ国特許第４０ ００ ４５１号明細書（特許文献１）および欧州特許第０ ５８８ ５６８号明細書（特許文献２）に開示されている通り）およびフリンジフィールドスイッチ（ＦＦＳ：Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの基板と液晶層とのそれぞれに実質的に平行な電界を採用する電気光学的モードもある。特に、後者の電気光学的モード（このモードは、良好な視野角特性および改良された応答時間を有する。）が最新のデスクトップモニター向けのＬＣＤ用に、およびテレビ用およびマルチメディア用途向けのディスプレイ用にすら次第に使用されつつあり、よって、ＴＮ−ＬＣＤと競合している。
【０００３】
ディスプレイにおける液晶の各種の電気光学的効果の良く確立されたこれらの用途に加えて、液晶を使用する幾つかの他の電気光学的装置がある。中でも、これらは、それぞれ、プリンター、スキャナーヘッド、波面補正器、および、最後に重要なものとして、電気光学的シャッターである。後者は、カメラの他に、技術的装置においても、また最近では、３次元（略して、３Ｄ）画像を表示可能なディスプレイ用のシャッターにおいても適用できる。そのような３Ｄディスプレイは、一人の観察者または多数の観察者のいずれか一方の目に情報を配信する別個の光学的チャネルを区別するための電気光学的シャッターを使用する。それぞれのディスプレイ用のかなり直接的な実施形態は、眼鏡を使用し、観察者やそれぞれの観察者たちが着用する。ガラス上において、これらの眼鏡のそれぞれは対応する目の「オン」および「オフ」のための画像のスイッチを担う。
【０００４】
もう一つの実施形態は、ディスプレイ全体の前において単一のシャッターを使用する。しかしながら、ピクセルに分割されたシャッターを備える設計も実証されてきた。
【０００５】
そのようなディスプレイのためには、液晶シャッターは特に速い応答時間を示さなければならない。多くの場合、これらの高速応答時間は、例えば、小さいセル間隙を有する液晶セルを使用する、高温において液晶セルを動作させる、または「オーバードライブ」を使用するなどの従来の手法によって単純に達成することはできない。
【０００６】
特に、「オン」の状態から「オフ」の状態に装置をスイッチするための応答時間を著しく向上させなければならない。殆どの典型的な電気光学的効果においては、「オン」の状態から「オフ」の状態へのスイッチは、アドレス電圧の印加を中断した際の液晶媒体における内部回復力によってもたらされる。よって、アドレス方式がこのスイッチ挙動に影響する可能性はない。比較的大きい弾性定数を有する液晶材料を適用することで、それぞれの応答速度が増加する限定的な可能性があるのみである。
【０００７】
しかしながら、これらの装置の応答時間を単に向上させるより現実的に有益な方法は、所謂「２周波数」（または「二重周波数」）アドレスを使用することである。この場合、以下の誘電的挙動によって特徴付けられる特別な液晶媒体が使用される。この媒体は、動作温度においてアドレス電圧の一定の周波数において、液晶のダイレクターに平行な誘電定数（ε‖）と液晶のダイレクターに垂直な誘電定数（ε⊥）との間に正の誘電異方性（Δε≡ε‖−ε⊥）を有することで特徴付けられる。アドレス電圧の周波数を増加させると誘電異方性は減少し（誘電緩和のため）、誘電異方性は、その符号を正から負に変える。よって、電界によって液晶ダイレクターに与えられるトルクの方向が変化する。
【０００８】
所謂「緩和周波数」において、誘電異方性は、その符号を変える。前記緩和周波数より低い周波数において液晶媒体は誘電的に正であり、結果として、電界が十分に高い電界強度を有しているとすれば、ダイレクターは、それ自身を、電界の方向に平行に配向させる。（電気光学的効果によっては、顕著な閾値を有する電気光学的特徴を示す。）前記緩和周波数より高い周波数においては、液晶媒体は誘電的に負であり、結果として、ダイレクターは、それ自身を、電界の方向に垂直に配向させる。
【０００９】
この挙動によって、液晶セルにおける電極の所定の形態を用いて、液晶媒体の緩和周波数より低いかまたは高いかのいずれかの動作電圧を印加することにより、液晶媒体のダイレクターをスイッチする方向を、例えば、表面に垂直から平行におよび同様にその逆に反転させることができることが明らかに自明である。よって、それぞれの装置を「オン」にスイッチする、および、「オフ」にスイッチする両方のプロセスを電界によって駆動する。結果として、能動的に、即ち、印加する動作電圧によって制御して、ダイレクターの配向の変化の両方向をスイッチできる。対応する装置は、「オン」にスイッチする、および、「オフ」にスイッチする両者について特に短い応答時間によって特徴付けられる。
【００１０】
本発明による液晶（ＬＣ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）は、好ましくは、２周波数アドレスを使用する改良されたＬＣ装置において使用される。それらは、高速スイッチ電気光学的装置として、例えば、シャッターとして動作するために特に有用である。
【００１１】
これらの用途のために、向上された特性を備える新たな液晶媒体が必要とされている。よって、向上された挙動を備える液晶媒体が必要とされている。それらの回転粘度は可能な限り低くなければならない。このパラメータに加え、媒体は、適切に広い範囲のネマチック相、好ましくは０．１００〜０．３５０の範囲内の適切な複屈折率（Δｎ）および適切に高い誘電異方性（Δε）を示さなければならない。Δεは、合理的に低い動作電圧が可能になるために十分高くなければならない。好ましくは、合理的に低い動作電圧の容易に入手可能な装置を使用できるために、Δεは１．０以上でなければならない。しかしながら、Δεは、好ましくは、１０以下でなければならない。更に、媒体は２周波数アドレスに適用できるために十分に低い周波数の緩和周波数と、液晶ダイレクターに垂直な十分に大きい誘電異方性とを示さなければならない。同時に、ε⊥は、好ましくは５．０以上、より好ましくは６．０以上、最も好ましくは７．０以上でなければならない。しかしながら、ε⊥は、好ましくは１０以下でなければならない。
【００１２】
本発明によるディスプレイは、好ましくは、アクティブマトリクスにより、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のマトリクスによりアドレスされるアクティブマトリクスＬＣＤ、略してＡＭＤ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ）である。しかしながら、本発明の液晶は、他の既知のアドレス手法のディスプレイにおいても有益に使用できる。
【００１３】
ＬＣＤ、特に、ＴＮ−ディスプレイに適する液晶組成物は既に広く既知である。しかしながら、これらの組成物は著しい欠点を有する。それらの殆どは、他の欠陥を有することに加え、好ましくない高い応答時間および／または多くの用途にとって低すぎるコントラスト比に至る。また、これらの組成物は、殆どにおいて一般的に、特に、熱、湿気、または、光、特にＵＶによる照射への曝露に対して、特に、これらのストレス要因の１つ以上が互いに組み合わされた場合に不十分な信頼性および安定性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ドイツ国特許第４０ ００ ４５１号明細書
【特許文献２】欧州特許第０ ５８８ ５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
よって、電気光学的装置において速い応答時間に至る広いネマチック相範囲、適切な光学異方性Δｎ、適切に高い値のΔεおよびε⊥および適切な緩和周波数、および、最後に重要なものとして、良好な信頼性などの実用的用途に適切な向上された特性を備える液晶媒体に対する多大な要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
驚くべきことに、適切な相範囲、適切に高い値のΔε、ε⊥、適切な緩和周波数、および適切なΔｎを備え、先行技術からの材料の欠点を示さないか、または、少なくとも格別により低い程度にしか欠点を示さない液晶媒体を実現できることが見出された。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本出願によるこれらの向上された液晶媒体は、少なくとも、
−１種類、２種類または３種類以上の式Ｉの化合物と、
−式ＩＩおよびＩＩＩの化合物群より選択される１種類以上の化合物、好ましくは、それらのそれぞれの１種類以上の化合物と、
−任意成分として、式ＩＶおよびＶの群より選択される１種類または２種類以上の化合物、好ましくは、これらの式の少なくとも一方の１種類以上の化合物と
を含む。
【００１８】
【化１】
式中、
Ｒ１は、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【００１９】
【化２】
Ｌ１１およびＬ１２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、好ましくは、Ｌ１１はＦであり、Ｌ１２はＨまたはＦであり、より好ましくは、Ｌ１２はＨであり、
Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳ、好ましくは、ＣＮである。
【００２０】
【化３】
式中、
Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、好ましくは、Ｒ２１およびＲ３１は、それぞれ互いに独立に、アルキルまたはアルケニルであり、およびＲ２２およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、アルキルまたはアルコキシであり、
【００２１】
【化４】
【００２２】
【化５】
ｍおよびｎは、それぞれ互いに独立に、０または１である。
【００２３】
【化６】
式中、
Ｒ４１〜Ｒ５２は、それぞれ互いに独立に、上式ＩＩにおいてＲ２に与えられる意味を有し、好ましくは、Ｒ４１がアルキルでＲ４２がアルキルまたはアルコキシであるか、または、Ｒ４１がアルケニルでＲ４２がアルキルであり、好ましくは、Ｒ５１がアルキルでＲ５２がアルキルまたはアルケニルであるか、または、Ｒ５１がアルケニルでＲ５２がアルキルまたはアルケニル、好ましくはアルキルであり、
【００２４】
【化７】
【００２５】
【化８】
【００２６】
【化９】
【００２７】
【化１０】
Ｚ４１〜Ｚ５２は、それぞれ互いに独立に、および、Ｚ４１および／またはＺ５１が２回存在する場合は、これらもそれぞれ互いに独立に、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、好ましくは、Ｚ４１およびＺ４２の少なくとも一方およびＺ５１およびＺ５２の少なくとも一方は、それぞれ単結合であり、
ｐおよびｑは、それぞれ互いに独立に、０、１または２であり、
ｐは、好ましくは、０または１である。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、本出願による液晶媒体は、そのサブ式Ｉ−１〜Ｉ−３の化合物群より選択され、好ましくは式Ｉ−２およびＩ−３より選択され、最も好ましくは式Ｉ−２の１種類以上の式Ｉの化合物を含む。
【００２９】
【化１１】
式中、Ｒ１およびＸ１は上式Ｉにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ１は、好ましくは、ｎ−アルキルであり、Ｘ１は、好ましくは、ＣＮである。
【００３０】
本発明の更に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、そのサブ式ＩＩ−１およびＩＩ−２の群より選択される式ＩＩの１種類以上の化合物および／または、そのサブ式ＩＩＩ−１およびＩＩＩ−２の群より選択される式ＩＩＩの１種類以上の化合物を含む。
【００３１】
【化１２】
式中、パラメータは、それぞれ上で式ＩＩおよび式ＩＩＩにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ２１およびＲ３１は、好ましくは互いに独立に、ｎ−アルキルであり、Ｒ２２は、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルコキシであり、Ｒ３２は、好ましくは、アルコキシである。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がアルコキシである式ＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がｎ−アルキルまたはアルコキシ、最も好ましくはｎ−アルキルである式ＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３３】
本発明の更に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩＩ−２の化合物、好ましくは、Ｒ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３４】
本発明の更により好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がアルコキシである式ＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がｎ−アルキルまたはアルコキシ、最も好ましくは、ｎ−アルキルである式ＩＩ−２の化合物の１種類以上と、式ＩＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３５】
好ましくは、本発明による媒体は、式ＩＶの化合物、好ましくは、そのサブ式ＩＶ−１〜ＩＶ−９の化合物群より選択され、より好ましくは、式ＩＶ−１〜ＩＶ−４の化合物群より選択され、最も好ましくは、式ＩＶ−１およびＩＶ−３の化合物群より選択される式ＩＶの１種類以上の化合物を含む。
【００３６】
【化１３】
式中、Ｒ４１およびＲ４２は、一般的には、上式ＩＶにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、特に、式ＩＶ−１およびＩＶ−５において、Ｒ４１は、好ましくは、アルキルまたはアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、Ｒ４２は、好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルコキシである。
【００３７】
好ましくは、媒体は、式ＩＶ−１およびＩＶ−３の化合物群より選択される１種類以上の化合物、最も好ましくは、それぞれ式ＩＶ−１およびＩＶ−３の１種類以上の化合物を含む。
【００３８】
式ＩＶ−１の好ましい化合物は、式ＣＣ−ｎ−ｍ、ＣＣ−ｎ−Ｏｍ、ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖｍの化合物、より好ましくは、式ＣＣ−ｎ−Ｏ１、ＣＣ−３−ＶおよびＣＣ−３−Ｖ１の化合物である。式ＩＶ−３の好ましい化合物は、式ＣＰ−ｎ−ｍ、ＣＰ−ｎ−Ｏｍ、ＣＰ−Ｖ−ｎおよびＣＰ−ｎＶ−ｍの化合物、より好ましくは、式ＣＰ−ｎ−ｍおよびＣＰ−ｎ−Ｏｍの化合物である。これらの略号（頭文字）の定義は表Ａ〜Ｃにおいて説明されており、下表Ｄにおいて図示されている。
【００３９】
好ましい実施形態において、本発明による液晶媒体は、そのサブ式Ｖ−１〜Ｖ−４の化合物群より選択される式Ｖの１種類以上の化合物を含む。
【００４０】
【化１４】
式中、Ｒ５１およびＲ５２は上式Ｖにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ５１は、好ましくはアルキル、より好ましくはｎ−アルキルであり、式Ｖ−１において、Ｒ５２は、好ましくはアルケニル、好ましくは３−アルケニル、最も好ましくは−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ３であり、式Ｖ−３において、Ｒ５２は、好ましくはアルキルまたはアルケニル、好ましくはｎ−アルキルまたは３−アルケニル、最も好ましくは−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ３であり、式Ｖ−３〜Ｖ−４において、Ｒ５２は、好ましくはアルキルであり、式Ｖ−４において、「Ｆ０／１」は、好ましくはＦである。
【００４１】
式Ｖ−１の好ましい化合物は、式ＰＰ−ｎ−２ＶおよびＰＰ−ｎ−２Ｖｍの化合物、より好ましくは、式ＰＰ−１−２Ｖ１の化合物である。式Ｖ−２の好ましい化合物は式ＰＴＰ−ｎ−Ｏｍの化合物であり、特に、ＰＴＰ−１−Ｏ２、ＰＴＰ−２−Ｏ１およびＰＴＰ−３−Ｏ１が好ましい。式Ｖ−３の好ましい化合物は、式ＰＧＰ−ｎ−ｍ、ＰＧＰ−ｎ−２ＶおよびＰＧＰ−ｎ−２Ｖｍ、より好ましくは、式ＰＧＰ−２−ｍ、ＰＧＰ−３−ｍおよびＰＧＰ−ｎ−２Ｖの化合物である。式Ｖ−４の好ましい化合物は式ＰＰＴＵＩ−ｎ−ｍの化合物であり、特に、ＰＰＴＵＩ−３−２、ＰＰＴＵＩ−３−３、ＰＰＴＵＩ−３−４およびＰＰＴＵＩ−４−４が好ましい。また、これらの略号（頭文字）の定義も表Ａ〜Ｃにおいて説明されており、下表Ｄにおいて図示されている。
【００４２】
好ましくは、本発明による液晶媒体は、式Ｉ〜Ｖ、より好ましくは、式Ｉ〜ＩＶの化合物群より選択される化合物を含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、より好ましくは本質的にこれらより成り、最も好ましくは完全にこれらより成る。
【００４３】
他に明らかに定義しない限り、本出願において「含む」は、組成物の含有物に関して、言及する項目、例えば、媒体または成分が、当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を、好ましくは１０％以上、最も好ましくは２０％以上の総濃度で含有することを意味する。
【００４４】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「大部分が成る」は、言及する項目が、５５％以上、好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４５】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「本質的に成る」は、言及する項目が、８０％以上、好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４６】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「完全に成る」は、言及する項目が、９８％以上、好ましくは９９％以上、最も好ましくは１００．０％の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４７】
また、本発明による媒体において、明らかには上述されていない他のメソゲン化合物も任意成分として有益に使用できる。その様な化合物は当業の専門家に既知である。
【００４８】
本発明による液晶媒体は、好ましくは８５℃以上、より好ましくは９０℃以上、より好ましくは９５℃以上、最も好ましくは１００℃以上の透明点を有する。
【００４９】
本発明による液晶媒体のΔｎの値は、５８９ｎｍ（ＮａＤ）および２０℃において、好ましくは０．１００以上〜０．３５０以下の範囲内、より好ましくは０．１２０以上〜０．２５０以下の範囲内、最も好ましくは０．１２５以上〜０．２２０以下の範囲内である。
【００５０】
本発明による液晶媒体のΔεの値は、１ｋＨｚおよび２０℃において、好ましくは１．０以上、好ましくは２．０以上、より好ましくは２．５以上、最も好ましくは３．０以上であり、一方、好ましくは１０以下、より好ましくは７以下、より好ましくは、２．０以上〜５．０以下の範囲内、最も好ましくは２．５〜４．５の範囲内である。
【００５１】
本発明による液晶媒体のε⊥の値は、１ｋＨｚおよび２０℃において、好ましくは４．０以上、好ましくは５．０以上、より好ましくは６．０以上、最も好ましくは７．０以上であり、一方、好ましくは１０以下、より好ましくは９．０以下、より好ましくは、５．０以上〜８．０以下の範囲内、最も好ましくは６．０〜７．５の範囲内である。
【００５２】
好ましくは、本発明の媒体のネマチック相は、キラルドーパントなしで、少なくとも０℃以下〜８０℃以上、より好ましくは少なくとも−２０℃以下〜８５℃以上、最も好ましくは少なくとも−２０℃以下〜１００℃以上、特に少なくとも−３０℃以下〜８５℃以上にわたる。
【００５３】
液晶媒体は、好ましくは、比較の目的のために１．０μｍ以上〜１．１μｍ以下の範囲内の光学的レタデーション（ｄ・Δｎ）を有するグーチおよびタリーによる第２次透過極小において動作するＴＮディスプレイにおいて、特徴付けられる。
【００５４】
好ましくは、液晶媒体は、５０％〜１００％、より好ましくは７０％〜１００％、より好ましくは８０％〜１００％、特には９０％〜１００％の式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶおよびＶ、好ましくは、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶの化合物を全体で含有する。
【００５５】
より好ましくは、液晶媒体は、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶおよびＶ、より好ましくは、式Ｉ、ＩＩＩおよびＩＶ、または、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶの化合物を含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、より好ましくは本質的にこれらより成り、最も好ましくは完全にこれらより成る。
【００５６】
本発明による媒体において、式Ｉの化合物は、好ましくは、混合物全体の１％〜３５％、より好ましくは２％〜３０％、より好ましくは５％〜２５％、最も好ましくは１０％〜２０％の総濃度において使用される。
【００５７】
本発明による媒体において、式ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の３０％〜７０％、より好ましくは３５％〜６５％、より好ましくは４０％〜６０％、最も好ましくは４５％〜５５％の総濃度において共に使用される。
【００５８】
本発明による媒体において、式ＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜４５％、より好ましくは０％〜４０％、最も好ましくは０％〜３５％の総濃度において使用される。
【００５９】
本発明による媒体において、式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜６５％、より好ましくは０％〜６０％、最も好ましくは０％〜５５％の総濃度において使用される。
【００６０】
本発明による媒体において、式ＩＶの化合物は、好ましくは、混合物全体の１５％〜５０％、より好ましくは２５％〜４５％、最も好ましくは３０％〜４０％の総濃度において使用される。
【００６１】
媒体において、式Ｖの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜３０％、好ましくは０％〜２５％、最も好ましくは０％〜１０％の総濃度において使用される。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態において、式ＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の１５％〜４５％、より好ましくは２０％〜４０％、最も好ましくは２５％〜３５％の総濃度において媒体中で使用される。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態において、式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の５％〜３５％、より好ましくは１０％〜３０％、最も好ましくは１５％〜２５％の総濃度において媒体中で使用される。
【００６４】
好ましくは、本発明による媒体は、媒体のコレステリックピッチを調節するためにキラルドーパントとして１種類以上のキラル化合物を更に含む。本発明による媒体におけるキラル化合物の総濃度は、好ましくは０．１％〜１５％、より好ましくは０．１％〜１０％、最も好ましくは０．１％〜３％の範囲内である。
【００６５】
任意成分として、本発明による媒体は、物理的特性を調節するために更なる液晶化合物を含むことができる。そのような化合物は専門家に既知である。本発明による媒体において、更なる液晶化合物の濃度は、好ましくは０％〜３０％、より好ましくは０．１％〜２０％、最も好ましくは１％〜１５％である。
【００６６】
好ましくは、本発明による媒体は、
−式Ｉ−２、および／または
−式ＩＩ−１、好ましくは、式ＣＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩ−２、好ましくは、式ＣＣＰ−ｎ−ｍおよび／またはＣＣＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩＩ−１、好ましくは、式ＰＴＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩＩ−２、好ましくは、式ＣＰＴＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＶ−１、好ましくは、式ＣＣ−ｖ−ｎおよび／またはＣＣ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＶ−３、好ましくは、式ＣＰ−ｎ−Ｏｍおよび／またはＣＰ−ｎ−ｍ
の１種類以上の化合物を含む。
【００６７】
本出願において、用語「誘電的に正」はΔεが３．０より大きい化合物または成分に使用され、「誘電的に中性」はΔεが−１．５以上３．０以下、「誘電的に負」はΔεが−１．５未満に使用される。Δεは、１ｋＨｚの周波数および２０℃において決定される。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物中のそれぞれ個々の化合物の１０％溶液の結果より決定される。それぞれの化合物のホスト混合物中における溶解度が１０％未満の場合、得られる混合物が少なくとも化合物の特性を決定できるのに十分安定となるまで化合物の濃度を１／２ずつ下げていく。しかしながら、結果の有意性を可能な限り高く保つために、好ましくは少なくとも５％に濃度を保つ。テスト混合物の容量は、ホメオトロピックおよびホモジニアス配向のセルの両方において決定される。両タイプのセルのセル間隙は、ほぼ２０μｍである。印加される電圧は１ｋＨｚの周波数、および、典型的には、０．５Ｖ〜１．０Ｖの二乗平均平方根値の矩形波であるが、それぞれのテスト混合物の容量閾値よりも電圧が常に低くなるよう選択される。
【００６８】
Δεは（ε‖−ε⊥）と定義され、一方、εａｖは（ε‖＋２ε⊥）／３である。ホスト混合物として、誘電的に正の化合物には混合物ＺＬＩ−４７９２が、誘電的に中性および誘電的に負の化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６（両者ともドイツ国メルク社製）が、それぞれ使用される。化合物の誘電率は、注目する化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値における変化より決定される。その値を、興味ある化合物の濃度１００％に外挿する。
【００６９】
２０℃の測定温度においてネマチック相を有する成分は、そのままで測定され、他の全ては化合物と同様に処理される。
【００７０】
両方について他に明言しない限り、本出願における用語「閾電圧」は光学的閾値を言い、１０％相対的コントラスト（Ｖ１０）について与えられ、用語「飽和電圧」は光学的飽和を言い、９０％相対的コントラスト（Ｖ９０）について与えられる。フレデリクス閾値（ＶＦｒ）とも呼ばれる容量的閾電圧（Ｖ０）は、明らかに述べる場合にのみ使用する。
【００７１】
本出願で与えられるパラメータの範囲は、他に明言しない限り、全て限界値を含む。
【００７２】
本出願を通して他に明言しない限り、全ての濃度は質量パーセントで与えられ、それぞれ混合物全体に関するものであり、全ての温度は摂氏度（摂氏）で与えられ、全ての温度差は摂氏度で与えられる。全ての物理的特性は、「Ｍｅｒｃｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、１９９７年１１月、ドイツ国メルク社に従って決定されているか、決定され、他に明言しない限り、２０℃の温度において与えられる。光学異方性（Δｎ）は、５８９．３ｎｍの波長で決定される。誘電異方性（Δε）は、１ｋＨｚの周波数で決定される。閾電圧のほかに他の全ての電気光学的特性も、ドイツ国メルク社で調製された試験セルによって決定された。Δεの決定のための試験セルは、ほぼ２０μｍのセル間隙を有していた。電極は、１．１３ｃｍ２の面積および保護リングを有する円形ＩＴＯ電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向（ε‖）用には日本国ＪＳＲ（Ｊａｐａｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ：日本合成ゴム社）製ＪＡＬＳ２０９６−Ｒ１、また、平面ホモジニアス配向（ε⊥）用にはＪＳＲ製ポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、０．３Ｖｒｍｓの電圧を有する正弦波を使用する周波数応答解析装置Ｓｏｌａｔｒｏｎ１２６０によって決定した。使用される試験セルは、グーチおよびタリーによる第１次透過極小に一致する光学的レタデーション有するために選択されるセル間隙以下、典型的には約０．４５μｍ−１を有する。電気光学的測定において使用される光は、白色光であった。使用した装置構成は、ドイツ国カールスルーエ市Ａｕｔｒｏｎｉｃ Ｍｅｌｃｈｅｒｓ社製の商業的に入手可能な機器であった。特性電圧は、垂直観察の下で決定した。閾値（Ｖ１０）、中間灰色（Ｖ５０）および飽和（Ｖ９０）電圧は、それぞれ１０％、５０％および９０％相対コントラストで決定した。
【００７３】
応答時間は、相対コントラストが０％から９０％に変化する時間（ｔ９０−ｔ０）について、即ち、遅延時間（ｔ１０−ｔ０）を含む立ち上がり時間（τｏｎ）として、相対コントラストが１００％から１０％に戻り変化する時間（ｔ１００−ｔ１０）について減衰時間（τｏｆｆ）として、および、全応答時間（τｔｏｔａｌ＝τｏｎ＋τｏｆｆ）として、それぞれ与えられる。
【００７４】
本発明による液晶媒体は、通常の濃度において更なる添加剤を含有することができる。これらの更なる構成成分の総濃度は、全混合物を基礎として、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲内である。使用される個々の化合物の濃度は、それぞれ、好ましくは、０．１％〜３％の範囲内である。本出願において、これらおよび同様の添加剤の濃度は、液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲については考慮されない。また、このことは混合物において使用される二色性色素の濃度についても当てはまり、二色性色素は、ホスト混合物の化合物および成分の濃度をそれぞれ特定する場合には考慮されない。それぞれの添加剤の濃度は、常に、最終的にドープされた混合物に対して与えられる。
【００７５】
本発明による液晶媒体は、複数種類の化合物、好ましくは３〜３０種類、より好ましくは４〜２０種類、非常に好ましくは４〜１６種類の化合物から成る。これらの化合物は、従来の様式において混合される。一般に、より少ない量で使用される化合物の所望の量を、より多い量で使用される化合物中に溶解する。より高濃度において使用される化合物の透明点より温度が高い場合、溶解工程の完了を特に容易に観察できる。しかしながら、他の従来法によって、例えば、化合物の同族または共晶混合物でもよいが、所謂プレミックスを使用して、または、例えば、それらの構成成分がそれら自身で使用可能な状態の混合物である所謂マルチボトル系を使用して媒体を調製することも可能である。
【００７６】
これらの媒体は１種類より多いキラルドーパントを含んでもよい。媒体が２種類以上のキラルドーパントを含む場合、例えば、コレステリックピッチ（従って、選択反射の波長）の温度依存性を補償する既知の方法の１つにおいて、ドーパントを有益に選択できる。この場合、ホスト混合物によっては、同一の符号のらせん誘起力（ＨＴＰ：Ｈｅｌｉｃａｌ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ）を有するキラルドーパントのほかに、このパラメータが反対の符号であるキラルドーパントも使用できる。
【００７７】
それぞれのホスト混合物において誘発されるキラルピッチの温度依存性が小さい単一のキラルドーパントを使用する本発明の実施形態がより好ましい。
【００７８】
適切な添加剤を加えることにより、ＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＥＣＢ−ＡＭＤ、ＶＡＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢ ＬＣＤなどのように液晶媒体をそのまま使用して、および特に、ＰＤＬＣ、ＮＣＡＰ、ＰＮ ＬＣＤ、特にはＡＳＭ−ＰＡ ＬＣＤなどのように液晶媒体を複合系において使用して、全ての既知のタイプの液晶ディスプレイにおいて、液晶媒体が使用できるように本発明による液晶媒体を改変できる。
【００７９】
液晶の融点Ｔ（Ｃ，Ｎ）、スメクチック（Ｓ）からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ，Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ，Ｉ）は、摂氏度で与えられる。
【００８０】
本出願および特に以下の例において、液晶化合物の構造は、「頭文字」とも呼ばれる略号によって表される。略号の対応する構造への変換は、以下の３つの表Ａ〜Ｃに従い単純である。
【００８１】
全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１およびＣｌＨ２ｌ＋１は、好ましくは、それぞれ、ｎ、ｍおよびｌ個のＣ原子の直鎖状のアルキル基であり、全ての基ＣｎＨ２ｎ、ＣｍＨ２ｍおよびＣｌＨ２ｌは、好ましくは、それぞれ、（ＣＨ２）ｎ、（ＣＨ２）ｍおよび（ＣＨ２）ｌであり、−ＣＨ＝ＣＨ−は、好ましくは、それぞれ、トランス−Ｅビニレンである。
【００８２】
表Ａには環要素のために使用される記号が、表Ｂには結合基のための記号が、表Ｃには分子の左側または右側の末端基のための記号が列記されている。
【００８３】
表Ｄには、それらのそれぞれのコードと共に例示分子構造が列記されている。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
【表３】
【００８７】
【表４】
式中、ｎおよびｍはそれぞれ整数であり、３つの点「．．．」は、この表の他の記号のための余白を示す。
【００８８】
好ましくは、本発明による液晶媒体は、式Ｉの化合物（１種類または複数種類）に加え、以下の表の式の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００８９】
【表５】
【００９０】
【表６】
表Ｅには、本発明による液晶媒体において好ましく使用されるキラルドーパントを列記する。
【００９１】
【表７】
【００９２】
【表８】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、表Ｅの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００９３】
表Ｆには、本発明による液晶媒体において好ましく使用される安定剤を列記する。
【００９４】
【表９】
【００９５】
【表１０】
【００９６】
【表１１】
【００９７】
【表１２】
【００９８】
【表１３】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、表Ｆの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００９９】
本発明による液晶媒体は、好ましくは、
−表Ｄの化合物群より選択される４種類以上、好ましくは６種類以上の化合物、好ましくは、
−表Ｄの式の群より選択される７種類以上、好ましくは８種類以上の化合物、好ましくは、３種類以上の異なる式の化合物を含む。
【実施例】
【０１００】
以下に与えられる例は、本発明を一切制限することなく本発明を説明する。
【０１０１】
しかしながら、物理的特性および組成物は、いかなる特性が達成でき、それらをいかなる範囲で改変できるかを、専門家のために表示する。よって、特に、好ましくは達成できる種々の特性の組み合わせが、このように専門家のために十分に規定される。
【０１０２】
以下の表において与えられる組成物および特性で、液晶混合物が実現される。それらの光学的性能を含むそれらの物理的特性が調べられる。
【０１０３】
＜例１＞
【０１０４】
【表１４】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１０５】
アドレス電圧の電界の周波数を増加させると、混合物Ａの誘電異方性は、その符号を変える。１ｋＨｚの周波数においてΔεは正であり、５００ｋＨｚにおいて負である。このことは、以下の表である表２において示される。
【０１０６】
【表１５】
＜例２＞
【０１０７】
【表１６】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１０８】
＜例３＞
【０１０９】
【表１７】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１０】
＜例４＞
【０１１１】
【表１８】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１２】
＜例５＞
【０１１３】
【表１９】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１４】
＜例６＞
【０１１５】
【表２０】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶媒体、好ましくは、１種類以上の誘電的に正の化合物、１種類以上の誘電的に負の化合物、および、任意成分として１種類以上の誘電的に中性の化合物を含む誘電的に正のネマチック媒体（この媒体は、特に、２周波数アドレス用に有用である。）、並びにこれらの媒体を含む液晶装置、特に、高速スイッチ光学的装置、例えば、電気光学的シャッターとして動作可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、情報を表示するために広く使用されている。ＬＣＤは、投射型ディスプレイ用の他、直視ディスプレイ用にに使用されている。殆どのディスプレイ用に使用されている電気光学的モードは、依然として、ツイストネマチック（ＴＮ：Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードおよびその種々の変形タイプである。このモードに加え、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ：Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびより最近では、光学補償ベンド（ＯＣＢ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードおよび電気制御複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードおよびそれらの種々の変形タイプが、例えば、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ：Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、パターン化ＩＴＯ垂直配向ネマチック（ＰＶＡ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ＩＴＯ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ポリマー安定化垂直配向ネマチック（ＰＳＶＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードおよびマルチドメイン垂直配向ネマチック（ＭＶＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、および他のモードとして、次第に使用されつつある。これら全てのモードは、基板と液晶層とのそれぞれに実質的に垂直な電界を使用する。また、これらのモードに加え、例えば、インプレーンスイッチ（略してＩＰＳ：Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード（例えば、ドイツ国特許第４０ ００ ４５１号明細書（特許文献１）および欧州特許第０ ５８８ ５６８号明細書（特許文献２）に開示されている通り）およびフリンジフィールドスイッチ（ＦＦＳ：Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの基板と液晶層とのそれぞれに実質的に平行な電界を採用する電気光学的モードもある。特に、後者の電気光学的モード（このモードは、良好な視野角特性および改良された応答時間を有する。）が最新のデスクトップモニター向けのＬＣＤ用に、およびテレビ用およびマルチメディア用途向けのディスプレイ用にすら次第に使用されつつあり、よって、ＴＮ−ＬＣＤと競合している。
【０００３】
ディスプレイにおける液晶の各種の電気光学的効果の良く確立されたこれらの用途に加えて、液晶を使用する幾つかの他の電気光学的装置がある。中でも、これらは、それぞれ、プリンター、スキャナーヘッド、波面補正器、および、最後に重要なものとして、電気光学的シャッターである。後者は、カメラの他に、技術的装置においても、また最近では、３次元（略して、３Ｄ）画像を表示可能なディスプレイ用のシャッターにおいても適用できる。そのような３Ｄディスプレイは、一人の観察者または多数の観察者のいずれか一方の目に情報を配信する別個の光学的チャネルを区別するための電気光学的シャッターを使用する。それぞれのディスプレイ用のかなり直接的な実施形態は、眼鏡を使用し、観察者やそれぞれの観察者たちが着用する。ガラス上において、これらの眼鏡のそれぞれは対応する目の「オン」および「オフ」のための画像のスイッチを担う。
【０００４】
もう一つの実施形態は、ディスプレイ全体の前において単一のシャッターを使用する。しかしながら、ピクセルに分割されたシャッターを備える設計も実証されてきた。
【０００５】
そのようなディスプレイのためには、液晶シャッターは特に速い応答時間を示さなければならない。多くの場合、これらの高速応答時間は、例えば、小さいセル間隙を有する液晶セルを使用する、高温において液晶セルを動作させる、または「オーバードライブ」を使用するなどの従来の手法によって単純に達成することはできない。
【０００６】
特に、「オン」の状態から「オフ」の状態に装置をスイッチするための応答時間を著しく向上させなければならない。殆どの典型的な電気光学的効果においては、「オン」の状態から「オフ」の状態へのスイッチは、アドレス電圧の印加を中断した際の液晶媒体における内部回復力によってもたらされる。よって、アドレス方式がこのスイッチ挙動に影響する可能性はない。比較的大きい弾性定数を有する液晶材料を適用することで、それぞれの応答速度が増加する限定的な可能性があるのみである。
【０００７】
しかしながら、これらの装置の応答時間を単に向上させるより現実的に有益な方法は、所謂「２周波数」（または「二重周波数」）アドレスを使用することである。この場合、以下の誘電的挙動によって特徴付けられる特別な液晶媒体が使用される。この媒体は、動作温度においてアドレス電圧の一定の周波数において、液晶のダイレクターに平行な誘電定数（ε‖）と液晶のダイレクターに垂直な誘電定数（ε⊥）との間に正の誘電異方性（Δε≡ε‖−ε⊥）を有することで特徴付けられる。アドレス電圧の周波数を増加させると誘電異方性は減少し（誘電緩和のため）、誘電異方性は、その符号を正から負に変える。よって、電界によって液晶ダイレクターに与えられるトルクの方向が変化する。
【０００８】
所謂「緩和周波数」において、誘電異方性は、その符号を変える。前記緩和周波数より低い周波数において液晶媒体は誘電的に正であり、結果として、電界が十分に高い電界強度を有しているとすれば、ダイレクターは、それ自身を、電界の方向に平行に配向させる。（電気光学的効果によっては、顕著な閾値を有する電気光学的特徴を示す。）前記緩和周波数より高い周波数においては、液晶媒体は誘電的に負であり、結果として、ダイレクターは、それ自身を、電界の方向に垂直に配向させる。
【０００９】
この挙動によって、液晶セルにおける電極の所定の形態を用いて、液晶媒体の緩和周波数より低いかまたは高いかのいずれかの動作電圧を印加することにより、液晶媒体のダイレクターをスイッチする方向を、例えば、表面に垂直から平行におよび同様にその逆に反転させることができることが明らかに自明である。よって、それぞれの装置を「オン」にスイッチする、および、「オフ」にスイッチする両方のプロセスを電界によって駆動する。結果として、能動的に、即ち、印加する動作電圧によって制御して、ダイレクターの配向の変化の両方向をスイッチできる。対応する装置は、「オン」にスイッチする、および、「オフ」にスイッチする両者について特に短い応答時間によって特徴付けられる。
【００１０】
本発明による液晶（ＬＣ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）は、好ましくは、２周波数アドレスを使用する改良されたＬＣ装置において使用される。それらは、高速スイッチ電気光学的装置として、例えば、シャッターとして動作するために特に有用である。
【００１１】
これらの用途のために、向上された特性を備える新たな液晶媒体が必要とされている。よって、向上された挙動を備える液晶媒体が必要とされている。それらの回転粘度は可能な限り低くなければならない。このパラメータに加え、媒体は、適切に広い範囲のネマチック相、好ましくは０．１００〜０．３５０の範囲内の適切な複屈折率（Δｎ）および適切に高い誘電異方性（Δε）を示さなければならない。Δεは、合理的に低い動作電圧が可能になるために十分高くなければならない。好ましくは、合理的に低い動作電圧の容易に入手可能な装置を使用できるために、Δεは１．０以上でなければならない。しかしながら、Δεは、好ましくは、１０以下でなければならない。更に、媒体は２周波数アドレスに適用できるために十分に低い周波数の緩和周波数と、液晶ダイレクターに垂直な十分に大きい誘電異方性とを示さなければならない。同時に、ε⊥は、好ましくは５．０以上、より好ましくは６．０以上、最も好ましくは７．０以上でなければならない。しかしながら、ε⊥は、好ましくは１０以下でなければならない。
【００１２】
本発明によるディスプレイは、好ましくは、アクティブマトリクスにより、好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のマトリクスによりアドレスされるアクティブマトリクスＬＣＤ、略してＡＭＤ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ）である。しかしながら、本発明の液晶は、他の既知のアドレス手法のディスプレイにおいても有益に使用できる。
【００１３】
ＬＣＤ、特に、ＴＮ−ディスプレイに適する液晶組成物は既に広く既知である。しかしながら、これらの組成物は著しい欠点を有する。それらの殆どは、他の欠陥を有することに加え、好ましくない高い応答時間および／または多くの用途にとって低すぎるコントラスト比に至る。また、これらの組成物は、殆どにおいて一般的に、特に、熱、湿気、または、光、特にＵＶによる照射への曝露に対して、特に、これらのストレス要因の１つ以上が互いに組み合わされた場合に不十分な信頼性および安定性を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ドイツ国特許第４０ ００ ４５１号明細書
【特許文献２】欧州特許第０ ５８８ ５６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
よって、電気光学的装置において速い応答時間に至る広いネマチック相範囲、適切な光学異方性Δｎ、適切に高い値のΔεおよびε⊥および適切な緩和周波数、および、最後に重要なものとして、良好な信頼性などの実用的用途に適切な向上された特性を備える液晶媒体に対する多大な要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
驚くべきことに、適切な相範囲、適切に高い値のΔε、ε⊥、適切な緩和周波数、および適切なΔｎを備え、先行技術からの材料の欠点を示さないか、または、少なくとも格別により低い程度にしか欠点を示さない液晶媒体を実現できることが見出された。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本出願によるこれらの向上された液晶媒体は、少なくとも、
−１種類、２種類または３種類以上の式Ｉの化合物と、
−式ＩＩおよびＩＩＩの化合物群より選択される１種類以上の化合物、好ましくは、それらのそれぞれの１種類以上の化合物と、
−任意成分として、式ＩＶおよびＶの群より選択される１種類または２種類以上の化合物、好ましくは、これらの式の少なくとも一方の１種類以上の化合物と
を含む。
【００１８】
【化１】
式中、
Ｒ１は、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【００１９】
【化２】
Ｌ１１およびＬ１２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、好ましくは、Ｌ１１はＦであり、Ｌ１２はＨまたはＦであり、より好ましくは、Ｌ１２はＨであり、
Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳ、好ましくは、ＣＮである。
【００２０】
【化３】
式中、
Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、好ましくは、Ｒ２１およびＲ３１は、それぞれ互いに独立に、アルキルまたはアルケニルであり、およびＲ２２およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、アルキルまたはアルコキシであり、
【００２１】
【化４】
【００２２】
【化５】
ｍおよびｎは、それぞれ互いに独立に、０または１である。
【００２３】
【化６】
式中、
Ｒ４１〜Ｒ５２は、それぞれ互いに独立に、上式ＩＩにおいてＲ２に与えられる意味を有し、好ましくは、Ｒ４１がアルキルでＲ４２がアルキルまたはアルコキシであるか、または、Ｒ４１がアルケニルでＲ４２がアルキルであり、好ましくは、Ｒ５１がアルキルでＲ５２がアルキルまたはアルケニルであるか、または、Ｒ５１がアルケニルでＲ５２がアルキルまたはアルケニル、好ましくはアルキルであり、
【００２４】
【化７】
【００２５】
【化８】
【００２６】
【化９】
【００２７】
【化１０】
Ｚ４１〜Ｚ５２は、それぞれ互いに独立に、および、Ｚ４１および／またはＺ５１が２回存在する場合は、これらもそれぞれ互いに独立に、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、好ましくは、Ｚ４１およびＺ４２の少なくとも一方およびＺ５１およびＺ５２の少なくとも一方は、それぞれ単結合であり、
ｐおよびｑは、それぞれ互いに独立に、０、１または２であり、
ｐは、好ましくは、０または１である。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、本出願による液晶媒体は、そのサブ式Ｉ−１〜Ｉ−３の化合物群より選択され、好ましくは式Ｉ−２およびＩ−３より選択され、最も好ましくは式Ｉ−２の１種類以上の式Ｉの化合物を含む。
【００２９】
【化１１】
式中、Ｒ１およびＸ１は上式Ｉにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ１は、好ましくは、ｎ−アルキルであり、Ｘ１は、好ましくは、ＣＮである。
【００３０】
本発明の更に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、そのサブ式ＩＩ−１およびＩＩ−２の群より選択される式ＩＩの１種類以上の化合物および／または、そのサブ式ＩＩＩ−１およびＩＩＩ−２の群より選択される式ＩＩＩの１種類以上の化合物を含む。
【００３１】
【化１２】
式中、パラメータは、それぞれ上で式ＩＩおよび式ＩＩＩにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ２１およびＲ３１は、好ましくは互いに独立に、ｎ−アルキルであり、Ｒ２２は、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルコキシであり、Ｒ３２は、好ましくは、アルコキシである。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がアルコキシである式ＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がｎ−アルキルまたはアルコキシ、最も好ましくはｎ−アルキルである式ＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３３】
本発明の更に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩＩ−２の化合物、好ましくは、Ｒ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３４】
本発明の更により好ましい実施形態において、本発明による媒体は、式ＩＩ−１の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がアルコキシである式ＩＩ−１の化合物の１種類以上と、式ＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ２１がｎ−アルキルであり、Ｒ２２がｎ−アルキルまたはアルコキシ、最も好ましくは、ｎ−アルキルである式ＩＩ−２の化合物の１種類以上と、式ＩＩＩ−２の化合物、好ましくはＲ３１がｎ−アルキルであり、Ｒ３２がアルコキシである式ＩＩＩ−２の化合物の１種類以上とを含む。
【００３５】
好ましくは、本発明による媒体は、式ＩＶの化合物、好ましくは、そのサブ式ＩＶ−１〜ＩＶ−９の化合物群より選択され、より好ましくは、式ＩＶ−１〜ＩＶ−４の化合物群より選択され、最も好ましくは、式ＩＶ−１およびＩＶ−３の化合物群より選択される式ＩＶの１種類以上の化合物を含む。
【００３６】
【化１３】
式中、Ｒ４１およびＲ４２は、一般的には、上式ＩＶにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、特に、式ＩＶ−１およびＩＶ−５において、Ｒ４１は、好ましくは、アルキルまたはアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキルまたは１−Ｅ−アルケニルであり、Ｒ４２は、好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニル、好ましくは、ｎ−アルキルまたはアルコキシである。
【００３７】
好ましくは、媒体は、式ＩＶ−１およびＩＶ−３の化合物群より選択される１種類以上の化合物、最も好ましくは、それぞれ式ＩＶ−１およびＩＶ−３の１種類以上の化合物を含む。
【００３８】
式ＩＶ−１の好ましい化合物は、式ＣＣ−ｎ−ｍ、ＣＣ−ｎ−Ｏｍ、ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖｍの化合物、より好ましくは、式ＣＣ−ｎ−Ｏ１、ＣＣ−３−ＶおよびＣＣ−３−Ｖ１の化合物である。式ＩＶ−３の好ましい化合物は、式ＣＰ−ｎ−ｍ、ＣＰ−ｎ−Ｏｍ、ＣＰ−Ｖ−ｎおよびＣＰ−ｎＶ−ｍの化合物、より好ましくは、式ＣＰ−ｎ−ｍおよびＣＰ−ｎ−Ｏｍの化合物である。これらの略号（頭文字）の定義は表Ａ〜Ｃにおいて説明されており、下表Ｄにおいて図示されている。
【００３９】
好ましい実施形態において、本発明による液晶媒体は、そのサブ式Ｖ−１〜Ｖ−４の化合物群より選択される式Ｖの１種類以上の化合物を含む。
【００４０】
【化１４】
式中、Ｒ５１およびＲ５２は上式Ｖにおいて与えられるそれぞれの意味を有し、Ｒ５１は、好ましくはアルキル、より好ましくはｎ−アルキルであり、式Ｖ−１において、Ｒ５２は、好ましくはアルケニル、好ましくは３−アルケニル、最も好ましくは−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ３であり、式Ｖ−３において、Ｒ５２は、好ましくはアルキルまたはアルケニル、好ましくはｎ−アルキルまたは３−アルケニル、最も好ましくは−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ３であり、式Ｖ−３〜Ｖ−４において、Ｒ５２は、好ましくはアルキルであり、式Ｖ−４において、「Ｆ０／１」は、好ましくはＦである。
【００４１】
式Ｖ−１の好ましい化合物は、式ＰＰ−ｎ−２ＶおよびＰＰ−ｎ−２Ｖｍの化合物、より好ましくは、式ＰＰ−１−２Ｖ１の化合物である。式Ｖ−２の好ましい化合物は式ＰＴＰ−ｎ−Ｏｍの化合物であり、特に、ＰＴＰ−１−Ｏ２、ＰＴＰ−２−Ｏ１およびＰＴＰ−３−Ｏ１が好ましい。式Ｖ−３の好ましい化合物は、式ＰＧＰ−ｎ−ｍ、ＰＧＰ−ｎ−２ＶおよびＰＧＰ−ｎ−２Ｖｍ、より好ましくは、式ＰＧＰ−２−ｍ、ＰＧＰ−３−ｍおよびＰＧＰ−ｎ−２Ｖの化合物である。式Ｖ−４の好ましい化合物は式ＰＰＴＵＩ−ｎ−ｍの化合物であり、特に、ＰＰＴＵＩ−３−２、ＰＰＴＵＩ−３−３、ＰＰＴＵＩ−３−４およびＰＰＴＵＩ−４−４が好ましい。また、これらの略号（頭文字）の定義も表Ａ〜Ｃにおいて説明されており、下表Ｄにおいて図示されている。
【００４２】
好ましくは、本発明による液晶媒体は、式Ｉ〜Ｖ、より好ましくは、式Ｉ〜ＩＶの化合物群より選択される化合物を含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、より好ましくは本質的にこれらより成り、最も好ましくは完全にこれらより成る。
【００４３】
他に明らかに定義しない限り、本出願において「含む」は、組成物の含有物に関して、言及する項目、例えば、媒体または成分が、当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を、好ましくは１０％以上、最も好ましくは２０％以上の総濃度で含有することを意味する。
【００４４】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「大部分が成る」は、言及する項目が、５５％以上、好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４５】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「本質的に成る」は、言及する項目が、８０％以上、好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４６】
他に明らかに定義しない限り、本出願において、用語「完全に成る」は、言及する項目が、９８％以上、好ましくは９９％以上、最も好ましくは１００．０％の当該の成分（１種類）または成分（複数種類）または化合物（１種類）または化合物（複数種類）を含有することを意味する。
【００４７】
また、本発明による媒体において、明らかには上述されていない他のメソゲン化合物も任意成分として有益に使用できる。その様な化合物は当業の専門家に既知である。
【００４８】
本発明による液晶媒体は、好ましくは８５℃以上、より好ましくは９０℃以上、より好ましくは９５℃以上、最も好ましくは１００℃以上の透明点を有する。
【００４９】
本発明による液晶媒体のΔｎの値は、５８９ｎｍ（ＮａＤ）および２０℃において、好ましくは０．１００以上〜０．３５０以下の範囲内、より好ましくは０．１２０以上〜０．２５０以下の範囲内、最も好ましくは０．１２５以上〜０．２２０以下の範囲内である。
【００５０】
本発明による液晶媒体のΔεの値は、１ｋＨｚおよび２０℃において、好ましくは１．０以上、好ましくは２．０以上、より好ましくは２．５以上、最も好ましくは３．０以上であり、一方、好ましくは１０以下、より好ましくは７以下、より好ましくは、２．０以上〜５．０以下の範囲内、最も好ましくは２．５〜４．５の範囲内である。
【００５１】
本発明による液晶媒体のε⊥の値は、１ｋＨｚおよび２０℃において、好ましくは４．０以上、好ましくは５．０以上、より好ましくは６．０以上、最も好ましくは７．０以上であり、一方、好ましくは１０以下、より好ましくは９．０以下、より好ましくは、５．０以上〜８．０以下の範囲内、最も好ましくは６．０〜７．５の範囲内である。
【００５２】
好ましくは、本発明の媒体のネマチック相は、キラルドーパントなしで、少なくとも０℃以下〜８０℃以上、より好ましくは少なくとも−２０℃以下〜８５℃以上、最も好ましくは少なくとも−２０℃以下〜１００℃以上、特に少なくとも−３０℃以下〜８５℃以上にわたる。
【００５３】
液晶媒体は、好ましくは、比較の目的のために１．０μｍ以上〜１．１μｍ以下の範囲内の光学的レタデーション（ｄ・Δｎ）を有するグーチおよびタリーによる第２次透過極小において動作するＴＮディスプレイにおいて、特徴付けられる。
【００５４】
好ましくは、液晶媒体は、５０％〜１００％、より好ましくは７０％〜１００％、より好ましくは８０％〜１００％、特には９０％〜１００％の式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶおよびＶ、好ましくは、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶの化合物を全体で含有する。
【００５５】
より好ましくは、液晶媒体は、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶおよびＶ、より好ましくは、式Ｉ、ＩＩＩおよびＩＶ、または、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶの化合物を含み、より好ましくは大部分がこれらより成り、より好ましくは本質的にこれらより成り、最も好ましくは完全にこれらより成る。
【００５６】
本発明による媒体において、式Ｉの化合物は、好ましくは、混合物全体の１％〜３５％、より好ましくは２％〜３０％、より好ましくは５％〜２５％、最も好ましくは１０％〜２０％の総濃度において使用される。
【００５７】
本発明による媒体において、式ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の３０％〜７０％、より好ましくは３５％〜６５％、より好ましくは４０％〜６０％、最も好ましくは４５％〜５５％の総濃度において共に使用される。
【００５８】
本発明による媒体において、式ＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜４５％、より好ましくは０％〜４０％、最も好ましくは０％〜３５％の総濃度において使用される。
【００５９】
本発明による媒体において、式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜６５％、より好ましくは０％〜６０％、最も好ましくは０％〜５５％の総濃度において使用される。
【００６０】
本発明による媒体において、式ＩＶの化合物は、好ましくは、混合物全体の１５％〜５０％、より好ましくは２５％〜４５％、最も好ましくは３０％〜４０％の総濃度において使用される。
【００６１】
媒体において、式Ｖの化合物は、好ましくは、混合物全体の０％〜３０％、好ましくは０％〜２５％、最も好ましくは０％〜１０％の総濃度において使用される。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態において、式ＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の１５％〜４５％、より好ましくは２０％〜４０％、最も好ましくは２５％〜３５％の総濃度において媒体中で使用される。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態において、式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、混合物全体の５％〜３５％、より好ましくは１０％〜３０％、最も好ましくは１５％〜２５％の総濃度において媒体中で使用される。
【００６４】
好ましくは、本発明による媒体は、媒体のコレステリックピッチを調節するためにキラルドーパントとして１種類以上のキラル化合物を更に含む。本発明による媒体におけるキラル化合物の総濃度は、好ましくは０．１％〜１５％、より好ましくは０．１％〜１０％、最も好ましくは０．１％〜３％の範囲内である。
【００６５】
任意成分として、本発明による媒体は、物理的特性を調節するために更なる液晶化合物を含むことができる。そのような化合物は専門家に既知である。本発明による媒体において、更なる液晶化合物の濃度は、好ましくは０％〜３０％、より好ましくは０．１％〜２０％、最も好ましくは１％〜１５％である。
【００６６】
好ましくは、本発明による媒体は、
−式Ｉ−２、および／または
−式ＩＩ−１、好ましくは、式ＣＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩ−２、好ましくは、式ＣＣＰ−ｎ−ｍおよび／またはＣＣＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩＩ−１、好ましくは、式ＰＴＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＩＩ−２、好ましくは、式ＣＰＴＹ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＶ−１、好ましくは、式ＣＣ−ｖ−ｎおよび／またはＣＣ−ｎ−Ｏｍ、および／または
−式ＩＶ−３、好ましくは、式ＣＰ−ｎ−Ｏｍおよび／またはＣＰ−ｎ−ｍ
の１種類以上の化合物を含む。
【００６７】
本出願において、用語「誘電的に正」はΔεが３．０より大きい化合物または成分に使用され、「誘電的に中性」はΔεが−１．５以上３．０以下、「誘電的に負」はΔεが−１．５未満に使用される。Δεは、１ｋＨｚの周波数および２０℃において決定される。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物中のそれぞれ個々の化合物の１０％溶液の結果より決定される。それぞれの化合物のホスト混合物中における溶解度が１０％未満の場合、得られる混合物が少なくとも化合物の特性を決定できるのに十分安定となるまで化合物の濃度を１／２ずつ下げていく。しかしながら、結果の有意性を可能な限り高く保つために、好ましくは少なくとも５％に濃度を保つ。テスト混合物の容量は、ホメオトロピックおよびホモジニアス配向のセルの両方において決定される。両タイプのセルのセル間隙は、ほぼ２０μｍである。印加される電圧は１ｋＨｚの周波数、および、典型的には、０．５Ｖ〜１．０Ｖの二乗平均平方根値の矩形波であるが、それぞれのテスト混合物の容量閾値よりも電圧が常に低くなるよう選択される。
【００６８】
Δεは（ε‖−ε⊥）と定義され、一方、εａｖは（ε‖＋２ε⊥）／３である。ホスト混合物として、誘電的に正の化合物には混合物ＺＬＩ−４７９２が、誘電的に中性および誘電的に負の化合物には混合物ＺＬＩ−３０８６（両者ともドイツ国メルク社製）が、それぞれ使用される。化合物の誘電率は、注目する化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値における変化より決定される。その値を、興味ある化合物の濃度１００％に外挿する。
【００６９】
２０℃の測定温度においてネマチック相を有する成分は、そのままで測定され、他の全ては化合物と同様に処理される。
【００７０】
両方について他に明言しない限り、本出願における用語「閾電圧」は光学的閾値を言い、１０％相対的コントラスト（Ｖ１０）について与えられ、用語「飽和電圧」は光学的飽和を言い、９０％相対的コントラスト（Ｖ９０）について与えられる。フレデリクス閾値（ＶＦｒ）とも呼ばれる容量的閾電圧（Ｖ０）は、明らかに述べる場合にのみ使用する。
【００７１】
本出願で与えられるパラメータの範囲は、他に明言しない限り、全て限界値を含む。
【００７２】
本出願を通して他に明言しない限り、全ての濃度は質量パーセントで与えられ、それぞれ混合物全体に関するものであり、全ての温度は摂氏度（摂氏）で与えられ、全ての温度差は摂氏度で与えられる。全ての物理的特性は、「Ｍｅｒｃｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、１９９７年１１月、ドイツ国メルク社に従って決定されているか、決定され、他に明言しない限り、２０℃の温度において与えられる。光学異方性（Δｎ）は、５８９．３ｎｍの波長で決定される。誘電異方性（Δε）は、１ｋＨｚの周波数で決定される。閾電圧のほかに他の全ての電気光学的特性も、ドイツ国メルク社で調製された試験セルによって決定された。Δεの決定のための試験セルは、ほぼ２０μｍのセル間隙を有していた。電極は、１．１３ｃｍ２の面積および保護リングを有する円形ＩＴＯ電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向（ε‖）用には日本国ＪＳＲ（Ｊａｐａｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ：日本合成ゴム社）製ＪＡＬＳ２０９６−Ｒ１、また、平面ホモジニアス配向（ε⊥）用にはＪＳＲ製ポリイミドＡＬ−１０５４であった。容量は、０．３Ｖｒｍｓの電圧を有する正弦波を使用する周波数応答解析装置Ｓｏｌａｔｒｏｎ１２６０によって決定した。使用される試験セルは、グーチおよびタリーによる第１次透過極小に一致する光学的レタデーション有するために選択されるセル間隙以下、典型的には約０．４５μｍ−１を有する。電気光学的測定において使用される光は、白色光であった。使用した装置構成は、ドイツ国カールスルーエ市Ａｕｔｒｏｎｉｃ Ｍｅｌｃｈｅｒｓ社製の商業的に入手可能な機器であった。特性電圧は、垂直観察の下で決定した。閾値（Ｖ１０）、中間灰色（Ｖ５０）および飽和（Ｖ９０）電圧は、それぞれ１０％、５０％および９０％相対コントラストで決定した。
【００７３】
応答時間は、相対コントラストが０％から９０％に変化する時間（ｔ９０−ｔ０）について、即ち、遅延時間（ｔ１０−ｔ０）を含む立ち上がり時間（τｏｎ）として、相対コントラストが１００％から１０％に戻り変化する時間（ｔ１００−ｔ１０）について減衰時間（τｏｆｆ）として、および、全応答時間（τｔｏｔａｌ＝τｏｎ＋τｏｆｆ）として、それぞれ与えられる。
【００７４】
本発明による液晶媒体は、通常の濃度において更なる添加剤を含有することができる。これらの更なる構成成分の総濃度は、全混合物を基礎として、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲内である。使用される個々の化合物の濃度は、それぞれ、好ましくは、０．１％〜３％の範囲内である。本出願において、これらおよび同様の添加剤の濃度は、液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲については考慮されない。また、このことは混合物において使用される二色性色素の濃度についても当てはまり、二色性色素は、ホスト混合物の化合物および成分の濃度をそれぞれ特定する場合には考慮されない。それぞれの添加剤の濃度は、常に、最終的にドープされた混合物に対して与えられる。
【００７５】
本発明による液晶媒体は、複数種類の化合物、好ましくは３〜３０種類、より好ましくは４〜２０種類、非常に好ましくは４〜１６種類の化合物から成る。これらの化合物は、従来の様式において混合される。一般に、より少ない量で使用される化合物の所望の量を、より多い量で使用される化合物中に溶解する。より高濃度において使用される化合物の透明点より温度が高い場合、溶解工程の完了を特に容易に観察できる。しかしながら、他の従来法によって、例えば、化合物の同族または共晶混合物でもよいが、所謂プレミックスを使用して、または、例えば、それらの構成成分がそれら自身で使用可能な状態の混合物である所謂マルチボトル系を使用して媒体を調製することも可能である。
【００７６】
これらの媒体は１種類より多いキラルドーパントを含んでもよい。媒体が２種類以上のキラルドーパントを含む場合、例えば、コレステリックピッチ（従って、選択反射の波長）の温度依存性を補償する既知の方法の１つにおいて、ドーパントを有益に選択できる。この場合、ホスト混合物によっては、同一の符号のらせん誘起力（ＨＴＰ：Ｈｅｌｉｃａｌ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ）を有するキラルドーパントのほかに、このパラメータが反対の符号であるキラルドーパントも使用できる。
【００７７】
それぞれのホスト混合物において誘発されるキラルピッチの温度依存性が小さい単一のキラルドーパントを使用する本発明の実施形態がより好ましい。
【００７８】
適切な添加剤を加えることにより、ＴＮ−、ＴＮ−ＡＭＤ、ＥＣＢ−ＡＭＤ、ＶＡＮ−ＡＭＤ、ＩＰＳおよびＯＣＢ ＬＣＤなどのように液晶媒体をそのまま使用して、および特に、ＰＤＬＣ、ＮＣＡＰ、ＰＮ ＬＣＤ、特にはＡＳＭ−ＰＡ ＬＣＤなどのように液晶媒体を複合系において使用して、全ての既知のタイプの液晶ディスプレイにおいて、液晶媒体が使用できるように本発明による液晶媒体を改変できる。
【００７９】
液晶の融点Ｔ（Ｃ，Ｎ）、スメクチック（Ｓ）からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ，Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ，Ｉ）は、摂氏度で与えられる。
【００８０】
本出願および特に以下の例において、液晶化合物の構造は、「頭文字」とも呼ばれる略号によって表される。略号の対応する構造への変換は、以下の３つの表Ａ〜Ｃに従い単純である。
【００８１】
全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１およびＣｌＨ２ｌ＋１は、好ましくは、それぞれ、ｎ、ｍおよびｌ個のＣ原子の直鎖状のアルキル基であり、全ての基ＣｎＨ２ｎ、ＣｍＨ２ｍおよびＣｌＨ２ｌは、好ましくは、それぞれ、（ＣＨ２）ｎ、（ＣＨ２）ｍおよび（ＣＨ２）ｌであり、−ＣＨ＝ＣＨ−は、好ましくは、それぞれ、トランス−Ｅビニレンである。
【００８２】
表Ａには環要素のために使用される記号が、表Ｂには結合基のための記号が、表Ｃには分子の左側または右側の末端基のための記号が列記されている。
【００８３】
表Ｄには、それらのそれぞれのコードと共に例示分子構造が列記されている。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
【表３】
【００８７】
【表４】
式中、ｎおよびｍはそれぞれ整数であり、３つの点「．．．」は、この表の他の記号のための余白を示す。
【００８８】
好ましくは、本発明による液晶媒体は、式Ｉの化合物（１種類または複数種類）に加え、以下の表の式の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００８９】
【表５】
【００９０】
【表６】
表Ｅには、本発明による液晶媒体において好ましく使用されるキラルドーパントを列記する。
【００９１】
【表７】
【００９２】
【表８】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、表Ｅの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００９３】
表Ｆには、本発明による液晶媒体において好ましく使用される安定剤を列記する。
【００９４】
【表９】
【００９５】
【表１０】
【００９６】
【表１１】
【００９７】
【表１２】
【００９８】
【表１３】
本発明の好ましい実施形態において、本発明による媒体は、表Ｆの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【００９９】
本発明による液晶媒体は、好ましくは、
−表Ｄの化合物群より選択される４種類以上、好ましくは６種類以上の化合物、好ましくは、
−表Ｄの式の群より選択される７種類以上、好ましくは８種類以上の化合物、好ましくは、３種類以上の異なる式の化合物を含む。
【実施例】
【０１００】
以下に与えられる例は、本発明を一切制限することなく本発明を説明する。
【０１０１】
しかしながら、物理的特性および組成物は、いかなる特性が達成でき、それらをいかなる範囲で改変できるかを、専門家のために表示する。よって、特に、好ましくは達成できる種々の特性の組み合わせが、このように専門家のために十分に規定される。
【０１０２】
以下の表において与えられる組成物および特性で、液晶混合物が実現される。それらの光学的性能を含むそれらの物理的特性が調べられる。
【０１０３】
＜例１＞
【０１０４】
【表１４】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１０５】
アドレス電圧の電界の周波数を増加させると、混合物Ａの誘電異方性は、その符号を変える。１ｋＨｚの周波数においてΔεは正であり、５００ｋＨｚにおいて負である。このことは、以下の表である表２において示される。
【０１０６】
【表１５】
＜例２＞
【０１０７】
【表１６】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１０８】
＜例３＞
【０１０９】
【表１７】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１０】
＜例４＞
【０１１１】
【表１８】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１２】
＜例５＞
【０１１３】
【表１９】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【０１１４】
＜例６＞
【０１１５】
【表２０】
この混合物は、２周波数アドレスのＴＮセルにおける動作に非常に適している。また、高速スイッチ電気光学的装置における使用にも適している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−式Ｉの１種類以上の化合物と、
−式ＩＩおよびＩＩＩの化合物群より選択される１種類以上の化合物と、
−任意成分として、式ＩＶおよびＶの群より選択される１種類以上の化合物と、
−任意成分として、１種類以上のキラル化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体。
【化１】
（式中、
Ｒ１は、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【化２】
Ｌ１１およびＬ１２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳである。）
【化３】
（式中、
Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【化４】
【化５】
ｍおよびｎは、それぞれ互いに独立に、０または１である。）
【化６】
（式中、
Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１およびＲ５２は、それぞれ互いに独立に、上式ＩＩにおいてＲ２１に与えられる意味を有し、
【化７】
【化８】
Ｚ４１〜Ｚ５２は、それぞれ互いに独立に、および、Ｚ４１および／またはＺ５１が２回存在する場合は、これらもそれぞれ互いに独立に、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
ｐおよびｑは、それぞれ互いに独立に、０、１または２である。）
【請求項２】
前記媒体における式Ｉの化合物の総濃度が、１％以上〜３５％以下の範囲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】
式Ｉ−１〜Ｉ−３の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶媒体。
【化９】
（式中、パラメータＲ１およびＸ１は、式Ｉについて請求項１において与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項４】
式Ｉ−２の１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶媒体。
【請求項５】
式ＩＩ−１およびＩＩ−２の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化１０】
（式中、パラメータＲ２１およびＲ２２は、請求項１において式ＩＩについて与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項６】
式ＩＩＩ−１およびＩＩＩ−２の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化１１】
（式中、パラメータＲ３１およびＲ３２は、請求項１において式ＩＩＩについて与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項７】
請求項１において与えられる通りの式ＩＶおよび／または式Ｖの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項８】
式ＩＶの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶媒体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項１０】
２周波数アドレスによりアドレス可能であることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
【請求項１１】
高速スイッチ光学装置として（例えば、シャッターとして）動作可能であることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の液晶装置における請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項１３】
式Ｉの１種類以上の化合物、式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種類以上の化合物、および、任意成分として式ＩＶおよび／またはＶの１種類以上の化合物（全て請求項１において与えられる通り）を混合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を調製する方法。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載の１個以上の液晶装置を含む電気光学的ディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１０または１１に記載の装置を使用して３Ｄ情報を表示する方法。
【請求項１】
−式Ｉの１種類以上の化合物と、
−式ＩＩおよびＩＩＩの化合物群より選択される１種類以上の化合物と、
−任意成分として、式ＩＶおよびＶの群より選択される１種類以上の化合物と、
−任意成分として、１種類以上のキラル化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体。
【化１】
（式中、
Ｒ１は、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【化２】
Ｌ１１およびＬ１２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
Ｘ１はＣＮまたはＮＣＳである。）
【化３】
（式中、
Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ互いに独立に、１〜７個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシ、または、２〜７個のＣ原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
【化４】
【化５】
ｍおよびｎは、それぞれ互いに独立に、０または１である。）
【化６】
（式中、
Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１およびＲ５２は、それぞれ互いに独立に、上式ＩＩにおいてＲ２１に与えられる意味を有し、
【化７】
【化８】
Ｚ４１〜Ｚ５２は、それぞれ互いに独立に、および、Ｚ４１および／またはＺ５１が２回存在する場合は、これらもそれぞれ互いに独立に、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＯＯ−、ｔｒａｎｓ−ＣＨ＝ＣＨ−、ｔｒａｎｓ−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
ｐおよびｑは、それぞれ互いに独立に、０、１または２である。）
【請求項２】
前記媒体における式Ｉの化合物の総濃度が、１％以上〜３５％以下の範囲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】
式Ｉ−１〜Ｉ−３の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶媒体。
【化９】
（式中、パラメータＲ１およびＸ１は、式Ｉについて請求項１において与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項４】
式Ｉ−２の１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶媒体。
【請求項５】
式ＩＩ−１およびＩＩ−２の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化１０】
（式中、パラメータＲ２１およびＲ２２は、請求項１において式ＩＩについて与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項６】
式ＩＩＩ−１およびＩＩＩ−２の化合物群より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化１１】
（式中、パラメータＲ３１およびＲ３２は、請求項１において式ＩＩＩについて与えられるそれぞれの意味を有する。）
【請求項７】
請求項１において与えられる通りの式ＩＶおよび／または式Ｖの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項８】
式ＩＶの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶媒体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項１０】
２周波数アドレスによりアドレス可能であることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
【請求項１１】
高速スイッチ光学装置として（例えば、シャッターとして）動作可能であることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の液晶装置における請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項１３】
式Ｉの１種類以上の化合物、式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種類以上の化合物、および、任意成分として式ＩＶおよび／またはＶの１種類以上の化合物（全て請求項１において与えられる通り）を混合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を調製する方法。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載の１個以上の液晶装置を含む電気光学的ディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１０または１１に記載の装置を使用して３Ｄ情報を表示する方法。
【公開番号】特開２０１１−２０８１４１（Ｐ２０１１−２０８１４１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９２９４（Ｐ２０１１−６９２９４）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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