液晶媒体
【課題】液晶媒体を提供する。
【解決手段】本発明は、式(I)の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする極性化合物の混合物に基づく液晶媒体と、電気光学的目的、特に、TNモニター用途のための液晶媒体の使用とに関する。
(式中、R1、X1、L1〜5は、請求項1において示される意味を有する。)
【解決手段】本発明は、式(I)の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする極性化合物の混合物に基づく液晶媒体と、電気光学的目的、特に、TNモニター用途のための液晶媒体の使用とに関する。
(式中、R1、X1、L1〜5は、請求項1において示される意味を有する。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶媒体、電気光学的目的のための液晶媒体の使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶は、印加された電圧によって、そのような物質の光学的特性を変更できるため、主にディスプレイ装置の中の誘電体として使用されている。液晶に基づく電気光学的装置は当業者に極めて既知であり、種々の効果に基づくことができる。そのような装置の例は、動的散乱を有するセル、DAP(配向相の変形:Deformation of Aligned Phases)セル、ゲスト/ホストセル、ツイストネマチック構造を有するTNセル、STN(スーパーツイストネマチック:Supertwisted Nematic)セル、SBE(超複屈折効果:Superbirefringence Effect)セルおよびOMI(光学モード干渉:Optical Mode Interference)セルである。最も一般的なディスプレイ装置はSchadt−Helfrich効果に基づき、ツイストネマチック構造を有する。
【0003】
液晶材料は、良好な化学的および熱的安定性および電界および電磁線放射に対して優れた安定性を有していなければならない。更に、液晶材料は、セル中で、低に粘度を有し、短いアドレス時間、低い閾電圧および高いコントラストを生成しなければならない。
【0004】
液晶材料は、更に、通常の動作温度において、即ち、室温より上および下の出来る限り広い範囲において、適切な中間相、例えば上記のセル用のネマチ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。液晶は一般に複数成分の混合物として使用されるため、成分が互いに容易に混和することが重要である。導電性、誘電異方性および光学異方性などの更なる特性は、セルの型および用途分野に応じて、種々の要求を満足しなければならない。例えば、ツイストネマチ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低い導電率を有していなければならない。
【0005】
例えば、個々のピクセルのスイッチングのために集積非線形素子を有するマトリクス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)については、大きな正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的小さな複屈折率、非常に高い比抵抗、優れたUVおよび温度安定性および低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。
【0006】
このタイプのマトリクス液晶ディスプレイは既知である。それぞれのピクセルを個々にスイッチングするために使用できる非線形素子は、例えば、アクティブ素子(即ち、トランジスタ)である。なお、用語「アクティブマトリクス」は、2つのタイプに区別できる場合において使用される:
1.基板としてのシリコンウエハー上のMOS(金属酸化物半導体:metal oxide semiconductor)または他のダイオード、
2.基板としてのガラスプレート上の薄膜トランジスター(TFT:thin−film transistor)。
【0007】
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、色々な部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合であっても接続部での問題が生じるため、ディスプレイの大きさが制限される。
【0008】
好適であってより有望な第2のタイプの場合には、使用される電気光学的効果は、通常、TN効果である。区別される2つの技術がある:例えば、CdSeなどの化合物半導体を含むTFTと、多結晶またはアモルファスシリコンに基づくTFTとである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。
【0009】
TFTマトリクスは、ディスプレイの一方のガラスプレートの内側に設けられ、もう一方のガラスプレートは、その内側に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、TFTは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイでは、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。
【0010】
TFTディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光子を備えたTNセルとして作動し、バックライトで照らされる。
【0011】
本明細書において用語「MLCディスプレイ」は、集積非線形素子を備えた任意のマトリクスディスプレイを包含し、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード(MIM、即ち、metal−insulator−metal)などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。
【0012】
このタイプのMLCディスプレイは、特にテレビ用途(例えば、ポケットテレビ)またはコンピュータ用途(ラップトップ)および自動車または航空機内における高度情報ディスプレイに適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、MLCディスプレイにおいては、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題もある[TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、第A210〜288号、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ(非特許文献1);STROMER,M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ(非特許文献2)]。抵抗の低下に伴い、MLCディスプレイのコントラストが劣化し、また、残像消去の問題も生じ得る。液晶混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、MLCディスプレイの寿命に渡って低下するので、許容される耐用年数を達成するためには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。特に、低電圧用混合物の場合には、非常に高い抵抗値を達成することは従来不可能であった。更に、温度の上昇および加熱および/またはUV照射後に、比抵抗が可能な限り小さい低下を示すことも重要である。また、先行技術からの混合物の低温特性も特に良くない。たとえ低温であっても、結晶および/またはスメクチック相が生じないこと、および、粘度の温度依存性も可能な限り低いことが要求される。よって、先行技術からのMLCディスプレイは今日の必要条件を満たさない。
【0013】
よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、低温においても短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらの不都合を有していないか、低減された程度にのみ有しているMLCディスプレイが引き続き強く要求されている。
【0014】
TN(Schadt−Helfrich)セルにおいては、セル中で以下の利点を促進する媒体が望まれる:
−広げられたネマチック相範囲(特に、低い温度まで)、
−極めて低温においても安定な貯蔵性、
−極めて低温におけるスイッチ能力(屋外用途、自動車、航空機)、
−UV照射に対する増大された抵抗(より長い寿命)。
【0015】
先行技術から入手可能な媒体では、同時に他のパラメータを保持しながら、これらの利点を達成することはできない。
【0016】
スーパーツイスト(STN)セルの場合、より大きなマルチプレックス性および/またはより低い閾電圧および/またはより広いネマチック相範囲(特に、低温において)を可能とする媒体が望まれる。この目的のために、利用可能なパラメータの自由度(透明点、スメクチック−ネマチック相転移または融点、粘度、誘電パラメータ、弾性パラメータ)を一層広げることが、至急望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0017】
【非特許文献1】TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、第A210〜288号、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ
【非特許文献2】STROMER,M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は、特に、このタイプのMLC、TNまたはSTNディスプレイ用で、上述の不具合を有していないか、低減された程度にのみ有しており、好ましくは、同時に、非常に高い比抵抗値および低い閾電圧を有する媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明による媒体をディスプレイにおいて使用すれば、この目的を達成できることが見出された。
【0020】
よって、本発明は、式Iの少なくとも1種類の化合物を含むことを特徴とし、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体に関する。
【0021】
【化1】
式中、
R1は、ハロゲン化されているかまたは無置換で1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、O原子が互いに直接結合しないようにして、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
X1は、それぞれの場合で互いに独立に、F、Cl、CN、SF5、NCS、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
L1〜L5は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
ただし、
−液晶混合物は、CF2O架橋を有する化合物を更には含まず、および
−ピラン環を含有する化合物を更には含まないことを条件とする。
【発明を実施するための形態】
【0022】
国際特許出願公開第2004/048501号パンフレットおよび米国特許第7,189,440号明細書には、式Iの化合物および少なくとも1種類の更なるピラン化合物および/またはCF2O架橋を有する少なくとも1種類の更なるメソゲン性化合物を含むTN−TFT用途の液晶混合物が開示されている。
【0023】
このタイプの混合物の概念は、それらが、回転粘度γ1について比較的高い値および/または閾電圧について比較的高い値を有すると言う事実によって区別される。
【0024】
正の誘電異方性の極性化合物の混合物に基づく本発明による混合物は、それらが、低い回転粘度(γ1)および低い閾電圧と同時に高いΔn値によって際立っているので、好ましくはモニターおよびテレビ用途に適している。本発明による混合物は、特に、TN−TFTモニター用途および5Vドライバーまたはより高電圧ドライバーを備える用途に適している。式Iの化合物の広いネマチック相および非常に良好なγ1/TNI比は、本発明による混合物がTN−TFTおよびIPS用途に特に適していることを意味する。
【0025】
式Iの化合物は広範囲の用途を有しており、それらの幾つかは英国特許第22 29 438号明細書より既知である。置換基の選択によっては、これらの化合物を、液晶媒体の大部分を構成する基礎材料として機能させることができるが、しかし、他のクラスの化合物からの液晶基礎材料に式Iの化合物を添加することも可能であり、例えば、そのタイプの誘電体の誘電および/または光学的異方性を改変するために、および/またはその閾電圧および/またはその粘度を最適化するために添加する。
【0026】
純粋な状態において、式Iの化合物は無色であり、電気光学的使用のために好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。それらは化学的、熱的、および光に対して安定である。
【0027】
式Iの化合物におけるX1は、好ましくは、F、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CF2H、OCFHCFHCF3、OCH2CF2CF3、OCF2CF2CF3、OCF2CFHCFH2、OCF2CH2CF2H、OCFHCF2CFH2、OCFHCFHCF2H、OCFHCH2CF3、OCH2CFHCF3、OCH2CF2CF2H、OCF2CFHCH3、OCF2CH2CFH2、OCFHCF2CH3、OCFHCFHCFH2、OCFHCH2CF3、OCH2CF2CFH2、OCH2CFHCF2H、OCF2CH2CH3、OCFHCFHCH3、OCFHCH2CFH2、OCH2CF2CH3、OCH2CFHCFH2、OCH2CH2CF2H、OCHCH2CH3、OCH2CFHCH3、OCH2CH2CF2H、OCClFCF3、OCClFCClF2、OCClFCFH2、OCFHCCl2F、OCClFCF2H、OCClFCClF2、OCF2CClH2、OCF2CCl2H、OCF2CCl2F、OCF2CClFH、OCF2CClF2、OCF2CF2CClF2、OCF2CF2CCl2F、OCClFCF2CF3、OCClFCF2CF2H、OCClFCF2CClF2、OCClFCFHCF3、OCClFCClFCF3、OCCl2CF2CF3、OCClHCF2CF3、OCClFCF2CF3、OCClFCClFCF3、OCF2CClFCFH2、OCF2CF2CCl2F、OCF2CCl2CF2H、OCF2CH2CClF2、OCClFCF2CFH2、OCFHCF2CCl2F、OCClFCFHCF2H、OCClFCClFCF2H、OCFHCFHCClF2、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CFHCF3、OCH2CClFCF3、OCCl2CF2CF2H、OCH2CF2CClF2、OCF2CClFCH3、OCF2CFHCCl2H、OCF2CCl2CFH2、OCF2CH2CCl2F、OCClFCF2CH3、OCFHCF2CCl2H、OCClFCClFCFH2、OCFHCFHCCl2F、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CF2CFH2、OCH2CF2CCl2F、OCCl2CFHCF2H、OCClHCClFCF2H、OCF2CClHCClH2、OCF2CH2CCl2H、OCClFCFHCH3、OCF2CClFCCl2H、OCClFCH2CFH2、OCFHCCl2CFH2、OCCl2CF2CH3、OCH2CF2CClH2、OCCl2CFHCFH2、OCH2CClFCFCl2、OCH2CH2CF2H、OCClHCClHCF2H、OCH2CCl2CF2H、OCClFCH2CH3、OCFHCH2CCl2H、OCClHCFHCClH2、OCH2CFHCCl2H、OCCl2CH2CF2H、OCH2CCl2CF2H、CH=CF2、CF=CF2、OCH=CF2、OCF=CF2、CH=CHF、OCH=CHF、CF=CHF、OCF=CHF、特にF、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、C2F5、C3F7、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCH=CF2、OCF=CF2、OCFHCF2CF2H、OCF2CF2CF3またはOCF2CHFCF3を表す。
【0028】
式Iの化合物において、X1は、好ましくは、FまたはOCF3を表す。L1、L2およびL3は、好ましくは、それぞれFを表す。L4およびL5は、好ましくは、それぞれHを表す。R1、R2およびR3は、それぞれ互いに独立に、好ましくは、アルキル、特には、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキルを表す。
【0029】
式IにおけるR1がアルキル基および/またはアルコキシ基を表す場合、これは直鎖状または分岐状の何れでも構わない。それは、好ましくは直鎖状で、2、3、4、5、6または7個のC原子を有しており、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、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシ、更に、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、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。
【0030】
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(即ち、メトキシメチル)、2−(即ち、エトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち、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、または、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルを表す。
【0031】
R1が、1つのCH2基が−CH=CH−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、2〜10個のC原子を有する。従って、それは、特に、ビニル、プロパ−1−または−2−エニル、ブタ−1−、−2−または−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−または−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、−3−、−4−または−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−または−6−エニル、オクタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−または−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−または−8−エニル、または、デカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−または−9−エニルを表す。R1は、好ましくは、CH2=CH、CH3CH=CH、CH2=CHCH2CH2またはCH3CH=CHCH2CH2を表す。
【0032】
R1が、1つのCH2基が−O−で置き換えられ、1つのCH2基が−CO−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これらは好ましくは隣接している。よって、これらは、アシルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を含有する。これらは、好ましくは、直鎖状で、2〜6個のC原子を有する。従って、それらは、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、エトキシルカルボニル、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)ブチルを表す。
【0033】
R1が、1つのCH2基が無置換または置換された−CH=CH−で置き換えられ、隣接するCH2基がCOまたはCO−OまたはO−COで置き換えられたアルキル基を表す場合、これらは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、4〜12個のC原子を有する。従って、それは、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、メタクリロイルオキシメチル、2−メタクリロイルオキシエチル、3−メタクリロイルオキシプロピル、4−メタクリロイルオキシブチル、5−メタクリロイルオキシペンチル、6−メタクリロイルオキシヘキシル、7−メタクリロイルオキシヘプチル、8−メタクリロイルオキシオクチルまたは9−メタクリロイルオキシノニルを表す。
【0034】
R1が、CNまたはCF3で単置換されたアルキルまたはアルケニル基を表す場合、この基は、好ましくは、直鎖状である。CNまたはCF3による置換は、任意の所望の位置で構わない。
【0035】
R1が、ハロゲンで少なくとも単置換されたアルキルまたはアルケニル基を表す場合、この基は、好ましくは、直鎖で、ハロゲンは、好ましくは、FまたはClである。多置換の場合、ハロゲンは、好ましくは、Fである。結果として生じる基は、ペルフルオロ化された基も含む。単置換の場合、フッ素または塩素置換基は任意の所望の位置で構わないが、好ましくは、ω−位である。
【0036】
分岐した翼状の基R1を含有する化合物は、従来の液晶基礎材料中での更に良好な溶解性のために、しかし、それらが光学活性である場合には、特にキラルドーパントとして、しばしば重要な場合がある。このタイプのスメクチック化合物は、強誘電材料の成分として適している。
【0037】
このタイプの分岐状の基は、一般に、1個以下の鎖分岐を含む。好ましい分岐状の基R1は、イソプロピル、2−ブチル(即ち、1−メチルプロピル)、イソブチル(即ち、2−メチルプロピル)、2−メチルブチル、イソペンチル(即ち、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−エチルヘキシルオキシ、1−メチルヘキシルオキシおよび1−メチルヘプチルオキシである。
【0038】
R1が、2個以上のCH2基が−O−および/または−CO−O−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは、直鎖状または分岐状の何れでも構わない。それは、好ましくは、分岐状で、3〜12個のC原子を有する。従って、それは、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)ブチルまたは5,5−ビス(エトキシカルボニル)ペンチルを表す。
【0039】
式Iの化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl著、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg−Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの標準的な著作)において記載される通り、それ自身既知の方法によって、正確には、公知であって前記反応に適する反応条件下で調製される。また、本明細書においては、本明細書において非常に詳細には述べていない、それ自身既知の変法を使用しても構わない。
【0040】
また、本発明は、このタイプの液晶媒体を含有する電気光学的ディスプレイ(特に、外枠と共にセルを形成する2枚の平坦で平行な外板、外板上の個々のピクセルをスイッチングするための集積非線形素子、および、セル内に配置されており正の誘電異方性および高い比抵抗のネマチック液晶混合物を有するSTNまたはMLCディスプレイ)と、これらの媒体を電気光学的な目的のために使用することにも関する。
【0041】
本発明による液晶混合物により、利用可能なパラメータの自由度を著しく広げることが可能である。
【0042】
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み合わせは、先行技術からの従来材料よりはるかに優れている。
【0043】
本発明による液晶混合物によって、−20℃まで下げても、好ましくは−30℃まで下げても、特に好ましくは−40℃まで下げてもネマチック相を保持しながら、70℃を超える、好ましくは75℃を超える、特に好ましくは80℃を超える透明点が可能となり、同時に、4以上、好ましくは4.5以上の誘電異方性値Δε、および、比抵抗について高い値を達成可能でき、優れたSTNおよびMLCディスプレイが入手可能となる。特に、該混合物は、低い動作電圧によって特徴づけられる。TN閾値は、一般に、2.2V以下、好ましくは2.0V以下、特に好ましくは1.8V以下である。
【0044】
言うまでもなく、本発明による混合物の成分を適切に選択することで、他の有利な特性を保持しながら、より高い閾電圧において更に高い透明点(例えば110℃を超える)を達成するか、より低い閾電圧においてより低い透明点を達成することも可能である。同様に、粘度の対応する上昇をわずかにとどめながら、より大きなΔεおよび、よって低い閾値を有する混合物を入手することも可能である。本発明によるMLCディスプレイは、好ましくは、グーチ・タリーの第1次透過極小[C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Electron.Lett.10巻、2〜4頁、1974年;C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Appl.Phys.、8巻、1575〜1584年、1975年]で動作させることが好ましく、例えば、特性線の急峻性およびコントラストの視野角依存性が低いなど(ドイツ国特許第30 22 818号明細書)の特に好ましい電気光学的特性に加えて、第2次極小における類似のディスプレイと同じ閾電圧が、より低い誘電異方性で十分である。このため、第1次極小において本発明による混合物を使用することにより、シアノ化合物を含む混合物の場合よりも、極めて高い比抵抗値を達成することができる。個々の成分およびそれらの重量割合を適切に選択することで、当業者は簡単なルーチンの方法を使用して、MLCディスプレイの予め指定された層厚に必要な複屈折率を設定できる。
【0045】
20℃における流動粘度ν20は、好ましくは60mm2・s−1未満であり、特に好ましくは50mm2・s−1未満である。本発明による混合物の20℃における回転粘度γ1は、好ましくは100mPa・s以下であり、特に好ましくは80mPa・s以下であり、非常に特に好ましくは60mPa・s以下である。ネマチック相範囲は、好ましくは少なくとも90°、特には少なくとも100°である。この範囲は、好ましくは、少なくとも−20°から+70°に及ぶ。光学的異方性Δnに関する値は、20℃[589nm]において、好ましくは0.08以上、特には0.1以上、非常に特に好ましくは0.12以上である。
【0046】
液晶ディスプレイにおいては、短い応答時間が望まれる。これは、特にビデオ再生が可能なディスプレイに当てはまる。このタイプのディスプレイでは、応答時間(合計:ton+toff)は大きくても25msが要求される。応答時間の上限は、画像リフレッシュの頻度によって決定される。
【0047】
電圧保持率(HR)の測定[S.Matsumotoら、Liquid Crystals 5巻、1320頁(1989年);K.Niwaら、Proc.SID Conference、サンフランシスコ、1984年6月、304頁(1984年);G.Weberら、Liquid Crystals 5巻、1381頁(1989年)]によって、式Iの化合物を含有する本発明による混合物は、式
【0048】
【化2】
のシアノフェニルシクロヘキサン類または式
【0049】
【化3】
のエステル類を式Iの化合物の代わりに含む類似混合物よりも、温度上昇に伴うHRの低下が著しく小さい挙動を取ることが示された。
【0050】
また、本発明による混合物のUV安定性も極めて更に良好であり、即ち、それらは、UVに曝露した際のHRの低下が著しく小さい挙動を示す。
【0051】
本発明による混合物は、好ましくは、ニトリル類を殆ど含まないか(10重量%以下)、全く含まない。本発明による混合物の保持率に対する値は、20℃において、好ましくは98%より大きく、特に99%より大きい。
【0052】
式Iの特に好ましい化合物は、式I−1〜I−48の化合物である。
【0053】
【化4】
【0054】
【化5】
【0055】
【化6】
【0056】
【化7】
【0057】
【化8】
【0058】
【化9】
【0059】
【化10】
式中、
alkylは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基であり、
alkoxyは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基であり、
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基である。
【0060】
これらの好ましい化合物のなかでも、式I−1、I−2のものが特に好ましく、特に式I−1のものが好ましい。
【0061】
好ましい実施形態を下に示す。
【0062】
−媒体は、式I−1〜I−24の1または2種類以上の化合物、好ましくは、1または2種類の化合物を含む。
【0063】
−媒体は、好ましくは、式
【0064】
【化11】
の1または2種類の化合物を含み、
式中、alkylは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基、好ましくは、エチルまたはプロピル、更には、ペンチルである。
【0065】
−混合物における式Iの化合物の割合は、好ましくは、3〜40重量%、特に3〜30重量%、非常に特に好ましくは3〜20重量%である。
【0066】
−媒体は、好ましくは、式Kの1種以上の2環式化合物を含む。
【0067】
【化12】
式中、RK、XKは、R1およびX1に示される意味を有し、Z0は、単結合、−COO−、−OOC−、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−または−CH2−を表す。L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。RKは、好ましくは、直鎖状のアルキルである。XKは、好ましくは、FまたはCl、好ましくは、Clを表す。
【0068】
混合物中における化合物Kの割合は、5〜40%、好ましくは5〜30%、特に5〜20%である。
【0069】
特に好ましい2環式化合物は、式K−1〜K−18の化合物である。
【0070】
【化13】
【0071】
【化14】
【0072】
【化15】
好ましい混合物は、好ましくは、式K−7の化合物を、好ましくは、2〜10%の量で含む。更に、式K−16の1種類以上の化合物を、好ましくは、2〜20%の量で含む混合物が好ましい。
【0073】
−媒体は、一般式II〜Vから成る群より選ばれる1種以上の化合物を付加的に含む。
【0074】
【化16】
式中、個々の基は以下の意味を有する:
R0は、それぞれ9個までのC原子を有するn−アルキル、アルキルアルコキシ、アルコキシ、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニルを表し、
X0は、F、Cl、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキルアルコキシ、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシを表し、
Z0は、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−を表し、
Y1〜Y4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
rは、0または1を表す。
【0075】
式IIの化合物は、好ましくは、式IIa〜IIeの化合物群より選択される。
【0076】
【化17】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0077】
好ましい混合物は、式IIa、IIbおよび/またはIIcの1種類以上の化合物を、好ましくは3〜40%、非常に特に好ましくは5〜30%の量で含む。
【0078】
式IIIの化合物は、好ましくは、式IIIa〜IIIkの化合物群より選択される。
【0079】
【化18】
【0080】
【化19】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0081】
好ましい混合物は、式IIIbの1種類以上の化合物を、好ましくは3〜30%、特に5〜20%の量で含む。
【0082】
式IVの化合物は、好ましくは、式IVa〜IViの化合物群より選択される。
【0083】
【化20】
【0084】
【化21】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0085】
好ましい混合物は、式IVa、IVb、IVc、IVfまたはIVgの1種類以上の化合物を、好ましくは5〜40%、特に5〜30%の量で含む。式IVの化合物において、X0は、好ましくは、F、OCF3またはOCH=CF2を示す。
【0086】
式Vの化合物は、好ましくは、式VaおよびVbの化合物群より選択される。
【0087】
【化22】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0088】
−媒体は、一般式VI〜Xから成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0089】
【化23】
式中、R0、X0およびY1〜8は、それぞれ互いに独立に、請求項5において示される意味の1つを有する。X0は、好ましくは、F、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である。R0は、好ましくは、それぞれ6個までのC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を表す。
【0090】
式VIの化合物は、好ましくは、式VIa〜VIfの化合物群より選択される。
【0091】
【化24】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIa〜VIfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルまたはペンチルを好ましくは表す。
【0092】
式VIIの化合物は、好ましくは、式VIIa〜VIIgの化合物群より選択される。
【0093】
【化25】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIIa〜VIIfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0094】
式VIIIの化合物は、好ましくは、式VIIIa〜VIIIrの化合物群より選択される。
【0095】
【化26】
【0096】
【化27】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIIIa〜VIIIrの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0097】
式IXの化合物は、好ましくは、式IXa〜IXlの化合物群より選択される。
【0098】
【化28】
【0099】
【化29】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式IXa〜IXlの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0100】
式Xの化合物は、好ましくは、式Xa〜Xfの化合物群より選択される。
【0101】
【化30】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式Xa〜Xfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0102】
特に好ましい混合物は、式VI、VIIIおよび/またはIXの1種類以上の化合物を含み、式中、X0は、好ましくは、FまたはOCF3を表す。Y1およびY2は、好ましくは、両者ともFを表す。
−媒体は、式E−a〜E−dの1種類以上の化合物を付加的に含む。
【0103】
【化31】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0104】
式E−a〜E−dの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0105】
−式E−a〜E−dの化合物の割合は、好ましくは、10〜30重量%、特に15〜25重量%である。
【0106】
−混合物全体中における式I〜Vの化合物の割合は、合わせて少なくとも10〜50重量%である。
【0107】
−混合物全体中における式II〜Vの化合物の割合は、5〜50重量%である。
【0108】
−
【0109】
【化32】
−媒体は、式II、III、IVおよび/またはVの化合物を含む。
【0110】
−化合物II〜XXVIにおけるR0は、好ましくは、それぞれ1または2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニルである。
【0111】
−媒体は、好ましくは、一般式XI〜XXVIから成る以下の群より選択される更なる化合物を含む。
【0112】
【化33】
【0113】
【化34】
式中、R0およびX0は、上で示される意味を有する。Y1は、HまたはFを表す。式XIII〜XVIIIの化合物におけるX0は、好ましくは、F、ClまたはOCH=CF2を表す。R0*は、アルキルまたはアルケニルを表す。R0は、好ましくは、アルキル、アルケニルまたはアルコキシを表す。
【0114】
式XIIの好ましい化合物を下に述べる。
【0115】
【化35】
特に、
【0116】
【化36】
更に、式XIIb、特にXIIb−1の化合物、および式XIIaの化合物を含む混合物が特に好ましい。
【0117】
好ましい混合物は、それぞれの場合において、式XIIaの少なくとも1種類の化合物および式XIIbの少なくとも1種類の化合物を、好ましくは5〜30%、特に10〜25%の総量で含む。Alkyl、alkyl*およびalkenylは、請求項4において示される意味を有する。
【0118】
−媒体は、式XIIa−1、XIIa−2およびXIIa−3の化合物を含む。
【0119】
−媒体は、好ましくは、alkylがC2H5を表す式XIIb−1の少なくとも1種類の化合物を含む。
【0120】
−媒体は、1、2または3種類以上、好ましくは2または3種類の式
【0121】
【化37】
の化合物を追加的に含み、
式中、「alkyl」および「alkyl*」は、請求項3においてalkylに示される意味を有する。本発明による混合物における式O1および/またはO2の化合物の割合は、好ましくは、5〜10重量%である。
【0122】
−媒体は、好ましくは5〜35重量%の、特には5〜20重量%の式IVaの化合物を含む。
【0123】
−媒体は、好ましくは、X0がFまたはOCF3を表す式IVaの1、2または3種類の化合物を含む。
【0124】
−媒体は、好ましくは、R0がメチルを表す式II〜Vの化合物を含む。
【0125】
−媒体は、好ましくは、式D1〜D4のジオキサン化合物の1または2種類以上、好ましくは、1または2種類を含む。
【0126】
【化38】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0127】
混合物は、0.005〜20%の式D1、D2、D3および/またはD4の化合物を含む。
【0128】
−媒体は、式Z−1〜Z−10の1または2種類以上の2環式化合物を追加的に含む。
【0129】
【化39】
式中、R1aおよびR2aは、それぞれ互いに独立に、H、CH3、C2H5またはn−C3H7を表す。R0、alkyl、alkyl*およびalkenylは、請求項4で示される意味を有する。alkyl*は、互いに独立に、alkylの意味を有する。
【0130】
式Z−5の特に好ましい化合物は、
【0131】
【化40】
である。
【0132】
非常に特に好ましい混合物は、群Z−5b、Z−5c、Z−5d、Z−5hからの1種類以上の化合物を30〜60%で含む。
【0133】
式Z−10の特に好ましい化合物は、式Z−10aの化合物である。
【0134】
【化41】
前記2環式化合物のなかでも、化合物Z−1、Z−2、Z−5、Z−6、Z−8、Z−9およびZ−10が特に好ましい。本発明による混合物は、好ましくは5〜65%、特には10〜60%、特に好ましくは30〜60%、特に50%以上の式Z−1〜Z−10の化合物を含む。
【0135】
−媒体は、式AN1〜AN11の縮合環を含有する1または2種類以上の化合物を追加的に含む。
【0136】
【化42】
【0137】
【化43】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0138】
−媒体は、式IVa−1、IVb−1および/またはXVI−1の1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0139】
【化44】
式中、R0は上で示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル基である。
【0140】
該化合物は、好ましくは、5〜50%の量で混合物中に存在する。
【0141】
−媒体は、式Mの1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0142】
【化45】
式中、R0は上で示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル基である。L1は、HまたはFを表す。
【0143】
該化合物は、好ましくは、5〜35%の量で混合物中に存在する。
【0144】
媒体は、式N−1〜N−3の1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0145】
【化46】
式中、R0は上で示される意味を有する。R0は、好ましくは、直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピル、ペンチル、更には、メチル、ブチル、ヘキシルを表す。R0*は、好ましくは、直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピル、ペンチル、更には、メチル、ブチル、ヘキシルを表す。
【0146】
式N−1〜N−3の化合物は、好ましくは2〜30%、特には2〜20%の量で混合物中に存在する。
【0147】
−媒体は、式STの1または2種類以上の化合物を追加的に含む。
【0148】
【化47】
式中、R0およびX0は、請求項5において示される意味を有する。R0は、好ましくは、直鎖状のアルキルを表す。X0は、好ましくは、FまたはOCF3であり、sは1または2であり、好ましくは、sは1である。
【0149】
式Iの1種類以上の化合物に加え、非常に特に好ましい混合物は、式
【0150】
【化48】
の群より選択される少なくとも1種類の化合物を含む。
【0151】
式XIIbは、好ましくは、式XIIb−1、更には、XIIb−2の化合物である。
【0152】
更に、式Iの1種類以上の化合物に加え、好ましくは10〜25%の量で少なくとも1種類の式XIIaの化合物と、好ましくは5〜25%の量で少なくとも1種類の式XVIの化合物と、任意成分として好ましくは5〜20%、特には8〜15%の量で少なくとも1種類の式XVIIIaの化合物とを含む混合物が好ましい。
【0153】
【化49】
たとえ比較的少ない割合であっても式Iの化合物と、更に従来の液晶材料、しかしながら特に式XII〜XXVIの1種類以上の化合物とより、結果として、閾電圧が著しく低下し、高い複屈折率値となり、同時に広いネマチック相で低いスメクチック−ネマチック転移温度を伴うことが観察され、貯蔵安定性が改良されることが見出された。更に、式Iの1種類以上の化合物に加え、1種類以上の式IVの化合物(特に、X0がFを表す式IVbの化合物、更には式IVa、IVcおよびIVfの化合物)を含む混合物が特に好ましい。式I〜XXVIの化合物は無色で、安定で、互いにおよび他の液晶材料と容易に混和する。
【0154】
用語「alkyl」または「alkyl*」は、1〜7個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基、特に、直鎖状の基であるメチル、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。1〜5個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0155】
用語「alkenyl」は、2〜7個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基、特に、直鎖状の基を包含する。好ましいアルケニル基は、C2〜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−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例は、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−ヘプテニルなどである。5個までの炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0156】
用語「フルオロアルキル」は、好ましくは、末端フッ素を有する直鎖状の基、即ち、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、フッ素の他の位置を除外するものではない。
【0157】
用語「オキサアルキル」または「アルキルアルコキシ」は、好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)mの直鎖状の基を包含し、ただし、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。好ましくは、nは1で、mは1〜6である。
【0158】
R0およびX0の意味の適切な選択を通して、アドレス時間、閾電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望の様式に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、アルキルまたはアルコキシ基と比較して、一般に、より短いアドレス時間、ネマチック化の傾向の改善および弾性定数k33(ベンド)およびk11(スプレイ)間のより高い比を結果として与える。4−アルケニル基、3−アルケニル基などは、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般に、低い閾電圧およびより低い値のk33/k11を与える。
【0159】
−CH2CH2−基は、一般に、単共有結合と比較して、k33/k11の高い値を結果として与える。k33/k11のより高い値により、例えば、90°ツイストのTNセルにおけるより平坦な転移特性線(中間階調を達成するため)、およびSTN、SBEおよびOMIセルにおけるより急峻な転移特性線(より大きなマルチプレックス性)が促進され、逆もそうである。
【0160】
式Iの化合物の式II〜XXVIの化合物との最適混合比は、所望の特性、式IおよびII〜XXVIの成分の選択、および存在してもよい任意の他の成分の選択に実質的に依存する。
【0161】
上で与えられる範囲内での適切な混合比は、場合ごとに容易に決めることができる。
【0162】
本発明による混合物における式IおよびII〜XXVIの化合物の総量は、決定的なものではない。従って、混合物は、様々な特性の最適化の目的のために、1種類以上の更なる成分を含むことができる。しかしながら、式Iの化合物の濃度が高くなるほど、アドレス時間および閾電圧において観測される効果は一般に大きくなる。
【0163】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、X0が、F、OCF3、OCHF2、OCH=CF2、OCF=CF2またはOCF2−CF2Hを表す式II〜V(好ましくは、II、IIIおよび/またはIV、特に、IVb)の化合物を含む。式Iの化合物との好ましい相乗効果により、特に有利な特性が結果として得られる。特に、式XII〜XXVIの群からの1種類以上の化合物と組み合わせて、式IおよびIVbの化合物を含む混合物は、それらの閾電圧が低いことで区別される。
【0164】
本発明による媒体で使用できる式I〜XXVIおよびそれらのサブ式の個々の化合物は既知であるか、既知の化合物に類似して調製できるかのいずれかである。
【0165】
偏光子、電極基礎プレートおよび表面処理電極からの本発明によるMLCディスプレイの構成は、このタイプのディスプレイの通常の設計に対応する。本明細書において、用語「通常の設計」とは広い意味で用いられ、MLCディスプレイの全ての派生品および改変品も包含し、特に、多結晶シリコンTFTまたはMIMに基づくマトリクスディスプレイ素子が挙げられる。
【0166】
しかしながら、本発明によるディスプレイと、ツイストネマチックセルに基づくこれまでの従来のディスプレイとの著しい相違点は、液晶層の液晶パラメータの選択にある。
【0167】
本発明に従って使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な構成成分を構成する成分中で、有利には昇温して溶解する。また、有機溶媒、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中で成分の溶液を混合し、完全に混合した後、例えば、蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。
【0168】
また、誘電体は、当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤も含んで構わない。例えば、0〜15%の重合性化合物、多色性染料、UV安定剤、酸化防止剤、ナノ粒子またはキラルドーパントを加えることができる。適切なドーパントおよび安定剤は、表Cおよび表Dに列記されている。
【0169】
Cは結晶相、Sはスメクチック相、SCはスメクチックC相、Nはネマチック相およびIは等方相を表す。
【0170】
V10は、10%の透過(基板表面に垂直な視野方向)の電圧を表す。tonはスイッチオン時間を表し、toffはスイッチオフ時間を表す(それぞれV10の値の2.0倍に対応する動作電圧において)。Δnは光学異方性を表す。Δεは、誘電異方性(Δε=ε‖−ε⊥、ここで、ε‖は長手方向の分子軸に平行な誘電率を表し、ε⊥はそれに垂直の誘電率を表す。)を表わす。電気光学的データは、特に別に述べない限り、20℃でTNセルにおいて第1次極小で(即ち、d・Δn値が0.5μmにおいて)測定する。光学的データは、特に別に述べない限り、20℃で測定する。
【0171】
本出願において、および下の例において、液晶化合物の構造は頭文字で示され、化学式への変換は、下の表AおよびBに従って行う。全ての基CnH2n+1およびCmH2m+1は、nおよびm個のC原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基であり;nおよびmは整数で、好ましくは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12を表す。表Bは、それ自体で明らかである。表Aにおいて、親構造にかかわる頭文字のみを示す。それぞれの場合において、親構造の頭文字の後に、ダッシュで分離されて、置換基R1*、R2*、L1*およびL2*のためのコードが続く。
【0172】
【表1】
好ましい混合物成分を表AおよびBで与える。
【0173】
【表2】
【0174】
【表3】
【0175】
【表4】
【0176】
【表5】
【0177】
【表6】
【0178】
【表7】
【0179】
【表8】
【0180】
【表9】
【0181】
【表10】
【0182】
【表11】
【0183】
【表12】
【0184】
【表13】
式Iの化合物に加え、表Bからの少なくとも1、2、3または4種類の化合物を含む液晶混合物が特に好ましい。
【0185】
表Cには、0.1〜10重量%、特には0.1〜6重量%の濃度において、本発明による混合物に一般的に添加される可能なドーパントを示す。
【0186】
【表14】
【0187】
【表15】
【0188】
【表16】
例えば、最大10重量%まで、好ましくは0.001〜8重量%、特には0.05〜5重量%で、本発明による混合物に添加できる安定剤および酸化防止剤を下に示す。
(nは、1、2、3、4、5、6、7、8または9)
【0189】
【表17】
【0190】
【表18】
【0191】
【表19】
【0192】
【表20】
【0193】
【表21】
【0194】
【表22】
以下の例は、制限することなく、本発明を説明することを意図する。上および下において、パーセンテージのデータは重量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度で与えられる。m.p.は融点を表わし、cl.p.は透明点である。更に、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、およびIは等方相である。これらの記号間のデータは転移温度を表す。Δnは光学的異方性(589nm、20℃)を表わし、流動粘度ν20(mm2/sec)および回転粘度γ1(mPa・s)は、それぞれ20℃で決定する。全ての物理的特性は、「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」1997年11月刊、Merck社、ドイツ国に従って決定し、他に明らかに示さない限り、20℃の温度が適用される。LTSは、−20℃および−30℃においてセル内で測定される低温安定性である。
【実施例】
【0195】
【表23】
【0196】
【表24】
【0197】
【表25】
【0198】
【表26】
【0199】
【表27】
【0200】
【表28】
【0201】
【表29】
【0202】
【表30】
【0203】
【表31】
【0204】
【表32】
【0205】
【表33】
【0206】
【表34】
【0207】
【表35】
【0208】
【表36】
【0209】
【表37】
【0210】
【表38】
【0211】
【表39】
【0212】
【表40】
【0213】
【表41】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶媒体、電気光学的目的のための液晶媒体の使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶は、印加された電圧によって、そのような物質の光学的特性を変更できるため、主にディスプレイ装置の中の誘電体として使用されている。液晶に基づく電気光学的装置は当業者に極めて既知であり、種々の効果に基づくことができる。そのような装置の例は、動的散乱を有するセル、DAP(配向相の変形:Deformation of Aligned Phases)セル、ゲスト/ホストセル、ツイストネマチック構造を有するTNセル、STN(スーパーツイストネマチック:Supertwisted Nematic)セル、SBE(超複屈折効果:Superbirefringence Effect)セルおよびOMI(光学モード干渉:Optical Mode Interference)セルである。最も一般的なディスプレイ装置はSchadt−Helfrich効果に基づき、ツイストネマチック構造を有する。
【0003】
液晶材料は、良好な化学的および熱的安定性および電界および電磁線放射に対して優れた安定性を有していなければならない。更に、液晶材料は、セル中で、低に粘度を有し、短いアドレス時間、低い閾電圧および高いコントラストを生成しなければならない。
【0004】
液晶材料は、更に、通常の動作温度において、即ち、室温より上および下の出来る限り広い範囲において、適切な中間相、例えば上記のセル用のネマチ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。液晶は一般に複数成分の混合物として使用されるため、成分が互いに容易に混和することが重要である。導電性、誘電異方性および光学異方性などの更なる特性は、セルの型および用途分野に応じて、種々の要求を満足しなければならない。例えば、ツイストネマチ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低い導電率を有していなければならない。
【0005】
例えば、個々のピクセルのスイッチングのために集積非線形素子を有するマトリクス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)については、大きな正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的小さな複屈折率、非常に高い比抵抗、優れたUVおよび温度安定性および低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。
【0006】
このタイプのマトリクス液晶ディスプレイは既知である。それぞれのピクセルを個々にスイッチングするために使用できる非線形素子は、例えば、アクティブ素子(即ち、トランジスタ)である。なお、用語「アクティブマトリクス」は、2つのタイプに区別できる場合において使用される:
1.基板としてのシリコンウエハー上のMOS(金属酸化物半導体:metal oxide semiconductor)または他のダイオード、
2.基板としてのガラスプレート上の薄膜トランジスター(TFT:thin−film transistor)。
【0007】
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、色々な部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合であっても接続部での問題が生じるため、ディスプレイの大きさが制限される。
【0008】
好適であってより有望な第2のタイプの場合には、使用される電気光学的効果は、通常、TN効果である。区別される2つの技術がある:例えば、CdSeなどの化合物半導体を含むTFTと、多結晶またはアモルファスシリコンに基づくTFTとである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。
【0009】
TFTマトリクスは、ディスプレイの一方のガラスプレートの内側に設けられ、もう一方のガラスプレートは、その内側に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、TFTは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイでは、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。
【0010】
TFTディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光子を備えたTNセルとして作動し、バックライトで照らされる。
【0011】
本明細書において用語「MLCディスプレイ」は、集積非線形素子を備えた任意のマトリクスディスプレイを包含し、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード(MIM、即ち、metal−insulator−metal)などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。
【0012】
このタイプのMLCディスプレイは、特にテレビ用途(例えば、ポケットテレビ)またはコンピュータ用途(ラップトップ)および自動車または航空機内における高度情報ディスプレイに適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、MLCディスプレイにおいては、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題もある[TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、第A210〜288号、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ(非特許文献1);STROMER,M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ(非特許文献2)]。抵抗の低下に伴い、MLCディスプレイのコントラストが劣化し、また、残像消去の問題も生じ得る。液晶混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、MLCディスプレイの寿命に渡って低下するので、許容される耐用年数を達成するためには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。特に、低電圧用混合物の場合には、非常に高い抵抗値を達成することは従来不可能であった。更に、温度の上昇および加熱および/またはUV照射後に、比抵抗が可能な限り小さい低下を示すことも重要である。また、先行技術からの混合物の低温特性も特に良くない。たとえ低温であっても、結晶および/またはスメクチック相が生じないこと、および、粘度の温度依存性も可能な限り低いことが要求される。よって、先行技術からのMLCディスプレイは今日の必要条件を満たさない。
【0013】
よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、低温においても短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらの不都合を有していないか、低減された程度にのみ有しているMLCディスプレイが引き続き強く要求されている。
【0014】
TN(Schadt−Helfrich)セルにおいては、セル中で以下の利点を促進する媒体が望まれる:
−広げられたネマチック相範囲(特に、低い温度まで)、
−極めて低温においても安定な貯蔵性、
−極めて低温におけるスイッチ能力(屋外用途、自動車、航空機)、
−UV照射に対する増大された抵抗(より長い寿命)。
【0015】
先行技術から入手可能な媒体では、同時に他のパラメータを保持しながら、これらの利点を達成することはできない。
【0016】
スーパーツイスト(STN)セルの場合、より大きなマルチプレックス性および/またはより低い閾電圧および/またはより広いネマチック相範囲(特に、低温において)を可能とする媒体が望まれる。この目的のために、利用可能なパラメータの自由度(透明点、スメクチック−ネマチック相転移または融点、粘度、誘電パラメータ、弾性パラメータ)を一層広げることが、至急望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0017】
【非特許文献1】TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、第A210〜288号、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ
【非特許文献2】STROMER,M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は、特に、このタイプのMLC、TNまたはSTNディスプレイ用で、上述の不具合を有していないか、低減された程度にのみ有しており、好ましくは、同時に、非常に高い比抵抗値および低い閾電圧を有する媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明による媒体をディスプレイにおいて使用すれば、この目的を達成できることが見出された。
【0020】
よって、本発明は、式Iの少なくとも1種類の化合物を含むことを特徴とし、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体に関する。
【0021】
【化1】
式中、
R1は、ハロゲン化されているかまたは無置換で1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、O原子が互いに直接結合しないようにして、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
X1は、それぞれの場合で互いに独立に、F、Cl、CN、SF5、NCS、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
L1〜L5は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
ただし、
−液晶混合物は、CF2O架橋を有する化合物を更には含まず、および
−ピラン環を含有する化合物を更には含まないことを条件とする。
【発明を実施するための形態】
【0022】
国際特許出願公開第2004/048501号パンフレットおよび米国特許第7,189,440号明細書には、式Iの化合物および少なくとも1種類の更なるピラン化合物および/またはCF2O架橋を有する少なくとも1種類の更なるメソゲン性化合物を含むTN−TFT用途の液晶混合物が開示されている。
【0023】
このタイプの混合物の概念は、それらが、回転粘度γ1について比較的高い値および/または閾電圧について比較的高い値を有すると言う事実によって区別される。
【0024】
正の誘電異方性の極性化合物の混合物に基づく本発明による混合物は、それらが、低い回転粘度(γ1)および低い閾電圧と同時に高いΔn値によって際立っているので、好ましくはモニターおよびテレビ用途に適している。本発明による混合物は、特に、TN−TFTモニター用途および5Vドライバーまたはより高電圧ドライバーを備える用途に適している。式Iの化合物の広いネマチック相および非常に良好なγ1/TNI比は、本発明による混合物がTN−TFTおよびIPS用途に特に適していることを意味する。
【0025】
式Iの化合物は広範囲の用途を有しており、それらの幾つかは英国特許第22 29 438号明細書より既知である。置換基の選択によっては、これらの化合物を、液晶媒体の大部分を構成する基礎材料として機能させることができるが、しかし、他のクラスの化合物からの液晶基礎材料に式Iの化合物を添加することも可能であり、例えば、そのタイプの誘電体の誘電および/または光学的異方性を改変するために、および/またはその閾電圧および/またはその粘度を最適化するために添加する。
【0026】
純粋な状態において、式Iの化合物は無色であり、電気光学的使用のために好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。それらは化学的、熱的、および光に対して安定である。
【0027】
式Iの化合物におけるX1は、好ましくは、F、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CF2H、OCFHCFHCF3、OCH2CF2CF3、OCF2CF2CF3、OCF2CFHCFH2、OCF2CH2CF2H、OCFHCF2CFH2、OCFHCFHCF2H、OCFHCH2CF3、OCH2CFHCF3、OCH2CF2CF2H、OCF2CFHCH3、OCF2CH2CFH2、OCFHCF2CH3、OCFHCFHCFH2、OCFHCH2CF3、OCH2CF2CFH2、OCH2CFHCF2H、OCF2CH2CH3、OCFHCFHCH3、OCFHCH2CFH2、OCH2CF2CH3、OCH2CFHCFH2、OCH2CH2CF2H、OCHCH2CH3、OCH2CFHCH3、OCH2CH2CF2H、OCClFCF3、OCClFCClF2、OCClFCFH2、OCFHCCl2F、OCClFCF2H、OCClFCClF2、OCF2CClH2、OCF2CCl2H、OCF2CCl2F、OCF2CClFH、OCF2CClF2、OCF2CF2CClF2、OCF2CF2CCl2F、OCClFCF2CF3、OCClFCF2CF2H、OCClFCF2CClF2、OCClFCFHCF3、OCClFCClFCF3、OCCl2CF2CF3、OCClHCF2CF3、OCClFCF2CF3、OCClFCClFCF3、OCF2CClFCFH2、OCF2CF2CCl2F、OCF2CCl2CF2H、OCF2CH2CClF2、OCClFCF2CFH2、OCFHCF2CCl2F、OCClFCFHCF2H、OCClFCClFCF2H、OCFHCFHCClF2、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CFHCF3、OCH2CClFCF3、OCCl2CF2CF2H、OCH2CF2CClF2、OCF2CClFCH3、OCF2CFHCCl2H、OCF2CCl2CFH2、OCF2CH2CCl2F、OCClFCF2CH3、OCFHCF2CCl2H、OCClFCClFCFH2、OCFHCFHCCl2F、OCClFCH2CF3、OCFHCCl2CF3、OCCl2CF2CFH2、OCH2CF2CCl2F、OCCl2CFHCF2H、OCClHCClFCF2H、OCF2CClHCClH2、OCF2CH2CCl2H、OCClFCFHCH3、OCF2CClFCCl2H、OCClFCH2CFH2、OCFHCCl2CFH2、OCCl2CF2CH3、OCH2CF2CClH2、OCCl2CFHCFH2、OCH2CClFCFCl2、OCH2CH2CF2H、OCClHCClHCF2H、OCH2CCl2CF2H、OCClFCH2CH3、OCFHCH2CCl2H、OCClHCFHCClH2、OCH2CFHCCl2H、OCCl2CH2CF2H、OCH2CCl2CF2H、CH=CF2、CF=CF2、OCH=CF2、OCF=CF2、CH=CHF、OCH=CHF、CF=CHF、OCF=CHF、特にF、Cl、CN、NCS、CF3、SF5、CF2H、OCF3、OCF2H、OCFHCF3、C2F5、C3F7、OCFHCFH2、OCFHCF2H、OCF2CH3、OCF2CFH2、OCF2CF2H、OCF2CF2CF2H、OCF2CF2CFH2、OCFHCF2CF3、OCH=CF2、OCF=CF2、OCFHCF2CF2H、OCF2CF2CF3またはOCF2CHFCF3を表す。
【0028】
式Iの化合物において、X1は、好ましくは、FまたはOCF3を表す。L1、L2およびL3は、好ましくは、それぞれFを表す。L4およびL5は、好ましくは、それぞれHを表す。R1、R2およびR3は、それぞれ互いに独立に、好ましくは、アルキル、特には、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキルを表す。
【0029】
式IにおけるR1がアルキル基および/またはアルコキシ基を表す場合、これは直鎖状または分岐状の何れでも構わない。それは、好ましくは直鎖状で、2、3、4、5、6または7個のC原子を有しており、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、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシ、更に、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、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。
【0030】
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(即ち、メトキシメチル)、2−(即ち、エトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち、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、または、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルを表す。
【0031】
R1が、1つのCH2基が−CH=CH−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、2〜10個のC原子を有する。従って、それは、特に、ビニル、プロパ−1−または−2−エニル、ブタ−1−、−2−または−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−または−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、−3−、−4−または−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−または−6−エニル、オクタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−または−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−または−8−エニル、または、デカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−または−9−エニルを表す。R1は、好ましくは、CH2=CH、CH3CH=CH、CH2=CHCH2CH2またはCH3CH=CHCH2CH2を表す。
【0032】
R1が、1つのCH2基が−O−で置き換えられ、1つのCH2基が−CO−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これらは好ましくは隣接している。よって、これらは、アシルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を含有する。これらは、好ましくは、直鎖状で、2〜6個のC原子を有する。従って、それらは、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、エトキシルカルボニル、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)ブチルを表す。
【0033】
R1が、1つのCH2基が無置換または置換された−CH=CH−で置き換えられ、隣接するCH2基がCOまたはCO−OまたはO−COで置き換えられたアルキル基を表す場合、これらは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、4〜12個のC原子を有する。従って、それは、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、メタクリロイルオキシメチル、2−メタクリロイルオキシエチル、3−メタクリロイルオキシプロピル、4−メタクリロイルオキシブチル、5−メタクリロイルオキシペンチル、6−メタクリロイルオキシヘキシル、7−メタクリロイルオキシヘプチル、8−メタクリロイルオキシオクチルまたは9−メタクリロイルオキシノニルを表す。
【0034】
R1が、CNまたはCF3で単置換されたアルキルまたはアルケニル基を表す場合、この基は、好ましくは、直鎖状である。CNまたはCF3による置換は、任意の所望の位置で構わない。
【0035】
R1が、ハロゲンで少なくとも単置換されたアルキルまたはアルケニル基を表す場合、この基は、好ましくは、直鎖で、ハロゲンは、好ましくは、FまたはClである。多置換の場合、ハロゲンは、好ましくは、Fである。結果として生じる基は、ペルフルオロ化された基も含む。単置換の場合、フッ素または塩素置換基は任意の所望の位置で構わないが、好ましくは、ω−位である。
【0036】
分岐した翼状の基R1を含有する化合物は、従来の液晶基礎材料中での更に良好な溶解性のために、しかし、それらが光学活性である場合には、特にキラルドーパントとして、しばしば重要な場合がある。このタイプのスメクチック化合物は、強誘電材料の成分として適している。
【0037】
このタイプの分岐状の基は、一般に、1個以下の鎖分岐を含む。好ましい分岐状の基R1は、イソプロピル、2−ブチル(即ち、1−メチルプロピル)、イソブチル(即ち、2−メチルプロピル)、2−メチルブチル、イソペンチル(即ち、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−エチルヘキシルオキシ、1−メチルヘキシルオキシおよび1−メチルヘプチルオキシである。
【0038】
R1が、2個以上のCH2基が−O−および/または−CO−O−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは、直鎖状または分岐状の何れでも構わない。それは、好ましくは、分岐状で、3〜12個のC原子を有する。従って、それは、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)ブチルまたは5,5−ビス(エトキシカルボニル)ペンチルを表す。
【0039】
式Iの化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl著、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg−Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの標準的な著作)において記載される通り、それ自身既知の方法によって、正確には、公知であって前記反応に適する反応条件下で調製される。また、本明細書においては、本明細書において非常に詳細には述べていない、それ自身既知の変法を使用しても構わない。
【0040】
また、本発明は、このタイプの液晶媒体を含有する電気光学的ディスプレイ(特に、外枠と共にセルを形成する2枚の平坦で平行な外板、外板上の個々のピクセルをスイッチングするための集積非線形素子、および、セル内に配置されており正の誘電異方性および高い比抵抗のネマチック液晶混合物を有するSTNまたはMLCディスプレイ)と、これらの媒体を電気光学的な目的のために使用することにも関する。
【0041】
本発明による液晶混合物により、利用可能なパラメータの自由度を著しく広げることが可能である。
【0042】
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み合わせは、先行技術からの従来材料よりはるかに優れている。
【0043】
本発明による液晶混合物によって、−20℃まで下げても、好ましくは−30℃まで下げても、特に好ましくは−40℃まで下げてもネマチック相を保持しながら、70℃を超える、好ましくは75℃を超える、特に好ましくは80℃を超える透明点が可能となり、同時に、4以上、好ましくは4.5以上の誘電異方性値Δε、および、比抵抗について高い値を達成可能でき、優れたSTNおよびMLCディスプレイが入手可能となる。特に、該混合物は、低い動作電圧によって特徴づけられる。TN閾値は、一般に、2.2V以下、好ましくは2.0V以下、特に好ましくは1.8V以下である。
【0044】
言うまでもなく、本発明による混合物の成分を適切に選択することで、他の有利な特性を保持しながら、より高い閾電圧において更に高い透明点(例えば110℃を超える)を達成するか、より低い閾電圧においてより低い透明点を達成することも可能である。同様に、粘度の対応する上昇をわずかにとどめながら、より大きなΔεおよび、よって低い閾値を有する混合物を入手することも可能である。本発明によるMLCディスプレイは、好ましくは、グーチ・タリーの第1次透過極小[C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Electron.Lett.10巻、2〜4頁、1974年;C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Appl.Phys.、8巻、1575〜1584年、1975年]で動作させることが好ましく、例えば、特性線の急峻性およびコントラストの視野角依存性が低いなど(ドイツ国特許第30 22 818号明細書)の特に好ましい電気光学的特性に加えて、第2次極小における類似のディスプレイと同じ閾電圧が、より低い誘電異方性で十分である。このため、第1次極小において本発明による混合物を使用することにより、シアノ化合物を含む混合物の場合よりも、極めて高い比抵抗値を達成することができる。個々の成分およびそれらの重量割合を適切に選択することで、当業者は簡単なルーチンの方法を使用して、MLCディスプレイの予め指定された層厚に必要な複屈折率を設定できる。
【0045】
20℃における流動粘度ν20は、好ましくは60mm2・s−1未満であり、特に好ましくは50mm2・s−1未満である。本発明による混合物の20℃における回転粘度γ1は、好ましくは100mPa・s以下であり、特に好ましくは80mPa・s以下であり、非常に特に好ましくは60mPa・s以下である。ネマチック相範囲は、好ましくは少なくとも90°、特には少なくとも100°である。この範囲は、好ましくは、少なくとも−20°から+70°に及ぶ。光学的異方性Δnに関する値は、20℃[589nm]において、好ましくは0.08以上、特には0.1以上、非常に特に好ましくは0.12以上である。
【0046】
液晶ディスプレイにおいては、短い応答時間が望まれる。これは、特にビデオ再生が可能なディスプレイに当てはまる。このタイプのディスプレイでは、応答時間(合計:ton+toff)は大きくても25msが要求される。応答時間の上限は、画像リフレッシュの頻度によって決定される。
【0047】
電圧保持率(HR)の測定[S.Matsumotoら、Liquid Crystals 5巻、1320頁(1989年);K.Niwaら、Proc.SID Conference、サンフランシスコ、1984年6月、304頁(1984年);G.Weberら、Liquid Crystals 5巻、1381頁(1989年)]によって、式Iの化合物を含有する本発明による混合物は、式
【0048】
【化2】
のシアノフェニルシクロヘキサン類または式
【0049】
【化3】
のエステル類を式Iの化合物の代わりに含む類似混合物よりも、温度上昇に伴うHRの低下が著しく小さい挙動を取ることが示された。
【0050】
また、本発明による混合物のUV安定性も極めて更に良好であり、即ち、それらは、UVに曝露した際のHRの低下が著しく小さい挙動を示す。
【0051】
本発明による混合物は、好ましくは、ニトリル類を殆ど含まないか(10重量%以下)、全く含まない。本発明による混合物の保持率に対する値は、20℃において、好ましくは98%より大きく、特に99%より大きい。
【0052】
式Iの特に好ましい化合物は、式I−1〜I−48の化合物である。
【0053】
【化4】
【0054】
【化5】
【0055】
【化6】
【0056】
【化7】
【0057】
【化8】
【0058】
【化9】
【0059】
【化10】
式中、
alkylは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基であり、
alkoxyは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基であり、
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基である。
【0060】
これらの好ましい化合物のなかでも、式I−1、I−2のものが特に好ましく、特に式I−1のものが好ましい。
【0061】
好ましい実施形態を下に示す。
【0062】
−媒体は、式I−1〜I−24の1または2種類以上の化合物、好ましくは、1または2種類の化合物を含む。
【0063】
−媒体は、好ましくは、式
【0064】
【化11】
の1または2種類の化合物を含み、
式中、alkylは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基、好ましくは、エチルまたはプロピル、更には、ペンチルである。
【0065】
−混合物における式Iの化合物の割合は、好ましくは、3〜40重量%、特に3〜30重量%、非常に特に好ましくは3〜20重量%である。
【0066】
−媒体は、好ましくは、式Kの1種以上の2環式化合物を含む。
【0067】
【化12】
式中、RK、XKは、R1およびX1に示される意味を有し、Z0は、単結合、−COO−、−OOC−、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−または−CH2−を表す。L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。RKは、好ましくは、直鎖状のアルキルである。XKは、好ましくは、FまたはCl、好ましくは、Clを表す。
【0068】
混合物中における化合物Kの割合は、5〜40%、好ましくは5〜30%、特に5〜20%である。
【0069】
特に好ましい2環式化合物は、式K−1〜K−18の化合物である。
【0070】
【化13】
【0071】
【化14】
【0072】
【化15】
好ましい混合物は、好ましくは、式K−7の化合物を、好ましくは、2〜10%の量で含む。更に、式K−16の1種類以上の化合物を、好ましくは、2〜20%の量で含む混合物が好ましい。
【0073】
−媒体は、一般式II〜Vから成る群より選ばれる1種以上の化合物を付加的に含む。
【0074】
【化16】
式中、個々の基は以下の意味を有する:
R0は、それぞれ9個までのC原子を有するn−アルキル、アルキルアルコキシ、アルコキシ、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはアルケニルを表し、
X0は、F、Cl、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキルアルコキシ、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシを表し、
Z0は、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−を表し、
Y1〜Y4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
rは、0または1を表す。
【0075】
式IIの化合物は、好ましくは、式IIa〜IIeの化合物群より選択される。
【0076】
【化17】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0077】
好ましい混合物は、式IIa、IIbおよび/またはIIcの1種類以上の化合物を、好ましくは3〜40%、非常に特に好ましくは5〜30%の量で含む。
【0078】
式IIIの化合物は、好ましくは、式IIIa〜IIIkの化合物群より選択される。
【0079】
【化18】
【0080】
【化19】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0081】
好ましい混合物は、式IIIbの1種類以上の化合物を、好ましくは3〜30%、特に5〜20%の量で含む。
【0082】
式IVの化合物は、好ましくは、式IVa〜IViの化合物群より選択される。
【0083】
【化20】
【0084】
【化21】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0085】
好ましい混合物は、式IVa、IVb、IVc、IVfまたはIVgの1種類以上の化合物を、好ましくは5〜40%、特に5〜30%の量で含む。式IVの化合物において、X0は、好ましくは、F、OCF3またはOCH=CF2を示す。
【0086】
式Vの化合物は、好ましくは、式VaおよびVbの化合物群より選択される。
【0087】
【化22】
式中、R0は上で示される意味を有する。
【0088】
−媒体は、一般式VI〜Xから成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0089】
【化23】
式中、R0、X0およびY1〜8は、それぞれ互いに独立に、請求項5において示される意味の1つを有する。X0は、好ましくは、F、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である。R0は、好ましくは、それぞれ6個までのC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を表す。
【0090】
式VIの化合物は、好ましくは、式VIa〜VIfの化合物群より選択される。
【0091】
【化24】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIa〜VIfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルまたはペンチルを好ましくは表す。
【0092】
式VIIの化合物は、好ましくは、式VIIa〜VIIgの化合物群より選択される。
【0093】
【化25】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIIa〜VIIfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0094】
式VIIIの化合物は、好ましくは、式VIIIa〜VIIIrの化合物群より選択される。
【0095】
【化26】
【0096】
【化27】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式VIIIa〜VIIIrの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0097】
式IXの化合物は、好ましくは、式IXa〜IXlの化合物群より選択される。
【0098】
【化28】
【0099】
【化29】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式IXa〜IXlの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0100】
式Xの化合物は、好ましくは、式Xa〜Xfの化合物群より選択される。
【0101】
【化30】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。式Xa〜Xfの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0102】
特に好ましい混合物は、式VI、VIIIおよび/またはIXの1種類以上の化合物を含み、式中、X0は、好ましくは、FまたはOCF3を表す。Y1およびY2は、好ましくは、両者ともFを表す。
−媒体は、式E−a〜E−dの1種類以上の化合物を付加的に含む。
【0103】
【化31】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0104】
式E−a〜E−dの化合物におけるR0は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピルおよびペンチルを好ましくは表す。
【0105】
−式E−a〜E−dの化合物の割合は、好ましくは、10〜30重量%、特に15〜25重量%である。
【0106】
−混合物全体中における式I〜Vの化合物の割合は、合わせて少なくとも10〜50重量%である。
【0107】
−混合物全体中における式II〜Vの化合物の割合は、5〜50重量%である。
【0108】
−
【0109】
【化32】
−媒体は、式II、III、IVおよび/またはVの化合物を含む。
【0110】
−化合物II〜XXVIにおけるR0は、好ましくは、それぞれ1または2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニルである。
【0111】
−媒体は、好ましくは、一般式XI〜XXVIから成る以下の群より選択される更なる化合物を含む。
【0112】
【化33】
【0113】
【化34】
式中、R0およびX0は、上で示される意味を有する。Y1は、HまたはFを表す。式XIII〜XVIIIの化合物におけるX0は、好ましくは、F、ClまたはOCH=CF2を表す。R0*は、アルキルまたはアルケニルを表す。R0は、好ましくは、アルキル、アルケニルまたはアルコキシを表す。
【0114】
式XIIの好ましい化合物を下に述べる。
【0115】
【化35】
特に、
【0116】
【化36】
更に、式XIIb、特にXIIb−1の化合物、および式XIIaの化合物を含む混合物が特に好ましい。
【0117】
好ましい混合物は、それぞれの場合において、式XIIaの少なくとも1種類の化合物および式XIIbの少なくとも1種類の化合物を、好ましくは5〜30%、特に10〜25%の総量で含む。Alkyl、alkyl*およびalkenylは、請求項4において示される意味を有する。
【0118】
−媒体は、式XIIa−1、XIIa−2およびXIIa−3の化合物を含む。
【0119】
−媒体は、好ましくは、alkylがC2H5を表す式XIIb−1の少なくとも1種類の化合物を含む。
【0120】
−媒体は、1、2または3種類以上、好ましくは2または3種類の式
【0121】
【化37】
の化合物を追加的に含み、
式中、「alkyl」および「alkyl*」は、請求項3においてalkylに示される意味を有する。本発明による混合物における式O1および/またはO2の化合物の割合は、好ましくは、5〜10重量%である。
【0122】
−媒体は、好ましくは5〜35重量%の、特には5〜20重量%の式IVaの化合物を含む。
【0123】
−媒体は、好ましくは、X0がFまたはOCF3を表す式IVaの1、2または3種類の化合物を含む。
【0124】
−媒体は、好ましくは、R0がメチルを表す式II〜Vの化合物を含む。
【0125】
−媒体は、好ましくは、式D1〜D4のジオキサン化合物の1または2種類以上、好ましくは、1または2種類を含む。
【0126】
【化38】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0127】
混合物は、0.005〜20%の式D1、D2、D3および/またはD4の化合物を含む。
【0128】
−媒体は、式Z−1〜Z−10の1または2種類以上の2環式化合物を追加的に含む。
【0129】
【化39】
式中、R1aおよびR2aは、それぞれ互いに独立に、H、CH3、C2H5またはn−C3H7を表す。R0、alkyl、alkyl*およびalkenylは、請求項4で示される意味を有する。alkyl*は、互いに独立に、alkylの意味を有する。
【0130】
式Z−5の特に好ましい化合物は、
【0131】
【化40】
である。
【0132】
非常に特に好ましい混合物は、群Z−5b、Z−5c、Z−5d、Z−5hからの1種類以上の化合物を30〜60%で含む。
【0133】
式Z−10の特に好ましい化合物は、式Z−10aの化合物である。
【0134】
【化41】
前記2環式化合物のなかでも、化合物Z−1、Z−2、Z−5、Z−6、Z−8、Z−9およびZ−10が特に好ましい。本発明による混合物は、好ましくは5〜65%、特には10〜60%、特に好ましくは30〜60%、特に50%以上の式Z−1〜Z−10の化合物を含む。
【0135】
−媒体は、式AN1〜AN11の縮合環を含有する1または2種類以上の化合物を追加的に含む。
【0136】
【化42】
【0137】
【化43】
式中、R0は、請求項5において示される意味を有する。
【0138】
−媒体は、式IVa−1、IVb−1および/またはXVI−1の1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0139】
【化44】
式中、R0は上で示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル基である。
【0140】
該化合物は、好ましくは、5〜50%の量で混合物中に存在する。
【0141】
−媒体は、式Mの1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0142】
【化45】
式中、R0は上で示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル基である。L1は、HまたはFを表す。
【0143】
該化合物は、好ましくは、5〜35%の量で混合物中に存在する。
【0144】
媒体は、式N−1〜N−3の1種類以上の化合物を追加的に含む。
【0145】
【化46】
式中、R0は上で示される意味を有する。R0は、好ましくは、直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピル、ペンチル、更には、メチル、ブチル、ヘキシルを表す。R0*は、好ましくは、直鎖状のアルキル、特には、エチル、プロピル、ペンチル、更には、メチル、ブチル、ヘキシルを表す。
【0146】
式N−1〜N−3の化合物は、好ましくは2〜30%、特には2〜20%の量で混合物中に存在する。
【0147】
−媒体は、式STの1または2種類以上の化合物を追加的に含む。
【0148】
【化47】
式中、R0およびX0は、請求項5において示される意味を有する。R0は、好ましくは、直鎖状のアルキルを表す。X0は、好ましくは、FまたはOCF3であり、sは1または2であり、好ましくは、sは1である。
【0149】
式Iの1種類以上の化合物に加え、非常に特に好ましい混合物は、式
【0150】
【化48】
の群より選択される少なくとも1種類の化合物を含む。
【0151】
式XIIbは、好ましくは、式XIIb−1、更には、XIIb−2の化合物である。
【0152】
更に、式Iの1種類以上の化合物に加え、好ましくは10〜25%の量で少なくとも1種類の式XIIaの化合物と、好ましくは5〜25%の量で少なくとも1種類の式XVIの化合物と、任意成分として好ましくは5〜20%、特には8〜15%の量で少なくとも1種類の式XVIIIaの化合物とを含む混合物が好ましい。
【0153】
【化49】
たとえ比較的少ない割合であっても式Iの化合物と、更に従来の液晶材料、しかしながら特に式XII〜XXVIの1種類以上の化合物とより、結果として、閾電圧が著しく低下し、高い複屈折率値となり、同時に広いネマチック相で低いスメクチック−ネマチック転移温度を伴うことが観察され、貯蔵安定性が改良されることが見出された。更に、式Iの1種類以上の化合物に加え、1種類以上の式IVの化合物(特に、X0がFを表す式IVbの化合物、更には式IVa、IVcおよびIVfの化合物)を含む混合物が特に好ましい。式I〜XXVIの化合物は無色で、安定で、互いにおよび他の液晶材料と容易に混和する。
【0154】
用語「alkyl」または「alkyl*」は、1〜7個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基、特に、直鎖状の基であるメチル、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。1〜5個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0155】
用語「alkenyl」は、2〜7個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基、特に、直鎖状の基を包含する。好ましいアルケニル基は、C2〜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−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例は、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−ヘプテニルなどである。5個までの炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0156】
用語「フルオロアルキル」は、好ましくは、末端フッ素を有する直鎖状の基、即ち、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、フッ素の他の位置を除外するものではない。
【0157】
用語「オキサアルキル」または「アルキルアルコキシ」は、好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)mの直鎖状の基を包含し、ただし、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。好ましくは、nは1で、mは1〜6である。
【0158】
R0およびX0の意味の適切な選択を通して、アドレス時間、閾電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望の様式に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、アルキルまたはアルコキシ基と比較して、一般に、より短いアドレス時間、ネマチック化の傾向の改善および弾性定数k33(ベンド)およびk11(スプレイ)間のより高い比を結果として与える。4−アルケニル基、3−アルケニル基などは、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般に、低い閾電圧およびより低い値のk33/k11を与える。
【0159】
−CH2CH2−基は、一般に、単共有結合と比較して、k33/k11の高い値を結果として与える。k33/k11のより高い値により、例えば、90°ツイストのTNセルにおけるより平坦な転移特性線(中間階調を達成するため)、およびSTN、SBEおよびOMIセルにおけるより急峻な転移特性線(より大きなマルチプレックス性)が促進され、逆もそうである。
【0160】
式Iの化合物の式II〜XXVIの化合物との最適混合比は、所望の特性、式IおよびII〜XXVIの成分の選択、および存在してもよい任意の他の成分の選択に実質的に依存する。
【0161】
上で与えられる範囲内での適切な混合比は、場合ごとに容易に決めることができる。
【0162】
本発明による混合物における式IおよびII〜XXVIの化合物の総量は、決定的なものではない。従って、混合物は、様々な特性の最適化の目的のために、1種類以上の更なる成分を含むことができる。しかしながら、式Iの化合物の濃度が高くなるほど、アドレス時間および閾電圧において観測される効果は一般に大きくなる。
【0163】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、X0が、F、OCF3、OCHF2、OCH=CF2、OCF=CF2またはOCF2−CF2Hを表す式II〜V(好ましくは、II、IIIおよび/またはIV、特に、IVb)の化合物を含む。式Iの化合物との好ましい相乗効果により、特に有利な特性が結果として得られる。特に、式XII〜XXVIの群からの1種類以上の化合物と組み合わせて、式IおよびIVbの化合物を含む混合物は、それらの閾電圧が低いことで区別される。
【0164】
本発明による媒体で使用できる式I〜XXVIおよびそれらのサブ式の個々の化合物は既知であるか、既知の化合物に類似して調製できるかのいずれかである。
【0165】
偏光子、電極基礎プレートおよび表面処理電極からの本発明によるMLCディスプレイの構成は、このタイプのディスプレイの通常の設計に対応する。本明細書において、用語「通常の設計」とは広い意味で用いられ、MLCディスプレイの全ての派生品および改変品も包含し、特に、多結晶シリコンTFTまたはMIMに基づくマトリクスディスプレイ素子が挙げられる。
【0166】
しかしながら、本発明によるディスプレイと、ツイストネマチックセルに基づくこれまでの従来のディスプレイとの著しい相違点は、液晶層の液晶パラメータの選択にある。
【0167】
本発明に従って使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な構成成分を構成する成分中で、有利には昇温して溶解する。また、有機溶媒、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中で成分の溶液を混合し、完全に混合した後、例えば、蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。
【0168】
また、誘電体は、当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤も含んで構わない。例えば、0〜15%の重合性化合物、多色性染料、UV安定剤、酸化防止剤、ナノ粒子またはキラルドーパントを加えることができる。適切なドーパントおよび安定剤は、表Cおよび表Dに列記されている。
【0169】
Cは結晶相、Sはスメクチック相、SCはスメクチックC相、Nはネマチック相およびIは等方相を表す。
【0170】
V10は、10%の透過(基板表面に垂直な視野方向)の電圧を表す。tonはスイッチオン時間を表し、toffはスイッチオフ時間を表す(それぞれV10の値の2.0倍に対応する動作電圧において)。Δnは光学異方性を表す。Δεは、誘電異方性(Δε=ε‖−ε⊥、ここで、ε‖は長手方向の分子軸に平行な誘電率を表し、ε⊥はそれに垂直の誘電率を表す。)を表わす。電気光学的データは、特に別に述べない限り、20℃でTNセルにおいて第1次極小で(即ち、d・Δn値が0.5μmにおいて)測定する。光学的データは、特に別に述べない限り、20℃で測定する。
【0171】
本出願において、および下の例において、液晶化合物の構造は頭文字で示され、化学式への変換は、下の表AおよびBに従って行う。全ての基CnH2n+1およびCmH2m+1は、nおよびm個のC原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基であり;nおよびmは整数で、好ましくは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12を表す。表Bは、それ自体で明らかである。表Aにおいて、親構造にかかわる頭文字のみを示す。それぞれの場合において、親構造の頭文字の後に、ダッシュで分離されて、置換基R1*、R2*、L1*およびL2*のためのコードが続く。
【0172】
【表1】
好ましい混合物成分を表AおよびBで与える。
【0173】
【表2】
【0174】
【表3】
【0175】
【表4】
【0176】
【表5】
【0177】
【表6】
【0178】
【表7】
【0179】
【表8】
【0180】
【表9】
【0181】
【表10】
【0182】
【表11】
【0183】
【表12】
【0184】
【表13】
式Iの化合物に加え、表Bからの少なくとも1、2、3または4種類の化合物を含む液晶混合物が特に好ましい。
【0185】
表Cには、0.1〜10重量%、特には0.1〜6重量%の濃度において、本発明による混合物に一般的に添加される可能なドーパントを示す。
【0186】
【表14】
【0187】
【表15】
【0188】
【表16】
例えば、最大10重量%まで、好ましくは0.001〜8重量%、特には0.05〜5重量%で、本発明による混合物に添加できる安定剤および酸化防止剤を下に示す。
(nは、1、2、3、4、5、6、7、8または9)
【0189】
【表17】
【0190】
【表18】
【0191】
【表19】
【0192】
【表20】
【0193】
【表21】
【0194】
【表22】
以下の例は、制限することなく、本発明を説明することを意図する。上および下において、パーセンテージのデータは重量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度で与えられる。m.p.は融点を表わし、cl.p.は透明点である。更に、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、およびIは等方相である。これらの記号間のデータは転移温度を表す。Δnは光学的異方性(589nm、20℃)を表わし、流動粘度ν20(mm2/sec)および回転粘度γ1(mPa・s)は、それぞれ20℃で決定する。全ての物理的特性は、「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」1997年11月刊、Merck社、ドイツ国に従って決定し、他に明らかに示さない限り、20℃の温度が適用される。LTSは、−20℃および−30℃においてセル内で測定される低温安定性である。
【実施例】
【0195】
【表23】
【0196】
【表24】
【0197】
【表25】
【0198】
【表26】
【0199】
【表27】
【0200】
【表28】
【0201】
【表29】
【0202】
【表30】
【0203】
【表31】
【0204】
【表32】
【0205】
【表33】
【0206】
【表34】
【0207】
【表35】
【0208】
【表36】
【0209】
【表37】
【0210】
【表38】
【0211】
【表39】
【0212】
【表40】
【0213】
【表41】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式Iの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体。
【化1】
(式中、
R1は、ハロゲン化されているかまたは無置換で1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、O原子が互いに直接結合しないようにして、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
X1は、それぞれの場合で互いに独立に、F、Cl、CN、SF5、NCS、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
L1〜L5は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
ただし、液晶媒体は、CF2O架橋を有する化合物を更には含まず、ピラン環を含有する化合物を更には含まないことを条件とする。)
【請求項2】
式Iの化合物におけるR1が直鎖状のアルキルを表す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−48の1種類または2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2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
(式中、
alkylは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkoxyは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基を表し、
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項4】
式Z−1〜Z−10の1種類または2種類以上の2環式化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化9】
(式中、
R1aおよびR2aは、それぞれ互いに独立に、H、CH3、C2H5またはn−C3H7を表し、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
および
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項5】
一般式II、III、IVおよびVから成る群より選ばれる1種以上の化合物を追加的に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、個々の基は以下の意味を有する:
R0は、それぞれ9個までのC原子を有するn−アルキル、アルキルアルコキシ、アルコキシ、アルケニルオキシ、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、
X0は、F、Cl、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシを表し、
Z0は、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−CF2O−または−OCF2−を表し、
Y1〜Y4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
rは、0または1を表す。)
【請求項6】
式XI〜XXVIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化11】
【化12】
(式中、
R0およびX0は、請求項5において示される意味を有し、
Y1は、HまたはFを表し、
Lは、HまたはFを表し、
R0*は、それぞれ6個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表す。)
【請求項7】
式XIIaおよび/またはXIIbの少なくとも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。
【化13】
(式中、
alkylおよびalkyl*は、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkenylは、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項8】
式XVIIIaの少なくとも1種類の化合物を含む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14】
(式中、
R0は、請求項5において示される意味を有する。)
【請求項9】
式Z−5の少なくとも1種類の化合物を含む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15】
(式中、
R1aは、請求項4において示される意味を有する。)
【請求項10】
混合物全体における式Iの化合物の割合が3〜40重量%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項11】
混合物全体における式Z−5の化合物の割合が30〜60重量%であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項12】
式Iの1種類以上の化合物を更なるメソゲン性化合物と混合することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体の調製方法。
【請求項13】
電気光学的目的のための請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項14】
請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項1】
式Iの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体。
【化1】
(式中、
R1は、ハロゲン化されているかまたは無置換で1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、O原子が互いに直接結合しないようにして、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
X1は、それぞれの場合で互いに独立に、F、Cl、CN、SF5、NCS、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
L1〜L5は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
ただし、液晶媒体は、CF2O架橋を有する化合物を更には含まず、ピラン環を含有する化合物を更には含まないことを条件とする。)
【請求項2】
式Iの化合物におけるR1が直鎖状のアルキルを表す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−48の1種類または2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2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
(式中、
alkylは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkoxyは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基を表し、
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項4】
式Z−1〜Z−10の1種類または2種類以上の2環式化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化9】
(式中、
R1aおよびR2aは、それぞれ互いに独立に、H、CH3、C2H5またはn−C3H7を表し、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
および
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項5】
一般式II、III、IVおよびVから成る群より選ばれる1種以上の化合物を追加的に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、個々の基は以下の意味を有する:
R0は、それぞれ9個までのC原子を有するn−アルキル、アルキルアルコキシ、アルコキシ、アルケニルオキシ、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、
X0は、F、Cl、6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシを表し、
Z0は、−C2F4−、−CF=CF−、−C2H4−、−(CH2)4−、−OCH2−、−CH2O−、−CF2O−または−OCF2−を表し、
Y1〜Y4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
rは、0または1を表す。)
【請求項6】
式XI〜XXVIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【化11】
【化12】
(式中、
R0およびX0は、請求項5において示される意味を有し、
Y1は、HまたはFを表し、
Lは、HまたはFを表し、
R0*は、それぞれ6個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表す。)
【請求項7】
式XIIaおよび/またはXIIbの少なくとも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。
【化13】
(式中、
alkylおよびalkyl*は、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkenylは、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項8】
式XVIIIaの少なくとも1種類の化合物を含む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14】
(式中、
R0は、請求項5において示される意味を有する。)
【請求項9】
式Z−5の少なくとも1種類の化合物を含む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15】
(式中、
R1aは、請求項4において示される意味を有する。)
【請求項10】
混合物全体における式Iの化合物の割合が3〜40重量%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項11】
混合物全体における式Z−5の化合物の割合が30〜60重量%であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の液晶媒体。
【請求項12】
式Iの1種類以上の化合物を更なるメソゲン性化合物と混合することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体の調製方法。
【請求項13】
電気光学的目的のための請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項14】
請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
【公表番号】特表2011−506707(P2011−506707A)
【公表日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−538447(P2010−538447)
【出願日】平成20年12月17日(2008.12.17)
【国際出願番号】PCT/EP2008/010736
【国際公開番号】WO2009/080261
【国際公開日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【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)】
【公表日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月17日(2008.12.17)
【国際出願番号】PCT/EP2008/010736
【国際公開番号】WO2009/080261
【国際公開日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【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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