高いツイストを有する液晶媒体および液晶ディスプレイ
【課題】液晶媒体および高いツイストを有する液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】本発明は、高いツイストを有する液晶媒体、電気光学的目的のためのそれの使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【解決手段】本発明は、高いツイストを有する液晶媒体、電気光学的目的のためのそれの使用、およびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高いツイストを有する液晶媒体、その電気光学的目的のための使用、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】
液晶ディスプレイは、先行技術より既知である。最も一般的なディスプレイ装置はＳｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ効果に基づいており、ツイストネマチック構造を有する液晶媒体、例えば典型的には９０°のツイスト角を有するＴＮ（「ツイストネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）」）セルおよび典型的には１８０〜２７０°のツイスト角を有するＳＴＮ（「スーパー・ツイストネマチック（ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）」）セルなどを含有する。また、ツイストスメクチック構造を有する液晶媒体を含有する強誘電性液晶ディスプレイも既知である。これらのディスプレイにおけるツイスト構造は、通常、１種類以上のキラルドーパントをネマチックまたはスメクチック液晶媒体へ添加することで達成される。
【０００３】
また、キラルネマチックまたはコレステリック構造を有する液晶（ＬＣ）媒体を含有する液晶ディスプレイも既知である。これらの媒体は、ＴＮおよびＳＴＮセルからの媒体と比較して著しく高いツイストを有する。
【０００４】
コレステリック液晶は、円偏光に対して、光ベクトルの回転方向がコレステリックヘリカルの回転方向に対応する選択的反射を示す。反射波長λは、コレステリックヘリカルのピッチｐおよびコレステリック液晶の平均複屈折ｎにより、式（１）に従って与えられる。
【０００５】
【数１】
用語「キラルネマチック」および「コレステリック」は、先行技術において、互いに並列して用いられている。「キラルネマチック」は、しばしば、ヘリカルツイスト超構造を誘発する光学活性成分でドープされたネマチックホスト混合物からなるＬＣ材料を表す。一方、「コレステリック」は、しばしば、ヘリカルツイストを有する「天然の」コレステリック相を有するキラルＬＣ材料、例えばコレステリル誘導体を表す。また、２つの用語は、同一のものを表すために並行しても用いられる。本出願においては、用語「コレステリック」をＬＣ材料の両方の上記のタイプについて用い、この用語は、「キラルネマチック」および「コレステリック」の各々の場合における最も広い意味を網羅するものとする。
【０００６】
慣用のコレステリック液晶（ＣＬＣ）ディスプレイの例は、いわゆるＳＳＣＴ（「表面安定化コレステリック組織（ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ）」）およびＰＳＣＴ（「ポリマー安定化コレステリック組織（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ）」）ディスプレイである。ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは、通常ＣＬＣ媒体を含有し、このＣＬＣ媒体は、例えば初期状態で、特定波長を有する光を反射する平面構造を有し、そして交流電圧パルスを印加することでフォーカルコニック（ｆｏｃａｌｌｙ ｃｏｎｉｃａｌ）な光散乱構造にスイッチすることができ、または逆に切り換えることができる。より強い電圧パルスを印加すると、ＣＬＣ媒体はホメオトロピックな透明な状態に変換され、この状態から、ＣＬＣ媒体は電圧の迅速なスイッチオフの後には平面状態に緩和し、または緩慢なスイッチオフの後にはフォーカルコニック状態に緩和する。
【０００７】
初期状態における、即ち電圧の印加前のＣＬＣ媒体の平面配向は、ＳＳＣＴディスプレイ中においては、例えばセル壁の表面処理により達成される。ＰＳＣＴディスプレイにおいては、ＣＬＣ媒体は、更に相分離したポリマーまたはポリマーネットワークを含み、それらはＣＬＣ媒体の構造をアドレスされた状態において安定化する。
【０００８】
ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは、一般的に、バックライトを必要としない。平面状態において、ピクセル中のＣＬＣ媒体は、上記の式（１）に従い特定波長の選択的光反射を示し、このことは、例えば黒色背景の前で、ピクセルが対応する反射色を呈することを意味する。反射色は、フォーカルコニック、散乱またはホメオトロピックな透明状態に変化すると消失する。
【０００９】
ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは双安定であり、即ち、それぞれの状態は、電界がスイッチオフされた後も維持され、新たな電界を印加することで初期状態に戻るのみである。従って、ピクセルを形成するには短い電圧パルスで十分であり、これは例えば電気光学的ＴＮまたはＳＴＮディスプレイとは対照的であり、これらのディスプレイにおいては、アドレスされたピクセル中のＬＣ媒体は電界がスイッチオフされると直ちに最初状態に戻り、このことは、ピクセルの永続的な形成にはアドレス電圧の維持が必要であることを意味する。
【００１０】
上記の理由により、ＣＬＣディスプレイは、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイと比較して、著しく電力消費が低い。加えて、ＣＬＣディスプレイは、散乱状態において、視野角依存性を僅かに示すか、または全く示さない。加えて、ＣＬＣディスプレイは、ＴＮディスプレイの場合におけるようにアクティブマトリクスアドレスを必要とせず、代わりに、より単純なマルチプレックスまたはパッシブマトリクスモードにおいて動作できる。
【００１１】
国際公開第９２／１９６９５号パンフレット（特許文献１）および米国特許第５，３８４，０６７号明細書（特許文献２）には、例えば、正の誘電異方性を有するＣＬＣ媒体、および１０重量％までの液晶材料中に分散され相分離したポリマーネットワークを含有するＰＳＣＴディスプレイが記載されている。米国特許第５，４５３，８６３号明細書（特許文献３）には、例えば、正の誘電異方性を有しポリマーを含まないＣＬＣ媒体を含有するＳＳＣＴディスプレイが記載されている。
【００１２】
上記のディスプレイのためのＣＬＣ媒体は、例えば、ネマチックＬＣ混合物に、高いツイスト力を有するキラルドーパントをドープさせることで製造できる。誘発されたコレステリックヘリカルのピッチｐは、濃度ｃおよびキラルドーパントのヘリカルツイスト力ＨＴＰ（ｈｅｌｉｃａｌ ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）により、式（２）に従って与えられる。
【００１３】
【数２】
また、例えばそれぞれのドーパントのＨＴＰの温度依存性を補償し、よってＣＬＣ媒体のヘリカルピッチおよび反射波長の低い温度依存性を達成するために、２種類以上のドーパントを用いることも可能である。
【００１４】
上記のディスプレイにおいて使用するためには、キラルドーパントは、可能な限り最も高いヘリカルツイスト力および低い温度依存性、液晶ホスト相における高い安定性および良好な可溶性を有していなければならない。加えて、液晶ホスト相の液晶および電気光学的特性に対して、キラルドーパントによる悪影響は可能な限り低くなければならない。ドーパントの高いヘリカルツイスト力は、特に、例えばコレステリックディスプレイにおいて小さいピッチを達成するために、しかしまたドーパントの濃度を減少できるようにするために望ましい。これにより、先ず、ドーパントによって液晶の特性が損なわれる潜在性の低減が達成され、第２に、ドーパントの可溶性に関する許容度が増大し、また、例えば、比較的低い可溶性を有するドーパントを用いることも可能となる。
【００１５】
一般的に、上記のディスプレイにおいて用いるためのＣＬＣ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放射線に対する良好な安定性を有しなければならない。更に、液晶材料は、高い透明点、十分に高い複屈折、高い正の誘電異方性および低い回転粘度を有する広いコレステリック液晶相を有しなければならない。
【００１６】
加えて、ＣＬＣ材料は、特に可視領域において種々の反射波長を、簡単かつ目標とする変法により達成できるという性質を有していなければならない。加えて、ＣＬＣ材料は、反射波長の低い温度依存性を有していなければならない。
【００１７】
一般に、液晶は複数の成分の混合物の形態で用いられるため、成分が互いに容易に混和可能であることが重要である。誘電異方性および光学異方性などの更なる特性は、セルのタイプに依存する種々の要求を満たさなければならない。
【００１８】
しかしながら、先行技術から入手可能な媒体を用いて、上記のパラメータの全てについての好ましい値を達成することは不可能である。
【００１９】
欧州特許第０ ４５０ ０２５号明細書（特許文献４）には、例えば、２種類以上のキラルドーパントを含むネマチック液晶からなるコレステリック液晶混合物が記載されている。しかしながら、ここに示されている混合物は、低い透明点のみを有する。加えて、その混合物は、キラルドーパントを２６％という高い比率で含む。しかしながら、ドーパント濃度が高いために、一般的に、液晶およびＣＬＣ媒体の電気光学的特性が損なわれる結果となる。
【００２０】
ＣＬＣディスプレイのために先行技術から既知の材料は、しばしば、十分に広いＬＣ相、十分に低い粘度値および誘電異方性の十分に高い値を有しない。加えて、それらは高いスイッチ電圧を必要とし、しばしば所要のＬＣ層の厚さに整合する複屈折値を有していない。
【００２１】
よって、例えば、多くのＣＬＣディスプレイについて、高い複屈折Δｎを有するＣＬＣ媒体が高い反射性を達成するために必要であり、一方、他のＣＬＣディスプレイ、例えば高い彩度が優先事項であるディスプレイ（多色ＣＬＣディスプレイ）は、Δｎの低い値を必要とする。しかしながら、先行技術から既知のＣＬＣ媒体を使用したのでは、低いスイッチ電圧に必要なＣＬＣ媒体の高い極性を維持するのと同時に、適切な程度にまで複屈折を低下させることは達成できないことが見出された。
【００２２】
よって、先行技術から既知の媒体の不具合を有しないか、またはより低い程度にのみ有し、高いツイスト、大きい動作温度範囲、短い応答時間、低い閾電圧、反射波長の低い温度依存性および特に複屈折の低い値を有するＣＬＣ媒体に対する大きい要求がある。
【００２３】
ＣＬＣディスプレイ、特にＳＳＣＴディスプレイにおいて用いるために、ＣＬＣ媒体は、加えて同時に、良好な誘電的挙動、広い動作温度範囲および良好な彩度を有しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】国際公開第９２／１９６９５号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５，３８４，０６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４５３，８６３号明細書
【特許文献４】欧州特許第０ ４５０ ０２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記の要求特性を有し、先行技術から既知の媒体の不具合を有しないか、またはより低い程度にのみ有するＣＬＣ媒体、特にＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイなどのＣＬＣディスプレイ、および他の双安定ＣＬＣディスプレイ中で使用するためのＣＬＣ媒体を提供する目的を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的は、本発明による媒体を、このタイプのディスプレイにおいて用いる場合に達成することができることが見出された。
【００２７】
本発明は、ヘリカルツイスト構造を有し、ネマチック成分および光学活性成分を含む液晶媒体であって、
光学活性成分は、媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種以上のキラル化合物を含み、
ネマチック成分は、式Ｉ：
【００２８】
【化１】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩ：
【００２９】
【化２】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩＩ：
【００３０】
【化３】
の１種類以上の化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体に関する。
【００３１】
式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、該基は置換されていないか、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されており、更に、これらの基中の１個以上のＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれ互いに独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−により置換されていてもよく、
【００３２】
【化４】
Ｚ１は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｚ２は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｌ１〜５は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
ａおよびｂは、それぞれ互いに独立に、０または１である。
【００３３】
更に、本発明は、電気光学的目的のために、特に双安定ＣＬＣディスプレイ、ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイなどのＣＬＣディスプレイにおける、本発明によるＣＬＣ媒体の使用に関する。
【００３４】
更に、本発明は、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、セル内に配置されるＣＬＣ媒体とを有し、ＣＬＣ媒体が上および下で記載される通りの媒体である電気光学的ディスプレイ、特に、双安定ＣＬＣ、ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイに関する。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
驚くべきことに、本発明に従えば、可視領域において反射波長および／または室温においてコレステリック相を有し、中程度から低い複屈折値を有し、しかし低い応答時間を達成するために誘電異方性Δεの十分高い値を有するＣＬＣ媒体を提供し得ることが、見出された。本発明によるＣＬＣ媒体において、このことは、特に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を、下に記載する通り、高度にツイストするキラルドーパントと共に用いることにより達成される。
【００３６】
よって、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を、本発明によるＣＬＣディスプレイのための混合物において用いると、高い極性、即ち低い閾電圧、および高いΔｎ値が得られ、スイッチされた状態における高い透過性、短い応答時間および広い動作温度範囲が達成される。
【００３７】
加えて、本発明によるＣＬＣ媒体は、ＣＬＣディスプレイにおいて用いる際に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を組み合わせることで、彩度およびＵＶ安定性に関して優れた特性を示す。特に、これにより、今日までに知られているＳＳＣＴディスプレイの高度な黄色および緑色成分により、オレンジ色を呈せず赤色を表示することも可能であるＣＬＣおよびＳＳＣＴディスプレイを達成できる。
【００３８】
式ＩおよびＩＩの化合物は、非常に高い正の誘電異方性ΔεのＣＬＣ媒体を実現し、ディスプレイの閾電圧を低減するために特に有用である。
【００３９】
式ＩＩＩの化合物は、ＣＬＣ媒体の複屈折およびディスプレイのコントラストを増加するために特に有用である。
【００４０】
更に、許容可能なスイッチ電圧に必要な高い極性を達成しても、驚くべきことに、ここでは悪影響を受けない。
【００４１】
更に、本発明による混合物は、以下の利点により区別される：
−混合物は、特に低い温度において、広いコレステリック相範囲、および高い透明点を有する、
−混合物は、高いＵＶ安定性を有する。
【００４２】
式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、広範囲の用途を有する。置換基の選択に依存して、これらの化合物は、液晶媒体が主に構成されるベース材料として機能できるが、また、例えば、このタイプの誘電体の誘電および／または光学異方性を変更し、および／または誘電体の閾電圧および／または誘電体の粘度を最適化するために、他のクラスの化合物からの液晶ベース材料に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を添加することも可能である。純粋な状態において、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩ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において、液晶中間相を形成する。式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、化学的に、熱的に、および光に対して安定である。
【００４３】
基Ａ１およびＡ２の少なくとも一方がトランス−１，４−シクロヘキシレンおよび／またはＺ１が−ＣＯＯ−である式Ｉの化合物が特に好ましい。
【００４４】
式Ｉの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００４５】
【化５】
式中、Ｒ１は式Ｉ中で定義される通りであり、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。これらの化合物において、Ｒ１は、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００４６】
式Ｉａ、ＩｂおよびＩｅからなる群より選択される１種類以上の化合物、特に、Ｌ１および／またはＬ２がＦであるものを含む混合物が特に好ましい。
【００４７】
さらに、Ｌ２がＨで、Ｌ１がＨまたはＦ、特にＦである式Ｉｆの１種類以上の化合物を含む混合物が好ましい。
【００４８】
Ｌ１およびＬ２の一方または両方がＦを表す式ＩＩの化合物が特に好ましい。
【００４９】
式ＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００５０】
【化６】
式中、Ｒ１は式ＩＩ中で定義される通りで、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するｎ−アルキルまたは２〜７個の炭素原子を有するアルケニルである。式ＩＩａの化合物が特に好ましい。
【００５１】
式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００５２】
【化７】
式中、Ｒ１およびＲ２は上で定義される通りである。これらの化合物中、Ｒ１およびＲ２は、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００５３】
式ＩＩＩａ、ＩＩＩｂおよびＩＩＩｅの化合物が特に好ましい。
【００５４】
本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加えて、以下の式の二環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５５】
【化８】
および／または以下の式の三環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５６】
【化９】
【００５７】
【化１０】
および／または以下の式の四環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５８】
【化１１】
を含む。
【００５９】
式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、式Ｉ中のＲ１について示された意味の１つを有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし加えて、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置き換えられていてもよく、およびＬ１はＨまたはＦである。
【００６０】
また、ＩＶ１０〜ＩＶ１９およびＩＶ２３〜ＩＶ２６における１，４−フェニレン基は、それぞれ互いに独立に、フッ素により単置換または多置換されていてもよい。
【００６１】
各々１〜７個の炭素原子を有する、Ｒ１がアルキルであり、Ｒ２がアルキルまたはアルコキシである式ＩＶ２７〜ＩＶ３３の化合物が特に好ましい。更に、Ｌ１がＦである式ＩＶ２５およびＩＶ３１の化合物が好ましい。式ＩＶ６、ＩＶ２６、ＩＶ２７およびＩＶ３２の化合物が非常に特に好ましい。
【００６２】
式ＩＶ１〜ＩＶ３３の化合物中のＲ１およびＲ２は、特に好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシである。
【００６３】
本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加えて、式Ｖ１およびＶ２から選択される１種類以上のアルケニル化合物を含む。
【００６４】
【化１２】
式中、
Ａ４は、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、
ｃは、０または１であり、
Ｒ３は、２〜７個の炭素原子を有するアルケニル基であり、
Ｒ４は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｑは、ＣＦ２、ＯＣＦ２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、および
Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。
【００６５】
ｃが１である式Ｖ１の化合物が特に好ましい。以下の式から選択される式Ｖ１の化合物が更に好ましい。
【００６６】
【化１３】
式中、Ｒ３ａおよびＲ４ａは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５またはｎ−Ｃ３Ｈ７であり、ａｌｋｙｌは、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基である。
【００６７】
式Ｖ１ａの化合物、特にＲ３ａおよびＲ４ａがＣＨ３のもの、式Ｖ１ｅの化合物、特にＲ３ａがＨのもの、および式Ｖ１ｆ、Ｖ１ｇ、Ｖ１ｈおよびＶ１ｉの化合物、特にＲ３ａがＨまたはＣＨ３のものが特に好ましい。
【００６８】
式Ｖ２の特に好ましい化合物は、Ｌ１および／またはＬ２がＦで、Ｑ−ＹがＦまたはＯＣＦ３のものである。式Ｖ２の更に好ましい化合物は、Ｒ３が２〜７個の炭素原子、特に２、３または４個の炭素原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルのものである。式Ｖ２の更に好ましい化合物は、式Ｖ２ａのものである。
【００６９】
【化１４】
式中、Ｒ３ａは、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５またはｎ−Ｃ３Ｈ７、特にＨまたはＣＨ３である。
【００７０】
式Ｖ１およびＶ２の化合物を使用することで、特に低い回転粘度値を有する本発明による液晶混合物、および特に低温において速い応答時間を有するＣＬＣディスプレイが達成される。
【００７１】
他の好ましい実施形態において、本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加え、式ＶＩ１および／またはＶＩ２の１種類以上の化合物を含む。
【００７２】
【化１５】
式中、
Ａ５は、３位および／または５位がフッ素化されていてもよい１，４−フェニレン、またはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｑは、ＣＦ２、ＯＣＦ２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、および
Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。
【００７３】
Ａ５が１，４−フェニレンである式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物が特に好ましい。
【００７４】
以下の式から選択される式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物が更に好ましい。
【００７５】
【化１６】
式中、Ｒ５は上において式ＶＩ１中で定義される通りであり、好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００７６】
式ＶＩ１ａおよびＶＩ２ｂの化合物が特に好ましい。
【００７７】
式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物により、とりわけ本発明による媒体中の複屈折の増加が達成される。特に、式ＶＩ２の化合物により、低い粘度を維持したまま複屈折が増加する。
【００７８】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体のネマチック成分は、以下を１種類以上含む：
−Ｌ１がＦで、Ｌ２がＨである式Ｉｂの１種類以上の化合物、
−Ｌ１がＦで、Ｌ２がＨである式Ｉｅの１種類以上の化合物、
−式ＩＩａの１種類以上の化合物、
−式ＩＩＩｅの１種類以上の化合物、
−３０％を超えて、好ましくは４０％を超えて、非常に好ましくは５０％を超えて、式Ｉの１種類以上の化合物、
−５〜８０％、好ましくは１０〜７０％の式Ｉの１種類以上の化合物、
−８〜６５％、好ましくは１５〜５５％の式Ｉｂの１種類以上の化合物、
−３〜４５％、好ましくは５〜３０％の式Ｉｅの１種類以上の化合物、
−２〜３５％、好ましくは５〜２５％の式ＩＩ、非常に好ましくは式ＩＩａの１種類以上の化合物、
−５〜６０％、好ましくは１０〜５０％の式ＩＩＩ、非常に好ましくは式ＩＩＩｅの１種類以上の化合物。
更に特に好ましい実施形態においては、ネマチック成分は、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩから選択される化合物より本質的になる。
【００７９】
式Ｉ〜ＶＩ２の化合物中の末端基Ｒ１〜５およびＱ−Ｙを適切に選択することにより、アドレス時間、閾電圧および更なる特性を所望の方式で変更できる。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により、一般的に結果として、アルキルまたはアルコキシ基と比較して、アドレス時間がより短くなり、ネマチックの傾向が改良され、弾性定数Ｋ３（ベンド）およびＫ１（スプレイ）の比率がより高くなる。４−アルケニル基および３−アルケニル基などにより、一般的に、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、より低い閾電圧およびＫ３／Ｋ１のより小さい値が与えられる。
【００８０】
橋架け構造の要素Ｚ１、Ｚ２およびＺ３における−ＣＨ２ＣＨ２−基は、一般的に結果として、単共有結合と比較して、弾性定数Ｋ３／Ｋ１の比率がより高い値となる。Ｋ３／Ｋ１の値がより高ければ、例えば、より高いＨＴＰのために、ドーパント濃度の変化を伴わずに、より短い反射波長が促進される。
【００８１】
式Ｉ〜ＶＩ２の個別の化合物の最適な混合比率は、望まれる特性、式Ｉ〜ＶＩ２の化合物の選択および存在してもよい更なる化合物の選択に実質的に依存する。上記の範囲内の適切な混合比率は、場合に応じて容易に決定できる。
【００８２】
上および下で述べる式において、用語「１〜３個の炭素原子を有するフッ素化されたアルキルまたはアルコキシ」は、好ましくは、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＣＦＨ２、ＯＣＦＨ２、ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２Ｈ、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＣＦＨＣＦ３、ＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ２、ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨ２ＣＦ２Ｈ、ＣＨ２ＣＦＨ２、ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ２、ＯＣＨ２ＣＦ３、ＯＣＨ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＨ２ＣＦＨ２、ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦＨ２、Ｃ３Ｆ７またはＯＣ３Ｆ７、特にＣＦ３、ＯＣＦ３、ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２Ｈ、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＣＦＨＣＦ３、ＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ２、ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ２、ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦＨ２、Ｃ３Ｆ７またはＯＣ３Ｆ７、特に好ましくはＯＣＦ３またはＯＣＦ２Ｈを表す。
【００８３】
用語「アルキル」は、１〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状のアルキル基を網羅し、特に直鎖状の基、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である。２〜５個の炭素原子を有する基が、一般的に好ましい。
【００８４】
用語「アルケニル」は、２〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状のアルケニル基を包含し、特に直鎖状の基である。特に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。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、一般的に好ましい。
【００８５】
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を網羅し、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−フルオロヘプチルである。しかしながら、他の位置のフッ素が除外されるものではない。
【００８６】
用語「オキサアルキル」は、好ましくは、式ＣｎＨ２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ２）ｍの直鎖状の基を網羅し、式中、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６である。好ましくは、ｎ＝１であり、ｍは１〜６である。
【００８７】
ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌ、特にＦである。
【００８８】
上記の基の１つがアルキル基および／またはアルコキシ基の場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、それは直鎖状で、２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有しており、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である。
【００８９】
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−オキサデシルである。
【００９０】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられたアルキル基の場合、これは、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、それは直鎖状で、２〜１０個の炭素原子を有する。従って、特に、それはビニル、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−エニルである。
【００９１】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が−Ｏ−により置き換えられており１つが−ＣＯ−により置き換えられたアルキル基の場合、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を含む。これらは、好ましくは直鎖状であり、２〜６個の炭素原子を有する。
【００９２】
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。
【００９３】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が無置換または置換された−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられており、隣接するＣＨ２基がＣＯまたはＣＯ−ＯまたはＯ−ＣＯにより置き換えられたアルキル基の場合、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４〜１３個の炭素原子を有する。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である。
【００９４】
上記の基の１つが、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているアルキルまたはアルケニル基の場合、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、任意の所望の位置においてである。
【００９５】
上記の基の１つが、ハロゲンにより少なくとも単置換されているアルキルまたはアルケニル基の場合、この基は好ましくは直鎖状であり、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。また、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においてすることができるが、好ましくはω位においてである。
【００９６】
分岐状で羽状の基を含む化合物は、従来の液晶ベース材料中におけるより良好な溶解性のため、しばしば重要なことがある。しかしながら、それらが光学活性の場合、それらはキラルドーパントとして特に重要である。
【００９７】
このタイプの分岐状の基は、一般に、１個より多い鎖分岐を有さない。好ましい分岐状の基は、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。
【００９８】
上記の基の１つが、２つ以上のＣＨ２基が−Ｏ−および／または−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられたアルキル基の場合、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、分枝状であり、３〜１２個の炭素原子を有する。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）ペンチルである。
【００９９】
本発明によるＣＬＣ媒体の光学活性成分は、ＬＣ媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種類以上のキラルなドーパントを含む。
【０１００】
本発明によるＣＬＣ媒体中の光学活性成分の割合は、好ましくは２０％以下、特に１０％以下、特に好ましくは０．０１〜７％、非常に特に好ましくは０．１〜５％である。光学活性成分は、好ましくは１〜６種類、特に１、２、３または４種類のキラルドーパントを含む。
【０１０１】
キラルドーパントは、好ましくは、高いヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）および低い温度依存性を有していなければならない。更に、キラルドーパントはネマチック成分への良好な可溶性を有していなければならず、ＬＣ媒体の液晶特性を損なわないか、または小さい程度に損ねるのみでなければならない。キラルドーパントは同一または反対のいずれの回転方向を有していてもよく、ツイストの同一または反対のいずれの温度依存性を有していてもよい。
【０１０２】
２０μｍ−１以上、特に４０μｍ−１以上、特に好ましくは７０μｍ−１以上のＨＴＰを有するキラルなドーパントが特に好ましい。
【０１０３】
光学活性成分のために、例えば、コレステリルノナノエート、Ｒ／Ｓ−８１１、Ｒ／Ｓ−１０１１、Ｒ／Ｓ−２０１１、Ｒ／Ｓ−３０１１またはＣＢ１５（Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市より入手可能）などの幾つかが商業的に入手可能な多数のキラルドーパントが当業者に入手可能である。
【０１０４】
特に適切なドーパントは、１個以上のキラル基および１個以上のメソゲン基またはキラル基と共にメソゲン基を形成する１個以上の芳香族または脂環式基を含む化合物である。
【０１０５】
適切なキラルな基は、例えば、キラルな分枝状炭化水素基、キラルなエタンジオール類、ビナフトール類またはジオキソラン類、更に、糖誘導体、糖アルコール類、糖酸類、乳酸類、キラルな置換グリコール類、ステロイド誘導体、テルペン誘導体、アミノ酸または少数、好ましくは１〜５個のアミノ酸配列からなる群より選択される一価または多価のキラル基である。
【０１０６】
好ましいキラル基は、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アラビノースおよびデキストロースなどの糖誘導体；例えばソルビトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトールまたはそれらの無水誘導体などの糖アルコール類、特にジアンヒドロソルビド（１，４：３，６−ジアンヒドロ−Ｄ−ソルビドおよびイソソルビド）、ジアンヒドロマンニトール（イソソルビトール）またはジアンヒドロイジトール（イソイジトール）などのジアンヒドロヘキシトール類；例えばグルコン酸、グロン酸およびケトグロン酸などの糖酸類；例えば１つ以上のＣＨ２基がアルキルまたはアルコキシにより置換されているモノまたはオリゴエチレンまたはプロピレングリコールなどのキラルな置換グリコール基；例えばアラニン、バリン、フェニルグリシンまたはフェニルアラニンなどのアミノ酸もしくはこれらのアミノ酸の１〜５個の配列など；例えばコレステリルまたはコール酸基などのステロイド誘導体；例えばメンチル、ネオメンチル、カンフェイル、ピネイル、テルピネイル、イソロンギフォリル、フェンキル、カレイル、ミルテニル、ノピル、ゲラニイル、リナロイル、ネリル、シトロネリルまたはジヒドロシトロネリルなどのテルペン誘導体である。
【０１０７】
適切なキラル基およびメソゲン性キラル化合物は、例えば、ドイツ国特許第３４ ２５ ５０３号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７７号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７８号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７９号明細書およびドイツ国特許第３５ ３４ ７８０号明細書、ドイツ国特許出願公開第４３ ４２ ２８０号公報、ヨーロッパ特許出願公開第１ ０３８ ９４１号公報およびヨーロッパ特許出願公開第１９５ ４１ ８２０号公報に記載されている。
【０１０８】
以下の式の化合物を含む群より選択されるキラルドーパントが特に好ましい。
【０１０９】
【化１７】
更に好ましいキラルドーパントは、以下の式のイソソルビド、イソマンニトールまたはイソイジトールの誘導体：
【０１１０】
【化１８】
であり、式中、
【０１１１】
【化１９】
そして、好ましくは、ジアンヒドロソルビトールであり、
および、例えばジフェニルエタンジオール（ヒドロベンゾイン）などのキラルなエタンジオール類で、特に以下の式：
【０１１２】
【化２０】
のメソゲン性ヒドロベンゾイン誘導体（示していない（Ｒ，Ｓ）、（Ｓ，Ｒ）、（Ｒ，Ｒ）および（Ｓ，Ｓ）鏡像体を含む。）であり、
【０１１３】
式中、
ＢおよびＣは、それぞれ互いに独立に、Ｌにより単置換、二置換または三置換されていてもよい１，４−フェニレンまたは１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｌは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個の炭素原子を有しハロゲン化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｂは、０、１または２であり、
ｃは、０または１であり、
Ｚ５は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、および
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。
【０１１４】
式ＸＩＩの化合物は、国際公開第９８／００４２８号パンフレットに記載されている。式ＸＩＩＩ化合物は、英国特許出願公開第２ ３２８ ２０７号公報に記載されている。
【０１１５】
非常に特に好ましいドーパントは、国際公開第０２／９４８０５号パンフレットに記載される通りのキラルなビナフチル誘導体、国際公開第０２／３４７３９号パンフレットに記載される通りのキラルなビナフトールアセタール誘導体、国際公開第０２／０６２６５号パンフレットに記載される通りのキラルなＴＡＤＤＯＬ誘導体、および国際公開第０２／０６１９６号パンフレットおよび国際公開第０２／０６１９５号パンフレットに記載される通りの、少なくとも１つのフッ素化された橋架け基および末端または中央のキラル基を含むキラルなドーパントである。
【０１１６】
以下の式のキラルなビナフチル誘導体が特に好ましく、
【０１１７】
【化２１】
特に、以下の式より選択されるもの：
【０１１８】
【化２２】
が好ましい。
式中、Ｂ、ｂ、Ｒ５およびＺ５は、式ＸＩＩ中で定義される通りで、Ｚ５は、特に−ＯＣＯ−または単結合である。
【０１１９】
以下の式のドーパントが、特に好ましい。
【０１２０】
【化２３】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体の光学活性成分は以下の１つ、
−式ＶＩＩ〜ＸＩＩＩから選択される１種類以上のドーパント、
−式ＸＩＶの１種類以上のドーパント、
−混合物全体（即ち、ネマチックおよび光学活性成分の質量による割合の合計）の好ましくは８％未満、特に５％未満の割合の、好ましくは式ＸＩＶより選択される１種類より多くないドーパント
を含む。
【０１２１】
更に特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、２０％以下、特に０．０１〜１０％の光学活性成分を含む。
【０１２２】
特に、前記の式ＸＩＩ、ＸＩＩＩおよびＸＩＶのキラルドーパントはネマチック成分中において良好な可溶性を有し、高いツイストならびにヘリカルピッチおよび反射波長の低い温度依存性を有するコレステリック構造を誘発する。これらのドーパントの１種類のみを少量で用いる際においても、特にＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイにおいて用いるのに適する、高い輝度および低い温度依存性の視覚波長範囲における反射色を有する、本発明によるＣＬＣ媒体を達成することが可能である。
【０１２３】
このことは、従来技術からのＣＬＣ媒体にまさる重要な利点であり、従来技術において、反射波長の温度補償を達成するためには、通常、同一の回転方向のツイストおよび反対の温度依存性を有する少なくとも２種類のドーパント（例えば、正の温度依存性、即ち温度上昇に伴ってツイストが増大する１種類のドーパント、および負の温度依存性を有する１種類のドーパント）が必要である。加えて、可視領域における反射を達成するためには、既知のＣＬＣ媒体において大量のドーパントが、しばしば必要である。
【０１２４】
従って、本発明の特に好ましい実施形態はＣＬＣ媒体およびこの媒体を含有するＣＬＣディスプレイに関し、上および下に記載される通り、キラル成分は１種類より多くないキラル化合物を、好ましくは１５％未満の量で、特に１０％未満、特に好ましくは５％以下で含む。これらの媒体におけるキラルな化合物は、特に好ましくは、国際公開第０２／９４８０５号パンフレット、国際公開第０２／３４７３９号パンフレット、国際公開第０２／０６２６５号パンフレット、国際公開第０２／０６１９６号パンフレットおよび国際公開第０２／０６１９５号パンフレットに記載されている化合物、および式ＶＩＩ〜ＸＩＶ（それらの好ましいサブ式を含む）から選択される。この好ましい実施形態のＣＬＣ媒体は、広い温度範囲にわたり、温度Ｔに対する反射波長λの低い依存性を有する。
【０１２５】
媒体のヘリカルピッチは、好ましくは、１３０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に２００ｎｍ〜７５０ｎｍ、特に好ましくは３００ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【０１２６】
好ましくは、媒体が可視波長範囲における光を反射するように、ヘリカルピッチを選択する。用語「可視波長範囲」または「可視スペクトル」は、典型的には、４００〜８００ｎｍの波長範囲を網羅する。しかしながら、上および下において、この用語はＵＶおよび赤外線（ＩＲ）範囲を含む２００〜１２００ｎｍの波長範囲および遠ＵＶおよび遠ＩＲ範囲も網羅することを意図する。
【０１２７】
本発明によるＬＣ媒体の反射波長は、好ましくは２００〜１５００ｎｍ、特に３００〜１２００ｎｍ、特に好ましくは３５０〜９００ｎｍ、非常に特に好ましくは４００〜８００ｎｍの範囲内である。更に、４００〜７００ｎｍ、特に４００〜６００ｎｍの反射波長を有するＬＣ媒体が好ましい。
【０１２８】
上および下で示される波長の値は、他に明言しない限り、反射帯域の半値幅に関する。
【０１２９】
好ましくは０および５０℃の間、特に−２０および６０℃の間、特に好ましくは−２０および７０℃の間の範囲内、非常に特に好ましくは−２０℃から透明点より１０℃、特に５℃低い温度までの範囲内において、０．６ｎｍ／℃以下、特に０．３ｎｍ／℃以下、非常に特に好ましくは０．１５ｎｍ／℃以下の温度依存性ｄλ／ｄＴを有する、本発明によるＣＬＣ媒体が特に好ましい。
【０１３０】
他に明言しない限り、ｄλ／ｄＴは関数λ（Ｔ）の局所的な勾配を表し、式中、非線形関数λ（Ｔ）は２次または３次多項式による近似に対して記載される。
【０１３１】
更に、本発明は、電気光学的目的のための本発明によるＣＬＣ媒体の使用に関する。
【０１３２】
更に、本発明は、本発明によるＣＬＣ媒体を含有する電気光学的ディスプレイ、特に、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、セル内に配置されるコレステリック液晶混合物とを有するＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイにも関する。
【０１３３】
更に、本発明は、本発明によるＣＬＣ媒体を含有する電気光学的アクティブマトリクスディスプレイ、特に、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、外板上の個別のピクセルをスイッチするための集積非線形素子と、セル内に配置され好ましくは正の誘電異方性および高い比抵抗を有するコレステリック液晶混合物とを有するＡＭ−ＣＬＣディスプレイ、好ましくはＡＭ−ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイに関する。
【０１３４】
双安定ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴセルの構造は、例えば、国際公開第９２／１９６９５号パンフレット、国際公開第９３／２３４９６号パンフレット、米国特許第５，４５３，８６３号明細書または米国特許第５，４９３，４３０号明細書に記載されている。アクティブマトリクスＣＬＣディスプレイの構造は、例えば、国際公開第０２／０８６８５５号パンフレットおよび米国出願公開第２００２−０１４９５５２号公報に記載されている。
【０１３５】
本発明によるＣＬＣディスプレイにおける液晶セルの層厚ｄ（外板の間隔）と、ＣＬＣ媒体の天然のヘリカルピッチｐとの間の比率ｄ／ｐは、好ましくは１よりも大きく、特に２〜２０の範囲内であり、特に好ましくは３〜１５、非常に特に好ましくは４〜１０である。
【０１３６】
本発明によるＣＬＣ媒体により、入手可能なパラメータの大きさの著しい拡張が促進される。よって、反射波長、複屈折、透明点、粘度、熱的およびＵＶ安定性および誘電異方性の達成可能な組み合わせが先行技術からの先の材料をはるかに超え、本発明による媒体がＣＬＣディスプレイにおいて用いるのに特に好適となる。
【０１３７】
本発明によるＣＬＣ媒体は、−２０℃まで下がる、好ましくは−３０℃まで下がる、非常に好ましくは−４０℃まで下がるコレステリック相、および少なくとも７０℃、好ましくは少なくとも７５℃、非常に好ましくは少なくとも８０℃の透明点を好ましくは有する。
【０１３８】
ＣＬＣ媒体の誘電異方性Δεは、好ましくは１０以上、非常に好ましくは２０以上、最も好ましくは３５以上である。
【０１３９】
ＣＬＣ媒体の複屈折率Δｎは、好ましくは０．１５以上、非常に好ましくは０．２０以上である。
【０１４０】
同時に、本発明によるＣＬＣ媒体は、粘度についての低い値および比抵抗についての高い値を有し、優れたＣＬＣディスプレイ、特にＡＭ−ＣＬＣディスプレイを達成することを可能にする。特に、混合物は、低い動作電圧により特徴づけられる。
【０１４１】
また、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により、他の有利な特性を維持しながら、より高い閾電圧においてより高い透明点（例えば１２０℃を超える）を達成することが可能となるか、または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が可能となる。同様に、対応して僅かに粘度が増加するのみで、より大きいΔεおよび、従ってより低い閾値を有する混合物を得ることができる。
【０１４２】
コレステリック相範囲の幅は、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〜＋６０℃、特に好ましくは少なくとも−２０〜＋７０℃、非常に特に好ましくは少なくとも−２０〜＋８０℃にわたって広がる。
【０１４３】
また、本発明によるＣＬＣ媒体のＵＶ安定性も著しく良好であり、即ち、それらはＵＶに曝露された際に、反射波長および動作電圧の著しいより小さい変化を示す。
【０１４４】
本発明の更に好ましい実施形態は、少なくとも１個の重合性基を含む１種類以上の化合物を含む、本発明によるＣＬＣ媒体に関する。このタイプのＣＬＣ媒体は、例えば、ポリマーゲルまたはＰＳＣＴディスプレイにおいて用いるのに特に適する。重合性化合物は、ネマチックおよび／またはキラル成分の構成成分であるか、または媒体の追加成分を形成することができる。
【０１４５】
適切な重合性化合物は当業者に知られており、先行技術に記載されている。加えて、重合性化合物はメソゲン性であるかまたは液晶性であることができる。それらは、１個以上、好ましくは２個の重合性基を含むことができる。２個の重合性基を含む非メソゲン化合物の典型的な例は、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基を含むアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートである。２個より多い重合性基を含む非メソゲン化合物の典型的な例は、トリメチロールプロパントリメタクリレートおよびペンタエリスリトールテトラアクリレートである。メソゲン性または液晶性の重合性化合物（「反応性メソゲン」または「ＲＭ」としても知られている）の典型的な例は、例えば、国際公開第９３／２２３９７号パンフレット、欧州特許第０ ２６１ ７１２号明細書、ドイツ国特許第１９５ ０４ ２２４号明細書、国際公開第９５／２２５８６号パンフレット、国際公開第９７／００６００号パンフレット、米国特許第５，５１８，６５２号明細書、米国特許第５，７５０，０５１号明細書、米国特許第５，７７０，１０７号明細書および米国特許第６，５１４，５７８号明細書に記載されている。特に適切で好ましいＲＭの例を、以下のリスト中に示す。
【０１４６】
【化２４】
【０１４７】
【化２５】
【０１４８】
【化２６】
【０１４９】
【化２７】
【０１５０】
【化２８】
式中、
Ｐ０は複数生じる場合は互いに独立に重合性基であり、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
Ａ０およびＢ０は、複数生じる場合は互いに独立に、１個、２個、３個または４個の基Ｌで置換されていてもよい１，４−フェニレン、または１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｚ０は、複数生じる場合は互いに独立に、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり、
Ｒ０は、１個以上、好ましくは１〜１５個のＣ原子を有し、フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであるか、またはＹ０またはＰ−（ＣＨ２）ｙ−（Ｏ）ｚ−であり、
Ｙ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＳＦ５、フッ素化されていてもよい１〜４個のＣ原子のアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、モノフッ素化、オリゴフッ素化またはポリフッ素化され１〜４個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、
Ｒ０１、０２は、互いに独立に、Ｈ、Ｒ０またはＹ０であり、
Ｒ＊は、２−メチルブチル、２−メチルオクチル、２−メチルブトキシまたは２−メチルオクトキシのような、４個以上、好ましくは４〜１２個のＣ原子を有するキラルなアルキルまたはアルコキシ基であり、
Ｃｈは、メンチルまたはシトロネリルのような、コレステリル、エストラジオールまたはテルペノイド基から選択されるキラル基であり、
Ｌは、複数生じる場合は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたはハロゲン化されていてもよい１〜５個のＣ原子のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｒは、０、１、２、３または４であり、
ｔは、複数生じる場合は互いに独立に、０、１、２または３であり、
ｕおよびｖは、互いに独立に、０、１または２であり、
ｗは、０または１であり、
ｘおよびｙは、互いに独立に、０または１〜１２の同一または異なる整数であり、
ｚは０または１で、隣接するｘまたはｙが０の場合、ｚは０であり、
ただし、ベンゼンおよびナフタレン環は、加えて、１個以上の同一または異なる基Ｌで置換されていてもよい。
【０１５１】
１種類以上の重合性化合物を含むＣＬＣ媒体は、例えば、触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤、共反応性単量体、表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、粘着性剤、流動性改良剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料、顔料またはナノ粒子のような１種類以上の添加剤を付加的に含んで構わない。
【０１５２】
式Ｉ〜ＸＩＶの化合物に加え、ＣＬＣ媒体は、種々の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。
【０１５３】
本発明による媒体中において用いることができ、上および下の式およびそれらのサブ式の個別の化合物は既知であるか、またはそれらは既知の化合物に類似して調製できる。
【０１５４】
本発明に従って用いることができる液晶混合物は、それ自身は従来通りである方法で調製される。一般的に、より少ない量で用いられる成分の所望量を、有利には昇温して、主要部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、混合後に例えば蒸留により溶剤を再び除去することも可能である。
【０１５５】
また、本発明による液晶混合物は、例えば、１種類以上の安定剤または酸化防止剤またはナノ粒子などの更なる添加剤を含むこともできる。
【０１５６】
本出願および以下の例において、液晶化合物の構造は頭文字を用いて示され、化学式への変換は、下の表ＡおよびＢに従って行われる。全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１およびＣｍＨ２ｍ＋１は、それぞれｎ個およびｍ個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基である。表Ｂにおけるコードは自明である。表Ａにおいて、親構造のための頭文字のみを示す。各場合において、親構造のための頭文字の後に、ダッシュで分離して、置換基Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３のためのコードが続いている。
【０１５７】
【表１】
好ましい混合物成分を、表Ａ、ＢおよびＣに示す。
【０１５８】
【表２】
【０１５９】
【表３】
【０１６０】
【表４】
【０１６１】
【表５】
ＬＣ混合物に適する安定剤および酸化防止剤を、下に述べる（ｎ＝０〜１０、末端メチル基は示していない）：
【０１６２】
【表６】
【０１６３】
【表７】
【０１６４】
【表８】
【０１６５】
【表９】
上および下において、パーセンテージは質量パーセントである。全ての温度は、摂氏度で与えられる。ｍ．ｐ．は融点を表し、ｃｌ．ｐ．は透明点である。更に、Ｃは結晶状態、Ｓはスメクチック相、Ｎはネマチック相、Ｃｈはコレステリック相および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。
【０１６６】
更に、以下の略語を用いる：
Δｎ ５８９ｎｍおよび２０℃における光学異方性
ｎｅ ５８９ｎｍおよび２０℃における異常屈折率
Δε ２０℃における誘電異方性
ε‖ 分子の長軸に平行な誘電定数
γ１ 他に明言しない限り２０℃における回転粘度（ｍＰａ・秒）
λ 他に明言しない限り２０℃における反射波長（ｎｍ）
Δλ 他に明言しない限り−２０および＋７０℃の間の示した温度範囲における反射波長の最大変化（ｎｍ）。
【０１６７】
液晶混合物中にヘリカルツイスト超構造を生成するキラル化合物のヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）は、式 ＨＴＰ＝（ｐ・ｃ）−１（μｍ−１）により与えられ、式中ｐはヘリカルツイスト相のヘリカルピッチをμｍで表し、ｃはキラル化合物の濃度を表す（ｃについての０．０１の値は、例えば、１質量％の濃度に相当する）。他に明言しない限り、上および下のＨＴＰ値は、２０℃の温度および商業的に入手可能な中性ネマチックＴＮホスト混合物ＭＬＣ−６２６０（Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市）に関する。
【０１６８】
物理的パラメータは、「Ｌｉｃｒｉｓｔａｌ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ」、Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ編集、Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市、改訂版、１９９８年刊に記載される通りに実験的に決定される。
【０１６９】
文意が明らかに他を示さない限り、ここにおいて複数形で使用される用語は単数形を含むものとしてここでは解釈され、逆もそうである。
【０１７０】
本明細書の記載および請求項を通して、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」および派生語、例えば「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は「限定せずに含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味し、他の成分を排除することを意図しない（排除しない）。
【０１７１】
本発明の範囲内に依然として収まりながら、本発明の前述の実施形態に対する変形が可能であると認識されるであろう。他に明言しない限り、本明細書で開示される個々の特徴は、同一、等価または同様の目的に働く代わりの特徴により置き換えることができる。よって、他に明言しない限り、開示される個々の特徴は、一般的な一連の等価または同様な特徴の１つの例に過ぎない。
【０１７２】
本明細書中で開示される全ての特徴は、そのような特徴および／または工程の少なくとも幾つかが互いに排他的な組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。特に、本発明の好ましい特徴は本発明の全ての様態に適用でき、任意の組み合わせで使用できる。同様に、本質的でない組み合わせにおいて記載される特徴は別々に（組み合わせずに）使用できる。
【実施例】
【０１７３】
ここで、以下の例を参照して本発明を更に詳細に記載するが、以下の例は本発明の範囲を限定せず本発明を単に説明するものである。
【０１７４】
＜例１＞
以下の通り、ネマチック混合物Ｎ１を調合する。
【０１７５】
【表１０】
混合物は非常に高い正の誘電異方性、高い複屈折、および高い透明点を有し、低い閾電圧のＳＳＣＴディスプレイ用のＣＬＣ混合物におけるネマチック成分として使用するのに適している。
【０１７６】
＜例２＞
９７．１３％の例１のネマチック混合物Ｎ１、および２．８７％の以下の式のキラルドーパントＳ−５０１１からなるＣＬＣ混合物Ｃ１を調合する。
【０１７７】
【化２９】
ＣＬＣ混合物Ｃ１は４５７ｎｍの反射波長λを有し、ＳＳＣＴディスプレイにおける使用に適している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高いツイストを有する液晶媒体、その電気光学的目的のための使用、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】
液晶ディスプレイは、先行技術より既知である。最も一般的なディスプレイ装置はＳｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ効果に基づいており、ツイストネマチック構造を有する液晶媒体、例えば典型的には９０°のツイスト角を有するＴＮ（「ツイストネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）」）セルおよび典型的には１８０〜２７０°のツイスト角を有するＳＴＮ（「スーパー・ツイストネマチック（ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）」）セルなどを含有する。また、ツイストスメクチック構造を有する液晶媒体を含有する強誘電性液晶ディスプレイも既知である。これらのディスプレイにおけるツイスト構造は、通常、１種類以上のキラルドーパントをネマチックまたはスメクチック液晶媒体へ添加することで達成される。
【０００３】
また、キラルネマチックまたはコレステリック構造を有する液晶（ＬＣ）媒体を含有する液晶ディスプレイも既知である。これらの媒体は、ＴＮおよびＳＴＮセルからの媒体と比較して著しく高いツイストを有する。
【０００４】
コレステリック液晶は、円偏光に対して、光ベクトルの回転方向がコレステリックヘリカルの回転方向に対応する選択的反射を示す。反射波長λは、コレステリックヘリカルのピッチｐおよびコレステリック液晶の平均複屈折ｎにより、式（１）に従って与えられる。
【０００５】
【数１】
用語「キラルネマチック」および「コレステリック」は、先行技術において、互いに並列して用いられている。「キラルネマチック」は、しばしば、ヘリカルツイスト超構造を誘発する光学活性成分でドープされたネマチックホスト混合物からなるＬＣ材料を表す。一方、「コレステリック」は、しばしば、ヘリカルツイストを有する「天然の」コレステリック相を有するキラルＬＣ材料、例えばコレステリル誘導体を表す。また、２つの用語は、同一のものを表すために並行しても用いられる。本出願においては、用語「コレステリック」をＬＣ材料の両方の上記のタイプについて用い、この用語は、「キラルネマチック」および「コレステリック」の各々の場合における最も広い意味を網羅するものとする。
【０００６】
慣用のコレステリック液晶（ＣＬＣ）ディスプレイの例は、いわゆるＳＳＣＴ（「表面安定化コレステリック組織（ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ）」）およびＰＳＣＴ（「ポリマー安定化コレステリック組織（ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ）」）ディスプレイである。ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは、通常ＣＬＣ媒体を含有し、このＣＬＣ媒体は、例えば初期状態で、特定波長を有する光を反射する平面構造を有し、そして交流電圧パルスを印加することでフォーカルコニック（ｆｏｃａｌｌｙ ｃｏｎｉｃａｌ）な光散乱構造にスイッチすることができ、または逆に切り換えることができる。より強い電圧パルスを印加すると、ＣＬＣ媒体はホメオトロピックな透明な状態に変換され、この状態から、ＣＬＣ媒体は電圧の迅速なスイッチオフの後には平面状態に緩和し、または緩慢なスイッチオフの後にはフォーカルコニック状態に緩和する。
【０００７】
初期状態における、即ち電圧の印加前のＣＬＣ媒体の平面配向は、ＳＳＣＴディスプレイ中においては、例えばセル壁の表面処理により達成される。ＰＳＣＴディスプレイにおいては、ＣＬＣ媒体は、更に相分離したポリマーまたはポリマーネットワークを含み、それらはＣＬＣ媒体の構造をアドレスされた状態において安定化する。
【０００８】
ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは、一般的に、バックライトを必要としない。平面状態において、ピクセル中のＣＬＣ媒体は、上記の式（１）に従い特定波長の選択的光反射を示し、このことは、例えば黒色背景の前で、ピクセルが対応する反射色を呈することを意味する。反射色は、フォーカルコニック、散乱またはホメオトロピックな透明状態に変化すると消失する。
【０００９】
ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイは双安定であり、即ち、それぞれの状態は、電界がスイッチオフされた後も維持され、新たな電界を印加することで初期状態に戻るのみである。従って、ピクセルを形成するには短い電圧パルスで十分であり、これは例えば電気光学的ＴＮまたはＳＴＮディスプレイとは対照的であり、これらのディスプレイにおいては、アドレスされたピクセル中のＬＣ媒体は電界がスイッチオフされると直ちに最初状態に戻り、このことは、ピクセルの永続的な形成にはアドレス電圧の維持が必要であることを意味する。
【００１０】
上記の理由により、ＣＬＣディスプレイは、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイと比較して、著しく電力消費が低い。加えて、ＣＬＣディスプレイは、散乱状態において、視野角依存性を僅かに示すか、または全く示さない。加えて、ＣＬＣディスプレイは、ＴＮディスプレイの場合におけるようにアクティブマトリクスアドレスを必要とせず、代わりに、より単純なマルチプレックスまたはパッシブマトリクスモードにおいて動作できる。
【００１１】
国際公開第９２／１９６９５号パンフレット（特許文献１）および米国特許第５，３８４，０６７号明細書（特許文献２）には、例えば、正の誘電異方性を有するＣＬＣ媒体、および１０重量％までの液晶材料中に分散され相分離したポリマーネットワークを含有するＰＳＣＴディスプレイが記載されている。米国特許第５，４５３，８６３号明細書（特許文献３）には、例えば、正の誘電異方性を有しポリマーを含まないＣＬＣ媒体を含有するＳＳＣＴディスプレイが記載されている。
【００１２】
上記のディスプレイのためのＣＬＣ媒体は、例えば、ネマチックＬＣ混合物に、高いツイスト力を有するキラルドーパントをドープさせることで製造できる。誘発されたコレステリックヘリカルのピッチｐは、濃度ｃおよびキラルドーパントのヘリカルツイスト力ＨＴＰ（ｈｅｌｉｃａｌ ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）により、式（２）に従って与えられる。
【００１３】
【数２】
また、例えばそれぞれのドーパントのＨＴＰの温度依存性を補償し、よってＣＬＣ媒体のヘリカルピッチおよび反射波長の低い温度依存性を達成するために、２種類以上のドーパントを用いることも可能である。
【００１４】
上記のディスプレイにおいて使用するためには、キラルドーパントは、可能な限り最も高いヘリカルツイスト力および低い温度依存性、液晶ホスト相における高い安定性および良好な可溶性を有していなければならない。加えて、液晶ホスト相の液晶および電気光学的特性に対して、キラルドーパントによる悪影響は可能な限り低くなければならない。ドーパントの高いヘリカルツイスト力は、特に、例えばコレステリックディスプレイにおいて小さいピッチを達成するために、しかしまたドーパントの濃度を減少できるようにするために望ましい。これにより、先ず、ドーパントによって液晶の特性が損なわれる潜在性の低減が達成され、第２に、ドーパントの可溶性に関する許容度が増大し、また、例えば、比較的低い可溶性を有するドーパントを用いることも可能となる。
【００１５】
一般的に、上記のディスプレイにおいて用いるためのＣＬＣ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放射線に対する良好な安定性を有しなければならない。更に、液晶材料は、高い透明点、十分に高い複屈折、高い正の誘電異方性および低い回転粘度を有する広いコレステリック液晶相を有しなければならない。
【００１６】
加えて、ＣＬＣ材料は、特に可視領域において種々の反射波長を、簡単かつ目標とする変法により達成できるという性質を有していなければならない。加えて、ＣＬＣ材料は、反射波長の低い温度依存性を有していなければならない。
【００１７】
一般に、液晶は複数の成分の混合物の形態で用いられるため、成分が互いに容易に混和可能であることが重要である。誘電異方性および光学異方性などの更なる特性は、セルのタイプに依存する種々の要求を満たさなければならない。
【００１８】
しかしながら、先行技術から入手可能な媒体を用いて、上記のパラメータの全てについての好ましい値を達成することは不可能である。
【００１９】
欧州特許第０ ４５０ ０２５号明細書（特許文献４）には、例えば、２種類以上のキラルドーパントを含むネマチック液晶からなるコレステリック液晶混合物が記載されている。しかしながら、ここに示されている混合物は、低い透明点のみを有する。加えて、その混合物は、キラルドーパントを２６％という高い比率で含む。しかしながら、ドーパント濃度が高いために、一般的に、液晶およびＣＬＣ媒体の電気光学的特性が損なわれる結果となる。
【００２０】
ＣＬＣディスプレイのために先行技術から既知の材料は、しばしば、十分に広いＬＣ相、十分に低い粘度値および誘電異方性の十分に高い値を有しない。加えて、それらは高いスイッチ電圧を必要とし、しばしば所要のＬＣ層の厚さに整合する複屈折値を有していない。
【００２１】
よって、例えば、多くのＣＬＣディスプレイについて、高い複屈折Δｎを有するＣＬＣ媒体が高い反射性を達成するために必要であり、一方、他のＣＬＣディスプレイ、例えば高い彩度が優先事項であるディスプレイ（多色ＣＬＣディスプレイ）は、Δｎの低い値を必要とする。しかしながら、先行技術から既知のＣＬＣ媒体を使用したのでは、低いスイッチ電圧に必要なＣＬＣ媒体の高い極性を維持するのと同時に、適切な程度にまで複屈折を低下させることは達成できないことが見出された。
【００２２】
よって、先行技術から既知の媒体の不具合を有しないか、またはより低い程度にのみ有し、高いツイスト、大きい動作温度範囲、短い応答時間、低い閾電圧、反射波長の低い温度依存性および特に複屈折の低い値を有するＣＬＣ媒体に対する大きい要求がある。
【００２３】
ＣＬＣディスプレイ、特にＳＳＣＴディスプレイにおいて用いるために、ＣＬＣ媒体は、加えて同時に、良好な誘電的挙動、広い動作温度範囲および良好な彩度を有しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】国際公開第９２／１９６９５号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５，３８４，０６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４５３，８６３号明細書
【特許文献４】欧州特許第０ ４５０ ０２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記の要求特性を有し、先行技術から既知の媒体の不具合を有しないか、またはより低い程度にのみ有するＣＬＣ媒体、特にＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイなどのＣＬＣディスプレイ、および他の双安定ＣＬＣディスプレイ中で使用するためのＣＬＣ媒体を提供する目的を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的は、本発明による媒体を、このタイプのディスプレイにおいて用いる場合に達成することができることが見出された。
【００２７】
本発明は、ヘリカルツイスト構造を有し、ネマチック成分および光学活性成分を含む液晶媒体であって、
光学活性成分は、媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種以上のキラル化合物を含み、
ネマチック成分は、式Ｉ：
【００２８】
【化１】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩ：
【００２９】
【化２】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩＩ：
【００３０】
【化３】
の１種類以上の化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体に関する。
【００３１】
式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、該基は置換されていないか、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されており、更に、これらの基中の１個以上のＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれ互いに独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−により置換されていてもよく、
【００３２】
【化４】
Ｚ１は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｚ２は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｌ１〜５は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
ａおよびｂは、それぞれ互いに独立に、０または１である。
【００３３】
更に、本発明は、電気光学的目的のために、特に双安定ＣＬＣディスプレイ、ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイなどのＣＬＣディスプレイにおける、本発明によるＣＬＣ媒体の使用に関する。
【００３４】
更に、本発明は、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、セル内に配置されるＣＬＣ媒体とを有し、ＣＬＣ媒体が上および下で記載される通りの媒体である電気光学的ディスプレイ、特に、双安定ＣＬＣ、ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイに関する。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
驚くべきことに、本発明に従えば、可視領域において反射波長および／または室温においてコレステリック相を有し、中程度から低い複屈折値を有し、しかし低い応答時間を達成するために誘電異方性Δεの十分高い値を有するＣＬＣ媒体を提供し得ることが、見出された。本発明によるＣＬＣ媒体において、このことは、特に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を、下に記載する通り、高度にツイストするキラルドーパントと共に用いることにより達成される。
【００３６】
よって、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を、本発明によるＣＬＣディスプレイのための混合物において用いると、高い極性、即ち低い閾電圧、および高いΔｎ値が得られ、スイッチされた状態における高い透過性、短い応答時間および広い動作温度範囲が達成される。
【００３７】
加えて、本発明によるＣＬＣ媒体は、ＣＬＣディスプレイにおいて用いる際に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を組み合わせることで、彩度およびＵＶ安定性に関して優れた特性を示す。特に、これにより、今日までに知られているＳＳＣＴディスプレイの高度な黄色および緑色成分により、オレンジ色を呈せず赤色を表示することも可能であるＣＬＣおよびＳＳＣＴディスプレイを達成できる。
【００３８】
式ＩおよびＩＩの化合物は、非常に高い正の誘電異方性ΔεのＣＬＣ媒体を実現し、ディスプレイの閾電圧を低減するために特に有用である。
【００３９】
式ＩＩＩの化合物は、ＣＬＣ媒体の複屈折およびディスプレイのコントラストを増加するために特に有用である。
【００４０】
更に、許容可能なスイッチ電圧に必要な高い極性を達成しても、驚くべきことに、ここでは悪影響を受けない。
【００４１】
更に、本発明による混合物は、以下の利点により区別される：
−混合物は、特に低い温度において、広いコレステリック相範囲、および高い透明点を有する、
−混合物は、高いＵＶ安定性を有する。
【００４２】
式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、広範囲の用途を有する。置換基の選択に依存して、これらの化合物は、液晶媒体が主に構成されるベース材料として機能できるが、また、例えば、このタイプの誘電体の誘電および／または光学異方性を変更し、および／または誘電体の閾電圧および／または誘電体の粘度を最適化するために、他のクラスの化合物からの液晶ベース材料に、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物を添加することも可能である。純粋な状態において、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩ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において、液晶中間相を形成する。式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、化学的に、熱的に、および光に対して安定である。
【００４３】
基Ａ１およびＡ２の少なくとも一方がトランス−１，４−シクロヘキシレンおよび／またはＺ１が−ＣＯＯ−である式Ｉの化合物が特に好ましい。
【００４４】
式Ｉの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００４５】
【化５】
式中、Ｒ１は式Ｉ中で定義される通りであり、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。これらの化合物において、Ｒ１は、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００４６】
式Ｉａ、ＩｂおよびＩｅからなる群より選択される１種類以上の化合物、特に、Ｌ１および／またはＬ２がＦであるものを含む混合物が特に好ましい。
【００４７】
さらに、Ｌ２がＨで、Ｌ１がＨまたはＦ、特にＦである式Ｉｆの１種類以上の化合物を含む混合物が好ましい。
【００４８】
Ｌ１およびＬ２の一方または両方がＦを表す式ＩＩの化合物が特に好ましい。
【００４９】
式ＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００５０】
【化６】
式中、Ｒ１は式ＩＩ中で定義される通りで、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するｎ−アルキルまたは２〜７個の炭素原子を有するアルケニルである。式ＩＩａの化合物が特に好ましい。
【００５１】
式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【００５２】
【化７】
式中、Ｒ１およびＲ２は上で定義される通りである。これらの化合物中、Ｒ１およびＲ２は、特に好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００５３】
式ＩＩＩａ、ＩＩＩｂおよびＩＩＩｅの化合物が特に好ましい。
【００５４】
本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加えて、以下の式の二環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５５】
【化８】
および／または以下の式の三環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５６】
【化９】
【００５７】
【化１０】
および／または以下の式の四環式化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物：
【００５８】
【化１１】
を含む。
【００５９】
式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、式Ｉ中のＲ１について示された意味の１つを有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし加えて、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−により置き換えられていてもよく、およびＬ１はＨまたはＦである。
【００６０】
また、ＩＶ１０〜ＩＶ１９およびＩＶ２３〜ＩＶ２６における１，４−フェニレン基は、それぞれ互いに独立に、フッ素により単置換または多置換されていてもよい。
【００６１】
各々１〜７個の炭素原子を有する、Ｒ１がアルキルであり、Ｒ２がアルキルまたはアルコキシである式ＩＶ２７〜ＩＶ３３の化合物が特に好ましい。更に、Ｌ１がＦである式ＩＶ２５およびＩＶ３１の化合物が好ましい。式ＩＶ６、ＩＶ２６、ＩＶ２７およびＩＶ３２の化合物が非常に特に好ましい。
【００６２】
式ＩＶ１〜ＩＶ３３の化合物中のＲ１およびＲ２は、特に好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシである。
【００６３】
本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加えて、式Ｖ１およびＶ２から選択される１種類以上のアルケニル化合物を含む。
【００６４】
【化１２】
式中、
Ａ４は、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、
ｃは、０または１であり、
Ｒ３は、２〜７個の炭素原子を有するアルケニル基であり、
Ｒ４は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｑは、ＣＦ２、ＯＣＦ２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、および
Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。
【００６５】
ｃが１である式Ｖ１の化合物が特に好ましい。以下の式から選択される式Ｖ１の化合物が更に好ましい。
【００６６】
【化１３】
式中、Ｒ３ａおよびＲ４ａは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５またはｎ−Ｃ３Ｈ７であり、ａｌｋｙｌは、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基である。
【００６７】
式Ｖ１ａの化合物、特にＲ３ａおよびＲ４ａがＣＨ３のもの、式Ｖ１ｅの化合物、特にＲ３ａがＨのもの、および式Ｖ１ｆ、Ｖ１ｇ、Ｖ１ｈおよびＶ１ｉの化合物、特にＲ３ａがＨまたはＣＨ３のものが特に好ましい。
【００６８】
式Ｖ２の特に好ましい化合物は、Ｌ１および／またはＬ２がＦで、Ｑ−ＹがＦまたはＯＣＦ３のものである。式Ｖ２の更に好ましい化合物は、Ｒ３が２〜７個の炭素原子、特に２、３または４個の炭素原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルのものである。式Ｖ２の更に好ましい化合物は、式Ｖ２ａのものである。
【００６９】
【化１４】
式中、Ｒ３ａは、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５またはｎ−Ｃ３Ｈ７、特にＨまたはＣＨ３である。
【００７０】
式Ｖ１およびＶ２の化合物を使用することで、特に低い回転粘度値を有する本発明による液晶混合物、および特に低温において速い応答時間を有するＣＬＣディスプレイが達成される。
【００７１】
他の好ましい実施形態において、本発明による混合物は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物に加え、式ＶＩ１および／またはＶＩ２の１種類以上の化合物を含む。
【００７２】
【化１５】
式中、
Ａ５は、３位および／または５位がフッ素化されていてもよい１，４−フェニレン、またはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、ただし、１個または２個の隣接していないＣＨ２基は、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられていてもよく、
Ｑは、ＣＦ２、ＯＣＦ２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、および
Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦである。
【００７３】
Ａ５が１，４−フェニレンである式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物が特に好ましい。
【００７４】
以下の式から選択される式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物が更に好ましい。
【００７５】
【化１６】
式中、Ｒ５は上において式ＶＩ１中で定義される通りであり、好ましくは、１〜８個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシである。
【００７６】
式ＶＩ１ａおよびＶＩ２ｂの化合物が特に好ましい。
【００７７】
式ＶＩ１およびＶＩ２の化合物により、とりわけ本発明による媒体中の複屈折の増加が達成される。特に、式ＶＩ２の化合物により、低い粘度を維持したまま複屈折が増加する。
【００７８】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体のネマチック成分は、以下を１種類以上含む：
−Ｌ１がＦで、Ｌ２がＨである式Ｉｂの１種類以上の化合物、
−Ｌ１がＦで、Ｌ２がＨである式Ｉｅの１種類以上の化合物、
−式ＩＩａの１種類以上の化合物、
−式ＩＩＩｅの１種類以上の化合物、
−３０％を超えて、好ましくは４０％を超えて、非常に好ましくは５０％を超えて、式Ｉの１種類以上の化合物、
−５〜８０％、好ましくは１０〜７０％の式Ｉの１種類以上の化合物、
−８〜６５％、好ましくは１５〜５５％の式Ｉｂの１種類以上の化合物、
−３〜４５％、好ましくは５〜３０％の式Ｉｅの１種類以上の化合物、
−２〜３５％、好ましくは５〜２５％の式ＩＩ、非常に好ましくは式ＩＩａの１種類以上の化合物、
−５〜６０％、好ましくは１０〜５０％の式ＩＩＩ、非常に好ましくは式ＩＩＩｅの１種類以上の化合物。
更に特に好ましい実施形態においては、ネマチック成分は、式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩから選択される化合物より本質的になる。
【００７９】
式Ｉ〜ＶＩ２の化合物中の末端基Ｒ１〜５およびＱ−Ｙを適切に選択することにより、アドレス時間、閾電圧および更なる特性を所望の方式で変更できる。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により、一般的に結果として、アルキルまたはアルコキシ基と比較して、アドレス時間がより短くなり、ネマチックの傾向が改良され、弾性定数Ｋ３（ベンド）およびＫ１（スプレイ）の比率がより高くなる。４−アルケニル基および３−アルケニル基などにより、一般的に、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、より低い閾電圧およびＫ３／Ｋ１のより小さい値が与えられる。
【００８０】
橋架け構造の要素Ｚ１、Ｚ２およびＺ３における−ＣＨ２ＣＨ２−基は、一般的に結果として、単共有結合と比較して、弾性定数Ｋ３／Ｋ１の比率がより高い値となる。Ｋ３／Ｋ１の値がより高ければ、例えば、より高いＨＴＰのために、ドーパント濃度の変化を伴わずに、より短い反射波長が促進される。
【００８１】
式Ｉ〜ＶＩ２の個別の化合物の最適な混合比率は、望まれる特性、式Ｉ〜ＶＩ２の化合物の選択および存在してもよい更なる化合物の選択に実質的に依存する。上記の範囲内の適切な混合比率は、場合に応じて容易に決定できる。
【００８２】
上および下で述べる式において、用語「１〜３個の炭素原子を有するフッ素化されたアルキルまたはアルコキシ」は、好ましくは、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＣＦＨ２、ＯＣＦＨ２、ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２Ｈ、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＣＦＨＣＦ３、ＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ２、ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨ２ＣＦ２Ｈ、ＣＨ２ＣＦＨ２、ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ２、ＯＣＨ２ＣＦ３、ＯＣＨ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＨ２ＣＦＨ２、ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦＨ２、Ｃ３Ｆ７またはＯＣ３Ｆ７、特にＣＦ３、ＯＣＦ３、ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２Ｈ、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＣＦＨＣＦ３、ＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ２、ＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＣＦ２ＣＦＨ２、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ２、ＯＣＦ２ＣＦ２Ｈ、ＯＣＦ２ＣＦＨ２、Ｃ３Ｆ７またはＯＣ３Ｆ７、特に好ましくはＯＣＦ３またはＯＣＦ２Ｈを表す。
【００８３】
用語「アルキル」は、１〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状のアルキル基を網羅し、特に直鎖状の基、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である。２〜５個の炭素原子を有する基が、一般的に好ましい。
【００８４】
用語「アルケニル」は、２〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分枝状のアルケニル基を包含し、特に直鎖状の基である。特に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。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、一般的に好ましい。
【００８５】
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を網羅し、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−フルオロヘプチルである。しかしながら、他の位置のフッ素が除外されるものではない。
【００８６】
用語「オキサアルキル」は、好ましくは、式ＣｎＨ２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ２）ｍの直鎖状の基を網羅し、式中、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６である。好ましくは、ｎ＝１であり、ｍは１〜６である。
【００８７】
ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌ、特にＦである。
【００８８】
上記の基の１つがアルキル基および／またはアルコキシ基の場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、それは直鎖状で、２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有しており、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である。
【００８９】
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−オキサデシルである。
【００９０】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられたアルキル基の場合、これは、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、それは直鎖状で、２〜１０個の炭素原子を有する。従って、特に、それはビニル、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−エニルである。
【００９１】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が−Ｏ−により置き換えられており１つが−ＣＯ−により置き換えられたアルキル基の場合、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を含む。これらは、好ましくは直鎖状であり、２〜６個の炭素原子を有する。
【００９２】
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。
【００９３】
上記の基の１つが、１つのＣＨ２基が無置換または置換された−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられており、隣接するＣＨ２基がＣＯまたはＣＯ−ＯまたはＯ−ＣＯにより置き換えられたアルキル基の場合、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４〜１３個の炭素原子を有する。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である。
【００９４】
上記の基の１つが、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているアルキルまたはアルケニル基の場合、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、任意の所望の位置においてである。
【００９５】
上記の基の１つが、ハロゲンにより少なくとも単置換されているアルキルまたはアルケニル基の場合、この基は好ましくは直鎖状であり、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。また、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においてすることができるが、好ましくはω位においてである。
【００９６】
分岐状で羽状の基を含む化合物は、従来の液晶ベース材料中におけるより良好な溶解性のため、しばしば重要なことがある。しかしながら、それらが光学活性の場合、それらはキラルドーパントとして特に重要である。
【００９７】
このタイプの分岐状の基は、一般に、１個より多い鎖分岐を有さない。好ましい分岐状の基は、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。
【００９８】
上記の基の１つが、２つ以上のＣＨ２基が−Ｏ−および／または−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられたアルキル基の場合、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、分枝状であり、３〜１２個の炭素原子を有する。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）ペンチルである。
【００９９】
本発明によるＣＬＣ媒体の光学活性成分は、ＬＣ媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種類以上のキラルなドーパントを含む。
【０１００】
本発明によるＣＬＣ媒体中の光学活性成分の割合は、好ましくは２０％以下、特に１０％以下、特に好ましくは０．０１〜７％、非常に特に好ましくは０．１〜５％である。光学活性成分は、好ましくは１〜６種類、特に１、２、３または４種類のキラルドーパントを含む。
【０１０１】
キラルドーパントは、好ましくは、高いヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）および低い温度依存性を有していなければならない。更に、キラルドーパントはネマチック成分への良好な可溶性を有していなければならず、ＬＣ媒体の液晶特性を損なわないか、または小さい程度に損ねるのみでなければならない。キラルドーパントは同一または反対のいずれの回転方向を有していてもよく、ツイストの同一または反対のいずれの温度依存性を有していてもよい。
【０１０２】
２０μｍ−１以上、特に４０μｍ−１以上、特に好ましくは７０μｍ−１以上のＨＴＰを有するキラルなドーパントが特に好ましい。
【０１０３】
光学活性成分のために、例えば、コレステリルノナノエート、Ｒ／Ｓ−８１１、Ｒ／Ｓ−１０１１、Ｒ／Ｓ−２０１１、Ｒ／Ｓ−３０１１またはＣＢ１５（Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市より入手可能）などの幾つかが商業的に入手可能な多数のキラルドーパントが当業者に入手可能である。
【０１０４】
特に適切なドーパントは、１個以上のキラル基および１個以上のメソゲン基またはキラル基と共にメソゲン基を形成する１個以上の芳香族または脂環式基を含む化合物である。
【０１０５】
適切なキラルな基は、例えば、キラルな分枝状炭化水素基、キラルなエタンジオール類、ビナフトール類またはジオキソラン類、更に、糖誘導体、糖アルコール類、糖酸類、乳酸類、キラルな置換グリコール類、ステロイド誘導体、テルペン誘導体、アミノ酸または少数、好ましくは１〜５個のアミノ酸配列からなる群より選択される一価または多価のキラル基である。
【０１０６】
好ましいキラル基は、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アラビノースおよびデキストロースなどの糖誘導体；例えばソルビトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトールまたはそれらの無水誘導体などの糖アルコール類、特にジアンヒドロソルビド（１，４：３，６−ジアンヒドロ−Ｄ−ソルビドおよびイソソルビド）、ジアンヒドロマンニトール（イソソルビトール）またはジアンヒドロイジトール（イソイジトール）などのジアンヒドロヘキシトール類；例えばグルコン酸、グロン酸およびケトグロン酸などの糖酸類；例えば１つ以上のＣＨ２基がアルキルまたはアルコキシにより置換されているモノまたはオリゴエチレンまたはプロピレングリコールなどのキラルな置換グリコール基；例えばアラニン、バリン、フェニルグリシンまたはフェニルアラニンなどのアミノ酸もしくはこれらのアミノ酸の１〜５個の配列など；例えばコレステリルまたはコール酸基などのステロイド誘導体；例えばメンチル、ネオメンチル、カンフェイル、ピネイル、テルピネイル、イソロンギフォリル、フェンキル、カレイル、ミルテニル、ノピル、ゲラニイル、リナロイル、ネリル、シトロネリルまたはジヒドロシトロネリルなどのテルペン誘導体である。
【０１０７】
適切なキラル基およびメソゲン性キラル化合物は、例えば、ドイツ国特許第３４ ２５ ５０３号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７７号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７８号明細書、ドイツ国特許第３５ ３４ ７７９号明細書およびドイツ国特許第３５ ３４ ７８０号明細書、ドイツ国特許出願公開第４３ ４２ ２８０号公報、ヨーロッパ特許出願公開第１ ０３８ ９４１号公報およびヨーロッパ特許出願公開第１９５ ４１ ８２０号公報に記載されている。
【０１０８】
以下の式の化合物を含む群より選択されるキラルドーパントが特に好ましい。
【０１０９】
【化１７】
更に好ましいキラルドーパントは、以下の式のイソソルビド、イソマンニトールまたはイソイジトールの誘導体：
【０１１０】
【化１８】
であり、式中、
【０１１１】
【化１９】
そして、好ましくは、ジアンヒドロソルビトールであり、
および、例えばジフェニルエタンジオール（ヒドロベンゾイン）などのキラルなエタンジオール類で、特に以下の式：
【０１１２】
【化２０】
のメソゲン性ヒドロベンゾイン誘導体（示していない（Ｒ，Ｓ）、（Ｓ，Ｒ）、（Ｒ，Ｒ）および（Ｓ，Ｓ）鏡像体を含む。）であり、
【０１１３】
式中、
ＢおよびＣは、それぞれ互いに独立に、Ｌにより単置換、二置換または三置換されていてもよい１，４−フェニレンまたは１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｌは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個の炭素原子を有しハロゲン化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｂは、０、１または２であり、
ｃは、０または１であり、
Ｚ５は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、および
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。
【０１１４】
式ＸＩＩの化合物は、国際公開第９８／００４２８号パンフレットに記載されている。式ＸＩＩＩ化合物は、英国特許出願公開第２ ３２８ ２０７号公報に記載されている。
【０１１５】
非常に特に好ましいドーパントは、国際公開第０２／９４８０５号パンフレットに記載される通りのキラルなビナフチル誘導体、国際公開第０２／３４７３９号パンフレットに記載される通りのキラルなビナフトールアセタール誘導体、国際公開第０２／０６２６５号パンフレットに記載される通りのキラルなＴＡＤＤＯＬ誘導体、および国際公開第０２／０６１９６号パンフレットおよび国際公開第０２／０６１９５号パンフレットに記載される通りの、少なくとも１つのフッ素化された橋架け基および末端または中央のキラル基を含むキラルなドーパントである。
【０１１６】
以下の式のキラルなビナフチル誘導体が特に好ましく、
【０１１７】
【化２１】
特に、以下の式より選択されるもの：
【０１１８】
【化２２】
が好ましい。
式中、Ｂ、ｂ、Ｒ５およびＺ５は、式ＸＩＩ中で定義される通りで、Ｚ５は、特に−ＯＣＯ−または単結合である。
【０１１９】
以下の式のドーパントが、特に好ましい。
【０１２０】
【化２３】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体の光学活性成分は以下の１つ、
−式ＶＩＩ〜ＸＩＩＩから選択される１種類以上のドーパント、
−式ＸＩＶの１種類以上のドーパント、
−混合物全体（即ち、ネマチックおよび光学活性成分の質量による割合の合計）の好ましくは８％未満、特に５％未満の割合の、好ましくは式ＸＩＶより選択される１種類より多くないドーパント
を含む。
【０１２１】
更に特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、２０％以下、特に０．０１〜１０％の光学活性成分を含む。
【０１２２】
特に、前記の式ＸＩＩ、ＸＩＩＩおよびＸＩＶのキラルドーパントはネマチック成分中において良好な可溶性を有し、高いツイストならびにヘリカルピッチおよび反射波長の低い温度依存性を有するコレステリック構造を誘発する。これらのドーパントの１種類のみを少量で用いる際においても、特にＳＳＣＴおよびＰＳＣＴディスプレイにおいて用いるのに適する、高い輝度および低い温度依存性の視覚波長範囲における反射色を有する、本発明によるＣＬＣ媒体を達成することが可能である。
【０１２３】
このことは、従来技術からのＣＬＣ媒体にまさる重要な利点であり、従来技術において、反射波長の温度補償を達成するためには、通常、同一の回転方向のツイストおよび反対の温度依存性を有する少なくとも２種類のドーパント（例えば、正の温度依存性、即ち温度上昇に伴ってツイストが増大する１種類のドーパント、および負の温度依存性を有する１種類のドーパント）が必要である。加えて、可視領域における反射を達成するためには、既知のＣＬＣ媒体において大量のドーパントが、しばしば必要である。
【０１２４】
従って、本発明の特に好ましい実施形態はＣＬＣ媒体およびこの媒体を含有するＣＬＣディスプレイに関し、上および下に記載される通り、キラル成分は１種類より多くないキラル化合物を、好ましくは１５％未満の量で、特に１０％未満、特に好ましくは５％以下で含む。これらの媒体におけるキラルな化合物は、特に好ましくは、国際公開第０２／９４８０５号パンフレット、国際公開第０２／３４７３９号パンフレット、国際公開第０２／０６２６５号パンフレット、国際公開第０２／０６１９６号パンフレットおよび国際公開第０２／０６１９５号パンフレットに記載されている化合物、および式ＶＩＩ〜ＸＩＶ（それらの好ましいサブ式を含む）から選択される。この好ましい実施形態のＣＬＣ媒体は、広い温度範囲にわたり、温度Ｔに対する反射波長λの低い依存性を有する。
【０１２５】
媒体のヘリカルピッチは、好ましくは、１３０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に２００ｎｍ〜７５０ｎｍ、特に好ましくは３００ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【０１２６】
好ましくは、媒体が可視波長範囲における光を反射するように、ヘリカルピッチを選択する。用語「可視波長範囲」または「可視スペクトル」は、典型的には、４００〜８００ｎｍの波長範囲を網羅する。しかしながら、上および下において、この用語はＵＶおよび赤外線（ＩＲ）範囲を含む２００〜１２００ｎｍの波長範囲および遠ＵＶおよび遠ＩＲ範囲も網羅することを意図する。
【０１２７】
本発明によるＬＣ媒体の反射波長は、好ましくは２００〜１５００ｎｍ、特に３００〜１２００ｎｍ、特に好ましくは３５０〜９００ｎｍ、非常に特に好ましくは４００〜８００ｎｍの範囲内である。更に、４００〜７００ｎｍ、特に４００〜６００ｎｍの反射波長を有するＬＣ媒体が好ましい。
【０１２８】
上および下で示される波長の値は、他に明言しない限り、反射帯域の半値幅に関する。
【０１２９】
好ましくは０および５０℃の間、特に−２０および６０℃の間、特に好ましくは−２０および７０℃の間の範囲内、非常に特に好ましくは−２０℃から透明点より１０℃、特に５℃低い温度までの範囲内において、０．６ｎｍ／℃以下、特に０．３ｎｍ／℃以下、非常に特に好ましくは０．１５ｎｍ／℃以下の温度依存性ｄλ／ｄＴを有する、本発明によるＣＬＣ媒体が特に好ましい。
【０１３０】
他に明言しない限り、ｄλ／ｄＴは関数λ（Ｔ）の局所的な勾配を表し、式中、非線形関数λ（Ｔ）は２次または３次多項式による近似に対して記載される。
【０１３１】
更に、本発明は、電気光学的目的のための本発明によるＣＬＣ媒体の使用に関する。
【０１３２】
更に、本発明は、本発明によるＣＬＣ媒体を含有する電気光学的ディスプレイ、特に、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、セル内に配置されるコレステリック液晶混合物とを有するＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイにも関する。
【０１３３】
更に、本発明は、本発明によるＣＬＣ媒体を含有する電気光学的アクティブマトリクスディスプレイ、特に、フレームと共にセルを形成する２枚の平面で平行な外板と、外板上の個別のピクセルをスイッチするための集積非線形素子と、セル内に配置され好ましくは正の誘電異方性および高い比抵抗を有するコレステリック液晶混合物とを有するＡＭ−ＣＬＣディスプレイ、好ましくはＡＭ−ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイに関する。
【０１３４】
双安定ＳＳＣＴおよびＰＳＣＴセルの構造は、例えば、国際公開第９２／１９６９５号パンフレット、国際公開第９３／２３４９６号パンフレット、米国特許第５，４５３，８６３号明細書または米国特許第５，４９３，４３０号明細書に記載されている。アクティブマトリクスＣＬＣディスプレイの構造は、例えば、国際公開第０２／０８６８５５号パンフレットおよび米国出願公開第２００２−０１４９５５２号公報に記載されている。
【０１３５】
本発明によるＣＬＣディスプレイにおける液晶セルの層厚ｄ（外板の間隔）と、ＣＬＣ媒体の天然のヘリカルピッチｐとの間の比率ｄ／ｐは、好ましくは１よりも大きく、特に２〜２０の範囲内であり、特に好ましくは３〜１５、非常に特に好ましくは４〜１０である。
【０１３６】
本発明によるＣＬＣ媒体により、入手可能なパラメータの大きさの著しい拡張が促進される。よって、反射波長、複屈折、透明点、粘度、熱的およびＵＶ安定性および誘電異方性の達成可能な組み合わせが先行技術からの先の材料をはるかに超え、本発明による媒体がＣＬＣディスプレイにおいて用いるのに特に好適となる。
【０１３７】
本発明によるＣＬＣ媒体は、−２０℃まで下がる、好ましくは−３０℃まで下がる、非常に好ましくは−４０℃まで下がるコレステリック相、および少なくとも７０℃、好ましくは少なくとも７５℃、非常に好ましくは少なくとも８０℃の透明点を好ましくは有する。
【０１３８】
ＣＬＣ媒体の誘電異方性Δεは、好ましくは１０以上、非常に好ましくは２０以上、最も好ましくは３５以上である。
【０１３９】
ＣＬＣ媒体の複屈折率Δｎは、好ましくは０．１５以上、非常に好ましくは０．２０以上である。
【０１４０】
同時に、本発明によるＣＬＣ媒体は、粘度についての低い値および比抵抗についての高い値を有し、優れたＣＬＣディスプレイ、特にＡＭ−ＣＬＣディスプレイを達成することを可能にする。特に、混合物は、低い動作電圧により特徴づけられる。
【０１４１】
また、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により、他の有利な特性を維持しながら、より高い閾電圧においてより高い透明点（例えば１２０℃を超える）を達成することが可能となるか、または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が可能となる。同様に、対応して僅かに粘度が増加するのみで、より大きいΔεおよび、従ってより低い閾値を有する混合物を得ることができる。
【０１４２】
コレステリック相範囲の幅は、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〜＋６０℃、特に好ましくは少なくとも−２０〜＋７０℃、非常に特に好ましくは少なくとも−２０〜＋８０℃にわたって広がる。
【０１４３】
また、本発明によるＣＬＣ媒体のＵＶ安定性も著しく良好であり、即ち、それらはＵＶに曝露された際に、反射波長および動作電圧の著しいより小さい変化を示す。
【０１４４】
本発明の更に好ましい実施形態は、少なくとも１個の重合性基を含む１種類以上の化合物を含む、本発明によるＣＬＣ媒体に関する。このタイプのＣＬＣ媒体は、例えば、ポリマーゲルまたはＰＳＣＴディスプレイにおいて用いるのに特に適する。重合性化合物は、ネマチックおよび／またはキラル成分の構成成分であるか、または媒体の追加成分を形成することができる。
【０１４５】
適切な重合性化合物は当業者に知られており、先行技術に記載されている。加えて、重合性化合物はメソゲン性であるかまたは液晶性であることができる。それらは、１個以上、好ましくは２個の重合性基を含むことができる。２個の重合性基を含む非メソゲン化合物の典型的な例は、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基を含むアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートである。２個より多い重合性基を含む非メソゲン化合物の典型的な例は、トリメチロールプロパントリメタクリレートおよびペンタエリスリトールテトラアクリレートである。メソゲン性または液晶性の重合性化合物（「反応性メソゲン」または「ＲＭ」としても知られている）の典型的な例は、例えば、国際公開第９３／２２３９７号パンフレット、欧州特許第０ ２６１ ７１２号明細書、ドイツ国特許第１９５ ０４ ２２４号明細書、国際公開第９５／２２５８６号パンフレット、国際公開第９７／００６００号パンフレット、米国特許第５，５１８，６５２号明細書、米国特許第５，７５０，０５１号明細書、米国特許第５，７７０，１０７号明細書および米国特許第６，５１４，５７８号明細書に記載されている。特に適切で好ましいＲＭの例を、以下のリスト中に示す。
【０１４６】
【化２４】
【０１４７】
【化２５】
【０１４８】
【化２６】
【０１４９】
【化２７】
【０１５０】
【化２８】
式中、
Ｐ０は複数生じる場合は互いに独立に重合性基であり、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
Ａ０およびＢ０は、複数生じる場合は互いに独立に、１個、２個、３個または４個の基Ｌで置換されていてもよい１，４−フェニレン、または１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｚ０は、複数生じる場合は互いに独立に、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり、
Ｒ０は、１個以上、好ましくは１〜１５個のＣ原子を有し、フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであるか、またはＹ０またはＰ−（ＣＨ２）ｙ−（Ｏ）ｚ−であり、
Ｙ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＳＦ５、フッ素化されていてもよい１〜４個のＣ原子のアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、モノフッ素化、オリゴフッ素化またはポリフッ素化され１〜４個のＣ原子のアルキルまたはアルコキシであり、
Ｒ０１、０２は、互いに独立に、Ｈ、Ｒ０またはＹ０であり、
Ｒ＊は、２−メチルブチル、２−メチルオクチル、２−メチルブトキシまたは２−メチルオクトキシのような、４個以上、好ましくは４〜１２個のＣ原子を有するキラルなアルキルまたはアルコキシ基であり、
Ｃｈは、メンチルまたはシトロネリルのような、コレステリル、エストラジオールまたはテルペノイド基から選択されるキラル基であり、
Ｌは、複数生じる場合は互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたはハロゲン化されていてもよい１〜５個のＣ原子のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｒは、０、１、２、３または４であり、
ｔは、複数生じる場合は互いに独立に、０、１、２または３であり、
ｕおよびｖは、互いに独立に、０、１または２であり、
ｗは、０または１であり、
ｘおよびｙは、互いに独立に、０または１〜１２の同一または異なる整数であり、
ｚは０または１で、隣接するｘまたはｙが０の場合、ｚは０であり、
ただし、ベンゼンおよびナフタレン環は、加えて、１個以上の同一または異なる基Ｌで置換されていてもよい。
【０１５１】
１種類以上の重合性化合物を含むＣＬＣ媒体は、例えば、触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤、共反応性単量体、表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、粘着性剤、流動性改良剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料、顔料またはナノ粒子のような１種類以上の添加剤を付加的に含んで構わない。
【０１５２】
式Ｉ〜ＸＩＶの化合物に加え、ＣＬＣ媒体は、種々の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。
【０１５３】
本発明による媒体中において用いることができ、上および下の式およびそれらのサブ式の個別の化合物は既知であるか、またはそれらは既知の化合物に類似して調製できる。
【０１５４】
本発明に従って用いることができる液晶混合物は、それ自身は従来通りである方法で調製される。一般的に、より少ない量で用いられる成分の所望量を、有利には昇温して、主要部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、混合後に例えば蒸留により溶剤を再び除去することも可能である。
【０１５５】
また、本発明による液晶混合物は、例えば、１種類以上の安定剤または酸化防止剤またはナノ粒子などの更なる添加剤を含むこともできる。
【０１５６】
本出願および以下の例において、液晶化合物の構造は頭文字を用いて示され、化学式への変換は、下の表ＡおよびＢに従って行われる。全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１およびＣｍＨ２ｍ＋１は、それぞれｎ個およびｍ個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基である。表Ｂにおけるコードは自明である。表Ａにおいて、親構造のための頭文字のみを示す。各場合において、親構造のための頭文字の後に、ダッシュで分離して、置換基Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３のためのコードが続いている。
【０１５７】
【表１】
好ましい混合物成分を、表Ａ、ＢおよびＣに示す。
【０１５８】
【表２】
【０１５９】
【表３】
【０１６０】
【表４】
【０１６１】
【表５】
ＬＣ混合物に適する安定剤および酸化防止剤を、下に述べる（ｎ＝０〜１０、末端メチル基は示していない）：
【０１６２】
【表６】
【０１６３】
【表７】
【０１６４】
【表８】
【０１６５】
【表９】
上および下において、パーセンテージは質量パーセントである。全ての温度は、摂氏度で与えられる。ｍ．ｐ．は融点を表し、ｃｌ．ｐ．は透明点である。更に、Ｃは結晶状態、Ｓはスメクチック相、Ｎはネマチック相、Ｃｈはコレステリック相および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。
【０１６６】
更に、以下の略語を用いる：
Δｎ ５８９ｎｍおよび２０℃における光学異方性
ｎｅ ５８９ｎｍおよび２０℃における異常屈折率
Δε ２０℃における誘電異方性
ε‖ 分子の長軸に平行な誘電定数
γ１ 他に明言しない限り２０℃における回転粘度（ｍＰａ・秒）
λ 他に明言しない限り２０℃における反射波長（ｎｍ）
Δλ 他に明言しない限り−２０および＋７０℃の間の示した温度範囲における反射波長の最大変化（ｎｍ）。
【０１６７】
液晶混合物中にヘリカルツイスト超構造を生成するキラル化合物のヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）は、式 ＨＴＰ＝（ｐ・ｃ）−１（μｍ−１）により与えられ、式中ｐはヘリカルツイスト相のヘリカルピッチをμｍで表し、ｃはキラル化合物の濃度を表す（ｃについての０．０１の値は、例えば、１質量％の濃度に相当する）。他に明言しない限り、上および下のＨＴＰ値は、２０℃の温度および商業的に入手可能な中性ネマチックＴＮホスト混合物ＭＬＣ−６２６０（Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市）に関する。
【０１６８】
物理的パラメータは、「Ｌｉｃｒｉｓｔａｌ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ」、Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ編集、Ｍｅｒｃｋ社、Ｄａｒｍｓｔａｄｔ市、改訂版、１９９８年刊に記載される通りに実験的に決定される。
【０１６９】
文意が明らかに他を示さない限り、ここにおいて複数形で使用される用語は単数形を含むものとしてここでは解釈され、逆もそうである。
【０１７０】
本明細書の記載および請求項を通して、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」および派生語、例えば「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は「限定せずに含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味し、他の成分を排除することを意図しない（排除しない）。
【０１７１】
本発明の範囲内に依然として収まりながら、本発明の前述の実施形態に対する変形が可能であると認識されるであろう。他に明言しない限り、本明細書で開示される個々の特徴は、同一、等価または同様の目的に働く代わりの特徴により置き換えることができる。よって、他に明言しない限り、開示される個々の特徴は、一般的な一連の等価または同様な特徴の１つの例に過ぎない。
【０１７２】
本明細書中で開示される全ての特徴は、そのような特徴および／または工程の少なくとも幾つかが互いに排他的な組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。特に、本発明の好ましい特徴は本発明の全ての様態に適用でき、任意の組み合わせで使用できる。同様に、本質的でない組み合わせにおいて記載される特徴は別々に（組み合わせずに）使用できる。
【実施例】
【０１７３】
ここで、以下の例を参照して本発明を更に詳細に記載するが、以下の例は本発明の範囲を限定せず本発明を単に説明するものである。
【０１７４】
＜例１＞
以下の通り、ネマチック混合物Ｎ１を調合する。
【０１７５】
【表１０】
混合物は非常に高い正の誘電異方性、高い複屈折、および高い透明点を有し、低い閾電圧のＳＳＣＴディスプレイ用のＣＬＣ混合物におけるネマチック成分として使用するのに適している。
【０１７６】
＜例２＞
９７．１３％の例１のネマチック混合物Ｎ１、および２．８７％の以下の式のキラルドーパントＳ−５０１１からなるＣＬＣ混合物Ｃ１を調合する。
【０１７７】
【化２９】
ＣＬＣ混合物Ｃ１は４５７ｎｍの反射波長λを有し、ＳＳＣＴディスプレイにおける使用に適している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリカルツイスト構造を有し、ネマチック成分および光学活性成分を含む液晶媒体であって、
前記光学活性成分は、媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種以上のキラル化合物を含み、
前記ネマチック成分は、式Ｉ：
【化１】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩ：
【化２】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩＩ：
【化３】
の１種類以上の化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体（式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、該基は置換されていないか、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されており、更に、これらの基中の１個以上のＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれ互いに独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−により置換されていてもよく、
【化４】
Ｚ１は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｚ２は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｌ１〜５は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
ａおよびｂは、それぞれ互いに独立に、０または１である。）。
【請求項２】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の媒体。
【化５】
（式中、Ｒ１、Ｌ１およびＬ２は、請求項１中で定義される通りである。）
【請求項３】
以下の式より選択される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に記載の媒体。
【化６】
（式中、Ｒ１は、請求項１中で定義される通りである。）
【請求項４】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の媒体。
【化７】
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、請求項１中で与えられる意味の１つを有する。）
【請求項５】
以下の式の１種類以上のキラル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媒体。
【化８】
（式中、
Ｂは、Ｌにより単置換、二置換または三置換されていてもよい１，４−フェニレン、または１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｌは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、または、１〜７個の炭素原子を有しハロゲン化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｂは、０、１または２であり、
Ｚ５は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、および
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。）
【請求項６】
前記ネマチック成分が、
−５〜８０％の式Ｉの１種類以上の化合物と、
−２〜３５％の式ＩＩの１種類以上の化合物と、
−５〜６０％の式ＩＩＩの１種類以上の化合物と、
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媒体。
【請求項７】
４００〜８００ｎｍの範囲内の反射波長を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項８】
電気光学的目的のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
コレステリック、ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイであることを特徴とする請求項９に記載の電気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項１】
ヘリカルツイスト構造を有し、ネマチック成分および光学活性成分を含む液晶媒体であって、
前記光学活性成分は、媒体のヘリカルピッチが１μｍ以下となるようにヘリカルツイスト力および濃度が選択される１種以上のキラル化合物を含み、
前記ネマチック成分は、式Ｉ：
【化１】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩ：
【化２】
の１種類以上の化合物と、
式ＩＩＩ：
【化３】
の１種類以上の化合物と
を含むことを特徴とする液晶媒体（式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、Ｈまたは１〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、該基は置換されていないか、ＣＮまたはＣＦ３により単置換されているか、またはハロゲンにより少なくとも単置換されており、更に、これらの基中の１個以上のＣＨ２基は、Ｏ原子が互いに直接結合しないようにして、それぞれ互いに独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−により置換されていてもよく、
【化４】
Ｚ１は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｚ２は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
Ｌ１〜５は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
ａおよびｂは、それぞれ互いに独立に、０または１である。）。
【請求項２】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の媒体。
【化５】
（式中、Ｒ１、Ｌ１およびＬ２は、請求項１中で定義される通りである。）
【請求項３】
以下の式より選択される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に記載の媒体。
【化６】
（式中、Ｒ１は、請求項１中で定義される通りである。）
【請求項４】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の媒体。
【化７】
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、請求項１中で与えられる意味の１つを有する。）
【請求項５】
以下の式の１種類以上のキラル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媒体。
【化８】
（式中、
Ｂは、Ｌにより単置換、二置換または三置換されていてもよい１，４−フェニレン、または１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｌは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、または、１〜７個の炭素原子を有しハロゲン化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
ｂは、０、１または２であり、
Ｚ５は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、および
Ｒ５は、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。）
【請求項６】
前記ネマチック成分が、
−５〜８０％の式Ｉの１種類以上の化合物と、
−２〜３５％の式ＩＩの１種類以上の化合物と、
−５〜６０％の式ＩＩＩの１種類以上の化合物と、
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媒体。
【請求項７】
４００〜８００ｎｍの範囲内の反射波長を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項８】
電気光学的目的のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
コレステリック、ＳＳＣＴまたはＰＳＣＴディスプレイであることを特徴とする請求項９に記載の電気光学的液晶ディスプレイ。
【公開番号】特開２０１０−３１２７８（Ｐ２０１０−３１２７８Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７２９１４（Ｐ２００９−１７２９１４）
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【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２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２４日（２００９．７．２４）
【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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