JP2003201477A - 液晶媒体 - Google Patents

液晶媒体

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JP2003201477A
JP2003201477A JP2002326451A JP2002326451A JP2003201477A JP 2003201477 A JP2003201477 A JP 2003201477A JP 2002326451 A JP2002326451 A JP 2002326451A JP 2002326451 A JP2002326451 A JP 2002326451A JP 2003201477 A JP2003201477 A JP 2003201477A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】小さい程度のみであり、かつ好ましくは同時に
極めて高い比抵抗値および低いしきい値電圧を有する、
特にMLC、TNまたはSTNディスプレイ用の媒体を
提供する。 【解決手段】式I (式中、Xは、F、Cl、CN、SF、NCSまたは
8個までの炭素原子を有するハロゲン化されたアルキル
基であり、ここで、1つまたは2つ以上のCH基は、
O原子が互いに直接結合しないように、−O−または−
CH=CH−により置換されていることができ、L
およびLは、各々、互いに独立して、HまたはF
である)で表される少なくとも1種の化合物を含む液晶
媒体、およびこのタイプの液晶媒体を含む電気光学的デ
ィスプレイに関する。同様に、式Iで表されるフッ素化
ビフェニルに関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶媒体、電気光
学的目的へのこの使用およびこの媒体を含むディスプレ
イに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は、このような物質の光学的特性が
印加される電圧により修正され得るため、原理的に、デ
ィスプレイ装置における誘電体として用いられる。液晶
に基づく電気光学的装置は、当業者に極めてよく知られ
ており、種々の効果に基づくことができる。このような
装置の例は、動的散乱を有するセル、DAP(配向相の
変形)セル、ゲスト/ホストセル、ねじれネマティック
構造を有するTNセル、STN(スーパーツイストネマ
ティック)セル、SBE(超複屈折効果)セルおよびO
MI(光学モード干渉)セルである。最も一般的なディ
スプレイ装置は、シャット−ヘルフリッヒ(Schadt-Helf
rich)効果に基づいており、ねじれネマティック構造を
有する。
【0003】液晶材料は、良好な化学的および熱的安定
性並びに電場および電磁気放射に対する良好な安定性を
有しなければならない。さらに、液晶材料は、低い粘度
を有し、およびセルにおいて短いアドレス時間、低いし
きい値電圧および高いコントラストを生じなければなら
ない。
【0004】さらに、これらは、通常の駆動温度におい
て、即ち、室温よりも高いおよび低い可能な限り広い範
囲において、好適なメソフェーズ、例えば前述のセルに
ついてのネマティックまたはコレステリック中間相を有
しなければならない。液晶は、一般的に、多くの成分の
混合物として用いられるため、成分が、互いに容易に混
和性であることが重要である。他の特性、例えば導電
性、誘電異方性および光学異方性は、セルのタイプおよ
び応用分野に依存して、種々の要求を満たさなければな
らない。例えば、ねじれネマティック構造を有するセル
用の材料は、正の誘電異方性および低い導電性を有しな
ければならない。
【0005】例えば、個別の画素を切り換えるための集
積非線形素子を有するマトリックス液晶ディスプレイ
(MLCディスプレイ)について、大きい正の誘電異方
性、広いネマティック相、比較的低い複屈折、極めて高
い比抵抗、良好なUVおよび温度安定性並びに低い蒸気
圧を有する媒体が望ましい。このタイプのマトリックス
液晶ディスプレイは、知られている。個別の画素を個別
に切り換えるために用いることができる非線形素子は、
例えば能動的素子(即ちトランジスタ)である。次に、
用語「アクティブマトリックス」を用い、ここで、2つ
のタイプの間で区別をすることができる: 1.基板としてのシリコンウエファー上のMOS(金属
酸化物半導体)または他のダイオード。 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスタ(TF
T)。
【0006】基板材料としての単結晶シリコンの使用
は、ディスプレイの大きさを制限する。この理由は、種
々の部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分
に問題が生じるからである。好ましく、さらに有望なタ
イプ2の場合において、用いられる電気光学効果は、通
常TN効果である。2つの技術の間で、区別がなされ
る:化合物半導体、例えばCdSeを含むTFT、また
は多結晶形または無定形シリコンを基材とするTFT。
後者の技術に関しては、世界中で格別の研究がなされて
いる。
【0007】TFTマトリックスは、ディスプレイの1
枚のガラス板の内側に施され、一方他方のガラス板は、
この内側に、透明な対向電極を担持している。画素電極
の大きさと比較すると、TFTは極めて小さく、像に対
する悪影響をほとんど有していない。この技術はまた、
フィルター素子が各々の切換可能な画素に対向するよう
に、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターを配
列した全色可能性ディスプレイに拡張することができ
る。
【0008】TFTディスプレイは、通常、透過光内に
交差偏光板を備えたTNセルとして動作し、裏側から照
射される。用語MLCディスプレイは、ここで、集積非
線型素子を備えたすべてのマトリックスディスプレイを
含み、即ちアクティブマトリックスに加えて、受動素
子、例えばバリスターまたはダイオード(MIM=金属
−絶縁体−金属)を有するディスプレイをも含む。
【0009】このタイプのMLCディスプレイは、特
に、TV用途に(例えば、ポケット型TV)、またはコ
ンピューター用途(ラップトップ)および自動車または
航空機構築用の高度情報ディスプレイ用に適する。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、また、MLCディスプレイでは、液晶混合物の不
適切に高い比抵抗値による困難が生じる(非特許文献1
および非特許文献2)。
【0010】抵抗値が減少するに従って、MLCディス
プレイのコントラストは低下し、残像消去の問題が生じ
得る。液晶混合物の比抵抗値は一般に、ディスプレイの
内部表面との相互作用によって、MLCディスプレイの
寿命全般を通じて減少するため、許容し得る有効寿命を
得るためには、大きい(初期)抵抗値は極めて重要であ
る。特に、低電圧混合物の場合、極めて大きい比抵抗値
を達成することは、従来不可能であった。さらに、温度
上昇に伴って、および熱暴露および/またはUVへの暴
露の後に、比抵抗値が、可能な限り低い上昇を示すこと
が重要である。従来技術からの混合物の低温特性もま
た、特に不利である。低温でさえも、結晶化および/ま
たはスメクティック相が生じず、かつ粘度の温度依存性
が可能な限り小さいことが要求される。従って、従来技
術からのMLCディスプレイは、今日の要求を満たさな
い。
【0011】背面照射を用いる、即ち透過的に、および
所望により透過反射的に(transflectively)動作する、
液晶ディスプレイに加えて、反射性液晶ディスプレイも
また、特に興味深い。これらの反射性液晶ディスプレイ
は、周囲光を情報ディスプレイに用いる。従って、これ
らは、対応する大きさおよび解像度を有する背面照射さ
れた液晶ディスプレイよりも顕著に低いエネルギーを消
費する。TN効果は、極めて良好なコントラストにより
特徴づけられるため、このタイプの反射性ディスプレイ
は、さらに、明るい周囲条件において十分読みとり可能
である。これは、すでに、例えば腕時計およびポケット
型計算機において用いられるように、単純な反射性TN
ディスプレイとして知られている。
【0012】しかし、原理はまた、高品質、高解像度ア
クティブマトリックスアドレスディスプレイ、例えばT
FTディスプレイに適用することができる。ここで、す
でに、一般的に慣例的な透過性TFT−TNディスプレ
イにおけるように、低い複屈折(Δn)を有する液晶を
用いることは、低い光学的遅延(d・Δn)を達成する
ために必要である。この低い光学的遅延により、コント
ラストの通常は許容し得る低い視野角依存性がもたらさ
れる(特許文献1参照)。反射性ディスプレイにおい
て、低い複屈折を有する液晶を用いることは、透過性デ
ィスプレイよりもさらに重要である。その理由は、光が
通過する有効な層の厚さが、同一の層の厚さを有する透
過性ディスプレイの、反射性ディスプレイにおいて約2
倍大きいからである。
【0013】従って、これらの欠点を有しないか、また
は有しても小さい程度のみである、極めて高い比抵抗値
および同時に大きい動作温度範囲、低温においても短い
応答時間および低いしきい値電圧を有するMLCディス
プレイに対する多大の要求が継続している。TN(シャ
ット−ヘルフリッヒ)セルについて、このセルには以下
の利点を容易にする媒体が望ましい: −拡大したネマティック相範囲(特に、低温の方向
に)、 −超低温における切換能力(野外での使用、自動車、航
空機)、 −UV照射線に対する増大した抵抗性(一層長い有効寿
命)、 −小さい層の厚さにおける低い光学複屈折、 −低いしきい値電圧。
【0014】従来技術から利用できた媒体は、これらの
利点を達成し、一方同時に他のパラメーターを維持する
ことを可能にしない。スーパーツイスト(STN)セル
の場合、一層大きい時分割特性および/または一層低い
しきい値電圧および/または一層広いネマティック相範
囲(特に低温における)が可能である媒体が望ましい。
この目的のために、利用できるパラメーター寛容度(透
明点、スメクティック−ネマティック転移または融点、
粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター)のさらな
る拡大が、早急に望まれている。
【0015】
【特許文献1】ドイツ国特許第30 22 818号明細書
【非特許文献1】トガシ・エス、セキグチ・ケー、タナ
ベ・エイチ、ヤマモト・イー、ソリマチ・ケー、タジマ
・イー、ワタナベ・エイチ、シミズ・エイチ(TOGASHI,
S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIM
ACHI, K., TAJIMA, E.,WATANABE, H., SHIMIZU, H.)、
プロク・ユーロディスプレイ(Proc. Eurodisplay)84,
1984年9月:A210-288 マトリックス・エルシーデ
ィー・コントロールド・バイ・ダブル・ステージ・ダイ
オード・リングズ(Matrix LCD Controlled by Double
Stage Diode Rings)、141頁以降、Paris
【非特許文献2】ストロマー・エム(STROMER, M.)、
プロク・ユーロディスプレイ(Proc. Eurodisplay)84,
1984年9月: デザイン・オブ・シン・フィルム・
トランジスタズ・フォア・マトリックス・アドレシング
・オブ・テレビジョン・リキッド・クリスタル・ディス
プレイズ(Design of Thin Film Transistors forMatri
x Addressing of Television Liquid Crystal Display
s)、145頁以降、Paris
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の欠点
を有しないか、または有しても小さい程度のみであり、
かつ好ましくは同時に極めて高い比抵抗値および低いし
きい値電圧を有する、特にこのタイプのMLC、TNま
たはSTNディスプレイ用の媒体を提供する目的を有す
る。この目的は、高い透明点および低い回転粘度を有す
る液晶化合物を必要とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】ここで、この目的は、末
端極性基および末端CH基を有する液晶化合物を用い
る場合に達成することができることが見出された。式I
で表される化合物は、弾性定数、特にKを、正の方式
で減少させ、特に低いしきい値電圧を有する混合物をも
たらす。
【0018】従って、本発明は、正または負の誘電異方
性を有する極性化合物の混合物に基づく液晶媒体であっ
て、一般式
【化12】 式中、Xは、F、Cl、CN、SF、NCSまたは8
個までの炭素原子を有するハロゲン化されたアルキル基
であり、ここで、1つまたは2つ以上のCH基は、O
原子が互いに直接結合しないように、−O−または−C
H=CH−により置換されていることができ、L、L
およびLは、各々、互いに独立して、HまたはFで
ある、で表される1種または2種以上の化合物を含む、
前記液晶媒体に関する。
【0019】純粋な状態において、式Iで表される化合
物は無色であり、一般的に、電気光学的使用について好
ましく位置する温度範囲で液晶中間相を形成する。特
に、本発明のビフェニルは、これらの高い誘電異方性お
よびこれらの低い回転粘度値により区別される。これら
は、化学的に、熱的におよび光に対して安定である。本
発明はまた、式Iで表される化合物に関する。
【0020】式Iで表される化合物において、Xは、好
ましくは、
【化13】
【0021】
【化14】 である。
【0022】式Iで表される化合物の好ましい一層小さ
い群は、従属式I1〜I5:
【化15】
【0023】
【化16】 式中、Xは、請求項1において定義した通りである、で
表されるものである。従属式I1〜I5におけるXは、
好ましくは、FまたはOCFである。特に好ましいの
は、式I2(式中、Xは、FまたはOCFである)で
表される化合物である。
【0024】特に好ましい媒体は、式
【化17】
【0025】
【化18】
【0026】
【化19】
【0027】
【化20】
【0028】
【化21】
【0029】
【化22】
【0030】
【化23】
【0031】
【化24】
【0032】
【化25】
【0033】
【化26】 で表される化合物からなる群から選択された1種または
2種以上の化合物を含む。
【0034】式Iで表される化合物は、文献(例えば標
準的な学術書、例えばHouben-Weyl,Methoden der organ
ischen Chemie[有機化学の方法]、Georg-Thieme-Verl
ag,Stuttgart)に記載されているように、知られてお
り、前述の反応に好適な反応条件下で正確なように、そ
れ自体公知の方法により調製する。また、ここで、それ
自体知られているが、ここでは一層詳細には述べない変
法を用いることができる。図式1
【化27】
【0035】図式2
【化28】
【0036】図式3
【化29】
【0037】図式4
【化30】
【0038】図式5
【化31】
【0039】本発明はまた、このタイプの媒体を含む電
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枚の面平行外板、外板上の個別の画素を切り
換えるための集積非線型素子およびこのセル内に位置す
る正の誘電異方性および高い比抵抗値を有するネマティ
ック液晶混合物を備えたSTNまたはMLCディスプレ
イ)、およびこれらの媒体の電気光学的目的への使用に
関する。本発明の液晶混合物は、利用できるパラメータ
ー寛容度の顕著な拡大を可能にする。
【0040】透明点、光学異方性、低温における粘度、
熱およびUV安定性並びに誘電異方性の達成可能な組み
合わせは、従来技術からの以前の材料に比較してはるか
に優れている。高い透明点、低温におけるネマティック
相および高いΔεに対する要求は、従来では不十分な程
度にまで達成されたに過ぎなかった。例えばMLC−6
476およびMLC−6625(Merck KGaA, Darmstad
t, Germany)のような液晶混合物は、匹敵する透明点お
よび低温安定性を有するが、これらは、比較的高いΔn
値およびまた約≧1.7V.Xの高いしきい値電圧を有
する。
【0041】他の混合物系は、匹敵する粘度およびΔε
値を有するが、約60℃の透明点を有するのみである。
本発明の液晶混合物は、−20℃まで、好ましくは−3
0℃まで、特に好ましくは−40℃までのネマティック
相を維持しながら、80℃を超える、好ましくは90℃
を超える、特に好ましくは100℃を超える透明点、同
時に≧4、好ましくは≧6の誘電異方性値Δε並びに優
れたSTNおよびMLCディスプレイを得ることを可能
にする比抵抗値についての高い値を達成することを可能
にする。特に、この混合物は、低い動作電圧により特徴
づけられる。TNしきい値は、1.5Vより低く、好ま
しくは1.3Vより低い。
【0042】また、本発明の混合物の成分の好適な選択
により、他の有利な特性を維持しながら、一層高いしき
い値電圧において一層高い透明点(例えば110℃を超
える)を達成することが可能であるか、または一層低い
しきい値電圧において一層低い透明点を達成することが
可能であることは言うまでもない。わずかにのみ対応し
て増大する粘度において、同様に、比較的高いΔεおよ
び従って比較的低いしきい値を有する混合物を得ること
が可能である。本発明のMLCディスプレイは、グーチ
(Gooch)およびタリー(Tarry)の第一透過率極小値で好ま
しく動作し[C.H. GoochおよびH.A. Tarry, Electron. L
ett. 10, 2-4, 1974; C.H. GoochおよびH.A. Tarry, Ap
pl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975]、ここで、特に
好ましい電気光学的特性、例えばコントラストの低い角
度依存性(ドイツ国特許30 22 818)に加えて、一層低
い誘電異方性は、第二極小値において、類似ディスプレ
イにおける同一のしきい値電圧において十分である。
【0043】これは、シアノ化合物を含む混合物の場合
と比較して、本発明の混合物を用いて第一極小値におい
て顕著に高い比抵抗値を達成することを可能にする。個
別の成分およびこれらの重量割合を好適に選択すること
により、当業者は、MLCディスプレイの既定の層の厚
さに必要な複屈折率を、簡単なルーチンの方法を用いて
設定することができる。
【0044】20℃における流動粘度ν20は、好まし
くは<60mm・s−1、特に好ましくは<50mm
・s−1である。ネマティック相範囲は、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−30°〜+80°ま
で拡大される。
【0045】「容量保持率」(HR)の測定値[S. Mat
sumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K.
Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco,
1984年6月、 p. 304 (1984); G. Weber et al., L
iquid Crystals 5, 1381 (1989)]は、式Iで表される
化合物を含む本発明の混合物が、例えば、式
【化32】 で表されるシアノフェニルシクロヘキサンまたは式
【化33】 で表されるエステルを、式Iで表される化合物の代わり
に含む類似する混合物より、温度の上昇に伴うHRの減
少が顕著により小さいことを示すことを示した。
【0046】本発明の混合物のUV安定性はまた、顕著
に良好である。即ち、これらは、UVにさらされた場合
におけるHRの減少が顕著に小さい。本発明の媒体は、
好ましくは、1種または2種以上(好ましくは1種、2
種、3種または4種以上)の式Iで表される化合物を基
材とし、即ちこれらの化合物の割合は、5〜95%、好
ましくは5〜50%および特に好ましくは約15〜40
%である。本発明の媒体において用いることができる式
I〜Xおよびこれらの従属式で表される個別の化合物
は、知られているかまたはこれらを、既知の化合物と同
様に製造することができる。
【0047】好ましい態様を、以下に示す:−媒体は、
さらに、一般式II〜X:
【化34】
【0048】
【化35】 式中、個別の基は、以下の意味を有する:Rは、各々
2〜12個の炭素原子を有する、n−アルキル、オキサ
アルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたは
アルケニルであり、Xは、F、Cl、各々8個までの
炭素原子を有する、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
化アルコキシであり、Zは、−CH=CH−、−C
−、−CHO−、−OCH−、−(CH
−、−C−、−CF=CF−、−CFO−、−
OCF−または−COO−であり、Y、Y、Y
およびYは、各々、互いに独立して、HまたはFであ
り、およびrは、0または1である、からなる群から選
択された1種または2種以上の化合物を含む。
【0049】式IVで表される化合物は、好ましくは、
【化36】 である。
【0050】−特に、媒体は、さらに、式
【化37】
【0051】
【化38】 式中、RおよびYは、前に定義した通りである、で
表される1種または2種以上の化合物を含む。
【0052】−媒体は、好ましくは、H1〜H18(n
=2〜12):
【化39】
【0053】
【化40】
【0054】
【化41】
【0055】
【化42】 からなる群から選択された化合物の1種、2種または3
種、さらに4種の同族体を含む。
【0056】−媒体は、さらに、式DIおよび/または
DII
【化43】 式中、Rは、請求項4において定義した通りである、
で表される1種または2種以上のジオキサンを含む。式
DIおよび/またはDIIで表される化合物におけるR
は、好ましくは、8個までの炭素原子を有する直鎖状
アルキルまたはアルケニルである。
【0057】−媒体は、さらに、一般式XI〜XVI:
【化44】 式中、R、X、Y、Y、YおよびYは、各
々互いに独立して、請求項4において定義した通りであ
り、Xは、好ましくは、F、Cl、CF、OCF
またはOCHFである。Rは、好ましくは、アルキ
ル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケニルま
たはアルケニルオキシである、からなる群から選択され
た1種または2種以上の化合物を含む。
【0058】−式I〜Xで表される化合物の合計の、全
体としての混合物中の比率は、少なくとも50重量%で
ある。 −式Iで表される化合物の、全体としての混合物中の比
率は、5〜50重量%である。 −式II〜Xで表される化合物の、全体としての混合物
中の比率は、30〜70重量%である。
【0059】
【化45】 は、好ましくは、
【化46】 である。
【0060】−媒体は、式II、III、IV、V、V
I、VII、VIII、IXおよび/またはXで表され
る化合物を含む。 −Rは、2〜8個の炭素原子を有する直鎖状アルキル
またはアルケニルである。 −媒体は、本質的に、式I〜XVIで表される化合物か
らなる。
【0061】−媒体は、さらに、好ましくは、以下の一
般式XVII〜XX:
【化47】 式中、R、YおよびXは、前に定義した通りであ
り、1,4−フェニレン環は、CN、塩素またはフッ素
により置換されていてもよい、からなる群から選択され
た化合物を含む。1,4−フェニレン環は、好ましく
は、フッ素原子により一置換または多置換されている。
【0062】−媒体は、さらに、好ましくは、以下の式
RI〜RXV:
【化48】
【0063】
【化49】 式中、Rは、各々2〜12個の炭素原子を有するn−
アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケ
ニルオキシまたはアルケニルであり、dは、0、1また
は2であり、Yは、HまたはFであり、alkylお
よびalkylは、各々、互いに独立して、2〜8個
の炭素原子を有する直鎖状または分枝状アルキル基であ
り、alkenylおよびalkenylは、各々、
互いに独立して、2〜8個の炭素原子を有する直鎖状ま
たは分枝状アルケニル基である、からなる群から選択さ
れた化合物を含む。
【0064】−媒体は、好ましくは、式
【化50】
【0065】
【化51】 式中、nおよびmは、各々2〜8の整数である、で表さ
れる1種または2種以上の化合物を含む。
【0066】−媒体は、式
【化52】 で表される1種または2種以上の化合物を含む。
【0067】−媒体は、好ましくは、CFO架橋を有
する1種または2種以上の化合物、特に式
【化53】 で表される化合物を含む。
【0068】−I:(II+III+IV+V+VI+
VII+VIII+IX+X)の重量比は、好ましく
は、1:10〜10:1である。
【0069】慣用の液晶材料に、式Iで表される化合
物、特に式II、III、IV、V、VI、VII、V
III、IXおよび/またはXで表される1種または2
種以上の化合物を混合すると、比較的小さい割合であっ
ても、しきい値電圧の顕著な低下および低い複屈折値を
もたらし、同時に低いスメクティック−ネマティック転
移温度を有する広いネマティック相が観察され、貯蔵寿
命を改善することが見出された。式I〜Xで表される化
合物は、無色であり、安定であり、相互におよび他の液
晶材料と容易に混和可能である。
【0070】「alkyl」または「alkyl」の
用語は、2〜8個の炭素原子を有する直鎖状および分枝
状アルキル基、特に直鎖状基エチル、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。2
〜5個の炭素原子を有する基は、一般的に好ましい。
【0071】「alkenyl」または「alkeny
」の用語は、8個までの炭素原子を有する直鎖状お
よび分枝状アルケニル基、特に直鎖状基を包含する。好
ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニ
ル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−
アルケニル、C〜C−5−アルケニルおよびC
6−アルケニル、特にC〜C−1E−アルケニル、
〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−
アルケニルである。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、4
E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、
6−ヘプテニル等である。5個までの炭素原子を有する
基が、一般的に好ましい。
【0072】「フルオロアルキル」の用語は、好ましく
は、末端フッ素を有する直鎖状基、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、他の位置のフッ素は、除外されない。「オキサアル
キル」の用語は、好ましくは、式C2n+1−O−
(CHで表される直鎖状基(式中、nおよびm
は、各々、互いに独立して、1〜6である)を包含す
る。nは、好ましくは=1であり、mは、好ましくは1
〜6である。
【0073】RおよびXの意味を好適に選択するこ
とにより、アドレス時間、しきい値電圧、透過特性曲線
の急峻度等を、所望の方法で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等は、一般的に、アルキル基また
はアルコキシ基と比較して、短いアドレス時間、改善さ
れたネマティック傾向および弾性定数k33(曲がり)
とk11(広がり)との大きい比率をもたらす。4−ア
ルケニル基、3−アルケニル基等は、一般的に、アルキ
ル基およびアルコキシ基と比較して、低いしきい値電圧
および大きいk 33/k11値をもたらす。
【0074】Z中の−CHCH−基は、一般的
に、単共有結合と比較して大きいk /k11の値を
もたらす。k33/k11の一層大きい値は、例えば、
90°のねじれを有するTNセルにおいて、一層平坦な
透過特性曲線を容易にし(グレーシェードを達成するた
めに)、STN、SBEおよびOMIセル(一層大きい
時分割特性)において一層急峻な透過特性曲線を容易に
し、その逆もまた同様である。
【0075】式Iで表される化合物とII+III+I
V+V+VI+VII+VIII+IX+Xで表される
化合物との最適な混合比は、実質的に、所望の特性、式
I、II、III、IV、V、VI、VII、VII
I、IXおよび/またはXで表される成分の選択および
存在できるすべての他の成分の選択に依存する。前述の
範囲内の好適な混合比は、場合毎に容易に決定すること
ができる。
【0076】本発明の混合物中の式I〜XVIで表され
る化合物の総量は重要ではない。従って、この混合物
は、種々の特性を最適にする目的のために、1種または
2種以上の他の成分を含むことができる。しかし、アド
レス時間およびしきい値電圧に対して観察される効果
は、一般的に、式I〜XVIで表される化合物の総濃度
が高いほど大きくなる。
【0077】特に好ましい態様において、本発明の媒体
は、式II〜X(好ましくは式IIおよび/またはII
I)(式中、Xは、OCF、OCHF、F、OC
H=CF、OCF=CF、OCFCHFCF
たはOCF−CFHである)で表される化合物を含
む。式Iで表される化合物との好ましい相乗効果は、特
に有利な特性をもたらす。
【0078】低い光学異方性(Δn<0.07)を有す
る本発明の混合物は、反射性ディスプレイに特に適す
る。低Vth混合物は、2.5Vドライバーおよび3.
3Vドライバー並びに4Vまたは5Vドライバーに特に
適する。エステルを含まない混合物が、後者のアプリケ
ーションに好ましい。本発明の混合物は、さらに、高Δ
n IPSアプリケーションに適する。
【0079】偏光子、電極基板および表面処理された電
極からの本発明のMLCディスプレイの構造は、このタ
イプのディスプレイに慣用の構造に相当する。ここで、
「慣用の構造」の用語は、広く解釈され、また特にポリ
−Si TFTまたはMIMに基づくマトリックス表示
素子を含むMLCディスプレイのすべての誘導型および
改変型を包含する。
【0080】しかし、本発明のディスプレイとねじれネ
マティックセルに基づく慣用のディスプレイとの顕著な
相違点は、液晶層の液晶パラメーターの選択にある。本
発明において用いることができる液晶混合物は、それ自
体慣用の方法において製造される。一般的に、少ない方
の量で用いる成分の所望の量を、有利には高温で、主要
成分を構成する成分中に溶解する。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の成分の溶液
を混合し、十分に混合した後に、例えば蒸留により溶媒
を再び除去することも可能である。
【0081】誘電体はまた、当業者に知られており、文
献中に記載されている他の添加剤を含むことができる。
例えば、0〜15%の多色性染料、キラルなドーパント
および/または安定剤を加えることができる。Cは結晶
相を示し、Sはスメクティック相を示し、Sはスメク
ティックC相を示し、Nはネマティック相を示し、Iは
アイソトロピック相を示す。
【0082】V10は、10%透過率にかかわる電圧を
示す(プレート表面に対して垂直の視野角)。t
onは、V10の数値の2倍に対応する動作電圧におけ
るスイッチオン時間を示し、toffは、スイッチオフ
時間を示す。Δnは、光学異方性を示し、nは、屈折
率を示す。Δεは、誘電異方性を示す(Δε=ε−ε
であり、この式においてεは分子の長軸に対して平
行な誘電定数を示し、εは、分子の長軸に対して垂直
な誘電定数を示す)。電気光学的データは、他に特に述
べない限り、20℃でTNセルにおいて第一極小値(即
ち0.5のd・Δn値において)で測定した。光学的デ
ータは、他に特に述べない限り、20℃で測定した。
【0083】本出願および以下の例において、液晶化合
物の構造を頭字語で示し、その化学式への変換は、以下
の表AおよびBに従って得られる。すべての基C
2n+ およびC2m+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アルキル基である;nお
よびmは、各々の場合において、互いに独立して、1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14または15である。表Bにおけるコードは自
明である。表Aにおいて、基本構造にかかわる頭字語の
みを示す。各場合において、基本構造にかかわる頭字語
の後に、ダッシュで分離して、置換基R、R、L
およびLに関するコードが示されている:
【表1】
【0084】好ましい混合物成分を、表AおよびBに示
す。表A:
【化54】
【0085】
【化55】
【0086】
【化56】
【0087】表B:
【化57】
【0088】
【化58】
【0089】
【化59】
【0090】
【化60】
【0091】
【化61】
【0092】
【化62】
【0093】
【化63】
【0094】表C:表Cは、本発明の混合物に一般的に
加えられる、考えられるドーパントを示す。
【化64】
【0095】
【化65】
【0096】
【化66】
【0097】表D:本発明の混合物に加えることができ
る安定剤を、例として以下に示す。
【化67】
【0098】
【化68】
【0099】
【化69】
【0100】
【化70】
【0101】
【化71】
【0102】
【実施例】以下の例は、本発明を限定せずに、本発明を
説明することを意図する。本明細書中、パーセンテージ
は重量パーセントである。すべての温度を、摂氏度で示
す。m.p.は融点を示し、cl.p.は透明点を示
す。さらに、C=結晶状態、N=ネマティック相、S=
スメクティック相およびI=アイソトロピック相であ
る。これらの記号間のデータは、転移温度を示す。Δn
は、光学異方性を示し(589nm、20℃)、Δε
は、誘電異方性を示し(1kHz、20℃)、流動粘度
ν20(mm/秒)を20℃において決定した。回転
粘度γ[mPa・s]を、同様に20℃において決定
した。
【0103】「通常の精製操作(work-up)」は、所要に
応じて水を加え、混合物を、ジクロロメタン、ジエチル
エーテル、メチルtert−ブチルエーテルまたはトル
エンで抽出し、相を分離し、有機相を乾燥し、蒸発さ
せ、生成物を、減圧下での蒸留または結晶および/また
はクロマトグラフィーにより精製することを意味する。
以下の略語を用いる: n−BuLi n−ブチルリチウムをn−ヘキサンに溶
解した1.6molの溶液 DMAP 4−(ジメチルアミノ)ピリジン THF テトラヒドロフラン DCC N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド
【0104】例1
【化72】 段階1.1
【化73】 1.1molのマグネシウムターニング(turnings)を2
00mlの無水THFに溶解した溶液を、還流下で加熱
し、1.0mlのを400mlの無水THFに溶解し
た溶液を加えた。混合物を、1時間還流させ、0〜5℃
に冷却し、1.0molのホウ酸トリメチルを200m
lの無水THFに溶解した溶液を、滴下した。混合物
を、0〜5℃でさらに15分間かきまぜた。200ml
のHOを加えた後、混合物を、15℃において、濃H
Clを用いて酸性化し、200mlのメチルtert−
ブチルエーテルを加えた。最後に、有機相に、通常の精
製操作を施した。
【0105】段階1.2
【化74】 0.8mmolのビス(トリフェニルホスフィン)パラ
ジウム、0.82mmolの水酸化ヒドラジニウムおよ
び38.9mmolのを、29.6mmolのメタホ
ウ酸ナトリウム八水和物を39.5mlのHOに溶解
した溶液に加え、混合物を、5分間かきまぜた。60m
lの無水THFに溶解した38.8mmolのを加え
た後、混合物を、一夜還流させた。混合物を、室温まで
放冷し、30mlのメチルtert−ブチルエーテルを
加え、有機相を分離して除去した。最後に、混合物に、
通常の精製操作を施した。C 16 I;Δn=0.1
310;Δε=18.4;γ=26;ν20=8。
【0106】以下の化合物を、同様にして製造した:
【化75】
【0107】
【化76】
【0108】例2
【化77】 0.9mmolのビス(トリフェニルホスフィン)パラ
ジウム、0.8mmolの水酸化ヒドラジニウム、4
1.3mmolのおよび30mlの無水THFを、3
1.4mmolのメタホウ酸ナトリウム八水和物を42
mlのHOに溶解した溶液に加え、混合物を、5分間
かきまぜた。
【0109】90mlの無水THFに溶解したを加え
た後、混合物を、3時間還流させた。混合物を、室温ま
で放冷し、水およびメチルtert−ブチルエーテルを
加えた。有機相を分離して除去し、これに、通常の精製
操作を施した。C 37 I;Δn=0.1413;Δ
ε=17.0;γ=29;ν20=7。
【0110】式
【化78】 で表される以下の化合物を、同様にして製造した:
【表2】
【0111】混合物の例 例M1
【表3】
【0112】例M2
【表4】
【0113】例M3
【表5】
【0114】例M4
【表6】
【0115】例M5
【表7】
【0116】例M6
【表8】
【0117】例M7
【表9】
【0118】例M8
【表10】
【0119】例M9
【表11】
【0120】例M10
【表12】
【0121】例M11
【表13】
【0122】例M12
【表14】
【0123】例M13
【表15】
【0124】例M14
【表16】
【0125】例M15
【表17】
【0126】例M16
【表18】
【0127】例M17
【表19】
【0128】例M18
【表20】
【0129】例M19
【表21】
【0130】例M20
【表22】
【0131】例M21
【表23】
【0132】例M22
【表24】
【0133】例M23
【表25】
【0134】例M24
【表26】
【0135】例M25
【表27】
【0136】例M26
【表28】
【0137】例M27
【表29】
【0138】例M28
【表30】
【0139】例M29
【表31】
【0140】例M30
【表32】
【0141】例M31
【表33】
【0142】例M32
【表34】
【0143】例M33
【表35】
【0144】例M34
【表36】
【0145】例M35
【表37】
【0146】例M36
【表38】
【0147】例M37
【表39】
【0148】例M38
【表40】
【0149】例M39
【表41】
【0150】例M40
【表42】
【0151】例M41
【表43】
【0152】例M42
【表44】
【0153】例M43
【表45】
【0154】例M44
【表46】
【0155】例M45
【表47】
【0156】例M46
【表48】
【0157】例M47
【表49】
【0158】例M48
【表50】
【0159】例M49
【表51】
【0160】例M50
【表52】
【0161】例M51
【表53】
【0162】例M52
【表54】
【0163】例M53
【表55】
【0164】例M54
【表56】
【0165】例M55
【表57】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Frankfurter Str. 250, D−64293 Darmstadt,Fed eral Republic of Ge rmany (72)発明者 フォルカー・ライフェンラート ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ミヒャエル・ヘックマイヤー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 マーティン・エンゲル ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 (72)発明者 ブリギッテ・シューラー ドイツ連邦共和国 デー−64293 ダルム シュタット フランクフルター シュトラ ーセ 250 Fターム(参考) 4H006 AA01 AA03 AB64 GP03 GP06 GP20 GP22 4H027 BA01 BB03 BB04 BC04 BD03 BD05 BD10 BD24 CD04 CD05 CE04 CG04 CM02 CN05 CP05 CQ01 CR04 CT02 CT03 CT04 CT05 CU01 CU05 CW01 CW02 CW03 CX02 DH04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正または負の誘電異方性を有する極性化
    合物に基づく液晶媒体であって、一般式I 【化1】 式中、Xは、F、Cl、CN、SF、NCSまたは8
    個までの炭素原子を有するハロゲン化されたアルキル基
    であり、ここで、1つまたは2つ以上のCH基は、O
    原子が互いに直接結合しないように、−O−または−C
    H=CH−により置換されていることができ、L、L
    およびLは、各々、互いに独立して、HまたはFで
    ある、で表される1種または2種以上の化合物を含むこ
    とを特徴とする、前記液晶媒体。
  2. 【請求項2】 式IにおけるXが、 【化2】 であることを特徴とする、請求項1に記載の液晶媒体。
  3. 【請求項3】 式I1〜I5 【化3】 【化4】 で表される化合物からなる群から選択された少なくとも
    1種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。
  4. 【請求項4】 さらに、一般式II、III、IV、
    V、VI、VII、VIII、IXおよびX: 【化5】 【化6】 【化7】 式中、個別の基は、以下の意味を有する:Rは、各々
    2〜12個の炭素原子を有するn−アルキル、オキサア
    ルキル、フルオロアルキル、アルケニルオキシまたはア
    ルケニルであり、Xは、F、Cl、各々8個までの炭
    素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
    ルコキシであり、Zは、−CH=CH−、−CH
    −、−OCH−、−(CH−、−C−、
    −C−、−CF=CF−、−CFO−、−OC
    −または−COO−であり、Y、Y、Yおよ
    びYは、各々、互いに独立して、HまたはFであり、
    およびrは、0または1である、からなる群から選択さ
    れた1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とす
    る、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶媒体。
  5. 【請求項5】 式I〜Xで表される化合物の、全体とし
    ての混合物中の割合が、少なくとも50重量%であるこ
    とを特徴とする、請求項4に記載の媒体。
  6. 【請求項6】 さらに、式RI〜RXV 【化8】 【化9】 式中、Rは、各々2〜12個の炭素原子を有するn−
    アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキル、アルケ
    ニルオキシまたはアルケニルであり、dは、0、1また
    は2であり、Yは、HまたはFであり、alkylお
    よびalkylは、各々、互いに独立して、2〜8個
    の炭素原子を有する直鎖状または分枝状アルキル基であ
    り、alkenylおよびalkenylは、各々、
    互いに独立して、2〜8個の炭素原子を有する直鎖状ま
    たは分枝状アルケニル基である、で表される1種または
    2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜
    5のいずれかに記載の媒体。
  7. 【請求項7】 Xが、F、OCHFまたはOCF
    であり、Yが、HまたはFであることを特徴とする、
    請求項4に記載の媒体。
  8. 【請求項8】 式I 【化10】 式中、X、L、LおよびLは、請求項1において
    定義した通りである、で表されるフッ素化ビフェニル。
  9. 【請求項9】 式I1〜I5 【化11】 式中、Xは、請求項1において定義した通りである、で
    表されるフッ素化ビフェニル。
  10. 【請求項10】 Xが、FまたはOCFであることを
    特徴とする、請求項9に記載のフッ素化ビフェニル。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載の液晶媒体の、電気光
    学的目的への使用。
  12. 【請求項12】 請求項1に記載の液晶媒体を含む、電
    気光学的液晶ディスプレイ。
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