JP3293080B2

JP3293080B2 - 液晶媒体

Info

Publication number: JP3293080B2
Application number: JP50688191A
Authority: JP
Inventors: リーガー，ベルンハルト; ヒチヒ、ラインハルト; ライフェンラート、フォルカー; プラハ、ヘルベルト
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH05500683A; DE59108431D1; EP0478738B1; WO1991016392A1; EP0478738A1; JP2000096057A; JP3266882B2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液晶媒体、電気光学的目的へのその使用お
よび本媒体を含有するディスプレイに関する。

液晶は、電圧を印加することによってそれらの物質の
光学特性を左右することができるので、特にディスプレ
イデバイス中の誘電体として使用されている。液晶に基
づく電気光学デバイスは当業者に極めてよく知られてお
り、種々の効果に基礎を置くことができる。この種のデ
バイスは、例えば、動的散乱効果を有するセル、DAP
［整列相の変形（deformation of aligned phases）］
セル、ゲスト−ホストセル、ねじれネマチック構造を有
するTNセル、STN［超ねじれネマチック（super−twiste
d nematiic）］セル、SBE［超複屈折効果（super−bire
fringence effect）］セルおよびOMI［光学的モード干
渉（optical mode interference）］セルである。最も
一般的なディスプレイデバイスはシャット−ヘルフリッ
ヒ（Schadt−Helfrich）効果に基づき、ねじれネマチッ
ク構造を有するものである。

液晶材料は良好な化学および熱安定性、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ていなけれ
ばならない。さらに、液晶材料は低粘度であり、かつセ
ル中において短いアドレス時間、低いしきい電圧および
高いコントラストを与えるべきである。さらに、液晶材
料は通常の作用温度、すなわち室温以上および以下ので
きるだけ広い範囲において適切なメソ相、例えば上述の
セル用のネマチックまたはコレステリックメソ相を有す
るべきである。液晶は複数の成分の混合物として一般に
使用されるので、それらの成分が互いに容易に混和でき
ることが重要である。電導性、誘電異方性および光学異
方性のようなさらに他の特性がセルの種類および用途分
野に応じた種々の要件を満たさねばならない。例えば、
ねじれネマチック構造を有するセル用の材料は正の誘電
異方性および低い電導性を有するべきである。

例えば、個々の像点を切り替えるための集積非線形素
子を含んでいるマトリックス液晶ディスプレイ（MLCデ
ィスプレイ）に望ましい媒体は大きな正の誘電異方性、
広いネマチック相、比較的低い複屈折性、非常に高い比
抵抗、比抵抗の良好なUVおよび温度安定性、および低い
蒸気圧を有しているものである。

この種のマトリックス液晶ディスプレイは公知であ
る。個々の像点をそれぞれ切り替えるために使用するこ
とができる非線形素子の例はアクティブ素子（すなわ
ち、トランジスタ）である。そこで、これを「アクティ
ブマトリックス」と称し、２タイプ、すなわち 1.基板としてのシリコンウェハ上のMOS（金属酸化物半
導体）トランジスタ 2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスタ（TFT）に区別することができる。

基板材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の
部分ディスプレイのモジュール集成体でさえ結合部に問
題が生じるので、ディスプレイの大きさが制限される。

好ましい、より有望なタイプ２の場合、TN効果が電気
光学効果として通常使用される。二つの技術、すなわ
ち、例えばCdSeのような化合物半導体から成るTFTと多
結晶またはアモルファスシリコンに基づくTFTとに区別
される。後者の技術は猛烈な激しさで世界中で研究努力
されている。TFTマトリックスをディスプレイの一方の
ガラス板の内側に付け、他方のガラス板はその内側に透
明な対向電極を支持している。像点電極の大きさと比べ
て、TFTは非常に小さく、像にほとんど影響を及ぼさな
い。この技術は、各フィルター素子が切り替え可能な画
像素子と対向して位置するようにモザイク状の赤、緑お
よび青フィルターを配設するフルカラー可能な画像表示
を拡げることもできる。

TFTディスプレイは交差する偏光子と共に透過型のTN
セルとして通常作用し、背後から照明される。

本明細書においてMLCディスプレイと言う用語は集積
非線形素子を有するいかなるマトリックスディスプレ
イ、すなわちアクティブマトリックスに加えてバリスタ
またはダイオード（MIM＝金属−絶縁体−金属）等のパ
ッシブ素子を有するディスプレイも包含するものであ
る。

この種のMLCディスプレイは、特にTV用（例えば、ポ
ケットテレビ受像機）に、またはコンピューター用（ラ
ップトップ）および自動車もしくは航空機構造における
高い情報量のディスプレイに適している。MLCディスプ
レイにおいては、コントラストの角度依存性および切り
替え時間に関する問題以外に、液晶混合物の不十分な比
抵抗のために種々の問題が生じる［トガシ、エス（TOGA
SHI,S.）、セキグチ、ケー（SEKIGUCHI,K.）、タナベ、
エッチ（TANABE,H.）、ヤマモト、イー（YAMAMOTO,
E.）、ソリマチ、ケー（SORIMACHI,K.）、タジマ、イー
（TAJIMA,E.）、ワタナベ、エッチ（WATANABE,H.）、シ
ミズ、エッチ（SHIMIZU,H.）、Proc.Eurodisplay 84（1
984年９月）：「二段ダイオードリングによって制御さ
れるA210〜288マトリックスLCD（A 210−288,Matrix LC
D Controlled by Double Stage Diode Rings）」、141
頁以降、パリ；ストロマー、エム（STROMER,M.）、Pro
c.Eurodisplay 84（1984年９月）：「テレビ用液晶ディ
スプレイのマトリックスをアドレスするための薄膜トラ
ンジスタの設計（Design of Thin Film Transistors fo
r Matrix Addressing of Television Liquid Crystal D
isplays）」、145頁以降、パリ］。抵抗が低下するほ
ど、MLCディスプレイのコントラストが劣化し、「残像
消去」の問題が生じうる。一般に、液晶混合物の比抵抗
はMLCディスプレイの内面との相互作用のためにディス
プレイの生涯に亘って低下するので、容認できる運用寿
命を得るために高い（初期）抵抗が非常に重要である。
特に低電圧混合物の場合に、非常に高い比抵抗を達成す
ることはこれまでのところ不可能であった。さらに、温
度の上昇につれておよび加熱および／またはUV露光後に
比抵抗ができるだけ上昇しないことが重要である。従来
技術のMLCディスプレイはこれらの現下の要求を満たし
ていない。

極限条件（例えば、UV露光後）下の保持率が約98％で
ある際の値を評価する場合に、実用に際し必要な複屈折
値および相範囲値（例えば、透明点：≧70゜）を有する
が、約1.8ボルトのしきい電圧しか有しない液晶媒体は
これまでも製造することができた。

したがって、これらの不都合を有せず、またはほんの
僅かしか有せず、同時に広い作用温度範囲、短い切り替
え時間および低いしきい電圧を伴う非常に高い比抵抗を
有するMLCディスプレイをなお大いに必要としている。

TN（シャット−ヘルフリッヒ）セルに関し、セル中で
以下の利点を促進する媒体が望ましい： − ネマチック相範囲の拡大（特に、低温に至るまで） − 極めて低い温度における切替え性（野外用途、自動
車、アビオニックス） − UV光に対する安定性の向上（より長い寿命）。

従来技術から得られる媒体は同時に他のパラメーター
を保持しながらこれらの利点を得ることができない。

超ねじれ（STN）セルに関し、より大きなマルチプレ
ックス性および／またはより低いしきい電圧および／ま
たはより広いネマチック相範囲（特に低温において）を
有する媒体が望ましい。このために、利用しうるパラメ
ーターの寛容度（透明点、スメクチック−ネマチック転
移点または融点、粘度、誘電値、弾性値）をさらに拡大
することが緊急に望まれる。

本発明の目的は、特に上記の不都合を有せず、または
ほんの僅かしか有せず、同時に非常に高い比抵抗および
低いしきい電圧を有するのが好ましいこの種のMLC、TN
またはSTNディスプレイ用の媒体を提供することにあ
る。

本発明に従う媒体をこれらのディスプレイに使用する
場合に、この目的を達成することができることをここに
見出した。

したがって、本発明は、正の誘電異方性を有する極性
化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、一般式
Ｉ（式中、Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を
有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルま
たはアルケニルであり、Ｘは弗素、塩素、CF₃、OCF₃ま
たはOCHF₂であり、およびL¹〜L⁴は、それぞれ互いに独
立して弗素または水素である）の１種またはそれ以上の
化合物を含有することを特徴とする液晶媒体に関する。

本発明は、この種の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
らな平行外板、前記外板上の個々の画素を切り替えるた
めの集積非線形素子、および前記セル中に設けられた、
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）および電気光学
的目的にこれらの媒体を使用することにも関する。

本発明の液晶混合物は利用しうるパラメーター寛容度
の著しい拡大を容易にする。

透明点、低温における粘度、熱およびUV安定性および
誘電異方性またはしきい電圧の達成可能な組合せは従来
技術からの既存の物質よりはるかに優れている。

高い透明点、−40℃におけるネマチック相および高い
△εの要件はこれまで不満足な程度にしか達成されなか
った。例えば、ZLI−3119等の系は同等の透明点および
比較的有利な粘度を有しているけれど、それらの△εは
＋３でしかない。

他の混合物系は同等の粘度および△ε値を有している
が、約60℃の透明点しか有していない。

本発明の液晶混合物は、低粘度、低温（−30℃におい
て≦600、好ましくは≦550mPa.S;−40℃において≦180
0、好ましくは≦1700mPa.s）において同時に△ε≧3.
5、好ましくは≧4.0の誘電異方性値、65゜以上、好まし
くは70゜以上の透明点および比抵抗の高い値を達成する
ことを可能とする。このことは優れたSTNおよびMCLディ
スプレイを得ることができることを意味する。

もちろん、本発明による混合物の成分を適切に選択す
ることによって、他の有利な特性を保持しながらより高
いしきい電圧でより高い透明点（例えば、90゜以上）を
達成し、またはより低いしきい電圧でより低い透明点を
達成することが可能となる。本発明のMLCディスプレイ
はグーチ（Gooch）およびタリー（Tarry）［C.H.グーチ
およびH.A.タリー、Electron.Lett.10、２〜４頁（1974
年）;C.H.グーチおよびH.A.タリー、Appl.Phys.、８
巻、1575〜1584頁（1975年）］の第一の透過極小（firs
t transmission minimum）で操作するのが好ましい。例
えば、類似のディスプレイにおけると同様なしきい電圧
において特性の傾斜がきついことおよびコントラストの
低い角度依存性（ドイツ特許第30 22 818号）等の特に
好ましい電気光学特性以外に、この場合は第二の極小に
おけるより低い誘電異方性で十分である。この結果、本
発明に混合物を用いて、シアノ系化合物を含有する混合
物を使用するより著しく高い比抵抗を第一の極小におい
て達成することができる。当業者は通常の方法を単に用
いて個々の成分およびそれらの重量割合を適切に選択す
ることによってMLCディスプレイの予め特定したセル厚
さに必要な複屈折を生じさせることができる。

20℃における粘度は≦25mPa.sであるのが好ましい。
ネマチック相範囲は少なくとも70゜、特に少なくとも80
゜であるのが好ましい。この範囲は少なくとも−30゜か
ら＋70゜に及ぶのが好ましい。

「最大保持容量（capacity holding ration）」（H
R）［S.マツモト（Matsumoto）等、Liquid Crystals、
５、1320頁（1989年）;K.ニワ（Niwa）等、SID会議録
（Proc.SID Conference）、サンフランシスコ、1984年
６月、304頁（1984年）;G.ウェーバー（Weber）等、Liq
uid Crystals、５、1381頁（1989年）］を測定すること
によって、式Ｉの化合物を含んでいる本発明の混合物
は、式Ｉの化合物を式のシアノフェニルシクロヘキサン類によって置き換えた
類似混合物より温度の上昇に伴うHRの低下が著しく小さ
いことが示された。本発明の混合物のUV安定性もかなり
良好である、すなわち、それらはUV露光に際し著しく小
さいHRの低下を示す。

達成されたしきい電圧Ｖ_10/0/20は一般に≦1.6ボル
ト、好ましくは1.4〜1.6ボルトの範囲である。

本発明の媒体は、著しく広いネマチック相範囲に加え
て非常に有利な粘度において極めて高い弾性定数を特徴
とし、特にSTNディスプレイに使用する場合に従来の媒
体より顕著な利益を得る。

本発明の媒体は式Ｉの複数（好ましくは２種またはそ
れ以上）の化合物を基礎とする、すなわち、これらの化
合物の割合が25％以上、好ましくは40％以上であるのが
好ましい。

本発明の媒体に使用することができる式Ｉ〜XIIおよ
びそれらの下位式の個々の化合物は公知であるか、また
は公知化合物に準じて製造することができる。

好ましい実施態様を以下に示す： − 媒体は一般式II、IIIおよびIV: （式中、それぞれの基は以下に定義する通りである： R:それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケ
ニル； X:F、Cl、CF₃、OCF₃またはOCHF₂; Y¹およびY²:それぞれの場合にＨまたはFr:0または
１）から成る群から選択される１種又はそれ以上の化合物を
さらに含有する。

− 媒体は一般式Ｖ〜VIII: （式中、Ｒ、Ｘ、Y¹およびY²は、それぞれ互いに独立し
て請求項１に定義した通りである）から成る群から選択
される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有する。

− 媒体は一般式IX〜XII: （式中、Ｒ、Ｘ、Y¹およびY²は、それぞれ互いに独立し
て請求項１に定義した通りである）から成る群から選択
される１種又はそれ以上の化合物をさらに含有する。

− 式Ｉ〜IVの化合物の割合は合せて全混合物の少なく
とも50重量％である。

− 式Ｉの化合物の割合は全混合物の10〜50重量％であ
る。

− 式II〜IVの化合物の割合は全混合物の30〜70重量％
である。

− 媒体は式IIおよびIIIまたはIVの化合物を含有す
る。

− Ｒは２〜７個の炭素原子を有する直鎖アルキルまた
はアルケニルである。

− 媒体は式Ｉ〜IVの化合物から実質的に成る。

− 媒体は以下の群：（Ｙ＝ＨまたはＦ）から選択されるのが好ましいさらに別の化合物を含有す
る。

− I:（II＋III＋IV）の重量比は好ましくは1:4〜1:1
である。

− 媒体は一般式Ｉ〜XIIから成る群から選択される化
合物から実質的に成る。

特に、式II、IIIおよび／またはIVの１種またはそれ
以上の化合物を含有する通常の液晶物質と混合した式Ｉ
の化合物の割合が低い場合でさえ、アドレス時間が顕著
に改善され、かつ低いしきい電圧が得られ、また同時に
広いネマチック相が低いスメクチック−ネマチック転移
温度で認められることが判った。式Ｉ〜IVの化合物は無
色、安定でありかつ互いにおよび他の液晶物質と容易に
混和することができる。

「アルキル」と言う用語は１〜７個の炭素原子を有す
る直鎖および枝分れアルキル基、特に直鎖基であるメチ
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ものである。２〜５個の炭素原
子を有する基が一般に好ましい。

「アルケニル」と言う用語は２〜７個の炭素原子を有
する直鎖および枝分れアルケニル基、特に直鎖基を包含
するものである。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
ケニルであり、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−ヘプテニル等である。５個までの炭素原子を有
する基が一般に好ましい。

「フルオロアルキル」と言う用語は好ましくは末端弗
素を有する直鎖基、すなわちフルオロメチル、２−フル
オロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチ
ル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシルおよ
び７−フルオロヘプチルを包含するものである。しかし
ながら、他の位置の弗素を排除するものではない。

「オキサアルキル」と言う用語は好ましくは式C_nH
_2n+1−Ｏ−（CH₂）_ｍ（式中、ｎおよびｍは、それぞれ
互いに独立して１〜６である）の直鎖基を包含するもの
である。ｎは１であるのが好ましく、そしてｍは１〜６
であるのが好ましい。

Ｒ、ＸおよびＹの意味を適切に選択することによっ
て、アドレス時間、しきい電圧、透過特性の傾斜等を望
むように変更することができる。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
アルキルおよびアルコキシ基と比較して一般に短いアド
レス時間、改善されたネマチック傾向性および高い弾性
定数k₃₃（曲げ）とk₁₁（広がり）との比を与えることに
なる。４−アルケニル基、３−アルケニル基等はアルキ
ルおよびアルコキシ基と比較して一般に低いしきい電圧
および低いk₃₃/k₁₁値を与える。Z¹またはZ²中の−CH₂CH
₂−基は単純な共有結合と比べて一般に高いk₃₃/k₁₁値を
与えることになる。高いk₃₃/k₁₁値は、例えば90゜ねじ
らせたTNセルにおける平坦な透過特性傾斜［グレイトー
ン（gray tone）を達成するため］およびSTN、SBEおよ
びOMIセルにおける鋭い透過特性傾斜（マルチプレック
ス性が大きい）を促進する、そして逆もまた同じであ
る。

式ＩとII＋III＋IVの化合物の最適な混合比はどのよ
うな特性を所望するか、式Ｉ、II、IIIおよび／またはI
Vの成分をどのように選択するか並びに存在させうる他
の成分をどのように選択するかによって実質的に決ま
る。上記範囲内の適切な混合比を場合次第で容易に決定
することができる。

本発明の混合物中の式Ｉ〜XIIの化合物の合計量はあ
まり重要ではない。したがって、混合物は種々の特性を
最適にするために１種またはそれ以上の他の成分を含み
うる。しかしながら、アドレス時間およびしきい電圧に
対して認められる効果は、式Ｉ〜XIIの化合物の全濃度
が高い程一般に大きい。

特に好ましい実施態様において、本発明の媒体は、Ｘ
がCF₃、OCF₃またはOCHF₂である式II、III、Ｖおよび／
またはVII（好ましくはIIおよび／またはIII）の化合物
を含んでいる。式Ｉの化合物との好ましい相乗効果によ
って、特に有利な特性を生じる。

STNに適用するために、媒体はＸがOCHF₂であるのが好
ましい式Ｖ〜VIIIから成る群から選択される化合物を含
んでいるのが好ましい。

本発明の媒体は−1.5〜＋1.5の誘電異方性を有する一
般式Ｉ′：（式中、 R¹およびR²は、それぞれ互いに独立して９個までの炭
素原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルコキシ、ω−フ
ルオロアルキルまたはｎ−アルケニルであり、環A¹、A²およびA³は、それぞれ互いに独立して1,4−
フェニレン、２−もしくは３−フルオロ−1,4−フェニ
レン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シ
クロヘキセニレンであり、 Z¹およびZ²は、それぞれ互いに独立して、−CH₂CH
₂−、−Ｃ≡Ｅ−、−CO−Ｏ−、−Ｏ−CO−または単結
合であり、およびｍは０、１または２である）の１種またはそれ以上の化合物から成る成分Ａをさらに
含んでいてもよい。

成分ＡはII1〜II7: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
る）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化
合物を含んでいるのが好ましい。

成分ＡはII8〜II20: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
り、II8〜II17における1,4−フェニレン基は、それぞれ
互いに独立して、弗素でモノまたはポリ置換されていて
もよい）から成る群から選択される１種またはそれ以上
の化合物をさらに含んでいるのが好ましい。

さらに、成分ＡはII21〜II25: （式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
り、II21〜II25における1,4−フェニレン基は、それぞ
れ互いに独立して、弗素でモノまたはポリ置換されてい
てもよい）から成る群から選択される１種またはそれ以
上の化合物をなおさらに含んでいるのが好ましい。

最後に、この種の好ましい混合物は、成分ＡがII26お
よびII27: （式中、C_rH_2r+1は７個までの炭素原子を有する直鎖ア
ルキル基である）から成る群から選択される１種または
それ以上の化合物を含んでいるものである。

ある場合に、式（式中、 R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであり、お
よび Z⁰は単結合、−CH₂CH₂−、の化合物を追加すると、比抵抗は低下するが、スメクチ
ック相を抑制するのに有利になることが判った。そのよ
うにする場合、用途に対するパラメーターの最適な組合
わせを達成するために、当業者はこれらの化合物をどの
ような量で添加しうるかを容易に決定することができ
る。通常、15％未満、特に５〜10％を使用する。

II′およびIV′：（式中、R¹およびR²は式Ｉ′において定義した通りであ
る）から成る群から選択される１種またはそれ以上の化
合物を含有する液晶混合物も好ましい。

正の誘電異方性を有する極性化合物の種類および量そ
れ自体は重要ではない。当業者は簡単な通常の実験を使
用して広範な公知の、また多くの場合には市販の成分お
よび基材混合物から適切な材料を選択することができ
る。本発明の媒体は式Ｉ″ （式中、Z¹、Z²およびｍは式Ｉ′において定義した通り
であり、Q¹およびQ²は、それぞれ互いに独立して1,4−
フェニレン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは
３−フルオロ−1,4−フェニレンであり、あるいはまた
基Q¹およびQ²の一方はトランス−1,3−ジオキサン−2,5
−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−
ジイルまたは1,4−シクロヘキセニレンでもあり、R
⁰は、それぞれの場合に９個までの炭素原子を有するｎ
−アルキル、ｎ−アルケニル、ｎ−アルコキシまたはｎ
−オキサアルキルであり、ＹはＨまたはＦであり、そし
てＸ′はCN、ハロゲン、CF₃、OCF₃またはOCHF₂である）
の１種またはそれ以上の化合物を含んでいるのが好まし
い。

好ましい実施態様において、STNまたはTN用の本発明
の媒体は、Ｘ′がCNである式Ｉ″の化合物を基礎とする
ものである。もちろん、式Ｉ″の他の化合物（Ｘ′がCN
ではない）をより少ないまたはより多い割合で含むこと
もできる。MLC用としては、本発明の媒体は式Ｉ″のニ
トリル類を約10％までしか含まないのが好ましい（しか
し、式Ｉ″のニトリル類を含まず、その代わりにＸ′が
ハロゲン、CF₃、OCF₃またはOCHF₂である式Ｉ′の化合物
を含むのが好ましい）。これらの媒体は式II〜XIIの化
合物を基礎とするのが好ましい。

偏光子、電極ベース板および表面処理した電極からの
本発明のSTNおよびMLCディスプレイの構造はこの種のデ
ィスプレイに関する普通の構造と一致する。普通の構造
と言う用語は、この場合広範に解釈され、MLCディスプ
レイの全ての派生要素および改良要素、特に、ポリーSi
TFTまたはMIMに基づくマトリックスディスプレイ要素も
包含するものである。

しかしながら、本発明のディスプレイとねじれネマチ
ックセルに基づく従来の普通のディスプレイとの本質的
な相違は液晶層における液晶パラメーターの選択であ
る。

本発明に従って使用可能な液晶混合物はそれ自体普通
の方法で製造される。一般に、所望の量の少量成分を主
構成要素形成成分に高温で都合よく溶解する。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に
各成分の溶液を混合し、十分に混合した後、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。

これらの誘電体は当業者に公知であり、文献に記載さ
れている他の添加剤も含有することができる。例えば、
０〜15％の多色染料またはキラルドーピング剤を添加す
ることができる。

Ｃは結晶相を、Ｓはスメクチック相を、S_Bはスメクチ
ックＢ相を、Ｎはネマチック相をそしてＩは等方性相を
表わす。

V₁₀は10％透過率（板表面に垂直な角度から見て）に
対する電圧を表わす。t_onおよびt_offはそれぞれV₁₀の値
の2.5倍に相当する操作電圧におけるスイッチオン時間
およびスイッチオフ時間を表わす。△ｎは光学異方性を
表わし、n₀は屈折率を表わす。△εは誘電異方性［△ε
＝ε_‖−ε_⊥（但し、ε_‖は分子長軸に平行な誘電率を
示しおよびε_⊥はそれに垂直な誘電率を表わす）］を示
す。電気光学的データは、別に特別に示さないかぎり20
℃において第一の極小（すなわち、0.5のｄ・△ｎ値）
においてTNセル中で測定した。光学的データは、別に特
別に示さないかぎり20℃において測定した。

以下の実施例は本発明を説明するものであり、本発明
を限定するものではない。上記および下記において、温
度は全て℃表示である。パーセントは重量％である。

本願においておよび以下の実施例において、液晶化合
物の構造は頭字語によって示す。したがって、化学式へ
の変換は以下の表ＡおよびＢに従って行われる。基C_nH
_2n+1は全てｎまたはｍ個の炭素原子を有する直鎖アルキ
ル基である。表Ｂにおける符号化は自明である。表Ａに
おいて、母構造に関する頭字語だけを示す。それぞれの
場合に、母構造の頭字語はハイフンで分けて、その後に
置換基R¹、R²、L¹およびL²に関する符号がつく。

実施例１Ｂ−3OCF₃ 8％Ｎ 65 ＩＢ−5OCF₃ 13％ △Ｎ＝0.117 Ｂ−7OCF₃ 13％ V₁₀＝1.68ボルト CCP−2OCF₃ 8％ CCP−3OCF₃ 13％ CCP−4OCF₃ 5％ CCP−5OCF₃ 12％ BCH−3F.F 14％ BCH−5F.F 14％実施例２ EPCH−3F.F 10％ EPCH−5F.F 8％Ｂ−3F.F 8％Ｂ−5F.F 7％ CCP−2F.F 15％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3F.F 10％ BCH−5F.F 10％ CCEB−3F.F 4％ CCEB−5F.F 4％実施例３Ｂ−3F.F 10％Ｂ−5F.F 8％ PCH−3Cl 8％ PCH−5Cl 10％ CCP−2F.F 10％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3.FCl 8％ BCH−3.FCl 10％ CCB−3.FF 3％ CCB−5.FF 3％ CCP−3OCf₃ 6％実施例４ PCH−3Cl 10％ PCH−5Cl 10％Ｂ−3F.F 6％Ｂ−5F.F 6％ CCP−2F.F 8％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3F.F 14％ BCH−5F.F 10％ CCEB−3F.F 4％ CCEB−5F.F 4％ CCB−3.FF 2％ CCB−5.FF 2％実施例５ PCH−7F.F 10％ PCH−5F.F 12％Ｂ−3F.F 6％Ｂ−5F.F 6％ CCP−2F.F 10％ CCP−3F.F 12％ CCP−5F.F 12％ BCH−3F.F 10％ BCH−5F.F 10％ CCEB−3F.F 3％ CCEB−5F.F 3％ CBC−33F 3％ CBC−53F 3％実施例６Ｂ−3F.F 9％Ｂ−5F.F 6％ PCH−3Cl 15％ PCH−5Cl 15％ CCP−2F 8％ CCP−3F 8％ CCP−2F.F 14％ BCH−3F.F 15％ CCEB−3F.F 5％ CCEB−5F.F 5％実施例７Ｂ−3F.F 9％Ｂ−5F.F 6％ PCH−3Cl 15％ PCH−5Cl 15％ CCP−2F.F 12％ CCP−3F.F 10％ CCP−5F.F 8％ BCH−3F.F 15％ CCEB−3F.F 5％ CCEB−2F.F 5％実施例８Ｂ−3Cl.F 8％Ｂ−5Cl.F 6％ PCH−5F 10％ PCH−7F 12％ CCP−2Cl.F 8％ CCP−3Cl.F 8％ CCP−5Cl.F 6％ BCH−3.FCF₃ 10％ BCH−5.FCF₃ 10％ BCH−3.FCl 7％ CCB−2.FF 5％ CCB−33F 5％ CCB−53F 5％実施例９物質質量％Ｂ−3F.F 6.00 Ｔ_（N,I）＝85゜Ｂ−5F.F 7.00 V₂₀＝22cst BCH−2F.F 8.00 △ｎ＝0.148 BCH−3F.F 12.00 V₁₀（第二）＝2.2V BCH−5F.F 10.00 BCH−2CL.F.F 5.00 BCH−3CL.F.F 9.00 BCH−5CL.F.F 11.00 BECH−3F.F 11.00 BECH−4F.F 10.00 BECH−5F.F 11.00 実施例10 物質質量％Ｂ−3FCL 6.00 Ｔ_（N,I）＝83゜Ｂ−5FCL 7.00 Ｖ＝23cst BCH−2F.F 8.00 △ｎ＝0.158 BCH−3F.F 12.00 V₁₀（第二）＝2.3V BCH−5F.F 10.00 BCH−2CL.F.F 5.00 BCH−3CL.F.F 9.00 BCH−5CL.F.F 11.00 BECH−3F.F 11.00 BECH−4F.F 10.00 BECH−5F.F 11.00 実施例11 物質質量％Ｂ−5.FOCF₃ 8.00 Ｔ_（N,I）＝79゜Ｂ−7.FOCF₃ 7.00 Ｖ＝16cst CCP−2OCF₃ 13.00 △ｎ＝0.088 CCP−3OCF₃ 15.00 V₁₀（第一）＝1.65V CCP−4OCF₃ 13.00 0.5μｍ CCP−5OCF₃ 14.00 BCH−3F.F.F 9.00 CCP−3F.F.F 12.00 CCP−5F.F.F 9.00

フロントページの続き (72)発明者ライフェンラート、フォルカードイツ連邦共和国デー―6101 ロスドルフヤーンシュトラーセ 15 (72)発明者プラハ、ヘルベルトドイツ連邦共和国デー―6100 ダルムシュタットヴィンガーツベルクシュトラーセ５ (56)参考文献特開平２−233626（ＪＰ，Ａ) 特開平２−289682（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−61083（ＪＰ，Ａ) 特表平３−500413（ＪＰ，Ａ) 特表平４−505477（ＪＰ，Ａ) 国際公開90／4623（ＷＯ，Ａ１) 国際公開91／3450（ＷＯ，Ａ１) 欧州特許出願公開414088（ＥＰ，Ａ１) 欧州特許出願公開406468（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 19/08 - 19/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する極性化合物の混合
物を基礎とする液晶媒体であって、一般式Ｉ（式中、Ｒは、それぞれの場合に７個までの炭素原子を
有するアルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルま
たはアルケニルであり、Ｘは弗素、塩素、CF₃、OCF₃ま
たはOCHF₂であり、およびL¹〜L⁴は、それぞれ互いに独
立して弗素または水素である）の１種またはそれ以上の
化合物、および、式II、III、IV、Ｖ、VI、VIIおよびVIII （式中、それぞれの基は以下に定義する通りである： R:それぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアルキ
ル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニ
ル； X:F、Cl、CF₃またはOCF₃; Y¹およびY²:それぞれの場合に互いに独立してＨまたは
Ｆであるが、Y¹およびY²が同時にＦになることはない； r:式II、III、IV、VIおよびVIIIにおいて、０または１
を表し、式ＶおよびVIIにおいて、１を表す。）からなる群から選ばれる１またはそれ以上化合物を含
み、この液晶媒体中に、式I'' （式中、Z¹およびZ²は、それぞれ互いに独立して、−CH
₂CH₂−、−Ｃ≡Ｃ−、−CO−Ｏ−、−Ｏ−CO−または単
結合であり、ｍは０、１または２でありQ¹およびQ²は、それぞれ互い
に独立して1,4−フェニレン、トランス−1,4−シクロヘ
キシレンまたは３−フルオロ−1,4−フェニレンであ
り、あるいはまた基Q¹およびQ²の一方はトランス−1,3
−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイ
ル、ピリジン−2,5−ジイルまたは1,4−シクロヘキセニ
レンでもあり、R⁰は、それぞれの場合に９個までの炭素
原子を有するｎ−アルキル、ｎ−アルケニル、ｎ−アル
コキシまたはｎ−オキサアルキルであり、ＹはＨまたは
Ｆである）で表わされるニトリルを10％を超えて含有しないことを
条件とし、さらに、次に示す混合物から実質的になるものが除かれ
る液晶媒体。混合物：ａ）群A: から選択される２種またはそれ以上の化合物から成る５
〜65重量％の成分Ａ、ｂ）群B: から選択される２種またはそれ以上の化合物から成る20
〜95重量％の成分Ｂ、およびｃ）170℃以上の透明点を有する１種またはそれ以上の
化合物から成る０〜40重量％の成分Ｃ（但し、Ｒ、ＸおよびＹは、それぞれ互いに独立して以
下の意味である：Ｒはそれぞれの場合に７個までの炭素原子を有するアル
キル、オキサアルキル、ハロアルキルまたはアルケニル
であり、ＸはＦ、Cl、CHF₂、CF₃、OCHF₂またはOCF₃であ
り、そしてＹはＨ、ＦまたはClである）を含む混合物であって、成分Ｂが、ＸがCl、CHF₂、C
F₃、OCHF₂またはOCF₃、Ｙの一つがＦで他のＹは、もし
あれば、ＨまたはＦである化合物を含む混合物
【請求項２】前記一般式II、IIIおよびIVからなる群よ
り選ばれる１またはそれ以上の化合物を含むことを特徴
とする請求項１記載の媒体。
【請求項３】前記一般式Ｖ〜VIIIからなる群より選ばれ
る１またはそれ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記載の媒体。
【請求項４】一般式IX〜XIIから成る群より選択される
１種又はそれ以上の化合物をさらに含有することを特徴
とする請求項１〜３の少なくとも１項記載の媒体。（式中、Ｒ、Ｘ、Y¹およびY²は、それぞれ互いに独立し
て請求項１に定義した通りである。）
【請求項５】前記式Ｉ〜IVの化合物の割合が合せて全混
合物の少なくとも50重量％であることを特徴とする請求
項１または２記載の媒体。
【請求項６】式Ｉの化合物の割合が全混合物の10〜50重
量％であることを特徴とする請求項１〜３の少なくとも
１項記載の媒体。
【請求項７】式II〜IVの化合物の割合が全混合物の30〜
70重量％であることを特徴とする請求項１または２記載
の媒体。
【請求項８】媒体が一般式ＩおよびII〜XIIから成る群
から選択される化合物から実質的に成ることを特徴とす
る請求項１〜４の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項９】請求項１記載の液晶媒体を使用する電気光
学的デバイス。
【請求項１０】請求項１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１１】前記ディスプレイがアクティブマトリッ
クスを有することを特徴とする請求項10記載のディスプ
レイ。
【請求項１２】式中のである請求項１〜４の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１３】式中のアルケニルが、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、または3E−ヘプテニルである請求項１
〜４の少なくとも１項記載の媒体。
【請求項１４】式中のオキサアルキルが、ｎおよびｍが
それぞれ独立に１ないし６のいずれか１つをあらわす直
鎖基C_nH_2n+1−Ｏ−（CH₂）_ｍ−である請求項１〜４の少
なくとも１項記載の媒体。
【請求項１５】式II、III、Ｖおよび／またはVII中のＸ
がCF₃、OCF₃またはOCHF₂である請求項１〜３の少なくと
も１項記載の媒体。
【請求項１６】媒体が次式（式中ｎおよびｍはそれぞれの場合１ないし７であ
る。）で表される化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４
の少なくとも１項記載の媒体。