JP4132146B2 - 液晶混合物 - Google Patents
液晶混合物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4132146B2 JP4132146B2 JP24598497A JP24598497A JP4132146B2 JP 4132146 B2 JP4132146 B2 JP 4132146B2 JP 24598497 A JP24598497 A JP 24598497A JP 24598497 A JP24598497 A JP 24598497A JP 4132146 B2 JP4132146 B2 JP 4132146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- formula
- liquid crystal
- component
- compounds
- alkyl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 0 *C(C=C1)=CCC1=* Chemical compound *C(C=C1)=CCC1=* 0.000 description 6
- IJFKGVFXUSGVKY-UHFFFAOYSA-N CC(CC1)CCC1[U+] Chemical compound CC(CC1)CCC1[U+] IJFKGVFXUSGVKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPMUDXVQHUECRE-UHFFFAOYSA-N CC1COC(C)OC1 Chemical compound CC1COC(C)OC1 RPMUDXVQHUECRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短い切換え時間ならびに良好な急峻度および角度依存性を有するスーパーツイスト液晶ディスプレイ（ＳＦＡ）およびこのディスプレイで使用される新規ネマティック液晶混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
理論としてのＳＦＡは、例えばEP 0,131,216B1;DE 3,423,993A1;EP 0,098,070A2;M.SchadtおよびF.Leenhoutsによる17th;液晶に係わるフライブルグ会議(Freiburg conference on liquid crystals)(1987年４月８〜１０日）；K.Kawasaki等によるSID 87 Digest 391(20.6);M. SchadtおよびF.LeenhoutsによるSID 87 Digest 372(20.1);K.Katoh等によるJapanese Journal of Applied Physics, Vol.26, No.11,L1784〜L1786(1987);F.Leenhouts等によるAppl.Phys.Lett.,50(21),1468(1987);H.A.van SprangおよびH.G.KoopmanによるJ.Appl.Phys.,62(5),1734(1987);T.J.SchefferおよびJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.,45(10),1021(1984);M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phys.Lett.,50(5),236(1987)およびE.P.RaynesによるMol.Cryst.Liq.Cryst.Letters,Vol.4(1),1〜8頁(1986)から知られている。
【０００３】
本明細書において、ＳＦＡの用語は、１６０゜〜７２０゜のツイスト角を有する比較的大きなツイスト角を有する表示素子の全部を包含するものとし、このような表示素子には、例えばWaters等の表示素子（C.W.Waters等によるProc.Soc.Inf.Disp.(New York)(1985)(3rd Intern.Display Conference,Kobe,Japan))、STN-LCDs(DE OS 3,503,259);SBE-LCDs(T.J.SchefferおよびJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.,45(1984),1021);OMI-LCDs(M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phys.Lett.,50(1987),236);DST-LCDs(EP OS 0,246,842)またはBW-STN-LCDs(K.Kawasaki等によるSID 87 Digest 391(20.6))がある。
【０００４】
標準型ＴＮディスプレイに比較して、この方式のＳＦＡは、電気光学特性の格別に良好な急峻性およびこれに伴う良好なコントラスト値の点で、およびまたコントラストの格別に小さい角度依存性の点で際立っている。特に比較的低温において格別に短い切換え時間を有するＳＦＡは特に重要である。従来技術によって短い切換え時間を得るためには、粘度、特に液晶混合物の粘度を液晶成分の通常の最適組合わせによって、およびまた場合により、比較的高い蒸気圧を有するモノトロピック添加剤を使用して最適化していた。しかしながら、達成された切換え時間はあらゆる用途に適するものではなかった。
近年(T.J.Scheffer等によるDisplays,Vol.14(2)1993,74〜85頁）、非常に短い応答時間でのスーパーツイストディスプレイを電気的にアドレスする方法が開示された。
【０００５】
この技術はアクティブ アドレス法として知られているが、時分割駆動(time addressing format)における通常のラインとは異なり、大きな割合のフレーム時間(frame time)について、ディスプレイの各列をアドレスする。すなわち、各列は各フレームが矩形波形(orthogonal wave forms)を有する期間中に１度だけアドレスされる。この後者の通常の技術が非常に短い応答時間を有するスーパーツイストＬＣＤで採用された場合には、リフレッシュ時間が応答時間の１０％であるべき（代表的には、ＰＣ用のＶＧＡディスプレイでは１．６ｍｓ）であるというガイドラインは見出されず、これによってその「オン」状態からの液晶の緩和の結果としてコントラスト比の減少が生じる。アクティブ アドレス法はスーパーツイストＬＣＤのアドレスに可能性を開いた。すなわち、この簡単な技術はアクティブマトリックスアドレス液晶ディスプレイによって現在達成されている高性能高価格レベルに挑戦することを可能にすることができる。
【０００６】
より短い切換え時間はまた、ＳＦＡのＬＣ層の厚さを減少させることにより、およびまたより大きい複屈折率△ｎを有する液晶混合物を使用することによって達成することができる。
しかしながら、これらの切換え時間短縮化への全ての試みは、あらゆる用途には適応しきれない混合物のままで依然として止まっている。
更にＳＦＡに求められる要件はより高い時分割特性（これは少数のＩＣで得られる）、より低いしきい値電圧および急峻な特性曲線にある。しかしながら、誘電性および弾性物性などの種々の材料パラメーターが相反する影響を及ぼすことから、前記物性の全てにおいて同時に最適パラメーターを得ることはできない。
従って、短い切換え時間を有し、同時に広い動作温度範囲、小さい急峻度値、コントラストの良好な視角依存性および低いしきい値電圧を有する改良されたＳＦＡに対する多くの要求が継続している。
【０００７】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、前記欠点を小さい程度でのみ有するか、または全く有しておらず、同時に、非常に有用な総合的性質を有するＳＦＡを提供することにある。
本発明のもう一つの課題は、このようなＳＦＡに使用される新規ネマティック液晶混合物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解消するための手段】
本発明により、トラン−４，４´−ジイル構造要素を有する化合物の３種または４種以上を３０〜８０重量％の割合で含有するネマティック液晶混合物を使用すると、この課題が達成ができることが見出された。
このネマティック液晶混合物は好ましくは、少なくとも６０℃のネマティック相範囲、２５ｍＰａ．ｓよりも大きくない粘度、少なくとも０．２００の複屈折率および少なくとも＋１の誘電異方性を有する。上記化合物の誘電異方性およびネマティック液晶混合物に関するパラメーターは２０℃の温度に基づく数値である。
【０００９】
従って、本発明は、
− フレームとともにセルを形成している２枚の面平行の外側基板、
− セル中に存在する正の誘電異方性を有するネマティック液晶混合物、
− 上記外側基板の内側面上に積層されている配向膜を備えており、矩形波形により各画素をアドレスする電極層、
を備えており、
− 上記外側基板の表面上の分子の長軸と外側基板表面との間のプレチルト角は約１度〜３０度であり、そして
− 配向膜から配向膜までのセル内の液晶混合物のツイスト角は１００〜６００゜の数値を有し、
【００１０】
そのネマティック液晶混合物が基本的に、
ａ)＋１．５より大きい誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または２
種以上を含有する液晶成分Ａの１５〜５０重量％、好ましくは２０〜５０重量％、
ｂ)−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または
２種以上を含有する液晶成分Ｂの５〜４０重量％、
ｃ)トラン−４，４´−ジイル構造要素を有する化合物の３種または４種以上を含有す
る液晶成分Ｔの３０〜８０重量％、および
ｄ)層厚さ（面平行外側基板の隔たり）とキラルネマティック液晶混合物のナチュラル
ピッチとの比が約０．２〜１．３であるような量の光学活性成分Ｄ、
を含有し、
【００１１】
かつまた当該ネマティック液晶混合物が少なくとも６０℃のネマティック相範囲を有し、２５ｍＰａ．ｓ．よりも大きくない粘度、および少なくとも＋１の誘電異方性を有する高度マルチプレックス駆動ＳＦＡに関するものであり（これらの化合物の誘電異方性および当該ネマティック液晶混合物に関連するパラメーターは２０℃の温度に基づくものである）、上記成分Ｂが式Ｉ*：
【００１２】
【化１３】
式中、Ｒ1*はＣ原子１〜８個を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、そして
Ｒ2*はＨまたはＣ原子１〜５個を有するアルキルである、
で表わされる化合物の少なくとも１種を含有し、そして成分Ｔが式Ｉ：
【００１３】
【化１４】
式中、Ｒ1はＣ原子１〜８個を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
Ｌ1およびＬ2はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、
Ｒ2はＦ、ＣＦ3、ＯＣＨＦ2またはＯＣＦ3であるか、またはＣ原子１〜８個を有するアルキルまたはアルコキシであり、
Ｚは、−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、そして
ｐは０または１である、
で表わされる化合物の少なくとも３種を含有することを特徴とする高度マルチプレックス駆動ＳＦＡに関する。
【００１４】
好適な成分Ａは下記式ＩＩおよび（または）式ＩＩＩで表わされる化合物を含有する：
【化１５】
各式中、Ｒは１２個までのＣ原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
【００１５】
【化１６】
Ｌ3〜Ｌ8はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、
Ｚ1は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、
Ｚ2は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
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、
ｍは１または２であり、そして
ｎは０または１である。
【００１６】
本発明のもう一つの態様は、下記式Ｉａ１で表わされる化合物を使用して、各画素が矩形波形によりアドレスされるＳＴＮディスプレイの切換え時間および急峻度を改良することにある：
【化１７】
式中、ｎおよびｍは上記意味を有する。
【００１７】
式Ｉ、式Ｉ*、式ＩＩおよび式ＩＩＩで表わされる化合物およびまた本発明によるＳＦＡに使用することができるその他の化合物はそれぞれ、公知であるか、または公知化合物と同様にして製造することができる。
式Ｉで表わされる化合物は、US3,925,482およびWO88/07514から、そして式Ｉ*で表わされる化合物はEP 0 122 389から公知であるが、これらの化合物の助けによってＳＦＡの切換え時間を改良することができることは示唆されていない。
GB-A-2 255 465には、成分Ａタイプの液晶と２環状または３環状トラン化合物との混合物が記載されており、この混合物に成分Ｂタイプの液晶を添加することができることが記載されている。しかしながら、僅かに０．１３３の△ｎを得ることができるのみである。
【００１８】
大きい△ｎ値を有するトラン液晶化合物を使用することによって、△ｎを増大させることを目的とする液晶組成物は、日本国特許出願公開第６１−９７３８３号および同第６１−９７３８４号ならびにＥＰ １７８９３７に記載されている。これらの液晶組成物は、主成分として大きい△ｎ値を有するトラン液晶化合物、エステル結合を有する液晶化合物およびその末端にシアノ基を有し、かつまた大きい△εを有する成分Ａタイプの液晶化合物を含有する。
このような慣用の液晶組成物は大きい△ｎ値を有しているから、生成する組成物の光学異方性は比較的大きい。さらに、エステル結合を有する化合物が組成物中に含有されていることから、スメクティック相は低温雰囲気では現れない傾向にある。エステル結合を有するフェニルシクロヘキサンカルボキシレート液晶化合物は小さい△ｎ値を有し、従ってこの組成物の光学異方性はさほど大きくない（大きくて約０．１７５）。
【００１９】
エステル結合を有する化合物は、小さい粘度を有する液晶化合物の中では比較的大きい方の粘度を有する。例えば、エステル結合を有する化合物は約２０ｃｐの粘度を有する。この理由で、このような液晶化合物を含有する液晶組成物の粘度は大きく、例えば２８ｃｐまたはそれ以上である。
EP 0 268 226には、約５５℃〜６５℃の低い透明点から判断することができるように、低度または中程度マルチプレックス駆動ＴＮ用途用の２環状および３環状トラン化合物と２０％よりも多い量の２環状成分Ｂタイプの液晶との混合物が記載されている。これらの混合物は代表的には、携帯用計算機またはビデオゲーム機に使用される。これらの混合物の特徴は、デバイスにおいて代表的には８５％の非常に小さい急峻度を有する点にある。
【００２０】
これに対して、本発明の混合物は非常に大きいマルチプレックス比、広い動作温度範囲、低いしきい値電圧（３ボルト以下、好ましくは１．２５〜２．８０、特に１．６０〜２．２０ボルト）および急峻な特性曲線ならびに７５℃、好ましくは７６〜１１０℃、特に９０℃〜１００℃の透明点を有する高度マルチプレックス駆動ＳＦＡの実現を可能にする。式Ｉ、式Ｉ*、式ＩＩおよび式ＩＩＩで表わされる化合物は低い粘度、特に低い回転粘度および小さい弾性定数比値（Ｋ3／Ｋ1）を有し、従って短い切換え時間となる。本発明による混合物は０．１６００よりも大きい光学異方性（△ｎ）または少なくとも０．１９５０の光学異方性を有する。本発明による混合物は好ましくは、下記群から選択される式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種を含有する：
【００２１】
【化１８】
各式中、alkyl*およびalkyl´はそれぞれ相互に独立して、炭素原子１〜５個を有する直鎖状アルキル基である。
【００２２】
本発明による混合物は好ましくは、下記群から選択される式ＩＩおよび（または）式ＩＩＩで表わされる化合物の１種または２種以上を含有する：
【化１９】
【００２３】
【化２０】
【００２４】
上記各式中、Ｒ、Ｌ3、Ｌ6およびＬ7は前記の意味を有する。
好適混合物は、式ＩＩａ、式ＩＩｂ、式ＩＩｃ、式ＩＩｄ、式ＩＩＩｄ、式ＩＩＩｊで表わされる化合物の２種または３種以上、特に式ＩＩａまたは式ＩＩｂで表わされる化合物の１種または２種以上および式Ｉで表わされる化合物の３〜６種および式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種を含有する。
本発明に従い使用することができる好適液晶混合物は、グループＡからの１種または２種以上の化合物を、好ましくは５％〜５０％の割合で、特に好ましくは１０％〜４０％の割合で含有する。グループＡからのこれらの化合物またはこの化合物は、＋３より大きい（好ましくは＋８より大きく、特に＋１２よりも大きい）誘電異方性を有し、本発明の液晶混合物の成分Ａを構成する。
好ましくは、この混合物は式ＩＩで表わされる化合物の１種または２種以上を２２〜４０％の範囲で含有する。Ｚ1が単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＯ−Ｏ−を意味する化合物は好適であり、下記の化合物は特に好適である：
【００２５】
【化２１】
【００２６】
下記の化合物はまた、好適である：
【化２２】
【００２７】
グループＡは好ましくは、式ＩＩｂ１〜式ＩＩｃ１から選択される化合物の１種または２種以上および場合によりまた、式ＩＩｃ２で表わされる化合物の１種または２種以上を包含する。
好ましくは、この混合物は、高い方の透明点を有する極性化合物、例えば下記化合物から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する：
【００２８】
【化２３】
【００２９】
【化２４】
【００３０】
上記各式において、１，４−フェニレン環はまた、例えば下記の化合物のように１個のフッ素原子によりラテラルに置換されていてもよい：
【化２５】
【００３１】
高い方の透明点を有する、これらの極性化合物は好ましくは、２〜２５％の範囲で使用する。
もう一つの好適態様において、本発明の混合物は非常に大きい誘電異方性を有する化合物の１種または２種以上を含有する。このような化合物は好ましくは、２〜１５％の範囲で使用する。この種の好適化合物は式Ｉ、式ＩＩｃ２および式ＩＩｊ１で表わされる化合物である。
好適液晶混合物はグループＢからの化合物の１種または２種以上を、好ましくは５％〜２５％の割合で含有する。グループＢからのこれらの化合物またはこの化合物は、＜１５０ｍＰａ．ｓの低い回転粘度（γ1）を有するか、または１２０℃よりも高い透明点を有しており、かつまた誘電的に中性であり（（△ε）＜２、特に０〜１０）、本発明の液晶混合物の成分Ｂを構成する。
【００３２】
好ましくは、成分Ｂは式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種および２個の環を有する下記式ＩＶ１〜ＩＶ７を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有し：
【化２６】
【００３３】
【化２７】
【００３４】
各式中、Ｒ3およびＲ4はＲについて上記した意味を有する、
および（または）３個の環を有する下記式ＩＶ８〜ＩＶ２３を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有する：
【化２８】
【００３５】
【化２９】
【００３６】
各式中、Ｒ3およびＲ4は前記意味を有し、ＩＶ７〜ＩＶ１７およびＩＶ２１中に存在する１，４−フェニレン基はそれぞれ相互に独立して、また置換基として１個または２個以上のフッ素を有していてもよい。
成分Ｂが１種または２種以上の２環状化合物を１０％よりも多い量で含有する場合には、このネマティック混合物は、１種または２種以上の、好ましくは１種のみの下記式ＩＶ２４〜ＩＶ２９を含む群から選択される化合物をさらに含有する：
【００３７】
【化３０】
【００３８】
上記各式中、Ｒ3およびＲ4は上記の意味を有し、そしてＩＶ２２〜ＩＶ２７中に存在する１，４−フェニレン基はそれぞれ相互に独立して、置換基として１個または２個以上のフッ素を有していてもよい。
いずれの場合も、このネマティック混合物は式ＩＶ２４〜ＩＶ２９で表わされる化合物の１種または２種以上を５重量％までの量でのみ、好ましくは０〜４重量％の量で含有する。
この液晶混合物はまた、光学活性成分Ｃを含有し、この成分の含有量はキラルネマティック液晶混合物の層厚さ（面平行担持基板の隔たり）とナチュラルピッチとの比が望ましいツイスト角に適する０．２より大きくなるような量である。適当なドーピング剤は広く種々の公知キラル物質および市販のドーピング剤、例えばコレステリルノナノエート、Ｓ ８１１(Merck KGaA,Darmstadt,FRG)およびＣＢ１５(Merck Ltd.,前BDH,Poole,UK)から選択することができる。その選択にはそれ自体制限はない。
【００３９】
追加の好適態様において、本発明の液晶混合物は下記式Ｉａ〜Ｉｅを包含する化合物から選択される化合物の５種または６種以上を含有する：
【化３１】
【００４０】
各式中、Ｒ1は上記の意味を有し、そしてalkylはＣ原子１〜８個を有するｎ−アルキルである。
グループＴからの成分（１種または２種以上）の割合は好ましくは、３０％〜８０％、特に３０％〜６５％である。
式Ｉａおよび式Ｉｂで表わされる２環状および３環状トラン化合物の割合は好ましくは、１５％〜６０％である。
すべての末端がフッ素化されている非トラン型化合物の総割合は、好ましくは約５％〜２５％、特に約１０％〜２０％である。
＜−１．５の誘電異方性を有する化合物の１種または２種以上を包含する追加の成分Ｃの化合物の割合は、好ましくは約０％〜２０％、特に約０％〜１０％である。当業者は、所望のしきい値電圧を得るために、この割合を容易に調節することができる。原則的に、△ε＜−１．５を有する慣用の液晶化合物の全部を使用することができる。
【００４１】
特に好適な態様において、本発明による混合物は好ましくは、−２よりも小さい誘電異方性を有する化合物（成分Ｃ）の１種または２種以上を約０％〜１０％含有する。この種の化合物は公知であり、例えばDE-OS 3,231,707またはDE-OS 3,407,013に記載されているような、構造：
【化３２】
を含有する２，３−ジシアノハイドロキノンの誘導体またはシクロヘキサン誘導体がある。
【００４２】
しかしながら、構造要素２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンを含有する化合物、例えばDE-OS 3,807,801、同3,807,861、同3,807,863、同3,807,864または同3,807,908に記載されている化合物を選択すると好ましい。国際特許出願PCT/DE88/00133に記載の化合物のようなこれらの構造要素を有するトラン化合物、特に下記式で表わされる化合物は特に好適である：
【化３３】
【００４３】
各式中、Ｒ2およびＲ5はそれぞれ相互に独立して、好ましくはＣ原子１〜７個を有するｎ−アルキルまたはＣ原子３〜７個を有するｎ−アルケニルであり、そしてＺ0は−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合である。
下記式で表わされるフェニルシクロヘキシルカルボキシレート化合物は特に好適である：
【００４４】
【化３４】
各式中、Ｒ5はＣ原子１〜７個をそれぞれ有するｎ−アルキルまたはｎ−アルコキシ、あるいはＣ原子３〜７個をそれぞれ有するｎ−アルケニルまたはｎ−アルケニルオキシである。
【００４５】
好適成分Ｔは下記式Ｔ３で表わされる化合物の１種または２種以上を含有する：
【化３５】
式中、Ｒ6は、下記の基であり：
【化３６】
ｎは１〜１５の整数であり、
Ｌ1およびＬ2はそれぞれ相互に独立して、ＨまたはＦであり、そして
ＸはＦ、ＣｌまたはＯＣＦ3である。
【００４６】
さらに特に好適な態様において、混合物は下記の成分を含有する：
− 下記式で表わされる化合物の１種または２種以上の＞１重量％：
【化３７】
− 式Ｉにおいて、ｐが０である化合物の２種または３種以上、好ましくは式Ｉａおよび（または）式Ｉｂで表わされる化合物の少なくとも２種、特に下記式Ｉａ１で表わされる化合物の１〜５種の１５〜６０重量％：
【００４７】
【化３８】
式中、ｍは１または２であり、そしてｎは１〜９の整数、好ましくは１、２、３または５である、
【００４８】
− 式Ｉにおいて、ｐが１である化合物の２種または３種以上、好ましくは式Ｉｄおよび（または）Ｉｅで表わされる化合物の少なくとも２種の１０〜４０重量％、
− １−シアノ−トランス−１，４−シクロヘキシレン基または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン基を有する化合物の１種または２種以上を包含する成分Ｃ、
− 下記群からの化合物の少なくとも１種：
【００４９】
【化３９】
【００５０】
各式中、Alkyl´はＣ原子２〜７個を有する直鎖状アルキル基であり、そしてＸはＨまたはＦである、
− Ｒがトランス−アルケニル基またはトランス−アルケニルオキシ基である化合物の１種または２種以上、
− 下記群から選択される化合物の１種または２種以上：
【００５１】
【化４０】
【００５２】
各式中、Ｒ2およびＲ3は成分Ｂの場合について前記した好適意味を有し、そしてその２個の１，４−フェニレン基のうちの１個はまた、フッ素で置換されていてもよい；これらの化合物の割合は、０％〜２５％、好ましくは約５％〜１５％である。
さらに特に好ましい態様において、混合物は下記の成分を含有する：
− 式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種、
− 式ＩＩｂ１、式ＩＩｃ１または式ＩＩｃ２から選択される化合物の少なくとも２種、
− 式Ｉａまたは式Ｉｂで表わされる化合物の２種または３種以上、あるいは
− 下記群から選択される化合物の１種または２種以上：
【００５３】
【化４１】
各式中、Ｒ2およびＲ3は式ＩＩＩで表わされる化合物について定義されているとおりである。
【００５４】
別の好適態様において、混合物は下記の成分を含有する：
１０〜５０重量％の液晶成分Ａ；この成分は本質的に、式ＩＩＩ、特に式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｄ、式ＩＩＩｆ、式ＩＩＩｈ、式ＩＩＩｉおよび／または式ＩＩＩｊで表わされる式ＩＩＩの化合物からなり、好適には、式ＩＩＩｉおよび／または式ＩＩＩｊの化合物を含有する。
１〜３５重量％、特に１０〜２０重量％の液晶成分Ｂ；この成分は本質的に、式Ｉ*、式ＩＶ２、式ＩＶ６、式ＩＶ１０、式ＩＶ１２および式Ｖから選択される化合物の少なくとも１種からなる。
【００５５】
偏光板、電極基板およびそれぞれそこに隣接している各液晶分子の好適配向（ディレクター）が通常、一方の電極から他方の電極までの間で１６０゜〜７２０゜の数値で相互にねじれているように処理されている表面を有する電極からの本発明による液晶表示素子の構造は、この形式の表示素子に慣用の構造に相当するものである。本明細書で使用されている“慣用の構造”の用語は広い意味で使用されており、誘導型および改変型スーパーツイストセルの全部を包含し、特にまたマトリックス表示素子を包含する。２枚の支持基板の表面チルト角は同一または相違していてもよい。同一チルト角の方が好ましい。
【００５６】
本発明によるディスプレイは、例えばシェーファー(T.J.Scheffer)等によりDisplays,Vol.14(2)(1993),74〜85頁に記載されているように、矩形波形によりアドレスされる。
しかしながら、本発明による表示素子とねじれネマティックセルに基づく従来慣用の表示素子との基本的相違点は、その液晶層における液晶成分の選択にある。
本発明に従い使用することができる液晶混合物は、それ自体慣用の方法で製造される。一般に、比較的少量で使用される成分の所望量を基本成分を構成する成分中に、有利には温度を高めて溶解させる。成分の有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の溶液を混合し、次いで混合後に、例えば蒸留により溶剤を、再除去することもできる。
誘電体はまた、当業者に公知であって、刊行物に記載されている追加の添加剤を含有することができる。例えば、０〜１５％の多色性染料を添加することができる。
【００５７】
【実施例】
以下の例は本発明を説明しようとするものであって、本発明を制限するものではない。
略語は下記の意味を有するものとする：
Ｓ−Ｎ スメクティック−ネマティック相転移温度、
Ｎ−Ｉ ネマティック−アイソトロピック相転移温度、
ｃ．ｐ． 透明点、
Ｖ20 粘度（ｍＰａ．ｓ）、
【数１】
【００５８】
Ｔon スイッチ オンから最大コントラストの９０％に到達するまでの時間、
Ｔoff スイッチ オフから最大コントラストの１０％に到達するまでの時間、
Ｖ10 しきい値電圧（ボルト）、
Ｖ90 飽和電圧、
Ｖ90／Ｖ10 急峻度、
γrot 回転粘度。
ＳＦＡは矩形波形でアドレスされる（マルチプレックス比 １：２５６、バイアス １：１６、操作電圧 ７．２ボルト）。
【００５９】
本明細書全体にわたり、温度はいずれも℃で示されている。パーセンテージは重量パーセントである。切換え時間および粘度に関する数値は２０℃における数値である。
本特許出願および下記の例において、液晶化合物の化学構造はいずれも頭文字で示されており、化学式への変換は以下の表Ａおよび表Ｂにより行うことができる。全ての基ＣnＨ2n+1および基ＣmＨ2m+1はそれぞれ、ｎ個またはｍ個の炭素原子を含有する直鎖状アルキル基である。表Ｂ中のコードは自明である。表Ａにおいて、骨格構造に関する頭文字のみが示されている。各化合物について、骨格構造に関する頭文字の後に、−印により分離して、下記のとおりの置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｌ1 およびＬ2に関するコードが示されている。
表ＡおよびＢに挙げられている化合物は、本発明の特に好適な成分である。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表Ａ：
【化４２】
【００６２】
表Ｂ：
【化４４】
【００６３】
例１
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表２】
【００６４】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ→Ｎ −２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ ＋０．１７３６
△ε ＋４．８
Ｖ20［ｍｍ2／秒；２０℃］ １５
【００６５】
例２
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表３】
【００６６】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ −４０℃
透明点 ＋８２℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７９０
Ｖ10,0,20 ２．５９Ｖ
【００６７】
例３
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表４】
【００６８】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜−２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７４７
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋５．２
【００６９】
例４
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表５】
【００７０】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ −２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７４５
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．９
【００７１】
例５
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表６】
【００７２】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ８６℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７５８
【００７３】
例６
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表７】
【００７４】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７４６
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．９
【００７５】
例７
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表８】
【００７６】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ＋８５℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７１５
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．５
【発明の属する技術分野】
本発明は、短い切換え時間ならびに良好な急峻度および角度依存性を有するスーパーツイスト液晶ディスプレイ（ＳＦＡ）およびこのディスプレイで使用される新規ネマティック液晶混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
理論としてのＳＦＡは、例えばEP 0,131,216B1;DE 3,423,993A1;EP 0,098,070A2;M.SchadtおよびF.Leenhoutsによる17th;液晶に係わるフライブルグ会議(Freiburg conference on liquid crystals)(1987年４月８〜１０日）；K.Kawasaki等によるSID 87 Digest 391(20.6);M. SchadtおよびF.LeenhoutsによるSID 87 Digest 372(20.1);K.Katoh等によるJapanese Journal of Applied Physics, Vol.26, No.11,L1784〜L1786(1987);F.Leenhouts等によるAppl.Phys.Lett.,50(21),1468(1987);H.A.van SprangおよびH.G.KoopmanによるJ.Appl.Phys.,62(5),1734(1987);T.J.SchefferおよびJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.,45(10),1021(1984);M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phys.Lett.,50(5),236(1987)およびE.P.RaynesによるMol.Cryst.Liq.Cryst.Letters,Vol.4(1),1〜8頁(1986)から知られている。
【０００３】
本明細書において、ＳＦＡの用語は、１６０゜〜７２０゜のツイスト角を有する比較的大きなツイスト角を有する表示素子の全部を包含するものとし、このような表示素子には、例えばWaters等の表示素子（C.W.Waters等によるProc.Soc.Inf.Disp.(New York)(1985)(3rd Intern.Display Conference,Kobe,Japan))、STN-LCDs(DE OS 3,503,259);SBE-LCDs(T.J.SchefferおよびJ.NehringによるAppl.Phys.Lett.,45(1984),1021);OMI-LCDs(M.SchadtおよびF.LeenhoutsによるAppl.Phys.Lett.,50(1987),236);DST-LCDs(EP OS 0,246,842)またはBW-STN-LCDs(K.Kawasaki等によるSID 87 Digest 391(20.6))がある。
【０００４】
標準型ＴＮディスプレイに比較して、この方式のＳＦＡは、電気光学特性の格別に良好な急峻性およびこれに伴う良好なコントラスト値の点で、およびまたコントラストの格別に小さい角度依存性の点で際立っている。特に比較的低温において格別に短い切換え時間を有するＳＦＡは特に重要である。従来技術によって短い切換え時間を得るためには、粘度、特に液晶混合物の粘度を液晶成分の通常の最適組合わせによって、およびまた場合により、比較的高い蒸気圧を有するモノトロピック添加剤を使用して最適化していた。しかしながら、達成された切換え時間はあらゆる用途に適するものではなかった。
近年(T.J.Scheffer等によるDisplays,Vol.14(2)1993,74〜85頁）、非常に短い応答時間でのスーパーツイストディスプレイを電気的にアドレスする方法が開示された。
【０００５】
この技術はアクティブ アドレス法として知られているが、時分割駆動(time addressing format)における通常のラインとは異なり、大きな割合のフレーム時間(frame time)について、ディスプレイの各列をアドレスする。すなわち、各列は各フレームが矩形波形(orthogonal wave forms)を有する期間中に１度だけアドレスされる。この後者の通常の技術が非常に短い応答時間を有するスーパーツイストＬＣＤで採用された場合には、リフレッシュ時間が応答時間の１０％であるべき（代表的には、ＰＣ用のＶＧＡディスプレイでは１．６ｍｓ）であるというガイドラインは見出されず、これによってその「オン」状態からの液晶の緩和の結果としてコントラスト比の減少が生じる。アクティブ アドレス法はスーパーツイストＬＣＤのアドレスに可能性を開いた。すなわち、この簡単な技術はアクティブマトリックスアドレス液晶ディスプレイによって現在達成されている高性能高価格レベルに挑戦することを可能にすることができる。
【０００６】
より短い切換え時間はまた、ＳＦＡのＬＣ層の厚さを減少させることにより、およびまたより大きい複屈折率△ｎを有する液晶混合物を使用することによって達成することができる。
しかしながら、これらの切換え時間短縮化への全ての試みは、あらゆる用途には適応しきれない混合物のままで依然として止まっている。
更にＳＦＡに求められる要件はより高い時分割特性（これは少数のＩＣで得られる）、より低いしきい値電圧および急峻な特性曲線にある。しかしながら、誘電性および弾性物性などの種々の材料パラメーターが相反する影響を及ぼすことから、前記物性の全てにおいて同時に最適パラメーターを得ることはできない。
従って、短い切換え時間を有し、同時に広い動作温度範囲、小さい急峻度値、コントラストの良好な視角依存性および低いしきい値電圧を有する改良されたＳＦＡに対する多くの要求が継続している。
【０００７】
【発明が解消しようとする課題】
本発明の課題は、前記欠点を小さい程度でのみ有するか、または全く有しておらず、同時に、非常に有用な総合的性質を有するＳＦＡを提供することにある。
本発明のもう一つの課題は、このようなＳＦＡに使用される新規ネマティック液晶混合物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解消するための手段】
本発明により、トラン−４，４´−ジイル構造要素を有する化合物の３種または４種以上を３０〜８０重量％の割合で含有するネマティック液晶混合物を使用すると、この課題が達成ができることが見出された。
このネマティック液晶混合物は好ましくは、少なくとも６０℃のネマティック相範囲、２５ｍＰａ．ｓよりも大きくない粘度、少なくとも０．２００の複屈折率および少なくとも＋１の誘電異方性を有する。上記化合物の誘電異方性およびネマティック液晶混合物に関するパラメーターは２０℃の温度に基づく数値である。
【０００９】
従って、本発明は、
− フレームとともにセルを形成している２枚の面平行の外側基板、
− セル中に存在する正の誘電異方性を有するネマティック液晶混合物、
− 上記外側基板の内側面上に積層されている配向膜を備えており、矩形波形により各画素をアドレスする電極層、
を備えており、
− 上記外側基板の表面上の分子の長軸と外側基板表面との間のプレチルト角は約１度〜３０度であり、そして
− 配向膜から配向膜までのセル内の液晶混合物のツイスト角は１００〜６００゜の数値を有し、
【００１０】
そのネマティック液晶混合物が基本的に、
ａ)＋１．５より大きい誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または２
種以上を含有する液晶成分Ａの１５〜５０重量％、好ましくは２０〜５０重量％、
ｂ)−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または
２種以上を含有する液晶成分Ｂの５〜４０重量％、
ｃ)トラン−４，４´−ジイル構造要素を有する化合物の３種または４種以上を含有す
る液晶成分Ｔの３０〜８０重量％、および
ｄ)層厚さ（面平行外側基板の隔たり）とキラルネマティック液晶混合物のナチュラル
ピッチとの比が約０．２〜１．３であるような量の光学活性成分Ｄ、
を含有し、
【００１１】
かつまた当該ネマティック液晶混合物が少なくとも６０℃のネマティック相範囲を有し、２５ｍＰａ．ｓ．よりも大きくない粘度、および少なくとも＋１の誘電異方性を有する高度マルチプレックス駆動ＳＦＡに関するものであり（これらの化合物の誘電異方性および当該ネマティック液晶混合物に関連するパラメーターは２０℃の温度に基づくものである）、上記成分Ｂが式Ｉ*：
【００１２】
【化１３】
Ｒ2*はＨまたはＣ原子１〜５個を有するアルキルである、
で表わされる化合物の少なくとも１種を含有し、そして成分Ｔが式Ｉ：
【００１３】
【化１４】
Ｌ1およびＬ2はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、
Ｒ2はＦ、ＣＦ3、ＯＣＨＦ2またはＯＣＦ3であるか、またはＣ原子１〜８個を有するアルキルまたはアルコキシであり、
Ｚは、−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、そして
ｐは０または１である、
で表わされる化合物の少なくとも３種を含有することを特徴とする高度マルチプレックス駆動ＳＦＡに関する。
【００１４】
好適な成分Ａは下記式ＩＩおよび（または）式ＩＩＩで表わされる化合物を含有する：
【化１５】
【００１５】
【化１６】
Ｚ1は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、
Ｚ2は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
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、
ｍは１または２であり、そして
ｎは０または１である。
【００１６】
本発明のもう一つの態様は、下記式Ｉａ１で表わされる化合物を使用して、各画素が矩形波形によりアドレスされるＳＴＮディスプレイの切換え時間および急峻度を改良することにある：
【化１７】
【００１７】
式Ｉ、式Ｉ*、式ＩＩおよび式ＩＩＩで表わされる化合物およびまた本発明によるＳＦＡに使用することができるその他の化合物はそれぞれ、公知であるか、または公知化合物と同様にして製造することができる。
式Ｉで表わされる化合物は、US3,925,482およびWO88/07514から、そして式Ｉ*で表わされる化合物はEP 0 122 389から公知であるが、これらの化合物の助けによってＳＦＡの切換え時間を改良することができることは示唆されていない。
GB-A-2 255 465には、成分Ａタイプの液晶と２環状または３環状トラン化合物との混合物が記載されており、この混合物に成分Ｂタイプの液晶を添加することができることが記載されている。しかしながら、僅かに０．１３３の△ｎを得ることができるのみである。
【００１８】
大きい△ｎ値を有するトラン液晶化合物を使用することによって、△ｎを増大させることを目的とする液晶組成物は、日本国特許出願公開第６１−９７３８３号および同第６１−９７３８４号ならびにＥＰ １７８９３７に記載されている。これらの液晶組成物は、主成分として大きい△ｎ値を有するトラン液晶化合物、エステル結合を有する液晶化合物およびその末端にシアノ基を有し、かつまた大きい△εを有する成分Ａタイプの液晶化合物を含有する。
このような慣用の液晶組成物は大きい△ｎ値を有しているから、生成する組成物の光学異方性は比較的大きい。さらに、エステル結合を有する化合物が組成物中に含有されていることから、スメクティック相は低温雰囲気では現れない傾向にある。エステル結合を有するフェニルシクロヘキサンカルボキシレート液晶化合物は小さい△ｎ値を有し、従ってこの組成物の光学異方性はさほど大きくない（大きくて約０．１７５）。
【００１９】
エステル結合を有する化合物は、小さい粘度を有する液晶化合物の中では比較的大きい方の粘度を有する。例えば、エステル結合を有する化合物は約２０ｃｐの粘度を有する。この理由で、このような液晶化合物を含有する液晶組成物の粘度は大きく、例えば２８ｃｐまたはそれ以上である。
EP 0 268 226には、約５５℃〜６５℃の低い透明点から判断することができるように、低度または中程度マルチプレックス駆動ＴＮ用途用の２環状および３環状トラン化合物と２０％よりも多い量の２環状成分Ｂタイプの液晶との混合物が記載されている。これらの混合物は代表的には、携帯用計算機またはビデオゲーム機に使用される。これらの混合物の特徴は、デバイスにおいて代表的には８５％の非常に小さい急峻度を有する点にある。
【００２０】
これに対して、本発明の混合物は非常に大きいマルチプレックス比、広い動作温度範囲、低いしきい値電圧（３ボルト以下、好ましくは１．２５〜２．８０、特に１．６０〜２．２０ボルト）および急峻な特性曲線ならびに７５℃、好ましくは７６〜１１０℃、特に９０℃〜１００℃の透明点を有する高度マルチプレックス駆動ＳＦＡの実現を可能にする。式Ｉ、式Ｉ*、式ＩＩおよび式ＩＩＩで表わされる化合物は低い粘度、特に低い回転粘度および小さい弾性定数比値（Ｋ3／Ｋ1）を有し、従って短い切換え時間となる。本発明による混合物は０．１６００よりも大きい光学異方性（△ｎ）または少なくとも０．１９５０の光学異方性を有する。本発明による混合物は好ましくは、下記群から選択される式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種を含有する：
【００２１】
【化１８】
【００２２】
本発明による混合物は好ましくは、下記群から選択される式ＩＩおよび（または）式ＩＩＩで表わされる化合物の１種または２種以上を含有する：
【化１９】
【化２０】
上記各式中、Ｒ、Ｌ3、Ｌ6およびＬ7は前記の意味を有する。
好適混合物は、式ＩＩａ、式ＩＩｂ、式ＩＩｃ、式ＩＩｄ、式ＩＩＩｄ、式ＩＩＩｊで表わされる化合物の２種または３種以上、特に式ＩＩａまたは式ＩＩｂで表わされる化合物の１種または２種以上および式Ｉで表わされる化合物の３〜６種および式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種を含有する。
本発明に従い使用することができる好適液晶混合物は、グループＡからの１種または２種以上の化合物を、好ましくは５％〜５０％の割合で、特に好ましくは１０％〜４０％の割合で含有する。グループＡからのこれらの化合物またはこの化合物は、＋３より大きい（好ましくは＋８より大きく、特に＋１２よりも大きい）誘電異方性を有し、本発明の液晶混合物の成分Ａを構成する。
好ましくは、この混合物は式ＩＩで表わされる化合物の１種または２種以上を２２〜４０％の範囲で含有する。Ｚ1が単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＯ−Ｏ−を意味する化合物は好適であり、下記の化合物は特に好適である：
【００２５】
【化２１】
下記の化合物はまた、好適である：
【化２２】
グループＡは好ましくは、式ＩＩｂ１〜式ＩＩｃ１から選択される化合物の１種または２種以上および場合によりまた、式ＩＩｃ２で表わされる化合物の１種または２種以上を包含する。
好ましくは、この混合物は、高い方の透明点を有する極性化合物、例えば下記化合物から選択される化合物の１種または２種以上をさらに含有する：
【００２８】
【化２３】
【化２４】
上記各式において、１，４−フェニレン環はまた、例えば下記の化合物のように１個のフッ素原子によりラテラルに置換されていてもよい：
【化２５】
高い方の透明点を有する、これらの極性化合物は好ましくは、２〜２５％の範囲で使用する。
もう一つの好適態様において、本発明の混合物は非常に大きい誘電異方性を有する化合物の１種または２種以上を含有する。このような化合物は好ましくは、２〜１５％の範囲で使用する。この種の好適化合物は式Ｉ、式ＩＩｃ２および式ＩＩｊ１で表わされる化合物である。
好適液晶混合物はグループＢからの化合物の１種または２種以上を、好ましくは５％〜２５％の割合で含有する。グループＢからのこれらの化合物またはこの化合物は、＜１５０ｍＰａ．ｓの低い回転粘度（γ1）を有するか、または１２０℃よりも高い透明点を有しており、かつまた誘電的に中性であり（（△ε）＜２、特に０〜１０）、本発明の液晶混合物の成分Ｂを構成する。
【００３２】
好ましくは、成分Ｂは式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種および２個の環を有する下記式ＩＶ１〜ＩＶ７を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有し：
【化２６】
【化２７】
各式中、Ｒ3およびＲ4はＲについて上記した意味を有する、
および（または）３個の環を有する下記式ＩＶ８〜ＩＶ２３を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有する：
【化２８】
【化２９】
各式中、Ｒ3およびＲ4は前記意味を有し、ＩＶ７〜ＩＶ１７およびＩＶ２１中に存在する１，４−フェニレン基はそれぞれ相互に独立して、また置換基として１個または２個以上のフッ素を有していてもよい。
成分Ｂが１種または２種以上の２環状化合物を１０％よりも多い量で含有する場合には、このネマティック混合物は、１種または２種以上の、好ましくは１種のみの下記式ＩＶ２４〜ＩＶ２９を含む群から選択される化合物をさらに含有する：
【００３７】
【化３０】
上記各式中、Ｒ3およびＲ4は上記の意味を有し、そしてＩＶ２２〜ＩＶ２７中に存在する１，４−フェニレン基はそれぞれ相互に独立して、置換基として１個または２個以上のフッ素を有していてもよい。
いずれの場合も、このネマティック混合物は式ＩＶ２４〜ＩＶ２９で表わされる化合物の１種または２種以上を５重量％までの量でのみ、好ましくは０〜４重量％の量で含有する。
この液晶混合物はまた、光学活性成分Ｃを含有し、この成分の含有量はキラルネマティック液晶混合物の層厚さ（面平行担持基板の隔たり）とナチュラルピッチとの比が望ましいツイスト角に適する０．２より大きくなるような量である。適当なドーピング剤は広く種々の公知キラル物質および市販のドーピング剤、例えばコレステリルノナノエート、Ｓ ８１１(Merck KGaA,Darmstadt,FRG)およびＣＢ１５(Merck Ltd.,前BDH,Poole,UK)から選択することができる。その選択にはそれ自体制限はない。
【００３９】
追加の好適態様において、本発明の液晶混合物は下記式Ｉａ〜Ｉｅを包含する化合物から選択される化合物の５種または６種以上を含有する：
【化３１】
各式中、Ｒ1は上記の意味を有し、そしてalkylはＣ原子１〜８個を有するｎ−アルキルである。
グループＴからの成分（１種または２種以上）の割合は好ましくは、３０％〜８０％、特に３０％〜６５％である。
式Ｉａおよび式Ｉｂで表わされる２環状および３環状トラン化合物の割合は好ましくは、１５％〜６０％である。
すべての末端がフッ素化されている非トラン型化合物の総割合は、好ましくは約５％〜２５％、特に約１０％〜２０％である。
＜−１．５の誘電異方性を有する化合物の１種または２種以上を包含する追加の成分Ｃの化合物の割合は、好ましくは約０％〜２０％、特に約０％〜１０％である。当業者は、所望のしきい値電圧を得るために、この割合を容易に調節することができる。原則的に、△ε＜−１．５を有する慣用の液晶化合物の全部を使用することができる。
【００４１】
特に好適な態様において、本発明による混合物は好ましくは、−２よりも小さい誘電異方性を有する化合物（成分Ｃ）の１種または２種以上を約０％〜１０％含有する。この種の化合物は公知であり、例えばDE-OS 3,231,707またはDE-OS 3,407,013に記載されているような、構造：
【化３２】
【００４２】
しかしながら、構造要素２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンを含有する化合物、例えばDE-OS 3,807,801、同3,807,861、同3,807,863、同3,807,864または同3,807,908に記載されている化合物を選択すると好ましい。国際特許出願PCT/DE88/00133に記載の化合物のようなこれらの構造要素を有するトラン化合物、特に下記式で表わされる化合物は特に好適である：
【化３３】
各式中、Ｒ2およびＲ5はそれぞれ相互に独立して、好ましくはＣ原子１〜７個を有するｎ−アルキルまたはＣ原子３〜７個を有するｎ−アルケニルであり、そしてＺ0は−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合である。
下記式で表わされるフェニルシクロヘキシルカルボキシレート化合物は特に好適である：
【００４４】
【化３４】
【００４５】
好適成分Ｔは下記式Ｔ３で表わされる化合物の１種または２種以上を含有する：
【化３５】
【化３６】
Ｌ1およびＬ2はそれぞれ相互に独立して、ＨまたはＦであり、そして
ＸはＦ、ＣｌまたはＯＣＦ3である。
【００４６】
さらに特に好適な態様において、混合物は下記の成分を含有する：
− 下記式で表わされる化合物の１種または２種以上の＞１重量％：
【化３７】
【００４７】
【化３８】
【００４８】
− 式Ｉにおいて、ｐが１である化合物の２種または３種以上、好ましくは式Ｉｄおよび（または）Ｉｅで表わされる化合物の少なくとも２種の１０〜４０重量％、
− １−シアノ−トランス−１，４−シクロヘキシレン基または２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン基を有する化合物の１種または２種以上を包含する成分Ｃ、
− 下記群からの化合物の少なくとも１種：
【００４９】
【化３９】
各式中、Alkyl´はＣ原子２〜７個を有する直鎖状アルキル基であり、そしてＸはＨまたはＦである、
− Ｒがトランス−アルケニル基またはトランス−アルケニルオキシ基である化合物の１種または２種以上、
− 下記群から選択される化合物の１種または２種以上：
【００５１】
【化４０】
各式中、Ｒ2およびＲ3は成分Ｂの場合について前記した好適意味を有し、そしてその２個の１，４−フェニレン基のうちの１個はまた、フッ素で置換されていてもよい；これらの化合物の割合は、０％〜２５％、好ましくは約５％〜１５％である。
さらに特に好ましい態様において、混合物は下記の成分を含有する：
− 式Ｉ*で表わされる化合物の少なくとも１種、
− 式ＩＩｂ１、式ＩＩｃ１または式ＩＩｃ２から選択される化合物の少なくとも２種、
− 式Ｉａまたは式Ｉｂで表わされる化合物の２種または３種以上、あるいは
− 下記群から選択される化合物の１種または２種以上：
【００５３】
【化４１】
【００５４】
別の好適態様において、混合物は下記の成分を含有する：
１０〜５０重量％の液晶成分Ａ；この成分は本質的に、式ＩＩＩ、特に式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂ、式ＩＩＩｄ、式ＩＩＩｆ、式ＩＩＩｈ、式ＩＩＩｉおよび／または式ＩＩＩｊで表わされる式ＩＩＩの化合物からなり、好適には、式ＩＩＩｉおよび／または式ＩＩＩｊの化合物を含有する。
１〜３５重量％、特に１０〜２０重量％の液晶成分Ｂ；この成分は本質的に、式Ｉ*、式ＩＶ２、式ＩＶ６、式ＩＶ１０、式ＩＶ１２および式Ｖから選択される化合物の少なくとも１種からなる。
【００５５】
偏光板、電極基板およびそれぞれそこに隣接している各液晶分子の好適配向（ディレクター）が通常、一方の電極から他方の電極までの間で１６０゜〜７２０゜の数値で相互にねじれているように処理されている表面を有する電極からの本発明による液晶表示素子の構造は、この形式の表示素子に慣用の構造に相当するものである。本明細書で使用されている“慣用の構造”の用語は広い意味で使用されており、誘導型および改変型スーパーツイストセルの全部を包含し、特にまたマトリックス表示素子を包含する。２枚の支持基板の表面チルト角は同一または相違していてもよい。同一チルト角の方が好ましい。
【００５６】
本発明によるディスプレイは、例えばシェーファー(T.J.Scheffer)等によりDisplays,Vol.14(2)(1993),74〜85頁に記載されているように、矩形波形によりアドレスされる。
しかしながら、本発明による表示素子とねじれネマティックセルに基づく従来慣用の表示素子との基本的相違点は、その液晶層における液晶成分の選択にある。
本発明に従い使用することができる液晶混合物は、それ自体慣用の方法で製造される。一般に、比較的少量で使用される成分の所望量を基本成分を構成する成分中に、有利には温度を高めて溶解させる。成分の有機溶剤、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の溶液を混合し、次いで混合後に、例えば蒸留により溶剤を、再除去することもできる。
誘電体はまた、当業者に公知であって、刊行物に記載されている追加の添加剤を含有することができる。例えば、０〜１５％の多色性染料を添加することができる。
【００５７】
【実施例】
以下の例は本発明を説明しようとするものであって、本発明を制限するものではない。
略語は下記の意味を有するものとする：
Ｓ−Ｎ スメクティック−ネマティック相転移温度、
Ｎ−Ｉ ネマティック−アイソトロピック相転移温度、
ｃ．ｐ． 透明点、
Ｖ20 粘度（ｍＰａ．ｓ）、
【数１】
Ｔon スイッチ オンから最大コントラストの９０％に到達するまでの時間、
Ｔoff スイッチ オフから最大コントラストの１０％に到達するまでの時間、
Ｖ10 しきい値電圧（ボルト）、
Ｖ90 飽和電圧、
Ｖ90／Ｖ10 急峻度、
γrot 回転粘度。
ＳＦＡは矩形波形でアドレスされる（マルチプレックス比 １：２５６、バイアス １：１６、操作電圧 ７．２ボルト）。
【００５９】
本明細書全体にわたり、温度はいずれも℃で示されている。パーセンテージは重量パーセントである。切換え時間および粘度に関する数値は２０℃における数値である。
本特許出願および下記の例において、液晶化合物の化学構造はいずれも頭文字で示されており、化学式への変換は以下の表Ａおよび表Ｂにより行うことができる。全ての基ＣnＨ2n+1および基ＣmＨ2m+1はそれぞれ、ｎ個またはｍ個の炭素原子を含有する直鎖状アルキル基である。表Ｂ中のコードは自明である。表Ａにおいて、骨格構造に関する頭文字のみが示されている。各化合物について、骨格構造に関する頭文字の後に、−印により分離して、下記のとおりの置換基Ｒ1、Ｒ2、Ｌ1 およびＬ2に関するコードが示されている。
表ＡおよびＢに挙げられている化合物は、本発明の特に好適な成分である。
【００６０】
【表１】
表Ａ：
【化４２】
表Ｂ：
【化４４】
例１
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表２】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ→Ｎ −２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ ＋０．１７３６
△ε ＋４．８
Ｖ20［ｍｍ2／秒；２０℃］ １５
【００６５】
例２
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表３】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ −４０℃
透明点 ＋８２℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７９０
Ｖ10,0,20 ２．５９Ｖ
【００６７】
例３
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表４】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜−２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７４７
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋５．２
【００６９】
例４
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表５】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ −２０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ、２０℃］ ＋０．１７４５
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．９
【００７１】
例５
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表６】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ８６℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７５８
【００７３】
例６
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表７】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ＋９０℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７４６
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．９
【００７５】
例７
本例のＳＴＮディスプレイは、
【表８】
からなり、下記の性質を有する液晶媒体を含有する：
Ｓ−Ｎ ＜０℃
透明点 ＋８５℃
△ｎ［５８９ｎｍ，２０℃］ ＋０．１７１５
△ε［１ｋＨｚ，２０℃］ ＋４．５
Claims (12)
- − フレームとともにセルを形成している２枚の面平行の外側基板、
− セル中に存在する正の誘電異方性を有するネマティック液晶混合物、
− 上記外側基板の内側面上に積層されている配向膜を備えており、矩形波形により各
画素をアドレスする電極層、
を備えており、
− 上記外側基板の表面上の分子の長軸と外側基板表面との間のプレチルト角は約１度
〜３０度であり、そして
− 配向膜から配向膜までのセル内の液晶混合物のツイスト角は１００〜６００゜の数
値を有し、
そのネマティック液晶混合物が基本的に、
ａ）＋１．５より大きい誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または２種以上を含有する液晶成分Ａの１５〜５０重量％、
ｂ）−１．５〜＋１．５の誘電異方性を有する２環状または３環状化合物の１種または２種以上を含有する液晶成分Ｂの５〜４０重量％、
ｃ）トラン−４，４´−ジイル構造要素を有する化合物の３種または４種以上を含有する液晶成分Ｔの３０〜８０重量％、および
ｄ）層厚さ（面平行外側基板の隔たり）とキラルネマティック液晶混合物のナチュラルピッチとの比が約０．２〜１．３であるような量の光学活性成分Ｄ、を含有し、かつまた当該ネマティック液晶混合物が少なくとも６０℃のネマティック相範囲を有し、２５ｍＰａ．ｓ．よりも大きくない粘度、少なくとも０．１６００の複屈折率および少なくとも＋１の誘電異方性を有する高マルチプレックス駆動スーパーツイスト液晶ディスプレイであって（これらの化合物の誘電異方性および当該ネマティック液晶混合物に関連するパラメーターは２０℃の温度に基づくものである）、
上記成分Ｔが式Ｉ：
Ｌ1およびＬ2はそれぞれ独立して、ＨまたはＦであり、
Ｒ2はＦ、ＣＦ3、ＯＣＨＦ2またはＯＣＦ3であるか、またはＣ原子１〜８個を有するアルキルまたはアルコキシであり、
Ｚは、−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、そして
ｐは０または１である、
で表わされる化合物の少なくとも３種を含有し、そして上記成分Ｂが式Ｉ*：
Ｒ2*はＨまたはＣ原子１〜５個を有するアルキルである、
で表わされる化合物の少なくとも１種を含有し、
上記成分Ａが式ＩＩｃ２：
から選択される化合物の少なくとも１種を含有する、
ことを特徴とする高度マルチプレックス駆動スーパーツイスト液晶ディスプレイ。 - 上記成分Ａが式ＩＩおよび（または）式ＩＩＩ：
Ｚ1は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−または単結合であり、
Ｚ2は−ＣＯＯ−、−ＣＨ2ＣＨ2−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
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、
ｍは１または２であり、そして
ｎは０または１である、
で表わされる化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ａが式ＩＩａ、ＩＩｂ、ＩＩｃおよびＩＩｄ：
Ｌ 1 は請求項１に記載の意味を有する、
から選択される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ｂが式ＩＶ１〜ＩＶ７：
を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ｂが式ＩＶ８〜ＩＶ２３：
を含む群から選択される化合物の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ｔが式Ｉａ〜Ｉｅ：
を含む群から選択される化合物の５種または６種以上を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ｔが式Ｉａ１：
で表わされる化合物の１〜５種を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 上記成分Ｂが式Ｉ*ａ：
で表わされる化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - 成分Ａが式ＩＩＩｉおよび（または）式ＩＩＩｊ：
で表わされる化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のディスプレイ。 - ネマティック液晶混合物が３０〜６０重量％の式Ｉａおよび（または）式Ｉｂで表わされる化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のディスプレイ。
- 少なくとも０．１７１５の複屈折率を有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のディスプレイ。
- 請求項１〜１１のいずれか１項に定義されている組成を有する液晶混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP96113740 | 1996-08-28 | ||
| DE96113740.3 | 1996-08-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088140A JPH1088140A (ja) | 1998-04-07 |
| JP4132146B2 true JP4132146B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=8223134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24598497A Expired - Lifetime JP4132146B2 (ja) | 1996-08-28 | 1997-08-28 | 液晶混合物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4132146B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI768855B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-06-21 | 大陸商石家莊誠志永華顯示材料有限公司 | 液晶組合物、液晶顯示元件及液晶顯示器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4989815B2 (ja) * | 1998-09-12 | 2012-08-01 | 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 | 液晶媒体およびこれを含有する液晶ディスプレイ |
| JP5141947B2 (ja) * | 2007-06-29 | 2013-02-13 | Ｄｉｃ株式会社 | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子 |
| JP6299009B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-03-28 | 学校法人早稲田大学 | コレステリック液晶組成物の評価方法 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP24598497A patent/JP4132146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI768855B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-06-21 | 大陸商石家莊誠志永華顯示材料有限公司 | 液晶組合物、液晶顯示元件及液晶顯示器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1088140A (ja) | 1998-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3674709B2 (ja) | スーパーツィスト液晶ディスプレイ | |
| US5178790A (en) | Supertwist liquid crystal display | |
| JP4332235B2 (ja) | Ｔｎおよびｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| JP4219431B2 (ja) | Ｔｎおよびｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| JP5100939B2 (ja) | 液晶混合物 | |
| JP4948694B2 (ja) | Ｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| KR0153124B1 (ko) | 초비틀림 액정 표시장치 | |
| JP4896285B2 (ja) | スーパーツィストネマティック液晶ディスプレイ | |
| JP4472032B2 (ja) | スーパーツイスト液晶ディスプレイ | |
| JPH11218730A (ja) | Ｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| JPH1046150A (ja) | ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示装置 | |
| JP5236140B2 (ja) | 超ねじれネマティック液晶ディスプレイ、液晶組成物および化合物 | |
| JP5312723B2 (ja) | ネマティック液晶混合物およびこの混合物を含有するディスプレイ | |
| JP4873772B2 (ja) | Ｔｎおよびｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| JPH11116959A (ja) | Ｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| US5702640A (en) | High-multiplexed supertwist liquid-crystal display | |
| TWI224618B (en) | Liquid crystal mixture | |
| JP3004398B2 (ja) | スーパーツイスト液晶ディスプレー | |
| JP4132146B2 (ja) | 液晶混合物 | |
| JP3723590B2 (ja) | 高多重スーパーツイスト液晶ディスプレイ | |
| US6054193A (en) | Supertwist liquid-crystal display | |
| JP2003231884A (ja) | 液晶媒体 | |
| JP2003089789A (ja) | Ｔｎおよびｓｔｎ液晶ディスプレイ | |
| JPH05508240A (ja) | 超ねじれ液晶ディスプレイ | |
| JP2004002676A (ja) | 液晶媒体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040827 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040827 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070710 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071010 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080507 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080602 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130606 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |