JP4593279B2 - キラルなフェノール誘導体、それらを含む液晶媒体 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、キラルなフェノール誘導体、およびこれらの化合物を含む液晶媒体に関する。また本発明は、液晶混合物のキラルドーピングおよび同時に安定化のための方法に関する。本発明は、さらに本発明の液晶混合物を含有する液晶ディスプレイに関する。

既知の液晶ディスプレイにおいて、液晶、一般的な液晶混合物は、電圧の印加で光学的性質が可逆的に変化する誘電体として用いられる。これらの液晶ディスプレイは、種々の電気光学的効果を利用する。それらの最も一般的なものは、液晶の最初は実質的に平面的なホモジニアス配列、および約９０°ねじれたネマチック構造を有するＴＮ（ねじれネマチック）効果とともに、ＳＴＮ効果（超ねじれネマチック）、およびＳＢＥ効果（超ねじれ複屈折効果）であり、それらの双方は、ＴＮ効果と同様に、液晶の最初は平面的なねじれ配向を利用するが、ここで分子は、基板の表面に有効な表面傾斜角（略して“傾斜角”）を有し、および基板間のねじれは９０°より著しく大きい。本明細書中、他で明記しない限り、ＳＴＮ効果およびＳＢＥ効果の双方は合わせて、ＳＴＮ効果と称する。ＳＴＮディスプレイの表面における傾斜角は、典型的に２°〜１０°である。それはねじれ角より大きい。ねじれ角は、一般的に１８０°〜２４０°、ときには２６０°、または２７０°まで、および場合によってはそれ以上である。

９０°より大きい液晶媒体のねじれは、その自然なねじれが液晶層の層厚さに従って選択されるキラルな液晶混合物の使用で達成される。この目的のために、当業者には２つの可能性がある。第１は、それ自体キラルな液晶、すなわちコレステリック液晶の使用である。そのような液晶は、それ自体で、ねじれ構造を有している。グランジャン構造(Grandjean texture)として知られる、２つの基板間でホモジニアスに配向された配置において、分子のディレクター(director)は、垂直方向、すなわち層の厚さに亘って、らせん状にねじれている。

３６０°までの完全な回転のための特有の長さは、コレステリックピッチ（Ｐ）として知られる。しかしながら、コレステリック液晶のコレステリックピッチは、通常用いられるディスプレイセルの層厚さに容易に合わせることができないため、コレステリック液晶の使用は、しばしば特に有利なわけではない。加えて、これらの液晶のコレステリックピッチは、しばしば不利に、多くの場合、非常に温度に依存している。通常、混合物の組成の変化は、コレステリックピッチの相当な変化をもたらす。

この理由のため、大部分の実用的な場合に、所望のねじれを誘発するキラルな物質が、ネマチック液晶混合物に添加される。ここで、この化合物それ自体が、中間相を有するかどうかは特に重要でない。むしろ、ネマチックのベース混合物（ホスト混合物として知られる）に対して、高いねじれ力を有すること、およびベース混合物の特性、特に透明点を、通常用いられる濃度で過度に変化させないことがより重要である。従って、メソゲン性構造を有するか、またはコレステリックである化合物の使用が、一般的に好ましい。

キラルな物質のネマチック液晶への添加により誘発されるコレステリック相は、しばしばキラルなネマチック相として知られる。しかしながら、本明細書では他に明記しない限り、これらをコレステリック相と称する。

キラルな物質（ドーパント）のネマチック液晶への添加により誘発されるコレステリックピッチは、キラルドーパントの鏡像体の純度、特に用いられるドーパントの濃度（ｃ）、およびドーパントのねじれ力の他に、温度に依存する。このねじれ力は、ＨＴＰ（らせんねじれ力）(helical twisting power)として知られる。まず得られた近似の結果、誘発されたコレステリックピッチ（Ｐ）は、式（Ｉ）に示されるように、ＨＴＰと用いられる濃度との積に反比例する。
Ｐ＝（ＨＴＰ・ｃ）^−１
ＳＴＮディスプレイにおいて、コレステリックピッチと層厚さの比（ｄ／Ｐ）が、０．４〜０．８の範囲、しばしば約０．５である液晶混合物が、典型的に使用される。

しかしながら、キラル液晶混合物は、ここでは反対方向へのねじれ（逆のねじれ）を避けるために、ＴＮディスプレイにも用いられる。これの存在は、ドメインの形成をもたらし、したがって、コントラストの低下をもたらし得る。大部分の場合、大きいｄ／Ｐ値は、しきい値電圧の増大をもたらすので、ＴＮディスプレイには、ＳＴＮディスプレイよりも充分に小さいｄ／Ｐ比を有するコレステリック液晶混合物が、一般的に使用される。

これらのディスプレイタイプの他に、キラル化合物がドープされた液晶混合物を使用する液晶ディスプレイがある。
既知のキラルドーパントは、例えば、化合物Ｃ１５、ＣＢ１５、Ｒ−８１１およびＳ−８１１、Ｒ−１０１１およびＳ−１０１１、ならびにＲ−２０１１およびＳ−２０１１、すべてＭｅｒｃｋ ＫＧａＡである。
これらの電気光学的効果、類似の電気光学的効果には、正の誘電異方性（Δε）の液晶媒体が用いられる。

正の誘電異方性の液晶媒体を必要とする前記電気光学的効果の他には、負の誘電異方性の液晶媒体を使用する他の電気光学的効果があり、例えば、ＥＣＢ（電界効果複屈折）効果およびその派生型であるＤＡＰ（配向相の変形）、ＶＡＮ（垂直配向ネマチック）、およびＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）である。これらおよび類似の電気光学的効果において、負の誘電異方性（Δε）の液晶媒体が用いられる。

コントラストの視野角依存性が低い優れた電気光学的効果は、軸対称ミクロピクセル（ＡＳＭｓ）を利用する。この効果において、各々のピクセルの液晶は、ポリマー材料で円筒型に囲まれている。このモードは、プラズマチャンネルを経ての駆動と、組み合わせると特に好適である。特にコントラストの低い視野角依存性を有する大画面ＰＡ ＬＣＤがこの方法で達成することができる。

最近、多く用いられているＩＰＳ（面内応答）効果は、用いられるディスプレイモードに依存して、誘電異方性が正の媒体と負の媒体のどちらでも色素を用いることができるゲスト−ホストディスプレイと同様に、誘電異方性が正の液晶媒体と負の液晶媒体の双方を用いることができる。
液晶ディスプレイのピクセルは、直接的に、時間的に連続して、即ち、時分割モードで、またはアクティブマトリックス、電気的に非直線の素子を用いて駆動させることができる。

これまで最も普通のＡＭＤｓ（アクティブマトリックスディスプレイ）は、別個の動的な電気応答素子、例えば、ＭＯＳ（金属酸化物シリコン）トランジスターまたは薄膜トランジスター（ＴＦＴｓ）などの３極スイッチング素子、もしくはバリスター、または２極スイッチング素子、例えばＭＩＭ（金属絶縁体金属）ダイオード、リングダイオード、またはバック・ツー・バックダイオードを利用する。ＴＦＴｓにおいて、種々の半導体材料、特にシリコンまたは代替的にカドミウムセレニドが用いられる。特にアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンが用いられる。

ある液晶化合物、および他の技術的に好ましい性質を有する、あるメソゲン性化合物は、特に液晶ディスプレイの使用に十分に安定ではない。種々の化合物の不十分な安定性には、様々の理由がある。これらは、ＵＶ放射および／または可視光に対する化合物の不十分な安定性、または熱負荷に対しての不十分な安定性が原因であり得る。

ある化合物は、微量の酸素とでさえ反応する。これはより高温でより速く起こる。このタイプの化合物を含む液晶混合物の場合に、熱負荷の安定性、従ってディスプレイの寿命を、対応する安定剤を添加することで著しく増大させることができる。

ＤＥ 195 391 41 およびＤＥ 101 172 24は、式

のフェノールを、このタイプの液晶混合物のための安定剤として提案している。これらの化合物はキラルではなく、従ってネマチック液晶にコレステリック相を誘発するのに好適でない。

コレステリック相を必要するディスプレイにおいて、酸素存在下で熱負荷に対する比較的低い安定性を有する化合物の液晶混合物を使用することを意図する場合、キラルドーパントおよび安定剤の双方をネマチックベース混合物に添加しなければならない。このことは、このタイプの混合物の製造において、少なくとも２つの添加ステップを意味する。

したがって、所望のコレステリックピッチをネマチックベース混合物に誘発させ、同時にこれらの混合物を安定化させる化合物に対する需要がある。
この要求は、対応する化合物の使用で達成することができることを見出した。

式Ｉ

式中、
Ｒ^＊１は、キラルな基を示し、
Ｚ^１は、１つ以上存在する場合、それぞれの場合において、互いに独立したものとして、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ=Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２−、−ＣＦ_２−、−ＣＨＦ−、−Ｏ−、−Ｓ−、または単結合を示し、

は、１つ以上存在する場合、それぞれの場合において、互いに独立したものとして、
（ａ）トランス−１，４−シクロヘキシレン基を示し、ここで加えて、１つまたは２つ以上の非隣接ＣＨ _２ 基は、−Ｏ−および／または−Ｓ−で置換されてよく、
（ｂ）１，４−シクロヘキセニレン基を示し、
（ｃ）１，４−フェニレン基を示し、ここで加えて、１つまたは２つのＣＨ基はＮで置換されてよく、
（ｄ）１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−ジイル、デカヒドロナフタレン−２，６−ジイル、および１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイルからなる群から選択される基を示し、
ここで、これらの基（ａ）〜（ｄ）、およびフェノールベンゼン環は、任意にＦ原子で単置換、または多置換されてよく、および
ｎ^１は、０、１、２、または３を示す、
で表される前記式Ｉの化合物が特に好適である。

式Ｉ中、

は、１つ以上存在する場合、それぞれの場合において、互いに独立したものとして、好ましくは、

を示し、
Ｚ^１は、１つ以上存在する場合、それぞれの場合において、互いに独立したものとして、好ましくは、-ＣＨ_２−ＣＨ_２-、-ＣＨ＝ＣＨ-、-Ｃ≡Ｃ-、-ＣＯＯ-、または単結合を示し、特に好ましくは、-ＣＨ_２−ＣＨ_２-、または単結合を示し、とりわけ好ましくは単結合を示し、および
ｎ^１は、好ましくは、０、１、または２、好ましくは０、または１を示す。

式Ｉａ

式中、
Ｒ^＊１および

は、式Ｉの場合の上記の意味を有し、および
Ｚ^１１およびＺ^１２は、それぞれ互いに独立して、式Ｉの場合のＺ^１に対する意味を有し、
および
ｎ^１１は、０、１、または２、好ましくは０、または１を示し、および
Ｗ、Ｘ、Ｙ、およびＺは、それぞれ互いに独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、好ましくは１〜７個の炭素原子を有するアルキル、またはアルコキシを示す、
で表される前記式Ｉａの化合物がさらに好ましい。

Ｒ^＊１は、式

式中、
Ｋは、単結合、１〜９個、好ましくは１〜５個の炭素原子を有するアルキレン、２〜９個、好ましくは２〜５個の炭素原子を有するアルケニレン、またはアルキニレンを示し、ここで、これら３種のすべての基に存在する１つ、２つ、または３つ以上の−ＣＨ _２ −基は、それぞれ、−Ｏ−、−Ｃ＝Ｏ−、または−Ｓ−で置換されてよいが、ここで２つのＯ原子は、それぞれ直接には結合せず、３種の基のすべては、任意にハロゲン、好ましくは、フッ素で置換されてよく、およびＫは好ましくは、単結合、−ＣＨ_２−、−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−ＣＨ_２−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ=Ｃ−を示し、ならびに
Ｌ、Ｍ、およびＮは、それぞれ互いに独立して、互いとは異なって、およびＫ基を含む分子の残基とは異なって、水素、ハロゲン、好ましくはＦ、アリールまたはシクロアルキル、１〜１１個好ましくは１〜７個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜１１個好ましくは２〜７個の炭素原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルキニル、またはアルキニルオキシを示し、ここで、これら６種のすべての基に存在する１つ、２つ、または３つ以上の−ＣＨ _２ −基は、それぞれ、−Ｏ−、−Ｃ＝Ｏ−、または−Ｓ−で置換されてよいが、ここで２つのＯ原子は、それぞれ直接には結合せず、６種の基のすべては、任意にハロゲン、好ましくは、フッ素で置換されてよく、およびＫは好ましくは、フェニル、アルキル、アルコキシ、アルケニル、またはアルキニルを示す、
で表される前記式のキラルな基を示すことを特徴とする、式Ｉ、好ましくは式Ｉａの化合物がさらに好ましい。

これらの化合物の中で、
Ｒ^＊１は、式の基

からなる群から選択されるキラルな基を示し、
ここで、
Ｑは、Ｈまたはハロゲン、好ましくは、ＨまたはＦ、特にＨを示し、
ｎおよびｍは、互いに異なり、そうでなければ互いに独立して、１〜１１を示し、
ｐは０または１を示し、および
ｒは０〜４、好ましくは０〜２を示す。

好ましくは、

を示し、式中、パラメーターは上記の意味を有する。

式Ｉａ−１〜Ｉａ−９の化合物からなる群から選択される式Ｉａの化合物が特に好ましく、

式中、パラメーターは上記意味を有し、および
ＷおよびＺは、好ましくはＨを示す。

式Ｉの化合物は、スキームＩおよびＩＩに従って製造される。

ここで、“Ｒ ｃｈｉｒ．”は、Ｒ^＊１を示し、およびパラメーターは式Ｉの上記意味を有する。

ここで、“Ｒ ｃｈｉｒ．”は、Ｒ^＊１を示し、およびパラメーターは式Ｉの上記意味を有する。

本発明の液晶媒体は、式Ｉの１種または２種以上の化合物を含む。
好ましい態様には、本発明に合致した液晶媒体は、
ａ）１種または２種以上の式Ｉのキラルな化合物
ｂ）式ＩＩ

式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、それぞれ互いに独立して、Ｈ、１〜１５個の炭素原子を有し、ＣＮまたはＣＦ_３で単置換され、または少なくともハロゲンで単置換されたアルキル基を示し、ここで加えて、１種または２種以上のＣＨ _２ 基は、それぞれ互いに独立して、Ｏ原子がそれぞれ直接結合しないように、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、

−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、または−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−で置換されてよく、好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有するアルキルおよびアルコキシ、２〜１２個の炭素原子を有するアルコキシアルキル、アルケニル、またはアルケニルオキシを示し、
Ｚ^２１およびＺ^２２は、それぞれ互いに独立して、式Ｉの場合のＺ^１１に対する意味を有し、

は、それぞれ互いに独立して、

を示し、

は特に好ましくは、存在する場合、

を示し、
ｌは、０、または１を示す
で表される、１種または２種以上の前記式ＩＩの誘電異方性が中性の化合物、および
ｃ）１種または２種以上の誘電異方性が正の化合物、または
ｄ）１種または２種以上の誘電異方性が負の化合物
および任意に
ｅ）１種または２種以上の誘電異方性が中性の化合物
を含む。

本発明に合致した液晶媒体は、少なくとも１つオレフィンの二重結合を有し、および／または少なくとも１つの-ＣＦ_ｚ−Ｏ-基を含有する、１種または２種以上の化合物を好ましくは含む。少なくとも１つオレフィンの二重結合を有し、誘電異方性が正または負の化合物が好ましい。

以下の条件の少なくとも１つが好ましくは満たされた場合の、誘電異方性が中性の式ＩＩの化合物が特に好ましい：
ａ）Ｒ^２１はアルケニルを示す
ｂ）Ｒ^２２はアルケニルを示す、および
ｃ）存在するＺ^２１およびＺ^２２の架橋の少なくとも１つが-ＣＨ＝ＣＨ-を示す

液晶媒体は、好ましくは、ビフェニル部位を含有しない式ＩＩの化合物を１種または２種以上含む。
液晶媒体は、特に好ましくは、
２つの隣接する環が直接結合し、好ましくは、

を示す、
１種または２種以上の式ＩＩの化合物を含む。

液晶媒体は、好ましくは、ＩＩ１〜ＩＩ４の化合物からなる群から選択される１種または２種以上の化合物を含み、

式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、それぞれ、式ＩＩの場合の意味を有し、式ＩＩ１のＲ^２１およびＲ^２２基の少なくとも１つの基は、好ましくはアルケニルを示す。好ましくは、Ｒ^２１は、１〜５個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、およびＲ^２２はアルケニルである。

ここで、本明細書中、特に他に明記しない限り、化合物の用語は、化合物（群）として記載されることも明らかにするため、１つの化合物と、複数個の化合物との双方を示す。
液晶媒体は、好ましくは、式ＩＩＩの１種または２種以上の化合物を含み、

式中、
Ｒ^３は、１〜７個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ、２〜７個の炭素原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、またはオキサアルキルを示し、好ましくは、それぞれ、１〜５個または２〜５個の炭素原子を有するアルキルまたはアルケニルを示し、

は、それぞれ互いに独立して、

を示し、
好ましくは、

は、

を示し、および

は、

を示し、
Ｘ^３は、Ｆ、Ｃｌ、-ＯＣＦ_２Ｈ、-ＯＣＦ_３、または-ＣＦ_３、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、または-ＣＦ_３を示し、および
Ｙ^３１およびＹ^３２は、それぞれ互いに独立して、ＨまたはＦを示す。

液晶媒体は、ＩＩＩ１〜ＩＩＩ５の化合物からなる群から選択される式ＩＩＩの１種または２種以上の化合物、好ましくはＩＩＩ１、ＩＩＩ４、およびＩＩＩ５、特に好ましくは、ＩＩＩ１およびＩＩＩ５を、好ましくは含み、

ここで、パラメーターは式ＩＩＩの上記意味を有し、および好ましくは、
Ｒ^３は、アルキルまたはアルケニルを示し、および
Ｘ^３およびＹ^３１の双方はＦを示し、ならびにＹ^３２は、ＨまたはＦ、好ましくは、Ｆを示し、または
Ｘ^３は、-ＯＣＦ_３を示し、およびＹ^３１はＦを示し、およびＹ^３２は、ＨまたはＦ、好ましくはＨを示す。

ネマチック化合物またはネマトゲニック化合物の場合、特に式ＩＩおよびＩＩＩの化合物の場合、それぞれの化合物は、一般的に１％〜３０％、好ましくは２％〜２０％、および特に好ましくは４％〜１６％の濃度で用いられる。

好ましい濃度範囲の上記好ましい態様と同一であり得、および好ましくは同一である、特に好ましい態様として、液晶媒体は、
・式Ｉａの１種または２種以上の化合物、および
・式ＩＩ、好ましくは、式ＩＩ２〜ＩＩ４の化合物からなる群から選択される１種または２種以上の化合物、および／または
・式ＩＩＩ、好ましくは、式ＩＩＩ１〜ＩＩ５の化合物からなる群から選択される１種または２種以上の化合物
を含む。

本発明の液晶媒体は、少なくとも-１０℃〜７０℃、好ましくは-３０℃〜８０℃、特に好ましくは、-４０℃〜９０℃のネマチック相を、それぞれ好ましくは有する。“ネマチック相を有する”の用語は、まず、低温および対応温度においてスメクチック相も結晶化も観察されないことを意味し、次に、ネマチック相から加熱しても透明化が起きないことを意味する。低温下での試験は、対応温度での流体粘度計で行われ、電気光学的用途に対応する層厚さを有するテストセルの中に、少なくとも１００時間の間保管することで確認される。高温では、透明点が通常の方法によるキャピラリーで測定される。

加えて、本発明の液晶媒体は、３．０Ｖ以下、好ましくは２．０Ｖ以下、特に好ましくは１．５Ｖ以下、非常に好ましくは１．０Ｖ以下の比較的小さい値フレデリクスしきい電圧を有する。

それぞれの物理的性質のこれらの好ましい値は、それぞれを組み合わせたそれぞれの場合にも観察される。従って、本発明の媒体は、特に、以下の性質の組み合わせを有する：

「アルキル」の用語は、好ましくは、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、特に直鎖状の基である、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、およびヘプチルを包含する。２〜５個の炭素原子を有する基が一般的に好ましい。

「アルケニル」の用語は、好ましくは、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、特に直鎖状の基を包含する。特に好ましいアルケニル基は、Ｃ_２-Ｃ_７-１Ｅ-アルケニル、Ｃ_４-Ｃ_７-３Ｅ-アルケニル、Ｃ_５-Ｃ_７-４-アルケニル、Ｃ_６-Ｃ_７-５-アルケニル、およびＣ_７-６-アルケニル、特にＣ_２-Ｃ_７-１Ｅ-アルケニル、Ｃ_４-Ｃ_７-３Ｅ-アルケニル、およびＣ_５-Ｃ_７-４-アルケニルである。さらに好ましいアルケニル基の例は、ビニル、１Ｅ-プロペニル、１Ｅ-ブテニル、１Ｅ-ペンテニル、１Ｅ-ヘキセニル、１Ｅ-ヘプテニル、３-ブテニル、３Ｅ-ペンテニル、３Ｅ-ヘキセニル、３Ｅ-ヘプテニル、４-ペンテニル、４Ｚ-ヘキセニル、４Ｅ-ヘキセニル、４Ｚ-ヘプテニル、５-ヘキセニル、６-ヘプテニルなどである。５個までの炭素原子を有する基が一般的に好ましい。

「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の基、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。しかしながら、フッ素を他の位置に有する基は除外されない。

「オキサアルキル」または「アルコキシアルキル」の用語は、好ましくは、式 Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１-Ｏ-（ＣＨ_２）_ｍ，の直鎖状の基を包含し、ここで、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立して１〜６を示す。ｎは好ましくは１であり、およびｍは好ましくは１〜６である。

本明細書中、誘電異方性が正の化合物は、１．５を越えるΔεを有する化合物を意味し、誘電異方性が中性の化合物は、−１．５≦Δε≦１．５である化合物を意味し、および誘電異方性が負の化合物は、−１．５未満のΔεを有する化合物を意味する。ここで、化合物の誘電的な異方性は、化合物を液晶ホスト中に１０％に溶解させ、ホメオトロピック表面配向であり、１０μｍの密度を有する少なくとも１つのテストセル、およびホモジニアス表面配向であり、１０μｍの密度を有する少なくとも１つのテストセルで、この混合物の１ｋＨｚでのキャパシタンスを測定することにより決定される。測定電圧は、典型的には、０．５Ｖ〜１．０Ｖであるが、常にそれぞれの液晶混合物の容量しきい値未満である。

誘電異方性が正の化合物に対して用いられるホスト混合物は、ＺＬＩ−４７９２であり、誘電異方性が中性の化合物および誘電異方性が負の化合物に対して用いられるホスト混合物は、ＺＬＩ-３０８６であり、それらはＭｅｒｃｋ ＫＧａＡ、ドイツから得られる。試験される化合物をホスト混合物に添加した後の誘電的影響における変化、および用いられる化合物の１００％への外挿により、試験されるそれぞれの化合物に対する値が得られる。

しきい値電圧の用語は、通常、１０％相対的コントラスト（Ｖ_１０）に対する光学しきい値に関する。
しかしながら、誘電異方性が負の液晶混合物に関し、本明細書中でのしきい値電圧の用語は、他で特に明記されない限り、フレデリクスしきい値としても知られる容量しきい値電圧（Ｖ_０）に対し用いられる。

本明細書における全ての濃度は、他で特に明記しない限り、重量パーセントであり、対応する混合物全体に関する。全ての物理的性質は、“Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals”, status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに従って決定され、他で特に明記されない限り、２０℃の温度に適用されている。Δｎは、５８９ｎｍ、および１ｋＨｚのΔεで決定される。しきい値電圧および他の電気光学的性質は、Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ、ドイツで製造されたテストセル中で、Ｏｔｓｕｋａ、日本からの通常の測定装置の手段による白色光を用いて決定された。この目的のために、セルは、液晶のΔｎ、約０．５０μｍのセルの光学的リターデーションｄ・Δｎに対応する厚さに依存して、選択された。特性電圧（characteristic voltages）は、すべて垂直に観察して決定した。しきい値電圧は、１０％相対的コントラストに対するＶ_１０として、中間グレー（mid-grey）電圧は、５０％相対的コントラストに対するＶ_５０として、飽和電圧は、９０％相対的コントラストに対するＶ_９０として示される。
誘電異方性が負の液晶媒体の場合、しきい値電圧は、レシチンによりホメオトロピックに配向された液晶層を有するセル中で、容量性しきい値Ｖ_０（フレデリクスしきい値としても知られる）として決定された。

本発明の液晶媒体は、必要により、さらなる添加物およびキラルドーパントを通常の量で含むことができる。これらのさらなる添加物の総量は、混合物全体に対して、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲である。使用する個別の化合物の濃度は、好ましくは０．１％〜３％である。これらの濃度および類似の添加物の濃度は、本明細書中の液晶媒体の液晶化合物の濃度の値および範囲を指すときには考慮されない。

該組成は、数種の化合物、好ましくは３〜３０種、より好ましくは６〜２０種、非常に好ましくは１０〜１６種の化合物からなり、それは通常の方法で混合される。一般的に、少量で使用される成分の所定の量を、有利に昇温しながら、基本組成物を構成する成分に溶解させる。温度が、基本組成物の透明点より上の場合、溶解の過程の完了を観察することは特に容易である。しかしながら、また、他の慣用の方法、例えば、予備混合を用いたり、いわゆる「マルチボトルシステム」から液晶混合物を製造することも可能である。

好適な添加剤により、本発明の液晶相は、これまで開示したＬＣＤの如何なるタイプ、特にＥＣＢディスプレイ、ＶＡディスプレイ、ＰＡ ＬＣＤｓ、ＡＳＭ ＬＣＤｓ、およびＩＰＳディスプレイにも用いることができるように調整することができる。

以下の例は、本発明を制限することなく本発明を説明する。例において、液晶物質の融点Ｔ（Ｃ,Ｎ）、スメクチック（Ｓ）相からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ,Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ,Ｉ）は摂氏温度で与えられている。本明細書中、パーセンテージは、他で特に明記しない限り、重量パーセントであり、物理的性質は他で特に明記しない限り、２０℃での値である。

他に特に明記しない限り、本明細書での温度に対して示す値の全ては℃であり、全ての温度の差異は対応する差である。
本明細書および以下の例において、液晶化合物の構造は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に従って行われる。全てのＣ_ｎＨ_２ｎ＋１基およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１基は、それぞれｎ個またはｍ個の炭素原子を有する直鎖アルキル基である。表Ｂの符号は自明である。表Ａには、母体の構造の略号のみが示されている。個々の化合物は、母体の略号、それに続くハイフン、および置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２を特定するコードで表される。

例
以下の例は、本発明を制限することなく、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。全ての温度は、摂氏温度で与えられる。Δｎは光学異方性（５８９ｎｍ、２０℃）を示し、Δεは誘電異方性（１ｋＨｚ、２０℃）を示し、Ｈ．Ｒ．は電圧保持率（１００℃で、オーブンで５分後、１Ｖ）を示し、Ｖ_１０、Ｖ_５０、およびＶ_９０は、しきい値電圧、中間グレー電圧、および飽和電圧をそれぞれ示し、ならびに容量しきい値電圧Ｖ_０は２０℃で決定された。

物質例
例１
キラルの製造
３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−３‘，５‘−ジフルオロ−４‘−（１−メチルヘプチルオキシ）ビフェニル−４−オール
ステップ１：３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）ブロモベンゼンの製造

１２．０ｇの４−ブロモ−２，６−ジフルオロフェノール、１０．０ｍｌの（Ｓ）−（＋）−２−オクタノール、および１６．５ｇのトリフェニルホスフインを、テトラヒドロフラン３００ｍｌに、窒素雰囲気下、約２０℃で攪拌しながら溶解させた。１２．５ｍｌの無水（ｍａｘ．０．００７５％のＨ_２Ｏ）ジイソプロピルアゾジカルボキシレートを、その後に滴下した。反応は発熱的に進行する。添加速度は、混合物の温度が４５℃を超えないように選択された。反応溶液は、その後に２時間攪拌し、溶媒をその後にロータリーエバポレーターで除去した。粗生成物は、１：１の比率のクロロブタンおよびヘプタンの混合物で、２ｌのシリカゲルを通して精製すると、１４．５ｇの３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）ブロモベンゼンを、透明液体として得た。

ステップ２：３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）フェニルボロン酸の製造
１４．５ｇのステップ１からの１−ブロモ−３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）ベンゼンを、１５０ｍｌのジエチルエーテルに溶解させ、-７０℃まで冷却した。この温度で、冷却し、まず、３１．０ｍｌのブチルリチウム１５％へキサン溶液を、ゆっくり滴下し、該混合物を同温度で１時間攪拌し、その後５．６ｍｌのトリメチルボレートをゆっくり加え、該混合物をなお数時間攪拌した。反応溶液の温度を、ゆっくり-１０℃まで上昇させた。混合物をその後に、蒸留水で加水分解し、塩酸を用いてｐＨ２に調節した。有機相を分離し、水相をＭＴＢエーテルで抽出した。生成物を通常の精製処理し、Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥すると、１３．９ｇの３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）フェニルボロン酸を与えた。

ステップ３：３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−３‘，５‘−ジフルオロ−４‘−（１−メチルヘプチルオキシ）ビフェニル−４−オールの製造
ステップ２からの３，５−ジフルオロ−４−（１−メチルヘプチルオキシ）フェニルボロン酸を、１２．０ｇの２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ブロモフェノール、３０ｍｇのパラジウム（ＩＩ）アセテート、および１００ｍｇのトリフェニルホスフィンと共に、１００ｍｌの２-プロパノール中に溶解させ、３０ｍｌの炭酸ナトリウム２モル水溶液および２０ｍｌの蒸留水を添加した。該反応混合物を、その後に約２０℃まで冷却し、水で希釈した。ＭＢＴエーテルを添加し、有機相を分離した。生成物を通常の精製処理した。
８．４ｇの３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−３‘，５‘−ジフルオロ−４‘−（１−メチルヘプチルオキシ）ビフェニル−４−オールが、−２１℃のガラス転移温度を有する無色オイルとして得られた。

例２〜５４
以下は例１と同様に製造される：

式中、ＷおよびＺは、Ｈを示す。

例５５〜７２
以下は例１と同様にされる：

例７３〜１２６
以下は例１と同様に製造される：

式中、ＷおよびＺはＨを示す。

例１２７〜１８０
以下は例１と同様に製造される：

式中、ＷおよびＺは、Ｈを示す。

使用例
本発明の化合物の性質を試験する。この目的のために、液晶混合物を製造し、対応する化合物を添加する。
使用例１
以下の組成および物理的性質を有するネマチック液晶混合物（Ｍ０）を製造する。

０．５％の例１の化合物を液晶混合物（Ｍ０）に添加する。該混合物（Ｍ１）の透明点は７８．６℃に降下する。ドープされたこの混合物Ｍ１を、１ｃｍの目印までの開放系キャピラリーチューブ（Mettler ME-18552）内で、大気中の酸素存在下、１５０℃で加熱する。事前に特定していた時間の経過後、サンプルの透明点をキャピラリーチューブ内で決定する。キャピラリーチューブを、その後に、１５０℃に再加熱する。比較のため、同じ試験をドープされてない混合物Ｍ０において行う。この試験の結果を以下の表に示す。

注意： ＊ 測定不能
ｎ．ａ． 適用できず

透明点の決定における測定精度は、＋／−０．３度であった。
混合物Ｍ１は、優れた技術的性質を有し、特に、非常に良好な熱安定性、特に大気中の酸素存在下での安定性が顕著である。
ドープされてない混合物（Ｍ０）の場合、透明点は、上記した安定性テストにおいて、４日よりやや多い時間の間に差が２０度以上降下する。それに反して、本発明の混合物の透明点は、わずかに０．２度だけ降下する。

比較例Ｃ１
０．５％のＭｅｒｃｋ ＫＧａＡからのキラルドーパントを使用例１に記載した混合物Ｍ０に添加する。生成する混合物Ｃ１は、７９.０℃の透明点を有し、１７μｍのコレステリックピッチを有する。使用例１で記載した熱負荷を加えると、混合物Ｃ１の透明点は、５０時間以内で６０．０℃まで著しく降下する。

比較例Ｃ２
融点が９１℃であるＤＥ 195 391 41からのアキラルなフェノールＡＰ

０．５％を、使用例１に記載した混合物Ｍ０に添加する。生成する混合物Ｃ２
は、７８．２℃の透明点を有する。使用例１に記載した熱負荷を加えると、混合物Ｃ２の透明点は、７８．０℃までわずかにだけ降下する。添加された化合物はアキラルであるため、混合物Ｃ２は同様にアキラルでコレステリックピッチを有さない。
これらの結果を以下の表に示す。

注意： ＊ 測定不能
^§ ΔＴ≡Ｔ（Ｎ，Ｉ），（５０ ｈ） - Ｔ（Ｎ，Ｉ），（０ ｈ）

Claims (8)

1. ネマチック液晶にコレステリック相を誘発させ、同時に安定剤として作用し、
   式Ｉａ−２
   

   

   式中、
   Ｗ、Ｘ、Ｙ、およびＺは、それぞれ互いに独立して、Ｆ、Ｃｌ、アルキル、またはアルコキシを示し、
   Ｒ^＊１が、下記式で表される基である、
   

   

   （式中、Ｑは、Ｈまたはハロゲンを示し、ｎおよびｍは、それぞれ異なって１〜１１を示す。）
   で表されることを特徴とする化合物。
2. フリーラジカル捕捉剤として作用することを特徴とする、請求項１に記載の化合物。
3. 請求項１または２に記載の１種または２種以上の化合物の、キラルドーパントとして、安定剤として、またはキラルドーパントおよび同時に安定剤としての液晶混合物への使用。
4. 請求項１または２に記載の１種または２種以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。
5. 電気光学ディスプレイにおける請求項４に記載の液晶媒体の使用。
6. 請求項４に記載の液晶媒体を含有する電気光学ディスプレイ。
7. コレステリック相を誘発し、同時に安定剤として作用する、式Ｉａ−２
   

   

   式中、
   Ｗ、Ｘ、Ｙ、およびＺは、それぞれ互いに独立して、Ｆ、Ｃｌ、または７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシを示し、
   Ｒ^＊１が、下記式で表わされる基である、
   

   

   （式中、Ｑは、Ｈまたはハロゲンを示し、ｎおよびｍは、それぞれ異なって１〜１１を示す。）
   で表される化合物を液晶混合物に添加することを特徴とする液晶混合物の製造方法。
8. 請求項７に記載の方法により製造されることを特徴とする液晶混合物。