JPH06329573A - ベンゼン誘導体および液晶性媒体 - Google Patents

ベンゼン誘導体および液晶性媒体

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JPH06329573A
JPH06329573A JP6096668A JP9666894A JPH06329573A JP H06329573 A JPH06329573 A JP H06329573A JP 6096668 A JP6096668 A JP 6096668A JP 9666894 A JP9666894 A JP 9666894A JP H06329573 A JPH06329573 A JP H06329573A
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chemical
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JP6096668A
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バルトマン エッケハルト
Herbert Plach
プラハ ヘルベルト
Andreas Ruhl
ルール アンドレアス
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Merck Patent GmbH
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 従来技術における欠点を解消し、好ましくは
極めて高い比抵抗および低い閾電圧を持ち、特にML
C、TNおよびSTNディスプレイ用の液晶性媒体を提
供する。 【構成】 一般式I 具体的には、例えば で示される化合物を1種以上含有する正の誘電異方性を
有する極性化合物の混合物から成る液晶性媒体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はベンゼン誘導体および液
晶性媒体に関し、さらに電気光学目的に後者を使用する
ことおよびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は特に誘電体としてデイスプレイ装
置中で使用されており、その理由はこれらの物質の光学
的な特性が印加電圧によって影響を受けるからである。
液晶を原料とする電気光学装置は当業者には極めて良く
知られており、種々の効果に基づくのであろう。このタ
イプの装置は例えばダイナミック スキャッタリングを
有するセル、DAP(配向相の変形)セル、ゲスト/ホ
ストセル、ねじれネマチック構造を有するTNセル、S
TN(スーパーツイステドネマチック)セル、SBE
(スーパー複屈折効果)セル、およびOMI(オプティ
カルモード干渉)セルである。最も良く知られたディス
プレイ装置はシャットーヘルフリッチ効果に基ずいてお
り、ねじれネマチック構造を持っている。
【0003】液晶素材は化学的ならびに熱的な安定性を
持っていなければならず、電場および電磁波にたいして
も良い安定性をもっていなければならない。さらに液晶
素材は低い粘性を持っていなければならず、さらに短い
アドレス時間、低い閾値電圧、セル中での高いコントラ
ストを示さなければならない。さらに、これらの素材は
例えば上記のセル中で適当な中間相、普通の操作温度、
すなわち室温以上及び以下の出来るだけ広い範囲で、ネ
マチックあるいはコレステリック中間相を持っていなけ
ればならない。液晶は、通常は複数の成分の混合物とし
て使用されるので、成分が相互に容易に混合しうること
が重要である。電気伝導度、誘電異方性および光学異方
性のようなその他の特性はセルタイプおよび使用分野に
よって異なるが、種々の要求条件に合致しなければなら
ない。例えば、ねじれネマチック構造を有するセル用の
素材は正の誘電異方性および低い電気伝導度を持ってい
なければならない。
【0004】例えば、個々の画像点をスイッチングする
ための集積非線形素子を含有するマトリックス液晶ディ
スプレイ(MLC−デイスプレイ)用に設計されている
媒体は高い正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的
低い複屈折、極めて高い比抵抗、良好なUV安定性およ
び抵抗の温度安定性並びに低い蒸気圧を有する媒体であ
る。
【0005】このタイプのマトリックス液晶ディスプレ
イは公知である。個々の画像点を個々にスイッチするよ
うに使用可能な非線形素子の例はアクティブ素子(すな
わちトランジスター)である。これを今後はアクチブマ
トリックスと称し、次の2種のタイプ間の区分が出来る
ことになる。 1 MOS(金属酸化物半導体)あるいは基板としての
シリコンウエファー上のその他のダイオード 2 基板としてのガラス板上の薄いフィルムトランジス
ター(TFT) 種々の部分デイスプレイのモジュラーアセンブリーが接
合点では問題を生ずるから、基板素材としての単結晶シ
リコンの使用はデイスプレイ大きさを限定している。
【0006】もっと遥かに有望で、好ましいなタイプ2
の場合には、使用している電気光学効果は通常はTN効
果である。2種の技術間に分化が行われており、例えば
CdSeのような化合物半導体から成るTFTあるいは
多結晶または非晶質シリコンに基ずくTFTである。後
者の技術について全世界的に広範囲の研究努力がおこな
われている。
【0007】TFTマトリックスはデイスプレイの一方
のガラス板の内側に使用されており、他のガラス板の内
側には透明の対電極が付けられている。画像点電極の大
きさと比較して、TFTは極めて小さく、殆ど画像には
影響を示さない。この技術をフルカラー対応の画像デイ
スプレイに拡大することも可能であり、その場合に各フ
ィルター素子をスイッチ可能な画像素子に対面させるよ
うな方法で赤、緑、青フィルターのモザイクを配置して
いる。
【0008】TNTディスプレイは透過では直交偏光子
を有するTNセルとして通常は動作しており、背面から
照射されている。
【0009】MLCデイスプレイという用語はここでは
集積非線形素子を含むいかなるマトリックスデイスプレ
イをもカバーし、すなわちアクチブマトリックスに加え
て、バリスターあるいはダイオードのようなパッシブ素
子を含有するディスプレイをもカバーしている(MIM
=金属−絶縁体−金属)。
【0010】このタイプのMLCディスプレイは特にT
V利用(例えばポケットTVセット)あるいはコンピュ
ーター用の高度情報デイスプレイ(ラップトップ)さら
に自動車および航空機内での高度情報デイスプレイには
特に適している。コントラストの角度依存性およびスイ
ッチングタイムに関する問題に加えて、液晶混合物の不
適切な比抵抗によってMLCデイスプレイ中で問題が発
生している。S.トガシ(Togashi)、K.セキ
グチ(Sekiguchi)、H.タナベ(Tanab
e)、E.ヤマモト(Yamamoto)、K.ソリマ
チ(Sorimachi)、E.タジマ(Tajim
a)、H.ワタナベ(Watanabe)、H.シミズ
(Shimizu)、Proc.Eurodispla
y84,1984年9月、A210−288,ダブルス
テージダイオードリングによって制御されたマトリック
スLCD 141頁以下、パリ;M.ストローマー(S
tromer),Proc.Eurodisplay8
4、1984年9月、テレビジョン液晶デイスプレイの
マトリックスアドレッシング用の薄いフィルムトランジ
スターデザイン 145頁以下、パリ。抵抗が減少する
につれて、MLCデイスプレイのコントラストが悪化
し、「残像消去」の問題が生ずるかもしれない。液晶混
合物の比抵抗は一般にはデイスプレイの内部表面との相
互作用によってMLCデイスプレイの寿命の全期間に亙
って減少するので、高い(初期の)抵抗が承認可能な利
用寿命を得るためには極めて重要である。特に、低電圧
混合物の場合には、極めて高い比抵抗を達成することは
今までは不可能であった。さらに比抵抗が温度上昇とと
もに、加熱後および/またはUV光曝光後に出来るかぎ
り小さくしか増加しないことが重要である。従来の技術
からの混合物の低温特性も特に不利であった。結晶化お
よび/またはスメクチック相が低温においてさえも発現
せずに、粘性の温度依存性が出来るだけ小さいことが要
求されている。従来技術のMLCデイスプレイは従って
現在の要求を満足させるものではなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って、極めて高い比
抵抗、同時に広い操作温度範囲、低温においてさえも短
いスイチイングタイム、低い閾値電圧を持ち、これらの
欠点を全く持たないか、あるいは僅かしか持たないML
Cデイスプレイへ強い要望が継続して存在している。
【0012】TN(シャット−ヘルフリッチ)セルで
は、セル中で以下の長所を発揮する媒体が設計されてい
る。 −拡張されたネマチック相範囲(特に低温まで) −極めて低温においてもスイッチング可能性(戸外使
用、自動車用、アビオニクス) −UV照射に対する増大した安定性(長寿命) 従来技術から利用可能な媒体は他のパラメーターを同時
に維持しながらこれらの長所を達成することは不可能で
あった。
【0013】スーパーツイステド(STN)セルにあっ
ては、大きな多重化能力および/または低い閾値電圧お
よび/または広いネマチック相範囲(特に低温で)を持
つ媒体が望まれている。この目的には使用可能なパラメ
ーターの幅(透明点、スメクチック−ネマチック転移、
融点、粘性、誘電率、弾性率)を更に広げることが緊急
に望まれている。
【0014】本発明は上記の欠点を持たないか、あるい
は少ししか持たず、かつ好ましくは同時に極めて高い比
抵抗および低い閾電圧を持つこのタイプの特にMLC,
TNあるいはSTNデイスプレイ用の媒体を提供するこ
とを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明による媒体がディ
スプレイ中で使用されるならば、この目的を達成するこ
とができることが見出されたのである。
【0016】従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主成分とする液晶性媒体に関し、そ
の特徴とするところはこの混合物が一般式I
【0017】
【化10】 (式中、Rは水素、置換されてないか、あるいはCNま
たはCF3 でモノ置換されているあるいはハロゲンで少
なくともモノ置換されている1ないし15個迄の炭素原
子を有するアルキルあるいはアルケニル基であり、 こ
れらの基の中の1個以上のCH2 が、それぞれの場合
に、たがいにそれぞれ独立して−O−、−S−、
【0018】
【化11】 −CO−、−CO−O−、−O−CO−または−O−C
O−O−で、−O−がおたがいに直接結合しないように
置換されていても良く、A1 およびA2 おたがいに独立
であって、それぞれ(a) トランス−1,4−シクロ
ヘキシレン基であって、この基では1以上の非隣接CH
2 基が−O−および/または−S−で置換されていても
良く、(b) 1,4−フェニレン基であって、この基
では1あるいは2個のCH基がNで置換されていても良
く、(c) 1,4−シクロヘキセニレン、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−ジイルから成る群から
選ばれた基であり、さらに基(a)および(b)は1あ
るいは2個の弗素原子で置換可能であり、Z1 およびZ
2 は互いに独立であって、それぞれ−CO−O−、−O
−CO−、−CH2 O−、−OCH2 −、−CH2 CH
2 −、−CH=CH−,−C≡C−あるいは単結合であ
り、あるいは基Z1 およびZ2 の一方が−(CH24
−または−CH=CH−CH2 CH2 −であり、L1
2 およびL3 は互いに独立であり、それぞれ水素ある
いはFであり、mは0、1あるいは2であり、nは0あ
るいは1である)の化合物の1種以上を含有しているこ
とである。
【0019】式Iの化合物は広い使用範囲を持ってい
る。置換基の選択によって異なるが、これらの化合物は
液晶性媒体を圧倒的に構成する原料素材として使用する
ことができる。しかしながら、例えばこのタイプの誘電
体の誘電異方性および光学異方性を改善するために、か
つその閾値電圧および/またはその粘性を最適化するた
めに他のクラスの化合物からの液晶性原料素材に式Iの
化合物を添加することも可能である。
【0020】純粋な状態では、式Iの化合物は無色であ
り、電気光学使用に好ましい位置にある温度範囲では液
晶性の中間相を成している。これら化合物は化学的に、
熱的に安定であり、光にたいしても安定である。
【0021】本発明はまた式Iの化合物にも関する。
【0022】式Iの化合物はWO90−01056の中
の一般式に含まれている。本発明による弗素化化合物は
そこでは言及されていない。1個以上の弗素原子を導入
することはこの化合物の粘性に顕著な効果を持ってい
る。
【0023】特に好ましい化合物はL3 がFであってn
=0であるか、L3 =Fであって、n=1である式Iの
化合物である。A1 がFで一置換あるいは二置換されて
いるか、あるいはCNで一置換されている1,4−フェ
ニレンである式Iのおよび全ての従属式に言及される。
これらは特に2−フロロ−1,4−フェニレン、3−フ
ロロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフロロ−1,4
−フェニレン、2−シアノ−1,4−フェニレン、3−
シアノ−1,4−フェニレンである。
【0024】Z1 およびZ2 は好ましくは単結合あるい
は−CH2 CH2 −であり、第二義的に好ましくは−C
2 O−、−OCH2 −、−O−CO−,−CO−O−
である。
【0025】基Z1 およびZ2 の一方が−(CH24
−あるいは−CH=CH−CH2 CH2 −であるなら
ば、基Z1 およびZ2 の他方が(もし存在するならば)
好ましくは単結合である。
【0026】Rがアルキル基および/またはアルコキシ
基の場合には、直鎖あるいは枝別れしていてもよい。好
ましくは直鎖であり、2、3、4、5、6または7炭素
原子を有し、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、ヘキソキシあるいはヘプ
トキシであり、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、オクトキシ、ノノキシ、
デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシあ
るいはテトラデコキシである。
【0027】オクサアルキルは好ましくは直鎖の2−オ
クサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシ
メチル)あるいは3−オクサブチル(=2−メトキシメ
チル)、2−、3−あるいは4−オクサペンチル、2
−、3−、4−あるいは5−オクサヘキシル、2−、3
−、4−、5−あるいは6−オクサヘプチル、2−、3
−、4−、5−、6−あるいは7−オクサオクチル、2
−、3−、4−、5−、6−、7−あるいは8−オクサ
ノニルあるいは2−、3−、4−、5−、6−、7−、
8−あるいは9−オクサデシルである。
【0028】Rが1個のCH2 基が−CH=CH−で置
換されているアルキル基であるならば、これは直鎖であ
るかまたは枝別れしていても良い。好ましくは直鎖であ
ってかつ2ないし10個の炭素を有している。従って特
にビニル、プロプ−1−または−2−エニルであり、し
かし−1−、−2−または−3−エニル、ペント−1
−、−2−、−3−または−4−エニル、ヘクス−1
−、−2−、−3−、−4−または−5−エニル、ヘプ
ト−1−、−2−、−3−、−4−、−5−または−6
−エニル、オクト−1−、−2−、−3−、−4−、−
5−、−6−、−7−エニル、ノン−1−、−2−、−
3−、−4−、−5−、−6−、−7−または−8−エ
ニル、デシ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、
−6−、−7−、−8−または−9−エニルである。
【0029】Rが、1個のCH2 基が−O−で、他のC
2 が−CO−で置換されているアルキル基であるな
ら、これらは好ましくは隣接している。従って、これら
の基はアシロキシ基−CO−O−またはオキシカルボニ
ル基−O−CO−を含有している。これらの基は好まし
くは直鎖であって、かつ2ないし6個の炭素を含有して
いる。 従って、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)プロピルあるい
は4−(メトキシカルボニル)ブチルである。
【0030】Rが1個のCH2 基が置換されてないか、
あるいは置換されている−CH=CH−で置換されてい
て、かつ隣接したCH2 基がCOあるいはCO−Oまた
はO−COで置換されているアルキル基ならば、この基
は直鎖であっても枝別れしていてもよい。好ましくは直
鎖であって、かつ4ないし13個の炭素原子を含有して
いる。従って、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。
【0031】RがCNまたはCF3 で一置換されている
アルキルあるいはアルケニル基であるならば、この基は
好ましくは直鎖である。このCNあるいはCF3 による
置換は希望したどの位置でも良い。
【0032】Rがハロゲンで少なくとも一置換されてい
るアルキルまたはアルケニル基であるならば、この基は
好ましくは直鎖であって、かつハロゲンは好ましくは弗
素か塩素である。多重置換の場合には、ハロゲンは好ま
しくは弗素である。得られた基もペルフロロ化した基を
も包含する。一置換の場合には、弗素または塩素の置換
基は希望したどの位置でも良いが、好ましくはω−位置
である。
【0033】重合反応に適した側鎖Rを含有する式Iの
化合物は液晶性ポリマーの製造には適している。
【0034】枝別れした側鎖Rを含有する式Iの化合物
は、通常の液晶性の原料素材中での良好な溶解性のため
に時には重要なこともあるが、しかし特に光学活性体で
あるならば、キーラルドーピングとして特に重要であ
る。このタイプのスメクチック化合物は強誘電性素材の
成分として適している。
【0035】SA 相を有する式Iの化合物は例えば熱的
にアドレスされるディスプレイ用に適している。
【0036】このタイプの枝別れ基は一般的には1より
多い枝別れをもっていない。好ましい枝別れした基Rは
イソプロピル、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、
イソブチル(=2−メチルプロピル)、2−メチルブチ
ル、イソペンチル、(=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
−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシおよび1−
メチルヘプトキシである。
【0037】Rが、2個以上のCH2 が−O−および/
または−CO−O−で置換されているアルキル基なら
ば、この基は直鎖あるいは枝別れしていてもよい。Rは
好ましくは枝別れしており、3ないし12個の炭素原子
を持っている。従って、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、5,5−
ビス(エトキシカルボニル)ペンチルである。
【0038】式Iの化合物の好ましい比較的小さな基は
従属式I1ないしI27の基である。
【0039】
【化12】
【0040】
【化13】
【0041】
【化14】
【0042】
【化15】 式I1、I3、I7、I10、I12、I13、I1
5、I16、I18、I19、I22、I23およびI
24の化合物が特に好ましい。
【0043】1,4−ヘキシレングループは好ましくは
下記の構造を持っている。
【0044】
【化16】 式Iの化合物は文献記載のような(例えばホウベン−ワ
イル著、有機化学の方法、ゲオルク−ティーメ(Geo
rg−Thieme)出版社、シュツットガルトのよう
な標準的な著作)それ自身公知の方法で合成することが
可能であって、もっと厳密には公知であってかつ上記の
反応に適した反応条件で合成することができる。
【0045】さらにそれ自身公知である変法をここで使
用することも可能であるが、ここでは詳細には記載しな
い。
【0046】本発明による化合物は例えば式IIの化合
【0047】
【化17】 (式中R、A1 、A2 、Z1 、Z2 、L1 、L2 、L
3 、mおよびnは既に定義した通りである)を下記の反
応様式にしたがって金属と反応させることによって、し
かも得られた製品を求電子性化合物と反応させることに
よって合成することができる。様式1
【0048】
【化18】 様式2
【0049】
【化19】 本発明は不活性溶媒の存在下にフェノキサイドと1−ブ
ロモ−2,2−ジフロロエタンとを反応させるというこ
とによって特徴づけられた、対応するフェノキサイドか
ら置換した2,2−ジフロロエトキシベンゼンの合成方
法にも関する。特に、式III* の化合物は本発明によ
る方法によって合成可能である。式III* 化合物では
* はフォルミル、ハロゲンあるいはメソーゲン性の基
である。
【0050】反応は不活性溶媒の存在中で行なわれ、適
当な溶媒はアルキルハライドとフェノキサイドとの反応
に適した溶媒であり、好ましくは極性の非プロトン性の
溶媒であり、例えばジメチルアミド(DMA)、ヘキサ
メチルフォスフォリックトリアマイド(HMPTA)、
またはN−メチルピロリドン(NMP)のような有機ア
ミドあるいは例えばN,N−ジメチルプロピレンユレア
(DMPU)更に特に1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン(DMEU)のような環状尿素誘導体である。
【0051】これら溶媒にTMDAのような共溶媒ある
いは18−クラウン−6のようなクラウンエーテルを添
加することも可能である。溶媒の量は特に問題ではな
く、一般にはフェノキサイド1モルについて溶媒100
ないし10,000gを使用することができる。
【0052】本発明による方法で反応を実施するための
手法は簡単である。出発物質を、使用したフェノキサイ
ドによって異なるが、−20℃から+200℃、好まし
くは−20ないし+150℃の温度で、しかも大気圧以
上の圧力であるいは減圧下で、このましくは大気圧で反
応させることができる。
【0053】フェノキサイドを、好都合なことには先ず
最初に不活性溶媒に溶解し、それを加熱する。1−ブロ
モ−2,2−ジフロロエタンを一般的には攪拌しながら
0.2ないし24時間にわたって−20℃ないし100
℃の温度で滴下し、場合によってはその混合物を溶媒の
沸点まで徐々に加熱する。
【0054】一般的には反応するフェンキサイド1モル
あたり1−ブロモ−2,2−ジフロロエタンを0.8か
ら1.5モル、特に0.9から1.2モルが必要であ
る。
【0055】反応混合物の処理加工および製品の単離を
通常の方法で行ない、例えば反応混合物を水および/ま
たは氷あるいは希薄酸に注ぎ、水性相を分離し、2,2
−ジフロロエトキシベンゼン誘導体を蒸留及び/または
再結晶で単離する。
【0056】驚くべきことには本発明による方法は例え
ば液晶、助剤、農薬、医薬品用の有効な中間体である置
換2,2−ジフロエトキシベンセン誘導体をも先行技術
に比較して簡単な方法で、かつ高収率で合成可能であ
る。
【0057】その他の合成方法は当業者には明瞭であ
る。例えば5−置換1,3−ジフロロベンゼン化合物お
よび一弗素置換したその同族体(n=0,L3 が水素)
は便利なことには上記の様式にしたがって1,3−ジフ
ロロ化合物あるいは一弗素置換したその同族体(L3
水素)に転換することができ、基R−(A1 −Z1m
はその後に液晶化学では普通である反応によって導入す
ることができる(例えば、E.ペッチュ(Poetsc
h)の論文、コンタクテ(Kontakte),ダルム
シュタット(Darmstadt),1988年
(2)、15頁、に記載されているようなエステル化、
エーテル化あるいはカップリング)。
【0058】n=0である式IIの化合物は例えば以下
の合成様式によって合成することが可能である。様式3 (A=−(A’−Z’)m −A2
【0059】
【化20】 様式4
【0060】
【化21】 様式5
【0061】
【化22】 様式6
【0062】
【化23】 様式7
【0063】
【化24】 出発物質は公知であるか、あるいは公知の方法に類似し
た方法で合成することが可能である。式Iのエステルは
アルコールか、またはフェノール(あるいはその反応誘
導体)を使用して相当するカルボン酸(あるいはその反
応誘導体)をエステル化することによって、あるいはD
CC(DCC=ジシクロヘキシルカルボジイミド)法に
よって得ることができる。
【0064】対応するカルボン酸およびアルコールまた
はフェノールは公知であるか、あるいは公知の方法に類
似した方法で合成することも可能である。
【0065】式Iの化合物の他の合成方法では、アリー
ルハライドを第四級アミンの存在下で、かつパラジウム
触媒の存在下でオレフィンと反応させる(R.F.ヘッ
ク(Heck) ACC.Chem.Res.12(1
979)146頁参照)。
【0066】適当なアリールハライドの例は塩化物、臭
化物およびヨウ化物であり、特にヨウ化物である。例え
ばトリエチルアミンのようなカップリング反応の成功の
ために臭化物および必要な第四級アミンは溶媒としても
適している。適当なパラジウム触媒の例はパラジウム
塩、特にPd(II)酢酸塩と例えばトリアリールフォ
スフィンような有機燐化合物(III)との塩である。
【0067】反応は不活性溶媒の存在下または無しで0
℃と150℃との間の温度、好ましくは20℃と100
℃との間の温度で行なうことができる。適当な溶媒の例
はアセトニトリルのようなニトリルまたはベンゼンある
いはトルエンのような炭化水素である。出発物質として
使用したアリールハライドおよびオレフィンは多くの場
合に市販品として入手可能であり、文献から公知の反応
によって、例えば対応するもとの化合物をハロゲン化す
ることによって、または対応するアルコールまたはハラ
イドからの脱離反応によって合成することができる。
【0068】この方法で例えばスチルベン誘導体を合成
することも可能である。そのスチルベン類もさらに4−
位置換したベンズアルデヒドを対応する燐イリドとウィ
ッティヒ法によって反応させることによって合成するこ
とも可能である。しかしながら、式Iのトランもオレフ
ィンの代わりに一置換アセチレンを使用することによっ
て合成することができる(シンセシス(Synthes
is,627(1980)あるいはテトラヘドロン レ
ターズ(Tetrahedron Lett.)27
1171頁(1986))。
【0069】芳香族化合物はアリールハライドとアリー
ル錫化合物を反応させることによってカップリングする
ことができる。これらの反応は好ましくは例えばパラジ
ウム(0)錯体のような触媒を炭化水素のような不活性
溶媒に添加して、高温で、例えば沸騰しているキシレン
中で保護気体の存在下で行われる。
【0070】アルキニル化合物とアリールハライドとの
カップリング反応はA.O.キング(King)、E.
ネギシ(Negishi)、F.J.ビラニ(Vill
ani)およびA.シルベイラ(Silveira)が
有機化学雑誌(J.Org.Chem.)43、358
(1978)に発表した方法に類似して実施することが
できる。
【0071】式Iのトランも1,1−ジアリール−2−
ハロエチレンを強塩基の存在下にジアリールアセチレン
に転位するフリッチュ−ブッテンベルグ−ビーヒェル
(Fritsch−Buttenberg−Wiech
ell)転位(アンナーレン(Ann.)279、31
9(1984))によって合成することが可能である。
【0072】式Iのトランは対応するスチルベンをブロ
ム化し、ついでその生成物を脱ハロゲン化水素すること
によって合成することができる。それ自身公知である変
法をここで使用することができるが、ここには詳細には
記載しない。
【0073】式Iのエーテルは対応するヒドロキシル化
合物、好ましくは対応するフェノールをエーテル化する
ことによって得られ、ヒドロキシル化合物は好都合なこ
とには先ず対応する金属誘導体、例えば対応するアルカ
リ金属アルコキサイドあるいはアルカリ金属フェノキサ
イドにNaH,NaNH2 NaOH,KOH,Na2
3 あるいはK2 CO3 による処理によって転換され
る。ついでこれを対応するアルキルハライド、アルキル
スルフォネートあるいはジアルキルスルフォネートと例
えばアセトン、1,2−ジメトキシエタン、DMFある
いはジメチルスルフォキサイドのような不活性溶媒中、
あるいはNaOHまたはKOHの水溶液あるいは水−ア
ルコール溶液を過剰に使って約20℃と100℃との間
の温度で反応させることができる。
【0074】R=アルケニルである式Iの化合物はジイ
ソブチルアルミニウムを使用してアルデヒド(R=CH
O)に転換される対応するシアノ化合物(R=CN)か
ら得ることも可能である。例えば、次のステップでは、
メチレン基をアルデヒドとメトキシメチルトリフェニル
フォスフォニウム クロライドとのウィッティヒ(Wi
ttig)反応によって、更に引き続いて得られたエノ
ールエーテル(例えば希塩酸を使用して)の加水分解に
よって導入することができる。
【0075】出発物質は公知であるか、あるいは公知化
合物に類似した方法で合成することができる。
【0076】−(CH24 −ブリッジを持つ化合物は
次の様式に従って合成できる。様式8
【0077】
【化25】 Pd(II)触媒を用いるカップリング反応では目標と
する製品I* が直接に得られ、あるいは基−Yを式Iの
化合物のために上記の方法に全く類似した方法で導入し
ている前駆体を生ずるのである。
【0078】−CH=CH−CH2 CH2 −ブリッジを
有する化合物を以下の様式に従ったウィッティヒ反応で
合成することができる。様式9
【0079】
【化26】 特定の好ましい数個の化合物の合成を以下に詳細に示す
ことにする。様式10
【0080】
【化27】 様式11
【0081】
【化28】 本発明はこのタイプの媒体を含有する電気光学ディスプ
レイおよび電気光学目的用のこれら媒体の使用にも関す
る(特に2枚の平行板状外部板を有するSTNあるいは
MLCディスプレイであって、枠とともにセルを形成
し、外側板上に個々の画像点をスイッチングするための
集積非線形素子を形成し、セル中に存在する正の誘電異
方性と高い比抵抗のネマチック液晶混合物を生成してい
る)。
【0082】本発明による液晶混合物は使用できるパラ
メーターの幅を顕著に広くすることを促進している。
【0083】透明点、低温における粘性、熱的およびU
V安定性、誘電異方性の実現可能な組合せは先行技術か
らの今までの素材よりは遥かに優れている。
【0084】高い透明点、低温におけるネマチック相、
および高いΔεに対する要求は今までは不満足な程度に
しか達せられなかった。例えばZLI−3119のよう
なシステムは同等の透明点および比較的好ましい粘性を
持っているにもかかわらず、このシステムは僅かに+3
のΔεを持っているに過ぎない。
【0085】他の混合物システムは同等の粘性およびΔ
ε値を持っているが、透明点を60℃領域に持っている
に過ぎない。
【0086】本発明による液晶混合物はネマチック相を
−20℃にまで、好ましくは−30℃、特に好ましくは
−40℃にまで維持しながら、透明点を80℃より高
く、好ましくは90℃より高く、特に好ましくは100
℃より高く、同時にΔε≧6、好ましくは≧8の誘電異
方性値および高い値の比抵抗を達成することを可能にし
ており、このことは優れたSTNおよびMLCディスプ
レイを達成することができることを示している。
【0087】この混合物は特に低作動電圧に特徴を有し
ている。TN閾値(VIP)は2.0Vより少なく、好
ましくは1.5Vより少なく、特に好ましくは1.3V
より少ない。
【0088】言うまでもないことであるが、本発明によ
る混合物成分の適当な選択がより高い透明点(例えば1
10℃)をより高い閾電圧で達成し、より低い透明点を
より低い閾電圧で達成させ、他方では他の有利な特性を
維持するのである。粘性を相当する少量だけ増加するな
らば、比較的高いΔεおよび従って低い閾値の混合物を
得ることも可能になっている。本発明によるMLCディ
スプレイは好ましくはグーチ−タリーの第1の透過ミニ
マム(C.H.GoochおよびH.A.Tarry
Electron.Lett.10,2−4,197
4、C.H.GoochおよびH.A.Tarry、A
ppl.Phys.巻8、1575−1584、197
5年)で作動することである。この場合には、例えば特
性線の急勾配、類似のディスプレイ中と同じような閾電
圧におけるコントラストの低い角度依存性(ドイツ特許
30 22 818)のような特に好ましい電気光学特
性に加えて、第2のミニマムにおける低い誘電異方性は
十分である。このことは本発明による混合物を使用する
ことによって、シアン化合物を含有する混合物を使用す
ることよりも第1のミニマム中でおいて顕著に高い比抵
抗を達成することになるのである。当業者は個々の成分
およびその重量の適当な選択によってMLCディスプレ
イの所定の層厚さに必要な複屈折を製造する簡単な日常
的な方法を使用することが出来る。
【0089】20℃における粘性は好ましくは<60m
Pa.s、特に好ましくは<50mPa.sである。ネ
マチック相範囲は好ましくは少なくとも90℃であり、
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℃から+80℃に広がっている。
【0090】「容量保持率」(HR)の測定[S.マツ
モト(Matsumoto)など、液晶、1320
(1989)、K.ニワ(Niwa)などSID会議会
議録、サンフランシスコ、1984年6月、304頁
(1984)、G.ウエーバー(Weber)など、液
、1381(1984)]は式Iの化合物を含有す
る本発明による混合物が温度の上昇とともに式Iの化合
物が式
【0091】
【化29】 のシアノフェニルシクロヘキセンで置換されている類似
の混合物よりもかなり小さい減少を示している。
【0092】本発明による混合物のUV安定性もかなり
良好である。すなわちUV光に曝光してもHRには極め
て小さな減少があるに過ぎない。
【0093】本発明による媒体は好ましくは式Iの複数
(好ましくは2種以上)の化合物を原料にしており、す
なわちこれらの化合物の割合は5−95%、好ましくは
10−60%、特に好ましくは20−50%の範囲内に
ある。
【0094】本発明による媒体中で使用することができ
る式IないしXIおよびその従属式の個々の化合物は公
知であるかあるいは公知化合物に類似した方法で合成す
ることができる。
【0095】好ましい実施態様を以下に示す: *媒体は一般式IIないしVから成るグループから選択
された1種以上の化合物を付加的に含有する。
【0096】
【化30】 (これらの式においては個々の基は以下のように定義さ
れている。 R0 それぞれの場合に7個までの炭素を有するアル
キル、オクサアルキル、フロロアルキル、あるいはアル
ケニルであり、 X0 弗素、塩素、CF3 、OCF3 、OCHF2
OCH=CF2 、OCF=CF2 、OCFH−CF2
あるいはOCF2 −CF2 Hであり、Y1 およびY2
たがいに独立に、それぞれ水素あるいは弗素であり、r
は0または1である)。
【0097】式IVの化合物は好ましくは
【0098】
【化31】 である。 *媒体は一般式VIないしXIから成るグループから選
択された1種以上の化合物を付加的に含有する。
【0099】
【化32】 (これらの式においてはR0 、Y1 およびY2 はたがい
に独立であり、それぞれ請求項2に定義されたとおりで
あり、X0 は弗素、塩素、CF3 、OCF3 、OCHF
2 、それぞれ7個までの炭素原子を有するアルキル、オ
クサアルキル、フロロアルキル、あるいはアルケニルで
ある。 *式IないしVの化合物の全混合物中での割合はまとめ
て少なくとも50重量%である。 *式Iの化合物の割合は全混合物中で10ないし50重
量%である。 *式IIないしVの化合物の割合は全混合物中で30な
いし70重量%である。 *式
【0100】
【化33】 は好ましくは
【0101】
【化34】 である。 *媒体は式II、III、IVまたはVの化合物を含有
している。 *R0 は2ないし7個の炭素原子を有する直鎖のアルキ
ルまたはアルケニルである。 *媒体は実質的には式IないしVの化合物から構成され
ている。 *媒体は一般式XIIないしXVIから成る群から好ま
しくは選択されたその他の化合物を含有する。
【0102】
【化35】 (この式においてR0 およびX0 は請求項2で定義され
たとりであり、1,4−フェニレン環はCN,塩素ある
いは弗素で置換されていても良い。1,4−フェニレン
環は好ましくは弗素原子で一置換あるいは多置換されて
いてもよい)。 *式Iの化合物と式(II+III+IV+V)の化合
物の重量比は好ましくは1:10ないし10:1であ
る。 *媒体は実質的には一般式IないしXIから成るグルー
プらら選択された化合物から成り立っている。
【0103】慣用の液晶素材、特に式II、III、I
Vおよび/またはVの1種以上の化合物と式Iの化合物
を比較的低い割合で混合しても閾値電圧を顕著に低下さ
せ、かつ低い複屈折値を生じ、さらに同時に低いスメク
チック−ネマチック転移温度を有する広いネマチック相
が見出され、その結果保存期間が改善された。式Iない
しVの化合物は無色、安定であり、さらに相互に混合す
ることも他の液晶素材と混合することも可能である。
【0104】「アルキル」という用語は2−7個の炭素
原子を有する直鎖および枝別れしたアルキル基をカバー
し、特に直鎖の基はメチル、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。
【0105】「アルケニル」という用語は2−7個の炭
素原子を有する直鎖および枝別れしたアルケニル基をカ
バーし、特に直鎖の基をカバーしている。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 C
6 −C7 −5−アルケニル、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、C5 −C 7 −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、4E−ヘキセニル、4Z−
ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニル、および
これらの類似化合物である。5個迄の炭素原子を有する
基が一般的に好ましい。
【0106】「フロロアルキル」という用語は好ましく
は末端に弗素を含有する直鎖の基、すなわちフロロメチ
ル、2−フロロエチル、3−フロロプロピル、4−フロ
ロブチル、5−フロロペンチル、6−フロロヘキシルお
よび7−フロロヘプチルをカバーしている。しかしなが
ら、他の場所の弗素も除外するものではない。
【0107】「オクサアルキル」という用語は好ましく
は式Cn2n+1−O−(CH2mの直鎖の基をカバー
し、この式中、nおよびmは互いに独立であって、それ
ぞれ1ないし6である。nは好ましくは1であり、mは
好ましくは1ないし6である。
【0108】R0 およびX0 の意味を適当に選択するこ
とによって、アドレッシングタイム、閾値電圧、透過特
性線の勾配などを希望通りに改善することができる。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および類似の基は一般的に短いア
ドレッシグ時間、改善されたネマチック傾向、およびア
ルキルおよびアルコキシ基に比較して弾性定数k33(湾
曲)およびk11(広がり)間の高い比率を示すことにな
る。4−アルケニル基、3−アルケニル基および類似の
基は一般的には低い閾値電圧、アルキルおよびアルコキ
シ基に比較して低いk33/k11値を示すことになる。
【0109】Z1 中の−CH2 CH2 −基は一般的には
単純な共有結合に比較して高いk33/k11値を生ずる。
高いk33/k11値は例えば900 のねじれ(グレイトー
ンを達成するために)を有するTNセルではフラットな
透過特性線およびSTN、SBEおよびOMIセル(大
きな複合能力)では急峻な透過特性線を促進し、逆の場
合には逆になる。
【0110】式Iおよび式II+III+IV+Vの化
合物の最適混合比は実質的には希望する特性によって、
式I,II,III,IVおよび/またはVの成分の選
択、存在しても良い他のいずれかの成分の選択によって
異なる。上記の範囲内での適当な混合比は容易に1件毎
に決めることができる。
【0111】本発明による混合物中の式IないしXIの
化合物の全量は決定的ではない。したがって、混合物は
その他の種々の特性を最適化するためにさらに1種以上
の他の成分を含有していてもよい。しかしながら、式I
ないしXIの化合物の全濃度が高くなるほど、アドレッ
シングタイムおよび閾値電圧に観察された効果は一般的
には大きくなる。
【0112】特に好ましい実施態様では本発明による媒
体はX0 がOCF3 、OCHF2 、F、OCH=CF
2 、OCF=CF2 あるいはOCF2 −CF2 Hである
式IIないしVの化合物(好ましくはIIおよび/また
はIII)を含有している。式Iの化合物との好ましい
相乗効果は特に有利な特性になって表われている。
【0113】STN利用では、媒体は好ましくはX0
好ましくはOCHF2 あるいはCNである式IIないし
Vから成るグループから選択された化合物を含有する。
【0114】本発明による媒体はさらに−1.5ないし
+1.5の誘電異方性を有する一般式I’の1種以上の
化合物から成る成分Aを含有していてもよい。
【0115】
【化36】 (この式において、R1 およびR2 は互いに独立であ
り、それぞれ9個迄の炭素原子を有するn−アルキル、
n−アルコキシ、ω−フロロアルキルまたはn−アルケ
ニルであり、 3種の基
【0116】
【化37】 は互いに独立であり、それぞれ1,4−フェニレン、2
−あるいは3−フロロ−1,4−フェニレン、トランス
−1,4−シクロヘキシレン、あるいは1,4−シクロ
ヘキセニレンであり、Z1'およびZ2'は互いに独立であ
り、それぞれ−CH2 CH2 −、−C≡C−、−CO−
O、−O−CO−あるいは単結合であり、nは0、1あ
るいは2である)。
【0117】成分Aは好ましくは式II1ないしII7
【0118】
【化38】 (この式において、R1 およびR2 は式I’で定義した
通りである)から成るグループから選択された1種以上
の化合物を含有している。
【0119】成分Aは好ましくは付加的にII8ないし
II20
【0120】
【化39】 (この式においてR1 およびR2 は式I’で定義した通
りであり、II8ないしII17中の1,4−フェニレ
ン基は互いに独立であって、それぞれ弗素の一置換ある
いは多置換であっても良い)から成るグループから選択
された1種以上の化合物を更に含んでいる。
【0121】成分Aは好ましくは付加的にII21ない
しII25
【0122】
【化40】 (この式においてR1 およびR2 は式I’で定義した通
りであり、II21ないしII25中の1,4−フェニ
レン基は互いに独立であって、それぞれ弗素の一置換あ
るいは多置換であってもよい)から成るグループから選
択された1種以上の化合物を更に含んでいる。
【0123】正の誘電異方性を有する極性化合物のタイ
プと量はそれ自身決定的ではない。当業者は公知の、し
かも多くの場合市販の成分および原料混合物の広い範囲
から適当な素材を選択する簡単な日常的な実験を利用す
ることができる。本発明による媒体は好ましくは1種以
上の式I”の化合物を含有している。
【0124】
【化41】 (この式においてはZ1'、Z2'およびnは式I’で定義
した通りであり、 2種の基
【0125】
【化42】 は互いに独立であって、それぞれ1,4−フェニレン、
トランス−1,4−シクロヘキシレン、あるいは3−フ
ロロ−1,4−フェニレン、かつ両基のうちのいずれか
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
あるいは1,4−シクロヘキセニレンであり、R0 はn
−アルキル、n−アルケニル、n−アルコキシ、n−オ
クサアルキルであり、それぞれの場合に9個までの炭素
原子を有し、Y1 あるいはY2 は水素または弗素であ
り、X’はCN、ハロゲン、CF3 、OCF3 あるいは
OCHF2 である) 好ましい実施態様では、STNあるいはTN利用のため
の本発明による媒体はX’がCNである式I”の化合物
を原料にしている。当然のことながら、式I”の他の化
合物(X’≠CN)を多量または少量にすることも可能
である。MLC利用のためには、本発明による媒体は好
ましくは式I”のニトリルを約10%しか含有しない
(しかし好ましくは式I”のニトリルを含まないが、そ
の代わりとしてX’がハロゲン、CF3 、OCF3 、O
CHF2 である式I’の化合物を含む)。これらの媒体
は好ましくは式IIないしXIの化合物を原料としてい
る。
【0126】本発明による媒体は好ましくは−6≦Δε
≦−1.5の範囲の誘電異方性を有する式I’’’
【0127】
【化43】 (この式において、R1 、A1 、Z1'、A2 、Z2'、n
およびR2 は式I’で定義した通りである)の化合物を
1種以上含有し、スイッチングしたときに画素の容量の
小変化を希望する利用(例えばディスプレイあるいはT
FTデイスプレイ)のための媒体である。
【0128】式I1'''ないしI3'''の化合物が好まし
い。
【0129】
【化44】 偏光子、電極基板および表面処理された電極から成る本
発明によるSTNおよびMLCデイスプレイの構造はこ
のタイプのディスプレイに慣用である構造に一致してい
る。ここで言う「慣用の構造」という用語は広い意味で
用いられており、MLCデイスプレイ、特にポリSiT
FTあるいはMIMに基づくマトリックスディスプレイ
素子の全ての誘導形態および変更形態をカバーしてい
る。
【0130】本発明によるディスプレイとツイステッド
ネマチックセルを原料とする従来の普通のディスプレイ
との間の基本的な相違はしかしながら、液晶層中の液晶
パラメーターの選択である。
【0131】本発明によって使用することができる液晶
混合物はそれ自身慣用の方法で製造することができる。
一般的には、少量使用する成分の希望量を主構成成分に
なっている成分に、好適には温度を挙げて溶解する。例
えばアセトン、クロロフォルムあるいはメタノールのよ
うな有機溶媒に成分を溶解した溶液を混合し、完全な混
合の後に溶媒を例えば蒸留によって再び除去することも
可能である。
【0132】誘電体は当業者に公知であって、かつ文献
記載のその他の添加物を含有していてもよい。例えば、
多色性の染料あるいはキーラルドーピング剤0−15%
を添加しても良い。
【0133】Cは結晶性相、Sはスメクチック相、SB
はスメクチックB相、Nはネマチック相およびIは等方
性相を示す。
【0134】V10は10%透過のため(板表面に直角な
視角)の電圧を示す。tonはV10値の2.5倍に相当す
る操作電圧でのスイッチオン時間およびtoff はV10
の2.5倍に相当する操作電圧でのスイッチオフ時間を
示す。Δnは光学異方性を示し、n0 は屈折率を示す。
Δεは誘電異方性(Δε=ε‖−ε⊥、ここでε‖は長
さ方向の分子軸に平行な誘電率、ε⊥は長さ方向の分子
軸に直角な誘電率である)を示す。特に記載しないかぎ
り、電気光学データは20℃で第1ミニマム(すなわち
d・Δn値が0.5における)でのTNセル中で測定し
た。
【0135】本出願中および以下の実施例では液晶化合
物の構造を略成語で示し、その化学式への変換は以下の
表AおよびBによって行なう。全ての基Cn2n+1およ
びC m2m+1はnあるいはmの炭素原子を含有する直鎖
アルキル基である。表B中のコーディングは自明であ
る。表Aでは基本構造の略成語のみを示す。個々の場合
には基本構造の略成語の後にハイフンで分離して、置換
基R1 、R2 、L1 およびL2 のコードが続くのであ
る。
【0136】
【化45】 表A
【0137】
【化46】
【0138】
【化47】 表B
【0139】
【化48】
【0140】
【化49】
【0141】
【実施例】以下の実施例は発明を説明することを意図し
たものであって、これの制限を意図するものではない。
今までおよびこれ以下においても、百分率は重量百分率
である。全ての温度表示はセ氏温度である。m.p.は
融点、c.p.は透明点を示す。さらにCは結晶性状
態、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方
性相を示す。これらの記号間の数値は転移温度を示す。
Δnは光学異方性(589nmおよび20℃)を示し、
粘度(mm2 /sec)は20℃で測定した。「通常の
加工処理操作」とは必要な場合には水を添加し、混合物
をジクロロメタン、ジエチルエーテルあるいはトルエン
で抽出し、有機相を分離し、乾燥し、蒸発し、生成物を
減圧下に蒸留、再結晶および/またはクロマトグラフィ
ーによって精製することを意味する。以下の略語を使用
する。 DMEU 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン POT ターシャリーブトキサイドカリウム THF テトラヒドロフラン pTSOH p−トルエンスルフォン酸
【0142】実施例1
【0143】
【化50】 工程1.1
【0144】
【化51】 1−ブロモ−3.5−ジフロロフェノキサイドナトリウ
ム0.05モルをDMEU50mlに窒素雰囲気下にフ
ラスコ中で混合し、この混合物を50℃に加熱する。1
−ブロモ−2,2−ジフロロエタン0.05モルを攪拌
しながらこれに滴下する。その混合物をその後に1夜5
0℃で攪拌する。1−ブロモ−2,2−ジフロロエタン
0.005モルを添加し、その混合物を24時間70℃
で攪拌し、その後に室温に冷却する。水を添加し、その
混合物を通常の加工処理操作に付する。融点は88℃/
15mmである。工程1.2
【0145】
【化52】 p−トランス−[4−プロピルシクロヘキシル]−フェ
ニルボロニック酸0.03モルをトルエン60mlに溶
解し、この液を水酸化ナトリウム4.8gを水30ml
に溶解した水溶液に添加し、この混合物を0.5時間4
5℃で攪拌する。1−(2,2−ジフロロエトキシ)−
4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼン0.03モルお
よびテトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウ
ム(0)0.7gをこの溶液に添加し、この混合物を1
00℃で1夜攪拌し、その後に室温に冷却し、有機相を
分離する。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、残
留物を石油エーテル50−70℃を使用して、シリカゲ
ルフリットを使って濾過する。濾液を蒸発し、残留物を
n−ヘキサンから再結晶する。C81N121.6I
Δn=+0.153,Δε=10.41である。 式
【0146】
【化53】 の化合物群を同様に合成する。
【0147】
【化54】
【0148】
【化55】
【0149】
【化56】
【0150】
【化57】
【0151】
【化58】
【0152】
【化59】
【0153】
【化60】
【0154】実施例2
【0155】
【化61】 工程2.1 HCF2 CH2 OSO2 CH3 2,2−ジフロロエタノール4.0mlをジクロロメタ
ン200mlに溶解し、トリエチルアミン4.04モル
をこの溶液に10−15℃で滴下する。この混合物をそ
の後に10分間攪拌し、その後にメタンスルフォニルク
ロライド4.04モルを5−10℃で滴下する。反応混
合物を1夜攪拌し、その間に白色の沈殿物が生成する。
沈殿物を濾過し、濾液を10%の塩化水素酸で、さらに
その後に水で洗浄する。溶液をその後に硫酸ナトリウム
で乾燥し、蒸発させ、残留物を蒸留する。沸点は172
℃/100mmである。工程2.2
【0156】
【化62】 4−ブロモ−2.6−ジフロロフェノキサイド0.42
モルをDMEU350mlに窒素雰囲気下に溶解し、こ
の溶液を140℃に加熱する。工程2.1からのメシル
化体0.42モルを0.5時間かかってこの溶液に滴下
し、その混合物を1夜140℃で攪拌する。その反応混
合物を室温に冷却し、水2l中に注ぐ。エーテルで抽出
後にエーテル相を先ず水酸化ナトリウムの5%溶液で、
その後に水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶液
を蒸発させ、残留物を蒸留する。沸点は88−89℃/
15mmである。工程2.3
【0157】
【化63】 p−トランス−(4−ペンチルシクロヘキシル)フェニ
ルボロニック酸と1−(2,2−ジフロロエトキシ)−
4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼンとのカップリン
グは工程1.2と同様に行なう。C54N122.7I
Δn=+0.147,Δε=9.85である。実施例3
【0158】
【化64】 トランス−4−(トランス−4−プロピル−シクロヘキ
シル)シクロヘキシルブロマイド 0.1モル、粒状リ
チューム0.2モル、臭化亜鉛0.05モルをトルエン
/THF混合液(4:1)150mlに入れ、10−1
5℃で4時間超音波処理を行なう。1−(2,2−ジフ
ロロエトキシ)−4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼ
ン0.05モルおよび1,1’−ビス(ジフェニルフォ
スフィン)フェロセンパラジウム(II)クロライド
1.2gを添加し、その混合物を1夜室温で攪拌する。
飽和塩化アンモニウム溶液200mlをこの溶液に滴下
し、その後に0.5時間攪拌する。有機相を分離し、水
溶液相をトルエンで抽出する。合体させた有機抽出物を
硫酸ナトリウムを使って乾燥する。C72N152.9
I Δn=+0.087,Δε=7.75である。式
【0159】
【化65】 の化合物群が同様に得られた。
【0160】
【化66】
【0161】
【化67】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はベンゼン誘導体および液
晶性媒体に関し、さらに電気光学目的に後者を使用する
ことおよびこの媒体を含有するディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は特に誘電体としてデイスプレイ装
置中で使用されており、その理由はこれらの物質の光学
的な特性が印加電圧によって影響を受けるからである。
液晶を原料とする電気光学装置は当業者には極めて良く
知られており、種々の効果に基づくのであろう。このタ
イプの装置は例えばダイナミック スキャッタリングを
有するセル、DAP(配向相の変形)セル、ゲスト/ホ
ストセル、ねじれネマチック構造を有するTNセル、S
TN(スーパーツイステドネマチック)セル、SBE
(スーパー複屈折効果)セル、およびOMI(オプティ
カルモード干渉)セルである。最も良く知られたディス
プレイ装置はシャットーヘルフリッチ効果に基ずいてお
り、ねじれネマチック構造を持っている。
【0003】液晶素材は化学的ならびに熱的な安定性を
持っていなければならず、電場および電磁波にたいして
も良い安定性をもっていなければならない。さらに液晶
素材は低い粘性を持っていなければならず、さらに短い
アドレス時間、低い閾値電圧、セル中での高いコントラ
ストを示さなければならない。さらに、これらの素材は
例えば上記のセル中で適当な中間相、普通の操作温度、
すなわち室温以上及び以下の出来るだけ広い範囲で、ネ
マチックあるいはコレステリック中間相を持っていなけ
ればならない。液晶は、通常は複数の成分の混合物とし
て使用されるので、成分が相互に容易に混合しうること
が重要である。電気伝導度、誘電異方性および光学異方
性のようなその他の特性はセルタイプおよび使用分野に
よって異なるが、種々の要求条件に合致しなければなら
ない。例えば、ねじれネマチック構造を有するセル用の
素材は正の誘電異方性および低い電気伝導度を持ってい
なければならない。
【0004】例えば、個々の画像点をスイッチングする
ための集積非線形素子を含有するマトリックス液晶ディ
スプレイ(MLC−デイスプレイ)用に設計されている
媒体は高い正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的
低い複屈折、極めて高い比抵抗、良好なUV安定性およ
び抵抗の温度安定性並びに低い蒸気圧を有する媒体であ
る。
【0005】このタイプのマトリックス液晶ディスプレ
イは公知である。個々の画像点を個々にスイッチするよ
うに使用可能な非線形素子の例はアクティブ素子(すな
わちトランジスター)である。これを今後はアクチブマ
トリックスと称し、次の2種のタイプ間の区分が出来る
ことになる。 1 MOS(金属酸化物半導体)あるいは基板としての
シリコンウエファー上のその他のダイオード 2 基板としてのガラス板上の薄いフィルムトランジス
ター(TFT) 種々の部分デイスプレイのモジュラーアセンブリーが接
合点では問題を生ずるから、基板素材としての単結晶シ
リコンの使用はデイスプレイ大きさを限定している。
【0006】もっと遥かに有望で、好ましいなタイプ2
の場合には、使用している電気光学効果は通常はTN効
果である。2種の技術間に分化が行われており、例えば
CdSeのような化合物半導体から成るTFTあるいは
多結晶または非晶質シリコンに基ずくTFTである。後
者の技術について全世界的に広範囲の研究努力がおこな
われている。
【0007】TFTマトリックスはデイスプレイの一方
のガラス板の内側に使用されており、他のガラス板の内
側には透明の対電極が付けられている。画像点電極の大
きさと比較して、TFTは極めて小さく、殆ど画像には
影響を示さない。この技術をフルカラー対応の画像デイ
スプレイに拡大することも可能であり、その場合に各フ
ィルター素子をスイッチ可能な画像素子に対面させるよ
うな方法で赤、緑、青フィルターのモザイクを配置して
いる。
【0008】TNTディスプレイは透過では直交偏光子
を有するTNセルとして通常は動作しており、背面から
照射されている。
【0009】MLCデイスプレイという用語はここでは
集積非線形素子を含むいかなるマトリックスデイスプレ
イをもカバーし、すなわちアクチブマトリックスに加え
て、バリスターあるいはダイオードのようなパッシブ素
子を含有するディスプレイをもカバーしている(MIM
=金属−絶縁体−金属)。
【0010】このタイプのMLCディスプレイは特にT
V利用(例えばポケットTVセット)あるいはコンピュ
ーター用の高度情報デイスプレイ(ラップトップ)さら
に自動車および航空機内での高度情報デイスプレイには
特に適している。コントラストの角度依存性およびスイ
ッチングタイムに関する問題に加えて、液晶混合物の不
適切な比抵抗によってMLCデイスプレイ中で問題が発
生している。S.トガシ(Togashi)、K.セキ
グチ(Sekiguchi)、H.タナベ(Tanab
e)、E.ヤマモト(Yamamoto)、K.ソリマ
チ(Sorimachi)、E.タジマ(Tajim
a)、H.ワタナベ(Watanabe)、H.シミズ
(Shimizu)、Proc.Eurodispla
y84,1984年9月、A210−288,ダブルス
テージダイオードリングによって制御されたマトリック
スLCD 141頁以下、パリ;M.ストローマー(S
tromer),Proc.Eurodisplay8
4、1984年9月、テレビジョン液晶デイスプレイの
マトリックスアドレッシング用の薄いフィルムトランジ
スターデザイン 145頁以下、パリ。抵抗が減少する
につれて、MLCデイスプレイのコントラストが悪化
し、「残像消去」の問題が生ずるかもしれない。液晶混
合物の比抵抗は一般にはデイスプレイの内部表面との相
互作用によってMLCデイスプレイの寿命の全期間に亙
って減少するので、高い(初期の)抵抗が承認可能な利
用寿命を得るためには極めて重要である。特に、低電圧
混合物の場合には、極めて高い比抵抗を達成することは
今までは不可能であった。さらに比抵抗が温度上昇とと
もに、加熱後および/またはUV光曝光後に出来るかぎ
り小さくしか増加しないことが重要である。従来の技術
からの混合物の低温特性も特に不利であった。結晶化お
よび/またはスメクチック相が低温においてさえも発現
せずに、粘性の温度依存性が出来るだけ小さいことが要
求されている。従来技術のMLCデイスプレイは従って
現在の要求を満足させるものではなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って、極めて高い比
抵抗、同時に広い操作温度範囲、低温においてさえも短
いスイチイングタイム、低い閾値電圧を持ち、これらの
欠点を全く持たないか、あるいは僅かしか持たないML
Cデイスプレイへ強い要望が継続して存在している。
【0012】TN(シャット−ヘルフリッチ)セルで
は、セル中で以下の長所を発揮する媒体が設計されてい
る。 −拡張されたネマチック相範囲(特に低温まで) −極めて低温においてもスイッチング可能性(戸外使
用、自動車用、アビオニクス) −UV照射に対する増大した安定性(長寿命) 従来技術から利用可能な媒体は他のパラメーターを同時
に維持しながらこれらの長所を達成することは不可能で
あった。
【0013】スーパーツイステド(STN)セルにあっ
ては、大きな多重化能力および/または低い閾値電圧お
よび/または広いネマチック相範囲(特に低温で)を持
つ媒体が望まれている。この目的には使用可能なパラメ
ーターの幅(透明点、スメクチック−ネマチック転移、
融点、粘性、誘電率、弾性率)を更に広げることが緊急
に望まれている。
【0014】本発明は上記の欠点を持たないか、あるい
は少ししか持たず、かつ好ましくは同時に極めて高い比
抵抗および低い閾電圧を持つこのタイプの特にMLC,
TNあるいはSTNデイスプレイ用の媒体を提供するこ
とを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明による媒体がディ
スプレイ中で使用されるならば、この目的を達成するこ
とができることが見出されたのである。
【0016】従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主成分とする液晶性媒体に関し、そ
の特徴とするところはこの混合物が一般式I
【0017】
【化10】 (式中、Rは水素、置換されてないか、あるいはCNま
たはCF3 でモノ置換されているあるいはハロゲンで少
なくともモノ置換されている1ないし15個迄の炭素原
子を有するアルキルあるいはアルケニル基であり、 こ
れらの基の中の1個以上のCH2 が、それぞれの場合
に、たがいにそれぞれ独立して−O−、−S−、
【0018】
【化11】 −CO−、−CO−O−、−O−CO−または−O−C
O−O−で、−O−がおたがいに直接結合しないように
置換されていても良く、A1 およびA2 おたがいに独立
であって、それぞれ(a) トランス−1,4−シクロ
ヘキシレン基であって、この基では1以上の非隣接CH
2 基が−O−および/または−S−で置換されていても
良く、(b) 1,4−フェニレン基であって、この基
では1あるいは2個のCH基がNで置換されていても良
く、(c) 1,4−シクロヘキセニレン、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−ジイルから成る群から
選ばれた基であり、さらに基(a)および(b)は1あ
るいは2個の弗素原子で置換可能であり、Z1 およびZ
2 は互いに独立であって、それぞれ−CO−O−、−O
−CO−、−CH2 O−、−OCH2 −、−CH2 CH
2 −、−CH=CH−,−C≡C−あるいは単結合であ
り、あるいは基Z1 およびZ2 の一方が−(CH24
−または−CH=CH−CH2 CH2 −であり、L1
2 およびL3 は互いに独立であり、それぞれ水素ある
いはFであり、mは0、1あるいは2であり、nは0あ
るいは1である)の化合物の1種以上を含有しているこ
とである。
【0019】式Iの化合物は広い使用範囲を持ってい
る。置換基の選択によって異なるが、これらの化合物は
液晶性媒体を圧倒的に構成する原料素材として使用する
ことができる。しかしながら、例えばこのタイプの誘電
体の誘電異方性および光学異方性を改善するために、か
つその閾値電圧および/またはその粘性を最適化するた
めに他のクラスの化合物からの液晶性原料素材に式Iの
化合物を添加することも可能である。
【0020】純粋な状態では、式Iの化合物は無色であ
り、電気光学使用に好ましい位置にある温度範囲では液
晶性の中間相を成している。これら化合物は化学的に、
熱的に安定であり、光にたいしても安定である。
【0021】本発明はまた式Iの化合物にも関する。
【0022】式Iの化合物はWO90−01056の中
の一般式に含まれている。本発明による弗素化化合物は
そこでは言及されていない。1個以上の弗素原子を導入
することはこの化合物の粘性に顕著な効果を持ってい
る。
【0023】特に好ましい化合物はL3 がFであってn
=0であるか、L3 =Fであって、n=1である式Iの
化合物である。A1 がFで一置換あるいは二置換されて
いるか、あるいはCNで一置換されている1,4−フェ
ニレンである式Iのおよび全ての従属式に言及される。
これらは特に2−フロロ−1,4−フェニレン、3−フ
ロロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフロロ−1,4
−フェニレン、2−シアノ−1,4−フェニレン、3−
シアノ−1,4−フェニレンである。
【0024】Z1 およびZ2 は好ましくは単結合あるい
は−CH2 CH2 −であり、第二義的に好ましくは−C
2 O−、−OCH2 −、−O−CO−,−CO−O−
である。
【0025】基Z1 およびZ2 の一方が−(CH24
−あるいは−CH=CH−CH2 CH2 −であるなら
ば、基Z1 およびZ2 の他方が(もし存在するならば)
好ましくは単結合である。
【0026】Rがアルキル基および/またはアルコキシ
基の場合には、直鎖あるいは枝別れしていてもよい。好
ましくは直鎖であり、2、3、4、5、6または7炭素
原子を有し、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、ヘキソキシあるいはヘプ
トキシであり、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、オクトキシ、ノノキシ、
デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシあ
るいはテトラデコキシである。
【0027】オクサアルキルは好ましくは直鎖の2−オ
クサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシ
メチル)あるいは3−オクサブチル(=2−メトキシメ
チル)、2−、3−あるいは4−オクサペンチル、2
−、3−、4−あるいは5−オクサヘキシル、2−、3
−、4−、5−あるいは6−オクサヘプチル、2−、3
−、4−、5−、6−あるいは7−オクサオクチル、2
−、3−、4−、5−、6−、7−あるいは8−オクサ
ノニルあるいは2−、3−、4−、5−、6−、7−、
8−あるいは9−オクサデシルである。
【0028】Rが1個のCH2 基が−CH=CH−で置
換されているアルキル基であるならば、これは直鎖であ
るかまたは枝別れしていても良い。好ましくは直鎖であ
ってかつ2ないし10個の炭素を有している。従って特
にビニル、プロプ−1−または−2−エニルであり、し
かし−1−、−2−または−3−エニル、ペント−1
−、−2−、−3−または−4−エニル、ヘクス−1
−、−2−、−3−、−4−または−5−エニル、ヘプ
ト−1−、−2−、−3−、−4−、−5−または−6
−エニル、オクト−1−、−2−、−3−、−4−、−
5−、−6−、−7−エニル、ノン−1−、−2−、−
3−、−4−、−5−、−6−、−7−または−8−エ
ニル、デシ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、
−6−、−7−、−8−または−9−エニルである。
【0029】Rが、1個のCH2 基が−O−で、他のC
2 が−CO−で置換されているアルキル基であるな
ら、これらは好ましくは隣接している。従って、これら
の基はアシロキシ基−CO−O−またはオキシカルボニ
ル基−O−CO−を含有している。これらの基は好まし
くは直鎖であって、かつ2ないし6個の炭素を含有して
いる。 従って、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)プロピルあるい
は4−(メトキシカルボニル)ブチルである。
【0030】Rが1個のCH2 基が置換されてないか、
あるいは置換されている−CH=CH−で置換されてい
て、かつ隣接したCH2 基がCOあるいはCO−Oまた
はO−COで置換されているアルキル基ならば、この基
は直鎖であっても枝別れしていてもよい。好ましくは直
鎖であって、かつ4ないし13個の炭素原子を含有して
いる。従って、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。
【0031】RがCNまたはCF3 で一置換されている
アルキルあるいはアルケニル基であるならば、この基は
好ましくは直鎖である。このCNあるいはCF3 による
置換は希望したどの位置でも良い。
【0032】Rがハロゲンで少なくとも一置換されてい
るアルキルまたはアルケニル基であるならば、この基は
好ましくは直鎖であって、かつハロゲンは好ましくは弗
素か塩素である。多重置換の場合には、ハロゲンは好ま
しくは弗素である。得られた基もペルフロロ化した基を
も包含する。一置換の場合には、弗素または塩素の置換
基は希望したどの位置でも良いが、好ましくはω−位置
である。
【0033】重合反応に適した側鎖Rを含有する式Iの
化合物は液晶性ポリマーの製造には適している。
【0034】枝別れした側鎖Rを含有する式Iの化合物
は、通常の液晶性の原料素材中での良好な溶解性のため
に時には重要なこともあるが、しかし特に光学活性体で
あるならば、キーラルドーピングとして特に重要であ
る。このタイプのスメクチック化合物は強誘電性素材の
成分として適している。
【0035】SA 相を有する式Iの化合物は例えば熱的
にアドレスされるディスプレイ用に適している。
【0036】このタイプの枝別れ基は一般的には1より
多い枝別れをもっていない。好ましい枝別れした基Rは
イソプロピル、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、
イソブチル(=2−メチルプロピル)、2−メチルブチ
ル、イソペンチル、(=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
−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシおよび1−
メチルヘプトキシである。
【0037】Rが、2個以上のCH2 が−O−および/
または−CO−O−で置換されているアルキル基なら
ば、この基は直鎖あるいは枝別れしていてもよい。Rは
好ましくは枝別れしており、3ないし12個の炭素原子
を持っている。従って、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、5,5−
ビス(エトキシカルボニル)ペンチルである。
【0038】式Iの化合物の好ましい比較的小さな基は
従属式I1ないしI27の基である。
【0039】
【化12】
【0040】
【化13】
【0041】
【化14】
【0042】
【化15】 式I1、I3、I7、I10、I12、I13、I1
5、I16、I18、I19、I22、I23およびI
24の化合物が特に好ましい。
【0043】1,4−ヘキシレングループは好ましくは
下記の構造を持っている。
【0044】
【化16】 式Iの化合物は文献記載のような(例えばホウベン−ワ
イル著、有機化学の方法、ゲオルク−ティーメ(Geo
rg−Thieme)出版社、シュツットガルトのよう
な標準的な著作)それ自身公知の方法で合成することが
可能であって、もっと厳密には公知であってかつ上記の
反応に適した反応条件で合成することができる。
【0045】さらにそれ自身公知である変法をここで使
用することも可能であるが、ここでは詳細には記載しな
い。
【0046】本発明による化合物は例えば式IIの化合
【0047】
【化17】 (式中R、A1 、A2 、Z1 、Z2 、L1 、L2 、L
3 、mおよびnは既に定義した通りである)を下記の反
応様式にしたがって金属と反応させることによって、し
かも得られた製品を求電子性化合物と反応させることに
よって合成することができる。様式1
【0048】
【化18】 様式2
【0049】
【化19】 本発明は不活性溶媒の存在下にフェノキサイドと1−ブ
ロモ−2,2−ジフロロエタンとを反応させるというこ
とによって特徴づけられた、対応するフェノキサイドか
ら置換した2,2−ジフロロエトキシベンゼンの合成方
法にも関する。特に、式III* の化合物は本発明によ
る方法によって合成可能である。式III* 化合物では
* はフォルミル、ハロゲンあるいはメソーゲン性の基
である。
【0050】反応は不活性溶媒の存在中で行なわれ、適
当な溶媒はアルキルハライドとフェノキサイドとの反応
に適した溶媒であり、好ましくは極性の非プロトン性の
溶媒であり、例えばジメチルアミド(DMA)、ヘキサ
メチルフォスフォリックトリアマイド(HMPTA)、
またはN−メチルピロリドン(NMP)のような有機ア
ミドあるいは例えばN,N−ジメチルプロピレンユレア
(DMPU)更に特に1,3−ジメチル−2−イミダゾ
リジノン(DMEU)のような環状尿素誘導体である。
【0051】これら溶媒にTMDAのような共溶媒ある
いは18−クラウン−6のようなクラウンエーテルを添
加することも可能である。溶媒の量は特に問題ではな
く、一般にはフェノキサイド1モルについて溶媒100
ないし10,000gを使用することができる。
【0052】本発明による方法で反応を実施するための
手法は簡単である。出発物質を、使用したフェノキサイ
ドによって異なるが、−20℃から+200℃、好まし
くは−20ないし+150℃の温度で、しかも大気圧以
上の圧力であるいは減圧下で、このましくは大気圧で反
応させることができる。
【0053】フェノキサイドを、好都合なことには先ず
最初に不活性溶媒に溶解し、それを加熱する。1−ブロ
モ−2,2−ジフロロエタンを一般的には攪拌しながら
0.2ないし24時間にわたって−20℃ないし100
℃の温度で滴下し、場合によってはその混合物を溶媒の
沸点まで徐々に加熱する。
【0054】一般的には反応するフェンキサイド1モル
あたり1−ブロモ−2,2−ジフロロエタンを0.8か
ら1.5モル、特に0.9から1.2モルが必要であ
る。
【0055】反応混合物の処理加工および製品の単離を
通常の方法で行ない、例えば反応混合物を水および/ま
たは氷あるいは希薄酸に注ぎ、水性相を分離し、2,2
−ジフロロエトキシベンゼン誘導体を蒸留及び/または
再結晶で単離する。
【0056】驚くべきことには本発明による方法は例え
ば液晶、助剤、農薬、医薬品用の有効な中間体である置
換2,2−ジフロエトキシベンセン誘導体をも先行技術
に比較して簡単な方法で、かつ高収率で合成可能であ
る。
【0057】その他の合成方法は当業者には明瞭であ
る。例えば5−置換1,3−ジフロロベンゼン化合物お
よび一弗素置換したその同族体(n=0,L3 が水素)
は便利なことには上記の様式にしたがって1,3−ジフ
ロロ化合物あるいは一弗素置換したその同族体(L3
水素)に転換することができ、基R−(A1 −Z1m
はその後に液晶化学では普通である反応によって導入す
ることができる(例えば、E.ペッチュ(Poetsc
h)の論文、コンタクテ(Kontakte),ダルム
シュタット(Darmstadt),1988年
(2)、15頁、に記載されているようなエステル化、
エーテル化あるいはカップリング)。
【0058】n=0である式IIの化合物は例えば以下
の合成様式によって合成することが可能である。様式3 (A=−(A’−Z’)m −A2
【0059】
【化20】 様式4
【0060】
【化21】 様式5
【0061】
【化22】 様式6
【0062】
【化23】 様式7
【0063】
【化24】 出発物質は公知であるか、あるいは公知の方法に類似し
た方法で合成することが可能である。式Iのエステルは
アルコールか、またはフェノール(あるいはその反応誘
導体)を使用して相当するカルボン酸(あるいはその反
応誘導体)をエステル化することによって、あるいはD
CC(DCC=ジシクロヘキシルカルボジイミド)法に
よって得ることができる。
【0064】対応するカルボン酸およびアルコールまた
はフェノールは公知であるか、あるいは公知の方法に類
似した方法で合成することも可能である。
【0065】式Iの化合物の他の合成方法では、アリー
ルハライドを第四級アミンの存在下で、かつパラジウム
触媒の存在下でオレフィンと反応させる(R.F.ヘッ
ク(Heck) ACC.Chem.Res.12(1
979)146頁参照)。
【0066】適当なアリールハライドの例は塩化物、臭
化物およびヨウ化物であり、特にヨウ化物である。例え
ばトリエチルアミンのようなカップリング反応の成功の
ために臭化物および必要な第四級アミンは溶媒としても
適している。適当なパラジウム触媒の例はパラジウム
塩、特にPd(II)酢酸塩と例えばトリアリールフォ
スフィンような有機燐化合物(III)との塩である。
【0067】反応は不活性溶媒の存在下または無しで0
℃と150℃との間の温度、好ましくは20℃と100
℃との間の温度で行なうことができる。適当な溶媒の例
はアセトニトリルのようなニトリルまたはベンゼンある
いはトルエンのような炭化水素である。出発物質として
使用したアリールハライドおよびオレフィンは多くの場
合に市販品として入手可能であり、文献から公知の反応
によって、例えば対応するもとの化合物をハロゲン化す
ることによって、または対応するアルコールまたはハラ
イドからの脱離反応によって合成することができる。
【0068】この方法で例えばスチルベン誘導体を合成
することも可能である。そのスチルベン類もさらに4−
位置換したベンズアルデヒドを対応する燐イリドとウィ
ッティヒ法によって反応させることによって合成するこ
とも可能である。しかしながら、式Iのトランもオレフ
ィンの代わりに一置換アセチレンを使用することによっ
て合成することができる(シンセシス(Synthes
is,627(1980)あるいはテトラヘドロン レ
ターズ(Tetrahedron Lett.)27
1171頁(1986))。
【0069】芳香族化合物はアリールハライドとアリー
ル錫化合物を反応させることによってカップリングする
ことができる。これらの反応は好ましくは例えばパラジ
ウム(0)錯体のような触媒を炭化水素のような不活性
溶媒に添加して、高温で、例えば沸騰しているキシレン
中で保護気体の存在下で行われる。
【0070】アルキニル化合物とアリールハライドとの
カップリング反応はA.O.キング(King)、E.
ネギシ(Negishi)、F.J.ビラニ(Vill
ani)およびA.シルベイラ(Silveira)が
有機化学雑誌(J.Org.Chem.)43、358
(1978)に発表した方法に類似して実施することが
できる。
【0071】式Iのトランも1,1−ジアリール−2−
ハロエチレンを強塩基の存在下にジアリールアセチレン
に転位するフリッチュ−ブッテンベルグ−ビーヒェル
(Fritsch−Buttenberg−Wiech
ell)転位(アンナーレン(Ann.)279、31
9(1984))によって合成することが可能である。
【0072】式Iのトランは対応するスチルベンをブロ
ム化し、ついでその生成物を脱ハロゲン化水素すること
によって合成することができる。それ自身公知である変
法をここで使用することができるが、ここには詳細には
記載しない。
【0073】式Iのエーテルは対応するヒドロキシル化
合物、好ましくは対応するフェノールをエーテル化する
ことによって得られ、ヒドロキシル化合物は好都合なこ
とには先ず対応する金属誘導体、例えば対応するアルカ
リ金属アルコキサイドあるいはアルカリ金属フェノキサ
イドにNaH,NaNH2 NaOH,KOH,Na2
3 あるいはK2 CO3 による処理によって転換され
る。ついでこれを対応するアルキルハライド、アルキル
スルフォネートあるいはジアルキルスルフォネートと例
えばアセトン、1,2−ジメトキシエタン、DMFある
いはジメチルスルフォキサイドのような不活性溶媒中、
あるいはNaOHまたはKOHの水溶液あるいは水−ア
ルコール溶液を過剰に使って約20℃と100℃との間
の温度で反応させることができる。
【0074】R=アルケニルである式Iの化合物はジイ
ソブチルアルミニウムを使用してアルデヒド(R=CH
O)に転換される対応するシアノ化合物(R=CN)か
ら得ることも可能である。例えば、次のステップでは、
メチレン基をアルデヒドとメトキシメチルトリフェニル
フォスフォニウム クロライドとのウィッティヒ(Wi
ttig)反応によって、更に引き続いて得られたエノ
ールエーテル(例えば希塩酸を使用して)の加水分解に
よって導入することができる。
【0075】出発物質は公知であるか、あるいは公知化
合物に類似した方法で合成することができる。
【0076】−(CH24 −ブリッジを持つ化合物は
次の様式に従って合成できる。様式8
【0077】
【化25】 Pd(II)触媒を用いるカップリング反応では目標と
する製品I* が直接に得られ、あるいは基−Yを式Iの
化合物のために上記の方法に全く類似した方法で導入し
ている前駆体を生ずるのである。
【0078】−CH=CH−CH2 CH2 −ブリッジを
有する化合物を以下の様式に従ったウィッティヒ反応で
合成することができる。様式9
【0079】
【化26】 特定の好ましい数個の化合物の合成を以下に詳細に示す
ことにする。様式10
【0080】
【化27】 様式11
【0081】
【化28】 本発明はこのタイプの媒体を含有する電気光学ディスプ
レイおよび電気光学目的用のこれら媒体の使用にも関す
る(特に2枚の平行板状外部板を有するSTNあるいは
MLCディスプレイであって、枠とともにセルを形成
し、外側板上に個々の画像点をスイッチングするための
集積非線形素子を形成し、セル中に存在する正の誘電異
方性と高い比抵抗のネマチック液晶混合物を生成してい
る)。
【0082】本発明による液晶混合物は使用できるパラ
メーターの幅を顕著に広くすることを促進している。
【0083】透明点、低温における粘性、熱的およびU
V安定性、誘電異方性の実現可能な組合せは先行技術か
らの今までの素材よりは遥かに優れている。
【0084】高い透明点、低温におけるネマチック相、
および高いΔεに対する要求は今までは不満足な程度に
しか達せられなかった。例えばZLI−3119のよう
なシステムは同等の透明点および比較的好ましい粘性を
持っているにもかかわらず、このシステムは僅かに+3
のΔεを持っているに過ぎない。
【0085】他の混合物システムは同等の粘性およびΔ
ε値を持っているが、透明点を60℃領域に持っている
に過ぎない。
【0086】本発明による液晶混合物はネマチック相を
−20℃にまで、好ましくは−30℃、特に好ましくは
−40℃にまで維持しながら、透明点を80℃より高
く、好ましくは90℃より高く、特に好ましくは100
℃より高く、同時にΔε≧6、好ましくは≧8の誘電異
方性値および高い値の比抵抗を達成することを可能にし
ており、このことは優れたSTNおよびMLCディスプ
レイを達成することができることを示している。
【0087】この混合物は特に低作動電圧に特徴を有し
ている。TN閾値(VIP)は2.0Vより少なく、好
ましくは1.5Vより少なく、特に好ましくは1.3V
より少ない。
【0088】言うまでもないことであるが、本発明によ
る混合物成分の適当な選択がより高い透明点(例えば1
10℃)をより高い閾電圧で達成し、より低い透明点を
より低い閾電圧で達成させ、他方では他の有利な特性を
維持するのである。粘性を相当する少量だけ増加するな
らば、比較的高いΔεおよび従って低い閾値の混合物を
得ることも可能になっている。本発明によるMLCディ
スプレイは好ましくはグーチ−タリーの第1の透過ミニ
マム(C.H.GoochおよびH.A.Tarry
Electron.Lett.10,2−4,197
4、C.H.GoochおよびH.A.Tarry、A
ppl.Phys.巻8、1575−1584、197
5年)で作動することである。この場合には、例えば特
性線の急勾配、類似のディスプレイ中と同じような閾電
圧におけるコントラストの低い角度依存性(ドイツ特許
30 22 818)のような特に好ましい電気光学特
性に加えて、第2のミニマムにおける低い誘電異方性は
十分である。このことは本発明による混合物を使用する
ことによって、シアン化合物を含有する混合物を使用す
ることよりも第1のミニマム中でおいて顕著に高い比抵
抗を達成することになるのである。当業者は個々の成分
およびその重量の適当な選択によってMLCディスプレ
イの所定の層厚さに必要な複屈折を製造する簡単な日常
的な方法を使用することが出来る。
【0089】20℃における粘性は好ましくは<60m
Pa.s、特に好ましくは<50mPa.sである。ネ
マチック相範囲は好ましくは少なくとも90℃であり、
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℃から+80℃に広がっている。
【0090】「容量保持率」(HR)の測定[S.マツ
モト(Matsumoto)など、液晶、1320
(1989)、K.ニワ(Niwa)などSID会議会
議録、サンフランシスコ、1984年6月、304頁
(1984)、G.ウエーバー(Weber)など、液
、1381(1984)]は式Iの化合物を含有す
る本発明による混合物が温度の上昇とともに式Iの化合
物が式
【0091】
【化29】 のシアノフェニルシクロヘキセンで置換されている類似
の混合物よりもかなり小さい減少を示している。
【0092】本発明による混合物のUV安定性もかなり
良好である。すなわちUV光に曝光してもHRには極め
て小さな減少があるに過ぎない。
【0093】本発明による媒体は好ましくは式Iの複数
(好ましくは2種以上)の化合物を原料にしており、す
なわちこれらの化合物の割合は5−95%、好ましくは
10−60%、特に好ましくは20−50%の範囲内に
ある。
【0094】本発明による媒体中で使用することができ
る式IないしXIおよびその従属式の個々の化合物は公
知であるかあるいは公知化合物に類似した方法で合成す
ることができる。
【0095】好ましい実施態様を以下に示す: *媒体は一般式IIないしVから成るグループから選択
された1種以上の化合物を付加的に含有する。
【0096】
【化30】 (これらの式においては個々の基は以下のように定義さ
れている。R0 それぞれの場合に7個までの炭素を
有するアルキル、オクサアルキル、フロロアルキル、あ
るいはアルケニルであり、X0 弗素、塩素、CF
3 、OCF3 、OCHF2 、OCH=CF2 、OCF=
CF2 、OCFH−CF2 HあるいはOCF2 −CF2
Hであり、Y1 およびY2 はたがいに独立に、それぞれ
水素あるいは弗素であり、rは0または1である)。
【0097】式IVの化合物は好ましくは
【0098】
【化31】 である。 *媒体は一般式VIないしXIから成るグループから選
択された1種以上の化合物を付加的に含有する。
【0099】
【化32】 (これらの式においてはR0 、Y1 およびY2 はたがい
に独立であり、それぞれ請求項2に定義されたとおりで
あり、X0 は弗素、塩素、CF3 、OCF3 、OCHF
2 、それぞれ7個までの炭素原子を有するアルキル、オ
クサアルキル、フロロアルキル、あるいはアルケニルで
ある。 *式IないしVの化合物の全混合物中での割合はまとめ
て少なくとも50重量%である。 *式Iの化合物の割合は全混合物中で10ないし50重
量%である。 *式IIないしVの化合物の割合は全混合物中で30な
いし70重量%である。 *式
【0100】
【化33】 は好ましくは
【0101】
【化34】 である。 *媒体は式II、III、IVまたはVの化合物を含有
している。 *R0 は2ないし7個の炭素原子を有する直鎖のアルキ
ルまたはアルケニルである。 *媒体は実質的には式IないしVの化合物から構成され
ている。 *媒体は一般式XIIないしXVIから成る群から好ま
しくは選択されたその他の化合物を含有する。
【0102】
【化35】 (この式においてR0 およびX0 は請求項2で定義され
たとりであり、1,4−フェニレン環はCN,塩素ある
いは弗素で置換されていても良い。1,4−フェニレン
環は好ましくは弗素原子で一置換あるいは多置換されて
いてもよい)。 *式Iの化合物と式(II+III+IV+V)の化合
物の重量比は好ましくは1:10ないし10:1であ
る。 *媒体は実質的には一般式IないしXIから成るグルー
プらら選択された化合物から成り立っている。
【0103】慣用の液晶素材、特に式II、III、I
Vおよび/またはVの1種以上の化合物と式Iの化合物
を比較的低い割合で混合しても閾値電圧を顕著に低下さ
せ、かつ低い複屈折値を生じ、さらに同時に低いスメク
チック−ネマチック転移温度を有する広いネマチック相
が見出され、その結果保存期間が改善された。式Iない
しVの化合物は無色、安定であり、さらに相互に混合す
ることも他の液晶素材と混合することも可能である。
【0104】「アルキル」という用語は2−7個の炭素
原子を有する直鎖および枝別れしたアルキル基をカバー
し、特に直鎖の基はメチル、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。
【0105】「アルケニル」という用語は2−7個の炭
素原子を有する直鎖および枝別れしたアルケニル基をカ
バーし、特に直鎖の基をカバーしている。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 C
6 −C7 −5−アルケニル、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、C5 −C 7 −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、4E−ヘキセニル、4Z−
ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニル、および
これらの類似化合物である。5個迄の炭素原子を有する
基が一般的に好ましい。
【0106】「フロロアルキル」という用語は好ましく
は末端に弗素を含有する直鎖の基、すなわちフロロメチ
ル、2−フロロエチル、3−フロロプロピル、4−フロ
ロブチル、5−フロロペンチル、6−フロロヘキシルお
よび7−フロロヘプチルをカバーしている。しかしなが
ら、他の場所の弗素も除外するものではない。
【0107】「オクサアルキル」という用語は好ましく
は式Cn2n+1−O−(CH2mの直鎖の基をカバー
し、この式中、nおよびmは互いに独立であって、それ
ぞれ1ないし6である。nは好ましくは1であり、mは
好ましくは1ないし6である。
【0108】R0 およびX0 の意味を適当に選択するこ
とによって、アドレッシングタイム、閾値電圧、透過特
性線の勾配などを希望通りに改善することができる。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および類似の基は一般的に短いア
ドレッシグ時間、改善されたネマチック傾向、およびア
ルキルおよびアルコキシ基に比較して弾性定数k33(湾
曲)およびk11(広がり)間の高い比率を示すことにな
る。4−アルケニル基、3−アルケニル基および類似の
基は一般的には低い閾値電圧、アルキルおよびアルコキ
シ基に比較して低いk33/k11値を示すことになる。
【0109】Z1 中の−CH2 CH2 −基は一般的には
単純な共有結合に比較して高いk33/k11値を生ずる。
高いk33/k11値は例えば900 のねじれ(グレイトー
ンを達成するために)を有するTNセルではフラットな
透過特性線およびSTN、SBEおよびOMIセル(大
きな複合能力)では急峻な透過特性線を促進し、逆の場
合には逆になる。
【0110】式Iおよび式II+III+IV+Vの化
合物の最適混合比は実質的には希望する特性によって、
式I,II,III,IVおよび/またはVの成分の選
択、存在しても良い他のいずれかの成分の選択によって
異なる。上記の範囲内での適当な混合比は容易に1件毎
に決めることができる。
【0111】本発明による混合物中の式IないしXIの
化合物の全量は決定的ではない。したがって、混合物は
その他の種々の特性を最適化するためにさらに1種以上
の他の成分を含有していてもよい。しかしながら、式I
ないしXIの化合物の全濃度が高くなるほど、アドレッ
シングタイムおよび閾値電圧に観察された効果は一般的
には大きくなる。
【0112】特に好ましい実施態様では本発明による媒
体はX0 がOCF3 、OCHF2 、F、OCH=CF
2 、OCF=CF2 あるいはOCF2 −CF2 Hである
式IIないしVの化合物(好ましくはIIおよび/また
はIII)を含有している。式Iの化合物との好ましい
相乗効果は特に有利な特性になって表われている。
【0113】STN利用では、媒体は好ましくはX0
好ましくはOCHF2 あるいはCNである式IIないし
Vから成るグループから選択された化合物を含有する。
【0114】本発明による媒体はさらに−1.5ないし
+1.5の誘電異方性を有する一般式I’の1種以上の
化合物から成る成分Aを含有していてもよい。
【0115】
【化36】 (この式において、R1 およびR2 は互いに独立であ
り、それぞれ9個迄の炭素原子を有するn−アルキル、
n−アルコキシ、ω−フロロアルキルまたはn−アルケ
ニルであり、3種の基
【0116】
【化37】 は互いに独立であり、それぞれ1,4−フェニレン、2
−あるいは3−フロロ−1,4−フェニレン、トランス
−1,4−シクロヘキシレン、あるいは1,4−シクロ
ヘキセニレンであり、Z1'およびZ2'は互いに独立であ
り、それぞれ−CH2 CH2 −、−C≡C−、−CO−
O、−O−CO−あるいは単結合であり、nは0、1あ
るいは2である)。
【0117】成分Aは好ましくは式II1ないしII7
【0118】
【化38】 (この式において、R1 およびR2 は式I’で定義した
通りである)から成るグループから選択された1種以上
の化合物を含有している。
【0119】成分Aは好ましくは付加的にII8ないし
II20
【0120】
【化39】 (この式においてR1 およびR2 は式I’で定義した通
りであり、II8ないしII17中の1,4−フェニレ
ン基は互いに独立であって、それぞれ弗素の一置換ある
いは多置換であっても良い)から成るグループから選択
された1種以上の化合物を更に含んでいる。
【0121】成分Aは好ましくは付加的にII21ない
しII25
【0122】
【化40】 (この式においてR1 およびR2 は式I’で定義した通
りであり、II21ないしII25中の1,4−フェニ
レン基は互いに独立であって、それぞれ弗素の一置換あ
るいは多置換であってもよい)から成るグループから選
択された1種以上の化合物を更に含んでいる。
【0123】正の誘電異方性を有する極性化合物のタイ
プと量はそれ自身決定的ではない。当業者は公知の、し
かも多くの場合市販の成分および原料混合物の広い範囲
から適当な素材を選択する簡単な日常的な実験を利用す
ることができる。本発明による媒体は好ましくは1種以
上の式I”の化合物を含有している。
【0124】
【化41】 (この式においてはZ1'、Z2'およびnは式I’で定義
した通りであり、2種の基
【0125】
【化42】 は互いに独立であって、それぞれ1,4−フェニレン、
トランス−1,4−シクロヘキシレン、あるいは3−フ
ロロ−1,4−フェニレン、かつ両基のうちのいずれか
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
あるいは1,4−シクロヘキセニレンであり、R0 はn
−アルキル、n−アルケニル、n−アルコキシ、n−オ
クサアルキルであり、それぞれの場合に9個までの炭素
原子を有し、Y1 あるいはY2 は水素または弗素であ
り、X’はCN、ハロゲン、CF3 、OCF3 あるいは
OCHF2 である) 好ましい実施態様では、STNあるいはTN利用のため
の本発明による媒体はX’がCNである式I”の化合物
を原料にしている。当然のことながら、式I”の他の化
合物(X’≠CN)を多量または少量にすることも可能
である。MLC利用のためには、本発明による媒体は好
ましくは式I”のニトリルを約10%しか含有しない
(しかし好ましくは式I”のニトリルを含まないが、そ
の代わりとしてX’がハロゲン、CF3 、OCF3 、O
CHF2 である式I’の化合物を含む)。これらの媒体
は好ましくは式IIないしXIの化合物を原料としてい
る。
【0126】本発明による媒体は好ましくは−6≦Δε
≦−1.5の範囲の誘電異方性を有する式I’’’
【0127】
【化43】 (この式において、R1 、A1 、Z1'、A2 、Z2'、n
およびR2 は式I’で定義した通りである)の化合物を
1種以上含有し、スイッチングしたときに画素の容量の
小変化を希望する利用(例えばディスプレイあるいはT
FTデイスプレイ)のための媒体である。
【0128】式I1'''ないしI3'''の化合物が好まし
い。
【0129】
【化44】 偏光子、電極基板および表面処理された電極から成る本
発明によるSTNおよびMLCデイスプレイの構造はこ
のタイプのディスプレイに慣用である構造に一致してい
る。ここで言う「慣用の構造」という用語は広い意味で
用いられており、MLCデイスプレイ、特にポリSiT
FTあるいはMIMに基づくマトリックスディスプレイ
素子の全ての誘導形態および変更形態をカバーしてい
る。
【0130】本発明によるディスプレイとツイステッド
ネマチックセルを原料とする従来の普通のディスプレイ
との間の基本的な相違はしかしながら、液晶層中の液晶
パラメーターの選択である。
【0131】本発明によって使用することができる液晶
混合物はそれ自身慣用の方法で製造することができる。
一般的には、少量使用する成分の希望量を主構成成分に
なっている成分に、好適には温度を挙げて溶解する。例
えばアセトン、クロロフォルムあるいはメタノールのよ
うな有機溶媒に成分を溶解した溶液を混合し、完全な混
合の後に溶媒を例えば蒸留によって再び除去することも
可能である。
【0132】誘電体は当業者に公知であって、かつ文献
記載のその他の添加物を含有していてもよい。例えば、
多色性の染料あるいはキーラルドーピング剤0−15%
を添加しても良い。
【0133】Cは結晶性相、Sはスメクチック相、SB
はスメクチックB相、Nはネマチック相およびIは等方
性相を示す。
【0134】V10は10%透過のため(板表面に直角な
視角)の電圧を示す。tonはV10値の2.5倍に相当す
る操作電圧でのスイッチオン時間およびtoff はV10
の2.5倍に相当する操作電圧でのスイッチオフ時間を
示す。Δnは光学異方性を示し、n0 は屈折率を示す。
Δεは誘電異方性(Δε=ε‖−ε⊥、ここでε‖は長
さ方向の分子軸に平行な誘電率、ε⊥は長さ方向の分子
軸に直角な誘電率である)を示す。特に記載しないかぎ
り、電気光学データは20℃で第1ミニマム(すなわち
d・Δn値が0.5における)でのTNセル中で測定し
た。
【0135】本出願中および以下の実施例では液晶化合
物の構造を略成語で示し、その化学式への変換は以下の
表AおよびBによって行なう。全ての基Cn2n+1およ
びC m2m+1はnあるいはmの炭素原子を含有する直鎖
アルキル基である。表B中のコーディングは自明であ
る。表Aでは基本構造の略成語のみを示す。個々の場合
には基本構造の略成語の後にハイフンで分離して、置換
基R1 、R2 、L1 およびL2 のコードが続くのであ
る。
【0136】
【化45】 表A
【0137】
【化46】
【0138】
【化47】 表B
【0139】
【化48】
【0140】
【化49】
【0141】
【実施例】以下の実施例は発明を説明することを意図し
たものであって、これの制限を意図するものではない。
今までおよびこれ以下においても、百分率は重量百分率
である。全ての温度表示はセ氏温度である。m.p.は
融点、c.p.は透明点を示す。さらにCは結晶性状
態、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方
性相を示す。これらの記号間の数値は転移温度を示す。
Δnは光学異方性(589nmおよび20℃)を示し、
粘度(mm2 /sec)は20℃で測定した。「通常の
加工処理操作」とは必要な場合には水を添加し、混合物
をジクロロメタン、ジエチルエーテルあるいはトルエン
で抽出し、有機相を分離し、乾燥し、蒸発し、生成物を
減圧下に蒸留、再結晶および/またはクロマトグラフィ
ーによって精製することを意味する。以下の略語を使用
する。 DMEU 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン POT ターシャリーブトキサイドカリウム THF テトラヒドロフラン pTSOH p−トルエンスルフォン酸
【0142】実施例1
【0143】
【化50】 工程1.1
【0144】
【化51】 1−ブロモ−3.5−ジフロロフェノキサイドナトリウ
ム0.05モルをDMEU50mlに窒素雰囲気下にフ
ラスコ中で混合し、この混合物を50℃に加熱する。1
−ブロモ−2,2−ジフロロエタン0.05モルを攪拌
しながらこれに滴下する。その混合物をその後に1夜5
0℃で攪拌する。1−ブロモ−2,2−ジフロロエタン
0.005モルを添加し、その混合物を24時間70℃
で攪拌し、その後に室温に冷却する。水を添加し、その
混合物を通常の加工処理操作に付する。融点は88℃/
15mmである。工程1.2
【0145】
【化52】 p−トランス−[4−プロピルシクロヘキシル]−フェ
ニルボロニック酸0.03モルをトルエン60mlに溶
解し、この液を水酸化ナトリウム4.8gを水30ml
に溶解した水溶液に添加し、この混合物を0.5時間4
5℃で攪拌する。1−(2,2−ジフロロエトキシ)−
4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼン0.03モルお
よびテトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウ
ム(0)0.7gをこの溶液に添加し、この混合物を1
00℃で1夜攪拌し、その後に室温に冷却し、有機相を
分離する。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、残
留物を石油エーテル50−70℃を使用して、シリカゲ
ルフリットを使って濾過する。濾液を蒸発し、残留物を
n−ヘキサンから再結晶する。C81N121.6I
Δn=+0.153,Δε=10.41である。式
【0146】
【化53】 の化合物群を同様に合成する。
【0147】
【化54】
【0148】
【化55】
【0149】
【化56】
【0150】
【化57】
【0151】
【化58】
【0152】
【化59】
【0153】
【化60】
【0154】実施例2
【0155】
【化61】 工程2.1 HCF2 CH2 OSO2 CH3 2,2−ジフロロエタノール4.0mlをジクロロメタ
ン200mlに溶解し、トリエチルアミン4.04モル
をこの溶液に10−15℃で滴下する。この混合物をそ
の後に10分間攪拌し、その後にメタンスルフォニルク
ロライド4.04モルを5−10℃で滴下する。反応混
合物を1夜攪拌し、その間に白色の沈殿物が生成する。
沈殿物を濾過し、濾液を10%の塩化水素酸で、さらに
その後に水で洗浄する。溶液をその後に硫酸ナトリウム
で乾燥し、蒸発させ、残留物を蒸留する。沸点は172
℃/100mmである。工程2.2
【0156】
【化62】 4−ブロモ−2.6−ジフロロフェノキサイド0.42
モルをDMEU350mlに窒素雰囲気下に溶解し、こ
の溶液を140℃に加熱する。工程2.1からのメシル
化体0.42モルを0.5時間かかってこの溶液に滴下
し、その混合物を1夜140℃で攪拌する。その反応混
合物を室温に冷却し、水2l中に注ぐ。エーテルで抽出
後にエーテル相を先ず水酸化ナトリウムの5%溶液で、
その後に水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶液
を蒸発させ、残留物を蒸留する。沸点は88−89℃/
15mmである。工程2.3
【0157】
【化63】 p−トランス−(4−ペンチルシクロヘキシル)フェニ
ルボロニック酸と1−(2,2−ジフロロエトキシ)−
4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼンとのカップリン
グは工程1.2と同様に行なう。C54N122.7I
Δn=+0.147,Δε=9.85である。実施例3
【0158】
【化64】 トランス−4−(トランス−4−プロピル−シクロヘキ
シル)シクロヘキシルブロマイド 0.1モル、粒状リ
チューム0.2モル、臭化亜鉛0.05モルをトルエン
/THF混合液(4:1)150mlに入れ、10−1
5℃で4時間超音波処理を行なう。1−(2,2−ジフ
ロロエトキシ)−4−ブロモ−2,6−ジフロロベンゼ
ン0.05モルおよび1,1’−ビス(ジフェニルフォ
スフィン)フェロセンパラジウム(II)クロライド
1.2gを添加し、その混合物を1夜室温で攪拌する。
飽和塩化アンモニウム溶液200mlをこの溶液に滴下
し、その後に0.5時間攪拌する。有機相を分離し、水
溶液相をトルエンで抽出する。合体させた有機抽出物を
硫酸ナトリウムを使って乾燥する。C72N152.9
I Δn=+0.087,Δε=7.75である。式
【0159】
【化65】 の化合物群が同様に得られた。
【0160】
【化66】
【0161】
【化67】
【0162】混合物実施例 例1
【0163】
【表1】 例2
【0164】
【表2】 例3
【0165】
【表3】 例4
【0166】
【表4】 例5
【0167】
【表5】 例6
【0168】
【表6】 例7
【0169】
【表7】 例8
【0170】
【表8】 例9
【0171】
【表9】 例10
【0172】
【表10】 例11
【0173】
【表11】 例12
【0174】
【表12】 例13
【0175】
【表13】 例14
【0176】
【表14】 例15
【0177】
【表15】 例16
【0178】
【表16】 例17
【0179】
【表17】 例18
【0180】
【表18】 例19
【0181】
【表19】 例20
【0182】
【表20】 例21
【0183】
【表21】 例22
【0184】
【表22】 例23
【0185】
【表23】 例24
【0186】
【表24】 例25
【0187】
【表25】 例26
【0188】
【表26】 例27
【0189】
【表27】 例28
【0190】
【表28】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 69/92 255/37 323/10 7419−4H C07D 239/26 8615−4C 239/34 8615−4C C09K 19/10 9279−4H 19/30 9279−4H 19/34 9279−4H 19/54 A 9279−4H Z 9279−4H G02F 1/13 500 (72)発明者 エッケハルト バルトマン ドイツ連邦共和国 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 ヘルベルト プラハ ドイツ連邦共和国 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 アンドレアス ルール ドイツ連邦共和国 64293 ダルムシュタ ット フランクフルター シュトラーセ 250

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正の誘電異方性を有する極性化合物の混
    合物を原料とする液晶性媒体であって、その媒体が一般
    式I 【化1】 (式中Rは水素、置換されてないかまたはCNまたはC
    3 で一置換されているかまたはハロゲンで少なくとも
    一置換されている炭素原子1ないし15個を有するアル
    キルまたはアルケニルであり、これらの基の中の1個以
    上のCH2 基がそれぞれの場合にたがいに独立して−O
    −、−S−、 【化2】 −CO−、−CO−O−、−O−CO−または−O−C
    O−O−により、O原子がたがいに直接結合しないよう
    に置換されていても良く、A1 およびA2 はたがいに独
    立であって、それぞれ(a) トランス−1,4−シク
    ロヘキシレン基であって、この基では更に1以上の非隣
    接CH2 基が−O−および/または−S−で置換されて
    いても良く、(b) 1,4−フェニレン基であって、
    この基では更に1あるいは2個のCH基がNで置換され
    ていても良く、(c) 1,4−シクロヘキセニレン、
    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
    成る群から選ばれた基であって、基(a)および(b)
    は1あるいは2個の弗素原子で置換されていても良く、
    1 およびZ2 は互いに独立に、それぞれ−CO−O
    −、−O−CO−、−CH 2 O−、−OCH2 −、−C
    2 CH2 −、−CH=CH−,−C≡C−または単結
    合であり、かつZ1 およびZ2 の一方が−(CH24
    −または−CH=CH−CH2 CH2 −であり、L1
    2 およびL3 は互いに独立に、それぞれ水素または弗
    素であり、mは0、1または2であり、nは0または1
    である)の1種以上の化合物を含有することを特徴とす
    る液晶性媒体。
  2. 【請求項2】 一般式II、III、IVおよびV 【化3】 (式中、R0 はそれぞれ炭素数7個までのアルキル、オ
    クサアルキル、フロロアルキルまたはアルケニル、X0
    は弗素、塩素、CF3 、OCF3 、OCHF2 、OCH
    =CF2 、OCF=CF2 、OCFH−CF2 Hあるい
    はOCF2 −CF2 Hであり、Y1 およびY2 は互いに
    独立に、それぞれ水素あるいは弗素であり、rは0また
    は1である)、の化合物から成る群から選択された1種
    以上をさらに含有することを特徴とする請求項1による
    媒体。
  3. 【請求項3】 媒体がさらに一般式VIないしXI 【化4】 (式中、R0 、Y1 およびY2 は互いに独立であり、そ
    れぞれ請求項2で定義した意味を有し、X0 は弗素、塩
    素、CF3 、OCF3 、OCHF2 、炭素数7個までの
    アルキル、オクサアルキル、フロロアルキルあるいはア
    ルケニルである)、の化合物から成る群から選択された
    1種以上を含有していることを特徴とする請求項1また
    は2による媒体。
  4. 【請求項4】 式IないしVの化合物の全体の割合が全
    混合物中で少なくとも50重量%であることを特徴とす
    る請求項2による媒体。
  5. 【請求項5】 式Iの化合物の割合が全混合物中で3な
    いし80重量%であることを特徴とする請求項1または
    2による媒体。
  6. 【請求項6】 式IIないしVの化合物の割合が全混合
    物中で20ないし80重量%であることを特徴とする請
    求項2ないし4のいずれか1項による媒体。
  7. 【請求項7】 媒体が実質的には一般式IないしXIの
    化合物から成る群から選択された化合物を含有すること
    を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項による媒
    体。
  8. 【請求項8】 媒体が式I13 【化5】 の化合物を含有していることを特徴とする請求項1また
    は2による媒体。
  9. 【請求項9】 電気光学目的のためにもちいられる請求
    項1による液晶性媒体。
  10. 【請求項10】 請求項1による液晶性媒体を含有する
    電気光学液晶ディスプレイ。
  11. 【請求項11】 請求項1による式Iの化合物。
  12. 【請求項12】 式I1aの化合物 【化6】 (式中、Rは請求項1で定義したとおりである)。
  13. 【請求項13】 式I3aの化合物 【化7】 (式中、Rは請求項1で定義したとおりである)。
  14. 【請求項14】 下記の式の化合物 【化8】 (式中、Rは請求項1で定義したとおりである)。
  15. 【請求項15】 式III* の化合物 【化9】 (式中、R* はハロゲン、フォルミルあるいはメソーゲ
    ン性の基であり、L1 およびL2 はたがいに独立に、そ
    れぞれ水素または弗素である)。
  16. 【請求項16】 フェノキサイドを1−ブロモ−2,2
    −ジフロロエタンと不活性溶媒の存在中で反応させるこ
    とを特徴とする対応するフェノキサイドから置換2,2
    −ジフロロエトキシベンゼンの製造方法。
  17. 【請求項17】 反応を20℃と不活性溶媒の沸点間の
    温度で行うことを特徴とする請求項16による方法。
  18. 【請求項18】 ジメチルアミド(DMA)、ヘキサメ
    チルフォスフォリックトリアミド(HMPTA)、N−
    メチルピロリドン(NMP),N,N−ジメチレルプロ
    ピレンユレア、および1,3−ジメチル−2−イミダゾ
    リジノン(DMEU)から成る群から選択された溶媒を
    使用することを特徴とする請求項16または17による
    方法。
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