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▶ 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 ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5917445
(24)【登録日】2016年4月15日
(45)【発行日】2016年5月11日
(54)【発明の名称】液晶媒体
(51)【国際特許分類】
C09K 19/34 20060101AFI20160422BHJP
C09K 19/30 20060101ALI20160422BHJP
C09K 19/12 20060101ALI20160422BHJP
C09K 19/42 20060101ALI20160422BHJP
C09K 19/20 20060101ALI20160422BHJP
C09K 19/54 20060101ALI20160422BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20160422BHJP
【ＦＩ】
C09K19/34
C09K19/30
C09K19/12
C09K19/42
C09K19/20
C09K19/54 C
G02F1/13 500
【請求項の数】22
【全頁数】80
(21)【出願番号】特願2013-124215(P2013-124215)
(22)【出願日】2013年6月12日
(62)【分割の表示】特願2010-547098(P2010-547098)の分割
【原出願日】2009年2月18日
(65)【公開番号】特開2013-241601(P2013-241601A)
(43)【公開日】2013年12月5日
【審査請求日】2013年7月9日
(31)【優先権主張番号】102008010193.1
(32)【優先日】2008年2月20日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】591032596
【氏名又は名称】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
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
(74)【代理人】
【識別番号】100106297
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 克博
(74)【代理人】
【識別番号】100129610
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 暁子
(72)【発明者】
【氏名】ヴィッテック、 ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】シューラー、 ブリギッテ
(72)【発明者】
【氏名】ライフェンラート、 フォルカー
(72)【発明者】
【氏名】ゲーベル、 マルク
(72)【発明者】
【氏名】ツァンタ、 マルクス
【審査官】
磯貝 香苗
(56)【参考文献】
【文献】
特許第５５４２６９５（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特開平１０−０８１６７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５４９４６０６（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ０９Ｋ １９／００−１９／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式Ｉの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。
（式中、
Ｒ０は、１〜１５個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における１個以上のＣＨ２基は、それぞれ互いに独立に、Ｏ原子が互いに直接つながらないようにして、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、
−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、１個以上のＨ原子はハロゲン原子によって置き換えられていてもよく、
Ｘ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＦ５、ＳＣＮ、ＮＣＳ、６個までのＣ原子を有するハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を表し、および
Ｌ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、
ただし、Ｌ５およびＬ６の両者はＨを表す。）
【化1】
Ｒ０は、１〜１５個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における１個以上のＣＨ２基は、それぞれ互いに独立に、Ｏ原子が互いに直接つながらないようにして、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、
【化2】
Ｘ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＦ５、ＳＣＮ、ＮＣＳ、６個までのＣ原子を有するハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を表し、および
Ｌ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、
ただし、Ｌ５およびＬ６の両者はＨを表す。）
【請求項2】
式Ｉの化合物は、下式Ｉ−１〜Ｉ−４の化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０は請求項１において示される意味を有する。）
【化3】
【請求項3】
式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶媒体。
（式中、
Ａは、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンを表し、
ａは、０または１を表し、
Ｒ３は、２〜９個のＣ原子を有するアルケニルを表し、および
Ｒ４は、請求項１においてＲ０に対して示される意味を有する。）
【化4】
Ａは、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンを表し、
ａは、０または１を表し、
Ｒ３は、２〜９個のＣ原子を有するアルケニルを表し、および
Ｒ４は、請求項１においてＲ０に対して示される意味を有する。）
【請求項4】
式ＩＩまたはＩＩＩで表される化合物として、下式の化合物より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ３ａおよびＲ４ａは、それぞれ互いに独立に、Ｈ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５またはＣ３Ｈ７を表し、および「ａｌｋｙｌ」は、１〜８個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。）
【化5】
【化6】
【請求項5】
式ＩＶ〜ＶＩＩＩの化合物より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０およびＸ０は、請求項１において示される意味を有し、および
Ｙ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、
Ｚ０は、−Ｃ２Ｈ４−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ２Ｆ４−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−を表し、式ＶおよびＶＩにおいては、単結合も表し、および
ｒは、０または１を表す。）
【化7】
Ｙ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、
Ｚ０は、−Ｃ２Ｈ４−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ２Ｆ４−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−を表し、式ＶおよびＶＩにおいては、単結合も表し、および
ｒは、０または１を表す。）
【請求項6】
式Ｖで表される化合物として、式Ｖａ〜Ｖｇの化合物より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０およびＸ０は、請求項１において示される意味を有する。）
【化8】
【請求項7】
式ＶＩで表される化合物として、式ＶＩ−１ａ〜ＶＩ−１ｄの化合物より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０およびＸ０は、請求項１において示される意味を有する。）
【化9】
【請求項8】
式ＶＩで表される化合物として、式ＶＩ−２ａ〜ＶＩ−２ｆの化合物より選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項５または７に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０およびＸ０は、請求項１において示される意味を有する。）
【化10】
【請求項9】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、９個までのＣ原子を有するｎ−アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、および、Ｙ１は、ＨまたはＦを表す。）
【化11】
Ｒ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、９個までのＣ原子を有するｎ−アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、および、Ｙ１は、ＨまたはＦを表す。）
【請求項10】
以下の式より選択される１種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、Ｒ０、Ｘ０、Ｙ１およびＹ２は、請求項１および５において示される意味を有する。）
【化12】
【請求項11】
式Ｉの化合物は、式ＤＰＧＵ−ｎ−ＦおよびＤＰＧＵ−ｎ−ＯＴの化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化13】
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項12】
式ＩＩの化合物は、以下の式の化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化14】
【化15】
ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項13】
式Ｖの化合物は、式ＣＰＵ−ｎ−ＯＸＦの化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項５、６または９〜１２のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化16】
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項14】
式ＶＩの化合物は、式ＰＧＵ−ｎ−ＦおよびＰＵＱＵ−ｎ−Ｆの化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項５または７〜１３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化17】
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項15】
式ＸＩＩＩの化合物は、以下の式の化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｋ、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化18】
【化19】
ｋ、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項16】
式ＸＶの化合物は、式ＧＧＰ−ｎ−ＣｌおよびＧＧＰ−ｎ−Ｆの化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（式中、
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【化20】
ｎは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。）
【請求項17】
１〜２５重量％の式Ｉの化合物を含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【請求項18】
１種類以上のＵＶ安定化剤および／または抗酸化剤を追加的に含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【請求項19】
ＵＶ安定化剤または抗酸化剤は、表Ｄより選択されることを特徴とする請求項１８に記載の液晶媒体。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【請求項20】
電気光学的目的のための請求項１〜１９のいずれか１項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項21】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の液晶媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
【請求項22】
式Ｉの１種類以上の化合物を、少なくとも１種類の更なる液晶化合物および任意成分としての添加剤と混合することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の液晶媒体を調製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶媒体（ＬＣ媒体）と、電気光学的目的のための液晶媒体の使用と、この媒体を含有するＬＣディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶は、印加された電圧によって、そのような物質の光学的特性を改変できるため、主にディスプレイ装置の中の誘電体として使用されている。液晶に基づく電気光学的装置は当業者に極めて既知であり、種々の効果に基づくことができる。そのような装置の例は、動的散乱を有するセル、ＤＡＰ（配向相の変形：ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｉｇｎｅｄ ｐｈａｓｅｓ）セル、ゲスト／ホストセル、ツイストネマチック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮ（スーパーツイストネマチック：ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）セル、ＳＢＥ（超複屈折効果：ｓｕｐｅｒｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）セルおよびＯＭＩ（光学モード干渉：ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）セルである。最も一般的なディスプレイ装置はＳｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ効果に基づき、ツイストネマチック構造を有する。加えて、例えば、ＩＰＳ（面内スイッチング：ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）セルなどの基板および液晶面に平行な電界で動作するセルもある。特に、ＴＮ、ＳＴＮ、ＦＦＳ（フリンジ場スイッチング：ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）およびＩＰＳセルが、本発明による媒体にとって、現在、商業的に興味が持たれている用途分野である。
【0003】
液晶材料は、良好な化学的および熱的安定性および電界および電磁線放射に対して良好な安定性を有していなければならない。更に、液晶材料は、セル中で、低い粘度を有し、短いアドレス時間、低い閾電圧および高いコントラストを有していなければならない。
【0004】
液晶材料は、更に、通常の動作温度において、即ち、室温より上および下の出来る限り広い範囲において、適切な中間相、例えば上記のセル用のネマチックまたはコレステリック中間相を有していなければならない。液晶は一般に複数成分の混合物として使用されるため、成分が互いに容易に混和することが重要である。導電性、誘電異方性および光学異方性などの更なる特性は、セルの型および用途分野に応じて、種々の要求を満足しなければならない。例えば、ツイストネマチック構造を有するセル用の材料は、正の誘電異方性および低い導電率を有していなければならない。
【0005】
例えば、個々のピクセルのスイッチングのために集積非線形素子を有するマトリクス液晶ディスプレイ（ＭＬＣディスプレイ）については、大きな正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的低い複屈折率、非常に高い比抵抗、良好なＵＶおよび温度安定性および低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。
【0006】
このタイプのマトリクス液晶ディスプレイは既知である。それぞれのピクセルを個々にスイッチングするために使用できる非線形素子の例は、アクティブ素子（即ち、トランジスタ）である。なお、用語「アクティブマトリクス」は、２つのタイプに区別できる場合において使用される：１．基板としてのシリコンウエハー上のＭＯＳ（金属酸化物半導体：ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）または他のダイオード、
２．基板としてのガラスプレート上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ：ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）。
【0007】
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、色々な部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合であっても接続部での問題が生じるため、ディスプレイの大きさが制限される。
【0008】
好適であってより有望な第２のタイプの場合には、使用される電気光学的効果は、通常、ＴＮ効果である。区別される２つの技術がある：例えば、ＣｄＳｅなどの化合物半導体を含むＴＦＴと、多結晶またはアモルファスシリコンに基づくＴＦＴとである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。
【0009】
ＴＦＴマトリクスは、ディスプレイの一方のガラスプレートの内側に塗工され、他方のガラスプレートは、その内側に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、ＴＦＴは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイでは、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。
【0010】
ＴＦＴディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光子を備えるＴＮセルとして動作し、バックライトで照らされる。
【0011】
本明細書においてＭＬＣディスプレイとの用語は、集積非線形素子を備える任意のマトリクスディスプレイを包含し、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード（ＭＩＭ、即ち、ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。
【0012】
このタイプのＭＬＣディスプレイは、特にテレビ用途（例えば、ポケットテレビ）またはコンピュータ用途（ラップトップ）および自動車または航空機内における高度情報ディスプレイに適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、ＭＬＣディスプレイにおいては、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題もある［ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、第Ａ２１０〜２８８号、Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｇｅ Ｄｉｏｄｅ Ｒｉｎｇｓ、第１４１ｆｆ頁、パリ（非特許文献１）；ＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍａｔｒｉｘ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ、第１４５ｆｆ頁、パリ（非特許文献２）］。抵抗の低下に伴い、ＭＬＣディスプレイのコントラストが劣化し、また、残像消去の問題も生じ得る。液晶混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、ＭＬＣディスプレイの寿命に渡って低下するので、許容される耐用年数を達成するためには、高い（初期）抵抗が非常に重要である。特に、低電圧用混合物の場合には、非常に高い抵抗値を達成することは従来不可能であった。更に、温度の上昇および加熱および／またはＵＶ照射後に、比抵抗が可能な限り小さい上昇を示すことも重要である。また、先行技術からの混合物の低温特性も特に良くない。たとえ低温であっても、結晶および／またはスメクチック相が生じないこと、および、粘度の温度依存性も可能な限り低いことが要求される。よって、先行技術からのＭＬＣディスプレイは今日の必要条件を満たさない。
【0013】
バックライトを使用する、即ち、透過的および所望により半透過的に動作する液晶ディスプレイに加え、反射型液晶ディスプレイにも特に興味がもたれている。これらの反射型液晶ディスプレイは、情報表示のために周囲光を使用する。それらは、よって、対応する大きさおよび解像度を有するバックライト液晶ディスプレイよりも、消費エネルギーが著しく少ない。ＴＮ効果はコントラストが非常によいことで特徴付けられるため、このタイプの反射型ディスプレイは、明るい周囲状況下においてでさえ良好に読むことができる。これは、例えば、時計およびポケット計算機において使用されている通りの、単純な反射型ＴＮディスプレイとして既に知られている。しかしながら、また、当該原理は、例えば、ＴＦＴディスプレイなどの高品質で、より高解像度のアクティブマトリックスでアドレスされるディスプレイにも適用できる。ここで、一般的には従来のものである透過型ＴＦＴ−ＴＮディスプレイにおいて既にそうである通り、低い複屈折率（Δｎ）の液晶を使用することが、低い光学的リターデーション（ｄ・Δｎ）を達成するために必要である。この低い光学的リターデーションの結果、通常は、コントラストの視野角依存性が許容できる程度に低くなる（ドイツ国特許第３０ ２２ ８１８号明細書（特許文献１）参照）。反射型ディスプレイにおいて、光が通過する有効な層の厚さは、同じ層厚を有する透過型ディスプレイの約２倍の反射型ディスプレイにおける大きさであるため、低複屈折率の液晶を使用することが透過型ディスプレイよりも更に重要である。
【0014】
ＴＶおよびビデオ用途に対して、例えば、映画およびビデオゲームなどのマルチメディアコンテンツを現実に近い品位で再生できるためには、速い応答時間を有するディスプレイが必要となる。そのような短い応答時間は、粘度、特に回転粘度γ１に対して低い値を有し、高い光学的異方性（Δｎ）有する液晶媒体を使用すると、特に達成できる。
【0015】
よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲において、低温においても短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらの不都合を示さないか、低減された程度にのみ示すＭＬＣディスプレイが引き続き強く要求されている。
【0016】
ＴＮ（Ｓｃｈａｄｔ−Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）セルの場合、セル中で以下の利点を促進する媒体が望まれる：−広げられたネマチック相範囲（特に、低い温度まで）
−極めて低温におけるスイッチ能力（屋外用途、自動車、航空機）
−ＵＶ照射に対する増大された耐性（より長い寿命）
−低い閾電圧。
【0017】
先行技術から入手可能な媒体では、同時に他のパラメータを保持しながら、これらの利点を達成することはできない。
【0018】
スーパーツイスト（ＳＴＮ）セルの場合、より大きなマルチプレックス性および／またはより低い閾電圧および／またはより広いネマチック相範囲（特に、低温において）を可能とする媒体が望まれる。この目的のために、利用可能なパラメータの自由度（透明点、スメクチック−ネマチック相転移または融点、粘度、誘電パラメータ、弾性パラメータ）を一層広げることが、至急望まれている。
【0019】
特に、テレビおよびビデオ用途（例えば、ＬＣＤ ＴＶ、モニター、ＰＤＡ、ノート型パソコン、ゲーム機コンソール）向けのＬＣディスプレイの場合、応答時間を著しく短縮することが望まれる。理論的にはＬＣセルにおけるＬＣ媒体の層厚ｄ（「セルギャップ」）を小さくすると結果として応答時間がより速くなるが、適切な光学的リターデーション（ｄ・Δｎ）を確実とするためには、高い複屈折率Δｎを有するＬＣ媒体が必要となる。しかしながら、従来技術より既知の高い複屈折率のＬＣ材料は一般に同時に回転粘度も高く、応答時間に悪影響を有することとなる。従って、速い応答時間、低い回転粘度および高い複屈折率を同時に有するＬＣ媒体に対する要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0020】
【特許文献1】ドイツ国特許第３０ ２２ ８１８号明細書
【非特許文献】
【0021】
【非特許文献1】ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．、ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．、ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．、ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．、ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．、ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．およびＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、第Ａ２１０〜２８８号、Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｇｅ Ｄｉｏｄｅ Ｒｉｎｇｓ、第１４１ｆｆ頁、パリ
【非特許文献2】ＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．、Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ、第８４巻、１９８４年９月、Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍａｔｒｉｘ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ、第１４５ｆｆ頁、パリ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0022】
本発明は、特に、この型のＭＬＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＦＦＳまたはＩＰＳディスプレイ用で、上で示される望ましい特性を有し、上記の不具合を示さないか、低減されている程度にのみ示す媒体を提供する目的に基づいている。特に、ＬＣ媒体は、速い応答時間および低い回転粘度と同時に高い複屈折率を有していなければならない。加えて、ＬＣ媒体は、高い透明点、高い誘電異方性および低い閾電圧を有していなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0023】
ここで、この目的は、式Ｉの１種類以上の化合物を含むＬＣ媒体を使用することで達成できることが見出された。式Ｉの化合物によって、上で示される望ましい特性を有する混合物が生じる結果となる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明は、式Ｉの１種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体に関する。
【0025】
【化1】
Ｒ０は、１〜１５個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における１個以上のＣＨ２基は、それぞれ互いに独立に、Ｏ原子が互いに直接つながらないようにして、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、
【0026】
【化2】
Ｘ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＳＦ５、ＳＣＮ、ＮＣＳ、６個までのＣ原子を有するハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を表し、および
Ｌ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表す。
【0027】
驚くべきことに、式Ｉの化合物を含むＬＣ媒体は、回転粘度γ１および透明点の非常に良好な比、光学的異方性Δεに対する高い値および高い複屈折率Δｎ、ならびに速い応答時間、低い閾電圧、高い透明点、高い正の誘電異方性および広いネマチック相範囲を有することが見出された。更に、式Ｉの化合物は、液晶媒体中に非常に容易に溶解することができる。
【0028】
式Ｉの化合物は、広範囲の用途分野を有する。置換基の選択に応じて、それらは液晶媒体を主に構成する基礎材料となり得るが、例えば、この型の誘電体の誘電的および／または光学的異方性を修正したり、および／またはそれの閾電圧および／または粘度を最適化するために、他に分類される化合物からの液晶基礎材料を式Ｉの化合物に加えることもできる。
【0029】
式Ｉの好ましい化合物を下に述べる。
【0030】
【化3】
【0031】
純粋な状態で、式Ｉの化合物は無色であり、電気光学的な使用のために好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。それらは、化学的に、熱的に、および光に対して安定である。
【0032】
式Ｉの化合物は、文献（例えば、Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ編、Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ［Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ］、Ｇｅｏｒｇ−Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ社、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ市などの標準的な著作）に記載される通り、それ自身は既知の方法により、正確には既知で前記反応に適する反応条件により調製される。ここで、それ自身は既知で、本明細書では更に非常に詳細には述べていない変法も使用できる。
【0033】
上および下において式中のＲ０がアルキル基および／またはアルコキシ基を表している場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、２、３、４、５、６または７個のＣ原子を有しており、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、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシを表し、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、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。
【0034】
オキサアルキルは、好ましくは、直鎖状の２−オキサプロピル（即ち、メトキシメチル）、２−（即ち、エトキシメチル）または３−オキサブチル（即ち、メトキシエチル）、２−、３−または４−オキサペンチル、２−、３−、４−または５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−または６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−または７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−または８−オキサノニル、２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−または９−オキサデシルを表す。
【0035】
Ｒ０がアルキル基を表し、１個のＣＨ２基が−ＣＨ＝ＣＨ−基で置き換えられている場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、２〜１０個のＣ原子を有している。従って、それは、特に、ビニル、プロパ−１−または−２−エニル、ブタ−１−、−２−または−３−エニル、ペンタ−１−、−２−、−３−または−４−エニル、ヘキサ−１−、−２−、−３−、−４−または−５−エニル、ヘプタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−または−６−エニル、オクタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−または−７−エニル、ノナ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−または−８−エニル、デカ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−、−８−または−９−エニルを表す。また、これらの基は、一置換または多置換されていてもよい。
【0036】
Ｒ０がアルキルまたはアルケニル基を表し、それがハロゲンによって少なくとも一置換されている場合、この基は好ましくは直鎖状であり、ハロゲンは好ましくはＦまたはＣｌである。多置換の場合、ハロゲンは好ましくはＦである。また、結果として得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。一置換の場合、フッ素または塩素置換基は任意の所望の箇所で構わないが、好ましくはω位である。
【0037】
上および下の式において、Ｘ０は、好ましくは、Ｆ、Ｃｌまたは一フッ素化または多フッ素化された１、２または３個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基または一フッ素化または多フッ素化された２または３個のＣ原子を有するアルケニル基である。Ｘ０は、特に好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２、ＯＣＦＨＣＦ３、ＯＣＦＨＣＨＦ２、ＯＣＦＨＣＨＦ２、ＯＣＦ２ＣＨ３、ＯＣＦ２ＣＨＦ２、ＯＣＦ２ＣＨＦ２、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＨＦ２、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、ＯＣＦＨＣＦ２ＣＦ３、ＯＣＦＨＣＦ２ＣＨＦ２、ＯＣＨ＝ＣＦ２、ＯＣＦ＝ＣＦ２、ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＣｌＦ２、ＯＣＣｌＦＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ＝ＣＨＦまたはＣＨ＝ＣＦ２、非常に特に好ましくは、ＦまたはＯＣＦ３である。
【0038】
Ｘ０がＦまたはＯＣＦ３を表す式Ｉの化合物が特に好ましい。式Ｉの更に好ましい化合物は、Ｒ０が直鎖状で１〜８個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシまたは直鎖状で２〜７個のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシを表すものである。式Ｉの化合物において、Ｌ５およびＬ６は、好ましくは両者がＨを表し、Ｌ３は、好ましくはＦを表す。Ｌ１およびＬ２は、好ましくは両者がＦを表す。
【0039】
更なる好ましい実施形態を下に示す。
【0040】
−媒体は、式ＩＩおよび／またはＩＩＩの１種類以上の中性化合物を追加的に含む。
【0041】
【化4】
Ａは、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンを表し、
ａは、０または１であり、および
Ｒ３は、２〜９個のＣ原子を有するアルケニルを表し、
および、Ｒ４は式Ｉ中のＲ０について示される意味を有し、好ましくは１〜１２個のＣ原子を有するアルキルまたは２〜９個のＣ原子を有するアルケニルを表す。
【0042】
−式ＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0043】
【化5】
【0044】
更に、アルケニル側鎖において非末端の二重結合を有する式ＩＩの化合物が好ましい。
【0045】
【化6】
【0046】
【化7】
【0047】
【化8】
【0048】
【化9】
【0049】
【化10】
【0050】
−媒体は、以下の式より選択される１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0051】
【化11】
Ｒ０およびＸ０は、式Ｉにおいて示される意味を有し、および
Ｙ１〜６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦを表し、
Ｚ０は、−Ｃ２Ｈ４−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ２Ｆ４−、−ＣＨ２ＣＦ２−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ２Ｏ−または−ＯＣＦ２−を表し、式ＶおよびＶＩにおいては単結合も表し、および
ｒは、０または１を表す。
【0052】
式ＩＶ〜ＶＩＩＩの化合物において、Ｘ０は、好ましくは、ＦまたはＯＣＦ３、更に、ＯＣＨＦ２、ＣＦ３、ＣＦ２Ｈ、Ｃｌ、ＯＣＨ＝ＣＦ２を表す。Ｒ０は、好ましくは、直鎖状で６個までのＣ原子を有するアルキルまたはアルケニルである。
【0053】
−式ＩＶの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0054】
【化12】
【0055】
好ましくは、式ＩＶにおけるＲ０は、１〜８個のＣ原子を有するアルキルを表し、Ｘ０は、Ｆ、Ｃｌ、ＯＣＨＦ２またはＯＣＦ３、更には、ＯＣＨ＝ＣＦ２を表す。式ＩＶｂの化合物において、Ｒ０は、好ましくは、アルキルまたはアルケニルを表す。式ＩＶｄの化合物において、Ｘ０は、好ましくは、Ｃｌ、更には、Ｆを表す。
【0056】
−式Ｖの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0057】
【化13】
【0058】
−媒体は、式ＶＩ−１の１種類以上の化合物を含む。
【0059】
【化14】
【0060】
【化15】
【0061】
−媒体は、式ＶＩ−２の１種類以上の化合物を含む。
【0062】
【化16】
【0063】
【化17】
【0064】
−媒体は、好ましくは、Ｚ０が−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２または−ＣＯＯ−を表す式ＶＩＩの１種類以上の化合物を含み、特に好ましくは、以下の式より選択されるものである。
【0065】
【化18】
【0066】
式ＶＩＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0067】
【化19】
【0068】
−媒体は、以下の式の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0069】
【化20】
【0070】
【化21】
【0071】
【化22】
ただし、環ＡおよびＢは、両者が同時にはシクロヘキシレンを表さない。
【0072】
−式ＩＸの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0073】
【化23】
【0074】
−媒体は、以下の式より選択される１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0075】
【化24】
【0076】
【化25】
【0077】
【化26】
【0078】
−式Ｘ、ＸＩおよびＸＩＩの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
【0079】
【化27】
【0080】
【化28】
【0081】
−媒体は、以下の式の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0082】
【化29】
【0083】
式ＸＩＩＩの好ましい化合物は、下式の化合物である。
【0084】
【化30】
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
ａｌｋｅｎｙｌおよびａｌｋｅｎｙｌ＊は、それぞれ互いに独立に、２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
【0085】
式ＸＩＩＩ−１および／またはＸＩＩＩ−３の１種類以上の化合物を含む媒体が特に好ましい。
【0086】
−媒体は、以下の式より選択される１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0087】
【化31】
【0088】
−式ＸＩＶ、ＸＶおよびＸＶＩの化合物は、好ましくは、下式の化合物より選択される。
【0089】
【化32】
【0090】
−媒体は、以下の式Ｄ１および／またはＤ２の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0091】
【化33】
【0092】
【化34】
【0093】
−媒体は、以下の式の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0094】
【化35】
【0095】
−媒体は、以下の式の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0096】
【化36】
【0097】
【化37】
【0098】
−媒体は、式ＸＸ〜ＸＸＶＩより選択される１種類以上の四環式化合物を追加的に含む。
【0099】
【化38】
【0100】
好ましい媒体は、下式の１種類以上の化合物を含む。
【0101】
【化39】
【0102】
下式の化合物が特に好ましい。
【0103】
【化40】
【0104】
−
【0105】
【化41】
【0106】
−Ｒ０は、好ましくは、２〜７個のＣ原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニルである。
【0107】
−Ｘ０は、好ましくは、Ｆ、更には、ＯＣＦ３、ＣｌまたはＣＦ３である。
【0108】
−媒体は、好ましくは、１種類、２種類または３種類の式Ｉの化合物を含む。
【0109】
−媒体は、好ましくは、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖ、ＶＩ−１、ＶＩ−２、ＸＩＩＩ、ＸＩＶ、ＸＶ、ＸＶＩＩＩ、ＸＸＩＶ、ＸＸＶＩ、ＸＸＶＩＩの化合物群より選択される１種類以上の化合物を含む。
【0110】
−媒体は、好ましくは、式ＶＩ−１の１種類以上の化合物を含む。
【0111】
−媒体は、好ましくは、式ＶＩ−２の１種類以上の化合物を含む。
【0112】
−媒体は、好ましくは、１〜２５重量％、好ましくは２〜２０重量％、特に好ましくは２〜１５重量％の式Ｉの化合物を含む。
【0113】
−混合物全体における式ＩＩ〜ＸＸＶＩＩの化合物の割合は、好ましくは、２０〜９９重量％である。
【0114】
−媒体は、好ましくは、２５〜８０重量％、特に好ましくは３０〜７０重量％の式ＩＩおよび／またはＩＩＩの化合物を含む。
【0115】
−媒体は、好ましくは、５〜４０重量％、特に好ましくは１０〜３０重量％の式Ｖの化合物を含む。
【0116】
−媒体は、好ましくは、３〜３０重量％、特に好ましくは６〜２５重量％の式ＶＩ−１の化合物を含む。
【0117】
−媒体は、好ましくは、２〜３０重量％、特に好ましくは４〜２５重量％の式ＶＩ−２の化合物を含む。
【0118】
−媒体は、５〜４０重量％、特に好ましくは１０〜３０重量％の式ＸＩＩＩの化合物を含む。
【0119】
−媒体は、好ましくは、１〜２５重量％、特に好ましくは２〜１５重量％の式ＸＩＶの化合物を含む。
【0120】
−媒体は、好ましくは、５〜４５重量％、特に好ましくは１０〜３５重量％の式ＸＶの化合物を含む。
【0121】
−媒体は、好ましくは、１〜２０重量％、特に好ましくは２〜１５重量％の式ＸＶＩＩの化合物を含む。
【0122】
−媒体は、式Ｓｔ−１〜Ｓｔ−３の１種類以上の化合物を追加的に含む。
【0123】
【化42】
【0124】
−媒体は、下式の１種類以上のピリミジン化合物を含む。
【0125】
【化43】
【0126】
−特に好ましい媒体は、下式の１種類以上の化合物を含む。
【0127】
【化44】
【0128】
−好ましい媒体は、少なくとも１種類の式Ｉの化合物と、少なくとも１種類の式ＸＩｂの化合物と、少なくとも１種類の式ＸＸＶＩの化合物と、および加えて、少なくとも１種類の下式の化合物とを含む。
【0129】
【化45】
【0130】
たとえ比較的少ない量であっても式Ｉの化合物を、従来の液晶材料、しかしながら特に式ＩＩ〜ＸＸＶＩＩの１種類以上の化合物と混合することにより、結果として光安定性が著しく増加し複屈折率の値が低くなり、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範囲のネマチック相が観測され、貯蔵寿命が改良されることが判明した。同時に、混合物は、非常に低い閾電圧およびＵＶに曝露した際に非常に優れるＶＨＲの値を示す。
【0131】
用語「アルキル（ａｌｋｙｌ）」または「アルキル＊（ａｌｋｙｌ＊）」は、本出願において、１〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基、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。１〜６個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0132】
用語「アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ）」または「アルケニル＊（ａｌｋｅｎｙｌ＊）」は、本出願において、２〜７個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基、特に直鎖状の基を包含する。好ましいアルケニル基は、Ｃ２〜Ｃ７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ４〜Ｃ７−３Ｅ−アルケニル、Ｃ５〜Ｃ７−４−アルケニル、Ｃ６〜Ｃ７−５−アルケニルおよびＣ７−６−アルケニル、特に、Ｃ２〜Ｃ７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ４〜Ｃ７−３Ｅ−アルケニルおよびＣ５〜Ｃ７−４−アルケニルである。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−ヘプテニルなどである。５個までの炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
【0133】
用語「フルオロアルキル（ｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ）」は、本出願において、少なくとも１個のフッ素原子、好ましくは末端フッ素を有する直鎖状の基、即ち、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシルおよび７−フルオロヘプチルを包含する。しかしながら、フッ素の他の位置を除外するものではない。
【0134】
用語「オキサアルキル（ｏｘａａｌｋｙｌ）」または「アルコキシ（ａｌｋｏｘｙ）」は、本出願において、式ＣｎＨ２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ２）ｍの直鎖状の基を包含し、ただし、ｎおよびｍは、それぞれ互いに独立に、１〜６を表し、ｍは０を表す場合もある。好ましくは、ｎは１でｍは１〜６であるか、ｍが０でｎが１〜３である。
【0135】
Ｒ０およびＸ０の意味を適切に選択することにより、アドレス時間、閾電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望の様式に修正することができる。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などは、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般により短いアドレス時間、ネマチック性向の改善、および弾性定数ｋ３３（ベンド）とｋ１１（スプレイ）との間のより高い比率を結果として与える。４−アルケニル基、３−アルケニル基などは、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般により低い閾電圧およびより低い値のｋ３３／ｋ１１を与える。本発明による混合物は、特に高いｋ１値で特徴付けられ、よって、先行技術からの混合物より極めてより速い応答時間を有する。
【0136】
上述の式の化合物の最適な混合比は、所望の特性、上述の式の成分の選択、および存在する場合もある任意の更なる成分の選択に実質的に依存する。
【0137】
上で示される範囲内での適切な混合比は、場合ごとに容易に決めることができる。
【0138】
本発明による混合物中の上述の式の化合物の総量は、決定的なものではない。従って、混合物は、様々な特性の最適化の目的のために、１種類以上の更なる成分を含むことができる。しかしながら、上述の式の化合物の総濃度が高くなるほど、混合物の特性の好ましい改良における観測される効果は、一般に大きくなる。
【0139】
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、Ｘ０が、Ｆ、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２、ＯＣＨ＝ＣＦ２、ＯＣＦ＝ＣＦ２またはＯＣＦ２−ＣＦ２Ｈを表す式ＩＶ〜ＶＩＩＩの化合物を含む。式Ｉの化合物との好ましい相乗効果により、特に有利な特性が結果として得られる。特に、式Ｉ、ＶＩおよびＸＩの化合物を含む混合物は、それらの閾電圧が低いことで特徴付けられる。
【0140】
本発明による媒体で使用できる上述の式およびそれのサブ式の個々の化合物は既知であるか、既知の化合物に類似して調製できる。
【0141】
本発明は、また、例えば、ＴＮ、ＳＴＮ、ＦＦＳ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＴＮ−ＴＦＴまたはＭＬＣディスプレイなどで、外枠と共にセルを構成する２枚の平行な外板、各ピクセルをスイッチングするための外板上の集積非線形素子、およびセル中に配置されて正の誘電異方性および高い比抵抗を有するネマチック液晶混合物を備え、この型の媒体を含有している電気光学的ディスプレイと、これらの媒体を電気光学的目的のために使用することにも関する。
【0142】
本発明による液晶混合物によって、利用できるパラメータの自由度を著しく広げることができる。透明点、低温における粘度、熱的およびＵＶ安定性および高い光学的異方性の実現可能な組み合わせは、先行技術からの以前の材料より極めて優れている。
【0143】
本発明による混合物は、例えば、ＰＤＡ、ノート型パソコン、ＬＣＤテレビおよびモニターなどの携帯用途およびΔｎの高いＴＦＴ用途に特に適している。
【0144】
本発明による液晶混合物は、−２０℃まで、好ましくは−３０℃まで、特に好ましくは−４０℃までネマチック相を保持し、７０℃以上、好ましくは７５℃以上の透明点を有し、同時に、１２０ｍＰａ・ｓ以下、特に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以下の回転粘度γ１を達成でき、速い応答時間を達成する優れたＭＬＣディスプレイが可能となる。
【0145】
本発明による液晶混合物の誘電異方性Δεは、好ましくは＋５以上、特に好ましくは＋１０以上である。加えて、混合物は低い動作電圧で特徴付けられる。本発明による液晶混合物の閾電圧は、好ましくは１．５Ｖ以下、特には１．２Ｖ以下である。
【0146】
本発明による液晶混合物の複屈折率Δｎは、好ましくは０．１０以上、特に好ましくは０．１１以上である。
【0147】
本発明による液晶混合物のネマチック相の範囲は、好ましくは少なくとも９０°の幅であり、特には少なくとも１００°である。この範囲は、好ましくは、少なくとも−２５℃から＋７０℃に及んでいる。
【0148】
言うまでもなく、本発明による混合物の成分を適切に選択することにより、他の有利な性質を保持しながら、より高い閾電圧において、より高い透明点（例えば、１００℃を超える）を達成できるか、または、より低い閾電圧においてより低い透明点を達成することも可能である。粘度の対応する上昇を僅かにして、より高いΔεと従ってより低い閾電圧を有する混合物を得ることも同様に可能である。本発明によるＭＬＣディスプレイは、好ましくは、グーチおよびタリーの第１次透過極小で動作させ［Ｃ．Ｈ．ＧｏｏｃｈおよびＨ．Ａ．Ｔａｒｒｙ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．、第１０巻、第２〜４頁、１９７４年；Ｃ．Ｈ．ＧｏｏｃｈおよびＨ．Ａ．Ｔａｒｒｙ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第８巻、第１５７５〜１５８４頁、１９７５年］、ただし、例えば、特性線の高い急峻性およびコントラストの低視野角依存性（ドイツ国特許第３０ ２２ ８１８号明細書）などの特に好ましい電気光学的特性に加え、第２次極小で類似するディスプレイと同じ閾電圧において、より低い誘電異方性で十分である。このため、第１次極小で本発明による混合物を使用することにより、シアノ化合物を含む混合物の場合よりも、極めて高い比抵抗値を達成することができる。個々の成分およびその重量比を適切に選択することにより、当業者は簡単な日常的方法を使用してＭＬＣディスプレイの予め指定された層厚に必要な複屈折率を設定することができる。
【0149】
電圧保持率（ＨＲ）の測定［Ｓ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏら、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、第５巻、第１３２０頁（１９８９年）；Ｋ．Ｎｉｗａら、Ｐｒｏｃ．ＳＩＤＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、サンフランシスコ、１９８４年６月、第３０４頁（１９８４年）；Ｇ．Ｗｅｂｅｒら、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ、第５巻、第１３８１頁（１９８９年）］によって、下式
【0150】
【化46】
【0151】
【化47】
【0152】
本発明による混合物の光安定性およびＵＶ安定性は極めて優れており、即ち、それらは、光またはＵＶに暴露されてもＨＲの低下が著しく小さい挙動を示す。混合物中の式Ｉの化合物の濃度が低い（１０重量％未満）場合においても、先行技術からの混合物と比較して、６％以上ＨＲが増加する。
【0153】
偏光板、電極基板および表面処理された電極からの本発明によるＭＬＣディスプレイの構成は、この型のディスプレイの通常の設計に対応する。通常の設計との用語は、本明細書においては広い意味で用いられ、ＭＬＣディスプレイに関する全ての派生および改変も包含し、特に、多結晶シリコンＴＦＴまたはＭＩＭに基づくマトリックスディスプレイ素子を含む。
【0154】
しかしながら、本発明によるディスプレイと、ツイストネマチックセルに基づくこれまでの従来ディスプレイとの大きな相違点は、液晶層の液晶パラメータの選択にある。
【0155】
本発明によって使用できる液晶混合物は、例えば、式Ｉの１種類以上の化合物を、式ＩＩ〜ＸＸＶＩＩの１種類以上の化合物と、または更なる液晶化合物および／または添加剤と混合し、それ自体従来の方法で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温して溶解する。また、有機溶媒中、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中で成分溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。
【0156】
また、誘電体は、当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤、例えば、チバ社製Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）などのＵＶ安定化剤、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤、ナノ微粒子などを含んでもよい。例えば、０〜１５％の多色性色素またはキラルドーパントを加えることができる。適切な安定化剤およびドーパントは、下の表Ｃおよび表Ｄにおいて述べられている。
【0157】
本出願中および下の例中において、液晶化合物の構造は略号で示されており、化学式への変換は下の表ＡおよびＢに従って行われる。全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１およびＣｍＨ２ｍ＋１は、ｎおよびｍ個のＣ原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基であり、ｎ、ｍおよびｋは整数で、好ましくは、０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２を表す。表Ｂ中のコードは、それ自体で明らかである。表Ａ中には、親構造にかかわる略号のみが示されている。それぞれの場合において、この親構造の略号の後に、ダッシュにより分離されて、置換基Ｒ１＊、Ｒ２＊、Ｌ１＊およびＬ２＊のためのコードが続く。
【0158】
【表1】
【0159】
【表2】
【0160】
【表3】
【0161】
【表4】
【0162】
【表5】
【0163】
【表6】
【0164】
【表7】
【0165】
【表8】
【0166】
【表9】
【0167】
【表10】
【0168】
【表11】
【0169】
表Ｃには、本発明による混合物に一般的に添加される可能なドーパントを示す。混合物は、好ましくは０〜１０重量％、特には０．０１〜５重量％、特に好ましくは０．０１〜３重量％のドーパントを含む。
【0170】
【表12】
【0171】
【表13】
【0172】
【表14】
【0173】
【表15】
【0174】
【表16】
【0175】
【表17】
【0176】
【表18】
【0177】
上および下において、パーセンテージのデータは重量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度で与えられる。ｍ．ｐ．は融点を表わし、ｃｌ．ｐ．は透明点である。更に、Ｃは結晶状態、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、およびＩは等方相である。これらの記号間のデータは転移温度を表す。更に、−Δｎは、５８９ｎｍおよび２０℃における光学的異方性を表わし、
−γ１は、２０℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）を表わし、
−Ｖ１０は、１０％透過（基板表面に垂直な視角）における電圧（Ｖ）を表し（閾電圧）、
−Δεは、２０℃および１ｋＨｚにおける誘電異方性（Δε＝ε‖ε−ε⊥、ここでε‖は分子の長軸に平行な誘電率、ε⊥はそれに垂直な誘電率を表す）を表す。
【0178】
電気光学的データは、明らかに別に示さない限り、２０℃において第１次極小（即ち、０．５μｍのｄ・Δｎ値において）でＴＮセル中において測定する。光学的データは、明らかに別に示さない限り、２０℃で測定する。全ての物理的特性は、「メルク液晶、液晶の物理的特性」１９９７年１１月、ドイツ国メルク社に従って決定され、、明らかに別に示さない限り、２０℃の温度を適用する。
【実施例】
【0179】
【表19】
【0180】
【表20】
【0181】
【表21】
【0182】
【表22】
【0183】
【表23】
【0184】
【表24】
【0185】
【表25】
【0186】
【表26】
【0187】
【表27】
【0188】
【表28】
【0189】
【表29】
【0190】
【表30】
【0191】
【表31】
【0192】
【表32】
【0193】
【表33】
【0194】
【表34】
【0195】
【表35】
【0196】
【表36】
【0197】
【表37】