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特許6038835液晶媒体

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】6038835

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】液晶媒体

(51)【国際特許分類】

C09K 19/12 20060101AFI20161128BHJP

C09K 19/30 20060101ALI20161128BHJP

C09K 19/34 20060101ALI20161128BHJP

G02F 1/13 20060101ALI20161128BHJP

C09K 19/32 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

C09K19/12

C09K19/30

C09K19/34

G02F1/13 500

C09K19/32

【請求項の数】34

【全頁数】59

(21)【出願番号】特願2014-84466(P2014-84466)

(22)【出願日】2014年4月16日

(62)【分割の表示】特願2006-138624(P2006-138624)の分割

【原出願日】2006年5月18日

(65)【公開番号】特開2014-167125(P2014-167125A)

(43)【公開日】2014年9月11日

【審査請求日】2014年5月13日

(31)【優先権主張番号】102005023556.5

(32)【優先日】2005年5月21日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(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】ＭｅｒｃｋＰａｔｅｎｔＧｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔｍｉｔｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒＨａｆｔｕｎｇ

(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】メラニエクラーゼンメマー

(72)【発明者】

【氏名】マチアスブレマー

(72)【発明者】

【氏名】エルビラモンテネグロ

【審査官】仁科努

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００４／０３５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００６−５０３１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００−０５３６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９８／０２３５６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２−１９３８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−２８６２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公開第２２４０７７８（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ１９／１２

Ｃ０９Ｋ１９／３０

Ｃ０９Ｋ１９／３２

Ｃ０９Ｋ１９／３４

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

極性化合物の混合物に基づいた液晶媒体であって、
下記式Ｉで示される少なくとも１種の化合物（ただし、液晶媒体全体の中で、式Ｉの化合物の割合は４〜１０重量％である。）と、
下記式ＩＩＩの化合物の１種または２種以上（ただし、液晶媒体全体の中で、式ＩＩＩの化合物の割合は少なくとも２６重量％である。）と
を含有することを特徴とする液晶媒体。

【化1】

（式中、
Ｒ^１１およびＲ^１２は、互いに独立して、Ｈ、または無置換、ＣＮもしくはＣＦ_３によるモノ置換またはハロゲンによる少なくともモノ置換された１５個までの炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、但し、これらの基において１個または２個以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

【化2】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていても良く、

【化3】

は、
ａ）１，４−シクロヘキセニレンまたは１，４−シクロへキシレン基（ここで、１個または２個の非隣接ＣＨ_２基は、−Ｏ−または−Ｓ−置き換えられていてもよい）、
ｂ）１，４−フェニレン基（ここで、１個または２個のＣＨ基は、Ｎで置き換えられていてもよい）、または
ｃ）ピペリジン−１，４−ジイル、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン、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、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイルおよびフルオレン−２，７−ジイルからなる群より選ばれる基
を表し、ここで、基ａ）、ｂ）およびｃ）はハロゲン原子によってモノ置換またはポリ置換されていてもよく、
Ｌ^１〜Ｌ^６は、互いに独立して、Ｌ^１からＬ^６の少なくとも２つの基がＦを示すということを条件として、ＨまたはＦを表す。）

【化4】

（式中、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、互いに独立して、１２個までの炭素原子を有する直鎖アルキル、アルケニル、アルキルアルコキシまたはアルコキシ基を表し、

【化5】

は、

【化6】

を表す。）

【請求項2】

式Ｉにおいて、

【化7】

は、

【化8】

を表すことを特徴とする請求項１に記載の液晶媒体。

【請求項3】

極性化合物の混合物に基づいた液晶媒体であって、
下記式Ｉで示される少なくとも１種の化合物（ただし、液晶媒体全体の中で、式Ｉの化合物の割合は少なくとも２重量％である。）と、
下記式ＩＩＩの化合物の１種または２種以上（ただし、液晶媒体全体の中で、式ＩＩＩの化合物の割合は少なくとも２６重量％である。）と
を含有することを特徴とする液晶媒体。

【化9】

【化10】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていても良く、

【化11】

を表し、
Ｌ^１〜Ｌ^６は、互いに独立して、Ｌ^１からＬ^６の少なくとも２つの基がＦを示すということを条件として、ＨまたはＦを表す。）

【化12】

【化13】

は、

【化14】

を表す。）

【請求項4】

式Ｉにおいて、Ｌ^５およびＬ^６の少なくともいずれか一方はＨであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項5】

極性化合物の混合物に基づいた液晶媒体であって、
下記式Ｉで示される少なくとも１種の化合物と、
下記式ＩＩＩの化合物の１種または２種以上と
を含有することを特徴とする液晶媒体。

【化15】

【化16】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていても良く、

【化17】

を表し、
Ｌ^１〜Ｌ^６は、互いに独立して、Ｌ^１からＬ^６の少なくとも２つの基がＦを示すということを条件として、ＨまたはＦを表す。）

【化18】

【化19】

は、

【化20】

を表す。）

【請求項6】

式Ｉにおいて、Ｌ^５およびＬ^６の少なくともいずれか一方はＨであることを特徴とする請求項５に記載の液晶媒体。

【請求項7】

該液晶媒体は負の誘電異方性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項8】

式ＩＩＩにおいて、

【化21】

を表すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項9】

式ＩＩＩの化合物は、以下の化合物から選択されることを特徴とする請求項８に記載の液晶媒体。

【化22】

（式中、
「ａｌｋｙｌ」は、互いに独立して、１〜６個の炭素原子を有する直鎖アルキル基を表す。）

【請求項10】

式ＩＩＩの化合物は、式ＣＣＨ−ｎＯｍ、ＣＣＨ−ｎｍ、ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖ１の化合物から選択されることを特徴とする請求項８に記載の液晶媒体。

【化23】

（式中、
ｎは、１〜６の整数であり、
ｍは、１〜６の整数である。）

【請求項11】

式ＣＣＨ−ｎＯｍ、ＣＣＨ−ｎｍ、ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖ１から選択される化合物を２種類以上含有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶媒体。

【請求項12】

式ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖ１から選択される化合物を１種類以上含有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶媒体。

【化24】

（式中、
ｎは、１〜６の整数であり、
ｍは、１〜６の整数である。）

【請求項13】

液晶媒体全体の中で、式ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖ１の化合物の割合（総和）は２０重量％より多いことを特徴とする請求項１２に記載の液晶媒体。

【請求項14】

式ＣＣＨ−ｎＯｍおよびＣＣＨ−ｎｍから選択される化合物を１種類以上含有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶媒体。

【化25】

（式中、
ｎは、１〜６の整数であり、
ｍは、１〜６の整数である。）

【請求項15】

式ＣＣ−ｎ−ＶおよびＣＣ−ｎ−Ｖ１から選択される化合物を１種類以上と、および
式ＣＣＨ−ｎＯｍおよびＣＣＨ−ｎｍから選択される化合物を１種類以上と
を含有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶媒体。

【請求項16】

更に、式ＰＹＰ−ｎＯｍおよびＰＹＰ−ｎ−ｍから選択される化合物を１種類以上含有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【化26】

（式中、
ｎは、１〜６の整数であり、
ｍは、１〜６の整数である。）

【請求項17】

Ｒ^１１およびＲ^１２は、互いに独立して、Ｈ、または、無置換で１５個までの炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、但し、これらの基において１個または２個以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

【化27】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていても良い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】

Ｒ^１１は、Ｈ、または、無置換で１５個までの炭素原子を有するアルキル基であり、但し、これらの基において１個または２個以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

【化28】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置き換えられていても良いことを特徴とする請求項１７に記載の液晶媒体。

【請求項19】

Ｒ^１１は、Ｈ、無置換で１〜６個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基、または、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして１個または２個以上のＣＨ_２基が−Ｏ−で置き換えられている無置換で１〜６個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶媒体。

【請求項20】

Ｒ^１１は、無置換で１〜６個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基であることを特徴とする請求項１９に記載の液晶媒体。

【請求項21】

Ｒ^１１は、無置換で直鎖状のエチル基またはプロピル基であることを特徴とする請求項２０に記載の液晶媒体。

【請求項22】

式ＩＩＩの化合物は、式ＩＩＩａ〜ＩＩＩｆの化合物から選択されることを特徴とする請求項１、６または１６〜２１のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【化29】

（式中、
「ａｌｋｙｌ」および「ａｌｋｙｌ^＊」は、互いに独立して、１〜６個の炭素原子を有する直鎖アルキル基を表し、
「ａｌｋｅｎｙｌ」および「ａｌｋｅｎｙｌ^＊」は、互いに独立して、２〜６個の炭素原子を有する直鎖アルケニル基を表す。）

【請求項23】

式ＩＩＩの化合物は、式ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＩＩｅおよびＩＩＩｆの化合物から選択されることを特徴とする請求項２２に記載の液晶媒体。

【請求項24】

式ＩＩＩの化合物は、ＩＩＩｅおよびＩＩＩｆの化合物から選択されることを特徴とする請求項２３に記載の液晶媒体。

【請求項25】

式ＩＩＩｅおよびＩＩＩｆの化合物は、以下の化合物から選択されることを特徴とする請求項２４に記載の液晶媒体。

【化30】

（式中、
「ａｌｋｙｌ」は、互いに独立して、１〜６個の炭素原子を有する直鎖アルキル基を表す。）

【請求項26】

式ＩＩＩの化合物は、ＩＩＩａ、ＩＩＩｂおよびＩＩＩｅの化合物から選択されることを特徴とする請求項２３に記載の液晶媒体。

【請求項27】

下記式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【化31】

（式中、
Ｒ^２は、無置換、ＣＮもしくはＣＦ_３によるモノ置換またはハロゲンによる少なくともモノ置換された１５個までの炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、但し、これらの基において１個または２個以上のＣＨ_２基は、互いに独立して、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

【化32】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられていても良く
ｐは、１または２を表し、
ｖは、１から６の整数を表す。）

【請求項28】

１種類以上の式ＩＩＡ（ただし、ｐは１である。）の化合物と、１種類以上の式ＩＩＡ（ただし、ｐは２である。）の化合物と、１種類以上の式ＩＩＢの化合物とを含有することを特徴とする請求項２７に記載の液晶媒体。

【請求項29】

式Ｉの化合物の１、２、３、４種またはそれより多くを含有することを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項30】

混合物全体の中で、式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の割合が少なくとも２０重量％であることを特徴とする請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項31】

式Ｉの化合物は、下記式Ｉ１〜Ｉ１９から選択されることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【化33】

【化34】

（式中、Ｒ^１１およびＲ^１２は式Ｉで示した意味を有する。）

【請求項32】

１種類以上の下式の化合物を更に含有することを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【化35】

（式中、
Ｒ^３６は、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表し、
ｑは、１または２を表し、
（Ｆ）は、ＦまたはＨを表す。）

【請求項33】

２〜２０重量％の１または２種以上の式Ｉの化合物、および
２０〜８０重量％の１または２種以上の式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物
からなることを特徴とする請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の液晶媒体。

【請求項34】

ＥＣＢ、ＰＡＬＣ、ＦＦＳまたはＩＰＳ効果に基づくアクティブマトリックス駆動の電気光学ディスプレイであって、誘電体として請求項１〜３３のいずれか１項に記載の液晶媒体を含有することを特徴とする電気光学ディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶媒体、およびこの液晶媒体を含む液晶ディスプレイ、特にアクティブマトリクス駆動の電気光学ディスプレイ、とりわけＥＣＢ効果に基づくアクティブマトリックス駆動ディスプレイおよびＩＰＳ（インプレーンスイッチング）ディスプレイに関する。本発明の液晶媒体は、好ましくは負の誘電異方性を有する。

【背景技術】

【0002】

電気的制御複屈折率の原理、ＥＣＢ（電気制御複屈折率）効果、またはＤＡＰ（整列相の変形：ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｌｉｇｎｅｄｐｈａｓｅｓ）効果は、１９７１年に最初に記載された（Ｍ．Ｆ．ＳｃｈｉｅｃｋｅｌおよびＫ．Ｆａｈｒｅｎｓｃｈｏｎ、「Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｖｅｒｔｉｃａｌｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆｉｅｌｄｓ」，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９（１９７１），３９１２）。その後、Ｊ．Ｆ．カーン（Ｊ．Ｆ．Ｋａｈｎ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０（１９７２），１１９３）およびＧ．ラブルニーおよびＪ．ロバート（Ｇ．ＬａｂｒｕｎｉｅａｎｄＪ．Ｒｏｂｅｒｔ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４４（１９７３），４８６９）による報文が発行された。

【0003】

Ｊ．ロバートおよびＦ．クラーク（Ｊ．ＲｏｂｅｒｔａｎｄＦ．Ｃｌｅｒｃ、ＳＩＤ８０ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８０），３０），Ｊ．ダシェーネ（Ｊ．Ｄｕｃｈｅｎｅ、Ｄｉｓｐｌａｙｓ７（１９８６），３）およびＨ．シャット（Ｈ．Ｓｃｈａｄ、ＳＩＤ８２ＤｉｇｅｓｔＴｅｃｈｎ．Ｐａｐｅｒｓ（１９８２），２４４）の報文では、ＥＣＢ効果に基づく高情報量の表示装置に使用可能なためには、液晶相が、高い弾性定数比Ｋ_３／Ｋ_１値、高い光学異方性値Δｎ、−０．５以下の誘電異方性Δε値を有していなければならないことが示された。ＥＣＢ効果に基づく電気光学表示素子はホメオトロピックのエッジ配向を有している（ＶＡテクノロジー＝垂直配向）。誘電的に負の液晶媒体はまた、いわゆるＩＰＳ効果を使用するディスプレイ中で使うことができる。

【0004】

電気光学表示素子中でのこの効果の工業的応用のためには、ＬＣ相は時分割駆動の要求を満たさなければならない。ここで特に重要なものは、水分、空気、並びに熱、赤外線、可視および紫外領域の放射線並びに直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的安定性である。さらに、工業的に使用できる液晶相は、適切な温度範囲の液晶メソフェーズ相と低粘度が必要である。

【0005】

現在まで開示された液晶メソフェーズを有する多数の化合物の中で、単一化合物でこれらのすべての要求を見たすものはなかった。従って、ＬＣ相として使用できる材料を得るためには、一般に、２から２５種類、好ましくは３から１８種類の化合物の混合物が調製される。しかし、従来は著しく負の誘電異方性および適切な長期安定性を有する液晶材料を入手できなかったので、理想的な相は、このように容易には達成できなかった。

【0006】

マトリックス型液晶ディスプレイは公知である。個々のピクセルのそれぞれのスイッチングに使用することができる非線形素子としては、アクティブ素子（つまりトランジスター）がある。この用語「アクティブマトリックス」は、２つの区別されるタイプに分けられる。

【0007】

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）トランジスター。

【0008】

２．基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）。

【0009】

このタイプ１の場合、使用される電気光学効果は、通常、動的散乱またはゲストホスト効果である。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でさえ、接続部での問題が生じるので、ディスプレイ・サイズが制限される。

【0010】

好適であってより有望なタイプ２の場合には、通常ＴＮ効果が電気光学効果として使用される。ここには、区別される２つの技術がある。即ち、例えばＣｄＳｅのように、化合物半導体を含むＴＦＴと、多結晶かアモルファスシリコンに基づいたＴＦＴである。後者の技術に関して、集中的な研究が世界的に行われている。

【0011】

ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの１つのガラス板の内面に形成され、もう一方のガラス板は、内面に透明な対向電極を有する。ピクセル電極のサイズと比較して、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、フルカラー表示可能なディスプレイにも適用できる。そこでは、フィルタ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。

【0012】

現在までに開示されたＴＦＴディスプレイは、通常、透過光に対してクロスした偏光板を備えたＴＮセルで作動し、背面から照らされる。

【0013】

ここで用語ＭＬＣは、集積非線形素子を備えたどのようなマトリックスディスプレイも含む。即ち、アクティブマトリックスに加えて、バリスターやダイオード（ＭＩＭ＝ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ）のような受動素子を備えたディスプレイも含む。

【0014】

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(ラップトップ)および自動車もしくは航空機内で使用される高度情報表示装置用途に適している。コントラストの角度依存性と応答時間の問題に加えて、ＭＬＣディスプレイにおいては、液晶混合物の不十分な比抵抗に起因する問題がある（ＴＯＧＡＳＨＩ，Ｓ．，ＳＥＫＩＧＵＣＨＩ，Ｋ．，ＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．，ＹＡＭＡＭＯＴＯ，Ｅ．，ＳＯＲＩＭＡＣＨＩ，Ｋ．，ＴＡＪＩＭＡ，Ｅ．，ＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｈ．，ＳＨＩＭＩＺＵ，Ｈ．，Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４，Ｓｅｐｔ．１９８４：Ａ２１０‐２８８ＭａｔｒｉｘＬＣＤＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＤｏｕｂｌｅＳｔａｇｅＤｉｏｄｅＲｉｎｇｓ，ｐ．１４１ｆｆ，Ｐａｒｉｓ；およびＳＴＲＯＭＥＲ，Ｍ．，Ｐｒｏｃ．Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ８４，Ｓｅｐｔ．１９８４：ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｆｏｒＭａｔｒｉｘＡｄｄｒｅｓｓｉｎｇｏｆＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ，ｐ．１４５ｆｆ，Ｐａｒｉｓ）。抵抗が低下するほど、ＭＬＣディスプレイのコントラストが劣化する。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の全体に渡って低下するので、長期にわたり許容される抵抗値を有さなければならないディスプレイにとっては、高い（初期）抵抗を有することが非常に重要である。

【0015】

現在までに開示されたＭＬＣ−ＴＮディスプレイの不利益は、これらのディスプレイにおいて、コントラストが比較的低いこと、視野角度依存性が比較的大きいこと、および中間調の表現が困難であることに起因している。

【0016】

したがって、非常に高い比抵抗と同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低いしきい電圧を有し、それらにより色々な中間調が再現できるＭＬＣディスプレイが、引き続き強く要求されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】ヨーロッパ特許第０４７４０６２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、モニターおよびＴＶ用途だけではなく、携帯電話用およびナビゲーションシステム用途のＭＬＣディスプレイであって、それらがＥＣＢまたはＩＰＳ効果に基づき、前述の不都合を有していないか、有していたとしてもより少ない程度であり、そして同時に、非常に高い比抵抗値を有するものを提供するという目的を有する。特に、それらは極端な高温および極端な低温で働く携帯電話およびナビゲーションシステム用途として保証されなければならない。

【課題を解決するための手段】

【0019】

驚くべきことに、式Ｉの化合物の少なくとも１つを含むネマチック液晶混合物がこれらの液晶ディスプレイ素子中で使用されることにより、この目的が達成できることが見出された。

【0020】

本発明は、極性化合物の混合物に基づいた液晶媒体であって、式Ｉの化合物の少なくとも１種を含有する液晶媒体に関する。

【0021】

【化1】

（式中、
Ｒ^１１およびＲ^１２は、互いに独立して、Ｈ、または無置換、ＣＮもしくはＣＦ_３によるモノ置換またはハロゲンによる少なくともモノ置換された１５個までの炭素原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、但し、これらの基において１または２以上のＣＨ_２基は、Ｏ原子同士が直接結合しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

【0022】

【化2】

、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−ＣＯ−で置換されていても良く、

【0023】

【化3】

は、
ａ）１，４−シクロヘキセニレンまたは１，４−シクロへキシレン基（ここで、１または２個の非隣接ＣＨ_２基は、−Ｏ−または−Ｓ−で置換されていてもよい）、
ｂ）１，４−フェニレン基（ここで、１または２個のＣＨ基は、Ｎで置換されていてもよい）、または
ｃ）ピペリジン−１，４−ジイル、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン、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、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、フェナントレン−２，７−ジイルおよびフルオレン−２，７−ジイルからなる群より選ばれる基
を表し、ここで、基ａ）、ｂ）およびｃ）はハロゲン原子によってモノ置換またはポリ置換されていてもよく、
Ｌ^１−６は、互いに独立して、Ｌ^１からＬ^６の少なくとも２つの基がＦを示すということを条件として、ＨまたはＦを表す。）

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明は、このように式Ｉの化合物の少なくとも１種を含有する極性化合物の混合物に基づいた液晶媒体に関する。

【0025】

本発明の混合物は、８５℃以上の透明点を有する非常に広いネマチック相、容量しきい値の非常に好ましい値、電圧保持率の比較的高い値、同時に−３０℃および−４０℃における非常によい低温安定性、さらに加えて非常に低い回転粘度を示す。本発明の混合物は、さらに、透明点および回転粘度および高い負の誘電異方性の非常によい比率において際だっている。

【0026】

本発明の混合物のいくつかの好ましい実施形態を下に示す。

【0027】

ａ）式Ｉの中のＲ^１１および／またはＲ^１２は、好ましくは、Ｈ、６個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニルまたはアルコキシを表し；好ましくはＲ^１１およびＲ^１２が、同一または異なるアルキル基を表す。

【0028】

ｂ）式ＩのＲ^１１が好ましくは次の意味を有している液晶媒体：直鎖アルキル、ビニル、１Ｅ−アルケニルまたは３−アルケニル。
もし、Ｒ^１１がアルケニルを表すとき、それは好ましくはＣＨ_２＝ＣＨ、ＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ、Ｃ_３Ｈ_７−ＣＨ＝ＣＨ、ＣＨ_２＝ＣＨ−Ｃ_２Ｈ_５またはＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−Ｃ_２Ｈ_５である。

【0029】

ｃ）式Ｉの化合物の１、２、３、４種またはそれより多く、好ましくは１または２種を含有する液晶媒体。

【0030】

ｄ）混合物全体の中で、式Ｉの化合物の割合が少なくとも２重量％、好ましくは少なくとも４重量％、特に好ましくは２〜２０重量％である液晶媒体。

【0031】

ｅ）式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0032】

【化4】

【0033】

式中、Ｒ^２はＲ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、ｐは、１または２を表し、そしてｖは、１〜６を表す。

【0034】

ｆ）式ＩＩＩの化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0035】

【化5】

式中、Ｒ^３１およびＲ^３２は、互いに独立して、１２個までの炭素原子を有する直鎖アルキル、アルケニル、アルキルアルコキシまたはアルコキシ基を表し、

【0036】

【化6】

は、

【0037】

【化7】

【0038】

を表す。

【0039】

ｇ）混合物全体の中で、式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の割合が少なくとも２０重量％である液晶媒体。

【0040】

ｈ）混合物全体の中で、式ＩＩＩの化合物の割合が少なくとも５重量％である液晶媒体。

【0041】

ｉ）下記サブ式Ｉ１〜Ｉ１９から選ばれる少なくとも１つの化合物を含有する液晶媒体。

【0042】

【化8】

【0043】

【化9】

特に好ましい媒体は、下記式の化合物からなる群より選ばれる１種または２種以上の化合物を含有する。

【0044】

【化10】

【0045】

【化11】

ｊ）式ＩＩＩａ〜ＩＩＩｆから選ばれる化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0046】

【化12】

【0047】

式中、「ａｌｋｙｌ」および「ａｌｋｙｌ＊」は、互いに独立して、１〜６個の炭素原子を有する直鎖アルキル基を表し、
「ａｌｋｅｎｙｌ」および「ａｌｋｅｎｙｌ＊」は、互いに独立して、２〜６個の炭素原子を有する直鎖アルケニル基を表す。

【0048】

本発明の媒体は、好ましくは、式ＩＩＩａ、式ＩＩＩｂおよび／または式ＩＩＩｅの化合物の少なくとも１種を含有する。

【0049】

好ましい媒体は、式ＩＩＩｅの化合物を、２０重量％より多く、好ましくは３０重量％より多く、特に４０重量％より多くを含む。

【0050】

式ＩＩＩｅおよびＩＩＩｆの特に好ましい化合物を下に示す。

【0051】

【化13】

【0052】

ｋ）式Ｉの化合物の１種または２種以上を２〜２０重量％、および式ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物の１種または２種以上を２０〜８０重量％を実質的に含有するかまたは、実質的にそれらからなる液晶媒体。

【0053】

ｌ）下記式の４環の化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0054】

【化14】

【0055】

式中、Ｒ^７およびＲ^８は、互いに独立して、Ｒ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、ｗおよびｘは、互いに独立して１〜６を表す。

【0056】

ｍ）下記式の化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0057】

【化15】

【0058】

【化16】

【0059】

【化17】

【0060】

式中、Ｒ^１３〜Ｒ^３２は、互いに独立して、Ｒ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、ｚおよびｍは、互いに独立して、１〜６を表し、ｎは０、１、２または３を表す。Ｒ^Ｅは、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表す。

【0061】

ｎ）下記式の化合物の１種または２種以上を、好ましくは３重量％より多く、特に５重量％以上、非常に好ましくは５〜２５重量％の量にて、さらに含む液晶媒体。

【0062】

【化18】

【0063】

式中、Ｒ^３３はＲ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、ｍは１〜６を表す。

【0064】

ｏ）下記式の化合物の１種または２種以上をさらに含む液晶媒体。

【0065】

【化19】

【0066】

式中、Ｒは、１〜または２〜６個の炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルキルアルコキシまたはアルケニルオキシを表し、アルケニルは前述の意味を有する。

【0067】

ｐ）下記式の化合物の１種または２種以上を、好ましくは３重量％より多く、特に５重量％以上、非常に好ましくは５〜２５重量％の量にて、さらに含む液晶媒体。

【0068】

【化20】

【0069】

式中、Ｒ^{３４−３５}は、Ｒ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、Ｒ^３６は、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７を表し、ｑは１または２を表す。

【0070】

ｑ）下記式の化合物の１種または２種以上を、さらに含む液晶媒体。

【0071】

【化21】

【0072】

式中、Ｒ^Ｎ１からＲ^Ｎ１０は、Ｒ^１１に定義されたものと同じ意味を有し、混合物全体の中で、ナフチレン化合物の割合が、２〜４０重量％である。

【0073】

さらに本発明は、ＥＣＢ効果に基づくアクティブマトリックス駆動の電気光学ディスプレイであって、誘電体として上述の液晶媒体（特に特許請求の範囲で規定される液晶媒体）を含有することを特徴とするディスプレイに関する。

【0074】

液晶混合物は、好ましくは少なくとも６０Ｋのネマチック相範囲および高くても３０ｍｍ^２・ｓ^−１までの２０℃における流動粘度ν_２０を有する。

【0075】

本発明の液晶混合物は、約−０．５から−８．０、特に約−３．０から−６．０のΔεを有する（但し、Δεは誘電異方性である。）。回転粘度γ_１は、好ましくは２００ｍＰａ・ｓより小さく、特に１７０ｍＰａ・ｓより小さい。

【0076】

液晶混合物の複屈折Δｎは、一般には０．０７から０．１６の間で、好ましくは０．０８から０．１２の間である。

【0077】

本発明の混合物は、例えばＶＡＮ、ＭＶＡ、（Ｓ）−ＰＶＡおよびＡＳＶ等のすべての種類のＶＡ−ＴＦＴ用途に適している。それらは、さらに、負のΔεを備えたＩＰＳ（ｉｎ−ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（ｆｒｉｎｇｅｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）およびＰＡＬＣ用途に適している。

【0078】

本発明のディスプレイ中のネマチック液晶混合物は、一般に２つの成分ＡおよびＢを含有し、それら自身は１または２種以上の個別の化合物からなる。

【0079】

成分Ａは、著しく負の誘電異方性を有し、ネマチック相に≦−０．５の誘電異方性を与える。それは好ましくは式Ｉ、ＩＩＡおよび／またはＩＩＢの化合物を含有する。

【0080】

成分Ａの割合は、好ましくは４５から１００％の間であり、特に６０から１００％の間である。

【0081】

成分Ａについては、≦−０．８のΔεの値を有する１（または２以上）の個別の化合物が好ましく選ばれる。この値は、混合物全体の中で、成分Ａの割合が少ないほど、より負の値でなければならない。

【0082】

成分Ｂは、明確なネマトゲン性と２０℃にて３０ｍｍ^２・ｓ^−１以下、好ましくは２５ｍｍ^２・ｓ^−１以下の流動粘度を有する。

【0083】

成分Ｂの中の特に好ましい個別の化合物は、２０℃にて１８ｍｍ^２・ｓ^−１以下、好ましくは１２ｍｍ^２・ｓ^−１以下の極度の低粘度のネマチック液晶である。

【0084】

成分Ｂは、モノトロピック的にまたはエナンチオトロピック的にネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物の中で、非常に低温までスメクチック相の発現を抑制することができる。例えば、もしネマトゲン性の高いいろいろな物質が、スメクチック液晶混合物に添加されるとすると、達成されるスメクチック相抑制の程度を通して、これらの物質のネマトゲン性が比較できる。

【0085】

多くの好ましい物質が文献から当業者に知られている。特に好ましいものは式ＩＩＩの化合物である。

【0086】

加えて、これら液晶相はまた１８を超えた、好ましくは１８から２５の成分を含んでもよい。

【0087】

相は、式Ｉ、ＩＩＡおよび／またはＩＩＢ、任意にＩＩＩの化合物を、好ましくは４から１５種、特に５から１２種を含む。

【0088】

式Ｉ、ＩＩＡおよび／またはＩＩＢおよびＩＩＩの化合物に加えて、その他の構成成分が、例えば混合物全体の４５％まで存在していてもよいが、好ましくは３５％まで、特に１０％までである。

【0089】

その他の構成成分として、好ましくはネマチックまたはネマトジェニック物質から選ばれる。特に好ましくは、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、フェニルもしくはシクロヘキシルベンゾエート類、フェニルもしくはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボキシレート類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルナフタレン類、１，４−ビス−シクロヘキシルビフェニル類またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニル−もしくはシクロヘキシルジオキサン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換されたケイ皮酸エステル類から成る群から選択される。

【0090】

このタイプの液晶性相の成分として適当な最も重要な化合物は式ＩＶによって特徴付けられる。

【0091】

Ｒ^９−Ｌ−Ｇ−Ｅ−Ｒ^１０ＩＶ
式中、ＬおよびＥはそれぞれ、１，４−ジ置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環、４，４’−ジ置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロヘキシルシクロヘキサン環系、２，５−ジ置換ピリミジンおよび１，３−ジオキサン環、２，６−ジ置換ナフタレン、ジ−およびテトラヒドロナフタレン、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンからなる群より選ばれる炭素環またはヘテロ環であり、
Ｇは、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ（Ｏ）＝Ｎ−、−ＣＨ−ＣＱ−、−ＣＨ＝Ｎ（Ｏ）−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ_２−Ｓ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯ−Ｐｈｅ−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＯＣＦ_２−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−またはＣ−Ｃ単結合であり、
Ｑはハロゲン、好ましくはＣｌ、または−ＣＮであり、
Ｒ^９およびＲ^１０は、炭素数１８まで、好ましくは８までのアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであるが、これらの基の一つは、ＣＮ、ＮＣ、ＮＯ_２、ＮＣＳ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、Ｆ、ＣｌまたはＢｒを表してもよい。

【0092】

これらの化合物の大部分では、Ｒ^９およびＲ^１０は互いに異なっており、これらの基の１つは通常アルキルまたはアルコキシ基である。提案されている置換基の他の異種のものも公知である。これらの物質、混合物の多くは、それ自身、商業的に入手可能である。これらすべての物質は文献公知の方法によって合成可能である。

【0093】

当業者にとっては言うまでもなく、本発明のＶＡ、ＩＰＳ、ＦＦＳまたはＰＡＬＣ混合物は、例えばＨ、Ｎ、Ｏ、ＣｌおよびＦが対応する同位体で置換されている化合物を含有してもよい。

【0094】

本発明の液晶ディスプレイの構造は、例えば、ヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０２４０３７９に記載されている従来の構成に対応する。

【0095】

下記の例は、制限することなく、本発明を説明するものである。上および下において、パーセンテージは重量パーセントである。温度はすべて摂氏で示される。

【0096】

式Ｉの化合物の他に、本発明の混合物は好ましくは下に示す化合物の１種または２種以上を含有する。

【0097】

次の略号を使用する（ｎおよびｍ＝１〜６、ｚ＝１〜６）。

【0098】

【化22】

【0099】

【化23】

【0100】

【化24】

【0101】

【化25】

【0102】

【化26】

【0103】

【化27】

【0104】

本発明に従って使用できる液晶混合物は、それ自体公知の方法で合成される。一般に、より少ない量で使用される成分が、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温されて溶解される。さらに、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール等の有機溶媒の液晶成分溶液を混合して、完全に混合した後、例えば蒸留によって溶媒を再度除去することも可能である。

【0105】

誘電体は、当業者に公知で文献記載の添加剤、例えばＵＶ吸収剤、酸化防止剤およびフリーラジカル捕捉剤等をさらに含んでもよい。例えば０〜１５％で、多色性染料、安定剤またはキラルドーパントを加えることができる。

【0106】

例えば０〜１５％で多色性染料を添加することができる。さらに加えて、導電性を改良するために、導電性塩、好ましくはエチルジメチルドデシルアンモニウム４−ヘキソキシベンゾエート、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレートまたはクラウンエーテル（例えばＨａｌｌｅｒｅｔａｌ．，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｖｏｌｕｍｅ２４，ｐａｇｅｓ２４９‐２５８（１９７３）を参照のこと）を添加することができる。あるいは、誘電異方性、粘度および／またはネマチック相の配向性を変更・改良するために物質が添加されてもよい。そのような物質は、ドイツ特許ＤＥ−Ａ２２０９１２７、２２４０８６４、２３２１６３２、２３３８２８１、２４５００８８、２６３７４３０および２８５３７２８に記載されている。

【0107】

表Ａは、本発明の混合物に添加可能なドーパントを示す。もし混合物がドーパントを含有するときは、それは０．０１から４重量％、好ましくは０．１から１．０重量％の量で使用される。

【0108】

表Ａ

【0109】

【化28】

【0110】

【化29】

【0111】

本発明の混合物に、好ましくは０．０１から１０重量％の量で添加可能な安定剤およびＵＶ吸収剤を表Ｂに示す。

【0112】

表Ｂ（ｎ＝１〜１２）

【0113】

【化30】

【0114】

【化31】

【0115】

【化32】

【0116】

【化33】

【0117】

次の例は、制限することなく本発明を説明することを意図するものである。上記および下記において、
Ｖ_０は、２０℃におけるしきい電圧、容量性（Ｖ）を表し、
Δｎは、２０℃にて５８９ｎｍで測定された光学異方性を表し、
Δεは、２０℃、１ｋＨｚでの誘電異方性を表し、
ｃｐ．は、透明点（℃）を表し、
γ_１は、２０℃で測定した回転粘度（ｍＰａ・ｓ）を表し、
ＬＴＳは、テストセルの中で試験された低温安定性（ネマチック相）を表す。

【0118】

しきい電圧の測定に使用したディスプレイは、２０μｍギャップで離された２枚の平行外板を有しており、これら外板の内側には、液晶がその表面でホメオトロピック配向するようにＳＥ−１２１１（日産化学）の配向層を有する電極層が設けられている
＜混合物の例＞

【0119】

【表1】