(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】6891213
(24)【登録日】2021年5月28日
(45)【発行日】2021年6月18日
(54)【発明の名称】液晶媒体
(51)【国際特許分類】
C09K 19/30 20060101AFI20210607BHJP
C09K 19/42 20060101ALI20210607BHJP
C09K 19/34 20060101ALI20210607BHJP
C09K 19/12 20060101ALI20210607BHJP
C09K 19/32 20060101ALI20210607BHJP
C09K 19/54 20060101ALI20210607BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20210607BHJP
【FI】
C09K19/30
C09K19/42
C09K19/34
C09K19/12
C09K19/32
C09K19/54 C
G02F1/13 500
【請求項の数】19
【全頁数】70
(21)【出願番号】特願2019-79345(P2019-79345)
(22)【出願日】2019年4月18日
(62)【分割の表示】特願2017-145123(P2017-145123)の分割
【原出願日】2008年5月21日
(65)【公開番号】特開2019-167540(P2019-167540A)
(43)【公開日】2019年10月3日
【審査請求日】2019年5月15日
(31)【優先権主張番号】07010478.1
(32)【優先日】2007年5月25日
(33)【優先権主張国】EP
(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
(72)【発明者】
【氏名】田中 紀彦
(72)【発明者】
【氏名】村上 誠
(72)【発明者】
【氏名】中島 紳二
【審査官】
仁科 努
(56)【参考文献】
【文献】
特開2008−019425(JP,A)
【文献】
特開2008−031432(JP,A)
【文献】
特開2008−088164(JP,A)
【文献】
特開2008−273957(JP,A)
【文献】
特開2007−031694(JP,A)
【文献】
特開2007−023071(JP,A)
【文献】
特開2004−035698(JP,A)
【文献】
特開2009−035630(JP,A)
【文献】
国際公開第2008/018248(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 19/30
C09K 19/42
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)式CPGP−n−mの少なくとも1種類の化合物と、
(2)式CY−n−(O)m(ただし式CY−n−(O)mは、式CY−n−OmまたはCY−n−mを表す。)の化合物群より選択される少なくとも1種類の化合物と、
(3)式CPY−n−(O)m(ただし式CPY−n−(O)mは、式CPY−n−OmまたはCPY−n−mを表す。)の化合物群より選択される少なくとも1種類の化合物と
、
(4)式CCH−nm、CC−n−VおよびCC−n−V1の化合物群より選択される少なくとも1種類の化合物と
を含有し、
ただし、液晶媒体全体における式CY−n−(O)mおよびCPY−n−(O)mの化合物の総割合が少なくとも30重量%であり、
ただし、液晶媒体全体における式CPY−n−(O)mの化合物の総割合が少なくとも11重量%である液晶媒体。
【化1】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【化2】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【化3】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【化4】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【請求項2】
液晶媒体全体における式CPY−n−(O)mの化合物の総割合が、少なくとも12重量%であることを特徴とする請求項1に記載の液晶媒体。
【請求項3】
液晶媒体全体における式CPY−n−(O)mの化合物の総割合が、少なくとも18重量%であることを特徴とする請求項2に記載の液晶媒体。
【請求項4】
以下の式の化合物群より選択される1種類以上の化合物を更に含む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。
【化5】
【化6】
(式中、
alkylおよびalkyl
*は、それぞれ互いに独立に、C
1〜6−アルキルを表し、
alkenylは、それぞれ互いに独立に、C
2〜6−アルケニルを表し、
X
1およびX
2は、F、ClまたはCF
3である。)
【請求項5】
式IIbおよびIIcの化合物は、式CCY−n−OmおよびCCY−n−mの化合物群より選択されることを特徴とする請求項4に記載の液晶媒体。
【化7】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【請求項6】
式IIIより選択される1種類以上の化合物
(ただし請求項1で規定される式CCH−nm、CC−n−VおよびCC−n−V1の化合物を除く。)を更に含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【化8】
(式中、
R
5およびR
6は、それぞれ互いに独立に、1〜8個のC原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、1個以上のCH
2−基は−CH=CH−で置き換えられていてもよく、
【化9】
nは、0または1である。)
【請求項7】
式IIIa〜IIInより選択される1種類以上の化合物
(ただし請求項1で規定される式CCH−nm、CC−n−VおよびCC−n−V1の化合物を除く。)を含むことを特徴とする請求項6に記載の液晶媒体。
【化10】
【化11】
(式中、
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。)
【請求項8】
式CCPC−nmより選択される1種類以上の化合物を更に含有することを特徴とする請求項1〜
7のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【化12】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【請求項9】
式CCOC−n−mより選択される1種類以上の化合物を更に含有することを特徴とする請求項1〜
8のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【化13】
(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。)
【請求項10】
式In−1a〜In−11bから成る群より選択される1種類以上の化合物を更に含有することを特徴とする請求項1〜
9のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【化14】
(式中、
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は、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
【請求項11】
UV吸収剤、ナノ微粒子、ナノビーズ、マイクロ微粒子、抗酸化剤、フリーラジカル補足剤、多色性色素、安定化剤、キラルドーパントおよび導電性塩から成る群より選択される1種類以上の添加剤を更に含む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。
【請求項12】
1種類以上の式CK−n−Fの化合物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。
【化15】
(式中、nは1〜6である。)
【請求項13】
LC混合物全体における式CPGP−n−mの化合物の割合は1〜30重量%であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項14】
LC混合物全体における式CCH−nm、CC−n−VおよびCC−n−V1ならびに式IIIの化合物の割合は少なくとも3〜50重量%であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項15】
表Bより選択される1種類以上の安定剤を更に含有することを特徴とする請求項1〜
14のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【請求項16】
87.6℃を超える透明点(cp)および0.08〜0.13の範囲内の複屈折率(Δn)を有する請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体。
【請求項17】
電気光学的目的のための請求項1〜16のいずれか1項に記載の液晶媒体の使用。
【請求項18】
請求項1〜16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19】
アクティブマトリクスアドレスを有し、ECB、VA、ASV、PS−VA、MVA、FFSまたはPALCモードに基づくことを特徴とする請求項18に記載の電気光学的ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、式Iの少なくとも1種類の化合物および式IIの少なくとも1種類の化合物を含有し、負の誘電異方性を有する極性化合物の混合物に基づく液晶媒体に関する。
【0002】
【化1】
式中、
R
1〜R
4は、それぞれ独立に、1〜8個のC原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、1個以上のCH
2−基は、−O−原子が互いに直接つながらないようにして、−CH=CH−、−CF
2Oまたは−O−で置き換えられていてもよく、
【0003】
【化2】
X
1およびX
2は、それぞれ独立に、F、ClまたはCF
3であり、
Z
1およびZ
2は、それぞれ独立に、単結合、−CH
2CH
2−、−CH
2O−、−OCH
2−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−であり、
mは、0または1である。
【0004】
このタイプの媒体は、特に、IPS(面内スイッチング:in plane switching)およびFFS(フリンジ場スイッチング:fringe field switching)ディスプレイ用で、ECB効果に基づくアクティブマトリクスでアドレスする電気光学的ディスプレイ用に使用される。
【背景技術】
【0005】
電気的制御複屈折率の原理、ECB(electrically controlled birefringence)効果がまたはDAP(整列相の変形:deformation of aligned phases)効果は、1971年に初めて記載された(M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁(非特許文献1))。その後、J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁(非特許文献2))およびG.LabrunieおよびJ.Robert(J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁(非特許文献3))による報文が続いた。
【0006】
J.RobertおよびF.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁(非特許文献4))、J.Duchene(Displays 7巻(1986年)、3頁(非特許文献5))およびH.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁(非特許文献6))による報文では、ECB効果に基づく高情報量のディスプレイ素子中での使用に適するものとするためには、液晶相が、高い値の弾性定数間の比K
3/K
1、高い値の光学異方性Δn、−0.5〜−5の値の誘電異方性Δε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的ディスプレイ素子はホメオトロピックなエッジ配向を有している。また、誘電的に負の液晶媒体は、所謂IPS効果を使用するディスプレイにおいても使用できる。
【0007】
この効果を電気光学的ディスプレイ素子において工業的に応用するには、多数の要求を満足するLC相が必要となる。ここで特に重要なものは、水分、空気、および熱、赤外線、可視および紫外領域の放射、および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。
【0008】
更に、工業的に使用できるLC相は、適切な温度範囲での液晶中間相および低粘度を有することが要求される。
【0009】
現在までに開示されてきた液晶中間相を有する一連の化合物には、単一の化合物でこれら全ての要求を満たすものはなかった。従って、LC相として使用できる物質を得るためには、一般に、2〜25種類、好ましくは3〜18種類の化合物の混合物が調製される。しかしながら、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がこれまで入手できなかったため、この方法で最適な相を容易には調製することは不可能であった。
【0010】
マトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)は既知である。個々のピクセルを個々にスイッチングするために使用することができる非線形素子は、例えば、アクティブ素子(即ち、トランジスター)である。なお、用語「アクティブマトリックス」を使用し、2つのタイプに区別できる。
【0011】
1.基体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。
【0012】
2.基体としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT)。
【0013】
タイプ1において、使用される電気光学的効果は、通常、動的散乱またはゲスト−ホスト効果である。基体材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の部品ディスプレイのモジュール組み立て品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。
【0014】
好適であってより有望なタイプ2の場合、使用される電気光学的効果は、通常、TN効果である。
【0015】
2つの技術が区別される:例えばCdSeなどの化合物半導体を含むTFT、または多結晶またはアモルファスシリコンに基づくTFT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。
【0016】
TFTマトリックスはディスプレイの一方のガラス板の内面に適用され、他方のガラス板はその内面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。また、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、このディスプレイにおいては、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルのそれぞれに対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。
【0017】
これまでに開示されたTFTディスプレイは、通常、透過光に対して直交した偏光板を備えるTNセルとして作動し、バックライトで照らされる。
【0018】
本明細書において、用語MLCディスプレイは、集積非線形素子を備える任意のマトリックスディスプレイ、即ち、アクティブマトリックスに加えて、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たディスプレイも網羅する。
【0019】
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)または自動車または航空機内での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 84、1984年9月:A210〜288頁、Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings、141ff頁、パリ(非特許文献7);STROMER,M.、Proc.Eurodisplay 84、1984年9月、Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays、145ff頁、パリ(非特許文献8)]。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全体に渡って低下するので、許容される抵抗値を長期の動作期間で有さなければならないディスプレイのためには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。
【0020】
これまでに開示されたMLC−TNディスプレイの不具合は、それらの比較的低いコントラスト、比較的大きい視野角依存性およびこれらのディスプレイ中でグレーシェイドを生じさせることが困難なことに起因する。
【0021】
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、短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらのおかげで各種のグレーシェイドを生じさせることができる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】
【非特許文献】
【0022】
【非特許文献1】M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁
【非特許文献2】J.F.Kahn、Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁
【非特許文献3】G.LabrunieおよびJ.Robert、J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁
【非特許文献4】J.RobertおよびF.Clerc、SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁
【非特許文献5】J.Duchene、Displays 7巻(1986年)、3頁
【非特許文献6】H.Schad、SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁
【非特許文献7】TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、Proc.Eurodisplay 84、1984年9月:A210〜288頁、Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings、141ff頁、パリ
【非特許文献8】STROMER,M.、Proc.Eurodisplay 84、1984年9月、Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays、145ff頁、パリ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0023】
ECB、VA(垂直配向:vertical alignment)、PS−VA(ポリマー安定化VA)、IPSまたはFFS効果に基づき、上で示した不具合を有さないか有していても低減されており、同時に非常に高い比抵抗値を有しているMLCディスプレイを提供する目的を本発明は有する。
【課題を解決するための手段】
【0024】
これらのディスプレイ素子において、式Iの少なくとも1種類の化合物および式IIの少なくとも1種類の化合物を含有するネマチック液晶混合物を使用すると、この目的を達成できることが今回見い出された。
【発明を実施するための形態】
【0025】
よって、本発明は、式Iの少なくとも1種類の化合物および式IIの少なくとも1種類の化合物を含有し、負の誘電異方性を有する液晶媒体に関する。
【0026】
式Iの化合物を含有するLC組成物は、米国特許出願公開第2008/0011984号公報より既知である。
【0027】
LC媒体の好ましい実施形態は、以下の通りである。
【0028】
a)R
1、R
2、R
3およびR
4は、それぞれ互いに独立に、好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニルである。アルキルおよびアルコキシは、それぞれの場合で、1〜6個のC原子を含有する直鎖状の残基である。用語「アルケニル」は、2〜7個のC原子の直鎖状および分岐状のアルケニル基を含む。直鎖状のアルケニル基が好ましい。更に好ましいアルケニル基は、C
2〜C
7−1E−アルケニル、C
4〜C
7−3E−アルケニル、C
5〜C
7−4−アルケニル、C
6〜C
7−5−アルケニルおよびC
7−6−アルケニル、特には、C
2〜C
7−1E−アルケニル、C
4〜C
7−3E−アルケニルおよびC
5〜C
7−4−アルケニルである。中でも、特に好ましいアルケニル基は、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−ヘキセニルおよび6−ヘプテニルである。5個までのC原子のアルケニル基が特に好ましい。
【0029】
b)式Iの化合物は、以下の式より選択される。
【0030】
【化3】
式中、「alkyl」および「alkyl
*」は、それぞれ互いに独立に、C
1〜6−アルキルを表し、「alkenyl」および「alkenyl
*」は、それぞれ互いに独立に、C
2〜7−アルケニルを表す。式Ia、好ましくは、
【0031】
【化4】
の1種類以上、好ましくは、1種類、2種類または3種類の化合物を含有するLC媒体が特に好ましい。
【0032】
c)式IIの化合物は、以下の式IIa〜IIrより選択される。
【0035】
【化7】
式中、「alkyl」および「alkyl
*」は、それぞれ互いに独立に、C
1〜6−アルキルを表す。「alkenyl」は、2〜6個の炭素原子の直鎖状のアルケニル、好ましくは、ビニル、CH
3CH=CH、CH
2=CHCH
2CH
2およびCH
3CH=CHCH
2CH
2を表す。特に好ましいLC媒体は、式IIa、IIb、IId、IIfおよびIIiの化合物群より選択される少なくとも1種類の化合物を含有する。
【0036】
式IIおよびサブ式IIa〜IIrの化合物において、X
1およびX
2は、好ましくは、FおよびClを表す。X
1=X
2=FまたはX
1=ClおよびX
2=Fである化合物が特に好ましい。好ましい実施形態においては、X
1=X
2=Fである。
【0037】
d)LC媒体は、式IIIから選択される1種類以上の化合物を追加的に含有する。
【0038】
【化8】
式中、
R
5およびR
6は、それぞれ互いに独立に、1〜8個のC原子のアルキルまたはアルコキシであり、ただし、1個以上のCH
2−基は−CH=CH−で置き換えられていてもよく、
【0040】
式IIIの化合物は、サブ式IIIa〜IIInより選択される。
【0042】
【化11】
式中、
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。
【0043】
本発明による媒体は、好ましくは、式IIIa、式IIIb、式IIIe、IIIg、IIIhおよび/またはIIIiの少なくとも1種類の化合物を含有する。式IIIiの化合物が特に好ましい。好ましい混合物は、総混合物に基づき5〜25重量%の量で式IIIiの化合物を含有する。
【0044】
式IIIeおよびIIIfの特に好ましい化合物を下に示す。
【0045】
【化12】
30重量%を超え、最も好ましくは35重量%以上の下の式の少なくとも1種類の化合物を含有するLC混合物が特に好ましい。
【0046】
【化13】
式IIIhの好ましい化合物を下に示す。
【0047】
【化14】
f)下の式の1種類以上の4環化合物を付加的に含有する液晶媒体。
【0048】
【化15】
式中、
R
7およびR
8は、それぞれ互いに独立に、請求項1においてR
1に示される意味の1つを有し、
wおよびxは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。
【0049】
g)式Z−1〜Z−15の1種類以上の化合物を含有する液晶媒体。
【0051】
【化17】
式中、R
13〜R
28は、それぞれ互いに独立に、R
1に示される意味を有し、zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。R
Eは、H、CH
3、C
2H
5またはn−C
3H
7を表す。
【0052】
式Z−15の化合物が特に好ましい。好ましいLC混合物は、総混合物に基づき5〜25重量%の式Z−15の化合物を含有する。
【0053】
h)式T−1およびB−1の1種類以上のビフェニルまたはターフェニル化合物を追加的に含有する液晶媒体。
【0054】
【化18】
式中、Rは、1〜または2〜6個のC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、alkenylは、上で示される意味を有する。
【0055】
式B−1の好ましい化合物は、式B−1aの化合物である。
【0056】
【化19】
式T−1および/またはB−1の少なくとも1種類の化合物を5〜25重量%で含有するLC混合物が好ましい。
【0057】
i)式P−1〜P−6より選択され、正のデルタイプシロン(Δε)を有する少なくとも1種類の化合物を含有する液晶媒体。
【0058】
【化20】
式中、R
1*は請求項1におけるR
1の意味を有し、L
1*およびL
2*は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。
【0059】
特に好ましい媒体は、L
1*およびL
2*の両方がFである式P−1〜P−6の化合物より選択される1種類以上の化合物を含有する。
【0060】
本発明による好ましい混合物は、式P−1〜P−6の化合物を10重量%以下で含有する。
【0061】
j)特に好ましい媒体は、X
1=X
2=Fである式IIの1種類以上の化合物を含有する。
【0062】
k)混合物全体における式IIIの化合物の割合が0〜50重量%、好ましくは3〜50重量%である液晶媒体。
【0063】
l)式In−1〜In−18より選択される少なくとも1種類のインダン化合物を含有する液晶媒体。
【0066】
【化23】
好ましいLC混合物は、式In−1〜In−18の少なくとも1種類の化合物を少なくとも5〜20重量%で含有する。
【0067】
特に好ましい媒体は、下の式の化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含有する。
【0068】
【化24】
式In−1aの少なくとも1種類の化合物を含有する媒体が特に好ましい。
【0069】
m)式IIの1種類、2種類、3種類または4種類以上、好ましくは、少なくとも2種類の化合物を含有する液晶媒体。
【0070】
n)式IにおけるR
1およびR
2が、好ましくは、それぞれ互いに独立に、次の意味:直鎖状のアルキル、ビニル、1E−アルケニルまたは3−アルケニルを有する液晶媒体。
【0071】
R
1がアルケニルを表す場合、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
4またはCH
3−CH=CH−C
2H
4である。
【0072】
o)混合物全体における式Iの化合物の割合が、総混合物に基づき、1〜30重量%、好ましくは、少なくとも5重量%、最も好ましくは、5〜15重量%である液晶媒体。
【0073】
p)混合物全体における式IIの化合物の割合が、少なくとも30重量%、好ましくは、少なくとも40%である液晶媒体。
【0074】
q)本発明による好ましい液晶媒体は、例えば、式N−1〜N−5の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を有する1種類以上の物質を含有する。
【0075】
【化25】
式中、R
1NおよびR
2Nは、それぞれ互いに独立に、請求項1におけるR
1の意味を有する。
【0076】
r)好ましい混合物の概念を以下に与える。
【0077】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIの少なくとも1種類の化合物、および
−式T−1の少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0078】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIの少なくとも1種類の化合物、および
−式B−1の少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0079】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIの少なくとも1種類の化合物、および
−式Z−15の少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0080】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIの少なくとも1種類の化合物、および
−式In−1〜In−18の少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0081】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIj、IIkおよび/またはIIlの少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0082】
LC混合物は、
−式Iの少なくとも1種類の化合物、好ましくは、式Iaの少なくとも1種類の化合物、および
−式IIrの少なくとも1種類の化合物
を含有する。
【0083】
LC混合物は、以下の表において列記される頭字語CCOC−n−mの式の少なくとも1種類の化合物を含有する。
【0084】
LC混合物は、以下の表において列記される頭字語CCPC−nmの式の少なくとも1種類の化合物を含有する。
【0085】
LC混合物は、以下の表において列記される頭字語CH−nmの式の少なくとも1種類の化合物を含有する。
【0086】
本発明は、更に、請求項1〜9のいずれか一項に記載される液晶媒体を誘電体として含有することを特徴とし、ECB効果に基づいてアドレスするアクティブマトリクスを有する電気光学的ディスプレイに関する。
【0087】
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と、20℃において最大で30mm
2・s
−1の流動粘度ν
20を有する。
【0088】
本発明による液晶混合物は、約−0.5〜−0.8、特には、約−3.0〜−6.0のΔεを有し、ただしΔεは誘電異方性を表す。回転粘度γ
1は、好ましくは、150mPa・s未満、特には、140mPa・s未満である。
【0089】
液晶混合物中の複屈折率Δnは、一般に、0.07〜0.18、好ましくは、0.08〜0.16、最も好ましくは、0.08〜0.13である。
【0090】
本発明による混合物は、例えば、MVA、PVA、ASVおよびPS−VAなどの全てのVA−TFT用途に適切である。それらは、更に、負のΔεを有するIPS、FFSおよびPALC用途に適切である。
【0091】
本発明による液晶相の式I、IIおよびIIIの個々の成分は既知であるか、それらの調製方法は文献に記載される標準的な方法に基づいているため、当業者により先行技術より容易に導くことができるかのいずれかである。
【0092】
本発明によるディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般に、2種類の成分AおよびBを含み、それ自身、1種類以上の個々の化合物から成る。
【0093】
成分Aは著しい負の誘電異方性を有し、ネマチック相へ−0.3以下の誘電異方性を与える。それは、好ましくは、式IIの化合物を含む。
【0094】
成分Aの割合は、好ましくは、30および99%の間、特には、40および90%の間である。
【0095】
成分Aのためには、−0.8以下のΔεの値を有する1種類(またはそれ以上)の個々の成分(1種類または複数種類)が好ましくは選択される。混合物全体におけるAの割合が小さくなるほど、この値をより負としなければならない。
【0096】
成分Bは際だったネマトゲン性を有しており、20℃において30mm
2・s
−1以下の流動粘度を有しており、好ましくは25mm
2・s
−1以下である。
【0097】
成分Bにおける特に好ましい個々の化合物は非常に低い粘度のネマチック液晶で、20℃において18mm
2・s
−1以下の流動粘度を有しており、好ましくは12mm
2・s
−1以下である。
【0098】
成分Bはモノトロピック性またはエナンチオトロピック性のネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物において非常に低い温度までスメクチック相の発生を防止することができる。例えば、高いネマトゲン性の各種材料をスメクチック液晶混合物に加えると、これらの材料のネマトゲン性は達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して比較することができる。
【0099】
多数の適切な材料が文献により当業者に知られている。式I、IIおよびIIIの化合物が特に好ましい。
【0100】
加えて、これらの液晶相も18種類を超える成分を含んでよく、好ましくは18〜25種類の成分である。
【0101】
その相は、式I、IIおよび任意成分としてIIIの、好ましくは4〜15種類、特には5〜12種類の化合物を含む。
【0102】
式I、IIおよびIIIの化合物に加え、他の構成成分も、例えば、混合物全体の45%までの量、しかし、好ましくは35%まで、特には10%までの量で存在してもよい。
【0103】
他の構成成分は、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン性の物質より選択され、特には、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、安息香酸フェニルまたはシクロヘキシル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルまたはシクロヘキシル類、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、フェニルまた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桂皮酸類に分類される既知の物質である。
【0104】
このタイプの液晶相の構成成分として適する最も重要な化合物は、式IVで特徴付けることができる。
【0105】
R
9−L−G−E−R
10 IV
式中、LおよびEは、それぞれ、1,4−二置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環類、4,4’−二置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロへキシルシクロヘキサン構造類、2,5−二置換ピリミジンおよび1,3−ジオキサン環類、2,6−二置換ナフタレン、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により形成される群からの炭素環式またはヘテロ環式環構造を表す。
【0106】
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、好ましくは塩素または−CNを表し、R
9およびR
10は、それぞれ、18個までの、好ましくは8個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルカノイルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、あるいは、これらの基の1つは、CN、NC、NO
2、NCS、CF
3、OCF
3、F、ClまたはBrを表す。
【0107】
これらの化合物の殆どにおいて、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。提案された置換基とは変わっている他のものもまた一般的である。このような物質またはそれらの混合物もまた、商業的に入手できる。全てのこれらの物質は、文献から既知の方法により調製できる。
【0108】
当業者には言うまでもなく、本発明によるVA、IPS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き換えられた化合物も含むことができる。
【0109】
本発明による液晶ディスプレイの構造は、例えば、欧州特許出願公開第0 240 379号公報に記載される通りの通常の構成に対応する。
【0110】
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセンテージは総混合物に基づく重量パーセントであり、全ての温度は摂氏度で示される。
【0111】
式IおよびIIの化合物に加え、本発明による混合物は、好ましくは、下に示す1種類以上の化合物を含む。
【0112】
以下の略称を使用する(nおよびmは1〜6;zは1〜6;m(O)nはn−mまたはn−Omを表す)。
【0119】
【化32】
本発明によって使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少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、有利には昇温して溶解する。有機溶媒、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の溶液を混合し、混合後に、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。
【0120】
また、誘電体は、例えば、UV吸収剤、ナノ微粒子、ナノビーズ、マイクロ微粒子、抗酸化剤およびフリーラジカル補足剤などの当業者に既知で文献に記載されている更なる添加剤を含むこともできる。例えば、0〜15%の多色性色素、安定化剤またはキラルドーパントを加えることができる。
【0121】
例えば、0〜15%の多色性色素を加えることができ、更に、導電性塩、好ましくは、4−ヘキソキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルホウ酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテル類の錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.第24巻、第249〜258頁(1973年)参照)を、導電性を改良するために添加することができ、誘電異方性、粘度および/またはネマチック相の配向を改変するために物質を加えることもできる。このタイプの物質は、例えば、ドイツ国特許出願公開第22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430および28 53 728に記載されている。
【0122】
表Aに、例えば、本発明による混合物に添加できる使用可能なドーパントを示す。本発明による混合物がドーパントを含む場合、一般に、0.01〜4.0重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%の量で添加する。
【0124】
【表2】
例えば、本発明による混合物に添加できる安定剤を下の表Bに示す。
【実施例】
【0129】
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、
V
0は20℃における容量閾電圧(V)を表し、
Δnは20℃および589nmで測定される光学異方性を表し、
Δεは20℃および1kHzでの誘電異方性を表し、
cp.は透明点(℃)を表し、
γ
1は20℃で測定される回転粘度(mPa・s)を表し
LTSは低温安定性を表し、試験セル中で決定される。
【0130】
本発明の目的のために、他に明言しない限り、全ての濃度は重量パーセントで示され、対応する混合物または混合物成分に関する。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月刊、メルク社、ドイツ国に従い決定するか決定されたものであり、他に明言しない限り、20℃の温度を適用する。回転粘度は回転永久磁石法で、流動粘度は変型ウベローデ粘度計中で決定する。
【0131】
閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは、20μm離れている2枚の平坦で平行な外板と、その外板の内側上に、液晶のホメオトロピック配向をもたらすSE−1211(日産化学製)の配向層がオーバーレイされた電極層とを有している。
【0132】
<混合物例>
<例1>
下を含有する液晶混合物。
【0133】
【表7】
<例2>
下を含有する液晶混合物。
【0134】
【表8】
<例3>
下を含有する液晶混合物。
【0135】
【表9】
<例4>
下を含有する液晶混合物。
【0136】
【表10】
<例5>
下を含有する液晶混合物。
【0137】
【表11】
<例6>
下を含有する液晶混合物。
【0138】
【表12】
<例7>
下を含有する液晶混合物。
【0139】
【表13】
<例8>
下を含有する液晶混合物。
【0140】
【表14】
<例9>
下を含有する液晶混合物。
【0141】
【表15】
<例10>
下を含有する液晶混合物。
【0142】
【表16】
<例11>
下を含有する液晶混合物。
【0143】
【表17】
<例12>
下を含有する液晶混合物。
【0144】
【表18】
<例13>
下を含有する液晶混合物。
【0145】
【表19】
<例14>
下を含有する液晶混合物。
【0146】
【表20】
<例15>
下を含有する液晶混合物。
【0147】
【表21】
<例16>
下を含有する液晶混合物。
【0148】
【表22】
<例17>
下を含有する液晶混合物。
【0149】
【表23】
<例18>
下を含有する液晶混合物。
【0150】
【表24】
<例19>
下を含有する液晶混合物。
【0151】
【表25】
<例20>
下を含有する液晶混合物。
【0152】
【表26】