JP2007051291A - 液晶媒体 - Google Patents
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液晶媒体に関するとともに、その電気光学的目的における使用および該液晶媒体を含むディスプレイに関する。
液晶は原則的に、誘電体として表示デバイスに使用される。この理由は、このような物質の光学的物性は印加電圧により変更することができるからである。液晶に基づく電気光学デバイスは、当業者に格別に充分に知られており、各種効果に基づくことができる。このようなデバイスの例には、動的散乱を有するセル、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、STN(スーパーツィストネマチック)セル、SBE(超複屈折効果)セルおよびOMI(光学モード干渉)セルがある。大部分の慣用の表示デバイスは、シャット−ヘルフリッヒ(Schadt-Helfrich)効果に基づいており、ねじれネマチック構造を有する。
液晶材料は、良好な化学的安定性および熱に対する安定性を有し、また良好な電場および電磁波照射線に対する安定性を有していなければならない。さらにまた、液晶材料は、比較的低い粘度を有するべきであり、またセルに対して短いアドレス時間、低いしきい値電圧および大きいコントラストを付与しなければならない。
さらにまた、液晶材料は通常の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下のできるだけ広い範囲で適当なメソフェーズ、例えば前記セル用のネマチックまたはコレステリックメソフェーズを有していなければならない。液晶は一般に、複数の成分の混合物として使用されることから、これらの成分は相互に容易に混和できるものであることが重要である。さらに別の性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性は、セルのタイプおよび用途分野に応じて相違する要件を満たすものでなければならない。例えば、ねじれネマチック構造を有するセル用の材料は、正の誘電異方性および小さい導電率を有していなければならない。
さらにまた、液晶材料は通常の動作温度で、すなわち室温以上ないし室温以下のできるだけ広い範囲で適当なメソフェーズ、例えば前記セル用のネマチックまたはコレステリックメソフェーズを有していなければならない。液晶は一般に、複数の成分の混合物として使用されることから、これらの成分は相互に容易に混和できるものであることが重要である。さらに別の性質、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性は、セルのタイプおよび用途分野に応じて相違する要件を満たすものでなければならない。例えば、ねじれネマチック構造を有するセル用の材料は、正の誘電異方性および小さい導電率を有していなければならない。
例えば、マトリクス液晶ディスプレイのうち個々の画素の切り換えのための集積非線形素子を有するもの(MCLディスプレイ)においては、媒体として高い誘電異方性、広いネマチック相範囲、比較的低い複屈折性、極めて高い比抵抗、良好なUV安定性および温度安定性ならびに低い蒸気圧が望まれる。
このタイプのマトリクス液晶媒体ディスプレイは知られている。非線形素子であって、個々に各画素を切り換えるために用い得るものの例は、アクティブ画素(すなわちトランジスタ)である。次に「アクティブマトリクス」の用語を用いて、2つのタイプの区別をすることができる:
1.基板としてのシリコンウエファー上のMOS(metal oxide semiconductor)または他のダイオード。
2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT)。
単結晶シリコンの基板材料としての使用は、ディスプレイの大きさを制限する。これは、種々の部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問題が生じるからである。
さらに有望なタイプ2の場合、これは好ましいものであるところ、使用される電気光学効果は、通常TN効果である。2種の技術間における相違が存在する:化合物半導体、例えばCdSeなどを含有するTFT類、または多結晶形または無定形シリコンを基材とするTFT類である。後者の技術に関しては、精力的な研究努力が世界的規模でなされている。
1.基板としてのシリコンウエファー上のMOS(metal oxide semiconductor)または他のダイオード。
2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT)。
単結晶シリコンの基板材料としての使用は、ディスプレイの大きさを制限する。これは、種々の部分表示をモジュラー集合させてさえも、接合部分に問題が生じるからである。
さらに有望なタイプ2の場合、これは好ましいものであるところ、使用される電気光学効果は、通常TN効果である。2種の技術間における相違が存在する:化合物半導体、例えばCdSeなどを含有するTFT類、または多結晶形または無定形シリコンを基材とするTFT類である。後者の技術に関しては、精力的な研究努力が世界的規模でなされている。
TFTマトリクスは、当該ディスプレイの1枚のガラス板の内側面に施され、もう1枚のガラス板の内側面は透明な対向電極を担持している。画素電極の大きさと比較すると、TFTは非常に小さく、像に対する有害な効果は実質的に有していない。この技術はまた、各フィルター素子が切換え可能な画素に対して反対に位置するように、モザイク状の赤色、緑色および青色フィルターを配列した全色コンパティブルディスプレイにまで発展させることができる。
TFTディスプレイは通常、透過光内に交差偏光板を備えたTNセルとして動作し、裏側から投射される。
TFTディスプレイは通常、透過光内に交差偏光板を備えたTNセルとして動作し、裏側から投射される。
本明細書において、MLCディスプレイの用語は、集積非線型素子を備えたマトリクスディスプレイのいずれをも包含する。すなわちアクティブマトリクスに加えて、またバリスターまたはダイオード(MIM=金属−絶縁体−金属)などの受動的素子を備えたディスプレイが包含される。
この方式のMLCディスプレイは、TV用途(例えばポケットテレビ)またはコンピューター(ラップトップ型)用、自動車または航空機構築用の高度情報ディスプレイにとくに適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関連する問題に加えて、MLCディスプレイでは、液晶混合物の不十分な比抵抗値による問題が生じる(非特許文献1、2)。
抵抗値が減少するほど、MLCディスプレイのコントラストは悪化し、残像消去の問題が生じ得る。液晶混合物の比抵抗値は一般に、MLCディスプレイの内部表面との相互作用によって、MLCディスプレイの寿命全般を通じて一般に減少させることから、許容される動作寿命を得るためには、大きい(初期)比抵抗値は非常に重要である。とくに、低電圧混合物の場合、非常に大きい比抵抗値を得ることは、従来不可能であった。温度上昇に伴うおよびまた加熱および/またはUV照射後の比抵抗値の増加をできるだけ小さくすることも重要である。従来技術の混合物の低温度物性も、とくに不利である。要求されているのは、低温においても結晶化および/またはスメクチック相が形成されず、また粘度に対する温度依存性ができるだけ小さいことである。しかるに、従来技術からのMLCディスプレイは、今日の要求を満たすものではない。
したがって、MLCディスプレイとして、極めて高い比抵抗とともに広い動作温度範囲、低温下において短い応答時間および低いしきい値電圧を同時に有し、これらの欠点がないか、またはその程度が低くなっているものに対する多大なる要求が存在し続けている。
TN(シャット−ヘルフリッヒ)セルの場合、媒体としてはセルにおいて下記の利点を具備し得るものが望まれる:
−拡大したネマチック相範囲(とくに、低温まで)、
−超低温における切り換え能力(野外における使用、自動車、航空機)、
−UV照射(太陽光およびディスプレイのUV結合の間)に対する増大した耐性およびその結果としてのより長い寿命。
−拡大したネマチック相範囲(とくに、低温まで)、
−超低温における切り換え能力(野外における使用、自動車、航空機)、
−UV照射(太陽光およびディスプレイのUV結合の間)に対する増大した耐性およびその結果としてのより長い寿命。
従来技術における媒体は、これらの利点を達成することができると同時に、他のパラメーターを維持し得るものではない。
スーパーツイスト(STN)セルの場合、より大きい時分割特性および/またはより低いしきい値電圧および/またはより広いネマチック相範囲(とくに、低温における)を実現するで媒体が望まれる。この目的のために利用できるパラメーター(透明点、スメクチック−ネマチック転移または融点、粘度、誘電性パラメータ、弾性率)の幅のさらなる拡大がとくに望まれている。
TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:A210〜288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,141頁以降、Pairs; STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,145頁以降、Pairs
スーパーツイスト(STN)セルの場合、より大きい時分割特性および/またはより低いしきい値電圧および/またはより広いネマチック相範囲(とくに、低温における)を実現するで媒体が望まれる。この目的のために利用できるパラメーター(透明点、スメクチック−ネマチック転移または融点、粘度、誘電性パラメータ、弾性率)の幅のさらなる拡大がとくに望まれている。
TOGASHI,S.,SEKIGUCHI,K.,TANABE,H.,YAMAMOTO,E.,SORIMACHI,K.,TAJIMA,E.,WATANABE,H.,SHIMIZU,H.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:A210〜288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings,141頁以降、Pairs; STROMER,M.によるProc.Eurodisplay 84,1984年9月:Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays,145頁以降、Pairs
本発明の目的は、前記欠点を有していないか、または有していてもより小さい程度であり、また好ましくは、極めて高い比抵抗および低いしきい値電圧も同時に有する液晶媒体を提供することにある。
ここに、本発明の媒体をディスプレイに使用することによって、この目的を達成することができることが見出された。
すなわち、本発明は、正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であって、下記式Iの化合物を1種または2種以上含み、同時に下記式IIの化合物を1種または2種以上含む液晶媒体に関する:
式中、
R、R0は、独立して、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
により、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能であり、
L1、L2およびL3は、相互に独立してHまたはFであり、
Xは、F、ClまたはOCF3であり、
Yは、F、Cl、フッ素化されている1〜5個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、さらに、これらの基中の1個のCH2基は、−O−によって置換されていることも可能であり、
環A1、A2およびA3は、相互に独立して、
であり、
p、qは、相互に独立して0または1であり、
ただし、環A1、A2およびA3は、CF2Oブリッジに隣接して位置するときは、ジオキサン環ではない。
すなわち、本発明は、正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であって、下記式Iの化合物を1種または2種以上含み、同時に下記式IIの化合物を1種または2種以上含む液晶媒体に関する:
R、R0は、独立して、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
L1、L2およびL3は、相互に独立してHまたはFであり、
Xは、F、ClまたはOCF3であり、
Yは、F、Cl、フッ素化されている1〜5個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、さらに、これらの基中の1個のCH2基は、−O−によって置換されていることも可能であり、
環A1、A2およびA3は、相互に独立して、
p、qは、相互に独立して0または1であり、
ただし、環A1、A2およびA3は、CF2Oブリッジに隣接して位置するときは、ジオキサン環ではない。
本発明の液晶媒体は、前記のような従来の液晶媒体の欠点を有していないか、または有していてもより小さい程度であり、また、好ましい態様においては極めて高い比抵抗および低いしきい値電圧も同時に有する。
式IおよびIaにおいて、Rは好ましくは直鎖状のアルキルまたはアルケニルであり、好ましくはアルキル鎖である。その鎖長は、好ましくは炭素原子3個、5個または7個分であり、とくに好ましくは炭素原子5個または7個分であり、最も好ましくは炭素原子7個分である。最も好ましくは、前記混合物の式Iの成分は、式Ibのヘプチル化合物を表す。
好ましいのは、II−8およびII−9の化合物である。式II−8またはII−9の化合物を用いるとき、混合物におけるこれらの割合を合わせたものは好ましくは12〜60%であり、最も好ましくは15〜45%である。II−8およびII−9に代わるものとして好ましいのは、式II−1〜II−7およびII−10〜II−31の化合物であり、好ましくはII−1、II−2、II−3、II−4、II−5、II−6、II−19、II−20、II−21、II−22、II−23、II−24、II−25、II−28およびII−30である。
式IIおよびII−1〜II−31の化合物におけるR0は、好ましくは炭素原子を1個〜9個有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、とくに炭素原子を2個〜7個有するアルキル基を表す。
前記媒体は、好ましくは1種または2種以上の式IIIの化合物をさらに含む。
式中、
R1は、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
により、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能であり、
L1は、HまたはFであり、
X1は、Cl、CN、SF5、NCS、ハロゲン化されている8個以下の炭素原子を有するアルキル基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、−O−または−CH=CH−によって、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能である。
R1は、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
L1は、HまたはFであり、
X1は、Cl、CN、SF5、NCS、ハロゲン化されている8個以下の炭素原子を有するアルキル基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、−O−または−CH=CH−によって、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能である。
式IおよびIIの化合物は、広範な適用範囲を有する。置換基の選択に応じて、該化合物は液晶媒体の組成を優先するベース材料として寄与し得る;しかしながら、式IおよびIIの化合物を液晶ベース材料として他の化合物分類群からのものに添加して、例えばこのタイプの誘電体の誘電性異方性およびとくに光学異方性を調節したり、および/またはそのしきい値電圧および/または粘度を最適化することも可能である。
純粋な状態において、式IおよびIIの化合物は、無色であり、液晶メソフェーズの形成を、電気光学的な使用における好ましい温度範囲において示す。それらは化学的に、熱的に、そして光に安定である。
式Iの化合物は、既にDE 29 07 332に記載されている。
式IIの化合物は、例えばEP 786445 A1、WO 2004/048501に記載され、もしくはそれと同様の方法によって製造することができる。
純粋な状態において、式IおよびIIの化合物は、無色であり、液晶メソフェーズの形成を、電気光学的な使用における好ましい温度範囲において示す。それらは化学的に、熱的に、そして光に安定である。
式Iの化合物は、既にDE 29 07 332に記載されている。
式IIの化合物は、例えばEP 786445 A1、WO 2004/048501に記載され、もしくはそれと同様の方法によって製造することができる。
式IおよびIIの化合物は自体公知の方法によって製造され、かかる方法は文献(例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg- Thieme-Verlag, Stuttgartのような標準的な学術書)に記載されている。正確には、公知であり、該反応に対して好適な条件下においてである。製造には自体公知の変法も用いることができるが、本明細書においてはそれらについてこれ以上は述べない。
本発明の媒体のうち式IIの化合物および/または式IIIの化合物を含むものにおいて、Yは好ましくはFまたはOCF3であり、とくにFである。
R、R0および/またはR1がアルキル基および/またはアルコキシ基である場合、これは直鎖状であるかまたは分枝状であってよい。好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6または7個の炭素原子を有する。したがって、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、ヘキソキシまたはヘプトキシであり、さらにメチル、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、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
R、R0および/またはR1がアルキル基および/またはアルコキシ基である場合、これは直鎖状であるかまたは分枝状であってよい。好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6または7個の炭素原子を有する。したがって、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、ヘキソキシまたはヘプトキシであり、さらにメチル、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、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
R、R0および/またはR1は、とくに好ましくはH、メチル、エチル、n−プロピル、n−ペンチルまたはn−ヘプチルである。L1は好ましくはHである。L2およびL3は、好ましくは一方がFであり、他方がHであるか、または両方がFである。Rはとくに好ましくはn−ヘプチルである。R0はとくに好ましくはn−プロピルである。Yは、F、OCF3またはCF3であり、とくにFである。
本発明は、電気光学ディスプレイ(とくにSTNまたはMLCディスプレイとして、フレームとともにセルを形成する2枚の面平行基板プレート、基板プレート上の個別の画素を切り換えるための集積非線型素子ならびに正の誘電異方性および高い比抵抗を有し、前記セル内に位置するネマチック液晶混合物を有するもの)としてこのタイプの媒体を含有するもの、および前記媒体の電気光学的目的への使用にも関する。
本発明の液晶混合物は、用い得るパラメーター幅を顕著に拡大せしめる。
達成し得る透明点、低温における粘度、温度安定性およびUV安定性ならびに誘電異方性の組み合わせは、従来技術による過去の材料に比してはるかに優れている。
本発明の液晶混合物は、用い得るパラメーター幅を顕著に拡大せしめる。
達成し得る透明点、低温における粘度、温度安定性およびUV安定性ならびに誘電異方性の組み合わせは、従来技術による過去の材料に比してはるかに優れている。
これまでに達成された低いしきい値電圧、低温におけるネマチック相および高いΔεは、不十分なものでしかなかった。
他の混合物の系も匹敵する透明点およびΔε値を有するが、しきい値電圧については比較的高いものを有するにすぎない。
他の混合物の系も匹敵する透明点およびΔε値を有するが、しきい値電圧については比較的高いものを有するにすぎない。
本発明の液晶混合物は、ネマチック相を−20℃まで、好ましくは−30℃まで、とくに好ましくは−40℃まで保ちながら、しきい値電圧を2.0V未満、好ましくは1.8V未満、とくに好ましくは1.7V未満とし、同時に誘電異方性の値Δεを≧5、好ましくは≧7とし、達成し得る高い透明点を≧90℃、好ましくは≧100℃、最も好ましくは≧105℃とし、優れたSTNおよびMLCディスプレイの実現を可能とする。とくに、該混合物は、特徴として低い駆動電圧を有し、極めて短い応答時間とともに、高い透明点を同時に有する。
本発明のMLCディスプレイは、好ましくはグーチ(Gooch)およびタリー(Tarry)の第一透過率極小値で動作する[C.H. GoochおよびH.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H. GoochおよびH.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975]。この場合において、とくに好ましい電気光学的物性である、例えば特性曲線における急峻性およびコントラストの低い角度依存性(ドイツ国特許30 22 818)に加えて、誘電異方性の低さも、類似のディスプレイの第二極小値におけるものと同様に、同一のしきい値電圧において十分である。このことによって、本発明の混合物を用いた場合に、シアノ化合物を含む混合物を用いた場合と比較して、有意により高い比抵抗が第一極小値において達成されることが可能となる。個々の成分およびこれらの重量比を適切に選択することによって、当業者は、簡便な、ルーチンで行われる方法を用いて、MLCディスプレイの規定の層の厚さに必要な複屈折率を設定することができる。
20℃における流動粘度は、好ましくは<280mPa・sであり、とくに好ましくは<240mPa・sである。ネマチック相範囲は、好ましくは少なくとも100℃であり、とくに少なくとも110℃である。この範囲は、好ましくは少なくとも−20℃〜+90℃まで拡大される。
電圧保持率(HR)の測定[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, 1984年6月、 p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)]によって、式Iの化合物を含む本発明の混合物をUVを照射した場合における温度上昇に伴うHRの低下は、極めて小さいことが示されている。
電圧保持率(HR)の測定[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, 1984年6月、 p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)]によって、式Iの化合物を含む本発明の混合物をUVを照射した場合における温度上昇に伴うHRの低下は、極めて小さいことが示されている。
本発明の混合物の光安定性およびUV安定性も顕著に改善されている。すなわち、これらの混合物における光またはUV照射した場合のHRの低下は、有意により小さい。
本発明の媒体は、好ましくは1種または2種の式Iの化合物として、好ましくは5〜15%の割合のものに基づき、また複数種(好ましくは2種〜6種)の式IIの化合物に基づく。すなわち、式IIの化合物の割合は12〜85%であり、好ましくは18〜60%であり、とくに好ましくは30〜45%の範囲である。
本発明の媒体は、好ましくは1種または2種の式Iの化合物として、好ましくは5〜15%の割合のものに基づき、また複数種(好ましくは2種〜6種)の式IIの化合物に基づく。すなわち、式IIの化合物の割合は12〜85%であり、好ましくは18〜60%であり、とくに好ましくは30〜45%の範囲である。
式Iの化合物および式IIの化合物の混合物全体に対する割合の合計は、少なくとも15%であり、好ましくは15〜85%であり、とくに好ましくは25〜60であり、最も好ましくは35〜50%である。
極めてとくに好ましいのは、式Iの化合物の割合が5〜15%であり、式IIの化合物の割合が18〜45%であるものである。
式1〜VIIおよびそれらの付属式の個々の化合物であって本発明の媒体に用いることができるものは、既知であるかまたは既知の化合物と類似の方法によって調製することができる。
極めてとくに好ましいのは、式Iの化合物の割合が5〜15%であり、式IIの化合物の割合が18〜45%であるものである。
式1〜VIIおよびそれらの付属式の個々の化合物であって本発明の媒体に用いることができるものは、既知であるかまたは既知の化合物と類似の方法によって調製することができる。
本明細書において「ハロゲン化されている」の語の意味は、ある1つの残基が1つまたは複数のハロゲンによって水素に代えて置換されていることであるか、または完全にハロゲン化されていることであってもよい。好ましいハロゲンの種は、ClおよびFであり、とくにFである。
本発明の好ましい態様を以下に示す:
−1種または2種以上の式IVの化合物をさらに含む媒体:
式中、
R2は、n−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルであり、それぞれ9個以下の炭素原子を有し、
X0は、F、Cl、ハロゲン化されているアルキル、ハロゲン化されているアルケニルまたはハロゲン化されているアルコキシであり、6個以下の炭素原子を有し、好ましくは−OCF3、−OCHF2またはFであり、
Y1およびY2は、それぞれ相互に独立して、HまたはFである。
−1種または2種以上の式IVの化合物をさらに含む媒体:
R2は、n−アルキル、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルであり、それぞれ9個以下の炭素原子を有し、
X0は、F、Cl、ハロゲン化されているアルキル、ハロゲン化されているアルケニルまたはハロゲン化されているアルコキシであり、6個以下の炭素原子を有し、好ましくは−OCF3、−OCHF2またはFであり、
Y1およびY2は、それぞれ相互に独立して、HまたはFである。
式IVa〜IVeの化合物の割合は、好ましくは5〜30%であり、とくに10〜25%であり、最も好ましくは13〜21%である。これらの化合物のうちとくに好ましいのは、式IVaおよび/またはIVcの化合物である。
式中、R’はR1について定義されたとおりであり、X1は上記において式IIIの化合物について定義されたとおりである。R’は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。式Vの化合物において、X1は好ましくはF、Cl、OCF3、OCHF2、OCHFCF3、OC2F5、C2F5、CF3、OCF2CHFCF3、CH=CF2、OCH=CF2、CF=CF2またはOCF=CF2である。これらの四環式化合物の混合物中の割合は、好ましくは0〜10%であり、最も好ましくは0〜6%である。
前記媒体は、1種または2種以上の式VI−1〜VI−5のエステル化合物をさらに含んでもよい:
式中、
R0、X0、Y1およびY2は、上記において式IIまたは式IVについて定義されたとおりであり、
LはHまたはFであり、
AlkylおよびAlkyl*は、それぞれ相互に独立して、1個〜8個の炭素原子を有する直鎖アルキル基である。
好ましくは、前記混合物は、1種または2種以上の式VI−2のエステル化合物をさらに含み、好ましくは1〜10%の割合で、最も好ましくは2〜8%の割合で含む。
R0、X0、Y1およびY2は、上記において式IIまたは式IVについて定義されたとおりであり、
LはHまたはFであり、
AlkylおよびAlkyl*は、それぞれ相互に独立して、1個〜8個の炭素原子を有する直鎖アルキル基である。
好ましくは、前記混合物は、1種または2種以上の式VI−2のエステル化合物をさらに含み、好ましくは1〜10%の割合で、最も好ましくは2〜8%の割合で含む。
−一般式VIIからなる群から選択される1種または2種以上の化合物をさらに含む媒体:
式中、R2、R3は、それぞれ相互に独立して、式IIにおいてR0について定義されたとおりである。R2、R3は、好ましくは7個までの炭素原子を有するアルキルである;好ましくは、該媒体は、1種、2種または3種の式VIIの化合物を含有する。式VIIの化合物の混合物における割合は、好ましくは0〜10%であり、最も好ましくは2〜8%である。
−式I〜VIIの化合物の、前記混合物における合計の割合は、少なくとも50重量%である;好ましくは、前記割合は70〜100%であり、最も好ましくは90〜100%である。
−前記媒体は、式III、IV、V、VIおよび/またはVIIの化合物を1種または2種以上含む。
−R0およびR2は、好ましくは炭素原子を2個〜7個有する直鎖アルキルである。
−前記媒体は、式I〜VIIの化合物から本質的になる。
−(I+II):(III+IV+V+VI+VII)の重量比は、好ましくは1:4〜4:1であり、とくに1:4〜1:1である。
−R0およびR2は、好ましくは炭素原子を2個〜7個有する直鎖アルキルである。
−前記媒体は、式I〜VIIの化合物から本質的になる。
−(I+II):(III+IV+V+VI+VII)の重量比は、好ましくは1:4〜4:1であり、とくに1:4〜1:1である。
比較的小さい割合の式IおよびIIの化合物を通常の液晶材料に混合した場合であっても、とくに式III、IV、V、VIおよび/またはVIIの化合物とともに混合することによって、しきい値電圧が有意に低下するとともに低い複屈折率がもたらされ、広いネマチック相範囲とともに低いスメクチック−ネマチック転移温度を伴い、製品寿命が改善されることが見出された。
「alkyl」および「alkyl*」の語は、好ましくは、直鎖状または分枝状のアルキル基であって、1〜7個の炭素原子を有するものを包含し、とくに直鎖状基であるメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、およびヘプチルである。2〜5個の炭素原子を有する基は一般に好ましい。
「alkoxy」の語は、好ましくは、二価の酸素に結合した前記好ましいアルキル基を包含する。
「alkenyl」の語は、2〜7個のC原子を有する、直鎖状および分枝状アルケニル基を包含し、とくに直鎖状基である。とくにアルケニル基は、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−アルケニルであり、とくに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。とくに好ましいアルケニル基の群は、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C原子を有するアルケニル基は、一般に好ましい。
「alkoxy」の語は、好ましくは、二価の酸素に結合した前記好ましいアルキル基を包含する。
「alkenyl」の語は、2〜7個のC原子を有する、直鎖状および分枝状アルケニル基を包含し、とくに直鎖状基である。とくにアルケニル基は、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−アルケニルであり、とくに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。とくに好ましいアルケニル基の群は、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C原子を有するアルケニル基は、一般に好ましい。
「フルオロアルキル」の語は、好ましくは、末端にフッ素を有する直鎖状基、すなわちフルオロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロヘキシルおよび7−フルオロヘプチルを包含する。しかしながら、別の位置のフッ素も除外されない。
「オキサアルキル」の語は好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)mで表される直鎖状基を包含する。式中、nおよびmは、それぞれ相互に独立して1〜6である。nは好ましくは=1であり、mは好ましくは1〜6である。
「オキサアルキル」の語は好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)mで表される直鎖状基を包含する。式中、nおよびmは、それぞれ相互に独立して1〜6である。nは好ましくは=1であり、mは好ましくは1〜6である。
R1、R2、R3およびR4の意味を適切に選択することによって、アドレス時間、しきい値電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望の態様に改変することができる。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一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、より短いアドレス時間、改善されたネマチック相形成傾向および弾性定数k33(ベンド)とk11(スプレイ)とのより大きい比をもたらす。4−アルケニル基、3−アルケニル基などの基は一般に、アルキル基およびアルコキシ基に比較して、より低いしきい値電圧およびより小さいk33/k11値をもたらす。
式(I+II):(III+IV+V+VI+VII)の化合物の最適な混合比は、所望の物性、式I、II、III、IV、V、VIおよび/またはVIIの成分の選択および存在し得るあらゆる別の成分の選択に実質的に依存する。上記範囲内における好適な混合比は、場合に応じて容易に決定することができる。
本発明による混合物中の式I〜VIIの化合物の総量は制限要因ではない。したがって、該混合物は1種または2種以上の追加の成分を含有することができ、これにより種々の物性を最適化することができる。しかしながら、アドレス時間およびしきい値電圧に対して見出される効果は、全般に式I〜VIIの化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
本発明による混合物中の式I〜VIIの化合物の総量は制限要因ではない。したがって、該混合物は1種または2種以上の追加の成分を含有することができ、これにより種々の物性を最適化することができる。しかしながら、アドレス時間およびしきい値電圧に対して見出される効果は、全般に式I〜VIIの化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
とくに好ましい態様において、本発明による媒体は、式III〜VII(好ましくは式IIIおよび式IV、とくに式IIIaおよび/またはIVaおよび/またはIVc)の化合物を含む。式Iおよび/またはIIの化合物の好ましい相乗効果によって、とくに有利な物性がもたらされる。とくに、式Iおよび/またはIIの化合物ならびに式IIIおよびVの化合物を含有する混合物は、低いしきい値電圧と同時に高い誘電異方性において際立っている。
本発明のSTNまたはMLCディスプレイの構成である偏光板、電極ベースプレートおよび表面処理電極からなるものは、このタイプのディスプレイの通常の設計に対応するものである。通常の設計の語は、本明細書においては広義に用いられ、MLCディスプレイから派生するものや改変されたあらゆるものを包含し、とくにポリ−SiTFTまたはMIMに基づくマトリクスディスプレイ素子を包含する。
しかし、本発明のディスプレイとねじれネマチックセルに基づく従来のディスプレイとの有意な差は、液晶層の前記液晶パラメータの選択にある。
しかし、本発明のディスプレイとねじれネマチックセルに基づく従来のディスプレイとの有意な差は、液晶層の前記液晶パラメータの選択にある。
本発明において用いることができる液晶混合物は、自体公知の方法において製造することができる。一般に、より少ない量で用いる成分の所望の量を、主成分を構成する成分中に溶解する。昇温下で行うと有利である。成分の溶液の混合を、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において行い、溶媒の再度の除去を例えば蒸留によって、十分に混合した後に行うことも可能である。
前記誘電体は、さらに添加剤として、当業者に知られていて、文献中に記載されているものを含むことができる。例えば、0〜15%の多色性染料またはキラルなドーパントを加えることができる。
他の記載がない限り、パーセントは重量パーセントを表す。
前記誘電体は、さらに添加剤として、当業者に知られていて、文献中に記載されているものを含むことができる。例えば、0〜15%の多色性染料またはキラルなドーパントを加えることができる。
他の記載がない限り、パーセントは重量パーセントを表す。
Cは結晶相を表し、Sはスメクチック相を表し、SCはスメクチックC相を表し、Nはネマチック相を表し、およびIはアイソトロピック相を表す。
V10は、10%透過率(視野角は板表面に対して垂直)における電圧を示し、一般にしきい値電圧という。飽和電圧(V90)は、透過率90%における電圧を表す。V90/V10は、これら2つの電圧の比である。tonはスイッチオン時間を、toffはスイッチオフ時間を、V10の値の2.0倍に相当する動作電圧におけるものとして表す。Δnは光学異方性を表し、n0は屈折率である。Δεは誘電異方性を示す(Δε=ε‖−ε⊥。この式において、ε‖は分子の長軸に対して平行な誘電定数であり、ε⊥は分子の長軸に対して垂直な誘電定数である)。電気光学データの測定は、TNセルにおける第一極小値(すなわちd・Δn値が0.5であるところにおいて)において、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。光学データの測定は、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。
V10は、10%透過率(視野角は板表面に対して垂直)における電圧を示し、一般にしきい値電圧という。飽和電圧(V90)は、透過率90%における電圧を表す。V90/V10は、これら2つの電圧の比である。tonはスイッチオン時間を、toffはスイッチオフ時間を、V10の値の2.0倍に相当する動作電圧におけるものとして表す。Δnは光学異方性を表し、n0は屈折率である。Δεは誘電異方性を示す(Δε=ε‖−ε⊥。この式において、ε‖は分子の長軸に対して平行な誘電定数であり、ε⊥は分子の長軸に対して垂直な誘電定数である)。電気光学データの測定は、TNセルにおける第一極小値(すなわちd・Δn値が0.5であるところにおいて)において、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。光学データの測定は、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。
本特許出願書および下記の例において、液晶化合物の構造を頭字語で示し、その化学式への変換は下記表AおよびBに従ってなされる。基CnH2n+1およびCmH2m+1の全ては、それぞれn個およびm個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基である。表Bにおけるコードは自明である。表Aには母核の頭字語のみを示す。個々の場合において、この母核の頭文字の後に、ハイフンで分離して置換基R1、R2、L1およびL2のコードを示す:
Claims (10)
- 正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であって、下記式Iの化合物を1種または2種以上含み、下記式IIの化合物を1種または2種以上含む液晶媒体。
式中、
R、R0は、独立して、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
により、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能であり、
L1、L2およびL3は、相互に独立してHまたはFであり、
Xは、F、ClまたはOCF3であり、
Yは、F、Cl、フッ素化されている1〜5個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、さらに、これらの基中の1個のCH2基は、−O−によって置換されていることも可能であり、
環A1、A2およびA3は、相互に独立して、
であり、
p、qは、相互に独立して0または1であり、
ただし、環A1、A2およびA3は、CF2Oブリッジに隣接して位置するときは、ジオキサン環ではない。 - 1種または2種以上の式IIIの化合物をさらに含む、請求項1に記載の液晶媒体。
式中、
R1は、無置換であるかまたはハロゲン化されている1〜15個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基であり、これらの基中の1個または2個以上のCH2基は、それぞれ相互に独立して−C≡C−、−CH=CH−、−O−、−(CO)O−、−O(CO)−もしくは
により、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能であり、
L1は、HまたはFであり、
X1は、Cl、CN、SF5、NCS、ハロゲン化されている8個以下の炭素原子を有するアルキル基であり、この基中の1個または2個以上のCH2基は、−O−または−CH=CH−によって、酸素原子が相互に直接結合しないように置換されていることも可能である。 - 式IIの化合物の混合物全体に対する割合が、少なくとも18重量%である、請求項1または2に記載の液晶媒体。
- 式Iの化合物および式IIの化合物の混合物全体に対する割合の合計が、少なくとも35%である、請求項1〜7のいずれかに記載の液晶媒体。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶媒体の、電気光学的目的における使用。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の液晶媒体を含有する、電気光学ディスプレイ。
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| EP05017951 | 2005-08-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=37915939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006222349A Pending JP2007051291A (ja) | 2005-08-18 | 2006-08-17 | 液晶媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007051291A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2006
- 2006-08-17 JP JP2006222349A patent/JP2007051291A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2016153486A (ja) * | 2010-11-29 | 2016-08-25 | 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Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | 液晶混合物 |
| JP2018070892A (ja) * | 2010-11-29 | 2018-05-10 | 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Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | 液晶混合物 |
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