JP4489596B2 - 液晶媒体 - Google Patents
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Description
R0およびR1は、それぞれ相互に独立して、H、または置換されていないか、CNまたはCF3で一置換またはハロゲンによって少なくとも一置換されている炭素数15までのアルキルまたはアルケニル基であり、ここで、さらにこれらの基のうち1または2以上のCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、
a)1または2の隣接しないCH2基が、−O−または−S−によって置換されてもよい1,4−シクロヘキセニレンまたは1,4−シクロヘキシレン基を示し、
b)1または2のCH基がNによって置換されていてもよい1,4−フェニレン基を示し、
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−ジイルからなる群からの基を示し、
ここで基a)、b)およびc)は、ハロゲン原子によって一または多置換されていてもよく、
mは、0、1または2を示す。
電界制御複屈折の原理、ECB(電界制御複屈折)効果またはDAP(配向層の変形)効果は、1971年に初めてM.F. SchieckelおよびK. Fahrenschonの「電界で垂直配向を有するネマティック液晶の変形(Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields)」 Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912に記載されている。J.F. Kahnによる文献 (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193) および G. Labrunie および J. Robertによる文献 (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869) が続く。
これまで開示された液晶中間相を含む一連の化合物はいずれもこれらのすべての要件を満たす単一の化合物を含むものではない。したがって、2〜25、好ましくは3〜18の化合物の混合物は一般的には、LC相として用いることのできる物質を得るために調製される。しかしながら、著しく負の誘電異方性および十分な長期安定性を有する液晶材料がこれまでに何ら得られてないために、この方法では容易に最適な相を調製することができない。
1.シリコンウェハ基板上のMOS(金属酸化物半導体)トランジスタ
2.ガラスプレート基板上の薄膜トランジスタ(TFTs)
タイプ1では、用いら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。基板材料に単一結晶シリコンを用いると、種々のディスプレイ部品のモジュラーアセンブリすら結合部位に問題が生ずるためにディスプレイサイズが制限される。
より好ましい有望なタイプ2の場合、用いられる電気光学効果は、通常TN効果である。
これまで開示されたTFTディスプレイは、通常、通信の直交偏光子を有するTNセルとして作動し、バックライトとなる。
このタイプのMLCディスプレイは、特にTV用途(たとえばポケットテレビ)または自動車構造または飛行機構造の高情報ディスプレイに適する。コントラストおよび応答時間の角度依存性の問題のほか、MLCディスプレイでは液晶混合物の特定の抵抗に欠けるために問題が生ずる[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris]。減少する抵抗のために、MLCディスプレイのコントラストは悪化する。ディスプレイの内面に相互作用するために液晶混合物の特定の抵抗が一般的にMLCディスプレイの寿命を下げるため、長期作動期間にわたって受け入れることができる抵抗値を有しなければならないディスプレイには高い(初期)抵抗が非常に重要である。
したがって広い作動温度範囲、短い応答時間および低いしきい値電圧と同時に非常に高い特定の抵抗を有するMLCディスプレイが非常に要求され続け、それによって種々の灰色の影が生み出される。
この目的が、式Iの化合物を少なくとも一つ含むネマティック液晶混合物をこれらのディスプレイ素子に用いると達成することができることがここで見出された。
本発明は、少なくとも一つの式Iの化合物を含む負の誘電異方性を有する極性化合物の混合物を基本とする液晶媒体に関する。
本発明の混合物は、非常に好ましい容量性しきい値、比較的高い保持比の値および同時に非常に良好で低い温度安定性および非常に低い回転粘度を示す。
a)さらに式IIAおよび/またはIIB:
R2は、R1の意味を有し、
pは、1または2を示し、
vは、1〜6を示す、
の1または2以上の化合物を含む液晶媒体。
R31およびR32はそれぞれ相互に独立して、炭素数12までの直鎖アルキル、アルケニル、アルキルアルコキシまたはアルコキシ基を示し、
の化合物を1または2以上含む液晶媒体。
d)式I中のR1が好ましくは以下の意味を有する液晶媒体:直鎖アルキル、ビニル、1E−アルケニルまたは3−アルケニルであり、R1がアルケニルであるときは、好ましくはCH2=CH, CH3−CH=CH, C3H7−CH=CH, CH2=CH−C2H4またはCH3−CH=CH−C2H4である。R0が好ましくは、Hまたは炭素数1〜6までの直鎖アルキル、特にメチル、エチルまたはプロピルである。R0は非常に好ましくはHである。
f)混合物中の式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合が全体で少なくとも20重量%である液晶媒体。
g)混合物中の式IIIの化合物の割合が全体で少なくとも5重量%である液晶媒体。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ相互に独立して、炭素数1〜6までの直鎖アルキル基を示し、
alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ相互に独立して、炭素数2〜6までの直鎖アルケニル基を示す。
本発明の媒体は、好ましくは、式IIIa、式IIIbおよび/または式IIIeの化合物を少なくとも一つ含む。
R7およびR8は、それぞれ相互に独立して請求項1のR1で示した意味の一つを有し、
wおよびxは、それぞれ相互に独立して1〜6を示す、
の四環性化合物を1または2以上含む液晶媒体。
Rは、1または2〜6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およびalkenylは上記意味を有する。
液晶混合物は、好ましくは少なくとも60Kのネマティック相範囲および20℃で最大30mm2・s−1のフロー粘度ν20を有する。
本発明の液晶混合物は、約−0.5〜−8.0、とくに約−3.0〜−6.0のΔεを有し、ここで、Δεは、誘電異方性を示す。回転粘度γ1は、好ましくは、<150mPa.s、とくに<140mPa.sである。
本発明の混合物は、たとえば、MVA、PVAおよびASVなどのVA−TFT用途に適する。さらに、負のΔεを有するIPSおよびPALC用途に適する。
本発明の液晶相の式I、IIA、IIBおよびIIIのそれぞれの成分は、知られているか、または製造方法は、文献に記載の一般的な方法に基づくものであるため、当業者であれば容易に導きだすことができる。
成分Aは、著しい負の誘電異方性を有し、≦−0.3の誘電異方性のネマティック相を有する。好ましくは、式I、IIAおよび/またはIIBの化合物を含む。
成分Aの割合は、好ましくは、45〜100%、とくに60〜100%である。
成分Aは、≦−0.8のΔεの値を有する1または2以上の個々の化合物が好ましくは選択される。この値は、混合物中の割合Aの全体が小さくなるにつれ、より負にならなければいけない。
特に好ましくは、成分Bの個々の化合物は、20℃で18mm2・s−1以下、好ましくは、12mm2・s−1以下のフロー粘度を有する非常に低い粘度のネマチック液晶である。
成分Bは、モノトロピックまたはエナンチオトロピックのネマチックであり、スメクチック相は有さず、液晶混合物の非常に低い温度へと下がるスメクチック相の発生を妨げることができる。たとえば、高いネマトゲンの種々の材料をスメクチック液晶混合物へ添加すると、これらの材料のネマトゲンは、達成されるスメクチック相の抑制の度合いによって比較することができる。
さらに、これらの液晶相は、18より大きい、好ましくは18〜25の成分を含んでもよい。
相は、好ましくは4〜15、特に5〜12の式I、IIAおよび/またはIIBおよび任意にIIIの化合物を含む。
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(nematogen)物質から選択され、特にすでに知られている物質、アゾキシベンゼン、ベンジリデンアニリン、ビフェニル、テルフェニル、フェニルまたはシクロヘキシルベンゾエート、フェニルまたはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボキシレート、フェニルシクロヘキサン、シクロヘキシルビフェニル、シクロヘキシルシクロヘキサン、シクロヘキシルナフタレン、1,4−ビスシクロヘキシルビフェニルまたはシクロヘキシルピリミジン、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン、任意にハロゲン化したスチルベン、ベンジルフェニルエーテル、トランおよび置換した桂皮酸から選択される。
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、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ヘキシルシクロヘキサン系、2,5−二置換ピリミジンおよび1,3−ジオキサン環、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、キナゾリンおよびナトラヒドロキナゾリンの炭素環または複素環系を示し、
当業者にとっては言うまでもなく、本発明のVA、IPSまたはPALC混合物は、たとえば、H、N、O、ClおよびFが対応する同位体で置換された化合物もまた含んでもよい。
以下の例は、本発明を限定することなく説明するものである。上述および以下に記載のパーセントは重量%であり、あらゆる温度は摂氏温度を示す。
式Iの化合物のほか、本発明の混合物は、1または2以上の以下に示す化合物を含む。
以下の略語を用いる:
(nおよびm=1〜6;z=1〜6)
さらに誘電体もまた当業者知られ、文献に記載されている添加剤、たとえばUV吸収剤、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤を含むことができる。 たとえば、多色性色素、安定化剤またはカイラル成分を0〜15%添加してもよい。
V0は、しきい値電圧、20℃でのコンデンサ電圧[V]を示し、
Δnは、20℃、589nmで測定した光学異方性を示し、
Δεは、20℃、1kHzでの誘電異方性を示し、
cp.は、透明点[℃]を示し、
γ1は、20℃で測定した回転粘度[mPa.s]を示し、
LTSは、テストセルで決められる低い温度安定性を示す。
Claims (11)
- 負の誘電異方性を有する極性化合物の混合物を基本とする液晶媒体であって、1または2以上の式I:
式中、
R0およびR1は、それぞれ相互に独立して、H、または置換されていないか、CNまたはCF3で一置換またはハロゲンによって少なくとも一置換されている炭素数15までのアルキルまたはアルケニル基を示し、ここで、さらにこれらの基のうち1または2以上のCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、
−C=C−、−OC−O−または−O−CO−によって置換されていてもよく、
A1は、
a)1または2の隣接しないCH2基が、−O−または−S−によって置換されてもよい1,4−シクロヘキセニレンまたは1,4−シクロヘキシレン基を示し、
b)1または2のCH基がNによって置換されていてもよい1,4−フェニレン基を示し、
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−ジイルからなる群からの基を示し、
ここで基a)、b)およびc)は、ハロゲン原子によって一または多置換されていてもよく、
Z1は、−CO−O−、−O−CO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−C2F4−、−CH2CF2−、−CF2CH2−、−CF=CF−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CH=CH−、−C=C−または単結合を示し、
mは、1または2を示す、
で表される化合物を、全体で少なくとも10重量%以上含むことを特徴とする、前記液晶媒体。 - R0がHを示すことを特徴とする、請求項1または2に記載の液晶媒体。
- 請求項2に記載の式I1の化合物を少なくとも一つ含むことを特徴とする、請求項2または3に記載の液晶媒体。
- 請求項1に記載の式Iの化合物を1、2、3、4または5以上含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の液晶媒体。
- 混合物中の、請求項5に記載の式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合が全体で少なくとも20重量%であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の液晶媒体。
- 混合物中の、請求項6に記載の式IIIの化合物の割合が全体で少なくとも5重量%であることを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載の液晶媒体。
- 10〜30重量%の1または2以上の請求項1に記載の式Iの化合物および20〜70重量%の1または2以上の請求項5に記載の式IIAおよび/またはIIBの化合物を含むことを特徴とする、請求項5〜9のいずれかに記載の液晶媒体。
- ECB、PALCまたはIPS効果を基本とするアクティブマトリックスアドレスを伴なう電気光学ディスプレイであって、誘電体として、請求項1〜10のいずれかに記載の液晶媒体を含むことを特徴とする、前記電気光学ディスプレイ。
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