JP4873853B2

JP4873853B2 - 液晶媒体

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Publication number: JP4873853B2
Application number: JP2004350836A
Authority: JP
Inventors: 紳二中島; 秀男一ノ瀬; ヨウン・キムエウン; ドン−キュ・ヨーン; セウン−エウン・リー; ミン−オク・ジン
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: KR101208150B1; JP2005163047A; KR20050054474A

Description

本発明は、液晶媒体、電気光学的目的のための該媒体の使用、およびこの媒体を含むディスプレイに関する。

液晶は、このような物質の光学特性が印加される電圧により改変され得るため、主にディスプレイ装置における誘電体として使用される。液晶に基づく電気光学的装置は、当業者に非常によく知られており、種々の効果に基づくことができる。このような装置の例としては、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、ねじれネマティック構造を有するＴＮセル、ＳＴＮ（スーパーツイストネマティック）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。最も一般的なディスプレイ装置は、シャット−ヘルフリッヒ(Schadt-Helfrich)効果に基づき、ねじれネマティック構造を有する。
液晶材料は、良好な化学的および熱的安定性ならびに電場および電磁気放射に対して良い安定性を有しなければならない。また、液晶材料は、低い粘度を有し、ならびにセルにおいて短いアドレス時間、低いしきい値電圧および高いコントラストを生じるべきである。
さらに、これらは、通常の駆動温度、つまり室温以上および以下の可能な限り広い範囲において、好適な中間相、例えば前記のセルについてのネマティックまたはコレステリック中間相を有すべきである。液晶は、一般に多くの成分の混合物として用いられるため、成分が、互いに容易に混和できることが重要である。電気伝導性、誘電異方性および光学異方性などの他の特性は、セルのタイプおよび応用分野に依存して、種々の必要条件を満足させなければならない。例えば、ねじれネマティ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電気伝導性を有すべきである。

例えば、個別の画素を切り替えるための集積非線形素子を有するマトリッ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、広いネマティック相、比較的低い複屈折、非常に高い比抵抗、良いＵＶおよび温度安定性ならびに低い蒸気圧を有する媒体が、望ましい。

このタイプのマトリックス液晶ディスプレイは、知られている。個別の画素を個別に切り替えるために用いることができる非線形素子は、例えば、能動的素子（すなわち、トランジスタ）である。次に用語「アクティブマトリックス」を用い、２つのタイプの間で区別することができる：
１．基質としての、シリコンウエハ上のＭＯＳ（金属酸化膜半導体）または他のダイオード。
２．基質としての、ガラス板上の薄層トランジスタ（ＴＦＴ）。
種々の部分ディスプレイのモジュラー集合でさえも、接合部分に問題が生じるため、基質材料としての単結晶シリコンの使用は、ディスプレイの大きさを制限する。
好ましく、より有力なタイプ２の場合において、用いられる電気光学的効果は、通常ＴＮ効果である。２種類の技術の間で区別がなされる：化合物半導体、例えばＣｄＳｅなどからなるＴＦＴ、または多結晶またはアモルファスシリコンを基材とするＴＦＴ。

ＴＦＴマトリックスは、ディスプレイの１枚のガラス板の内側に適用されるのに対し、他方のガラス板は、この内部に透明な対電極を持っている。画素電極の大きさと比較すると、ＴＦＴは非常に小さく、実質的には、画像に悪影響がない。この技術はまた、フィルター素子が各々の切り替え可能な画素に対向するように赤色、緑色および青色フィルターのモザイクを配置した、全色可能性ディスプレイに拡張することができる。
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、裏側から照射される。

ここで用語ＭＬＣディスプレイとは、集積非線形素子を有するマトリックスディスプレイのどれにも、すなわち、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＝金属−絶縁体−金属）などの受動素子を有するディスプレイの範囲に及ぶ。

このタイプのＭＬＣディスプレイは、ＴＶ用途に（例えばポケット型ＴＶ）またはコンピュータ用途（ノート型パソコン）および自動車または航空機構築用の大量情報ディスプレイに、特に適している。コントラストの角度依存性および反応時間に関する問題の他に、ＭＬＣディスプレイでは、液晶混合物の不十分に高い比抵抗による困難が生じる[Togashi, S., Sekiguchi, K., Tanabe, H., Yamamoto, E., Sorimachi, K., Tajima, E., Watanabe, H., Shimizu, H., Proc. Euro Display 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Euro Display 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]。抵抗値の減少に伴い、ＭＬＣディスプレイのコントラストが低下し、残像消去問題が生じ得る。液晶混合物の比抵抗値は一般に、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を通じて減少するため、高い（初期）抵抗値は、許容し得る耐用年数を得るために非常に重要である。特に、低電圧混合物の場合、非常に高い比抵抗値を達成することは、これまで不可能であった。さらに、比抵抗値が、温度増加に伴い、ならびに加熱および／またはＵＶへの暴露の後に、可能な限り小さな増加を示すことが重要である。従来技術からの混合物の低温特性、特にいわゆる「低温安定性」（ＬＴＳ）もまた、特に不利である。結晶化および／またはスメクティック相が、低温でも生じることなく、そして粘度の温度依存性が、できる限り低いことが、要求される。従来技術からのＭＬＣディスプレイはしたがって、今日の必要条件を満たしていない。

したがって、これらの欠点を有しないか、または有しても小さい程度のみである、非常に高い比抵抗値と同時に、大きな動作温度範囲、低温においても短い反応時間および低いしきい値電圧を有するＭＬＣディスプレイに対して、多大な要求が継続している。

ＴＮ（シャット−ヘルフリッヒ）セルにおいて、セル内で以下の利点を容易にする媒体が望ましい：
−拡大したネマティック相範囲（特に低温の方向へ）
−超低温における切り替え能力（屋外での使用、自動車、航空電子工学）
−ＵＶ放射に対する増加抵抗（より長い耐用年数）。
従来技術から利用できた媒体は、他のパラメータを保持するのと同時に、これらの利点を達成させない。

スーパーツイスト（ＳＴＮ）セルの場合、より大きな時分割特性および／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ティック相範囲（特に低温における）を可能にする媒体が、望ましい。この目的のために、利用可能なパラメータの許容範囲（透明点、スメクティック−ネマティック転移または融点、粘度、誘電パラメータ、弾性パラメータ）のさらなる拡大が、至急望まれている。
ＴＶおよびモニター用途には、高速の反応時間および低いしきい値電圧を有する媒体が望ましく、さらに良好な低温安定性を必要とする。また、切り替え可能なＬＣ層によっては、高い複屈折率を必要とするだろう。
Togashi, S., Sekiguchi, K., Tanabe, H., Yamamoto, E., Sorimachi, K., Tajima, E., Watanabe, H., Shimizu, H., Proc. Euro Display 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Euro Display 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris

本発明はしたがって、前記の欠点を有しない、または有しても小さい程度のみであり、そして好ましくは同時に非常に高い比抵抗値および低いしきい値電圧、改善されたＬＴＳおよび高速の切り替え時間を有する、特にこのタイプのＭＬＣ、ＴＮまたはＳＴＮディスプレイ用の媒体を提供する目的を有する。

ここでこの目的は、本発明の媒体をディスプレイに用いる場合に達成できることが見い出された。
本発明はしたがって、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体であって、
これが、式ＩＡ

で表される１種または２種以上の化合物および
式ＩＢ

式中、個別の基は、以下の意味を有する：
Ｒ^１およびＲ^２は、各々、互いに独立して、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基であり、無置換であるか、ＣＮまたはＣＦ_３により一置換されるか、またはハロゲンにより少なくとも一置換され、１個または２個以上のＣＨ_２基は、随意に、いずれの場合にも互いに独立して、Ｏ原子は互いに直接結合することがないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられ、
Ｙ^１およびＹ^２は、各々、互いに独立して、ＨまたはＦであり、
Ｘは、Ｆ、Ｃｌまたは６個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基またはアルケニルオキシ基であり、
Ａは、いずれの場合にも互いに独立して、１，４−フェニレン、ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキシレンまたは２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、
ＢおよびＣのうち一つは、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、他方は、１，４−フェニレンまたは２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり、そして
ｒは、１または２である、
で表される１種または２種以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体に関する。

純粋な状態において、式ＩＡおよびＩＢで表される化合物は、無色であり、電気光学的使用のために好都合に位置する温度範囲で液晶中間相を形成する。これらは、化学的に、熱的に、および光に対して安定している。
式ＩＡおよびＩＢにおいて、Ｒ^１およびＲ^２は、１〜１２個の、非常に好ましくは、２、３、４、５、６または７個のＣ原子を有する好ましくは直鎖アルキル基またはアルコキシ基である。

式ＩＡにおいてＸは、好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２、ＯＣＦＨＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＨＦ_２、ＯＣＦＨＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦ_２ＣＨ_３、ＯＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦＨＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＨ_２Ｆ、ＯＣＦＨＣＦ_２ＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＦ_２ＣＨＦ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３、ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＣｌＦ_２、ＯＣＣｌＦＣＦ_２ＣＦ_３またはＣＨ＝ＣＦ_２であり、最も好ましくはＦまたはＯＣＦ_３である。

式ＩＡで表される特に好ましい化合物は、以下の式ＩＡ１〜ＩＡ８から選択された化合物であり、

式中、
Ｒ^１は、式ＩＡにて与えられた意味を有する、
で表される前記化合物である。非常に好ましくは、式ＩＡ１で表される化合物である。

特に好ましくは、式ＩＢで表される化合物で、ｒが１である。さらに好ましくは、式ＩＢで表される化合物で、Ａが１，４−フェニレンまたはｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキシレンである。さらに好ましくは、式ＩＢで表される化合物で、ＢおよびＣのうち一方が１，４−フェニレンであり、および他方が２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンである。

式ＩＢで表される特に好ましい化合物は、以下の式ＩＢ１〜ＩＢ２４から選択された化合物であり、

式中、
Ｒ^１およびＲ^２は、式ＩＢにて与えられた意味を有する、
で表される前記化合物である。非常に好ましくは、式ＩＢ１〜ＩＢ６、特に式ＩＢ１で表される化合物である。

式ＩＡおよびＩＢで表される化合物は、文献（例えば、 Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry(有機化学の方法)], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgartなどの標準的な学術書）に記載されているように、正確には、知られていて、前記の反応に好適な反応条件下で、自体公知の方法で調製する。自体公知であるが、本明細書においてはより詳細に言及していない別形もまた、本発明において用いられる。

本発明はまた、このタイプの媒体を含有する電気光学的ディスプレイ（特に、フレームと共に、セル、外板上の個別の画素を切り替えるための集積非線形素子、およびセル中に配置された正の誘電異方性および高い比抵抗のネマティック液晶混合物を形成する２枚の面平行外板を有するＳＴＮまたはＭＬＣディスプレイ）および電気光学的目的のためのこれらの媒体の使用に関する。反射ディスプレイ用の他には、本発明の混合物はまた、ＩＰＳ（面内切替）用途、ＯＣＢ（光制御複屈折）用途およびＶＡ（垂直配向）用途に好適である。

本発明の液晶混合物は、利用できるパラメータの許容範囲を著しく広げることができる。
特に、式ＩＡおよびＩＢで表される化合物を含む液晶混合物を用いることにより、低いしきい値電圧および改善されたＬＴＳを有する混合物を得ることが可能であることが見出された。
透明点、回転粘度γ_１、低Δｎおよび誘電異方性の達成可能な組み合わせは、従来技術からの以前の材料よりも、はるかに優れている。
高い透明点、低温および高い正のΔεにおけるネマティック相のための必要条件については従来、不十分な範囲でのみ達成されていた。例えば高い正のΔεを有するＭＬＣ−６４２４などの従来技術の混合物があるにもかかわらず、透明点の低い値および回転粘度γ_１について高い値のみを有する。他の混合物のシステムは、良好な流動粘度ν_２０およびΔε値を有するが、６０℃の領域で透明点のみを有する。

本発明の液晶混合物は、−２０℃まで、好ましくは−３０℃まで、特に好ましくは−４０℃までネマティック相を保持したまま、８０℃を超える、好ましくは９０℃を超える、特に好ましくは１００℃を超える透明点、同時に≧４、好ましくは≧５の誘電異方性値Δε、および比抵抗について高い値の達成ができて、優れたＳＴＮおよびＭＬＣディスプレイを得ることができる。特に、この混合物は、低い動作電圧を特徴とする。ＴＮのしきい値は、２．０Ｖより下であり、好ましくは１．７Ｖより下、特に好ましくは１．５Ｖより下である。

本発明の混合物の成分の好適な選択により、他の有利な特性を保持して、より高いしきい値電圧においてより高い透明点（例えば１１０℃を超えて）を達成するまたはより低いしきい値電圧においてより低い透明点を達成することは可能であることは、言うまでもない。対応してほんのわずかに増加した粘度において、より大きなΔε、したがってより低いしきい値を有する混合物を得ることも、同様に可能である。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ディスプレイが用いられ[C.H.Gooch and 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] 、例えば、特性曲線の高い急崚度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）などの特に好ましい電気光学的特性の他は、より低い誘電異方性は、第二極小値において、類縁体ディスプレイと同一のしきい値電圧で十分である。これは、シアン化合物からなる混合物の場合より、本発明の混合物を用いて、第一極小値において著しく高い比抵抗値を達成できる。個別の成分およびこれらの重量の割合を好適に選択することにより、当業者は、簡単で常習的な方法を用いて、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ν_２０は、好ましくは＜６０ｍｍ^２・ｓ^−１、特に好ましくは＜５０ｍｍ^２・ｓ^−１である。２０℃における本発明の混合物の回転粘度γ_１は、好ましくは＜１２０ｍＰａ・ｓ、特に好ましくは＜１００ｍＰａ・ｓである。ネマティック相範囲は、好ましくは少なくとも９０°、特に好ましくは少なくとも１００°である。この範囲は、好ましくは−２０°〜＋８０°に広がる。

電圧保有率（ＨＲ）の測定値は[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320（1989）; K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304（1984）; G. Weber et al., Liquid Crystals 5、1381（1989）] 、式Ｉで表される化合物を含む本発明の混合物は、温度の上昇と共に、例えば、本発明の式Ｉで表される化合物の代わりに、式

で表されるシアノフェニルシクロヘキサン類または式

のエステル類を含む類縁体混合物よりも、ＨＲの減少が著しく小さいことを示している。

本発明の混合物のＵＶ安定性もまた、大幅により良好である。すなわち該混合物は、ＵＶへの暴露にて、ＨＲの減少が著しく小さいことを示す。
本発明の媒体は、好ましくはシアン基を含む化合物をごく少量（≦１０重量％）含み、非常に好ましくはこのような化合物を含まない。本発明の媒体の保有率の値は、２０℃において、好ましくは＞９８％、非常に好ましくは＞９９％である。

液晶ディスプレイ装置において、短い切り替え時間が、特にビデオおよびＴＶ用途での使用において、特に好ましい。これらの用途には、２５ｍｓより短い切り替え時間（ｔ_ｏｎ＋ｔ_ｏｆｆ）が必要である。切り替え時間の上限は、画像の反復率により決定される。

本発明における好ましい態様は、以下に示すとおりである：
−加えて一般式ＩＩ〜ＶＩＩ：

ここで、個別の基は、以下の意味を有する：
Ｒ^０：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であり、各々９個までの炭素原子を有し、
Ｘ^０：Ｆ、Ｃｌ、１〜６個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシであり、
Ｚ^０：−Ｃ_２Ｈ_４−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＦ_２−または−ＣＦ_２Ｏ−であり、
Ｙ^１〜Ｙ^４：互いに独立してＨまたはＦであり、
ｒ：０または１である；
からなる群から選択される、１種または２種以上の化合物を含む媒体である。

−式ＩＶで表される化合物は、好ましくは以下の式

式中、
Ｘ^０およびＲ^０は、式ＩＩにて与えられた意味を有し、Ｘ^０は、好ましくはＦまたはＯＣＦ_３である、
から選択される化合物である。特に好ましくは、式ＩＶｂおよびＩＶｃで表される化合物である。

−式ＶＩＩで表される化合物は、好ましくは以下の式

式中、
Ｘ^０およびＲ^０は、式ＩＩにて与えられた意味を有し、Ｘ^０は、好ましくはＦまたはＯＣＦ_３である
から選択される化合物である。特に好ましくは、式ＶＩＩｂで表される化合物である。

−ＬＣ媒体は加えて、以下の式

式中、
Ｘ^０およびＲ^０は、式ＩＩにて与えられた意味を有し、Ｌは、Ｈ、ＦまたはＣｌである、
から選択される化合物を１種または２種以上含む。Ｘ^０は、好ましくはＦまたはＣｌである。式ＶＩＩＩ、ＩＸおよびＸで表される化合物において、好ましくはＸ^０は、ＣｌまたはＦであり、Ｌは、Ｈである。非常に好ましくは、式ＩＸおよびＸで表される化合物である。

−媒体は加えて、以下の式

式中、
Ｒ^０、Ｘ^０およびＹ^１−４は、各々、互いに独立して、式ＩＩ〜ＶＩＩに定義した通りである、
から選択される化合物を１種または２種以上含む。Ｘ^０は、好ましくはＦ、Ｃｌ、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３またはＯＣＨＦ_２である。Ｒ^０は、好ましくはアルキル、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、互いに６個までの炭素原子を有する。特に好ましくは、式ＸＶＩで表される化合物であり、特にここでＹ^１−３は、Ｆであり、およびＹ^４は、Ｈである。

−媒体は加えて、以下の式

式中、
Ｒ^１およびＲ^２は、式ＩＢに定義した通りであり、Ｙ^１は、式ＩＩに定義した通りである、
から選択される化合物を１種または２種以上含む。特に好ましくは、式ＸＸＩＩで表される化合物であり、ここでＹ^１は、Ｆである。
−媒体は加えて、以下の式

式中、
Ａは、１，４−フェニレンまたはｔｒａｎｓ−１，４−シクロへキシレンであり、
ａは、０または１であり、
Ｒ^３は、２〜９個の炭素原子を有するアルケニル基であり、および
Ｒ^４は、式ＩＡにてＲ^１について定義した通りである、
から選択されるアルケニル化合物を１種または２種以上含む。

式ＸＸＩＩＩで表される特に好ましい化合物は、以下の式ＸＸＩＩＩａ〜ＸＸＩＩＩｉから選択された化合物であり、

式中、
Ｒ^３ａおよびＲ^４ａは、各々、互いに独立して、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７であり、およびａｌｋｙｌは、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基である、
で表される前記化合物である。
特に好ましくは、ＸＸＩＩＩａ、ＸＸＩＩＩｆおよびＸＸＩＩＩｇで表される化合物であり、ここで特にＲ^３ａは、ＨまたはＣＨ_３である。
−媒体は加えて、以下の式

式中、
Ｒ^３は、２〜７個の炭素原子を有するアルケニル基であり、
Ｑは、ＣＦ_２、ＯＣＦ_２、ＣＦＨ、ＯＣＦＨまたは単結合であり、
Ｙは、ＦまたはＣｌであり、および
Ｌ^１およびＬ^２は、各々、互いに独立して、ＨまたはＦである、
で表されるアルケニル化合物を１種または２種以上含む。
特に好ましくは、ＸＸＩＶで表される化合物であり、ここでＬ^１および／またはＬ^２は、Ｆであり、Ｑ−Ｙは、ＦまたはＯＣＦ_３である。さらに好ましくは、式ＸＩで表される化合物であり、ここでＲ^３は、２〜７個の炭素原子、特に２、３または４個の炭素原子を有する１Ｅ−アルケニルまたは３Ｅ−アルケニルである。

非常に好ましくは、式ＸＸＩＶａ

式中、
Ｒ^３ａは、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７、特にＨまたはＣＨ_３である、
で表される化合物である。
−媒体は加えて、以下の式

式中、
Ｒ^１およびＲ^２は、式ＩＢに定義した通りである、
から選択される化合物を１種または２種以上含む。

は、好ましくは

である。

−媒体は、式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩまたはＶＩＩで表される化合物を１種または２種以上含有する；
−Ｒ^０は、２〜７個の炭素原子を有する直鎖アルキルまたはアルケニルである；
−媒体は、式ＩＡ１〜４、好ましくは１、２、３または４で表される化合物、最も好ましくは式ＩＡ１で表される化合物を含有する；
−媒体は、式ＩＢ１〜４好ましくは１または２で表される化合物、最も好ましくは式ＩＢ１で表される化合物を含有する；
−媒体は、式ＩＡ、ＩＢ、ＩＶｂ、ＩＶｃ、ＶＩＩｂ、ＩＸ、Ｘ、ＸＸＩＩ、ＸＸＩＩＩおよびＸＸＶから選択される１種または２種以上の化合物を含む；
−媒体中の式ＩＡで表される化合物の割合は、１〜３５％、特に１〜２５重量％である。
−媒体中の式ＩＢで表される化合物の割合は、１〜２５％、特に１〜１５％、最も好ましくは１〜８重量％である。
−媒体は、本質的に一般式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ〜ＸＸＶＩからなる群から選択される化合物からなる。

用語「アルキル」は、１〜７個の炭素原子を有する直鎖および分岐アルキル基、特にメチル、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直鎖基に及ぶ。２〜５個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
用語「アルケニル」は、２〜７個の炭素原子を有する直鎖および分岐アルケニル基、特に直鎖基に及ぶ。特に、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。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。

用語「フルオロアルキル」は、好ましくは末端にフッ素を有する直鎖基に及ぶ。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−フルオロヘプチルに及ぶ。しかしながら、フッ素の他の位置は、除外されない。
用語「オキサアルキル」は、好ましくは式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｍの直鎖基に及び、ここでｎおよびｍは、各々、互いに独立して、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。

従来の液晶材料、しかし特に式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩおよび／またはＶＩＩで表される１種または２種以上の化合物と混合した式ＩＡおよびＩＢで表される化合物の比較的小さな割合でさえも、しきい値電圧の著しい低下および低い複屈折値の結果となり、低いスメクティック−ネマティック転移温度を伴う広いネマティック相が同時に観察され、寿命を改善することが見い出された。特に好ましいのは、式ＩＡおよびＩＢで表される化合物を１種または２種以上の他に、式ＶＩＩで表される化合物を１種または２種以上、特に式ＶＩＩｂで表される化合物を含む混合物であり、ここでＸ^０は、Ｆ、ＯＣＨＦ_２またはＯＣＦ_３である。式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ〜ＶＩＩで表される化合物は、無色で、安定していて、互いにおよび他の液晶材料と容易に混和できる。さらに本発明の混合物は、非常に高い透明点、つまり比較的低い回転粘度γ_１の値により区別される。

Ｒ^０およびＸ^０の意味の好適に選択することにより、アドレス時間、しきい値電圧、透過特性曲線の急崚度などは、所望の方法で変更することができる。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、一般にアルキル基またはアルコキシ基と比較して、より短いアドレス時間、改善されたネマティック傾向およびより高い弾性定数ｋ_３３（曲がり）およびｋ_１１（広がり）の比という結果となる。４−アルケニル基、３−アルケニル基などは、一般にアルキル基およびアルコキシ基と比較して、より低いしきい値電圧およびより小さなｋ_３３／ｋ_１１値となる。

−ＣＨ_２ＣＨ_２−基は、一般に単共有結合と比較して、より高いｋ_３３／ｋ_１１値という結果となる。より高いｋ_３３／ｋ_１１値は、例えば、９０°のねじれを伴うＴＮセルにおいてより平坦な透過特性曲線を容易にし（グレーシェードを達成するため）、ＳＴＮ、ＳＢＥおよびＯＭＩセルにおけるより急な透過特性曲線（より大きな時分割特性）を容易にし、その逆の場合も同様である。

式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ＋ＩＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ＋ＶＩ＋ＶＩＩの化合物の最適な混合比は、実質的に所望の特性、式ＩＡ、ＩＢ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩおよび／またはＶＩＩで表される成分の選択、および存在するであろう他の成分の選択に依存する。上記の範囲内の好適な混合比を、場合によって、容易に決定することができる。
本発明の混合物中式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ〜ＸＸＶＩで表される化合物の総量は、決定的ではない。混合物はしたがって、種々の特性を最適化する目的のために、さらに１種または２種以上の成分を含むことができる。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観察された効果は、一般に式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ〜ＸＸＶＩで表される化合物の総濃度が高くなるにつれて、より大きくなる。

特に好ましい態様において、本発明の媒体は、式ＩＩ〜ＶＩＩ（好ましくはＩＩ、ＩＩＩおよび／またはＶＩＩ、特にＶＩＩｂ）で表される化合物を含み、ここでＸ^０は、Ｆ、ＯＣＦ_３、ＯＣＨＦ_２、ＯＣＨ＝ＣＦ_２、ＯＣＦ＝ＣＦ_２またはＯＣＦ_２−ＣＦ_２Ｈである。式ＩＡおよびＩＢで表される化合物との好ましい相乗効果は、特に有利な特性という結果となる。特に、式ＩＡ、ＩＢおよび式ＶＩＩｂで表される化合物を含む混合物は、これらの低いしきい値電圧により、区別される。
式ＩＡおよびＩＢで表される化合物を含み、およびさらに式ＩＩ〜ＸＸＶＩで表される化合物を含む本発明の液晶媒体は、低い値の回転粘度、高い複屈折率および良好なＬＴＳを特徴とし、高速の反応時間を示す。これらは、特にＴＶ、ビデオおよびモニター用途に適している。
本発明の媒体で用いられることができる式ＩＡ、ＩＢおよびＩＩ〜ＸＸＶＩおよびこれらの従属式で表される個別の化合物は、知られているか、または既知の化合物と同じように製造することができる。

偏光子、電極基板および表面処理した電極からの、本発明のＭＬＣディスプレイの構造は、このタイプのディスプレイの従来の構造に相当する。用語「従来の構造」とは、本明細書において広く解釈され、また特にポリ−ＳｉＴＦＴ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ＭＬＣディスプレイの全ての誘導型および改変型に及ぶ。
本発明のディスプレイとねじれネマティックセルを基にした従来のディスプレイとの重大な違いは、しかしながら、液晶層の液晶パラメータの選択にある。

本発明に従って用いることのできる液晶混合物は、本質的に従来の方法で製造される。一般的に、より少ない量で用いられる成分の所望の量は、高温で有利に、主成分を構成している成分に溶解する。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の成分の溶液を混合し、完全に混合した後に、例えば蒸留により、溶剤を再度除去することもまた、可能である。

誘電体はまた、当業者に知られており、文献中に記載されている他の添加剤を含んでもよい。例えば、０〜１５％の多色性染料、安定剤またはキラルドーパントを加えることができる。好適なドーパントおよび安定剤を、以下の表ＣおよびＤに示す。

現在の用途および以下の例においては、液晶化合物の構造を、頭文字を用いて示し、その化学式への変換は、以下の表ＡおよびＢに従って行われる。全ての基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１およびＣ_ｍＨ_２ｍ＋１は、それぞれｎおよびｍ個の炭素原子を有する直鎖アルキル基である；ｎおよびｍは、好ましくは０、１、２、３、４、５、６または７である。表Ｂのコーディングは、自明である。表Ａにおいて、基本構造についての頭文字のみを示す。個別の場合、基本構造にかかわる頭文字の後に、ダッシュ記号で分離して、置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｌ^１およびＬ^２に関するコードでが示されている。

本発明の混合物概念の好ましい混合物成分を、表ＡおよびＢに示す。

表Ａ

表Ｂ

表Ｃ
表Ｃに、一般に、本発明の化合物に、好ましくは０．１〜１０重量％、非常に好ましくは０．１〜６重量％の割合で加えられる可能性のあるドーパントを示す。

表Ｄ
例えば、本発明の混合物に加えることができる安定剤を、以下に示す。

式ＩＡおよびＩＢで表される１種または２種以上の化合物の他に、特に好ましい混合物は、表Ｂからの１、２、３、４、５または６以上の化合物を含む。

［実施例］
下記の例は、本発明を限定することなく説明するものである。本明細書中、パーセンテージは重量パーセントを表す。全ての温度はセ氏温度で与えられている。ｍ．ｐ．は融点を表し、ｃｌ．ｐ．＝透明点である。さらに、Ｃ＝結晶状態、Ｎ＝ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相およびＩ＝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。Δｎは、光学異方性を表し、ｎ_ｏは、屈折率を表す（５８９ｎｍ、２０℃）。流動粘度ν_２０（ｍｍ^２／ｓｅｃ）および回転粘度γ_１［ｍＰａ・ｓ］はそれぞれ、２０℃において決定される。Ｖ_１０は、１０％透過率にかかわる電圧を表す（板の表面に対して垂直の視野角）。ｔ_ｏｎは、Ｖ_１０値の２倍に相当する動作電圧におけるスイッチオン時間を表し、ｔ_ｏｆｆは、スイッチオフ時間を表す。Δεは、誘電異方性を表す（Δε＝ε_‖−ε_⊥、ここで、ε_‖は、分子の長軸に対して平行な誘電定数を表し、ε_⊥は、分子の長軸に対して垂直な誘電定数を表す）。電気光学的データは、特に記載がない限り、２０℃でＴＮセルにおいて、第一極小値（すなわち０．５μｍのｄ・Δｎ値）で測定した。光学的データは、特に記載がない限り、２０℃において測定した。

例１

例２

例３

例４

Claims

式ＩＡ

で表される１種または２種以上の化合物および
式ＩＢ１

で表される１種または２種以上の化合物を含むことを特徴とする、極性化合物の混合物に基づく液晶媒体。
（式中、個別の基は、以下の意味を有する：
Ｒ^１およびＲ^２は、各々、互いに独立して、１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基であり、無置換であるか、ＣＮまたはＣＦ_３により一置換されるか、またはハロゲンにより少なくとも一置換され、１個または２個以上のＣＨ_２基は、いずれの場合にも互いに独立して、Ｏ原子は互いに直接結合することがないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、

−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−または−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられていてもよく、
Ｙ^１およびＹ^２は、各々、互いに独立して、ＨまたはＦであり、
Ｘは、Ｆ、Ｃｌまたは６個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシである。）
式ＩＡ１

式中、
Ｒ^１は、請求項１に定義した通りである、
で表される化合物を１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１に記載の媒体。
加えて、一般式ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩおよびＶＩＩ

式中、個別の基は、以下の意味を有する：
Ｒ^０：それぞれ９個までの炭素原子を有する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、
Ｘ^０：Ｆ、Ｃｌ、１〜６個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシ、
Ｚ^０：−Ｃ_２Ｈ_４−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＦ_２−または−ＣＦ_２Ｏ−、
Ｙ^１〜Ｙ^４：各々、互いに独立して、ＨまたはＦ、
ｒ：０または１；
からなる群から選択される化合物を１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の媒体。
加えて、以下の式ＸＸＩＩＩ

式中、
Ａは、１，４−フェニレンまたはｔｒａｎｓ−１，４−シクロへキシレンであり、
ａは、０または１であり、
Ｒ^３は、２〜９個の炭素原子を有するアルケニル基であり、および
Ｒ^４は、式ＩＡにてＲ^１について定義した通りである、
で表される化合物を１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の媒体。
加えて、以下の式ＩＶｂ、ＩＶｃ、ＶＩＩｂ、ＩＸ、Ｘ、ＸＶＩ、ＸＸＩＩ、ＸＸＩＩＩａ、ＸＸＩＩＩｆ、ＸＸＩＩＩｇおよびＸＸＶ

式中、
Ｒ^１およびＲ^２は、請求項１に定義した通りであり、Ｒ ^０は、それぞれ９個までの炭素原子を有する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であり、Ｘ ^０は、Ｆ、Ｃｌ、１〜６個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルケニルオキシまたはハロゲン化アルコキシであり、Ｙ ^１〜Ｙ ^４は、各々、互いに独立してＨまたはＦであり、Ｒ^３ａは、Ｈ、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５またはｎ−Ｃ_３Ｈ_７であり、ａｌｋｙｌは、１〜８個の炭素原子を有するアルキル基であり、そしてＬは、ＨまたはＦである、
で表される化合物から選択された化合物を１種または２種以上含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の媒体。
全体としての混合物中の式ＩＡで表される化合物の比率が、１〜２５重量％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の媒体。
全体としての混合物中の式ＩＢ１で表される化合物の比率が、１〜２５重量％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の媒体。
電気光学的目的のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体の使用。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶媒体を含む、電気光学的液晶ディスプレイ。