JP5816210B2 - 液晶媒体およびそれを含む電気光学ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、特にアクティブマトリックスアドレス方式液晶ディスプレイ（ＡＭＤまたはＡＭＬＣＤ）、特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）またはバリスターを含むアクティブマトリックスを用いるディスプレイに関する。さらに、本出願は、このタイプのディスプレイに使用する液晶媒体に関する。

この種のＡＭＤは様々な電気スイッチング素子に使用される。３極スイッチング素子を用いるディスプレイが最も広く知られている。これらは、本発明においても好ましいものである。このタイプの３極スイッチング素子の例は、ＭＯＳ（金属酸化物シリコン）トランジスタまたは上述のＴＦＴ類またはバリスターである。ＴＦＴ類においては、種々の半導体材料、主にシリコンまたは代わりにセレン化カドミウムが用いられる。特に、多結晶形シリコンまたは無定形シリコンが用いられる。３極電気スイッチング素子とは対照的に、２極スイッチング素子のマトリックス、例えば、ＭＩＭ（金属 絶縁体 金属）ダイオード、環状ダイオード、“back to back”ダイオードもまたＡＭＤに用いることができる。しかし、以下で詳細に説明するように、これらは、一般的には、ＡＭＤによって達成されるさらに悪い電気光学特性のために好ましくない。

このタイプの液晶ディスプレイに誘電体として用いられる液晶は、電圧の作用とは逆に光学特性が変化するものである。媒体として液晶を用いる電気光学ディスプレイは、当業者に知られている。これらの液晶ディスプレイは、種々の電気光学効果を用いる。

最も知られた従来のディスプレイは、ＴＮ効果（約９０°でねじれたネマティック構造を有するツイストネマティック）、ＳＴＮ効果（スーパーツイストネマティック）またはＳＢＥ効果（スーパーツイスト複屈折効果）を用いる。これらのおよび類似の電気光学効果は、正の誘電異方性（Δε）の液晶媒体が用いられる。

一般的にディスプレイにおいて、これらの効果を用いるディスプレイも含むが、動作電圧は、できるかぎり低くすべきであるため、大きい誘電異方性の液晶媒体が用いられ、一般的には主に誘電的に正の液晶化合物から構成されるものであり、誘電的にニュートラルな化合物は、せいぜい比較的少量の／低い割合で含むものである。

正の誘電異方性の液晶媒体を必要とする電気光学効果を利用する従来のディスプレイとは対照的に、例えば、ＥＣＢ効果（電圧制御複屈折）およびその派生型のＤＡＰ（整列相の変形）、ＶＡＮ（垂直配列ネマティック）およびＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）のような負の誘電異方性の液晶媒体を使用した他の光学的効果が存在する。これらは、本出願の目的である。

ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）効果は、最近ではかなりの量が用いられてきているが、誘電的に正および誘電的に負の液晶媒体の両方を用いることができ“ゲスト／ホスト”ディスプレイと同様に用いるディスプレイ形式にもよるが、誘電的に正または負の媒体のいずれにおいても染料を用いることができる。この段落に記載された液晶ディスプレイの場合は、誘電的に負の液晶媒体を用いるものもまた本出願の目的である。

さらに高く期待されたタイプの液晶ディスプレイは、いわゆる“軸対称ミクロドメイン”（ＡＳＭと略記する）ディスプレイ、好ましくは、プラズマ配列によってアドレスされたもの（プラズマアドレス液晶ディスプレイまたはＰＡＬＣＤ）である。これらのディスプレイもまた本出願の目的である。

上述の液晶ディスプレイおよび類似の効果を利用するあらゆる液晶ディスプレイに用いられる液晶媒体は、一般的には、主におよび多くの場合は実にほとんど大部分が、対応する誘電異方性を有する液晶化合物からなり、誘電的に正の媒体の場合には、正の誘電異方性の化合物が、誘電的に負の媒体の場合には、負の誘電異方性の化合物からなるものである。

本出願に従い用いられる媒体では、一般的に液晶ディスプレイは最も低い可能アドレス電圧を有するべきであるために、誘電的にニュートラルな液晶化合物をせいぜい十分な量、一般的には非常にほんのわずかの量、または誘電的に正の化合物を全く有さないものが典型的に用いられる。このため媒体の誘電異方性に対して異符号の誘電異方性を有する液晶化合物の使用は、一般的には、限りなく控えるか、全く用いない。

先行技術の液晶媒体は、比較的低い低温安定性を有するものである
。従って、ネマティック相は、しばしばわずか−２０℃まで、場合によっては、実にわずか−１０℃まで広がるのみである。さらに、しきい値電圧（Ｖ_０）は、同時に比較的高く、多くの場合、実に２Ｖより大きい。

多くの場合において、先行技術の液晶媒体は、比較的好ましくないΔｎ値を有し、しばしば０．１０よりも大きくなる。しかし、光学リタデーションの小さい値が典型的にＶＡＮディスプレイに用いられるために、そのような大きいΔｎ値は、ＶＡＮディスプレイには、特に有利なものではない。従って、例えば、ツイストされない配向ベクトルの場合は、約０．３０μｍのｄ・Δｎ値が用いられ、９０℃のねじれの場合には、約０．４０μｍのｄ・Δｎ値が用いられる。そのような大きいΔｎ値では、非常に小さい層厚の実現が必要とされ、好ましい応答時間が観測されながらも、低い製造収量をもたらす。

多くの場合には、実用的なディスプレイの最も好ましいΔｎ値は、０．０７〜０．１２の範囲である。これは、またＩＰＳディスプレイに適用できる。
さらに、先行技術ディスプレイの応答時間は、しばしば、特に、ビデオに用いることのできるディスプレイには不適切に長い。従って、液晶媒体の粘度は、改善すべきであり、つまり減少すべきである。特に、これは、回転粘度に適用され、非常に特に低温においてである。特に、ホメオトロピックエッジ配向の液晶（例えば、ＥＣＢおよびＶＡＮディスプレイにおいて）の場合において、流体粘度の減少は、一般的に、ディスプレイの製造における充填時間の短縮をもたらす。
従って、先行技術からの媒体の欠点を有さないまたは少なくとも著しく減少した量にする液晶媒体への要求があり、要求され続けてきた。

驚くべきことに、このことは、本発明による液晶媒体によって達成される。これらの媒体は、
ａ）誘電的に負の液晶成分（成分Ａ）であり、１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ

式中、
は、それぞれ相互に独立して、
であり、好ましくは、それぞれ相互に独立して、

特に好ましくは、
Ｒ^１１は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルコキシであり、炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、好ましくは、アルケニルオキシであり、

Ｒ^１２は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシであり、好ましくは、アルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、好ましくは、アルケニルオキシであり、
Ｚ^１１およびＺ^１２のうち一つは、ＯＣＦ_２またはＣＦ_２Ｏであり、他方は、単結合であり、
ｎは、０または１である、
の化合物を含み、

ｂ）誘電的に負の液晶成分（成分Ｂ）であり、
好ましくは、式ＩＩおよびＩＩＩ
式中、
Ｒ^２１は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、好ましくは、アルケニルオキシであり、

Ｒ^２２は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜３個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、
Ｚ^２１およびＺ^２２は、それぞれ相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、好ましくは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または単結合であり、特に好ましくは、単結合であり、

は、それぞれ相互に独立して、

であり、好ましくは、
および、あるならば、
であり、

Ｌ^２１およびＬ^２２は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆであり、好ましくは、ともにＣ−Ｆであり、
ｍは、０または１であり、
は、それぞれ相互に独立して、上述のそれぞれ式ＩＩのときの
に定義したとおりであり、

Ｚ^３は、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、好ましくは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−または単結合であり、特に好ましくは、単結合であり、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、
ｌは、１または２である、
の化合物からなる群から選択される１種または２種以上の誘電的に負の化合物を含み、

および任意に
ｃ）誘電的にニュートラルな成分（成分Ｃ）であり、１種または２種以上の誘電的にニュートラルな式ＩＶ
式中、
Ｒ^４１およびＲ^４２は、それぞれ相互に独立して、上述の式ＩＩのときにＲ^２１で定義したとおりであり、

Ｚ^４１、Ｚ^４２およびＺ^４３は、それぞれ相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、
は、それぞれ相互に独立して、

ｏおよびｐは、それぞれ相互に独立して、０または１であり、
しかし、好ましくは、Ｒ^４１およびＲ^４２は、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜５個を有するアルキルまたはアルコキシであり、または炭素原子２〜５個を有するアルケニルであり、

は、それぞれ相互に独立して、
および非常に特に好ましくは、少なくともこれらの環の少なくとも２つは、
ここで隣接する二つの環は、非常に特に好ましくは、互いに直接結合したものであり、好ましくは、
である化合物を含み、および任意に

ｄ）１種または２種以上の誘電的に正の式Ｖ
式中、
Ｒ^５は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシであり、炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、またはアルケニルオキシであり、
Ｚ^５１、Ｚ^５２およびＺ^５３は、それぞれ相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、

は、それぞれ相互に独立して、
であり、
Ｘ^５は、Ｆ、ＯＣＦ_２ＨまたはＯＣＦ_３であり、
Ｙ^５は、ＨまたはＦであり、好ましくは、Ｘ＝ＦまたはＯＣＦ_２Ｈのときは、Ｆであり、
ｑおよびｒは、それぞれ相互に独立して、０または１である、
を含む。

さらに好ましい態様では、媒体は、１種または２種以上の誘電的に負の式ＶＩ
式中、
Ｒ^６１およびＲ^６２は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、非常に特に好ましくは、ともに炭素原子１〜５個を有するｎ−アルコキシであり、

Ｚ^６は、上述の式ＩＩのときにＺ^２１で定義したとおりであり、
Ｌ^６１およびＬ^６２は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり、他方が、Ｃ−Ｆであり、
Ｌ^６３およびＬ^６４は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆである、
の化合物を含む。

さらに好ましい態様では、媒体が１種または２種以上の誘電的に負の式ＶＩＩ
式中、
Ｒ^７１およびＲ^７２は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、好ましくは、ｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、炭素原子１〜７個を有するアルコキシであり、好ましくは、ｎ−アルコキシであり、特に好ましくは、炭素原子２〜５個を有するｎ−アルコキシであり、または炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、好ましくは、炭素原子２〜４個を有するものであり、非常に特に好ましくは、ともに炭素原子１〜５個を有するｎ−アルコキシであり、
Ｌ^７１およびＬ^７２は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆである、
の化合物を含む。

成分Ａは、好ましくは主に、特に好ましくは本質的に全部が、非常に特に好ましくは、実質的に全部が１種または２種以上の式Ｉの化合物から成る。これらの式Ｉの化合物は好ましくは、式Ｉ−１〜Ｉ−８の化合物からなる群から選択される。：

式中、
Ｒ^１１、Ｒ^１２およびＺ^１２は、それぞれ上述の式Ｉで定義したとおりである。

式Ｉの化合物は、特に好ましくは、以下の式Ｉ−１ａ〜Ｉ−８ｂの１６の化合物からなる群から選択される。：
式中、
Ｒ^１１およびＲ^１２は、上述の式Ｉで定義したとおりであり、Ｒ^１１は、好ましくは、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルであり、およびＲ^１２は、好ましくは、炭素原子１〜７個を有するアルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシである。

化合物は、非常に特に好ましくは、式Ｉ−１ａ、Ｉ−１ｂ、Ｉ−２ａ、Ｉ−３ａ、Ｉ−４ａ、Ｉ−４ｂ、Ｉ−５ａ、Ｉ−６ａ、Ｉ−６ｂおよびＩ−７ａの化合物からなる群から選択され、特に、式Ｉ−１ｂおよびＩ−７ａの化合物からなる群からである。

本願において、組成物の構成成分の引用に関して：
−含むとは、組成物中の関連構成成分の濃度が、好ましくは、１０％以上であり、特に好ましくは、２０％以上であることを意味し、
−主に〜からなるとは、組成物中の関連構成成分の濃度が、好ましくは、５０％以上であり、特に好ましくは、５５％以上であり、非常に特に好ましくは、６０％以上であることを意味し、
−本質的に全部が〜からなるとは、組成物中の関連構成成分の濃度が、好ましくは、８０％以上であり、特に好ましくは、９０％以上であり、非常に特に好ましくは、９５％以上であることを意味し、
−実質的に全部が〜からなるとは、組成物中の関連構成成分の濃度が、好ましくは、９８％以上であり、特に好ましくは、９９％以上であり、非常に特に好ましくは、１００．０％であることを意味する。
これは、成分であっても化合物であってもよく、これらの構成成分を有する組成物としての媒体および化合物の構成成分を有する成分の両方にあてはまる。

液晶媒体は、好ましくは、式Ｉ−１、Ｉ−２およびＩ−４、特に好ましくは、式Ｉ−２および／またはＩ−４の化合物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。

成分Ｂは、好ましくは、主に、特に好ましくは、本質的に全部が、非常に特に好ましくは、実質的に全部が１種または２種以上の式ＩＩおよびＩＩＩの化合物からなる群から選択される化合物からなる。
式ＩＩの化合物は、好ましくは式ＩＩ−１〜ＩＩ−３

式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、上述の式Ｉで定義したとおりであり、
Ｒ^２１は、好ましくは、炭素原子１〜７個を有するｎ−アルキル、炭素原子１〜７個を有するｎ−アルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、
およびＲ^２２は、好ましくは、炭素原子１〜７個を有するｎ−アルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、式Ｉ２およびＩ３では、代わりに炭素原子１〜７個を有するｎ−アルキルであり、

式中、
ｎは、０または１である、
の化合物からなる群から選択される。

式ＩＩＩ化合物は、好ましくは、式ＩＩＩ−１およびＩＩＩ−２の化合物からなる群から選択される：
式中、
Ｒ^３１およびＲ^３２は、上述の式ＩＩＩで定義したとおりであり、好ましくは、ｎ−アルキルである。

液晶媒体は、特に好ましくは、１種または２種以上の式ＩＩ−１ａ〜ＩＩ−１ｆの化合物からなる群から選択される化合物を含む。：
式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、上述の式ＩＩのときに定義したとおりであり、好ましくは、上述の式ＩＩ−１で定義したとおりである。

液晶媒体は、特に好ましくは、１種または２種以上の式ＩＩ−２ａ〜ＩＩ−２ｃの化合物からなる群から選択される化合物を含む。：
式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、上述の式ＩＩで定義したとおりであり、好ましくは、上述の式ＩＩ−２で定義したとおりである。

液晶媒体は、特に好ましくは、１種または２種以上の式ＩＩ−３ａの化合物を含む。：
式中、
Ｒ^２１およびＲ^２２は、上述の式ＩＩのときに定義したとおりであり、好ましくは、上述の式ＩＩ−３のときに定義したとおりである。

成分Ｃは、好ましくは、主に、特に好ましくは、本質的に全部が、非常に特に好ましくは、実質的に全部が１種または２種以上の式ＩＶの化合物からなる群から選択される化合物からなる。これらの式ＩＶの化合物は、好ましくは、式ＩＶ−１〜ＩＶ−３の化合物からなる群から選択される。：
式中、
Ｒ^４１、Ｒ^４２、Ｚ^４１、Ｚ^４２、
は、それぞれ上述の式ＩＶで同様に定義したとおりである。

液晶媒体は、特に好ましくは、１種または２種以上の式ＩＶ−１ａ〜ＩＶ−１ｄ、ＩＶ−１ｅ、ＩＶ−２ａ〜ＩＶ−２ｅおよびＩＶ−３ａ〜ＩＶ−３ｃの化合物からなる群から選択される化合物を含む。：

式中、
ｎおよびｍは、それぞれ相互に独立して、１〜５であり、ｏおよびｐは、それぞれ、それ自身および相互に独立して、０〜３であり、

式中、
Ｒ^４１およびＲ^４２は、上述の式ＩＶ１で定義したとおりであり、フェニル環は、任意にフッ素化されていてもよいが、化合物が式ＩＩおよびその付属式の化合物と同一のときは、そうではない。Ｒ^４１は、好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルであり、特に好ましくは、炭素原子１〜３個を有し、およびＲ^４２は、好ましくは、炭素原子１〜５個を有するｎ−アルキルまたはｎ−アルコキシまたは炭素原子２〜５個を有するアルケニルである。これらのうち、特に好ましものは、式ＩＶ１ａ〜ＩＶ１ｄの化合物である。

成分Ｄは、好ましくは主に、特に好ましくは本質的に全部が、非常に特に好ましくは、実質的に全部が１種または２種以上の式ＩＶの化合物からなる。これらの式ＩＶの化合物は、好ましくは、式Ｖ−１〜Ｖ−４の化合物からなる群から選択される。：

式中、
Ｒ^５、Ｚ^５２、Ｚ^５３および
は、上述の式Ｖで定義したとおりであるが、好ましくは、
Ｒ^５は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルであり、好ましくは、ビニルまたは１Ｅ−アルケニルであり、
Ｚ^５２およびＺ^５３のうち一つは単結合であり、他方は、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＯＯ−または単結合であり、

好ましい態様では、媒体は、１種または２種以上の式ＶＩ、好ましくは、式ＶＩ−１〜ＶＩ−４の化合物からなる群から選択される化合物を含む。：
式中、Ｒ^６１およびＲ^６２は、上述の式ＶＩで定義したとおりである。

好ましい態様では、媒体は、１種または２種以上の式ＶＩＩ、好ましくは、ＶＩＩ−１
式中、
Ｒ^７１およびＲ^７２は、上述の式ＶＩＩで定義したとおりである、
からなる群から選択される化合物を含む。

好ましい態様において、本発明による液晶媒体は、全体で、混合物全体に基づき、
５％〜８５％の、好ましくは、１０％〜５５％および特に好ましくは、１５％〜４０％の成分Ａ、好ましくは、式Ｉの化合物、
５％〜８５％の、好ましくは、１０％〜８５％、特に好ましくは、２０％〜８０％、非常に特に好ましくは、４０％〜７５％の成分Ｂ、好ましくは、式ＩＩおよびＩＩＩの化合物、このとき、化合物ＩＩおよびＩＩＩの濃度割合は、好ましくは、２：１以上であり、特に好ましくは、３：１以上であり、非常に特に好ましくは、４：１以上であり、

０％〜５０％の、好ましくは、０％〜４０％、特に好ましくは、０％〜３０％、および非常に特に好ましくは、５％〜２５％の成分Ｃ、好ましくは、式ＩＶの化合物、および
０％〜４０％の、好ましくは、０％〜３０％、特に好ましくは、０％〜２０％、および非常に特に好ましくは、１％〜１５％の成分Ｄ、好ましくは、式ＩＶの化合物
を含む。

ここで、本明細書を通して、化合物という用語は、複数の化合物で記載されてあっても、別段の記載がない限り、一つおよび複数の化合物の両方を意味する。

それぞれの化合物は、それぞれ１％〜３０％の濃度でここでは、用いられ、好ましくは、２％〜３０％および特に好ましくは、４％〜１６％である。例外として、３つのフェニル環を有する化合物および４つの６員環を有する化合物が、形成される。これらの化合物は、それぞれの場合において、それぞれの化合物につき、０．５％〜１５％、好ましくは、１％〜１０％および特に好ましくは、１％〜８％で用いられる。ｎ＝０の式Ｉの化合物の場合、媒体中のそれぞれの化合物の割合から、好ましくは、１％〜２０％、好ましくは、２％〜１５％であり、特に好ましくは、５％〜８％の濃度に制限される。ｎ＝１の式Ｉの化合物の場合、媒体中のそれぞれの化合物の割合から、好ましくは、１％〜３０％、好ましくは、２％〜２０％であり、特に好ましくは、８％〜１２％の濃度に制限される。

好ましい態様では、液晶媒体は、特に好ましくは、全体で、
１０％〜４０％の式Ｉの化合物、
５０％〜９０％の式ＩＩおよびＩＩＩの化合物、
０％〜４０％の式ＩＶの化合物、および
０％〜２０％の式Ｖの化合物
を含む。

この態様では、液晶媒体は、非常に特に好ましくは、全体で、
１５％〜３５％の式Ｉの化合物、
６０％〜８０％の式ＩＩおよびＩＩＩの化合物、
０％〜２０％の式ＩＶの化合物、および
０％〜５％の式Ｖの化合物
を含む。

特に好ましい態様では、その場合上述の好ましい濃度範囲の好ましい態様と一致しても、好ましくは、一致するものであって、液晶媒体が、：
・１種または２種以上の式Ｉの化合物、好ましくは式Ｉ−１ｂおよびＩ−７ａの化合物からなる群から選択され、好ましくは、Ｒ^１１は、ｎ−アルキルであり、Ｒ^１２は、アルコキシであり、および
・１種または２種以上の式ＩＩ−１の化合物、好ましくは、
−１種または２種以上の式ＩＩ−１ａの化合物、および／または、好ましくはおよびであり、
−１種または２種以上の式ＩＩ−１ｃの化合物、および／または、好ましくはおよびであり、

・１種または２種以上の式ＩＩＩ−１の化合物、および／または、好ましくはおよびであり、
・１種または２種以上の式ＩＶ−１〜ＩＶ−４の化合物からなる群から選択される化合物、好ましくは、
−１種または２種以上の式ＩＶ−１ａ〜ＩＶ−１ｄの化合物からなる群から選択される化合物からなる群から選択される式ＩＶ−１の化合物、非常に特に好ましくは、式ＩＶ−１ｃおよびＩＶ−１ｄからなる群から選択され、特に、式ＩＶ−１ｃであり、および／または、好ましくはおよびであり、

−１種または２種以上の式ＩＶ−２ｃおよび／またはＩＶ−２ｅの化合物、および／または、好ましくはおよびであり、
−１種または２種以上の式ＩＶ−３ｃおよび／またはＩＶ−３ｄの化合物、および／または、好ましくはおよびであり、
−１種または２種以上の式ＩＶ−４の化合物、および／または
・１種または２種以上の式Ｖ〜ＶＩＩの化合物からなる群から選択される化合物、
を含む。

ここで特に好ましくは、液晶媒体は、
−１種または２種以上の式Ｉの化合物、好ましくは、式Ｉ−１ｂおよびＩ−７ａの化合物からなる群から選択され、好ましくは、式中、Ｒ^１１は、ｎ−アルキルであり、Ｒ^１２は、アルコキシであり、および特に、いずれの場合でも化合物につき６％〜２０％の濃度であり、および／または
−１種または２種以上の式ＩＩ−１ａの化合物、特に、いずれの場合でも化合物につき４％〜１８％の濃度であり、および／または

−１種または２種以上の式ＩＩ−１ｃの化合物、特に、いずれの場合でも化合物につき３％〜１５％の濃度であり、好ましくは、どの場合でも、式中、Ｒ^２１は、炭素原子１〜３個を有するアルキルであり、Ｒ^２２は、炭素原子１〜３個を有するアルコキシである、およびＲ^２１は、炭素原子１〜３個を有するアルキルであり、Ｒ^２２は、炭素原子１〜３個を有するアルキルである、１種または２種以上の化合物、および／または
−１種または２種以上の式ＩＶ−１の化合物、好ましくは、式ＩＶ−１ｂおよび／またはＩＶ−１ｃ
を含む。

これらの媒体は、必要であれば、１種または２種以上の式Ｖ−１〜Ｖ−４の化合物からなる群から選択される化合物を含む。
本発明による液晶媒体は、好ましくは、いずれの場合においても−２０℃〜７０℃のネマティック相を有し、特に好ましくは、−３０℃〜８０℃および非常に特に好ましくは、−４０℃〜９０℃および最も好ましくは、−４０℃〜１０５℃である。

“ネマティック相を有する”との用語は、まず該当する温度の低温で、スメクティック相および結晶が見られないことを意味し、次に、クリアリングがネマティック相からの加熱の際に発生しないことを意味する。低温における研究は、該当する温度で、フロー粘度計で行われ、電気光学用途に対応した層厚を有するテストセル内で少なくとも１００時間保存することによって行われる。高温では、透明点は、従来の方法によって、キャピラリー内で計測される。

さらに、本発明による液晶媒体は、比較的低い光学異方性値によって特徴付けられている。複屈折率値は、好ましくは、０．０６０〜０．１５０の範囲であり、特に好ましくは、０．０７０〜０．１２０の範囲であり、非常に特に好ましくは、０．０７０〜０．１１０である。
さらに、本発明による液晶媒体は、比較的低い２．２Ｖ以下のしきい値電圧（Ｖ_０）を有し、好ましくは、２．０Ｖ以下であり、特に好ましくは、１．９Ｖ以下であり、非常に特に好ましくは、１．８５Ｖ以下である。特に好ましい態様では、本発明による液晶媒体は、１．５Ｖ以下のしきい値電圧値を有する。
これらの好ましいそれぞれの物性値は、いずれの場合でも、互いに組み合わせて観察される。

上述の式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物の量の制限とは別に、式ＩおよびＩＩの化合物は、本発明に従い、それぞれの物質につき約２５％までの濃度および、式ＩＩＩの化合物がそれぞれの物質につき約２０％までの濃度で、好ましくは、１６％まで、液晶媒体に用いられる。式Ｉ−１の化合物は、好ましくは、それぞれの物質につき約２０％までの濃度で、好ましくは、１５％まで、用いられる。

本出願では、“≦”は、以下を意味し、好ましくは、未満であり、および“≧”は以上を意味し、好ましくは、より大きいことを意味する。
本出願において、
は、トランス−１，４−シクロヘキシレンを表す。

本出願において、誘電的に正の化合物という用語は、＞１．５のΔεを有する化合物を意味し、誘電的にニュートラルである化合物とは、−１．５≦Δε≦ １．５を有する化合物を意味し、誘電的に負である化合物とは、＜−１．５のΔεを有する化合物を意味する。化合物の誘電異方性は、ここでは、液晶ホスト中に化合物を１０％溶解して測定し、ホメオトロピック表面配向を有し、２０μｍの厚みを有する少なくとも一つのテストセル中およびホモジニアス表面配向を有し、２０μｍの厚みを有する少なくとも一つのテストセル中で、１ｋＨｚで、この混合物のキャパシタンスを測定する。測定電圧は、典型的には、０．５Ｖ〜１．０Ｖであるが、それぞれの液晶混合物では、常に、容量しきい値より小さい。

誘電的に正および誘電的にニュートラルの化合物として用いられるホスト混合物は、ＺＬＩ−４７９２であり、誘電的に負の化合物として用いられるホスト混合物は、ＺＬＩ−２８５７であり、ともにMerck KGaA、Germanyからのものである。試験する化合物添加後におけるホスト混合物の誘電定数の変化および用いた化合物１００％の外挿により、それぞれの試験化合物の値が得られる。

しきい値電圧という用語は通常、別段の記載がない限り、１０％の相対コントラストの光学しきい値（Ｖ_１０）に関する。
しかし、負の誘電異方性の液晶混合物に関して、本出願中のしきい値電圧との用語は、別段の記載がない限り、容量しきい値電圧（Ｖ_０）として用いられ、フレデリクスしきい値としても知られている。

この出願のすべての濃度は、別段の記載がない限り、重量パーセントであり、該当する混合物または、混合成分に関する。すべての物性は“メルク液晶、液晶の物性”、１９９７年１１月のもの、Merck KGaA、Germanyに従い、測定され、別段の記載がない限り、２０℃の温度である。Δｎは、５８９ｎｍで測定され、Δεは、１ｋＨｚで測定される。
負の誘電異方性の液晶媒体の場合、しきい値電圧は、レシチンによって、ホメオトロピックに配向した液晶を用いてMerck KGaA、Germanyで製造されるテストセル中で容量しきい値Ｖ_０（フレデリクスしきい値としても知られているが）として測定される。

本発明による液晶媒体は、必要であれば、従来の量でさらに添加剤およびカイラルドーピング剤もまた含んでもよい。用いるこれらの添加剤の量は、混合物全体量に対して、全体で０％〜１０％であり、好ましくは、０．１％〜６％である。用いる個々の化合物の濃度は、好ましくは、０．１〜３％である。これらのおよび類似の添加剤の濃度は、液晶媒体中の液晶化合物の濃度および濃度範囲を表すときには、考慮されない。

組成物は複数の化合物からなり、好ましくは、３〜３０であり、特に好ましくは、６〜２０であり、非常に特に好ましくは、１０〜１６の化合物であり、従来の方法によって混合される。一般的には、より少量で用いる成分の所望量を、有利に高められた温度で、主要構成成分を構成する成分中に溶解される。選択される温度が、主要構成成分の透明点よりも高い場合には、溶解工程の終了は、特に簡単に観測される。しかし、他の従来の方法によって、例えば、予め混合したもの、または、いわゆる“マルチボトルシステム”から液晶混合物を製造することもまたできる。

適する添加剤によって、本発明による液晶相は、これまでに記載したＥＣＢ、ＶＡＮ、ＩＰＳ、ＧＨまたはＡＳＭ−ＰＡ ＬＣＤディスプレイのいずれのタイプのものに用いることができるような方法で変更することができる。
以下の例は、限定することなく、本発明を示すためのものである。例では、液晶物質の透明点Ｔ（Ｃ，Ｎ）、スメクチック（Ｓ）相からネマチック（Ｎ）相への転移Ｔ（Ｓ，Ｎ）および透明点Ｔ（Ｎ，Ｉ）は、摂氏温度で示す。

別段の記載がない限り、上記および以下のパーセンテージは、重量パーセントであり、別段の記載がない限り、物性は、２０℃での値である。
別段の記載がない限り、上記および以下のすべてのパーセンテージは、重量パーセントであり、別段の記載がない限り、すべて物性は、２０℃での値である。

本出願中の温度を示した値のすべては、℃であり、温度差は、別段の記載がない限り、対応する温度差である。
本出願および以下の例において、液晶化合物の構造は頭字語を用いて示されており、その化学式への変換は下記表ＡおよびＢに従い得られる。基Ｃ_n Ｈ_2n+1およびＣ_m Ｈ_2m+1は全部が、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のコードは自明である。表Ａにおいて、基本構造に関わる頭字語のみが示される。個々の場合において、この基本構造に関わる頭字語の後にハイフンで分離され、置換基Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｌ¹ およびＬ² に係るコードが示されている：

表Ａ

表Ｂ

例
以下の例は、本発明を説明しようとするものであって、制限するものではない。本明細書全体をとおして、パーセンテージは重量によるパーセントである。温度はいずれも、摂氏度で示されている。△ｎは光学異方性を表わし（５８９ｎｍ、２０℃）、Δεは、誘電異方性（１ｋＨｚ、２０℃）、Ｈ．Ｒ．は、電圧保持率（１００℃、オーブン内５分後、１Ｖ）およびＶ_０は、しきい値電圧であり、２０℃で測定した。

液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、いわゆる広い範囲の用途に、例えば、携帯電話およびナビゲーションシステムに要求される、非常に大きい温度範囲で用いることができるといった点で特徴付けられる。

例２

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスを有するディスプレイに取り入れるが、ここでは、ＩＰＳディスプレイである。このディスプレイは、特に、非常に低いアドレス電圧で特徴付けられる。

例３

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。

例４

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、いわゆる広い範囲の用途に、例えば、携帯電話およびナビゲーションシステムに要求される、非常に大きい温度範囲で用いることができるといった点で特徴付けられる。

例５
例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。

例６

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、非常に短い応答時間を示す。

例７

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、非常に短い応答時間を示す。

例８

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、広い温度範囲で用いることができ、低いアドレス電圧が要求されるという点で特徴付けられる。

例９

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、広い温度範囲で用いることができるという点で特徴付けられる。

例１０

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、非常に短い応答時間で特徴付けられる。

例１１

例１のように、液晶媒体を、ＴＦＴアドレスのＶＡディスプレイに取り入れる。このディスプレイは、特に、非常に短い応答時間で特徴付けられる。
例１および３〜１１の液晶混合物は、ＩＰＳディスプレイにおいても良好な結果で用いることができる。

Claims (20)

1. ネマティック液晶媒体であって、
   ａ）混合物全体に基づいて１０〜５５重量％の１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ−１’’およびＩ−５’’のいずれかで表される化合物および／または混合物全体に基づいて５〜８５重量％の式Ｉ−６’’で表される化合物
   式中、
   Ｒ^１１は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、炭素原子１〜７個を有するアルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、
   Ｒ^１２は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルである、
   を含む誘電的に負の液晶成分（成分Ａ）、および
   ｂ）式ＩＩ’
   式中、
   Ｒ ^２１ ’は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
   Ｒ ^２２ ’は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
   Ｚ ^２１ ’およびＺ ^２２ ’は、単結合であり、
   は、それぞれ相互に独立して、
   であり、
   Ｌ ^２１ ’およびＬ ^２２ ’は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆであり、および
   ｍ’は、１である、
   で表される１種または２種以上の化合物を含む誘電的に負の液晶成分（成分Ｂ）を含むことを特徴とする、前記媒体（但し、前記媒体であって、一般式（Ｉ ^＊ ）で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分Ｉ ^＊ ；および上記式Ｉ−１’’、Ｉ−５’’およびＩ−６’’で表される化合物群から選択された少なくとも１種の化合物からなる成分ＩＩ ^＊ を含有する、該媒体は除く
   （上記式中、Ｒ ^１＊ はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｒ ^２＊ はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基、アルコキシ基または炭素数２〜１０のアルケニル基を示し；Ｚ ^１＊ およびＺ ^２＊ は−ＣＨ _２ ＳｉＨ _２ −、単結合または−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −を示し、ただし、Ｚ ^１＊ およびＺ ^２＊ のいずれか１個は−ＣＨ _２ ＳｉＨ _２ −であり、他の１個は単結合または−ＣＨ _２ ＣＨ _２ −を示し；環Ａ ^１＊ はトランス−１，４−シクロヘキシレン基、１，４−フェニレン基または環の側位の少なくとも１個の水素原子がフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基を示し；ｍ ^＊ は０または１を示し、ただし、ｍ ^＊ ＝０のときＺ ^２＊ は−ＣＨ _２ ＳｉＨ _２ −を示す）。
2. 式ＩＩ’で表される化合物であって、式中
   Ｌ ^２１ ’およびＬ ^２２ ’がともにＣ−Ｆである該化合物を含有する、請求項１に記載の媒体。
3. 成分Ａが、１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ−１’’表される化合物を含む、請求項１または２に記載の媒体。
4. 成分Ａが、１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ−５’’表される化合物を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の媒体。
5. 成分Ａが、１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ−６’’表される化合物を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の媒体。
6. ネマティック液晶媒体であって、
   ａ）混合物全体に基づいて１０〜５５重量％の１種または２種以上の誘電的に負の式Ｉ−１’’およびＩ−５’’のいずれかで表される化合物
   式中、
   Ｒ ^１１ は、炭素原子１〜７個を有するアルキル、炭素原子１〜７個を有するアルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニルオキシであり、
   Ｒ ^１２ は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシまたは炭素原子２〜７個を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルである、
   を含む誘電的に負の液晶成分（成分Ａ）、および
   ｂ）式ＩＩ’
   式中、
   Ｒ ^２１ ’は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
   Ｒ ^２２ ’は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
   Ｚ ^２１ ’およびＺ ^２２ ’は、単結合であり、
   は、それぞれ相互に独立して、
   であり、
   Ｌ ^２１ ’およびＬ ^２２ ’は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆであり、および
   ｍ’は、１である、
   で表される１種または２種以上の化合物を含む誘電的に負の液晶成分（成分Ｂ）を含むことを特徴とする、前記媒体。
7. 式ＩＩ’で表される化合物であって、式中
   Ｌ ^２１ ’およびＬ ^２２ ’がともにＣ−Ｆである、
   である該化合物を含有する、請求項６に記載の媒体。
8. 成分Ａが、式Ｉ−１’’表される１種または２種以上の誘電的に負の化合物を含む、請求項６または７に記載の媒体。
9. 成分Ａが、式Ｉ−５’’表される１種または２種以上の誘電的に負の化合物を含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の媒体。
10. 混合物全体に基づいて１５〜４０重量％の式Ｉ−６’’で表される化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶媒体。
11. ｃ）誘電的にニュートラルの液晶成分（成分Ｃ）、および／または
    ｄ）誘電的に正の液晶成分（成分Ｄ）
    を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液晶媒体。
12. 成分Ｂとして、式ＩＩおよび式ＩＩＩ
    式中、
    Ｒ^２１は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
    Ｒ^２２は、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、アルケニルオキシであり、
    Ｚ^２１およびＺ^２２は、それぞれ相互に独立して、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、但しＺ ^２１ およびＺ ^２２ は同時に単結合ではない、
    は、それぞれ相互に独立して、
    であり、
    Ｌ^２１およびＬ^２２は、ともにＣ−Ｆであるか、二つのうち一つが、Ｎであり他方が、Ｃ−Ｆであり、
    ｍは、０または１であり、
    Ｚ^３は、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−または単結合であり、
    Ｒ^３１およびＲ^３２は、それぞれ相互に独立して、炭素原子１〜７個を有するアルキルまたはアルコキシ、または炭素原子２〜７個を有するアルコキシアルキル、アルケニル、またはアルケニルオキシであり、
    ｌは、１または２である、
    の化合物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ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の媒体。
13. 成分Ｂとして、１種または２種以上の式ＩＩの化合物を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の媒体。
14. 成分Ｂとして、１種または２種以上の式ＩＩＩの化合物を含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の媒体。
15. 成分Ｃを含むことを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の媒体。
16. 成分Ｄを含むことを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の媒体。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の液晶媒体を含む、電気光学ディスプレイ。
18. アクティブマトリックスディスプレイであることを特徴とする、請求項１７に記載のディスプレイ。
19. ＥＣＢまたはＩＰＳであることを特徴とする、請求項１７または１８に記載のディスプレイ。
20. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の液晶媒体の、電気光学ディスプレイにおける使用。