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JP6411351B2 - 液晶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は液晶媒体(LC媒体)、電気光学的目的のためのその媒体の使用、およびこの媒体を備えるLCディスプレイに関する。
液晶は、印加電圧によって物質の光学的性質を変化させることができるため、主に表示装置の中の誘電体として使用される。液晶に基づいた電気光学装置は、当業者に極めて公知であり、種々の効果に基づくことができる。そのような装置の例として、動的散乱を有するセル、DAP(整列相の変形:Deformation of Aligned Phases)セル、ゲスト/ホストセル、捩れネマチック構造を有するTNセル、STN(スーパーツイストネマチック)セル、SBE(超複屈折効果:Superbirefringence Effect)セルおよびOMI(光学モード干渉:Optical Mode Interference)セルが挙げられる。最も一般的な表示装置は、Schadt−Helfrich効果に基づく、ツイストネマチック構造を有する。
液晶材料としては、良好な化学的および熱的安定性を有すると共に、電場と電磁線放射に対しても優れた安定性を有することが必要である。さらに、液晶材料は低粘度であり、セル中で、アドレス時間が短く、閾電圧が低くおよびコントラストが高いものでなければならない。
さらに、液晶材料は、通常の動作温度において、即ち、室温以上または室温以下の出来る限り広い範囲において、適切な中間相、例えば前述のセル用のネマチック中間相またはコレステリック中間相を有していなければならない。液晶は通常、複数成分の混合物として使用されるため、成分が互いに容易に混和することが重要である。さらに導電性、誘電異方性および光学異方性のような特性は、セルの型および用途分野に応じて、種々の要求を満足しなければならない。 例えば、ツイストネマチック構造を有するセル向けの材料は、正の誘電異方性および低い導電率を有していなければならない。
例えば、個々のピクセルのスイッチングのために集積非線形素子を有するマトリックス型液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)については、大きな正の誘電異方性、広いネマチック相、比較的低い複屈折率、非常に高い比抵抗、優れたUVおよび温度安定性、および低い蒸気圧を有する媒体が望まれる。
マトリックス型液晶ディスプレイは公知である。個々のピクセルのそれぞれのスイッチングに使用することができる非線形素子の例は、アクティブ素子(つまりトランジスター)である。そして使用される用語「アクティブマトリックス」は、2つの区別される型に分けられる。
1.基板としてのシリコンウエハー上のMOS(Metal Oxide Semiconductor、金属酸化物半導体)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(Thin−Film Transistor、TFT)。
基板材料として単結晶シリコンを使用すると、色々な部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合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。
好適であってより有望な第2の型の場合には、TN効果が通常、電気光学的効果として使用される。区別される2つの技術がある。即ち、例えばCdSeのように化合物半導体を含むTFTと、多結晶またはアモルファスシリコンに基づいたTFTとである。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。
TFTマトリックスは、ディスプレイの1つのガラス板の内面に形成され、もう一方のガラス板は、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。この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも適用できる。このディスプレイでは、フィルター素子がスイッチング可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置される。
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たTNセルを作動させ、バックライトで照らされる。
ここで用語「MLCディスプレイ」は、集積非線形素子を備えた全てのマトリックスディスプレイも含む。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)のような受動型素子を備えたディスプレイも含む。
この型の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)、またはコンピュータ用(ラップトップ)および自動車または航空機内で使用される高度情報表示装置用途に適している。コントラストの角度依存性と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がある[TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、Proc. Eurodisplay、(パリ)、1984年9月、第84巻、第A210−288号、第141ff頁(非特許文献1)およびSTROMER,M.、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、Proc. Eurodisplay、(パリ)、1984年9月、第84巻、第145ff頁(非特許文献2)参照]。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し、また、残像消去の問題も生じ得る。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に全体に渡って低下するので、許容される耐用年数を得るためには、高い(初期)抵抗を有することが非常に重要である。特に、低電圧用混合物の場合には、高い抵抗値を達成することは従来不可能であった。さらに、温度の上昇および加熱および/またはUV照射後に、比抵抗の増加が可能な限り小さいことも重要である。また、先行技術による混合物の低温特性も特に良くない。低温であっても、結晶および/またはスメクティック相が生じないことが要求され、さらに、粘性の温度依存性も可能な限り低いことが要求される。よって、先行技術のMLCディスプレイは今日の必要条件を満たさない。
バックライトを使用する液晶ディスプレイ、即ち、透過型および必要により半透過型動作に加えて、反射型液晶ディスプレイも特に興味をもたれている。これらの反射型液晶ディスプレイは情報表示装置のために周囲光を使用する。そのため、同じサイズと解像度を有するバックライト液晶ディスプレイより、消費エネルギーが著しく少ない。TN効果は非常によいコントラストによって特徴付けられるので、このタイプの反射ディスプレイは、明るい周囲状況下で容易に読むことができる。これは、例えば携帯時計およびポケット計算機に使用されているような単純な反射TNディスプレイとしてすでに知られている。しかしながら、この原理はまた、例えばTFTディスプレイのように高品質およびより高解像度のアクティブマトリックス駆動ディスプレイに適用することができる。ここで、通常慣用型である透過TFT−TNディスプレイで既に使用されるように、低複屈折率(Δn)の液晶を使用することが、低い光学遅延(d・Δn)を達成するために必要である。この低い光学遅延により、通常は、コントラストの視野角依存性が許容できる程度に低くなる(特許文献1:独国特許第3022818号明細書参照)。反射ディスプレイでは、光が通過する有効な層の厚さは、同じ層厚を有する透過ディスプレイに比べて反射ディスプレイでは約2倍になるので、低複屈折率の液晶の使用は、透過ディスプレイよりもさらに重要である。
シャッターメガネによって3D効果を達成するために、低い回転粘度と、対応して高い光学的異方性(Δn)とを有する高速スイッチング混合物が特に用いられる。ディスプレイの2次元的表示を3次元的な裸眼立体表示に切り替えることのできる気光学的レンズ系を、高い光学的異方性(Δn)を有する混合物を使用して達成できる。
したがって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、低温でも短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらの不都合を有していないか、有していたとしてもより少ない程度であるMLCディスプレイが引き続き強く要求されている。
TN(Schadt−Helfrich)セルでは、セル中で次の利点を容易にする媒体が望まれる:
−拡大されたネマチック相範囲(特に、低い温度までの)、
−極度に低い温度でのスイッチ能力(屋外用途、自動車、航空電子工学)、
−紫外線照射に対する増大された抵抗(より長い寿命)、
−低い閾電圧。
先行技術から入手可能な媒体では、これらの利点を、同時に他のパラメーターを保持しながら達成することはできない。最新のLCDフラットパネルスクリーンは、例えば、映画およびビデオゲームなどのマルチメディアコンテンツをリアルに再生するために、よりいっそう速い応答時間が必要である。これらは、高い光学的異方性Δnとともに、非常に低い回転粘度γを有するネマチック液晶媒体を同様に必要とする。必要な回転粘度を得るために、高い極性および高いΔnと同時に、特に有利なγ/透明点比を有する、基材が求められる。
スーパーツイスト型(STN)セルの場合には、より大きな時分割駆動および/またはより低い閾電圧および/またはより広いネマチック相範囲(特に、低温において)を可能にする媒体が望まれる。この目的のために、利用可能なパラメーターの範囲(透明点、スメクティック−ネマチックの相転移または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメーター)を一層広げることが、至急望まれている。
特に、TVおよびビデオ用途(例えば、LCD−TV、モニター、PDA、ノートブック、ゲームコンソール)向けのLCディスプレイの場合、応答時間が著しく短縮されていることが望まれる。このためには、低い回転粘度および高い誘電異方性を有するLC混合物が要求される。同時に、LC媒体は、好ましくは80℃以上の高い透明点を有していなければならない。
独国特許第3022818号明細書
TOGASHI,S.、SEKIGUCHI,K.、TANABE,H.、YAMAMOTO,E.、SORIMACHI,K.、TAJIMA,E.、WATANABE,H.およびSHIMIZU,H.、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、Proc. Eurodisplay、(パリ)、1984年9月、第84巻、第A210−288号、第141ff頁 STROMER,M.、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、Proc. Eurodisplay、(パリ)、1984年9月、第84巻、第145ff頁
本発明は、上で示した不具合を示さないか、低減された程度にのみ示し、そして好ましくは速い応答時間および低い回転粘度を有し、同時に高い透明点ならびに高い誘電異方性および低い閾電圧を有する、特にこのタイプのMLC、FFS、IPS、TN、PS−FFS、PS−IPS、正VAまたはSTNディスプレイ用の媒体を提供することを目的とする。
ここで、この目的は、式IAの1種類以上の化合物を含むLC媒体を使用することで、達成できることが見出された。式IAの化合物により、上で示される望ましい特性を有するLC混合物が結果として得られる。
本発明は、式IAの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体に関する。
Figure 0006411351
式中、
は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまはたアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
Figure 0006411351

−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、および
1〜6は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。
驚くべきことに、1種類以上の式IAの化合物を含む混合物は高い誘電異方性Δεを有し、同時に、回転粘度γ/透明点の優れた比を有することが見出された。よって、それらは、低いγおよび非常に高い透明点を有する液晶混合物を達成するのに特に適している。加えて、式IAの化合物は、LC媒体中において良好な溶解性および非常に良好な相挙動を示す。式IAの化合物を含む本発明のLC媒体は、低い回転粘度、速い応答時間、高い透明点、非常に高い正の誘電異方性、比較的高い複屈折率および広いネマチック相の範囲を有する。よって、それらは、携帯電話、TVおよびビデオの用途分野に特に適する。
式IAの化合物は、広範囲の用途分野を有する。置換基の選択に応じて、それらは液晶媒体を主に構成する基礎材料となり得るが、例えば、このタイプの誘電体の誘電的および/または光学的異方性を修正したり、および/または、それの閾電圧および/または粘度を最適なものとするために、他に分類される化合物からの液晶基礎材料を式IAの化合物に加えることもできる。
式IAの化合物は、比較的低い融点を有し、良好な相挙動を示し、純粋な状態で無色であり、電気光学的な使用のための好ましい温度範囲で液晶中間相を形成する。それらは、化学的に、熱的に、および光に対して安定である。
以上および以下において式中のRがアルキル基および/またはアルコキシ基を表している場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、2、3、4、5、6または7個の炭素原子を有しており、従って、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、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシであり、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、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。RおよびRは、それぞれ好ましくは、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキルを表す。
オキサアルキルは、好ましくは、直鎖の2−オキサプロピル(即ちメトキシメチル)、2−(即ちエトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち2−メトキシエチル)、2−、3−または4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニル、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。
がアルキル基を表しており、1個のCH基が−CH=CH−基で置き換えられている場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、2〜10個の炭素原子を有している。従って、特に、ビニル、プロパ−1−または−2−エニル、ブタ−1−、−2−または−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−または−4−エニル、ヘキサ−1−、−2−、−3−、−4−または−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−または−6−エニル、オクタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−または−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−または−8−エニル、デカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−または−9−エニルを表す。
がアルキルまたはアルケニル基を表し、それがハロゲンによって少なくとも1置換されている場合、この基は好ましくは直鎖であり、ハロゲンは好ましくはFまたはClである。多置換の場合、ハロゲンは好ましくはFである。得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。1置換の場合、フッ素または塩素置換は何れの所望の箇所でも構わないが、好ましくはω位である。
上および下の式において、Xは、好ましくは、F、Cl、1フッ素化または多フッ素化された1、2または3個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、1フッ素化または多フッ素化された2または3個のC原子を有するアルケニル基である。Xは、特に好ましくは、F、Cl、CF、CHF、OCF、OCHF、OCFHCF、OCFHCHF、OCFHCHF、OCFCH、OCFCHF、OCFCHF、OCFCFCHF、OCFCFCHF、OCFHCFCF、OCFHCFCHF、OCFCFCF、OCFCFCClF、OCClFCFCF、OCH=CFまたはCH=CFであり、非常に好ましくはFまたはOCFであり、更には、CF、OCF=CF、OCHFまたはOCH=CFである。
がFまたはOCF、好ましくはFを表す式IAの化合物が特に好ましい。式IAの好ましい化合物は、YがFを表すもの、YがFを表すもの、Y、Y、YおよびYがそれぞれHを表すものである。
式IAの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
式中、
およびXは、請求項1で示される意味を有する。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、特には、エチルおよびプロピル、更には、2〜6個のC原子を有するアルケニルを表す。Xは、好ましくは、FまたはOCFを表す。
サブ式IA−gの化合物(特にXがFである場合)が、非常に特に好ましい。
式IAの化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl,Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Georg−Thieme−Verlag,Stuttgart)に記載されている、それ自体公知の方法によって、反応に適切な公知の反応条件下で精密に調製される。本明細書ではより詳細には記載しないが、本発明では、それ自体公知の様々な改良法の利用も行ってよい。
例えば、以下の通り式IAの化合物を調製することができる。
Figure 0006411351
本発明は式IAの化合物にも関する。
本発明による混合物の好ましい実施形態を以下に示す。
−媒体が式IIおよび/またはIIIの1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351

式中、
は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまはたアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
Figure 0006411351

−O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、および
1〜6は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
Figure 0006411351

−式IIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351

式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表す。式IIaおよびIIbの化合物、特に、XがFを表す式IIaおよびIIbの化合物が特に好ましい。
−式IIIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表す。式IIIaおよびIIIeの化合物、特に、式IIIaの化合物が特に好ましい。
−媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351
式中、
、XおよびY1〜4は上で示される意味を有し、および
は、−C−、−(CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C−、−CHCF−、−CFCH−、−CHO−、−OCH−、−COO−または−OCF−を表し、また、式VおよびVIにおいては単結合も表し、また、式VおよびVIIIにおいては−CFO−も表し、
rは、0または1を表し、および
sは、0または1を表す。
−式IVの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、FまたはOCF、更には、OCF=CF、CFおよびClを表す。
−式Vの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、FおよびOCF、更には、OCHF、CF、OCF=CFおよびOCH=CFを表す。
−式VIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351

式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、F、更には、OCF、CF、CF=CF、OCHFおよびOCH=CFを表す。
−式VIIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、F、更には、OCF、CF、OCHFおよびOCH=CFを表す。
−媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351
式中、Xは上で示される意味を有し、および
Lは、HまたはFを表し、
「alkyl」は、C1〜6−アルキルを表し、
R’は、C1〜6−アルキル、C1〜6−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルを表し、および
「alkenyl」および「alkenyl」は、それぞれ互いに独立に、C2〜6−アルケニルを表す。
−式IX〜XIIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、「alkyl」は、上で示される意味を有する。(O)alkylは、「alkyl」または「Oalkyl」(=アルコキシ)を意味する。
式IXa、IXb、IXc、Xa、Xb、XIaおよびXIIaの化合物が特に好ましい。式IXbおよびIXcにおいて、「alkyl」は、好ましくは、互いに独立に、n−C、n−Cまたはn−C11、特に、n−Cを表す。
−媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351
式中、LおよびLは、上で示される意味を有し、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、それぞれ6個までのC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、好ましくは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有するアルキルを表し;式XIIIの化合物において、基RおよびRの少なくとも一方は、好ましくは、2〜6個のC原子を有するアルケニルを表す。
−媒体は、基RおよびRの少なくとも一方が2〜6個のC原子を有するアルケニルを表す式XIIIの1種類以上の化合物、好ましくは、以下の式より選択されるものを含む。
Figure 0006411351

式中、「alkyl」は、上で示される意味を有する。
−媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、R、XおよびY1〜4は、式Iで示される意味を有し、および
Figure 0006411351
および
Figure 0006411351
を表す。
−式XVおよびXVIの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
式中、RおよびXは、上で示される意味を有する。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、F、更には、OCFを表す。式XVおよびXVIおよびそのサブ式の特に好ましい化合物は、YがFを表し、YがHまたはF、好ましくはFを表すものである。本発明による混合物は、特に好ましくは、式XVa、XVfおよび/またはXVIbの少なくとも1種類の化合物を含む。
−媒体は、式XVIIの1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびRは上で示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Lは、HまたはFを表す。
式XVIIの特に好ましい化合物は、下のサブ式のものである。
Figure 0006411351
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、特に、エチル、プロピルおよびペンチルを表し、
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、特に、CH=CHC、CHCH=CHC、CH=CHおよびCHCH=CHを表す。
式XVII−bおよびXVII−cの化合物が特に好ましい。下式の化合物が非常に特に好ましい。
Figure 0006411351
−媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびRは上で示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Lは、HまたはFを表す。
−媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは、それぞれ互いに独立に、上で示される意味の1つを有し、Y1〜4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。Xは、好ましくは、F、Cl、CF、OCFまたはOCHFである。Rは、好ましくは、それぞれ6個までのC原子を有するアルキル、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を表す。
本発明による混合物は、特に好ましくは、式XXIV−aの1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、Rは、上で示される意味を有する。Rは、好ましくは、直鎖状のアルキル、特に、エチル、n−プロピル、n−ブチルおよびn−ペンチル、非常に特に好ましくは、n−プロピルを表す。式XXIVの、特に、式XXIV−aの化合物(1種類または多種類)は、好ましくは、本発明による混合物中において、0.5〜20重量%、特に好ましくは、1〜15重量%の量で用いられる。
−媒体は、式XXIVの1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006411351
式中、R、XおよびY1〜6は、請求項3で示される意味を有し、sは0または1を表し、および
Figure 0006411351
式XXIVにおいて、Xは、また、1〜6個のC原子を有するアルキル基または1〜6個のC原子を有するアルコキシ基も表してよい。アルキルまたはアルコキシ基は、好ましくは、直鎖状である。
は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表す。
−式XXIVの化合物は、好ましくは、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
式中、R、XおよびYは、上で示される意味を有する。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表し、Yは、好ましくは、Fを表す。
Figure 0006411351
−Rは、2〜6個のC原子を有する直鎖状アルキルまたはアルケニルである。
−媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、FまたはClを表す。式XXVにおいて、Xは、非常に特に好ましくは、Clを表す。
−媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、Xが好ましくはFを表す式XXIXの1種類以上の化合物を含む。式XXVII〜XXIXの化合物(1種類または多種類)は、好ましくは、本発明による混合物中において、1〜20重量%、特に好ましくは、1〜15重量%の量で用いられる。特に好ましい混合物は、少なくとも1種類の式XXIXの化合物を含む。
−媒体は、下式の以下のピリミジンまたはピリジンの1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006411351
式中、RおよびXは上で示される意味を有する。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを表す。Xは、好ましくは、Fを表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、Xが好ましくはFを表す式M−1の1種類以上の化合物を含む。式M−1〜M−3の化合物(1種類または多種類)は、好ましくは、本発明による混合物中において、1〜20重量%、特に好ましくは、1〜15重量%の量で用いられる。
更に好ましい実施形態を下に示す。
−媒体は、式IAの、特に、式IA−gの2種類以上の化合物を含む。
−媒体は、1〜30重量%、好ましくは1〜20重量%、特に好ましくは1〜15重量%の式IAの化合物を含む。
−混合物全体における式II、III、IX〜XIII、XVIIおよびXVIIIの化合物の割合は、40〜95重量%である。
−媒体は、10〜50重量%、特に好ましくは12〜40重量%の式IIおよび/またはIIIの化合物を含む。
−媒体は、20〜70重量%、特に好ましくは25〜65重量%の式IX〜XIIIの化合物を含む。
−媒体は、4〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%の式XVIIの化合物を含む。
−媒体は、1〜20重量%、特に好ましくは2〜15重量%の式XVIIIの化合物を含む。
−媒体は、下式の少なくとも1種類の化合物を含む。
Figure 0006411351
−媒体は、下式の少なくとも1種類の化合物を含む。
Figure 0006411351
−媒体は、少なくとも1種類の式IAの化合物と、少なくとも1種類の式IIIaの化合物とを含む。
−媒体は、20重量%以上、好ましくは24重量%以上、好ましくは25〜60重量%の式IXbの化合物、特に、式IXb−1の化合物を含む。
Figure 0006411351
−媒体は、少なくとも1種類の式IXb−1の化合物と、少なくとも1種類の式IXc−1の化合物とを含む。
Figure 0006411351
−媒体は、少なくとも1種類の式DPGU−n−Fの化合物を含む。
−媒体は、少なくとも1種類の式PPGU−n−Fの化合物を含む。
−媒体は、少なくとも1種類の式PGP−n−mの化合物、好ましくは2または3種類の化合物を含む。
−媒体は、下の構造を有する、少なくとも1種類の式PGP−n−2Vの化合物を含む。
Figure 0006411351
好ましくは1〜20重量%、好ましくは1〜15重量%の式IAの化合物を、従来の液晶材料、しかしながら特に式II〜XXVIIIの1種類以上の化合物と混合することにより、結果として光安定性が著しく増加し複屈折率の値が比較的高くなり、同時に広い範囲でのネマチック相および低いスメクチック−ネマチック転移温度が観測され、貯蔵寿命が改良されることが判明した。同時に、混合物は、非常に低い閾電圧、UVに曝露した際のVHRに対し非常に優れる値および非常に高い透明点を示す。
本出願において、用語「アルキル(alkyl)」または「アルキル(alkyl)」は、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基、特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルの直鎖状基を包含する。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(alkenyl)」または「アルケニル(alkenyl)」は、2〜6個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基、特に、直鎖状の基を包含する。好ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、特に、C〜C−1E−アルケニルである。特に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、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニルおよび5−ヘキセニルである。5個までの炭素原子を有する基、特に、CH=CH、CHCH=CHが一般に好ましい。
用語「フルオロアルキル(fluoroalkyl)」は、好ましくは、末端にフッ素を有する直鎖状の基、即ち、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、フッ素の他の位置を除外するものではない。
用語「オキサアルキル(oxaalkyl)」または「アルコキシ(alkoxy)」は、好ましくは、式C2n+1−O−(CHの直鎖状の基(式中、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表し、また、mは0を表してもよい。)を包含する。好ましくは、nは1でmは1〜6であるか、mが0でnが1〜3である。
およびXの意味を適切に選択することにより、アドレス時間、閾電圧、透過特性曲線の急峻性などを所望の様式に修正することができる。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を使用すると、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般により短いアドレス時間、ネマチック性向の改善、および弾性定数k33(ベンド)とk11(スプレイ)のより高い比率を達成することができる。4−アルケニル基、3−アルケニル基などは、アルキルおよびアルコキシ基と比較して、一般に低い閾電圧およびより低いk33/k11値を与える。本発明による混合物は高いΔε値で特に特徴付けられ、よって、先行技術の混合物より極めて速い応答時間を有する。
上述の式の化合物の最適な混合比は、所望の特性、上述の式の成分の選択、および存在してもよい他の成分の選択に、実質上依存する。
上で示される範囲内での適切な混合比は、場合ごとに容易に決めることができる。
本発明による混合物中の上述の式の化合物の総量は、決定的なものではない。したがって、混合物は、様々な特性の最適化のために、さらに1種類以上の成分を含むことができる。しかしながら、上述の式の化合物の総量が多くなるほど、混合物の特性について望まれる改善の観測される効果が、一般に大きくなる。
特に好ましい実施形態において、本発明による媒体は、Xが、F、OCF、OCHF、OCH=CF、OCF=CFまたはOCF−CFHを表す式II〜VIII(好ましくは、II、III、IVおよびV、特に、IIaおよびIIIa)の化合物を含む。
本発明による媒体で使用できる上述の式およびそれらのサブ式の個々の化合物は既知であるか、既知の化合物に類似して調製できる。
本発明は、また、このタイプの媒体を含有する例えばSTNまたはMLCディスプレイなどの電気光学的ディスプレイ(外枠と共にセルを構成する2枚の平坦で平行な外板、各ピクセルをスイッチングするための外板上の集積非線形素子、およびセル中に配置されて正の誘電異方性および高い比抵抗を有するネマチック液晶混合物を有する。)と、これらの媒体の電気光学的目的のための使用とに関する。
本発明による液晶混合物により、利用できるパラメータの範囲を著しく広げることができる。透明点、低温における粘度、熱的およびUV安定性および高い光学異方性の達成可能な組み合わせは、先行技術からの従来の材料より極めて優れている。
本発明による混合物は、例えば、携帯電話およびPDAなどの携帯用途およびTFT用途に特に適している。更に、本発明による混合物は、FFS、VA−IPS、OCBおよびIPSディスプレイにおいて使用できる。
本発明による液晶混合物は、−20℃まで、好ましくは−30℃まで、特に好ましくは−40℃までネマチック相を保持しながら、75℃以上、好ましくは80℃以上の透明点が達成され、同時に110mPa・s以下、特に好ましくは100mPa・s以下の回転粘度γが可能で、速い応答時間を有する優れたMLCディスプレイを達成できる。回転粘度は20℃において決定される。
本発明による液晶混合物の20℃における誘電異方性Δεは、好ましくは+7以上、特に好ましくは+8以上、特に好ましくは10以上である。加えて、混合物は、動作電圧が低いことで特徴付けられる。本発明による液晶混合物の閾電圧は、好ましくは2.0V以下である。本発明による液晶混合物の20℃における複屈折率Δnは、好ましくは0.09以上、特に好ましくは0.10以上である。
本発明による液晶混合物のネマチック相の範囲は、好ましくは少なくとも90°の幅であり、特に少なくとも100°の幅を有する。この範囲は、好ましくは、少なくとも−25℃から+70℃に及ぶ。
言うまでもなく、本発明による混合物の成分を適切に選択することにより、他の有利な性質を保持しながら、より高い閾電圧においてより高い透明点(例えば100℃を超え)を達成できるか、またはより低い閾電圧においてより低い透明点を達成することも可能である。粘度の対応する上昇を僅かにとどめながら、より高いΔεと従ってより低い閾電圧を達成す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・タリーの第1透過極小で動作させることが好ましい(C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Electron.Lett.、1974年、第10巻、第2〜4頁;C.H.GoochおよびH.A.Tarry、Appl.Phys.、1975年、第8巻、第1575〜1584頁)。ここで、例えば特性線の高い急峻性およびコントラストの低視野角依存性(ドイツ国特許第3022818号明細書)のような特に好ましい電気光学的特性に加え、第2極小で類似するディスプレイと同じ閾電圧において、より小さな誘電異方性でも十分である。これにより、第1極小で本発明の混合物を使用することにより、シアノ化合物を含む混合物の場合に比べ、極めて高い比抵抗値を達成することができる。個々の成分とその重量比を適切に選択することにより、当業者は簡単な定常的方法によりMLCディスプレイのあらかじめ指定された層の厚さに必要な複屈折率を設定することができる。
電圧保持率(HR:holding ratio)を測定[S.Matsumotoら、Liquid Crystals、1989年、第5巻、第1320頁;K.Niwaら、Proc.SID Conference、サンフランシスコ、1984年6月、第304頁、;G.Weberら、Liquid Crystals、1989年、第5巻、第1381頁]した結果、以下の式
Figure 0006411351
のシアノフェニルシクロヘキサン類、または以下の式
Figure 0006411351
のエステル類を1種類以上の式IAの化合物の代わりに含む本発明と類似した混合物に比べて、1種類以上の式IAの化合物を含む本発明の混合物の方が、UVの曝露によるHRの低下が著しく小さいことが示された。
本発明による混合物の光安定性およびUV安定性は極めて優れており、即ち、それらは、光またはUVに暴露されてもHRの低下が著しく小さい。
偏光板、電極基板および表面処理された電極からの本発明によるMLCディスプレイの構成は、このタイプのディスプレイの通常の構成に対応する。通常の構成との用語は、本明細書においては、広い意味で用いられ、また、MLCディスプレイに関する全ての派生品および改変品も包含し、特に多結晶シリコンTFTまたはMIMを基礎とするマトリックスディスプレイ素子も包含する。
しかしながら、本発明によるディスプレイと、従来のツイストネマチックセルを基礎とするディスプレイとの大きな相違点は、液晶層の液晶パラメータの選択にある。
本発明に従って使用できる液晶媒体は、例えば、式IAの1種類以上の化合物を式II〜XXVIIIの1種類以上の化合物または更なる液晶成分および/または添加剤と混合して、それ自体従来の方法で調製される。一般に、より少ない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、好ましくは加温して溶解する。さらに、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノールの有機溶媒中に液晶成分溶液を混合し、完全に混合後、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。
また、誘電体は、当業者に既知で文献に記載される添加剤、例えば、チバケミカルズ社製のTinuvin(登録商標)、例えば、Tinuvin(登録商標)770などのUV安定剤、酸化防止剤、例えばTEMPOL、微粒子、フリーラジカル捕捉剤、ナノ粒子などを更に含んでもよい。例えば、0〜15%の多色性色素またはキラルドーパントを加えることができる。適切な安定剤およびドーパントは、下の表Cおよび表Dにおいて述べられる。
更に、例えば、米国特許第6,861,107号明細書で開示される通りの重合性化合物、いわゆる反応性メソゲン(RM:reactive mesogen)を、混合物を基礎として好ましくは0.12〜5重量%、特に好ましくは0.2〜2重量%の濃度で、本発明による混合物に加えてもよい。また、これらの混合物は、例えば、米国特許第6,781,665号明細書に記載される通りの開始剤を含んでもよい。開始剤、例えば、チバ社製Irganox−1076を、好ましくは、重合性化合物を含む混合物に0〜1%の量で加える。このタイプの混合物は、反応性メソゲンの重合が液晶混合物中において起こるよう意図されている所謂ポリマー安定化(PS:polymer−stabilised)モード用、例えば、PS−IPS、PS−FFS、PS−TN、PS−VA−IPS用に使用できる。このための前提条件は、液晶混合物自身が重合性成分を一切含んでいないことである。
本発明の好ましい実施形態において、重合性化合物は式Mの化合物より選択される。
Figure 0006411351
式中、個々の基は以下の意味を有する。
MaおよびRMbは、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基を表し、ただし、基RMaおよびRMbの少なくとも一方は、好ましくは、基PまたはP−Sp−を表すか含有し、
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基または単結合を表し、
M1およびAM2は、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基(これらは、好ましくは、4〜25個の環原子、好ましくは、C原子を有し、該基は、また、縮合環を包含するか含有してもよく、該基はLで単置換または多置換されていてもよい。)を表し、
Lは、P、P−Sp−、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R、置換されていてもよいシリル、6〜20個のC原子を有する置換されていてもよいアリール、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、これらの基において1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、好ましくは、P、P−Sp−、H、OH、CHOH、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基を表し、
は、ハロゲンを表し、
M1は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−(CHn1−、−CFCH−、−CHCF−、−(CFn1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−CH=CH−、−CR00または単結合を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、H、または、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、6〜40個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはアリールオキシ基、または、2〜40個のC原子を有する置換されていてもよいヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、および
n1は、1、2、3または4を表し、
ただし、基RMa、RMbおよび存在する置換基Lからの少なくとも1個、好ましくは、1個、2個または3個、特に好ましくは、1個または2個は、基PまたはP−Sp−を表すか、基PまたはP−Sp−の少なくとも一方を含有する。
式Mの特に好ましい化合物は、
MaおよびRMbが、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)を表し、ただし、基RMaおよびRMbの少なくとも一方は、好ましくは、基PまたはP−Sp−を表すか含み、
M1およびAM2は、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、クマリン、フラボン(ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−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、インダン−2,5−ジイルまたはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表し、ただし、これらの全ての基は無置換でもLで一置換または多置換されていてもよく、
Lは、P、P−Sp−、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R、置換されていてもよいシリル、6〜20個のC原子を有する置換されていてもよいアリール、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、これらの基において1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)を表し、
Pは、重合性基を表し、
は、ハロゲンを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、6〜40個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはアリールオキシ基、または、2〜40個のC原子を有する置換されていてもよいヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す
ものである。
MaおよびRMbの一方または両方がPまたはP−Sp−を表す式Mの化合物が非常に特に好ましい。
本発明による液晶媒体およびPSモードディスプレイにおける使用に適切で好ましいRMは、例えば、以下の式より選択される。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
式中、個々の基は以下の意味を有する:
およびPは、それぞれ互いに独立に、重合性基(好ましくは、Pに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、オキセタン、ビニルオキシまたはエポキシ基を表し、
SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合またはスペーサー基(好ましくは、Spに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−CO−O−または−(CHp1−O−CO−O−を表し、式中、p1は1〜12の整数であり、ただし、最後に述べた基の隣接する環への連結はO原子を介して起こり、ただし、また、基P−Sp−およびP−Sp−の一方はRaaも表してもよく、
aaは、H、F、Cl、CN、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、特に好ましくは、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシ(ただし、アルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する。)を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、CHまたはCFを表し、
M1は、−O−、−CO−、−C(R)−または−CFCF−を表し、
M2およびZM3は、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−または−(CH−を表し、ただし、nは、2、3または4であり、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、または、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシ、好ましくは、Fを表し、
L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
rは、0、1、2、3または4を表し、
sは、0、1、2または3を表し、
tは、0、1または2を表し、および
xは、0または1を表す。
適切な重合性化合物は、例えば、表Eに列記されている。
本出願による液晶媒体は、好ましくは、全体で0.01〜10%、好ましくは0.2〜4.0%、特に好ましくは0.2〜2.0%の重合性化合物を含む。
式Mの重合性化合物が特に好ましい。
また、本発明は、電気光学的ディスプレイにおける本発明による混合物の使用と、特に、3D用途におけるシャッターメガネにおける、および、TN、PS−TN、STN、TN−TFT、OCB、IPS、PS−IPS、FFS、PS−FFSおよびPS−VA−IPSディスプレイにおける本発明による混合物の使用とにも関する。
本出願および以下に示す例において、液晶化合物の構造は頭文字で示されており、その化学式への変換は以下の表Aに従って行われる。全ての基C2n+1およびC2m+1は、nおよびm個のC原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基であり;n、mおよびkは整数であり、好ましくは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12を表す。表Bのコードは、それ自体で明らかである。表Aには、親構造にかかわる頭文字のみが示されている。それぞれの場合において、この親構造の頭文字に、ダッシュにより分離されて、置換基R1*、R2*、L1*およびL2*のためのコードが続く。
Figure 0006411351
好ましい混合物成分を、表Aおよび表Bに示す。
<表A>
Figure 0006411351
Figure 0006411351

<表B>
以下の式において、nおよびmは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11および12、特に、2、3、5、更に、0、4、6を表す。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
式IAおよびIBの化合物に加え、少なくとも1、2、3または4種類以上の表Bからの化合物を含む液晶混合物が特に好ましい。

<表C>
表Cは、一般に本発明による混合物に添加される使用可能なドーパントを示す。混合物は、好ましくは0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは、0.01〜3重量%のドーパントを含む。
Figure 0006411351
Figure 0006411351

<表D>
本発明による混合物に、例えば0〜10重量%の量で添加することができる安定剤を下に述べる。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
<表E>
表Eに、本発明によるLC媒体中の反応性メソゲン化合物として好ましく使用できる例示的化合物を記載する。本発明による混合物が1種類以上の反応性化合物を含む場合、それらは0.01〜5重量%の量で使用することが好ましい。重合のための開始剤または2種類以上の開始剤の混合物を添加することが必要となる場合もある。開始剤または開始剤混合物は混合物に基づいて0.001〜2重量%の量で添加することが好ましい。適切な開始剤は、例えば、Irgacure(BASF)またはIrganox(BASF)である。
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351
本発明の好ましい実施形態では、メソゲン媒体が表Eからの化合物の群より選択される1種類以上の化合物を含む。
以下の混合物例は、制限することなく、本発明を説明することを意図する。
上および下において、パーセンテージのデータは重量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度で示される。m.p.は融点を表わし、cl.p.は透明点である。更に、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Sはスメクティック相、および、Iは等方相である。これらの記号間のデータは相転移温度を表す。更に、
−Δnは、589nmおよび20℃における光学異方性を表わし、
−γは、20℃における回転粘度(mPa・s)を表わし、
−Δεは、20℃および1kHzにおける誘電異方性(Δε=ε−ε、ただし、εは分子の長軸に平行な誘電率を表し、εはそれに垂直な誘電率を表す。)を表わし、
−V10は、TNセル(90度ツイスト)において、第1極小(即ち、dΔnの値が0.5μm)において、20℃で決定される、透過(基板表面に垂直な視角)が10%である電圧(V)を表し(閾電圧)、
−Vは、逆平行にラビングされたセルにおいて20℃で容量的に決定されるフレデリック閾電圧を表す。
全ての物性は、「メルク液晶、液晶の物性」1997年11月、ドイツ国メルク社刊に従って決定され、他に明確に示さない限り、20℃の温度が適用される。
<例>
Figure 0006411351
Figure 0006411351
Figure 0006411351

Claims (21)

  1. 式IAの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。
    Figure 0006411351
    (式中、
    は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006411351
    −O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
    1〜2は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、および
    3〜6は、Hを表す。)
  2. 式IAの1種類以上の化合物および式IV〜VIIIより選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする液晶媒体。
    Figure 0006411351
    (式中、
    は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CF O−、−CH=CH−、
    Figure 0006411351
    −O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    は、F、Cl、CN、SF 、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
    1〜2 は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、および
    3〜6 は、Hを表す。)
    Figure 0006411351
    (式中、
    は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CF O−、−CH=CH−、
    Figure 0006411351
    −O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    は、F、Cl、CN、SF 、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、および
    1〜4 は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
    は、−C −、−(CH −、−CH=CH−、−CF=CF−、−C −、−CH CF −、−CF CH −、−CH O−、−OCH −、−COO−または−OCF −を表し、また、式VおよびVIにおいては単結合も表し、また、式VおよびVIIIにおいては−CF O−も表し、
    rは、0または1を表し、および
    sは、0または1を表す。)
  3. 式IA−g〜IA−iの化合物より選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶媒体。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびXは、請求項1において示される意味を有する。)
  4. 式IIおよび/またはIIIより選択される1種類以上の化合物を追加的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。
    Figure 0006411351
    (式中、
    は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006411351
    −O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、および
    1〜5は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
    Figure 0006411351
  5. 式IX〜XIIより選択される1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006411351
    (式中、Xは請求項において示される意味を有し、および
    Lは、HまたはFを表し、
    「alkyl」は、C1〜6−アルキルを表し、
    R’は、C1〜6−アルキル、C1〜6−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルを表し、および
    「alkenyl」および「alkenyl」は、それぞれ互いに独立に、C2〜6−アルケニルを表す。)
  6. 式XIIIの1種類以上の化合物を追加的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。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、それぞれ6個までのC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を表す。)
  7. 式XVIIの1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、それぞれ8個までのC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を表し、Lは、HまたはFを表す。)
  8. 式XXVII、XXVIIIおよびXXIXの化合物群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む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。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびXは、請求項において示される意味を有する。)
  9. 式XIX、XX、XXI、XXII、XXIIIおよびXXIVの化合物群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む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。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびXは、請求項において示される意味を有し、Y1〜4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。)
  10. 20重量%以上の式IXbの化合物を含む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。
    Figure 0006411351
    (式中、alkylは、請求項5において示される意味を有する。)
  11. 混合物を基礎として1〜30重量%の式IAの化合物を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。
  12. UV安定剤、ドーパントおよび酸化防止剤の群より選択される1種類以上の添加剤(1種類または多種類)を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  13. 添加剤が以下式の化合物から選択されることを特徴とする請求項12に記載の液晶媒体。
    Figure 0006411351
    Figure 0006411351
    Figure 0006411351
    Figure 0006411351
    Figure 0006411351
  14. 1種類以上の重合性化合物を追加的に含む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。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶媒体を調製する方法であって、
    請求項1で定義される通りの1種類以上の式IAの化合物をメソゲン化合物と、また、任意成分として、1種類以上の添加剤および/または少なくとも1種類の重合性化合物と更に混合することを特徴とする方法。
  16. 電気光学的目的のための請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶媒体の使用。
  17. 3D用途のためのシャッターメガネ、TN、PS−TN、STN、ECB、OCB、IPS、PS−IPS、FFS、PS−FFSおよびPS−VA−IPSディスプレイにおける請求項16に記載の液晶媒体の使用。
  18. 請求項1〜14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。
  19. 式IAの化合物。
    Figure 0006411351
    (式中、
    は、ハロゲン化されているかまたは置換されていない1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006411351
    −O−、−CO−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
    1〜2は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、および
    3〜6は、Hを表す。)
  20. 式IA−g〜IA−iの化合物。
    Figure 0006411351
    (式中、RおよびXは請求項19に示される意味を有する。)
  21. が1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基または2〜6個のC原子を有するアルケニル基を表し、および
    がFまたはOCFを表すことを特徴とする、請求項19または20に記載の式IAの化合物。
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