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JP6973996B2 - 液晶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1種類の式Iの化合物と、少なくとも1種類の式IAの化合物とを含む液晶媒体に関する。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式中、
、R1*、R1AおよびR1A*は、それぞれ互いに独立に、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原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
Figure 0006973996
−O−、−CO−O−、−O−CO−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原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表す。
このタイプの媒体は、特に、ECB効果を基礎とするアクティブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ用と、および、IPS(in−plane switching:面内スイッチング)ディスプレイまたはFFS(fringe field switching:フリンジ場スイッチング)ディスプレイ用とに使用できる。
電気的制御複屈折の原理、即ち、ECB(electrically controlled birefringence)効果、または、また、DAP(deformation of aligned phases:配向層の変形)効果は、1971年に初めて記載された(M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁(非特許文献1))。その後、J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁(非特許文献2))およびG.LabrunieおよびJ.Robert(J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁(非特許文献3))による報文が続いた。
J.RobertおよびF.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁(非特許文献4))、J.Duchene(Displays 7巻(1986年)、3頁(非特許文献5))およびH.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁(非特許文献6))による報文において、ECB効果を基礎とする高度情報ディスプレイ素子中での使用に適するものとするためには、高い値の弾性定数の比K/K、高い値の光学異方性Δn、および、−0.5以下の値の誘電異方性Δεを液晶相が有していなければならないことが示された。ECB効果を基礎とする電気光学的ディスプレイ素子はホメオトロピックなエッジ配向を有している(VA技術、即ち、vertically aligned(垂直配向))。また、誘電的に負の液晶媒体も、所謂IPSまたはFFS効果を使用するディスプレイにおいて使用できる。
ECB効果を使用するディスプレイは、所謂VAN(vertically aligned nematic:垂直配向ネマチック)ディスプレイとして、例えば、MVA(multi−domain vertical alignment:マルチドメイン垂直配向、例えば:Yoshide、H.ら、論文3.1:「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs(以下省略)」SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第6〜9頁(非特許文献7)およびLiu、C.T.ら、論文15.1:「A 46−inch TFT−LCD HDTV Technology(以下省略)」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第750〜753頁(非特許文献8))、PVA(patterned vertical alignment:パターン化垂直配向、例えば:Kim、Sang Soo、論文15.4:「Super PVA Sets New State−of−the−Art for LCD−TV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第760〜763頁(非特許文献9))、ASV(advanced super view:先進スーパーヴュー、例えば:Shigeta、MitzuhiroおよびFukuoka、Hirofumi、論文15.2:「Development of High Quality LCDTV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第754〜757頁(非特許文献10))モードにおいて、現在のところ最も重要な液晶ディスプレイの3種類のより最近のタイプの1つとして、特にテレビ用途向けとして、IPS(in−plane switching:面内スイッチング)ディスプレイ(例えば:Yeo、S.D.、論文15.3:「An LC Display for the TV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第758および759頁(非特許文献11))および長く知られているTN(twisted nematic:ツイストネマチック)ディスプレイに加えて、確立されてきた。その技術は、一般的な形で、例えば、2004年6月のSoukにおけるSIDセミナーにおいて、セミナーM−6:「Recent Advances in LCD Technology」、セミナー講義ノート、M−6/1〜M−6/26(非特許文献12)およびMiller、Ian、SIDセミナー 2004、セミナーM−7:「LCD−Television」、セミナー講義ノート、M−7/1〜M−7/32(非特許文献13)において比較されている。オーバードライブによるアドレス方法、例えば:Kim、Hyeon Kyeongら、論文9.1:「A57−in.Wide UXGA TFT−LCD for HDTV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第106〜109頁(非特許文献14)によって、近年のECBディスプレイの応答時間は既に著しく改良されてきたが、ビデオに対応できる応答時間を達成することは、特に中間調(灰色遮光)のスイッチングにおいて、依然として未だに満足いくほどには解決されていない問題である。
この効果を電気光学的ディスプレイ素子中で工業的に応用するには、多数の要求を満足するLC相が必要となる。ここで特に重要なものは、水分、空気、および熱、赤外線、可視および紫外線の放射、直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的耐性である。
更に、工業的に使用できるLC相は、適切な温度範囲内での液晶中間相および低粘度を有することが要求される。
液晶中間相を有する現在までに開示された一連の化合物には、単一の化合物で、これら全ての要求を満たすものは含まれていない。従って、LC相として使用できる物質を得るためには、一般に、2〜25種類、好ましくは3〜18種類の化合物の混合物を調製する。しかしながら、著しく負の誘電異方性および適切な長期安定性を有する液晶材料がこれまで入手できなかったため、この方法では最適な相を容易に調製することは不可能であった。
マトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ:matrix liquid−crystal display)は既知である。個々のピクセルをそれぞれスイッチングするために使用できる非線形素子は、例えば、アクティブ素子(即ち、トランジスター)である。なお、用語「アクティブマトリクス」を使用し、2つのタイプに区別できる:
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)トランジスター、
2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT:thin−film transistor)。
タイプ1の場合、使用される電気光学的効果は、通常、動的散乱またはゲスト−ホスト効果である。基板材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の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において問題が生じる結果となるため、ディスプレイの大きさが制限される。
好適であり、より有望なタイプ2の場合、使用される電気光学的効果は、通常、TN効果である。
2つの技術に区別される:例えば、CdSeなどの化合物半導体を含むTFT、または、多結晶またはアモルファスシリコンを基礎とするTFT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マトリクスはディスプレイの一方のガラス板の内面に適用される一方で、他方のガラス板は、その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。また、この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイにおいては、フィルター素子がスイッチ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ている。
MLCディスプレイとの用語は、本明細書において、集積非線形素子を備える任意のマトリクスディスプレイ、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード(MIM、即ち、metal−insulator−metal:金属−絶縁体−金属)などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。
このタイプのMLCディスプレイは、テレビ用途(例えば、ポケットテレビ)、または、自動車または航空機内での高度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応答時間に関する問題に加えて、MLCディスプレイにおいては、また、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もある[TOGASHI、S.、SEKIGUCHI、K.、TANABE,H.、YAMAMOTO、E.、SORIMACHI、K.、TAJIMA、E.、WATANABE、H.、SHIMIZU、H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、A210〜288、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ(非特許文献15);STROMER、M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ(非特許文献16)]。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する。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わたって低下するので、ディスプレイが長期の動作期間で許容される抵抗値を有するためには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。
よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらのおかげで各種の中間調(灰色遮光)を生成することができるMLCディスプレイが引き続き強く要求されている。
頻繁に使用されてきたMLC−TNディスプレイの不具合は、それらの比較的低いコントラスト、比較的高い視野角依存性、および、これらのディスプレイにおいて中間調(灰色遮光)を生じさせることが困難なことである。
VAディスプレイは著しく更に良好な視野角依存性を有し、よって、原理的にはテレビおよびモニター用に使用される。しかしながら、ここで、特に、60Hzより高いフレームレート(画像の交換頻度/置換速度)を有するテレビの使用については、応答時間を改良することに対する要求が引き続きある。同時に、しかしながら、例えば、低温安定性などの特性が損なわれてはならない。
M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁 J.F.Kahn、Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁 G.LabrunieおよびJ.Robert、J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁 J.RobertおよびF.Clerc、SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁 J.Duchene、Displays 7巻(1986年)、3頁 H.Schad、SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁 Yoshide、H.ら、論文3.1:「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs(以下省略)」SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第6〜9頁 Liu、C.T.ら、論文15.1:「A 46−inch TFT−LCD HDTV Technology(以下省略)」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第750〜753頁 Kim、Sang Soo、論文15.4:「Super PVA Sets New State−of−the−Art for LCD−TV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第760〜763頁 Shigeta、MitzuhiroおよびFukuoka、Hirofumi、論文15.2:「Development of High Quality LCDTV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第754〜757頁 Yeo、S.D.、論文15.3:「An LC Display for the TV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第758および759頁 セミナーM−6:「Recent Advances in LCD Technology」、セミナー講義ノート、M−6/1〜M−6/26 Miller、Ian、SIDセミナー 2004、セミナーM−7:「LCD−Television」、セミナー講義ノート、M−7/1〜M−7/32 Kim、Hyeon Kyeongら、論文9.1:「A57−in.Wide UXGA TFT−LCD for HDTV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第106〜109頁 TOGASHI、S.、SEKIGUCHI、K.、TANABE,H.、YAMAMOTO、E.、SORIMACHI、K.、TAJIMA、E.、WATANABE、H.、SHIMIZU、H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、A210〜288、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ STROMER、M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ
本発明は、特に、モニターおよびテレビ用途向けで、ECB効果またはIPSまたはFFS効果を基礎とし、上述の不具合を有していないか、低減された程度にのみ有する液晶混合物を提供する目的を基礎とする。特に、また、極度の高温および極度の低温においてもモニターおよびテレビが動作し、同時に短い応答時間を有し、同時に改良された信頼性挙動を有し、特に、長い動作時間後に画像の固着を有さないか、著しく低減されていることが保証されなければならない。
驚くべきことに、液晶混合物中において、特に、負の誘電異方性を有するLC混合物中において、好ましくは、VAディスプレイ用に、一般式Iの極性化合物を使用すれば、回転粘度、よって、応答時間を改良することが可能である。
所謂、単環式化合物(1個の環を有する化合物)は、一般に、それらの相特性が劣っており、透明点が低いために、ネマチック液晶混合物中においては使用できない。しかしながら、式Iの化合物は、驚くべきことに、非常に低い回転粘度と、誘電異方性の高い絶対値とを同時に有する。従って、短い応答時間と同時に、良好な相特性および良好な低温挙動を有する液晶混合物、好ましくは、VA混合物を調製することが可能である。
よって、本発明は、少なくとも1種類の式Iの化合物と、少なくとも1種類の式IAの化合物とを含む請求項1に記載の液晶媒体に関する。本発明よる液晶媒体は、特に、VA、PS(polymer stabilized:ポリマー安定化)−VA、MVA、PVA、PALC、IPS、PS−IPS、FFS、UB−FFS、PS−FFS、および特にパッシブマトリクス用途に適している。
本発明による混合物は、好ましくは、70℃以上、好ましくは75℃以上、特には80℃以上の透明点を有する非常に広いネマチック相範囲と、非常に好ましい容量閾値と、保持率に対する比較的高い値と、同時に、−20℃および−30℃における非常に良好な低温安定性と、ならびに、非常に低い回転粘度および短い応答時間とを示す。本発明による混合物は、更に、回転粘度γの改良に加えて、応答時間を改良するための弾性定数K33の比較的高い値を観測できるという事実により区別される。
本発明による混合物の幾つかの好ましい実施形態を下に示す。
式Iの化合物において、RおよびR1*は、それぞれ互いに独立に、好ましくは、直鎖状のアルコキシ、特には、OC、OC、OC、OC11、OC13、更に、アルケニルオキシ、特に、OCHCH=CH、OCHCH=CHCH、OCHCH=CHC、更に、アルキル、特に、n−C、n−C、n−C11、n−C13を表す。
式Iの好ましい化合物は、式I−1〜I−10の化合物である。
Figure 0006973996
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を表し、alkoxyおよびalkoxyは、それぞれ互いに独立に、1〜8個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基を表し、およびLおよびLは、それぞれ互いに独立に、FまたはClを表す。
式I−1〜I−10の化合物において、LおよびLは、それぞれ互いに独立に、好ましくは、FまたはCl、特には、Fを表す。式I−6の化合物が特に好ましい。式I−6において、好ましくは、L=L=Fである。
本発明による混合物は、非常に特に好ましくは、式I−6AまたはI−6Bの少なくとも1種類の化合物を含む。
Figure 0006973996
本発明による混合物は、非常に特に好ましくは、以下の群からの少なくとも1種類の化合物を含む。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式Iおよびサブ式の化合物において、LおよびLは、それぞれ互いに独立に、好ましくは、FまたはCl、特には、Fを表す。RおよびR1*は、好ましくは、両者がアルコキシを表す。
式Iの化合物は、例えば、以下の通り調製できる。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
好ましいLC媒体は、1種類、2種類、3種類または4種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式Iの化合物、特には少なくとも1種類の式I−6A−1〜I−6A−14およびI−8A−1〜I−8A−12の化合物を含有する。
式Iの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として1重量%以上、好ましくは5重量%以上の量で液晶媒体中で用いる。2〜15重量%の1種類以上の式Iの化合物を含む液晶媒体が特に好ましい。
式IAの化合物において、RおよびR1*は、それぞれ互いに独立に好ましくは、直鎖状のアルキル、特にはC、C、C、C11、C13、更にはアルケニルオキシ、特にはOCHCH=CH、OCHCH=CHCH、OCHCH=CHCを表す。
式IAの好ましい化合物は、式IA−1〜IA−8の化合物である。
Figure 0006973996
式IA−1、IA−2、IA−4およびIA−5の化合物が特に好ましい。
本発明による媒体は、好ましくは、1種類、2種類、3種類または4種類以上、好ましくは2種類または3種類の式IAの化合物を含む。
式IAの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として1〜25重量%、好ましくは2〜20重量%の量で液晶媒体中で用いる。2〜15重量%の1種類以上の式IAの化合物を含む液晶媒体が特に好ましい。
本発明による液晶媒体の好ましい実施形態を下に示す。
a)式IIA、IIBおよびIIC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液晶媒体。
Figure 0006973996
式中、
2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCFで一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
Figure 0006973996
−C≡C−、−CFO−、−OCF−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表し、
およびZ2’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−を表し、
pは、1または2を表し、
qは、0または1を表し、および
vは、1〜6を表す。
式IIAおよびIIBの化合物において、Zは同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。式IIBの化合物において、ZおよびZ2’は同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。
式IIA、IIBおよびIICの化合物において、R2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11、および更には、2〜6個のC原子を有するアルケニル、特に、CH=CH、CHCH=CH、CHCHCH=CH、CHCH=CHCHCH、CH=CHCHCHを表す。
式IIAおよびIIBの化合物において、L、L、LおよびLは、好ましくは、L=L=FおよびL=L=F、更に、L=FおよびL=Cl、L=ClおよびL=F、L=FおよびL=Cl、L=ClおよびL=Fを表す。式IIAおよびIIBにおいて、ZおよびZ2’は、好ましくは、それぞれ互いに独立に、単結合、更に、−C−ブリッジを表す。
式IIBにおいてZ=−C−の場合、Z2’は、好ましくは、単結合であり、Z2’=−C−の場合、Zは、好ましくは、単結合である。式IIAおよびIIBの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、OC2v+1、更に、C2v+1を表す。式IICの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、C2v+1を表す。式IICの化合物において、LおよびLは、それぞれ好ましくは、Fを表す。
式IIA、IIBおよびIICの好ましい化合物を下に示す。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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を表し、alkenylは、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
本発明による特に好ましい混合物は、式IIA−2、IIA−8、IIA−14、IIA−29、IIA−35、IIA−41、IIB−2、IIB−11、IIB−16およびIIC−1の1種類以上の化合物を含む。
混合物全体における式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも20重量%である。
本発明による特に好ましい媒体は、式IIC−1の少なくとも1種類の化合物を、好ましくは、3重量%より多く、特に、5重量%より多く、特に好ましくは、5〜25重量%の量で含む。
Figure 0006973996
式中、alkylおよびalkylは上で示される意味を有する。
b)式IIIの1種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
式中、
31およびR32は、それぞれ互いに独立に、12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、および
Figure 0006973996
は、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−C−、−CF=CF−を表す。
式IIIの好ましい化合物を下に示す。
Figure 0006973996
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を表す。
本発明による媒体は、好ましくは、式IIIaおよび/または式IIIbの少なくとも1種類の化合物を含む。
混合物全体における式IIIの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも5重量%である。
c)下式の化合物を、好ましくは、5重量%以上、特に、10重量%以上の総量で追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
下の化合物を含む本発明による混合物が更に好ましい。
Figure 0006973996
d)下式の1種類以上の四環式化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式中、
7〜10は、それぞれ互いに独立に、請求項6においてR2Aに示される意味の1つを有し、および
wおよびxは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。
式V−9の少なくとも1種類の化合物を含む混合物が特に好ましい。
e)式Y−1〜Y−6の1種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
式中、R14〜R19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またはアルコキシ基を表し;zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表し;xは、0、1、2または3を表す。
本発明による媒体は、特に好ましくは、式Y−1〜Y−6の1種類以上の化合物を、好ましくは、5重量%以上の量で含む。
f)式T−1〜T−21の1種類以上のフッ素化されたターフェニル類を追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式中、
Rは1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、m=0、1、2、3、4、5または6であり、nは、0、1、2、3または4を表す。
Rは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシを表す。
本発明による媒体は、好ましくは、式T−1〜T−21のターフェニル類を、2〜30重量%、特に5〜20重量%の量で含む。
式T−1、T−2、T−20およびT−21の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Rは、好ましくは、それぞれ1〜5個のC原子を有するアルキル、更に、アルコキシを表す。式T−20の化合物において、Rは、好ましくは、アルキルまたはアルケニル、特には、アルキルを表す。式T−21の化合物において、Rは、好ましくは、アルキルを表す。
混合物のΔn値が0.1以上に意図されている場合、ターフェニル類が、好ましくは、本発明による混合物において用いられる。好ましい混合物は、化合物群T−1〜T−21より選択される1種類以上のターフェニル化合物を2〜20重量%で含む。
g)式B−1〜B−3の1種類以上のビフェニル類を追加的に含む液晶媒体。
Figure 0006973996
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を表し、および
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を表す。
混合物全体における式B−1〜B−3のビフェニル類の割合は、好ましくは、少なくとも3重量%、特に5重量%以上である。
式B−1〜B−3の化合物のなかでも、式B−2の化合物が特に好ましい。
特に好ましいビフェニル類は以下である。
Figure 0006973996
式中、alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基、好ましくはn−C、n−C、n−C11を表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式B−1a、B−2cおよび/またはB−2dの1種類以上の化合物を含む。
h)式Z−1〜Z−7の少なくとも1種類の化合物を含む液晶媒体。
Figure 0006973996
式中、Rおよびalkylは上で示される意味を有する。
i)式O−1〜O−16の少なくとも1種類の化合物を含む液晶媒体。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式中、RおよびRは、R2Aに示される意味を有する。RおよびRは、好ましくは、それぞれ互いに独立に、直鎖状のアルキルを表す。
好ましい媒体は、式O−1、O−3、O−4、O−5、O−9、O−13、O−14、O−15および/またはO−16の1種類以上の化合物を含む。
本発明による混合物は、非常に特に好ましくは、式O−9、O−15および/またはO−16の化合物を、特に、5〜30%の量で含む。
式O−15およびO−16の好ましい化合物を下に示す。
Figure 0006973996
本発明による媒体は、特に好ましくは、式O−15aおよび/または式O−15bの3環式化合物を、1種類以上の式O−16a〜O−16dの2環式化合物と組み合わせて含む。式O−16a〜O−16dの2環式化合物より選択される1種類以上の化合物と組み合わせて式O−15aおよび/またはO−15bの化合物の全体の割合は、5〜40%、非常に特に好ましくは、15〜35%である。
非常に特に好ましい混合物は、化合物O−15aおよびO−16aを含む。
Figure 0006973996
化合物O−15aおよびO−16aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
非常に特に好ましい混合物は、化合物O−15bおよびO−16aを含む。
Figure 0006973996
化合物O−15bおよびO−16aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
非常に特に好ましい混合物は、以下の3種類の化合物を含む。
Figure 0006973996
化合物O−15a、O−15bおよびO−16aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
j)本発明による好ましい液晶媒体は、例えば、式N−1〜N−5の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含有する1種類以上の物質を含む。
Figure 0006973996
式中、R1NおよびR2Nは、それぞれ互いに独立に、R2Aに示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル、直鎖状のアルコキシまたは直鎖状のアルケニルを表し、および
およびZは、それぞれ互いに独立に、−C−、−CH=CH−、−(CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CHCHCH−、−CHCHCH=CH−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CFO−、−OCF−、−CH−または単結合を表す。
k)好ましい混合物は、式BC、CR、PH−1、PH−2、BF−1、BF−2およびBSの化合物群から選択される1種類以上の化合物を含む。
Figure 0006973996
式中、
B1、RB2、RCR1、RCR2、R、Rは、それぞれ互いに独立に、R2Aの意味を有し、cは0、1または2を表し、dは1または2を表す。
本発明による混合物は、好ましくは、式BC、CR、PH−1、PH−2、BF−1、BF−2および/またはBSの化合物を、3〜20重量%の量、特に3〜15重量%の量で含む。
式BC、CR、BF、BSの特に好ましい化合物は、化合物BC−1〜BC−7、CR−1〜CR−5、BF−1〜BF−3およびBS−1〜BS−3である。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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を表し、
alkoxyおよびalkoxy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コキシ基を表し、
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を表す。
式BC−2、BF−1−b、BF−1−cおよびBS−3の1種類、2種類または3種類の化合物を含む混合物が、非常に特に好ましい。
l)好ましい混合物は、式Inの1種類以上のインダン化合物を含む。
Figure 0006973996
式中、
11、R12、R13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、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
12およびR13は、追加してハロゲン、好ましくはFを表し、
Figure 0006973996
を表し、
iは、0、1または2を表す。
式Inの好ましい化合物は、下に示される式In−1〜In−16の化合物である。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式In−1、In−2、In−3およびIn−4の化合物が特に好ましい。
本発明による混合物において、式Inおよびサブ式In−1〜In−16の化合物は、好ましくは5重量%以上、特に5〜30重量%、非常に特に好ましくは5〜25重量%の濃度で用いる。
m)好ましい混合物は、式L−1〜L−11の1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式中、
R、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、請求項6においてR2Aに示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有するアルキル基を表す。sは1または2を表す。
式L−1およびL−4、特に、L−4の化合物が特に好ましい。
式L−1〜L−11の化合物は、好ましくは5〜50重量%、特に5〜40重量%、非常に特に好ましくは10〜40重量%の濃度で用いる。
特に好ましい混合物の考え方を下に示す。(使用される頭字語は、表Aにおいて説明される。nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。)
本発明による混合物は、好ましくは、
・L=L=FおよびR=R1*=alkoxyである式Iの化合物、
および/または
・CPY−n−Om、特に、CPY−2−O2、CPY−3−O2および/またはCPY−5−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CPY−V−Om、CPY−V2−Om、CPY−1V2−Omおよび/またはCPY−3V−Om、特に、CPY−V−O2、CPY−V2−O2および/またはCPY−1V2−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
・CY−n−Om、好ましくは、CY−3−O2、CY−3−O4、CY−5−O2および/またはCY−5−O4を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に15〜50%の濃度で、
および/または
・CY−V2−Om、CY−1V2−Om、CY−2V−Om、好ましくは、CY−V2−O2、CY−V2−O4、CY−1V2−O2および/またはCY−2V−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に15〜50%の濃度で、
および/または
・CCY−n−Om、好ましくは、CCY−4−O2、CCY−3−O2、CCY−3−O3、CCY−3−O1および/またはCCY−5−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CCY−V2−Om、CCY−1V2−Om、CCY−V−Om、CCY−2V−Om、好ましくは、CCY−V2−O2、CCY−1V2−O2、CCY−V−O2、CCY−2V−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CLY−n−Om、好ましくは、CLY−2−O4、CLY−3−O2および/またはCLY−3−O3を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CK−n−F、好ましくは、CK−3−F、CK−4−Fおよび/またはCK−5−Fを、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に5〜25%の濃度で含む。
更に、以下の混合の考え方を含む本発明による混合物が好ましい(nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。):
・CPY−n−OmおよびCY−n−Omを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜80%の濃度で、
および/または
・CPY−n−OmおよびCK−n−Fを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜70%の濃度で、
および/または
・CPY−n−OmおよびCLY−n−Omを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜80%の濃度で、
および/または
・B−nO−Omを、混合物全体を基礎として、好ましくは、0.1〜20%の濃度で、
および/または
・混合物全体を基礎として、少なくとも5種類のCY−n−OmおよびCCY−n−Omの化合物を、
および/または
・混合物全体を基礎として、少なくとも6種類のCY−n−OmおよびCCY−n−OmおよびCPY−n−Omの化合物を含む。
本発明は、更に、請求項1〜14のいずれか一項に記載される液晶媒体を誘電体として含有することを特徴とし、ECB、VA、PS−VA、IPSまたはFFS効果を基礎としてアドレスするアクティブマトリクスを有する電気光学的ディスプレイに関する。本発明による混合物は、パッシブマトリクス用途、好ましくはパッシブVA用途に高度に適している。
本発明による液晶媒体は、好ましくは−20℃以下〜70℃以上、特に好ましくは−30℃以下〜80℃以上、非常に特に好ましくは−40℃以下〜90℃以上のネマチック相を有する。
本明細書において、表現「ネマチック相を有する」は、一方で、対応する温度における低温においてスメクチック相および結晶化が確認されず、他方で、ネマチック相から加熱しても依然として透明化が起きないことを意味する。低温における検討は対応する温度において流動粘度計中で行なわれ、電気光学的な使用に対応する層厚を有する試験用セル中において少なくとも100時間保存して確認する。対応する試験用セル中において−20℃の温度における保存安定性が1000時間以上の場合、媒体はこの温度において安定であるとする。−30℃および−40℃の温度において、対応する時間は、それぞれ500時間および250時間である。高温においては、毛細管中で従来法によって透明点を測定する。
液晶混合物は、好ましくは、少なくとも60Kのネマチック相範囲と、20℃において最大で30mm・s−1の流動粘度ν20を有する。
液晶混合物における複屈折率Δnの値は、一般には0.07および0.16の間、好ましくは0.08および0.12の間である。
本発明による液晶混合物は、−0.5〜−8.0、特に−2.5〜−6.0のΔεを有し、ただしΔεは誘電異方性を表す。20℃における回転粘度γは、好ましくは、165mPa・s以下、特に140mPa・s以下である。
本発明による液晶媒体は、閾電圧(V)について比較的低い値を有する。それらは、好ましくは1.7V〜3.0V、特に好ましくは2.5V以下、非常に特に好ましくは2.3V以下の範囲内である。
本発明においては、用語「閾電圧」は、他に明示しない限り、フレデリックス閾値としても知られる容量閾値(V)に関する。
加えて、本発明による液晶媒体は、液晶セル中において、電圧保持率に対して高い値を有する。
一般に、低いアドレス電圧または閾電圧を有する液晶媒体は、より高いアドレス電圧または閾電圧を有するものよりも低い電圧保持率を示し、逆もそうである。
本発明において、用語「誘電的に正の化合物」はΔε>1.5を有する化合物を表し、用語「誘電的に中性の化合物」は−1.5≦Δε≦1.5を有するものを表し、用語「誘電的に負の化合物」はΔε<−1.5を有するものを表す。本明細書において、化合物の誘電異方性は10%の化合物を液晶ホストに溶解して決定され、それぞれの場合で20μmの層厚でホメオトロピックおよびホモジニアス表面配向を有する少なくとも1つの試験用セル中で1kHzにおいて、結果として得られる混合物のキャパシタンスを決定する。測定電圧は典型的には0.5V〜1.0Vであるが、検討されるそれぞれの液晶混合物の容量閾値よりも常に低くする。
本発明において示される全ての温度の値は℃である。
本発明による混合物は、例えば、VAN、MVA、(S)−PVA、ASV、PSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)およびPS−VA(polymer stabilized VA:ポリマー安定化VA)、IPS(in−plane switching:面内スイッチング)、PS−IPS、FFS(fringe field switching:フリンジ場スイッチング)、PS−FFS、UB(ultra bright:超輝度)−FFS用途などの全てのVA−TFT用途に適している。本発明による混合物は、パッシブマトリクスVAディスプレイに特に適している。本発明の好ましい混合物は、負の誘電異方性Δεで特徴付けられる。
本発明によるディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般に、それ自身、1種類以上の個々の化合物から成る2種類の成分AおよびBを含む。
成分Aは著しい負の誘電異方性を有し、ネマチック相へ−0.5以下の誘電異方性を与える。1種類以上の式Iおよび式IAの化合物に加え、成分Aは、好ましくは、式IIA、IIBおよび/またはIICの化合物、更に、式IIIの化合物を含む。
成分Aの割合は、好ましくは、45および100%の間、特に60および100%の間である。
成分Aのためには、−0.8以下のΔεの値を有する1種類(またはそれ以上)の個々の化合物(1種類または複数種類)が好ましくは選択される。混合物全体における割合Aが小さくなるほど、この値をより負としなければならない。
成分Bは明瞭なネマトゲン性、および、20℃において30mm・s−1以下、好ましくは25mm・s−1以下の流動粘度を有する。
成分Bにおける特に好ましい個々の化合物は、20℃において18mm・s−1以下、好ましくは12mm・s−1以下の流動粘度を有する非常に低粘度のネマチック液晶である。
成分Bはモノトロピック性またはエナンチオトロピック性のネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物において非常に低い温度までスメクチック相の発生を防止することができる。例えば、高いネマトゲン性の各種材料をスメクチック液晶混合物に加える場合、達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して、これらの材料のネマトゲン性を比較できる。
また、混合物は、1.5以上のΔεの誘電異方性を有する化合物を含む成分Cを含んでも構わない。所謂これらの正の化合物は、一般に、混合物全体を基礎として20重量%以下の量で、負の誘電異方性の混合物中に存在する。
多数の適切な材料が文献より当業者に知られている。式IIIの化合物が特に好ましい。
加えて、また、これらの液晶相は18種類を超える成分、好ましくは18〜25種類の成分を含むこともある。
1種類以上の式IおよびIAの化合物に加え、相は、好ましくは4〜15種類、特に5〜12種類、特に好ましくは10種類未満の式IIA、IIBおよび/またはIICおよび任意成分としてIIIの化合物を含む。
式IおよびIAの化合物ならびに式IIA、IIBおよび/またはIICおよび任意成分としてIIIの化合物に加え、他の構成成分も、また、例えば、混合物全体の45%まで、しかし、好ましくは35%まで、特に10%までの量で存在してもよい。
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性の物質、特に、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、安息香酸フェニルまたはシクロヘキシル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルまたはシクロヘキシル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルナフタレン類、1,4−ビスシクロヘキシルビフェニル類またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換桂皮酸エステル類に分類される既知の物質より選択される。
このタイプの液晶相の構成成分として適する最も重要な化合物は、式IVで特徴付けることができる。
Figure 0006973996
式中、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へキシルシクロヘキサン構造、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、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンにより形成される群からの炭素またはヘテロ環式環構造を表し、
Gは、−CH=CH−、−N(O)=N−、−CH=CQ−、−CH=N(O)−、−C≡C−、−CH−CH−、−CO−O−、−CH−O−、−CO−S−、−CH−S−、−CH=N−、−COO−Phe−COO−、−CFO−、−CF=CF−、−OCF−、−OCH−、−(CH−、−(CHO−またはC−C単結合であり、Qはハロゲン、好ましくは塩素、または、−CNを表し、および、R20およびR21は、それぞれ、18個までの、好ましくは8個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、あるいは、これらの基の1つは、CN、NC、NO、NCS、CF、SF、OCF、F、ClまたはBrを表す。
これらの化合物の殆どにおいて、R20およびR21は互いに異なっており、これらの基の一方は、通常、アルキルまたはアルコキシ基である。また、提案された置換基の他に変種も一般的である。多くのそのような物質またはそれらの混合物も商業的に入手できる。全てのこれらの物質は、文献より既知の方法によって調製できる。
また、当業者には言うまでもなく、本発明によるVA、IPSまたはFFS混合物は、例えば、H、N、O、ClおよびFが対応する同位体で置き換えられた化合物も含んでも構わない。
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VAモード(PS−VA:polymer−stabilised VA)またはPSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)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 0006973996
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−VAディスプレイまたはPSA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 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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、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、それぞれの出現で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Dに列記されている。
本出願による液晶媒体は、好ましくは、総量で0.1〜10%、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。
本発明による混合物は、更に、例えば、安定剤、抗酸化剤、UV吸収剤、ナノ粒子、ミクロ粒子などの従来の添加剤を含んでよい。
本発明による液晶ディスプレイの構造は、例えば、欧州特許出願公開第0 240 379号公報に記載される通りの通常の構成に対応する。
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセントのデータは重量パーセントを表し、全ての温度は摂氏度で示されている。
本特許出願を通して、1,4−シクロへキシレン環および1,4−フェニレン環を以下の通り表す。
Figure 0006973996

本特許出願全体および実施例において、液晶化合物の構造は頭字語によって示される。他に示されない限り、化学式の変換は、表1〜3に従って実施される。全ての基C2n+1、C2m+1およびCm’2m’+1またはC2nおよびC2mは、それぞれの場合で、n、m、m’またはz個のC原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基またはアルキレン基である。n、m、m’zは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12、好ましくは1、2、3、4、5または6を表す。表1において、それぞれの化合物の環要素をコードし、表2において、架橋構成要素を列記し、表3において、化合物の左または右側鎖についての記号の意味を示す。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
式IおよびIAの化合物に加え、本発明による混合物は、好ましくは、下に示す表Aからの1種類以上の化合物を含有する。
<表A>
以下の略称を使用する:
(n、m、m’、z:それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6;(O)C2m+1はOC2m+1またはC2m+1を表す)。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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Figure 0006973996
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Figure 0006973996
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本発明によって使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少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、有利には昇温して溶解する。また、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の成分の溶液を混合し、完全に混合後に、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。
適切な添加剤を利用することで、本発明による液晶相を、例えば、これまで開示されてきたECB、VAN、GHまたはASM−VA、IPS、FFS、PS−VA、PS−IPS、PM(passive matrix:パッシブマトリクス)VA、PS−FFS、UB−FFSディスプレイの任意のタイプにおいて液晶相を用いることができるように改変できる。
また、誘電体は、例えば、UV吸収剤、抗酸化剤、ナノ粒子およびフリーラジカル補足剤などの当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤を含んでもよい。例えば、0〜15%の多色性色素、安定化剤またはキラルドーパントを加えることができる。本発明による混合物に適切な安定剤は、特に、表Cに列記されるものである。
例えば、0〜15%の多色性色素を加えることができ、更に、導電性塩、好ましくは、4−ヒドロキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルボラン酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテル類の錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.24巻、249〜258頁(1973年)参照)を、導電性を改良するために添加することができ、または、誘電異方性、粘度および/またはネマチック相の配向を改変するための物質を加えることもできる。このタイプの物質は、例えば、ドイツ国特許出願公開第22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430および28 53 728号公報に記載されている。
表Bに、本発明による混合物に添加できる可能なドーパントを示す。混合物がドーパントを含む場合、0.01〜4重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%の量で用いる。
<表B>
Figure 0006973996
Figure 0006973996
例えば、混合物の総量を基礎として10重量%まで、好ましくは0.01〜6重量%、特に0.1〜3重量%の量で、本発明による混合物に添加できる安定剤を下で表Cに示す。好ましい安定剤は、特に、BHT誘導体、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−アルキルフェノール類およびTinuvin770ならびにTunivin PおよびTempolである。
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
好ましくは、PSAおよびPS−VA用途における本発明による混合物における使用に適する反応性メソゲン(重合性化合物)を下の表Dに示す。好ましい実施形態において、LC媒体は、少なくとも1種類の反応性メソゲンを、総混合物を基礎として0.001〜5%、好ましくは0.01〜3%の量で含有する。
<表D>
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
以下の例は、本発明を制限することなく説明することを意図する。例において、m.p.は融点を摂氏度で表し、Cは液晶物質の透明点を摂氏度で表し;沸点はb.p.で表される。更に:Cは結晶性固体状態を表し、Sはスメクチック相を表し(添字は相のタイプを表し)、Nはネマチック状態を表し、Chはコレステリック相を表し、Iは等方相を表し、Tgはガラス転移点を表す。2つの記号の間の数字は、転移温度を摂氏度で示す。
式Iの化合物の光学的異方性Δnを決定するために使用されるホスト混合物は、商業的に入手可能な混合物ZLI−4792(メルク社)である。誘電異方性Δεは、入手可能な混合物ZLI−2857を使用して決定する。検討されるべき化合物の物理的データは、検討されるべき化合物を添加し、用いられる化合物を100%に外挿した後におけるホスト混合物の誘電定数の変化より得られる。溶解性にもよるが、一般に、検討されるべき化合物の10%をホスト混合物に溶解する。
他に示されない限り、部またはパーセントのデータは、重量部または重量パーセントを表す。
上および下において、
は、20℃における容量閾電圧[V]を表し、
Δnは、20℃および589nmにおける光学的異方性を表し、
Δεは、20℃および1kHzにおける誘電異方性を表し、
cl.p.は、透明点[℃]を表し、
は、20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
は、20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
γは、20℃において測定され、磁界内回転法で決定される回転粘度[mPa・s]を表し、
LTSは、試験用セル内で決定される低温安定性(ネマチック相)を表す。
容量閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは、20μmの間隔で離れている2枚の平坦で平行な外板と、外板の内側でSE−1211(日産化学社)の配向層で覆われた電極層とを有し、配向層は液晶のホメオトロピック配向をもたらす。
他に明らかに示さない限り、本出願において全ての濃度は、対応する混合物または混合物成分に関する。全ての物理的特性は「メルク液晶、液晶の物理的特性」1997年11月、ドイツ国メルク社に記載される通りに決定され、他に明らかに示さない限り、20℃の温度が適用される。
<混合物例>
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
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Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
Figure 0006973996
<例M15〜M20>
好ましい実施形態において、例M1、M2、M3、M10、M12およびM13による液晶混合物を、300ppmの下式の化合物を添加して、それぞれ安定化する。
Figure 0006973996

Claims (25)

  1. 極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、
    少なくとも1種類の式Iの化合物と、
    少なくとも1種類の式IAの化合物と
    式BC、CR、PH−1、PH−2、BF−1、BF−2およびBSの化合物群から選択される1種類以上の化合物と
    を含むことを特徴とする液晶媒体。
    Figure 0006973996

    Figure 0006973996
    (式中、
    、R1*、R1AおよびR1A*は、それぞれ互いに独立に、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原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006973996
    −O−、−CO−O−、−O−CO−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原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表す。)
    Figure 0006973996
    (式中、
    B1 、R B2 、R CR1 、R CR2 、R およびR は、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CF O−、−OCF −、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    cは0、1または2を表し、
    dは1または2を表す。)
  2. 媒体が、式B−nO−Om〜B(S)−n−Omの少なくとも1種類の化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6を表す。)
  3. 極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、
    少なくとも1種類の式Iの化合物と、
    それぞれ4重量%以上の濃度で4種類以上の式IAの化合物と
    を含むことを特徴とする液晶媒体。
    Figure 0006973996

    Figure 0006973996
    (式中、
    、R1*、R1AおよびR1A*は、それぞれ互いに独立に、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原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006973996
    −O−、−CO−O−、−O−CO−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原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表す。)
  4. 媒体が、4種類以上の式CH−nmの化合物を含むことを特徴とする請求項3に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6を表す。)
  5. 極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体であって、
    少なくとも1種類の式Iの化合物と、
    少なくとも1種類の式IAの化合物と
    それぞれ4重量%以上の濃度で2種類以上の式O−1の化合物と
    を含むことを特徴とする液晶媒体。
    Figure 0006973996

    Figure 0006973996
    (式中、
    、R1*、R1AおよびR1A*は、それぞれ互いに独立に、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原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 0006973996
    −O−、−CO−O−、−O−CO−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原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表す。)
    Figure 0006973996
    (式中、
    およびR は、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CF O−、−OCF −、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられてよい。)
  6. 媒体が、2種類以上の式CCOC−n−mの化合物を含むことを特徴とする請求項5に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6を表す。)
  7. 媒体が、式I−1〜I−10の少なくとも1種類の化合物を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 0006973996
    Figure 0006973996
    (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を表し、
    alkoxyおよびalkoxy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コキシ基を表し、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、FまたはClを表す。)
  8. 媒体が、式IA−1〜I−8の少なくとも1種類の化合物を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 0006973996
  9. 媒体が、2種類以上の式IAの化合物を含有することを特徴とする請求項1、2または5〜8のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  10. 媒体が、3種類以上の式IAの化合物を含有することを特徴とする請求項1、2または5〜8のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  11. 媒体が、4種類以上の式IAの化合物を含有する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。
  12. 媒体が、式IIA、IIBおよびIIC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1〜11のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCFで一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CFO−、−OCF−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    1〜4は、それぞれ互いに独立に、FまたはClを表し、
    およびZ2’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−を表し、
    pは、1または2を表し、
    qは、0または1を表し、および
    vは、1〜6を表す。)
  13. 媒体が、式III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1〜12のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    31およびR32は、それぞれ互いに独立に、12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、
    Figure 0006973996
    は、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−C−、−CF=CF−を表す。)
  14. 媒体が、式L−1〜L−11の少なくとも1種類の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。
    Figure 0006973996
    Figure 0006973996
    (式中、
    R、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CF O−、−OCF −、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基を表し、
    sは、1または2を表す。)
  15. 媒体が、式T−1〜T−21の少なくとも1種類のターフェニル類を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    Figure 0006973996
    Figure 0006973996
    (式中、
    Rは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、
    mは、1〜6を表す。)
  16. 媒体が、式O−1〜O−16の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    Figure 0006973996
    (式中、
    およびRは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CF O−、−OCF −、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられてよい。)
  17. 媒体が、以下の群の2環化合物から選択される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1〜16のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
  18. 媒体が、式Inの1種類以上のインダン化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    11、R12、R13は、1〜5個のC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
    また、R12およびR13は、ハロゲンも追加的に表し、
    Figure 0006973996
    を表し、

    iは、0、1または2を表す。)
  19. 媒体が、式BC、CR、PH−1、PH−2、BFおよびBSの化合物群から選択される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18のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 0006973996
    (式中、
    B1、RB2、RCR1、RCR2、R、Rは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF で一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH 基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 0006973996
    −C≡C−、−CF O−、−OCF −、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    cは0、1または2を表し、および
    dは1または2を表す。)
  20. 混合物全体における式Iの化合物の割合は、1重量%以上であることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  21. 式Iの少なくとも1種類の化合物と、式IAの少なくとも1種類の化合物とを、少なくとも1種類の更なる液晶化合物と混合し、任意成分として添加剤を加えることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の液晶媒体を調製する方法。
  22. 電気光学的ディスプレイにおける請求項1〜20のいずれか1項に記載の液晶媒体の使用。
  23. 誘電体として請求項1〜20のいずれか1項に記載の液晶媒体を含有することを特徴とするアクティブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ。
  24. パッシブマトリクスディスプレイであることを特徴とする請求項23に記載の電気光学的ディスプレイ。
  25. VA、PSA、PS−VA、PVA、MVA、PM−VA、PALC、FFS、UB−FFS、PS−FFS、IPSまたはPS−IPSディスプレイであることを特徴とする請求項23または24に記載の電気光学的ディスプレイ。
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