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公開番号2025064985
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024160626
出願日2024-09-18
発明の名称液晶媒体
出願人メルクパテントゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung
代理人個人
主分類C09K 19/34 20060101AFI20250410BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】液晶媒体を提供する。
【解決手段】本発明は、極性化合物の混合物に基づく液晶(LC)媒体またはLC材料、特にLCディスプレイ、特にフリンジ場スイッチングモードのLCディスプレイにおける光学的、電気光学的および電子的目的へのその使用、LC媒体を含むフリンジフィールドスイッチングモードのLCディスプレイ、特に省エネルギーLCディスプレイ、およびLCディスプレイの製造方法に関する。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
ａ）式Ｉの１種類以上の化合物および式ＩＩＩの１種類以上の化合物および／または式ＢＣの１種類以上の化合物および／または式ＰＨ－１の１種類以上の化合物を含む、液晶媒体。
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2025064985000301.tif
27
166
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2025064985000302.tif
43
166
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2025064985000303.tif
40
166
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2025064985000304.tif
40
166
（式中、
Ｒ
１１
、Ｒ
３１
、Ｒ
３２
、Ｒ
８１
およびＲ
８２
は、互いに独立して、Ｈ、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、ただしこれらの基の１個以上の－ＣＨ
２
－基は、Ｏ原子が互いに直接連結しないようにして、
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2025064985000305.tif
25
166
－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｏ－、－ＣＯ－Ｏ－または－Ｏ－ＣＯ－で、それぞれ互いに独立に置き換えられてよく、および1個以上のＨ原子は、ハロゲンによって置き換えられてよく、
Ｒ
１２
は、２～１２個のＣ原子を有するアルケニル基を表し、
Ａ
３
は、それぞれの出現で互いに独立に、１，４－フェニレン基（該基において、１個または２個のＣＨ基はＮで置き換えられてよい。）または１，４－シクロヘキセニレンもしくは１，４－シクロヘキシレン基（該基において、１個または２個の隣接しない－ＣＨ
２
基－は－Ｏ－または－Ｓ－で置き換えられてよい。）を表し、これらの基はハロゲン原子によって一置換または多置換されてもよく、
ｎは、０、１または２を示し、
Ｚ
３
は、それぞれの出現で互いに独立に、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＨ
２
Ｏ－、－ＯＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
ＣＨ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－または単結合を表し、
Ｌ
３１
およびＬ
３２
は、それぞれ互いに独立に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ
３
またはＣＨＦ
２
を表し、および
Ｙ
１
、Ｙ
２
、Ｙ
３
、Ｙ
４
は、それぞれ互いに独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ
３
、ＣＨＦ
２
、ＣＨ
３
またはＯＣＨ
３
を表す。）
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
媒体は式ＩＩＩ－１および／またはＩＩＩ－６から選択される１種類以上の化合物を含み、式中、出現する基は、式ＩＩＩで与えられたものと同じ意味を有する、請求項１に記載の液晶媒体。
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2025064985000306.tif
40
166
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2025064985000307.tif
34
166
【請求項３】
媒体は式ＩＩＡ、ＩＩＢ、ＩＩＣ、ＩＩＤ、ＩＩＥおよびＩＩＦの群から選択される１種類以上の化合物を含む、請求項１または２に記載の液晶媒体。
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2025064985000308.tif
214
166
式中、個々の基は、それぞれの出現において同一または異なり、それぞれが互いに独立して次の意味を有する：
Ｒ
２１
、Ｒ
２２
は、Ｈ、無置換またはＦ、Ｃｌ、ＣＮまたはＣＦ
３
で一置換されている、１５個までのＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を表し、ただし、加えてこれらの基における１個以上のＣＨ
２
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－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＯＣ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－、
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2025064985000309.tif
30
166
で置き換えられてよく、
Ｌ
１
～Ｌ
４
は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ
３
またはＣＨＦ
２
を表し、
Ｙは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ
３
、ＣＨＦ
２
またはＣＨ
３
を表し、
Ｚ
１
、Ｚ
２
は、単結合、－ＣＨ
２
ＣＨ
２
－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＦ
２
Ｏ－、－ＯＣＦ
２
－、－ＣＨ
２
Ｏ－、－ＯＣＨ
２
－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｃ
２
Ｆ
４
－、－ＣＦ＝ＣＦ－、－ＣＨ＝ＣＨＣＨ
２
Ｏを表し、
ｐは、０、１または２を表し、
ｑは、０または１を表す。）
【請求項４】
媒体は式ＩＩＩＡの１種類以上の化合物を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の液晶媒体。
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2025064985000310.tif
42
166
（式中、
Ｒ
３１
、Ｒ
３２
、Ａ
３
、Ｚ
３
、Ｌ
３１
、Ｌ
３２
、Ｙ
１
、Ｙ
２
、Ｙ
３
、Ｙ
４
およびｎは、式ＩＩＩで与えられた意味を有する。）
【請求項５】
媒体は式ＩＶの１種類以上の化合物を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶媒体。
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2025064985000311.tif
27
166
（式中、Ｒ
４１
は、１～７個のＣ原子を有する無置換アルキル基または３～６個のＣ原子を有する環状アルキル基または２～７個のＣ原子を有する無置換アルケニル基を表し、および
Ｒ
４２
は、１～７個のＣ原子を有する無置換アルキル基または３～６個のＣ原子を有する環状アルキル基または１～６個のＣ原子を有する無置換アルコキシ基または２～７個のＣ原子を有する無置換アルケニル基を表す。）
【請求項６】
媒体は式ＩＶ－１および式ＩＶ－３の１種類以上の化合物を含む、請求項５に記載の液晶媒体。
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2025064985000312.tif
38
166
（式中、
ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ
＊
は、それぞれ互いに独立に１～７個のＣ原子を有するアルキル基または３～６個のＣ原子を有する環状アルキルを表し、
ａｌｋｅｎｙｌは、２～７個のＣ原子を有するアルケニル基を表す。）
【請求項７】
媒体は式ＩＶａ－２の１種類以上の化合物を含む、請求項５に記載の液晶媒体。
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2025064985000313.tif
26
166
（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または３～６個のＣ原子を有する環状アルキルを表す。）
【請求項８】
媒体は式Ｖの１種類以上の化合物を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の液晶媒体。
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2025064985000314.tif
29
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（式中、
Ｒ
５１
、Ｒ
５２
は１～７個のＣ原子を有するアルキル、３～６個のＣ原子を有する環状アルキル、１～７個のＣ原子を有するアルコキシまたは２～７個のＣ原子を有するアルコキシアルキル、アルケニルもしくはアルケニルオキシを表し、
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2025064985000315.tif
82
166
を表し、
Ｚ
５１
、Ｚ
５２
は、それぞれ互いに独立に－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－、－ＣＨ
２
－Ｏ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＯＯ－または単結合を表し、および
ｎは、１または２であり、
ただし、式Ｖの１種類以上の化合物は、式Ｉとは異なる。）
【請求項９】
媒体は式ＶＩ－１～ＶＩ－２５の１種類以上の化合物を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【請求項１０】
媒体は式ＣＲおよびＰＨ－２の１種類以上の化合物を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の液晶媒体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極性化合物の混合物を基礎とする液晶（ＬＣ：ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ）媒体またはＬＣ材料と、光学、電気光学および電子的目的のためで、特にＬＣディスプレイ、特にフリンジ場スイッチ（ｆｒｉｎｇｅ－ｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのＬＣディスプレイにおけるそれの使用と、ＬＣ媒体を含むフリンジ場スイッチモードのＬＣディスプレイ、特に省エネＬＣディスプレイと、ＬＣ媒体の調製方法およびＬＣディスプレイの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
現在使用されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）モードの１つは、ＴＮ（「ツイストネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）」）モードである。しかしながらＴＮＬＣＤは、コントラストが視野角に強く依存するという不利を有する。
【０００３】
したがって、所謂ＦＦＳ（「フリンジ場スイッチ（ｆｒｉｎｇｅ－ｆｉｅｌｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）」）ディスプレイが報告されており（特に、Ｓ．Ｈ．Ｊｕｎｇら著、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第４３巻、第３号、２００４年、第１０２８頁（非特許文献１）参照）、このディスプレイは同じ基板上に２つの電極を有し、この２つの電極のうち１つはくし形に構造化され、もう一方は構造化されていない。これによって、強力な所謂「フリンジ場」、すなわち電極端部の近くで強力な電界が生じ、セルにわたって、強い垂直成分と強い水平成分の両方を有する電界が生じる。ＦＦＳディスプレイは、コントラストの視野角依存性が低い。ＦＦＳディスプレイは通常、正の誘電異方性を有するＬＣ媒体と、配向層、通常はポリイミド配向層とを含有し、これにより、ＬＣ媒体の分子に対して平面的な配向がもたらされる。
【０００４】
ＦＦＳディスプレイは、アクティブマトリックスディスプレイまたはパッシブマトリックスディスプレイとして、稼動させることができる。アクティブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは通常、一体化された非線形活性素子、例えばトランジスタ（例えば薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ（ｔｈｉｎ－ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）」））によってアドレスされ、その一方でパッシブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは通常、従来技術から公知のマルチプレックス法によってアドレスされる。
【０００５】
更にＦＦＳディスプレイと似た電極設計および層厚を有するが、正の誘電異方性を有するＬＣ媒体層ではなく、負の誘電異方性を有するＬＣ媒体層を備える新しいタイプのＦＦＳディスプレイ（「超輝度ＦＦＳ（ＵＢ－ＦＦＳ：ＵｌｔｒａＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓＦＦＳ）」モードディスプレイとしても知られている）が開示されている（例えばＳ．Ｈ．Ｌｅｅら著、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．第７３巻（第２０号）、１９９８年、第２８８２～２８８３頁（非特許文献２）、およびＳ．Ｈ．Ｌｅｅら著、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ第３９巻（第９号）、２０１２年、第１１４１～１１４８頁（非特許文献３）参照）。負の誘電異方性を有するＬＣ媒体は、正の誘電異方性を有するＬＣ媒体に比べて、チルトが小さいより好ましいダイレクター配向と、より高いツイスト配向性とを示し、その結果これらのディスプレイは、より高い透過性を有する。このディスプレイは更に、配向層、好ましくは基板の少なくとも１つの上に設けられたポリイミド配向層を有し、この配向層はＬＣ媒体と接触しており、ＬＣ媒体のＬＣ分子の平面的な配向を引き起こすものである。これらのディスプレイは、高い信頼性を備えたＬＣ媒体を必要としている。
【０００６】
加えて、より広い視野角および速い応答時間を有する所謂ＶＡ（「垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙａｌｉｇｎｅｄ）」）ディスプレイが知られている。ＶＡディスプレイのＬＣセルは、２つの透明電極の間にあるＬＣ媒体層を有し、ここでＬＣ媒体は通常、負の誘電異方性（Δε）を有する。スイッチを切った状態でＬＣ層の分子は、電極表面に対して垂線方向に配向しているか（ホメオトロピック状）、またはチルトホメオトロピック配向を有する。２つの電極に電圧を印加すると、ＬＣ分子の再配向が、電極表面に対して平行に起こる。
【０００７】
また２枚の基板の間にＬＣ層を有する所謂ＩＰＳ（「面内スイッチ（ｉｎ－ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）」）ディスプレイも知られており、ここで２つの電極は、２枚の基板のうち一方にのみ配置されており、好ましくは噛み合ったくし形の構造を有する。電極に対して電圧を印加すると、これによって電極間にＬＣ層に対して平行の有意な成分を有する電場が生じる。これにより、層平面におけるＬＣ分子の再配向が起こる。
【０００８】
より最近のタイプのＶＡディスプレイでは、ＬＣ分子の均一な配向が、ＬＣセル内にある比較的小さな複数のドメインに限定されている。これらのドメインの間にディスクリネーションが存在することがあり、これはチルトドメインとしても知られる。チルトドメインを有するＶＡディスプレイは、従来のＶＡディスプレイと比較して、コントラストに依存しないより大きな視野角と、中間階調とを有する。加えてこのタイプのディスプレイは製造が容易であり、スイッチが入った状態で分子を均一に配向させるための、例えばラビングによる電極表面の更なる処理が、もはや必要ない。その代わり、チルト角またはプレチルト角の優先方向は、電極の特別な設計によって制御される。
【０００９】
しかしながら、ＶＡまたはＦＦＳディスプレイにおいて負の誘電異方性を有するＬＣ媒体の使用には、幾つかの欠点もある。例えばそれらは、正の誘電異方性を有するＬＣ媒体と比較して、著しく低い信頼性を有する。
【００１０】
本明細書において使用する場合、用語「信頼性」は照光による負荷、温度、湿度、電圧などの種々のストレスを負荷した際のディスプレイの性能品位を意味し、それらは画像固着（ある領域および線状の画像固着）、ムラ、汚れなどのディスプレイの欠陥を生じ、ＬＣディスプレイ分野の当業者に知られている。信頼性を分類する標準的なパラメータとしては、通常、電圧保持率（ＶＨＲ：ｖｏｌｔａｇｅｈｏｌｄｉｎｇｒａｔｉｏｎ）が使用され、電圧保持率は試験用ディスプレイにおいて一定電圧を維持する尺度である。ＶＨＲ値が高いほど、ＬＣ媒体の信頼性は良好となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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