(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ｉの化合物。
【化１】
0006513664.tif 000065
（式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＦ３、ＣＦ３または１〜２５個のＣ原子を有し、ハロゲンもしくはＣＮで一置換または多置換された直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、
ＭＧ１１は、−Ａ１１−Ｚ１１−Ａ１２−であり、
ＭＧ１２は、−Ａ１３−Ｚ１２−Ａ１４−Ｚ１３−Ａ１５−であり、
Ｚ１１〜Ｚ１３は、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、
Ａ１１〜Ａ１５は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、１，４−フェニレンであり、これら全ての基は無置換でも、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個のＣ原子を有するアルキル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、１個以上のＨ原子はＦまたはＣｌで置換されていてもよく、
Ｓｐ１は、５〜４０個のＣ原子を含むアルキレン基であり、
Ｘ１１およびＸ１２は、互いに独立に、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−および−Ｏ−から選択される連結基または単結合である。）
【請求項２】
ＭＧ１１は、部分式ＩＩａおよびＩＩｂおよびそれらの鏡像体の群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の式Ｉの化合物。
【化２】
0006513664.tif 000066
（式中、
Ｌは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３であり、および
ｒは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、０、１、２または３である。）
【請求項３】
ＭＧ１２は、部分式ＩＩｇ、ＩＩｈ、ＩＩｋ、ＩＩｍおよびＩＩｒの群から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の式Ｉの化合物。
【化３】
0006513664.tif 000067
（式中、
Ｌは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３であり、および
ｒは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、０、１、２または３である。）
【請求項４】
Ｓｐ１は−（ＣＨ２）ｏ−であり、ｏは５〜１５の整数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の式Ｉの化合物。
【請求項５】
以下の化合物から選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の式Ｉの化合物。
【化４】
0006513664.tif 000068
【化５】
0006513664.tif 000069
（式中ｎは、５〜４０の整数を表す。）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の式Ｉの１種類以上の化合物の、液晶媒体における使用。
【請求項７】
フレキソエレクトリック液晶媒体であって、
式Ｉの１種類以上の化合物を液晶媒体全体の１〜５０重量％の濃度で含むことを特徴とする液晶媒体。
【化６】
0006513664.tif 000070
（式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＦ３、ＣＦ３または１〜２５個のＣ原子を有し、ハロゲンもしくはＣＮで一置換または多置換された直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、
ＭＧ１１は、−Ａ１１−Ｚ１１−Ａ１２−であり、
ＭＧ１２は、−Ａ１３−Ｚ１２−Ａ１４−Ｚ１３−Ａ１５−であり、
Ｚ１１〜Ｚ１３は、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、
Ａ１１〜Ａ１５は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、１，４−フェニレンであり、これら全ての基は無置換でも、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個のＣ原子を有するアルキル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、１個以上のＨ原子はＦまたはＣｌで置換されていてもよく、
Ｓｐ１は、５〜４０個のＣ原子を含むアルキレン基であり、
Ｘ１１およびＸ１２は、互いに独立に、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−および−Ｏ−から選択される連結基または単結合である。）
【請求項８】
ＭＧ１１は、部分式ＩＩａおよびＩＩｂおよびそれらの鏡像体の群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の液晶媒体。
【化７】
0006513664.tif 000071
（式中、
Ｌは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３であり、および
ｒは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、０、１、２または３である。）
【請求項９】
ＭＧ１２は、部分式ＩＩｇ、ＩＩｈ、ＩＩｋ、ＩＩｍおよびＩＩｒの群から選択されることを特徴とする請求項７または８に記載の液晶媒体。
【化８】
0006513664.tif 000072
（式中、
Ｌは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３であり、および
ｒは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、０、１、２または３である。）
【請求項１０】
Ｓｐ１は−（ＣＨ２）ｏ−であり、ｏは５〜１５の整数であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【請求項１１】
式Ｉの化合物は、以下の化合物から選択されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【化９】
0006513664.tif 000073
【化１０】
0006513664.tif 000074
（式中ｎは、５〜４０の整数を表す。）
【請求項１２】
式ＩＩＩの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を追加して含むことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の液晶媒体。
【化１１】
0006513664.tif 000075
（式中、
Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳまたは１〜２５個のＣ原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはＣＮで一置換または多置換されていてもよく、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、それぞれの場合で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていることも可能であり、
ＭＧ３１およびＭＧ３２は、それぞれ独立に、メソゲン基であり、
Ｓｐ３は５〜４０個のＣ原子を含むスペーサー基で、ただし、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、
Ｘ３１およびＸ３２は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
ただし、式Ｉの化合物は、式ＩＩＩの化合物より除外することを条件とする。）
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の液晶媒体の、液晶装置における使用。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の液晶媒体を含む液晶装置であって、
該液晶媒体は２種類以上の成分を含み、該成分の１種類以上が請求項１〜５のいずれか１項に記載の式Ｉの化合物であるか、式Ｉの化合物を含む液晶装置。
【請求項１５】
フレキソエレクトリック装置であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は式Ｉのビメソゲン化合物と、液晶媒体、特に本発明による液晶媒体を含むフレキソエレクトリック液晶装置における式Ｉのビメソゲン化合物の使用とに関する。
【０００２】
【化１】
0006513664.tif 000002
式中、Ｒ１１、Ｒ１２、ＭＧ１１、ＭＧ１２およびＳｐ１は、本明細書で以下に与えられる意味を有する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は、情報を表示するために広く使用されている。ＬＣＤは、直視ディスプレイ用ならびに投射型ディスプレイ用として使用されている。ほとんどのディスプレイで用いられる電気光学的モードは、依然として種々の改変が施されたツイストネマチック（ＴＮ：Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）−モードである。このモードに加え、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ：Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）−モードおよび更に最近は、光学補償ベンド（ＯＣＢ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）−モードおよび電気制御複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）−モードとそれらの種々の変法で、例えば、垂直配向ネマチック（ＶＡＮ：Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、パターン化ＩＴＯ垂直配向ネマチック（ＰＶＡ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ＩＴＯ  Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）−、ポリマー安定化垂直配向ネマチック（ＰＳＶＡ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）−モードおよび多重ドメイン垂直配向ネマチック（ＭＶＡ：Ｍｕｌｔｉ  ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）−モードなど、ならびに他のモードが次第に使用されつつある。これらのモードは全て、基板と液晶層とにそれぞれ実質的に垂直な電場を使用する。これらのモードに加え、基板と液晶層とにそれぞれ実質的に平行な電場を用いる電気光学的モード、例えば、面内スイッチ（略してＩＰＳ：Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード（例えば、ドイツ国特許第４０００４５１号（特許文献１）および欧州特許第０５８８５６８号（特許文献２）に開示されている。）およびフリンジ場スイッチング（ＦＦＳ：Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどもある。とりわけ、後者の電気光学的モードは良好な視野角特性および改良された応答時間を有しており、最新のデスクトップモニター向けおよび更にはテレビ用およびマルチメディア用途用ディスプレイ向けのＬＣＤ用に次第に使用されつつあり、よってＴＮ−ＬＣＤと競合している。
【０００４】
これらのディスプレイに加え、比較的短いコレステリックピッチを有するコレステリック液晶を使用する新しいディスプレイモードが、所謂「フレキソエレクトリック」効果を活用するディスプレイで使用するために提案されている。用語「液晶」、「メソモルフィック化合物」または「メソゲン化合物」（「メソゲン」とも略称する。）は、温度、圧力および濃度の適切な条件下で中間相（ネマチック、スメクチックなど）として、または特にＬＣ相として存在できる化合物を意味する。非両親媒性メソゲン化合物は、例えば、１個以上のカラミチック、バナナ形状またはディスコチックのメソゲン基を含む。
【０００５】
フレキソエレクトリック液晶材料は、先行技術で既知である。フレキソエレクトリック効果は、とりわけ、Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ著、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第２版、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ刊（１９９２年）（非特許文献１）およびＰ．Ｇ．ｄｅＧｅｎｎｅｓら著、「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第２版、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ刊（１９９５年）（非特許文献２）に記載されている。
【０００６】
英国特許第２３５６６２９号（特許文献３）には、ビメソゲン化合物およびフレキソエレクトリック装置でのそれらの使用の可能性が開示されている。Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｍｅｒ  ｍｅｓｏｇｅｎｓ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、２００４年、第６９９巻、第２３〜２９頁（非特許文献３）には、アルキルスペーサーを有する高極性ダイマーが例示されている。Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ａｎｄ  ｅｔｈｅｒ  ｌｉｎｋｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｍｅｒｓ  ＩＩ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、２００５年、第３２巻、第１１〜１２号、第１４９９〜１５１３頁（非特許文献４）には、ビメソゲン化合物が開示されている。国際特許出願公開第２０１３／００４３３３号公報（特許文献４）には、エチレン連結基を有し、第２のネマチック相を示すビメソゲン化合物が開示されている。
【０００７】
未公開の特許出願である国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１３９０号（特許文献５）、国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１３５３号（特許文献６）、国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１７７２号（特許文献７）、国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１７７３号（特許文献８）および国際特許出願第ＥＰ２０１３／００２４３８号（特許文献９）には、更なるビメソゲン化合物、フレキソエレクトリック媒体およびそれぞれの装置が開示されている。
【０００８】
これらのディスプレイにおいて、コレステリック液晶は「均一に横たわるへリックス」（ＵＬＨ：ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  ｌｙｉｎｇ  ｈｅｌｉｘ）配向に配向しており、このディスプレイもＵＬＨディスプレイと名づけられている。この目的のために、キラル物質をネマチック材料と混合し、コレステリック材料と等価なキラルネマチック材料に材料を変換するヘリカルツイストを誘発する。用語「キラル」は、一般に、その鏡像体に重ね合わせることができない物体を記載するために使用する。「アキラル」（非キラル）な物体は、それらの鏡像体と同一の物体である。キラルネマチックおよびコレステリックとの用語は、他に明示的に述べてない場合、本出願では同意語として使用する。キラル物質で誘発されたピッチ（Ｐ０）は、使用するキラル材料の濃度（ｃ）に、第一次近似で反比例する。この関係の比例定数は、キラル物質のヘリカルツイスト力（ＨＴＰ：Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｉｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）と呼ばれ、式（１）で定義される。
【０００９】
ＨＴＰ≡１／（ｃ・Ｐ０）                            （１）
式中、
ｃは、キラル化合物の濃度である。
【００１０】
均一に横たわるへリックステクスチャは、典型的には０．２μｍ〜１μｍの範囲内、好ましくは１．０μｍ以下、特には０．５μｍ以下の短いピッチを有するキラルネマチック液晶を使用して実現し、均一に横たわるへリックステクスチャは、液晶セルの基板、例えばガラスプレートに平行なヘリカル軸で単一方向に配向している。この配置において、キラルネマチック液晶のヘリカル軸は複屈折板の光軸と等価である。
【００１１】
ヘリカル軸と直交するこの配置に電界を印加すると、光軸がセル面内で回転し、この回転は、表面が安定化された強誘電性液晶ディスプレイ中の強誘電性液晶のダイレクターの回転と同様である。フレキソエレクトリック効果は、典型的には６０μｓ〜１００μｓの範囲の速い応答時間で特徴づけられる。それは更に、優れた中間階調能で特徴づけられる。
【００１２】
電界は、光軸のチルトに応じたスプレイ−ベンド構造をダイレクターに誘発する。第一次近似において、軸の回転の角度は、電界の強度に直接的および線形的に比例する。直交する偏光板の間に、電源が入っていない状態で、一方の偏光子の吸収軸に対して光軸が２２．５°の角度になるように液晶セルを置いた場合、光学的効果が最も良く見える。また、この２２．５°の角度も電界の理想的な回転角度であり、よって、電界を逆転させることにより光軸は４５°回転し、ヘリックス軸、偏光子の吸収軸、電界の方向の好ましい方向の相対的配向を適切に選択することにより、１つの偏光子に平行から両方の偏光子の間の中央角に光軸をスイッチできる。光軸のスイッチングの全角度が４５°である場合、最適なコントラストが達成される。その場合、光学的リターデーション 、即ち、液晶の有効複屈折率およびセルの間隔の積を波長の１／４に選択するすることにより、この配置をスイッチ可能な１／４波長板として使用できる。これに関連して、他で明示的に述べない場合、波長は５５０ｎｍ、即ち、ヒトの目の感度が最も高い波長を言う。
【００１３】
光軸の回転角（Φ）は、式（２）による良好な近似で与えられる。
【００１４】
ｔａｎΦ＝＜ｅ＞Ｐ０Ｅ／（２πＫ）                  （２）
式中、
Ｐ０は、コレステリック液晶の非かく乱ピッチであり、
＜ｅ＞は、スプレイ・フレキソエレクトリック係数（ｅｓｐｌａｙ）と、ベンド・フレキソエレクトリック係数（ｅｂｅｎｄ）との平均［＜ｅ＞＝１／２（ｅｓｐｌａｙ＋ｅｂｅｎｄ）］であり、
Ｅは、電界の強度であり、および
Ｋは、スプレイ弾性定数（ｋ１１）およびベンド弾性定数（ｋ３３）との平均［Ｋ＝１／２（ｋ１１＋ｋ３３）］であり、
および、ただし、
＜ｅ＞／Ｋは、フレキソ−弾性比と呼ばれる。
【００１５】
この回転角は、フレキソエレクトリックスイッチング素子において、スイッチング角の半分である。
【００１６】
この電気光学的効果の応答時間（τ）は、式（３）により良好な近似で与えられる。
【００１７】
τ＝［Ｐ０／（２π）］２・γ／Ｋ                      （３）
式中、
γは、へリックスの歪に伴う有効粘度係数である。
【００１８】
へリックスを解く臨界電界（Ｅｃ）が存在し、式（４）から得ることができる。
【００１９】
Ｅｃ＝（π２／Ｐ０）・［ｋ２２／（ε０・Δε）］１／２      （４）
式中、
ｋ２２は、ツイスト弾性定数であり、
ε０は、真空の誘電率であり、および
Δεは、液晶の誘電異方性である。
【００２０】
しかしながら、このモードにおいては、幾つかの課題が依然として解決されなければならず、なかでも、必要な均一性の配向を得ることが困難であり、好ましくないことにアドレスに高電圧が必要なため一般的な駆動電子機器に不向きで、「オフ状態」が真暗でないためコントラストが低く、最後に重要なこととして、電気光学特性における顕著なヒステリシスである。
【００２１】
比較的新しいディスプレイモード、いわゆる均一に起立するへリックス（ＵＳＨ：ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｈｅｌｉｘ）モードは、広い視野角を提供する他のディスプレイモード（例えば、ＩＰＳ、ＶＡなど）と比較した場合においても、改善された黒色レベルを示すことができるため、ＩＰＳを引き継ぐ代替のモードと考えることができる。
【００２２】
ＵＬＨモードと同様にＵＳＨモードについて、ビメソゲン液晶材料を使用するフレキソエレクトリック・スイッチが提案されてきた。ビメソゲン化合物は、先行技術から一般に既知である（Ｈｏｒｉ、Ｋ．、Ｉｉｍｕｒｏ、Ｍ．、Ｎａｋａｏ、Ａ．、Ｔｏｒｉｕｍｉ、Ｈ．著、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃ．２００４年、第６９９巻、第２３〜２９頁（非特許文献５）も参照）。用語「ビメソゲン化合物」は、分子内に２個のメソゲン基を含む化合物に関する。通常のメソゲンと全く同様に、ビメソゲン化合物は、それらの構造に依存して、多くの中間相を形成できる。特に、式Ｉの化合物は、ネマチック液晶媒体に添加されると、第２のネマチック相を誘発する。
【００２３】
用語「メソゲン基」は、これに関連して、液晶（ＬＣ）相挙動を誘発する能力を有する基を意味する。メソゲン基を含む化合物は、それ自体が必ずしもＬＣ相を示さなければならないと言う訳ではない。メソゲン基を含む化合物は、他の化合物との混合物においてのみＬＣ相挙動を示すことも可能である。単純化のため、用語「液晶」は本明細書において、メソゲンおよびＬＣ材料の両者に対して使用する。
【００２４】
しかしながら、好ましくなく高い駆動電圧が必要で、キラルネマチック材料の相対的に狭い相範囲、およびキラルネマチック材料の不可逆なスイッチ特性のため、先行技術からの材料は現行のＬＣＤ駆動スキームでの使用に不向きである。
【００２５】
ＵＳＨおよびＵＬＨモードのディスプレイのために、改善された特性を有する新規な液晶媒体が必要である。特に、複屈折（Δｎ）は最適なモードに最適化されていなければならない。本明細書において複屈折Δｎは、式（５）で定義される：
Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ                                      （５）
式中、ｎｅは異常屈折率であり、ｎｏは通常屈折率であり、平均屈折率ｎａｖ．は以下の式（６）で与えられる：
ｎａｖ．＝［（２ｎｏ２＋ｎｅ２）／３］１／２                （６）
異常屈折率ｎｅおよび通常屈折率ｎｏは、アッベ屈折計を使用して測定できる。次いで、式（５）からΔｎを計算できる。
【００２６】
更に、ＵＳＨおよびＵＬＨモードを利用するディスプレイのために、液晶媒体の光学的リターデーションｄ・Δｎ（有効）は、好ましくは式（７）を満足するものでなければならない。式（７）の右手側に関するズレの許容は、±３％である：
ｓｉｎ２（π・ｄ・Δｎ／λ）＝１                      （７）
式中
ｄは、セルギャップであり、および
λは、光の波長である。
【００２７】
本願において通常言及される光の波長は、他に明示的に特定されない限り５５０ｎｍである。
【００２８】
セルのセルギャップは、好ましくは１μｍ〜２０μｍの範囲内であり、特に２．０μｍ〜１０μｍの範囲内である。
【００２９】
ＵＬＨ／ＵＳＨモードに対し、誘電異方性（Δε）は、アドレス電圧の印加の際にヘリックスが解けるのを防ぐため可能な限り小さくしなければならない。好ましくは、０より僅かに大きく、非常に好ましくは０．１以上であり、しかし好ましくは１０以下、より好ましくは７以下、最も好ましくは５以下である。本願において用語「誘電的に正」は、Δε＞３．０を有する化合物または成分に対して使用され、「誘電的に中性」は−１．５≦Δε≦３．０を有するもの、および「誘電的に負」はΔε＜−１．５を有するものである。Δεは、１ｋＨｚの周波数および２０℃で決定する。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物におけるそれぞれ個々の化合物の１０％溶液の結果から決定する。ホスト媒体におけるそれぞれの化合物の溶解度が１０％未満の場合、少なくとも化合物の特性を決定できるのに十分に得られる媒体が安定するまで、化合物の濃度を１／２ずつ低下する。しかしながら、好ましくは、結果の有意性を可能な限り高く保つために、濃度は少なくとも５％に保つ。試験混合物の容量は、ホメオトロピック配向を有するおよびホモジニアス配向を有するセルの両方で決定する。両方のタイプのセルのセルギャップは、約２０μｍである。印加電圧は１ｋＨｚの周波数を有する矩形波で、二乗平均平方根値は０．５Ｖ〜１．０Ｖであるが、常にそれぞれの試験混合物の容量閾値より低く選択する。
【００３０】
Δεは（ε‖−ε⊥）で定義され、一方でεａｖは（ε‖＋２ε⊥）／３である。化合物の誘電体誘電率は、対象化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値の変化より決定される。その値は、対象化合物の濃度１００％に外挿される。典型的なホスト混合物は、Ｈ．Ｊ．Ｃｏｌｅｓら著、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２００６年、第９９巻、０３４１０４頁（非特許文献６）に開示されており、以下の表に与えられる組成を有する。
【００３１】
【表１】
0006513664.tif 000003
上述のパラメーターに加えて、媒体は、適切に広い範囲のネマチック相、かなり小さな回転粘度および少なくとも適度に高い比抵抗を示さなければならない。
【００３２】
フレキソエレクトリック装置のための短いコレステリックピッチを有する同様の液晶組成物は、欧州特許第０  ９７１  ０１６号（特許文献１０）、英国特許第２  ３５６  ６２９号（特許文献１１）およびＣｏｌｅｓ、Ｈ．Ｊ．、Ｍｕｓｇｒａｖｅ、Ｂ．、Ｃｏｌｅｓ、Ｍ．Ｊ．およびＷｉｌｌｍｏｔｔ、Ｊ．著、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．、第１１巻、第２７０９〜２７１６頁（２００１年）（非特許文献７）より既知である。欧州特許第０  ９７１  ０１６号（特許文献１０）には、それ自体が高いフレキソエレクトリック係数を有するメソゲンエストラジオール類が報告されている。英国特許第２  ３５６  ６２９号（特許文献１１）には、フレキソエレクトリック装置におけるビメソゲン化合物の使用が示唆されている。本明細書においては、フレキソエレクトリック効果を純粋なコレステリック液晶化合物中で、およびある程度まで同族の化合物の混合物中で検討した。これらの化合物のほとんどは、キラル添加物および単純で従来のモノメソゲン材料またはビメソゲン材料のいずれかであるネマチック液晶材料から成る二元混合物中で使用した。これらの材料は、十分に広くはない温度範囲のキラルネマチックまたはコレステリック相、小さすぎるフレキソエレクトリック比、小さな回転角度など、実用的用途のためのいくつかの欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】ドイツ国特許第４０００４５１号
【特許文献２】欧州特許第０５８８５６８号
【特許文献３】英国特許第２３５６６２９号
【特許文献４】国際特許出願公開第２０１３／００４３３３号公報
【特許文献５】国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１３９０号
【特許文献６】国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１３５３号
【特許文献７】国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１７７２号
【特許文献８】国際特許出願第ＥＰ２０１３／００１７７３号
【特許文献９】国際特許出願第ＥＰ２０１３／００２４３８号
【特許文献１０】欧州特許第０  ９７１  ０１６号
【特許文献１１】英国特許第２  ３５６  ６２９号
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ著、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第２版、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ刊（１９９２年）
【非特許文献２】Ｐ．Ｇ．ｄｅＧｅｎｎｅｓら著、「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、第２版、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ刊（１９９５年）
【非特許文献３】Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｍｅｒ  ｍｅｓｏｇｅｎｓ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、２００４年、第６９９巻、第２３〜２９頁
【非特許文献４】Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ａｎｄ  ｅｔｈｅｒ  ｌｉｎｋｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｍｅｒｓ  ＩＩ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、２００５年、第３２巻、第１１〜１２号、第１４９９〜１５１３頁
【非特許文献５】Ｈｏｒｉ、Ｋ．、Ｉｉｍｕｒｏ、Ｍ．、Ｎａｋａｏ、Ａ．、Ｔｏｒｉｕｍｉ、Ｈ．著、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃ．２００４年、第６９９巻、第２３〜２９頁
【非特許文献６】Ｈ．Ｊ．Ｃｏｌｅｓら著、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２００６年、第９９巻、０３４１０４頁
【非特許文献７】Ｃｏｌｅｓ、Ｈ．Ｊ．、Ｍｕｓｇｒａｖｅ、Ｂ．、Ｃｏｌｅｓ、Ｍ．Ｊ．およびＷｉｌｌｍｏｔｔ、Ｊ．著、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．、第１１巻、第２７０９〜２７１６頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明の１つの目的は、高いスイッチ角および速い応答時間を示す改良されたフレキソエレクトリック装置を提供することにあった。もう１つの目的は、特に機械的せん断工程を使用することなくディスプレイセルの全領域にわたって良好で均質な配向を可能するフレキソエレクトリックディスプレイで使用するために有利な特性、良好なコントラスト、高いスイッチ角および低温においても速い応答時間を有する液晶材料を提供することにあった。その液晶材料は、低い融点、広いキラルネマチック相範囲、短い温度非依存性ピッチ長および高いフレキソエレクトリック係数を示さなければならない。本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに自明である。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明者らは、驚くべきことに、上記の目的を本発明によるビメソゲン化合物を提供することで達成できることを見出した。これらの化合物は、キラルネマチック液晶混合物中で使用すると、低い融点、広いキラルネマチック相を誘導する。特に、本発明の化合物は、比較的高い値の弾性定数ｋ１１、低い値のベンド弾性定数ｋ３３および高い値のフレキソエレクトリック係数を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
よって、本発明は、式Ｉのビメソゲン化合物に関する。
【００３８】
【化２】
0006513664.tif 000004
式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳまたは１〜２５個のＣ原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基（該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはＣＮで一置換または多置換されていてもよく、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていることも可能である。）であり、好ましくは極性基、より好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＦ３、ＣＦ３であり、
ＭＧ１１は、−Ａ１１−Ｚ１１−Ａ１２−であり、
ＭＧ１２は、−Ａ１３−Ｚ１２−Ａ１４−Ｚ１３−Ａ１５−であり、
Ｚ１１〜Ｚ１３は、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＦ２ＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−であり、１個以上のＦ、Ｓおよび／またはＳｉで置換されていてもよく、好ましくは単結合であり、
Ａ１１〜Ａ１５は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、１，４−フェニレン（ただし加えて、１個以上のＣＨ基はＮで置き換えられていてもよい。）、トランス−１，４−シクロヘキシレン（ただし加えて、１個または２個の隣接していないＣＨ２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、１，４−ビシクロ−（２，２，２）−オクチレン、ピペリジン−１，４−ジイル、ナフタレン−２，６−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、シクロブタン−１，３−ジイル、スピロ［３．３］ヘプタン−２，６−ジイルまたはジスピロ［３．１．３．１］デカン−２，８−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜７個のＣ原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、１個以上のＨ原子はＦまたはＣｌ、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ３またはＣＦ３で置換されていてもよく、
Ｓｐ１は、１個、３個または５〜４０個のＣ原子を含むスペーサー基（ただし、また、１個以上の隣接していない末端でないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよいが、２個のＯ原子は互いに隣接せず、２個の−ＣＨ＝ＣＨ−基は互いに隣接せず、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および−ＣＨ＝ＣＨ−から選択される２個の基は互いに隣接しない。）であり、好ましくは−（ＣＨ２）ｎ−（即ち、ｎ個のＣ原子を有する１，ｎ−アルキレン）であり、ただしｎは整数、好ましくは３〜１９、より好ましくは３〜１１、最も好ましくは奇数の整数（即ち、３、５、７、９または１１）であり、
Ｘ１１およびＸ１２は、互いに独立に、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−および−ＣＯ−から選択される連結基または単結合であり、好ましくはＸ１１およびＸ１２はそれぞれ互いに異なり、好ましくは、Ｘ１１は−ＣＯ−Ｏ−または−Ｏ−でありＸ１２は単結合であるか、Ｘ１１は−ＣＯ−Ｏ−でありＸ１２は−Ｏ−であり、最も好ましくは、Ｘ１１は−ＣＯ−Ｏ−でありＸ１２は単結合であり、
しかしながら、−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−において、２個のＯ原子は互いに隣接せず、２個の−ＣＨ＝ＣＨ−基はそれぞれ互いに隣接せず、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−および−ＣＨ＝ＣＨ−から選択される２個の基は互いに隣接しないことを条件とする。
【００３９】
本願によれば、連結基が以下である式Ｉの化合物が好ましい：
Ｘ１１およびＸ１２はそれぞれ互いに異なり、好ましくは、一方が−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、他方は−Ｏ−または単結合、好ましくは単結合であり、好ましくは
−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−は、−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ１−Ｏ−、−Ｏ−Ｓｐ１−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ１−、−Ｓｐ１−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓｐ１−Ｏ−または−Ｏ−Ｓｐ１−、より好ましくは、−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ１−、−Ｓｐ１−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓｐ１−Ｏ−または−Ｏ−Ｓｐ１−、最も好ましくは−Ｏ−ＣＯ−Ｓｐ１−または−Ｓｐ１−ＣＯ−Ｏ−であり、
Ｓｐ１は、好ましくは、−（ＣＨ２）ｎ−であり、ただし
ｎは、好ましくは、１、３、４または５〜１５の整数、より好ましくは、４、５、６、７、８または９であり、
−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−中のＸ１１およびＸ１２がメソゲン基ＭＧ１１およびＭＧ１２の間の距離に寄与する１個または３個の原子を有する場合、例えば、−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−が−Ｏ−Ｓｐ１−、−Ｓｐ１−Ｏ−、−Ｓ−Ｓｐ１−、−Ｓｐ１−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｓｐ１−Ｏ−または−Ｏ−Ｓｐ１−ＣＯ−Ｏ−の場合、
ｎは好ましくは偶数、最も好ましくは、４、６または８であり、
一方、−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−中のＸ１１およびＸ１２がメソゲン基ＭＧ１１およびＭＧ１２の間の距離に寄与する２個または４個の原子を有する場合、例えば、−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−が−Ｏ−Ｓｐ１−Ｓ−、−Ｏ−Ｓｐ１−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｓｐ１−または−ＣＯ−Ｓ−Ｓｐ１−Ｏ−ＣＯ−の場合、
ｎは好ましくは奇数、最も好ましくは、５、７または９であり、
ただし、−（ＣＨ２）ｎ−中の１個以上のＨ原子は、それぞれ互いに独立に、ＦまたはＣＨ３で置き換えられていてもよい。
【００４０】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、末端基が以下である上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ互いに異なり、好ましくは
Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ互いに異なって、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたはＯＣＦ３から選択され、より好ましくは、Ｒ１１およびＲ１２の一方は、Ｆ、ＣＮまたはＯＣＦ３であり、最も好ましくは、Ｒ１１およびＲ１２の一方はＣＮまたはＯＣＦ３である。
【００４１】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、連結基の少なくとも一方、好ましくは一方が以下である上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
それぞれのメソゲン基ＭＧ１およびＭＧ２中のＺ１１〜Ｚ１３は、それぞれ単結合と異なり、好ましくは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−または−Ｏ−、より好ましくは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｏ−または−Ｏ−、より好ましくは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−、最も好ましくは−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【００４２】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、以下の式または下式の群の１種類以上の化合物が除かれる上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
【００４３】
【化３】
0006513664.tif 000005
【００４４】
【化４】
0006513664.tif 000006
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、以下の式または下式の群の１種類以上の化合物が除かれる上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
【００４５】
【化５】
0006513664.tif 000007
式中、ｎは１〜１５の整数であり、−（ＣＨ２）ｎ−において１個以上の−ＣＨ２−基は−ＣＯ−で置き換えられていてもよい。
【００４６】
【化６】
0006513664.tif 000008
式中、ｎは整数である。
【００４７】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、以下の式または下式の群の１種類以上の化合物が除かれる上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
【００４８】
【化７】
0006513664.tif 000009
式中、Ｒ１１、Ｒ１２は式Ｉで与えられる意味を有し、ｎは、１、３、４または５〜１５の整数であり、Ｌは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３である。
【００４９】
【化８】
0006513664.tif 000010
式中、ｎは、３および５〜１５から選択される整数である。
【００５０】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、以下の式または下式の群の１種類以上の化合物が除かれる上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
【００５１】
【化９】
0006513664.tif 000011
式中、ＬＧ１は−Ｘ１１−Ｓｐ１−Ｘ１２−である。
【００５２】
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、以下の式または下式の群の１種類以上の化合物が除かれる上で定義される式Ｉの化合物が更に好ましい：
【００５３】
【化１０】
0006513664.tif 000012
式中、ｎは、３および５〜１５から選択される整数である。
【００５４】
式Ｉの好ましい化合物のより小さい群は、メソゲン基ＭＧ１１およびＭＧ１２が以下に列記する意味の１つを有するものである。単純化の理由により、これらの基におけるＰｈｅは１，４−フェニレンであり、ＰｈｅＬは１〜４個の基Ｌで置換された１，４−フェニレンであり、ただし、Ｌは、好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ２または１〜７個のＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、非常に好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、ＯＣＨ３、ＯＣ２Ｈ５、ＣＯＣＨ３、ＣＯＣ２Ｈ５、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯＯＣ２Ｈ５、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２、ＯＣ２Ｆ５、特に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３およびＯＣＦ３、最も好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ３、ＯＣＨ３およびＣＯＣＨ３であり、Ｃｙｃは１，４−シクロヘキシレンである。この列記は、下に示すサブ式およびそれらの鏡像を含む。
【００５５】
ＭＧ１１は、好ましくは、以下の式の群より選択される。
【００５６】
【化１１】
0006513664.tif 000013
一方、ＭＧ１２は、好ましくは、以下の式の群より選択される。
【００５７】
【化１２】
0006513664.tif 000014
式中、
Ｃｙｃは、１，４−シクロへキシレン、好ましくはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、
Ｐｈｅは、１，４−フェニレンであり、
ＰｈｅＬは、１個、２個または３個のフッ素原子で、１個または２個のＣｌ原子で、１個のＣｌ原子および１個のＦ原子で、１個または２個のＣＨ３基原子で、または１個のＣＨ３基原子および１個のＦ原子で置換された１，４−フェニレンであり、
Ｚは部分式ＩＩで与えられるＺ１１の意味の１つを有し、少なくとも１つは、好ましくは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−または−ＣＦ２Ｏ−から選択される。
【００５８】
サブ式ＩＩ−１、ＩＩ−４、ＩＩ−５、ＩＩ−７、ＩＩ−８、ＩＩ−１４、ＩＩ−１５、ＩＩ−１６、ＩＩ−１７、ＩＩ−１８およびＩＩ−１９が特に好ましい。
【００５９】
これらの好ましい群において、Ｚは、それぞれ場合で独立に、式Ｉで与えられるＺ１１の意味の１つを有する。好ましくは、Ｚの１つは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ２−、−ＣＦ２−Ｏ−または−Ｏ−ＣＦ２−、より好ましくは、−ＣＯＯ−、−Ｏ−ＣＨ２−または−ＣＦ２−Ｏ−であり、および他のＺは、好ましくは単結合である。
【００６０】
非常に好ましくは、メソゲン基ＭＧ１１は、式ＩＩａ〜ＩＩｆおよびそれらの鏡像の以下の群から選択される。
【００６１】
【化１３】
0006513664.tif 000015
メソゲン基ＭＧ１２は、式ＩＩｇ〜ＩＩｒ（本明細書では、混乱を避けるために、式番号「ＩＩｉ」および「ＩＩｌ」を意図的に省略している。）およびそれらの鏡像の以下の群から選択される。
【００６２】
【化１４】
0006513664.tif 000016
式中、
Ｌは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３、好ましくはＦであり、および
ｒは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、０、１、２または３、好ましくは、０、１または２である。
【００６３】
【化１５】
0006513664.tif 000017
Ｌは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、Ｆ、ＣｌまたはＣＨ３、好ましくはＦである。
【００６４】
非極性の末端基を有する式Ｉの化合物の場合、Ｒ１１および／またはＲ１２は、好ましくは、１５個までのＣ原子を有するアルキルまたは２〜１５個のＣ原子を有するアルコキシである。
【００６５】
Ｒ１１またはＲ１２がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端ＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状でよい。好ましくは直鎖状で、２個、３個、４個、５個、６個、７個または８個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、更に、メチル、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、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
【００６６】
オキサアルキル、即ち、１個のＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられているものは、好ましくは例えば、直鎖状の２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）もしくは３−オキサブチル（＝２−メトキシエチル）、２−、３−もしくは４−オキサペンチル、２−、３−、４−もしくは５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−もしくは６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−もしくは７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−オキサノニルまたは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−もしくは９−オキサデシルである。
【００６７】
末端極性基を有する化合物の場合、Ｒ１１およびＲ１２は、ＣＮ、ＮＯ２、ハロゲン、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＣＯＲｘ、ＣＯＯＲｘまたは１〜４個のＣ原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される。Ｒｘは、１〜４個、好ましくは１〜３個のＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルである。ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌである。
【００６８】
式Ｉにおいて特に好ましいＲ１１およびＲ１２は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３、ＣＯＣ２Ｈ５、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯＯＣ２Ｈ５、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２およびＯＣ２Ｆ５、特に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３およびＯＣＦ３、特には、Ｈ、Ｆ、ＣＮおよびＯＣＦ３から選択される。
【００６９】
加えて、アキラルな分枝状基Ｒ１１および／またはＲ１２を含有する式Ｉの化合物は、例えば、結晶化する傾向を低減するために、場合により重要なことがある。このタイプの分枝状基は、一般的に、１個より多い鎖分枝を含有しない。好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル（＝メチルプロピル）、イソペンチル（＝３−メチルブチル）、イソプロポキシ、２−メチル−プロポキシおよび３−メチルブトキシである。
【００７０】
スペーサー基Ｓｐ１は、好ましくは、１個、３個または５〜４０個のＣ原子、特に、１個、３個または５〜２５個のＣ原子、非常に好ましくは、１個、３個または５〜１５個のＣ原子、最も好ましくは５〜１５個のＣ原子を有する直線状または分枝状のアルキレン基であり、ただし加えて、１個以上の隣接しておらず末端でないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよい。
【００７１】
「末端の」ＣＨ２基は、メソゲン基に直接結合しているものである。よって、「末端でない」ＣＨ２基は、メソゲン基ＭＧ１１およびＭＧ１２に直接結合していない。
【００７２】
典型的なスペーサー基は、例えば、−（ＣＨ２）ｏ−、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ−ＣＨ２ＣＨ２−であり、ただし、ｏは５〜４０、特に５〜２５、非常に好ましくは５〜１５の整数であり、ｐは１〜８の整数、特に、１、２、３または４である。
【００７３】
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。
【００７４】
Ｓｐが５〜１５個のＣ原子を有するアルキレンを表す式Ｉの本発明の化合物が、特に好ましい。直鎖状のアルキレン基が特に好ましい。
【００７５】
６個、８個、１０個、１２個または１４個のＣ原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が偶数のスペーサー基が好ましい。
【００７６】
本発明の他の実施形態においては、５個、７個、９個、１１個、１３個または１５個のＣ原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が奇数のスペーサー基が好ましい。７個、９個および１１個のＣ原子を有する直鎖状のアルキレンスペーサーが非常に好ましい。
【００７７】
Ｓｐが５〜１５個のＣ原子を有する完全に重水素化されたアルキレンを表す式Ｉの本発明の化合物が特に好ましい。重水素化された直鎖状のアルキレン基が非常に好ましい。部分的に重水素化された直鎖状のアルキレン基が最も好ましい。
【００７８】
特に好ましい化合物は、０個、２個または４個のＦ原子を横方向の位置（即ち、Ｌのように）に有する上で与えた式の群から選択される。
【００７９】
本発明の好ましい実施形態において、Ｒ１１はＯＣＦ３であり、Ｒ１２は、ＯＣＦ３、ＦまたはＣＮ、好ましくはＯＣＦ３またはＣＮ、最も好ましくはＣＮである。
【００８０】
式Ｉの化合物は、それ自体は既知で、例えば、Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ著、Ｍｅｔｈｏｄｅｎ  ｄｅｒ  ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ  Ｃｈｅｍｉｅ、Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔなどの有機化学の標準的な著作に記載される方法に従うか類似して合成できる。好ましい調製方法は、以下の合成スキームより分かる。
【００８１】
式Ｉの化合物は、好ましくは、以下の一般的な反応スキームに従って入手可能である。
【００８２】
【化１６】
0006513664.tif 000018
式中、ｎは上でＳｐ１の定義において与えられる通りの（ｎ−２）の意味を有し、種々の段階の反応条件は、それぞれの工程で以下の通りである：
段階１：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２、ＣｕＩ、ＴＨＦ、Ｎ（Ｃ２Ｈ５）３、還流下で加熱、
段階２：Ｐｄ／Ｃ、ＴＨＦ、［Ｈ２］、
段階３：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２、ＮａＣＯ３、Ｈ２Ｏ、ＴＨＦ、還流下で加熱、
段階４：ＮａＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、
段階５：Ｐｄ（ｄｐｐｆ）２Ｃｌ２、ＫＰＯ４、ＴＨＦ、還流下で加熱、
段階６：Ｐｄ（ｄｐｐｆ）２Ｃｌ２、ＫＰＯ４、ＴＨＦ、還流下で加熱、
段階７：ＢＢｒ３、ＤＣＭおよび
段階８：ＴＦＡＡ、ＤＣＭ。
【００８３】
このスキームおよび任意の以下のスキームに表す全てのフェニレン部分構造は、それぞれ互いに独立に、１個、２個もしくは３個、好ましくは１個もしくは２個のＦ原子、１個のＣｌ原子または１個のＣｌおよび１個のＦ原子を有してよい。
【００８４】
式Ａ−Ｉの化合物は、ネマチック液晶混合物に添加すると、ネマチックの下に相を生成する。これに関連して、ネマチック液晶混合物に対するビメソゲン化合物の影響の最初の示唆は、Ｂａｒｎｅｓ、Ｐ．Ｊ．、Ｄｏｕｇｌａｓ、Ａ．Ｇ．、Ｈｅｅｋｓ、Ｓ．Ｋ．、Ｌｕｃｋｈｕｒｓｔ、Ｇ．Ｒ．著、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、１９９３年、第１３巻、第４号、第６０３〜６１３頁で報告された。この参考文献は高極性のアルキルスペーサーを有する二量体を例示しており、ネマチックの下に相を認識し、これをスメクチックのタイプだと結論付けている。
【００８５】
ネマチック相の下に存在する中間相の写真証拠は、Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ、Ｐ．Ａ．、Ｎｉｅｍｅｙｅｒ、Ｏ．、Ｉｍｒｉｅ、Ｃ．Ｔ．著、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、２００１年、第２８巻、第３号、第４６３〜４７２頁に刊行されたが、更には検討されなかった。
【００８６】
Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ、２００５年、第３２巻、第１１〜１２号、第１４９９〜１５１３頁  Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ、Ｐ．Ａ．、Ｓｅｄｄｏｎ，Ｊ．Ｍ．およびＩｍｒｉｅ、Ｃ．Ｔ．著において、ネマチックの下の新しい相が、いくつかの特別な例において、スメクチックＣ相に属することが報告された。第１のネマチックの下の追加のネマチック相が、Ｐａｎｏｖ、Ｖ．Ｐ．、Ｎｇａｒａｊ、Ｍ．、Ｖｉｊ、Ｊ．Ｋ．、Ｐａｎａｒｉｎ、Ｙ．Ｐ．、Ｋｏｈｌｍｅｉｅｒ、Ａ．、Ｔａｍｂａ、Ｍ．Ｇ．、Ｌｅｗｉｓ、Ｒ．Ａ．およびＭｅｈｌ、Ｇ．Ｈ．著、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２０１０年、第１０５巻、第１６７８０１１〜１６７８０１４頁で報告された。
【００８７】
これに関連して、式Ｉの新規で本発明のビメソゲン化合物を含む液晶混合物も、第２のネマチック相として同定される新規な中間相を示す。この中間相は元のネマチック液晶相より低温で存在し、本願で提供される独自の混合物の考え方において観察された。
【００８８】
従って、本発明による式Ｉのビメソゲン化合物によって、第２のネマチック相を通常この相を有さないネマチック混合物に誘発できる。更に、式Ｉの化合物の量を変化させることで、第２ネマチックの相挙動を必要な温度に合わすことができる。
【００８９】
よって、本発明は、少なくとも１種類の式Ｉの化合物を含む液晶媒体に関する。
【００９０】
本発明による混合物のいくつかの好ましい実施形態を、以下に示す。
【００９１】
部分式ＩＩ−１、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７、ＩＩ−１３、ＩＩ−１４、ＩＩ−１５、ＩＩ−１６、ＩＩ−１７およびＩＩ−１８が特に好ましい。
【００９２】
式Ｉにおいて好ましいＲ１１およびＲ１２は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３、ＣＯＣ２Ｈ５、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯＯＣ２Ｈ５、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２およびＯＣ２Ｆ５、特に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３およびＯＣＦ３、特には、Ｈ、Ｆ、ＣＮおよびＯＣＦ３から選択される。
【００９３】
典型的なスペーサー基（Ｓｐ１）は、例えば、−（ＣＨ２）ｏ−、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ−ＣＨ２ＣＨ２−であり、ただし、ｏは１、３または５〜４０の整数、特に、１、３または５〜２５、非常に好ましくは５〜１５であり、ｐは１〜８の整数、特に、１、２、３または４である。
【００９４】
本発明による媒体は、好ましくは、１種、２種、３種または４種以上、好ましくは１種、２種または３種の式Ｉの化合物を含む。
【００９５】
液晶媒体における式Ｉの化合物の量は、混合物全体の好ましくは１〜５０重量％、特には５〜４０重量％、非常に好ましくは１０〜３０重量％である。
【００９６】
好ましい実施形態において、本発明による液晶媒体は、英国特許第２  ３５６  ６２９号より既知のものまたは同様のものなど、式ＩＩＩの１種類以上の化合物を追加して含む。
【００９７】
【化１７】
0006513664.tif 000019
式中、
Ｒ３１およびＲ３２は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳまたは１〜２５個のＣ原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはＣＮで一置換または多置換されていてもよく、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、それぞれの場合で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＦ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていることも可能であり、
ＭＧ３１およびＭＧ３２は、それぞれ独立に、メソゲン基であり、
Ｓｐ３は５〜４０個のＣ原子を含むスペーサー基で、ただし、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよく、
Ｘ３１およびＸ３２は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、
ただし、式Ｉの化合物を除外することを条件とする。
【００９８】
メソゲン基ＭＧ３１およびＭＧ３２は、好ましくは、式ＩＩのものから選択される。
【００９９】
Ｒ３１−ＭＧ３１−Ｘ３１−およびＲ３２−ＭＧ３２−Ｘ３２−が同一である式ＩＩＩの化合物が特に好ましい。
【０１００】
本発明の他の好ましい実施形態は、Ｒ３１−ＭＧ３１−Ｘ３１−およびＲ３２−ＭＧ３２−Ｘ３２−が異なる式ＩＩＩの化合物に関する。
【０１０１】
メソゲン性基ＭＧ３１およびＭＧ３２が１個、２個または３個の６員環を含み、非常に好ましくは、メソゲン性基が下に列記する式ＩＩより選択される式ＩＩＩの化物が特に好ましい。
【０１０２】
式ＩＩＩ中のＭＧ３１およびＭＧ３２については、サブ式ＩＩ−１、ＩＩ−４、ＩＩ−６、ＩＩ−７、ＩＩ−１３、Ｉｉ−１４、ＩＩ−１５、ＩＩ−１６、ＩＩ−１７およびＩＩ−１８が特に好ましい。これらの好ましい基において、Ｚは、それぞれの場合に独立に、式ＩＩで与えられるＺ１の意味の１つを有する。好ましくは、Ｚは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合である。
【０１０３】
非常に好ましくは、メソゲン性基ＭＧ３１およびＭＧ３２は、式ＩＩａ〜ＩＩｏおよびそれらの鏡像から選択される。
【０１０４】
非極性の基を有する化合物の場合、Ｒ３１およびＲ３２は、好ましくは、１５個までのＣ原子を有するアルキルまたは２〜１５個のＣ原子を有するアルコキシである。
【０１０５】
Ｒ３１またはＲ３２がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端ＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状でよい。好ましくは直鎖状で、２個、３個、４個、５個、６個、７個または８個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、更に、メチル、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、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
【０１０６】
オキサアルキル、即ち、１個のＣＨ２基が−Ｏ−で置き換えられているものは、好ましくは例えば、直鎖状の２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）もしくは３−オキサブチル（＝２−メトキシエチル）、２−、３−もしくは４−オキサペンチル、２−、３−、４−もしくは５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−もしくは６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−もしくは７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−オキサノニルまたは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−もしくは９−オキサデシルである。
【０１０７】
末端極性基を有する化合物の場合、Ｒ３１およびＲ３２は、ＣＮ、ＮＯ２、ハロゲン、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、ＣＯＲｘ、ＣＯＯＲｘまたは１〜４個のＣ原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される。Ｒｘは、１〜４個、好ましくは１〜３個のＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルである。ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌである。
【０１０８】
式ＩＩＩにおいて特に好ましいＲ３１およびＲ３２は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３、ＣＯＣ２Ｈ５、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯＯＣ２Ｈ５、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２およびＯＣ２Ｆ５、特に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＨ３およびＯＣＦ３から選択される。
【０１０９】
式ＩＩＩ中のスペーサー基Ｓｐ３に関しては、当業者に既知の全ての基を使用できる。スペーサー基Ｓｐは、好ましくは、５〜４０個のＣ原子、特に５〜２５個のＣ原子、非常に好ましくは５〜１５個のＣ原子を有する直線状または分枝状のアルキレン基であり、ただし加えて、１個以上の隣接していないＣＨ２基は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）−、−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｓ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＨ（ハロゲン）−、−ＣＨ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられていてもよい。
【０１１０】
典型的なスペーサー基は、例えば、−（ＣＨ２）ｏ−、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２ＣＨ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−ＮＨ−ＣＨ２ＣＨ２−であり、ただし、ｏは５〜４０、特に５〜２５、非常に好ましくは５〜１５の整数であり、ｐは１〜８の整数、特に、１、２、３または４である。
【０１１１】
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。
【０１１２】
Ｓｐ３が５〜１５個のＣ原子を有するアルキレンを表す式ＩＩＩの本発明の化合物が、特に好ましい。直鎖状のアルキレン基が特に好ましい。
【０１１３】
本発明の他の好ましい実施形態において、式ＩＩＩのキラル化合物は、式ＩＶのキラル基である少なくとも１個のスペーサー基Ｓｐ１を含む。
【０１１４】
式ＩＩＩにおけるＸ３１およびＸ３２は、好ましくは、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−または単結合を示す。式ＩＩＩ−１〜ＩＩＩ−４から選択される以下の化合物が特に好ましい。
【０１１５】
【化１８】
0006513664.tif 000020
式中、Ｒ３１およびＲ３２は式ＩＩＩで与えられた意味を有し、Ｚ３１およびＺ３１−ＩはＺ３１として定義され、Ｚ３２およびＺ３２−Ｉはそれぞれ式ＩＩＩでＺ３１およびＺ３２−Ｉが反転した基であり、ｏおよびｒはそれぞれの出現で独立に上に定義される通りであり、これらの基の好ましい意味を含み、Ｌはそれぞれの出現でそれぞれ互いに独立に好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ２または１〜７個のＣ原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシもしくはアルカノイル基で、非常に好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、ＯＣＨ３、ＯＣ２Ｈ５、ＣＯＣＨ３、ＣＯＣ２Ｈ５、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯＯＣ２Ｈ５、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＯＣＨＦ２、ＯＣ２Ｆ５、特に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５、ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３およびＯＣＦ３、最も好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、ＣＨ３、ＯＣＨ３およびＣＯＣＨ３であり、式Ｉの化合物は除外される。
【０１１６】
本発明による特に好ましい混合物は、式ＩＩＩ−１ａ〜ＩＩＩ−１ｅおよびＩＩＩ−３ａ〜ＩＩＩ−３ｂの１種以上の化合物を含む。
【０１１７】
【化１９】
0006513664.tif 000021
式中、パラメーターは上に定義される通りである。
【０１１８】
本発明の好ましい実施形態において、液晶媒体は、２〜２５種、好ましくは３〜１５種の式ＩＩＩの化合物から成る。
【０１１９】
液晶媒体における式ＩＩＩの化合物の量は、混合物全体の好ましくは１０〜９５重量％、特に１５〜９０重量％、非常に好ましくは２０〜８５重量％である。
【０１２０】
好ましくは、媒体全体における式ＩＩＩ−１ａおよび／またはＩＩＩ−１ｂおよび／またはＩＩＩ−１ｃおよび／またはＩＩＩ−１ｅおよび／またはＩＩＩ−３ａおよび／またはＩＩＩ−３ｂの化合物の割合は、好ましくは少なくとも７０重量％である。
【０１２１】
本発明による特に好ましい媒体は、自体は液晶相を必ずしも示す必要がなく、自体に良好な均一な配向を与える少なくとも１種以上のキラルドーパントを含む。
【０１２２】
式ＩＶおよび式Ｖから選択されるキラルドーパントが特に好ましく、それぞれの（Ｓ，Ｓ）エナンチオマーを含む。
【０１２３】
【化２０】
0006513664.tif 000022
【０１２４】
【化２１】
0006513664.tif 000023
式中、ＥおよびＦは、それぞれ独立に、１，４−フェニレンまたはトランス−１，４−シクロヘキシレンであり、ｖは０または１であり、Ｚ０は−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、Ｒは１〜１２個のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルカノイルである。
【０１２５】
式ＩＶの化合物およびそれらの合成は、国際特許出願公開第９８／００４２８号公報に記載される。下の表Ｄに示される化合物ＣＤ−１が特に好ましい。式Ｖの化合物およびそれらの合成は、英国特許第２，３２８，２０７号に記載される。
【０１２６】
高いヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）を有するキラルドーパントが特に好ましく、特に国際特許出願公開第９８／００４２８号公報に開示されるものである。
【０１２７】
更に典型的に使用されるキラルドーパントは、例えば、商業的に入手可能なＲ／Ｓ−５０１１、ＣＤ−１、Ｒ／Ｓ−８１１およびＣＢ−１５である（ドイツ国、ダルムスタット市、メルク社製）。
【０１２８】
上述のキラル化合物Ｒ／Ｓ−５０１１およびＣＤ−１ならびに式ＩＶおよびＶの化合物は非常に高いヘリカルツイスト力（ＨＴＰ）を示し、よって、本発明に目的のための特に有用である。
【０１２９】
好ましくは、液晶媒体は、好ましくは上の式ＩＶ、特にＣＤ−１、および／または式Ｖおよび／またはＲ−５０１１またはＳ−５０１１から選択される、１〜５種類、特に１〜３種類、非常に好ましくは１種類または２種類のキラルドーパントを含み、非常に好ましくは、キラル化合物はＲ−５０１１、Ｓ−５０１１またはＣＤ−１である。
【０１３０】
液晶媒体におけるキラル化合物の量は、混合物全体の好ましくは１〜２０重量％、特に１〜１５重量％、非常に好ましくは１〜１０重量％である。
【０１３１】
以下の式ＶＩから選択される１種以上の添加剤を含む液晶媒体が、更に好ましい。
【０１３２】
【化２２】
0006513664.tif 000024
式中、
Ｒ５は、１２個までのＣ原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
【０１３３】
【化２３】
0006513664.tif 000025
Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ独立に、ＨまたはＦであり、
Ｚ２は、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−または単結合であり、
ｍは、１または２である。
【０１３４】
式ＶＩの特に好ましい化合物は、以下の式から選択される。
【０１３５】
【化２４】
0006513664.tif 000026
式中、Ｒは上のＲ５の意味の１つを有し、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は上の意味を有する。
【０１３６】
液晶媒体は、好ましくは上の式ＶＩａ〜ＶＩｆから、非常に好ましくはＶＩｆから選択される、好ましくは１〜５種類、特に１〜３種類、非常に好ましくは１種類または２種類を好ましくは含む。
【０１３７】
液晶媒体における式ＶＩの適切な添加剤の量は、混合物全体の好ましくは１〜２０重量％、特に１〜１５重量％、非常に好ましくは１〜１０重量％である。
【０１３８】
本発明による液晶媒体は、更なる添加剤を通常の濃度で含有してよい。これらの更なる成分の総濃度は、混合物全体に基づき、０．１％〜１０％の、好ましくは０．１％〜６％の範囲内である。それぞれ使用される個々の化合物の濃度は、好ましくは０．１％〜３％の範囲内である。これらのおよび類似の添加剤の濃度は、本願における液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲について考慮に入れない。これはまた、ホスト媒体の成分のそれぞれの化合物の濃度が特定される場合に考慮しない混合物において使用する二色性色素の濃度にもあてはめる。それぞれの添加剤の濃度は、常に、最終的にドープされた混合物に対して与えられる。
【０１３９】
本発明による液晶媒体は、数種類の化合物、好ましくは３〜３０種類、より好ましくは４〜２０種類、最も好ましくは４〜１６種類の化合物から成る。これらの化合物は、慣用の方式で混合される。原則として、より少量で使用される化合物の必要量を、より大量で使用する化合物に溶解する。より高い濃度で使用する化合物の透明点よりも温度が上である場合、溶解工程の完了を観察することは特に容易である。しかしながら、例えば、化合物の均質または共融混合物の場合もある所謂事前混合物を使用する、またはその成分が混合物自体を使用する所謂マルチボトルシステムを用いるなどの他の慣用の方法により、媒体を調製することも可能である。
【０１４０】
特に好ましい混合物の考え方を、下に示す（使用する略号は、表Ａで説明する）。
【０１４１】
本発明による混合物は、好ましくは、以下を含む：
・混合物全体の１〜５０重量％、特に５〜４０重量％、非常に好ましくは１０〜３０重量％の範囲内の総濃度で、１種類以上の式Ｉの化合物、
および／または
・混合物全体の１０〜９５重量％、特に１５〜９０重量％、非常に好ましくは２０〜８５重量％の範囲内の総濃度で、１種類以上の式ＩＩＩの化合物、好ましくはこれらの化合物は式ＩＩＩ−１ａ〜ＩＩＩ−１ｅおよびＩＩＩ−３ａ〜ＩＩＩ−ｂから選択され、特に好ましくは、それらは、
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞５％、特に１０〜３０％の濃度で、Ｎ−ＰＧＩ−ＺＩ−ｎ−Ｚ−ＧＰ−Ｎ、好ましくはＮ−ＰＧＩ−ＺＩ−７−Ｚ−ＧＰ−Ｎおよび／またはＮ−ＰＧＩ−ＺＩ−９−Ｚ−ＧＰ−Ｎ
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞５％、特に１０〜３０％の濃度で、Ｆ−ＵＩＧＩ−ＺＩ−ｎ−Ｚ−ＧＵ−Ｆ、好ましくはＦ−ＵＩＧＩ−ＺＩ−９−Ｚ−ＧＵ−Ｆ、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞１％、特に１〜２０％の濃度で、Ｆ−ＰＧＩ−Ｏ−ｎ−Ｏ−ＰＰ−Ｎ、好ましくはＦ−ＰＧＩ−Ｏ−９−Ｏ−ＰＰ−、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞５％、特に５〜３０％の濃度で、Ｎ−ＰＰ−Ｏ−ｎ−Ｏ−ＰＧ−ＯＴ、好ましくはＮ−ＰＰ−Ｏ−７−Ｏ−ＰＧ−ＯＴ、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞１％、特に１〜２０％の濃度で、Ｎ−ＰＰ−Ｏ−ｎ−Ｏ−ＧＵ−Ｆ、好ましくはＮ−ＰＰ−Ｏ−９−Ｏ−ＧＵ−Ｆ、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞１％、特に１〜２０％の濃度で、Ｆ−ＰＧＩ−Ｏ−ｎ−Ｏ−ＧＰ−Ｆ、好ましくはＦ−ＰＧＩ−Ｏ−７−Ｏ−ＧＰ−Ｆおよび／またはＦ−ＰＧＩ−Ｏ−９−Ｏ−ＧＰ−Ｆ、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞５％、特に１０〜３０％の濃度で、Ｎ−ＧＩＧＩＧＩ−ｎ−ＧＧＧ−Ｎ、特にＮ−ＧＩＧＩＧＩ−９−ＧＧＧ−Ｎ、
および／または
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞５％、特に１５〜５０％の濃度で、Ｎ−ＰＧＩ−ｎ−ＧＰ−Ｎ、好ましくはＮ−ＰＧＩ−９−ＧＰ−Ｎを含み、
および／または
・混合物全体の１〜２０重量％、特に１〜１５重量％、非常に好ましくは１〜１０重量％の範囲内の総濃度で、１種類以上の式ＶＩの適切な添加剤、好ましくは、これらの化合物は式ＶＩａ〜ＶＩｆから選択され、特に好ましくは、それらは、
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞１％、特に１〜２０％の濃度で、ＰＰ−ｎ−Ｎを含み、
および／または
・混合物全体の好ましくは１〜２０重量％、特に１〜１５重量％、非常に好ましくは１〜１０重量％の範囲内で、１種類以上のキラル化合物、好ましくは、これらの化合物は式ＩＶ、ＶおよびＲ−５０１１またはＳ−５０１１から選択され、特に好ましくは、それらは、
・混合物全体に基づいて、好ましくは＞１％、特に１〜２０％の濃度で、Ｒ−５０１１、Ｓ−５０１１またはＣＤ−１を含む。
【０１４２】
式Ｉのビメソゲン化合物およびこれらを含む液晶媒体は、ＳＴＮ、ＴＮ、ＡＭＤ−ＴＮ、温度コンペンセーション、ゲスト−ホスト、相変化または表面安定化またはポリマー安定化コレステリックテクスチャ（ＳＳＣＴ、ＰＳＣＴ）ディスプレイなどの液晶ディスプレイ、特にフレキソエレクトリック装置において、偏光板、コンペンセータ、反射板、配向層、カラーフィルターまたはホログラフィック素子などのアクティブおよびパッシブ光学素子において、接着剤、異方性機械特性を有する合成樹脂、コスメティクス、診断薬、液晶顔料において、装飾およびセキュリティー用途のために、非線形光学、光学的情報ストレージにおいて、またはキラルドーパントとして使用できる。
【０１４３】
式Ｉの化合物およびそれより得ることができる混合物は、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイにとって特に有用である。よって、本発明のもう１つの目的は、１種類以上の式Ｉの化合物を含むか、１種類以上の式Ｉの化合物を含む液晶媒体を含むフレキソエレクトリックディスプレイである。
【０１４４】
式Ｉの本発明のビメソゲン化合物およびそれらの混合物は、それらのコレステリック相において、専門家に既知の方法、例えば表面処理または電界により、異なる配向に配向できる。例えば、これらは平面（グランジャン）状態へと、フォーカルコニック状態へと、またはホメオトロピック状態へと配向させることができる。強い双極子モーメントを有する極性基を含む式Ｉの本発明の化合物は、更に、フレキソエレクトリックスイッチでき、よって、電気光学的スイッチまたは液晶ディスプレイで使用できる。
【０１４５】
本発明の好ましい実施形態による異なる配向状態の間のスイッチを、下で詳細に、式Ｉの本発明の化合物の例について例示的に記載する。
【０１４６】
この好ましい実施形態によると、試料を電極層、例えばＩＴＯ層でコートされた２枚の平面平行ガラス板を含むセル中に配置し、コレステリックヘリックス軸がセル壁に直交して配向する平面状態に、そのコレステリック相中で配向する。この状態はグランジャン状態としてもまた、そして例えば偏光顕微鏡で観察される試料のテクスチャはグランジャンテクスチャとして既知である。平面配向は、例えばセル壁の表面処理により、例えばポリイミドなどの配向層でのラビングおよび／またはコートで達成できる。
【０１４７】
高品位の配向およびわずかな欠陥のみを有するグランジャン状態は、更に、試料を等方相へと加熱し、次いでキラルネマチック−等方相転移近傍の温度でキラルネマチック相へと冷却すること、およびセルをラビングすることで達成できる。
【０１４８】
平面状態において、材料のヘリカルピッチおよび平均屈折率に依存して、試料は、反射の中心波長で入射光の選択的反射を示す。
【０１４９】
電界を、例えば１０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数および１２Ｖｒｍｓ／μｍの振幅で電極に印加すると、試料は、ヘリックスが解かれ、分子が電界に平行に、即ち、電極面と垂直に配向するホメオトロピック状態にスイッチする。ホメオトロピック状態において、試料は通常の日光中で見ると透過性であり、交差した偏光板の間に配置すると黒色に見える。
【０１５０】
ホメオトロピック状態において電界を低減または除去すると、試料は、ヘリカル軸が電界と垂直に、即ち、電極面と平行に配向するヘリカルツイスト構造を分子が示すフォーカルコニックテクスチャとなる。フォーカルコニック状態はまた、その平面状態において試料に弱い電界を印加するのみで達成できる。フォーカルコニック状態において、通常の日光中で見ると試料は散乱し、交差偏光板中で明るく見える。
【０１５１】
異なる配向状態における本発明の化合物の試料は、異なる光の透過性を示す。よって、それぞれの配向状態、ならびにその配向の質は印加する電界の強度に依存し、試料の光透過を測定することで制御できる。このようにして、特定の配向状態およびこれらの異なる状態の間の転移を達成するために要する電界の強度も決定できる。
【０１５２】
式Ｉの本発明の化合物の試料において、上記フォーカルコニック状態は多くの無秩序な複屈折小ドメインから成る。好ましくはセルの追加のせん断で、フォーカルコニックテクスチャの核生成のための電界よりも大きな電界を印加することにより、良好に配向された広い領域において、ヘリカル軸が電極面に平行で均一に配向されたテクスチャを達成する。最先端のキラルネマチック材料の文献、例えばＰ．Ｒｕｄｑｕｉｓｔら著、Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．第２３巻（第４号）、第５０３頁（１９９７年）などによると、このテクスチャはまた均一に横たわるへリックス（ＵＬＨ：ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  ｌｙｉｎｇ  ｈｅｌｉｘ）テクスチャとも呼ばれる。このテクスチャは、本発明の化合物のフレキソエレクトリック特性を特徴付けるために必要である。
【０１５３】
電界を増加または低減させる際のラビングしたポリイミド基板上の式Ｉの本発明の化合物の試料において典型的に観察されるテクスチャの順序を下に示す。
【０１５４】
【表２】
0006513664.tif 000027
ＵＬＨテクスチャから開始して、本発明のフレキソエレクトリック化合物および混合物を、電界を印加してフレキソエレクトリックスイッチできる。これにより、セル基板面における材料の光学軸の回転が引き起こされ、交差偏光板の間に材料を配置する際の透過の変化に至る。本発明の材料のフレキソエレクトリックスイッチは更に、上記［背景技術］および実施例において詳細に記載される。
【０１５５】
また、フォーカルコニックテクスチャから開始して、例えば１０ｋＨｚの高周波数の電界を試料に印加し、一方で等方相からコレステリック相へとゆっくり冷却し、セルをせん断することで、ＵＬＨテクスチャを得ることも可能である。電界周波数は、異なる化合物に対し異なってよい。
【０１５６】
式Ｉのビメソゲン化合物は、顕微鏡的に均一な配向で容易に配向させ、高い値の弾性定数ｋ１１および高いフレキソエレクトリック係数ｅを液晶媒体中に導くことができるので、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイにおいて特に有用である。
【０１５７】
液晶媒体は、好ましくは、ｋ１１＜１×１０−１０Ｎ、好ましくは＜２×１０−１１Ｎ、およびフレキソエレクトリック係数ｅ＞１×１０−１１Ｃ／ｍ、好ましくは＞１×１０−１０Ｃ／ｍを示す。
【０１５８】
また、フレキソエレクトリック装置での使用とは別に、本発明のビメソゲン化合物ならびにその混合物は、他のタイプのディスプレイならびに光学的コンペンせーションまたは偏光フィルム、カラーフィルター、反射コレステリック、旋光性および光学的情報ストレージなど他の光学的および電気光学的用途に適切である。
【０１５９】
本発明の更なる態様は、セル壁がハイブリッド配向状態を示すディスプレイセルに関する。用語「ハイブリッド配向」またはディスプレイセル内もしくは２枚の基板間における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、第１のセル壁に隣接するまたは第１の基板上のメソゲン基がホメオトロピック配向を示し、第２のセル壁に隣接するまたは第２の基板上のメソゲン基が平面配向を示すことを意味する。
【０１６０】
用語「ホメオトロピック配向」またはディスプレイセル内もしくは基板上における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対して実質的に垂直に配向することを意味する。
【０１６１】
用語「平面配向」またはディスプレイセル内もしくは基板上における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対し実質的に平行に配向することを意味する。
【０１６２】
本発明の好ましい実施形態によるフレキソエレクトリックディスプレイは、２枚の平行基板、好ましくは内側表面にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電層がコートされたガラス基板、および該基板の間に提供されたフレキソエレクトリック液晶を含み、液晶媒体に関し、内側基板表面の一方がホメオトロピック配向状態を、反対側の内側基板表面が平面配向状態を示すことを特徴とする。
【０１６３】
平面配向は、例えば、基板の最上部に塗工された例えば、ラビングしたポリイミドまたはスパッタしたＳｉＯｘなどの配向層で達成できる。
【０１６４】
代わりに、即ち、追加の配向層を塗工することなく、基板を直接ラビングすることも可能である。例えば、ラビングは、ラビング布、例えばベルベット布により、またはラビング布でコートした平棒で達成することが可能である。本発明の好ましい実施形態において、ラビングは少なくとも１本のラビングローラー、例えば基板にわたってブラシングする高速回転ローラーなどにより、または少なくとも２本のローラーの間に基板を置くことで達成され、それぞれの場合においてローラーの少なくとも１本はラビング布でコートされてよい。本発明の他の好ましい実施形態において、ラビングは、好ましくはラビング布で覆われているローラーの周りに、規定された角度で少なくとも部分的に基板を包むことで達成される。
【０１６５】
ホメオトロピック配向は、例えば、基板の最上部にコートされた配向層で達成できる。ガラス基板上に用いられる適切な配向層は、例えば、アルキルトリクロロシランまたはレクチンであり、一方プラスチック基板に対しては配向手段としてレクチン薄層、シリカまたは高チルトポリイミド配向フィルムを使用できる。本発明の好ましい実施形態においては、シリカがコートされたプラスチックフィルムを基板として使用する。
【０１６６】
平面またはホメオトロピック配向を達成する更なる適切な方法は、例えば、Ｊ．Ｃｏｇｎａｒｄ著、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．第７８巻、追補第１巻、第１〜７７頁（１９８１年）に記載される。
【０１６７】
ハイブリッド配向状態を有するディスプレイセルを使用することで、非常に高いフレキソエレクトリックスイッチのスイッチ角、速い応答時間および良好なコントラストを達成できる。
【０１６８】
また、本発明によるフレキソエレクトリックディスプレイは、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を含んでよい。プラスチックフィルム基板は、上記ラビングローラーによるラビング処理に特に適切である。
【０１６９】
本発明の他の目的は、式Ｉの化合物が、ネマチック液晶混合物に添加すると、ネマチックの下の相を生成することである。
【０１７０】
従って、本発明による式Ｉのビメソゲン化合物によって、第２のネマチック相を通常この相の証拠を示さないネマチック混合物に誘発できる。更に、式Ｉの化合物の量を変化させることで、第２ネマチックの相挙動を必要な温度に合わすことができる。
【０１７１】
これに対する例が与えられ、それから得られる混合物はフレキソエレクトリック液晶ディスプレイに特に有用である。よって、本発明の他の目的は、第２のネマチック相を示す式Ｉの１種類以上の化合物を含む液晶媒体である。
【０１７２】
更に検討することなく、当業者は、前述の記載を使用し、本発明をその最大限の程度にまで利用できる。よって、以下の例は単なる説明と考えられるべきであり、本開示の残りの部分を一切限定しない。
【０１７３】
文意が他に明確に示さない限り、本明細書で用いられる複数形の用語は本明細書中では単数形も含むものと解され、逆もまたそうである。
【０１７４】
本明細書および本明細書の特許請求の範囲にわたって、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」ならびにこれらの用語の変形、例えば「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「含むが限定しない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味し、他の成分を除外することを意図しない（および除外しない）。
【０１７５】
本願にわたって、これらの角度が、例えば３員環、５員環または５員環など、小さい環の一部分であるなど、他に制限されなければ、いくつかの場合においていくつかの構造式においてこれらの角度は正確には表されてはいないが、３個の隣接する原子に結合するＣ原子における結合の、例えばＣ＝ＣまたはＣ＝Ｏ二重結合の、あるいは例えばベンゼン環における角度は１２０°であること、ならびに２個の隣接する原子に結合するＣ原子における結合の、例えばＣ≡ＣにおけるまたはＣ≡Ｎ三重結合における、またはアリル位Ｃ＝Ｃ＝Ｃにおける角度が１８０°であることが、当業者に理解される。
【０１７６】
また、本発明の前述の実施形態を改変することもでき、一方でなお本発明の範囲内にあると考えられるべきである。本明細書において開示されるそれぞれの特徴は、他に述べない限り、同じ、均等のまたは類似の目的の役割をする代替の特徴で置き換えられてもよい。よって、他に述べない限り、開示されるそれぞれの特徴は、一般的な一連の均等なまたは類似の特徴の一例にすぎない。
【０１７７】
本明細書に開示される特徴の全ては、そのような構成および／または工程の少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除き、任意の組合せで組み合わせてよい。特に、本発明の好ましい組み合わせは本発明の全ての側面に適用可能で、任意の組合せで使用してよい。同様に、必須でない組み合わせに記載される特徴は、別々に（組み合わせにおいてではなく）使用してよい。
【０１７８】
本願による媒体における全ての化合物の総濃度は、１００％である。
【０１７９】
前述のおよび以下の例において、他に示されない限り、全ての温度は未修正の摂氏度で設定され、全ての部およびパーセントは重量によってである。
【０１８０】
以下の略号を、液晶化合物の液晶相挙動を説明するために使用する：Ｋ＝結晶；Ｎ＝ネマチック；Ｎ２＝第２のネマチック；ＳまたはＳｍ＝スメクチック；Ｃｈ＝コレステリック；Ｉ＝等方；Ｔｇ＝ガラス転移。記号の間の数字は、℃での相転移温度を示す。
【０１８１】
本願においておよび特に以下の例において、液晶化合物の構造は、「頭文字」とも称される略号で表される。略号の対応する構造への変換は、以下の３つの表Ａ〜Ｃにより直接的である。
【０１８２】
全ての基ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１およびＣｌＨ２ｌ＋１は、好ましくはそれぞれｎ、ｍおよびｌ個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基であり、全ての基ＣｎＨ２ｎ、ＣｍＨ２ｍおよびＣｌＨ２ｌは、好ましくはそれぞれ（ＣＨ２）ｎ、（ＣＨ２）ｍおよび（ＣＨ２）ｌであり、ならびに−ＣＨ＝ＣＨ−は好ましくは、トランス−それぞれＥビニレンである。
【０１８３】
表Ａは環要素に関して使用される記号を、表Ｂは連結基に関する記号を、表Ｃは分子の左手側および右手側の末端基に関する記号を列記する。
【０１８４】
表Ｄは、例示的な分子構造をそれらのそれぞれのコードと共に列記する。
【０１８５】
【表３】
0006513664.tif 000028
【０１８６】
【表４】
0006513664.tif 000029
【０１８７】
【表５】
0006513664.tif 000030
【０１８８】
【表６】
0006513664.tif 000031
式中、ｎおよびｍはそれぞれ整数であり、および３つの点「…」はこの表の他の記号のためのスペースを示す。
【０１８９】
好ましくは、本発明による液晶は、式Ｉの化合物に加え、以下の表の式の化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含む。
【０１９０】
【表７】
0006513664.tif 000032
【０１９１】
【表８】
0006513664.tif 000033
【０１９２】
【表９】
0006513664.tif 000034
【０１９３】
【表１０】
0006513664.tif 000035
【０１９４】
【表１１】
0006513664.tif 000036
【０１９５】
【表１２】
0006513664.tif 000037
【０１９６】
【表１３】
0006513664.tif 000038
【０１９７】
【表１４】
0006513664.tif 000039
【０１９８】
【表１５】
0006513664.tif 000040
【０１９９】
【表１６】
0006513664.tif 000041
【０２００】
【表１７】
0006513664.tif 000042
【０２０１】
【表１８】
0006513664.tif 000043
この表において他に明確に定義しない限り、ｎは、３および５〜１５、好ましくは３、５、７および９から選択される整数である。
【実施例】
【０２０２】
＜化合物および合成例＞
＜合成例１：Ｆ−ＧＩＧＩ−５−Ｚ−ＰＵＵ−Ｎの調製＞
【０２０３】
【化２５】
0006513664.tif 000044
【０２０４】
【化２６】
0006513664.tif 000045
＜工程１．１＞
【０２０５】
【化２７】
0006513664.tif 000046
５−ヘキシン酸メチル（１５．５ｇ、１２２．８６ｍｍｏｌ）、４−ブロモ−３−フルオロヨードベンゼン（３６．９７ｇ、１２２．８６ｍｍｏｌ）、ジイソプロピルアミン（４５ｍｌ）およびＴＨＦ（２２５ｍｌ）を、窒素雰囲気下で三口丸底フラスコに入れる。フラスコを３回排気し、続いて窒素で充填し、次いで超音波浴中で処理して反応混合物を３０分間脱気（本出願において、短く「超音波処理」と言う手順）し、溶解しているガスを除去し、更に窒素で再びフラッシュする。Ｐｄ（Ｐｈ３Ｐ）２Ｃｌ２（０．３３ｇ）およびＣｕＩ（０．１６５ｇ）を、それぞれ１回で攪拌しながら混合物に加える。次いで、混合物を３０℃まで２０分、次いで４０℃まで１時間温める。続いて、混合物を室温まで冷却（本出願を通して他に明言しない限り、室温および周囲温度を同意で使用し、およそ２０℃の温度を意味する。）し、固体を濾別し、酢酸エチルで洗浄する。減圧下で粗生成物を濃縮して暗色の固体を与え、最少量のジクロロメタンに溶解し、シリカカラム上に置き、最初に石油エーテル：ジクロロメタンの混合物（２：１比）で、次いで生成物が溶出し始めたら石油エーテル：ジクロロメタン（１：１比）で溶出する、適切な画分を合わせ、濃縮して中間生成物を与える。
【０２０６】
＜工程１．２＞
【０２０７】
【化２８】
0006513664.tif 000047
窒素雰囲気下で、炭素上白金（２．７ｇ、炭素上１０％）を１リッター三口丸底フラスコに入れる。これに、テトラヒドロフラン（２７０ｍｌ）および先の工程である工程１．１の中間生成物（２６．９ｇ、８９．９ｍｍｏｌ）を加える。フラスコを水素ガスで２回フラッシュし、次いで水素雰囲気下で５時間、混合物を非常に激しく攪拌する。混合物を「セライト濾過助剤」に通して濾過し、濁りのない溶液を与える。この溶液を減圧下で濃縮して、中間生成物を与える。
【０２０８】
＜工程１．３＞
【０２０９】
【化２９】
0006513664.tif 000048
先の工程である工程１．２の中間生成物（２６ｇ、８６．９ｍｍｏｌ）、３，４−ジフルオロベンゼンボロン酸（１３．７４ｇ、８７ｍｍｏｌ）、リン酸カリウム（７２．７ｇ、３１６ｍｍｏｌ）、ジオキサン（１６０ｍｌ）、水（８０ｍｌ）およびＰｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２（６１５ｍｇ）の混合物を、窒素雰囲気下で３０分超音波処理し、９０℃の温度まで１６時間加熱する。混合物を室温（本願の目的のためには、およそ２０℃である。）まで冷却し、相を分離し、有機材料を減圧下で濃縮する。得られた暗色の固体を最小量のジクロロメタンに溶解し、石油エーテル：ジクロロメタン（１：１比）の混合物で溶出して、シリカのカラム上で精製する。適切な画分を濃縮して、濁りのない透明なオイルとして生成物を与える。
【０２１０】
＜工程１．４＞
【０２１１】
【化３０】
0006513664.tif 000049
先の工程である工程１．３の中間生成物（２２ｇ、６５．４ｍｍｏｌ）、ＮａＯＨ（５．２３ｇ、１３１ｍｍｏｌ）、エタノール（１００ｍｌ）および水（１００ｍｌ）を、窒素雰囲気下で１００℃の温度まで２時間加熱する。混合物を冷却し、減圧下で体積を半分に低下し、濃塩酸で酸性とし、氷浴中で冷却し、結晶化させる。沈殿物を真空濾別し、水洗する。エタノール／水（１：１比）混合物中で溶液からの再結晶を行う。結晶を真空濾過し、最初に、少し（およそ、５ｍｌ〜１０ｍｌ）のエタノール／水（１：１比）混合物で、次いで石油エーテルで洗浄する。真空オーブン内で乾燥後、中間生成物を単離する。
【０２１２】
＜工程１．５＞
【０２１３】
【化３１】
0006513664.tif 000050
４−メトキシフェニルボロン酸（２３．８ｇ、１５７ｍｍｏｌ）、４−ヨード−２，６−ジフルオロブロモベンゼン（５０ｇ、１５７ｍｍｏｌ）、ジオキサン（２００ｍｌ）、水（１００ｍｌ）およびリン酸カリウム水和物（４０ｇ、１７４ｍｍｏｌ）を１５分超音波処理する。次いで、［１，１−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム（ＩＩ）（１．５ｇ、２．１ｍｍｏｌ）を加え、混合物を４０℃の温度まで６時間加熱する。次いで、混合物を室温まで冷却する。得られる２層を分離し、水層をトルエンで抽出する。有機層を合わせて、溶媒を真空中で除去する。残渣をヘプタン（２００ｍｌ）に溶解し、シリカ（２３０ｇ）上でヘプタン／ＤＣＭの混合物で溶出する真空フラッシュクロマトグラフィーで精製し、精製物を含有する画分を合わせる。
【０２１４】
溶媒を真空中で除去し、残渣をエタノール（１２０ｍｌ）から再結晶して、中間生成物を与える。
【０２１５】
＜工程１．６＞
【０２１６】
【化３２】
0006513664.tif 000051
先の工程である工程１．５の中間生成物（３４ｇ、１１４ｍｍｏｌ）、３，５−ジフルオロ−４−シアノフェニルボロン酸エステル（３０．２ｇ、１１４ｍｍｏｌ）、ジオキサン（２００ｍｌ）、水（１００ｍｌ）およびリン酸カリウム水和物（５５ｇ、２３９ｍｍｏｌ）を１５分超音波処理する。次いで、［１，１−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム（ＩＩ）（１．４ｇ、１．９ｍｍｏｌ）を加え、混合物を９０℃の温度まで５時間加熱する。次いで、混合物を室温まで冷却し、その温度で１６時間放置する。暗黒色の結晶性固体が形成される。固体を真空中で濾別し、水洗する。固体をジクロロメタン（１００ｍｌ）およびアセトニトリル（１００ｍｌ）の混合物から０℃まで冷却して再結晶する。残渣を真空中で濾別し、アセトニトリルで洗浄して、中間生成物を与える。
【０２１７】
＜工程１．７＞
【０２１８】
【化３３】
0006513664.tif 000052
窒素雰囲気下で先の工程である工程１．６の中間生成物（３４．５ｇ、９７ｍｍｏｌ）をジクロロメタン（４００ｍｌ）中に溶解し、攪拌し、−６０℃の温度まで冷却する。反応混合物の温度を−６０℃〜−７０℃の範囲内の温度に維持しながら、三臭化ホウ素の溶液（２００ｍｌ、１ＭのＤＣＭ中、２００ｍｍｏｌ）を４０分の時間をかけて滴下で加える。次いで、混合物を放置して室温まで徐々に温め、更に１６時間攪拌する。次いで、氷浴中で、混合物を１０℃の温度まで冷却する。次いで、反応混合物の温度を５℃〜１５℃の範囲内の温度に維持しながら、水（２００ｍｌ）を３０分の時間をかけて滴下で加える。次いで１時間攪拌し、次いで、固体を真空中で濾別し、水洗して、中間生成物を与える。
【０２１９】
＜工程１．８＞
【０２２０】
【化３４】
0006513664.tif 000053
工程１．４からの中間体酸（３．０４ｇ、９．４ｍｍｏｌ）およびＤＣＭ（１０ｍｌ）を室温で攪拌する。無水トリフルオロ酢酸（１．６ｍｌ、１１．５ｍｍｏｌ）を加え、混合物を３０℃の温度で２時間攪拌する。次いで、工程１．７からの中間体フェノール（３．４ｇ、１０ｍｍｏｌ）を加え、次いで、混合物を３０℃の温度で更に４時間、続いて室温で更に１６時間攪拌する。水（５０ｍｌ）を混合物に加え、２層を分離する。水層をＤＣＭ（それぞれ５０ｍｌ）で３回抽出する。有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、真空中で溶媒を除去する。残渣を、シリカ（６０ｇ）上でトルエン（１００ｍｌ画分）で溶出する真空フラッシュクロマトグラフィーで精製する。画分１〜４を合わせて、真空中で溶媒を除去する。固体をアセトニトリル（２５ｍｌ）から再結晶して、所望の生成物を与える。
【０２２１】
【化３５】
0006513664.tif 000054
生成物は、以下の相範囲：Ｋ（８７．７Ｎ）１０６．１Ｉおよび１．９５Ｃｍ−１Ｎ−１（＝１．９５Ｖ−１）のｅ／Ｋを有する。ｅ／Ｋは、下に特定する混合物Ｍ−１について測定した。
【０２２２】
＜化合物例２および以下の化合物＞
類似して、以下の式Ｉの化合物を調製する。
【０２２３】
【表１９】
0006513664.tif 000055
【０２２４】
【表２０】
0006513664.tif 000056
上の表中の材料は、一般に、例えば下の表中に示す既知でより従来のビメソゲン化合物と比較して、スクリーニングした混合物のなかでも、改良された性能を示す。
【０２２５】
＜比較化合物例＞
【０２２６】
【表２１】
0006513664.tif 000057
＜使用例、混合物例＞
典型的に、逆平行のラビングしたＰＩ配向層を有する厚さ５．６μｍのセルを、ホットプレート上に、フレキソエレクトリック混合物が等方相にある温度で充填する。
【０２２７】
セルを充填後、透明点を含む相転移を示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定し、光学的検査で確認する。光学的相転移測定のために、ＦＰ８２ホットステージに接続したメトラー社ＦＰ９０ホットステージコントローラーを使用して、セルの温度を制御する。温度を、周囲温度から毎分摂氏５度の速度で、等方相の開始が観察されるまで上昇する。テクスチャ変化を、交差偏光子でオリンパス社ＢＸ５１顕微鏡を使用して観察し、それぞれの温度を書き留める。
【０２２８】
次いで、ワイヤーをセルのＩＴＯ電極に、インジウム金属を使用して取り付ける。セルを、リンカム社ＴＭＳ９３ホットステージコントローラーに接続したリンカム社ＴＨＭＳ６００ホットステージ中に固定する。ホットステージを、オリンパス社ＢＸ５１顕微鏡中の回転ステージに固定する。
【０２２９】
セルを、液晶が完全に等方であるまで加熱する。次いで、セルを試料が完全にネマチックであるまで電界を印加したまま冷却する。駆動波形を、テクトロニクス社ＡＦＧ３０２１Ｂ任意波形発生器によって供給し、それをＮｅｗｔｏｎｓ４ｔｈ社ＬＰＡ４００電力増幅器で送り、その後セルに印加する。セル応答を、ソーラボ社ＰＤＡ５５フォトダイオードでモニターする。入力波形および光学的応答の両方を、テクトロニクス社ＴＤＳ  ２０２４Ｂデジタルオシロスコープを使用して測定する。
【０２３０】
材料のフレキソエラスチック応答を測定するために、光軸のチルトの大きさの変化を、増加する電圧の関数として測定する。これは、下式を使用して達成する。
【０２３１】
【数１】
0006513664.tif 000058
式中、ψは、元の位置（即ち、Ｅ＝０である場合）からの光軸のチルトであり、Ｅは印加した電界であり、Ｋは弾性定数（Ｋ１およびＫ３の平均）であり、ｅはフレキソエレクトリック係数（式中、ｅ＝ｅ１＋ｅ３）である。印加した電界を、ＨＰ社３４４０１Ａマルチメーターを使用してモニターする。チルト角を、前述の顕微鏡およびオシロスコープを使用して測定する。非摂動のコレステリックピッチＰ０を、コンピューターに取り付けられたオーシャン付けられたオーシャンオプティクス社ＵＳＢ４０００分光計を使用して測定する。選択的反射バンドが得られ、ピッチをスペクトルデータから決定する。
【０２３２】
以下の例で示す混合物は、ＵＳＨディスプレイでの使用に良く適している。そのために、適切な濃度のキラルドーパントまたは使用するドーパントを、２００ｎｍ以下のコレステリックピッチを達成するために適用しなければならない。
【０２３３】
＜比較混合物例１＞
＜ホスト混合物Ｈ−０＞
ホスト混合物Ｈ−０を調製し、検討する。
【０２３４】
【表２２】
0006513664.tif 000059
２％のキラルドーパントＲ−５０１１を混合物Ｈ−０に添加し、混合物Ｈ−１とし、その特性を検討する。
【０２３５】
【表２３】
0006513664.tif 000060
混合物Ｈ−１は、ＵＬＨモードで使用できる。混合物Ｈ−１は、８２℃の透明点および３３℃のより低い転移温度を有する。混合物Ｈ−１は、２５℃で２９１ｎｍのコレステリックピッチを有する。この混合物のｅ／ｋは、０．９・Ｔ（Ｎ，Ｉ）の温度において１．８０Ｃｍ−１Ｎ−１である。
【０２３６】
＜混合物例１．１〜１．１０：混合物Ｍ−１．１〜Ｍ−１．１０＞
＜混合物例１：混合物Ｍ−１＞
【０２３７】
【表２４】
0006513664.tif 000061
この混合物（Ｍ−１）を調製し、検討する。混合物（Ｍ−１）は、ＵＬＨモードに良く適している。
【０２３８】
混合物（Ｍ−１）は、３５℃で３２８ｎｍのコレステリックピッチを有する。この混合物のｅ／ｋは、５０℃の温度において１．８０Ｃｍ−１Ｎ−１である。上記の検討は、ホスト混合物Ｈ−０で使用した合成例１のものに代えて式Ｉの数種類の化合物をそれぞれ１０％で、２％のＲ−５０１１と共に行う。結果を、以下の表に示す。
【０２３９】
【表２５】
0006513664.tif 000062
＜比較混合物例１．２：混合物Ｈ−１．１＞
以下の混合物（混合物Ｈ−１．１）を調製し、検討する。
【０２４０】
【表２６】
0006513664.tif 000063
この混合物、混合物Ｈ−１．１は、４２℃においてＮからＮ２への転移を示す。
【０２４１】
＜比較混合物例１．３：混合物Ｈ−１．２＞
以下の混合物（混合物Ｈ−１．１）を調製し、検討する。
【０２４２】
【表２７】
0006513664.tif 000064
この混合物、混合物Ｈ−１．２は１０８℃の透明点を有し、２６．５℃においてＮからＮ２への転移を示す。混合物Ｈ−１．２は、０．９・Ｔ（Ｎ，Ｉ）で３３２ｎｍのコレステリックピッチを有する。この混合物のｅ／ｋは、０．９・Ｔ（Ｎ，Ｉ）、即ち、７０℃の温度において１．７０Ｃｍ−１Ｎ−１である。
【０２４３】
例えば、２００ｎｍ以下のコレステリックピッチを達成ためにキラルドーパントの濃度を適切に調整すれば、例の混合物は、ＵＬＨ（Ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  Ｌｙｉｎｇ  Ｈｅｌｉｘ：均一に横たわるへリックス）モードにおいてのみならず、ＵＳＨ（Ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｈｅｌｉｘ：均一に起立するへリックス）モードでの使用に適切である。