JP2013534646A - 重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用を提供する。
【解決手段】本発明は、光学的、電気光学的および電子的目的のためで、特に、液晶(LC:liquid−crystal)媒体およびLCディスプレイにおいて、特には、PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)タイプのLCディスプレイにおける、重合性化合物と、それらを調製するための方法および中間体と、それらの使用とに関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学的、電気光学的および電子的目的のためで、特に、液晶(LC:liquid−crystal)媒体およびLCディスプレイにおいて、特には、PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)タイプのLCディスプレイにおける、重合性化合物と、それらを調製するための方法および中間体と、それらの使用とに関する。
現在使用されている液晶ディスプレイ(LCディスプレイ:liquid−crystal display)は、通常、TN(「twisted nematic」:ツイストネマチック)タイプのものである。しかしながら、これらは、コントラストの視野角依存性が強い不都合を有する。加えて、より広い視野角を有する所謂VA(「vertical alignment」:垂直配向)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LC媒体層を含有しており、そこでは、通常、LC媒体は負の値の誘電(DC:dielectric)異方性を有する。スイッチが切れている状態で、LC層の分子は電極表面に垂直に配向しているか(ホメオトロピック的)、または、チルトホメオトロピック配向を有している。2個の電極に電圧を印加すると、電極表面に平行なLC分子の再配向が起きる。
更に、複屈折効果に基づいており、所謂「ベンド(bend)」配向で通常は正の(DC)異方性のLC層を有しているOCB(optically compensated bend:光学補償ベンド)ディスプレイが知られている。電圧を印加すると、電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。加えて、暗状態においてベンドセルの光に対する望ましくない透明性を防ぐために、通常、OCBディスプレイは1枚以上の複屈折光学的リターデーションフィルムを含有する。OCBディスプレイは、TNディスプレイと比較して、より広い視野角および、より短い応答時間を有する。
また、2枚の基板の間にLC層を含有し、2枚の基板の一方のみの上に2つの電極が配置され、2つの電極は、好ましくは、インターメッシュ型で櫛形構造を有する所謂IPS(「in−plane switching」:面内スイッチング)ディスプレイも知られている。電極に電圧を印加すると、それにより、LC層に平行な有意な成分を有する電界が電極の間に生成される。このため、層面内においてLC分子の再配向が生じる。
更に、所謂FFS(「fringe−field switching」:フリンジ場スイッチング)ディスプレイが提案されており(とりわけ、S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁を参照;非特許文献1)、該ディスプレイは同様に同一の基板上に2つの電極を含有するが、IPSディスプレイとは対照的に、これらの一方のみが櫛形の様式に構造化された電極の形状であり、他方の電極は構造化されていない。それにより、強力な所謂「フリンジ場」、即ち、電極端の近傍における強力な電界およびセル全体にわたって強力な垂直成分および強力な水平成分の両者ともを有する電界が生成される。IPSディスプレイおよびFFSディスプレイの両者とも、コントラストの低い視野角依存性を有する。
より最近のタイプのVAディスプレイにおいて、LC分子の均一な配向は、LCセル内の複数の比較的小さなドメインに限定されている。チルトドメインとしても知られるこれらのドメイン間には、ディスクリネーションが存在する場合がある。従来のVAディスプレイと比較して、チルトドメインを有するVAディスプレイは、より大きなコントラストおよび中間階調の視野角非依存性を有する。加えて、スイッチが入っている状態での分子の均一配向のための電極表面の追加処理、例えばラビングなどが、もはや必要ないため、このタイプのディスプレイの製造は、より簡便である。代わりに、チルトまたはプレチルト角の優先的方向は、電極の特別な設計により制御される。
所謂MVA(「multidomain vertical alignment」:マルチドメイン垂直配向)ディスプレイにおいては、通常、これは突起を有する電極によって達成され、局所的なプレチルトが生じる。結果として、電圧を印加すると、LC分子は電極表面に平行に、セルで異なって定義される領域中で異なる方向に配向する。それによって「制御された」スイッチングが達成され、干渉するディスクリネーション線の形成が予防される。この配向によってディスプレイの視野角が改良されるが、しかしながら、光に対する透明性が低下する結果となる。
MVAの更なる開発のために片方の電極側のみの突起が利用され、一方で反対の電極はスリットを有しており、光に対する透明性が改良されている。電圧を印加するとスロットが施された電極はLCセル内に不均質な電界を生じ、制御されたスイッチングが更に達成されることを意味する。光に対する透明性を更に改良するためにスリットと突起との間隔を大きくすることもできるが、これにより応答時間が長くなる結果となる。
所謂PVA(patterned VA:パターン化VA)においては、突起は完全に不要なものとなり、両電極は対向する側のスリットによって構造化されており、コントラストの増加および光に対する透明性が改良される結果となるが、技術的に難しくディスプレイが機械的影響(タッピングなど)により敏感となる。しかしながら、例えばモニターおよび特にテレビスクリーンなどの多くの用途においては、ディスプレイの応答時間を短縮しコントラストおよび輝度(透過性)を改良することが要求されている。
更なる開発は、所謂PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)ディスプレイであり、これらに対しては、しばしば、用語「ポリマー安定化」も使用される。これらのディスプレイにおいては、少量(例えば、0.3重量%、典型的には1重量%未満)の1種類以上の重合性化合物(1種類または多種類)をLC媒体に添加し、LCセルに導入後、電極間に電圧を印加するか印加せずに、通常UV光重合により、その場で重合または架橋する。反応性メソゲンまたは「RM」(reactive mesogen)としても知られる重合性メソゲンまたは液晶化合物をLC混合物に添加することが、特に適切であることが証明されている。
他に示さない限り、下では、用語「PSA」をPSディスプレイおよびPSAディスプレイを代表するものとして使用する。
当面のところ、PS(A)の原理は、さまざまな古典的LCディスプレイ中で使用されている。よって、例えば、PSA−VA、PSA−OCB、PSA−IPS、PSA−FFSおよびPSA−TNディスプレイが知られている。好ましくは、PSA−VAおよびPSA−OCBディスプレイの場合、電圧を印加し、PSA−IPSディスプレイの場合、電圧を印加するか印加せずに、重合性化合物(1種類または多種類)の重合を行う。試験用セルで示される通り、PS(A)法は、結果としてセル中にプレチルトを生じる。PSA−OCBディスプレイの場合、例えば、オフセット電圧が不必要となるか低減できるように、ベンド構造を安定化することが可能である。PSA−VAディスプレイの場合、プレチルトは応答時間に対して正の効果を有する。PSA−VAディスプレイに対しては、標準的なMVAまたはPVAピクセルおよび電極レイアウトを使用できる。加えて、しかしながら、例えば、電極の一方側のみを構造化して突起を設けないで操作することが可能であり、製造が著しく簡略化され、同時に結果としてコントラストが非常に良好となり、同時に光に対する透明性が非常に良好となる。
加えて、所謂、正のVAディスプレイが、特に好ましい実施形態であることが証明されてきた。この場合、電圧がかかっていない初期状態における液晶の初期配向は、古典的なVAディスプレイの場合と全く同様に、ホメオトロピックであり、即ち、基板に対して本質的に垂直である。しかしながら、古典的なVAディスプレイとは対照的に、正のVAディスプレイは、誘電的に正のLC媒体を使用する。LC媒体の層に本質的に平行な電界を生成する櫛歯状電極に電圧を印加することによって、基板に本質的に平行な配向にLC分子が転換される。また、このタイプの櫛歯状電極は、通常、IPSディスプレイにおいても使用される。また、対応するポリマー安定化(PSA:polymer stabilisation)も、正のVAディスプレイの場合に有利であることが証明されており、応答時間の著しい短縮が達成可能となる。
PSA−VAディスプレイは、例えば、特開平10−036847号公報(特許文献1)、欧州特許出願公開第1 170 626号公報(特許文献2)、米国特許第6,861,107号明細書(特許文献3)、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献4)、米国特許出願公開第2004/0191428号公報(特許文献5)、米国特許出願公開第2006/0066793号公報(特許文献6)および米国特許出願公開第2006/0103804号公報(特許文献7)に記載されている。PSA−OCBディスプレイは、例えば、T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁(非特許文献2)およびS.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁(非特許文献3)に記載されている。PSA−IPSディスプレイは、例えば、米国特許第6,177,972号明細書(特許文献8)およびAppl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁(非特許文献4)に記載されている。PSA−TNディスプレイは、例えば、Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁(非特許文献5)に記載されている。
上に記載される従来のLCディスプレイと同様に、PSAディスプレイは、アクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスディスプレイとして動作できる。アクティブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、例えば、トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT」(thin−film transistor))などの集積非線形アクティブ素子によってアドレスされ、一方、パッシブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、マルチプレックス法によってアドレスされ、ただし、両方法とも先行技術より既知である。
また、特にモニター用、特にはテレビ用途には、LCディスプレイの応答時間のみならずコントラストおよび輝度(よって、透過性も)を最適化することも引き続き要求されている。ここで、PSA法は重要な利点を提供できる。特に、PSA−VA、PSA−IPS、PSA−FFSおよびPSA−正のVAディスプレイの場合、他のパラメータに著しい悪影響を及ぼすことなく、試験用セルにおいて測定可能なプレチルトと相関して応答時間の短縮を達成できる。
先行技術においては、例えば、以下の式の重合性化合物が使用されている。
Figure 2013534646
式中、例えば、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献9)に記載される通り、Pは重合性基、通常、アクリレートまたはメタクリレート基を表す。
しかしながら、例えば、不適切なチルトが形成されるか、チルトが全く形成されないため、または、例えば、所謂「電圧保持率」(VHRまたはHR:voltage holding ratio)がTFTディスプレイの用途には不適切であるため、LC混合物(下では「LCホスト混合物」とも言う)+重合性成分(典型的にはRM)から成る全ての組み合わせがPSAディスプレイに適切であるとは限らない問題が生じる。加えて、PSAディスプレイにおいて使用する際に、先行技術より既知のLC混合物およびRMは、依然として幾つかの不都合を有することが見出されてきた。よって、LC混合物中において可溶の全ての既知のRMが、PSAディスプレイにおける使用に適しているわけではない。加えて、PSAディスプレイにおけるプレチルトの直接的な測定に加え、RMの適切な選択要件を見出すことは、しばしば困難である。光開始剤を添加することなくUV光を用いて重合することが望ましい(このことは、特定の用途に対して好都合のことがある。)場合、適切なRMの選択の余地は更に狭くなる。
加えて、LCホスト混合物/RMの選択された組み合わせは、可能な限り低い回転粘度および可能な限り良好な電気特性を有していなければならない。特に、選択された組み合わせは、可能な限り高いVHRを有していなければならない。PSAディスプレイにおいては、UV曝露がディスプレイの製造工程の不可欠な部分であり、しなしながら、製造終了後のディスプレイの動作の際にも通常の曝露としてUV曝露が起こるため、UV光照射後の高いVHRが特に必要である。
特に小さいプレチルト角を生成するPSAディスプレイに対しては、入手可能で新規な材料を有することが特に望まれるであろう。ここで好ましい材料は、同一の曝露時間での重合の際に、今日までに既知の材料よりも更に低いプレチルト角を生成するか、および/または、それを使用して、既知の材料で達成できる(より高い)プレチルト角を更に短い曝露時間後で既に達成できるものである。よって、ディスプレイの製造時間(タクトタイム)を短縮でき、製造工程のコストを低減できる。
PSAディスプレイの製造における更なる問題は、特に、ディスプレイ内にプレチルト角を生成するための重合工程後における、残留量の未重合RMの存在または除去である。例えば、このタイプの未反応のRMは、例えば、ディスプレイの製造終了後の動作の際に、非制御の様式で重合することにより、ディスプレイの特性に悪影響を及ぼすことがある。
よって、先行技術より既知のPSAディスプレイは、しばしば、所謂「画像の固着」または「画像の焦付き」という望ましくない効果を示し、即ち、個々のピクセルの一時的なアドレスによってLCディスプレイ内に生成された画像が、これらのピクセル内の電界のスイッチが切られた後、または、他のピクセルがアドレスされた後においてすら、依然として目に見えて残存する。
一方で、この「画像の固着」は、低いVHRを有するLCホスト混合物を使用する場合に起こり得る。昼光またはバックライトのUV成分によって、その場におけるLC分子の望ましくない分解反応が生じ得て、よって、イオン性またはフリーラジカルの不純物の生成が開始され得る。これらは、特に、電極または配向層に蓄積することがあり、そこで、不純物によって、有効な印加電圧が低下する。また、この効果は、ポリマー成分を有さない従来のLCディスプレイにおいても観察され得える。
加えて、未重合のRMの存在によって生じる追加の「画像固着」の効果が、PSAディスプレイにおいて、しばしば観察される。ここでは、環境からのUV光またはバックライトによって、残留するRMの非制御の重合が開始される。このため、スイッチが入っているディスプレイ領域においては、多数のアドレスサイクル後にチルト角が変化する。結果として、スイッチが入っている領域においては、透過率の変化が起こることがあり、一方で、スイッチが入っていない領域においては、透過率は変化しないままである。
従って、PSAディスプレイを製造する際にはRMの重合が可能な限り完全に進行すること、および、ディスプレイにおいて未重合のRMの存在が可能な限り排除され、最小限まで低減されることが望ましい。このためには、高い効率で完全な重合が可能となる材料が要求される。加えて、残留量のこれらの制御された反応が望まれるであろう。このことは、今日までに既知の材料よりも迅速および効率的にRMが重合するのであれば、より簡便であろう。
よって、上記の不都合を示さないか、僅かな程度にのみ示し、改良された特性を有する、特にVAおよびOCBタイプのPSAディスプレイと、そのようなディスプレイにおいて使用するためのLC媒体および重合性化合物とに対する多大な要求が依然としてある。加えて、有利な特性を有し、特に、高い比抵抗と同時に広い動作温度範囲で低温においてすら短い応答時間、および、低い閾電圧、低いプレチルト角、多数の中間階調、高いコントラストおよび広い視野角が可能となり、UV曝露後に高い値の「電圧保持率」(VHR:voltage holding ratio)および低温安定性(「LTS(low−temperature stability)」としても既知)、即ち、個々の成分が自発的に結晶化し析出することに対するLC混合物の安定性を有するPSAディスプレイと、PSAディスプレイにおいて使用するための材料とに対する多大な要求がある。
本発明は、上に示された不都合を有していないか低減された程度にのみ有しており、可能な限り迅速および完全に重合し、可能な限り早急に低いプレチルト角の確立を可能とし、ディスプレイにおける「画像の固着」の発生を低減または予防し、好ましくは同時に、非常に高い比抵抗値、低い閾電圧および短い応答時間を可能とし、PSAディスプレイにおける使用に適する新規な材料、特に、RMおよびこれらを含むLC媒体を提供する目的を基礎とする。
本発明の更なる目的は、特に、光学的、電気光学的および電子的用途向けの新規なRMと、それらの調製に適する方法および中間体とを提供することである。
特に、本発明は、光重合後に更に大きな最大プレチルトを生成し、結果として、より迅速に所望のプレチルトを達成し、よって、LCディスプレイの製造で著しい時間の短縮となる重合性化合物を提供する目的を基礎とする。
この目的は、本出願において記載される通りの材料、方法およびLCディスプレイを提供することにより、本発明に従って達成された。特に、驚くべきことに、本発明による1種類以上の重合された化合物を含有するPSAディスプレイを提供するか、または、このタイプのPSAディスプレイを製造するために本発明による1種類以上重合性化合物を含むLC媒体を使用することによって、上記目的の幾つかまたは全てを達成できることが見出された。
このタイプの重合性化合物を本発明によるLC媒体およびPSAディスプレイにおいて使用すると、結果として、特に迅速に所望のプレチルトが達成され、ディスプレイの製造時間が著しく短縮される。このことは、VAチルト測定セルにおいてプレチルトの曝露時間依存性を測定することにより、LC媒体に関して示された。特に、光開始剤を添加することなく、プレチルトを達成することが可能であった。
また、PSAディスプレイにおいて、本発明による重合性化合物は著しく更に高い重合速度を示すため、より少ない残留量の未反応物がセル内に残り、セルの電気光学的特性が改良されることとなり、残留量のこれらの制御された反応がより簡便となる。
特開平10−036847号公報 欧州特許出願公開第1 170 626号公報 米国特許第6,861,107号明細書 米国特許第7,169,449号明細書 米国特許出願公開第2004/0191428号公報 米国特許出願公開第2006/0066793号公報 米国特許出願公開第2006/0103804号公報 米国特許第6,177,972号明細書 米国特許第7,169,449号明細書
S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁 T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁 S.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁 Appl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁 Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁
その場で電界中において重合し迅速にチルト角を確立するために、PSAディスプレイにおいて本発明による重合性化合物を使用することは、先行技術に記載されているか、自明であるかのいずれでもない。
加えて、全く驚くべきことに、本発明による重合性化合物は、PSAディスプレイにおいて使用すると、先行技術より既知の重合性化合物よりも著しく速いチルト角の生成と、より速く、より完全な重合とを示すことが見出された。これは、直接比較実験によって確認された。この結果は、先行技術に記載されているか、自明であるかのいずれでもない。
よって、本発明は、PSまたはPSA(polymer sustained alignment(ポリマー維持配向))タイプの液晶(LC:liquid−crystal)媒体およびLCディスプレイにおける、式Iの化合物(また、下では、「本発明による重合性化合物」とも呼ぶ。)の使用に関する。
Figure 2013534646
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Pは、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基を表し、
s1、s2は、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、
、A、A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−ジイルまたはナフタレン−2,6−ジイル(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。)、フェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジイルまたはジベンゾフラン−3,7−ジイルを表し、ただし、これら全ての基は無置換であるか、または、Lにより一置換または多置換されていてもよく、
mは、0、1または2を表し、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、P−、P−Sp−、OH、CHOH、ハロゲン、−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、または、置換されていてもよい炭素基または炭化水素基を表し、
は、P−、P−Sp−、H、ハロゲン、直鎖状、分岐状または環状で1〜25個、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、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く、
は、ハロゲンを表し、
、Zは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−OCO−、−CY=CY−、−C≡C−または単結合を表し、
Yは、それぞれの出現において同一または異なって、HまたはFを表し、
ただし、基ZおよびZの少なくとも一方は、−C≡C−を表す。
本発明は、更に、式Iの1種類以上の化合物と、メソゲン、液晶および/または重合性でもよい1種類以上の追加の化合物とを含むLC媒体に関する。
本発明は、更に、式Iの1種類以上の化合物と、メソゲン、液晶および/または重合性でもよい1種類以上の追加の化合物とを重合して得ることのできるポリマーを含むLC媒体に関する。
本発明は、更に、
−式Iの1種類以上の化合物を含む重合性成分A)と、および
−上および下に記載される通りの1種類以上、好ましくは2種類以上の低分子量(モノマー性および非重合性)化合物を含み、下では「LCホスト混合物」とも呼ぶ液晶成分B)と
を含むLC媒体に関する。
本発明は、更に、上および下で記載される通りのLC媒体を調製する方法であって、上および下で記載される通りの1種類以上の低分子量液晶化合物またはLCホスト混合物を、式Iの1種類以上の化合物と、および、任意成分として更なる液晶化合物および/または添加剤と混合する方法に関する。
本発明は、更に、好ましくは、電界または磁界を印加しながらPSAディスプレイ内で式Iの化合物(1種類または多種類)をその場で重合することによってLC媒体中にチルト角を生成するための、PSおよびPSAディスプレイにおける本発明による式Iの化合物およびLC媒体の使用、特に、LC媒体を含有するPSおよびPSAディスプレイにおける使用に関する。
本発明は、更に、本発明による式Iの1種類以上の化合物またはLC媒体を含有するLCディスプレイ、特に、PSまたはPSAディスプレイ、特に好ましくは、PSA−VA、PSA−OCB、PSA−IPS、PSA−FFS、PSA−正のVAまたはPSA−TNディスプレイに関する。
本発明は、更に、2枚の基板および2個の電極(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は1個または2個の電極を有する。)と、基板間に配置され、重合された成分および低分子量成分を含むLC媒体層(ただし、重合された成分は、1種類以上の重合性化合物を、LCセルの基板間においてLC媒体中で、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合することで得ることができ、ただし、少なくとも1種類の重合性化合物は式Iの化合物である。)とを有するLCセルを含有するPSまたはPSAタイプのLCディスプレイに関する。
本発明は、更に、上および下で記載される通りのLCディスプレイの製造方法であって、上および下で記載される通りの1種類以上の低分子量液晶化合物またはLCホスト混合物と、式Iの1種類以上の化合物とを含むLC媒体を、上および下で記載される通りの2枚の基板および2個の電極を有するLCセル内に導入し、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合性化合物を重合する方法に関する。
本発明によるPSおよびPSAディスプレイは、LCセルを形成する基板の一方または両方に設けられており、好ましくは、透明層の形で2個の電極を有する。それぞれの場合において、例えば、本発明によるPSA−VA、PSA−OCBまたはPSA−TNディスプレイのように、1個の電極が2枚の基板のそれぞれに設けられているか、一方、例えば、本発明によるPSA−正のVA、PSA−IPSまたはPSA−FFSディスプレイのように、2つの電極が2枚の基板の一方のみに設けられて他の基板は電極を有していないかのどちらかである。
本発明は、更に、式Iの新規な化合物と、それを調製するための方法と、これらの方法において使用されるか入手される新規な中間体とに関する。
以下の意味を上および下で適用する。
用語「チルト」および「チルト角」は、LCディスプレイ(本明細書において、好ましくは、PSまたはPSAディスプレイ)においてLC媒体のLC分子のセル表面に対してチルトした配向に関する。本明細書において、チルト角は、LC分子の分子長軸(LCダイレクタ)と、LCセルを形成する平坦で平行な外板の表面との間の平均角(90°未満)を表す。低い値のチルト角(即ち、角度90°から大きく外れている)は、大きいチルトに対応する。チルト角を測定する適切な方法は、例に与えられている。他に示さない限り、上および下で開示される角度の値は、この測定方法に関する。
用語「メソゲン基」は当業者には既知であり文献に記載されており、それの引力および斥力的相互作用の異方性により、低分子量または高分子物質中で液晶(LC:liquid−crystal)相の発生に本質的に寄与する基を表す。メソゲン基を含有する化合物(メソゲン化合物)は、それ自身では必ずしもLC相を有する必要はない。また、他の化合物と混合後および/または重合後のみに、メソゲン化合物がLC相挙動を示すことも可能である。典型的なメソゲン基は、例えば、剛直な棒状または円盤状の形状の単位である。メソゲンまたはLC化合物に関して使用される用語および定義の概説が、Pure Appl.Chem.73巻(5号)、888頁(2001年)およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁において与えられている。
用語「スペーサー基」は、上および下で「Sp」とも呼ばれ、当業者には既知であり文献に記載されており、例えば、Pure Appl.Chem.73巻(5号)、888頁(2001年)およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁を参照。他に示さない限り、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は、上および下において、重合性メソゲン化合物中でメソゲン基および重合性基(1個または数個)を互いに連結している柔軟な基を表す。
用語「反応性メソゲン」または「RM」は、メソゲン基および重合に適切な1個以上の官能基(重合性基または基Pとも呼ばれる)を含有する化合物を表す。
用語「低分子量化合物」および「非重合性化合物」は、通常、モノマー性で、当業者に既知の通常の条件下、特にRMの重合のために使用される条件下において重合に適した官能基を含有しない化合物を表す。
用語「有機基」は、炭素または炭化水素基を表す。
用語「炭素基」は、少なくとも1個の炭素原子、好ましくは、1〜40個のC原子を含有する一価または多価の有機基を表し、ただし、これは更なる原子を含有しない(例えば、−C≡C−など)か、または、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1個以上の更なる原子を含有することもある(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。用語「炭化水素基」は、追加的に1個以上のH原子と、任意成分として、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1個以上のヘテロ原子とを含有する炭素基を表す。
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを表す。
炭素基または炭化水素基は、飽和または不飽和基のいずれでもよい。不飽和基は、例えば、アリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個より多いC原子を有する炭素または炭化水素基は直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ結合または縮合環を含有してもよい。
また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。
用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、1個以上のヘテロ原子を含有し上に定義される通りの「アリール」を表す。
好ましい炭素および炭化水素基は、置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜25個、特に好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルキニル、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およびアルコキシカルボニルオキシ、置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜25個のC原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシおよびヘテロアリールオキシ、および、置換されていてもよく、6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有するアルキルアリール、アリールアルキル、アルキルアリールオキシ、アリールアルキルオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシである。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリル、C〜C40アルキルジエニル、C〜C40ポリエニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、C〜C40アリールアルキル、C〜C40アルキルアリールオキシ、C〜C40アリールアルキルオキシ、C〜C40ヘテロアリール、C〜C40シクロアルキル、C〜C40シクロアルケニルなどである。C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アルキニル、C〜C22アリル、C〜C22アルキルジエニル、C〜C12アリール、C〜C20アリールアルキルおよびC〜C20ヘテロアリールが特に好ましい。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、1〜40個、好ましくは1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状アルキル基であり、該基は無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されており、ただし、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれ互いに独立に、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、−C(R)=C(R)−、−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い。
は、好ましくは、H、ハロゲン、直鎖状、分岐状または環状で1〜25個のC原子を有するアルキル鎖(ただし加えて、1個以上の隣接していないC原子は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はフッ素で置き換えられていてもよい。)、置換されていてもよく6〜40個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または、置換されていてもよく2〜40個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す。
好ましいアルコキシ基は、例えば、メトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−メチルブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、n−オクトキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、n−ウンデコキシ、n−ドデコキシなどである。
好ましいアルキル基は、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、2−メチルブチル、n−ペンチル、s−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチルヘキシル、n−ヘプチル、シクロヘプチル、n−オクチル、シクロオクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ−n−ブチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ペルフルオロオクチル、ペルフルオロヘキシルなどである。
好ましいアルケニル基は、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルなどである。
好ましいアルキニル基は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルなどである。
好ましいアルコキシ基は、例えば、メトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−メチルブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、n−オクトキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、n−ウンデコキシ、n−ドデコキシなどである。
好ましいアミノ基は、例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどである。
アリールおよびヘテロアリール基は単環または多環のいずれでもよく、即ち、それらは、1個の環(例えば、フェニルなど)または2個以上の環を含有することができ、また、該基は縮合されていてもよく(例えば、ナフチルなど)、または、共有結合されていてもよく(例えば、ビフェニルなど)、または、縮合および連結環の組み合わせを含有していてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくは、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
6〜25個のC原子を有する単環、二環または三環アリール基および2〜25個のC原子を有する単環、二環または三環ヘテロアリール基が特に好ましく、該基は縮合された環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員または7員のアリールおよびヘテロアリール基が好ましく、ただし加えて、1個以上のCH基は、O原子および/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、N、SまたはOで置き換えられていてもよい。
好ましいアリール基は、例えば、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、[1,1’:3’,1”]ターフェニル−2’−イル、ナフチル、アントラセン、ビナフチル、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フルオレン、インデン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンなどである。
好ましいヘテロアリール基は、例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソキサゾール、1,2−チアゾール、1,3−チアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾールなどの5員環;ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,3,5−テトラジンなどの6員環;または、インドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフタイミダゾール、フェナントライミダゾール、ピリダイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾキサゾール、ナフトキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ[2,3b]チオフェン、チエノ[3,2b]チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンなどの縮合基;またはこれらの基の組み合わせである。また、ヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたは更なるアリールまたはヘテロアリール基で置換されてもよい。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、飽和環、即ち、排他的に単結合を含有するものと、また、部分的に不飽和な環、即ち、多重結合も含有してよいものとの両者を包含する。ヘテロ環式環は、好ましくは、Si、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、単環式、即ち、1個のみの環を含有する(例えば、シクロヘキサンなど)か、または、多環式、即ち、複数の環を含有する(例えば、デカヒドロナフタレンまたはビシクロオクタンなど)かのいずれでもよい。飽和基が、特に好ましい。更に、3〜25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式基が好ましく、該基は縮合環を含有してもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環式基が好ましく、ただし加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられていてもよく、および/または1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよく、および/または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。
好ましい脂環式およびヘテロ環式基は、例えば、シクロペンタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフラン、ピロリジンなどの5員基、シクロヘキサン、シリナン、シクロヘキセン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジチアン、ピペリジンなどの6員基、シクロヘプタンなどの7員基、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インダン、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、オクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルなどの縮合基である。
好ましい置換基は、例えば、アルキルまたはアルコキシなどの溶解促進基、フッ素、ニトロまたはニトリルなどの電子吸引基、または、ポリマーにおいてガラス転移温度(Tg)を上昇させための基、特に例えば、t−ブチルまたは置換されていてもよいアリール基などの嵩高い基である。
上および下で「L」とも呼ばれる好ましい置換基は、例えば、F、Cl、Br、I、OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−C(=O)OR、−N(Rであり、式中、Rは上で示される意味を有し、Yは、ハロゲン、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよく4〜40個、好ましくは4〜20個のC原子を有するアリールまたはヘテロアリール、および、直鎖状または分岐状で1〜25個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルキニル、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を表し、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置き換えられていてもよい。
「置換されたシリルまたはアリール」は、好ましくは、ハロゲン、−CN、−R、−OR、−CO−R、−CO−O−R、−O−CO−Rまたは−O−CO−O−Rによって置換されていることを意味し、ただし、Rは上で示される意味を有する。
特に好ましい置換基Lは、例えば、F、Cl、CN、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、更に、フェニルである。
Figure 2013534646
であり、式中、Lは上で示される意味の1つを有する。
重合性基Pは、例えば、フリーラジカルまたはイオン連鎖重合、重付加または重縮合などの重合反応、または、高分子類似反応、例えば、主鎖上への付加または縮合に適切な基である。連鎖重合のための基、特に、C=C二重結合または−C≡C−三重結合を含有するもの、および、例えば、オキセタンまたはエポキシド基などの開環重合に適切な基が特に好ましい。
好ましい基Pは、CH=CW−CO−O−、CH=CW−CO−、
Figure 2013534646
CH=CW−(O)k3−、CW=CH−CO−(O)k3−、CW=CH−CO−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH−CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、HO−CW−、HS−CW−、HWN−、HO−CW−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−およびWSi−から成る群より選択され、式中、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特に、H、F、ClまたはCHを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn−プロピルを表し、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Cl、1〜5個のC原子を有するアルキルを表し、Pheは、上に定義される通りでP−Sp−とは異なる1個以上の基Lで置換されていてもよい1,4−フェニレンを表し、k、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、kは、好ましくは、1を表し、kは1〜10の整数を表す。
特に好ましい基Pは、CH=CW−CO−O−、CH=CW−CO−、
Figure 2013534646
CH=CW−O−、CW=CH−CO−(O)k3−、CW=CH−CO−NH−、CH=CW−CO−NH−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、CH=CW−CO−NH−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−およびWSi−から成る群より選択され、式中、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特に、H、F、ClまたはCHを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1個、2個、3個、4個または5個のC原子を有するアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn−プロピルを表し、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Cl、1〜5個のC原子を有するアルキルを表し、Pheは1,4−フェニレンを表し、k、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、kは、好ましくは、1を表し、kは1〜10の整数を表す。
非常に特に好ましい基Pは、CH=CW−CO−O−、特には、CH=CH−CO−O−、CH=C(CH)−CO−O−およびCH=CF−CO−O−、更には、CH=CH−O−、(CH=CH)CH−O−CO−、(CH=CH)CH−O−、
Figure 2013534646
から成る群より選択される。
更に非常に特に好ましい基Pは、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタン、3−エチルオキセタンおよびエポキシ基であり、特に好ましくは、アクリレートまたはメタクリレート基を表す。
好ましいスペーサー基Spは、基「P−Sp−」が式「P−Sp”−X”−」と一致するように式Sp”−X”より選択され、ただし、
Sp”は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、該基は、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれ互いに独立に、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−、−NH−、−N(R)−、−Si(R00000)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−N(R00)−CO−O−、−O−CO−N(R00)−、−N(R00)−CO−N(R00)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
X”は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R00)−、−N(R00)−CO−、−N(R00)−CO−N(R00)−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合を表し、
00およびR000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、および
およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
X’は、好ましくは、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−または単結合である。
典型的なスペーサー基Sp”は、例えば、−(CHp1−、−(CHCHO)q1−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−、−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00000−O)p1−であり、式中、p1は1〜12の整数、q1は1〜3の整数、および、R00およびR000は上で示される意味を有する。
特に好ましい基−Sp”−X”−は、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−O−CO−、−(CHp1−O−CO−O−であり、式中、p1およびq1は上で示される意味を有する。
特に好ましい基Sp”は、例えば、それぞれの場合で直鎖状のエチレン、プロピレン、ブチレン、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、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレンチオエチレン、エチレン−N−メチルイミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
本発明の更に好ましい実施形態において、式IにおけるPは、2個以上の重合性基を含有する基(多官能重合性基)を表す。このタイプの適切な基、それらを含有する重合性化合物およびそれらの調製は、例えば、米国特許第7,060,200号明細書または米国特許出願公開第2006/0172090号公報に記載されている。以下の式より選択される多官能重合性基が特に好ましい。
Figure 2013534646
式中、
alkylは、単結合、または、直鎖状または分岐状で1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、ただし、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれ互いに独立に、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、−C(R00)=C(R000)−、−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またはCNで置き換えられていてもよく、ただし、R00およびR000は上で示される意味を有し、
aaおよびbbは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3、4、5または6を表し、
Xは、X’に示される意味の1つを有し、および
1〜5は、それぞれ互いに独立に、Pに示される意味の1つを有する。
式Iの重合性化合物は、化合物内に存在する基ZおよびZの少なくとも一方がC≡C三重結合を表すことを特徴とする。驚くべきことに、これらの化合物を本発明によるLC媒体およびPSAディスプレイにおいて使用すれば、特に迅速に、所望のプレイルトを達成でき、ディスプレイの製造時間を著しく短縮できることが見出された。本発明による重合性化合物は、PSAディスプレイにおいて、著しく更に速い重合速度を示し、LCセル中に、より少ない未反応残留量が残存することを意味し、LCセルの電気光学的特性が向上し、これらの残留量の制御された反応が簡便となる。
以下の式Iの化合物が特に好ましい。
、A、Aは、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイルまたはアントラセン−2,7−ジイルを表し、ただし、これらの全ての基は無置換であっても、Lで一置換または多置換されていてもよい。
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、置換されていてもよく6〜20個のC原子を有するアリール、直鎖状または分岐状で1〜25個、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ、直鎖状または分岐状で2〜25個、好ましくは、2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、これらの全ての基における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。)を表す。
は、ハロゲンを表す。
は、P−、P−Sp−、H、ハロゲン、直鎖状、分岐状または環状で1〜25個、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、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。
式Iおよび上および下で与えられるそれらのサブ式の更に好ましい化合物は、1つ以上の以下の好ましい実施形態より選択される(それらは、互いに組み合わせることができる)。
・Pは、それぞれの出現において同一または異なって、アクリレート(CH=CH−C(O)−O−)またはメタクリレート(CH=C(CH)−C(O)−O−)を表す。
・s1は1を表し、s2は0を表すか、または、s1は0を表し、s2は1を表す。
・s1およびs2は、0を表す。
・Spは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−O−CO−または−(CHp1−O−CO−O−、好ましくは、−(CHp1−または−(CHp1−O−(式中、p1は、1〜12、好ましくは、1〜5、特に好ましくは、1〜3の整数を表す。)を表す。
・Spおよび/またはSp”は、1〜5個、好ましくは、1〜3個のC原子を有するアルキレン基を表す。
・A、A、A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、フェニレン−1,4−ジイルまたはナフタレン−2,6−ジイルを表し、これらは、上および下に記載される通りのLで一置換または多置換されていてもよい。
・Lは、重合性基を表さず、含有もしない。
・Lは、好ましくは、F、Cl、−CN、および、直鎖状または分岐状で1〜25個、特に好ましくは、1〜10個のC原子を有するアルキルより選択される非重合性基を表し、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれ互いに独立に、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、−C(R00)=C(R000)−、−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またはCNで置き換えられていてもよい。
・Lは、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCNまたは−SCN、好ましくは、Fを表す。
・Lは、直鎖状または分岐状で1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ、または、直鎖状または分岐状で2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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を表し、ただし加えて、これらの全ての基における1個以上のH原子は、F、ClまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。
・Lは、P−またはP−Sp−を表す。
・基ZおよびZの少なくと一方は−C≡C−を表し、他方の基ZおよびZは、それぞれ互いに独立に、−C≡C−、−CO−O−、−O−CO−または単結合を表す。
・基ZおよびZの少なくと一方は−C≡C−を表し、他方の基ZおよびZは、それぞれ互いに独立に、−C≡C−または単結合を表す。
・式Iの化合物に現れる全ての基ZおよびZは、−C≡C−を表す。
・mは、0または1を表す。
・mは、0を表す。
・mは1を表し、Zは−CO−O−または−O−CO−を表す。
・mは1を表し、Zは−C≡C−または単結合を表す。
式Iの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、P、SpおよびLは、上および下で示される意味の1つを有し、rは、0、1、2、3または4を表し、sは、0、1、2または3を表す。
式Iおよびサブ式Ia〜Ipの化合物におけるPは、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレート、更には、フルオロアクリレートを表す。
式Iおよびサブ式Ia〜Ipの化合物におけるSpは、好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−O−CO−または−(CHp1−O−CO−O−またはそれらの鏡像を表し、ただし、p1は、1〜12、好ましくは、1〜6、特に好ましくは、1、2、3または4の整数を表し、ただし、隣接するベンゼン環への連結はO原子を介している。
本発明は、更に、式Iの新規な化合物に関する。
本発明は、更に、式IIより選択され、式Iの化合物を調製するための新規な中間体に関する。
Figure 2013534646
式中、Sp、s1、s2、A、A、A、Z、Zおよびmは、式Iまたは上および下で示される意味を有し、GおよびG’は、それぞれ互いに独立に、H原子または保護基を表す。
適切な保護基Gは当業者に既知である。好ましい保護基は、アルキル、アシルおよびアルキルシリルまたはアリールシリル基、2−テトラヒドロピラニルまたはメトキシメチルである。
式IIの特に好ましい中間体は、「P−」が、それぞれの場合で、G−Oを表し、「−P」が、それぞれの場合で、O−G’を表す上述のサブ式Ia〜Ip(ただし、GおよびG’は、好ましくは、Hを表す。)から成る群より選択される。
式IおよびIIおよびそれらのサブ式の化合物および中間体を調製する特に適切で好ましい方法が、以下のスキームにおいて例として図解されており、好ましくは、下記の1つ以上の工程を含む。
式IおよびIIおよびそれらのサブ式の化合物および中間体は、当業者に既知で、例えば、Houben−Weyl編、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの有機化学の標準的な著作に記載される方法に類似して調製できる。
例えば、式Iの化合物は、基Pを含有し対応する酸、酸誘導体またはハロゲン化された化合物を使用して、式IIの中間体をエステル化またはエーテル化することで合成される。スキーム1において例として図解する通り、塩基、および任意に、4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP:4−(N,N−dimethylamino)pyridine)の存在下において、例えば、塩化(メタ)アクリロイルまたは無水(メタ)アクリル酸などの酸誘導体を使用し、Pが、例えば、アクリレートまたはメタクリレート基である式Iの化合物を、GおよびG’がHである式IIの対応するアルコールをエステル化することよって得ることができる。更に、また、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC:dicyclohexylcarbodiimide)を使用するステグリッチ法によって、脱水剤の存在下、(メタ)アクリル酸を使用して、アルコールをエステル化できる。
よって、本発明は、更に、式Iの化合物を調製する方法であって、脱水剤の存在下、基Pを含有し対応する酸、酸誘導体またはハロゲン化された化合物を使用して、式IIの化合物をエステル化またはエーテル化する方法に関する。
Figure 2013534646
式IおよびIIの化合物におけるトラン骨格の合成は、当業者に既知で文献に記載される方法によって行う。幾つかの特に適切な変法を、例として、下(スキーム2)に図解する:よって、遷移金属を触媒とする多数の交差カップリング反応において、例えば、薗頭法(YがH、例えば、R.Chinchilla、C.Najera、Chem.Rev.2007年、107巻、874〜922頁;J.Tsuji、Palladium Reagent and Catalysts;Wiley社:New York、1995年参照)によって、スティル法(YがSn(アルキル)、例えば、V.Farina、V.Krishnamurthy、W.J.Scott、The Stille Reaction.Organic Reactions(Hoboken社、NJ、米国)(1997年)、50巻参照)によって、熊田タイプの反応(Yがハロゲン化マグネシウム、T.Kamikawa、T.Hayashi、J.Org.Chem.1998年、63巻(24号)、8922〜8925頁)によって、または、根岸法(Yがハロゲン化亜鉛、例えば、R.Rossiら、Tetrahedron 59巻(2003年)2067〜2081参照)によって、塩化アリールおよびトリフラート
(Xがハロゲン、OSOCF)をトランおよび類似のジアリールアセチレンに転化できる。
Figure 2013534646
アリールアセチレン自体は、シリルアセチレンへの薗頭カップリングによって入手できる(スキーム3)。第1段階で得られるアリールシリルアセチレンを、例えば、フッ化テトラブチルアンモニウムまたはオラー試薬を使用して脱プロトンし、目的化合物を与える。
Figure 2013534646
更に、コーリー・フックス法(Tetrahedron Lett.1972年、36巻、3769〜3772頁;スキーム4)によって、アリールカルボアルデヒドを反応することにより、アリールアセチレンを入手する。
Figure 2013534646
ケトエノールから水をホルマール脱離するには(スキーム5)、例えば、E.Negishiら、Organic Syntheses、1986年、64巻、44〜49頁;I.M.Lyapkalo、Synlett 2009年、4巻、558〜561頁参照。
Figure 2013534646
本発明は、更に、式IおよびIIの化合物を調製するためで、特には、式IIの化合物から式Iの化合物を調製するための、上および下に記載される方法に関する。
PSAディスプレイを製造するために、電圧を印加しながらLCディスプレイの基板間でLC媒体中において、その場での重合により、重合性化合物を重合または(1つの化合物が2個以上の重合性基を含有しているのであれば)架橋する。重合は一段階で行える。また、プレチルト角を生成するために電圧を印加しながら第1工程において最初に重合を行い、引き続いて、第1工程において反応しなかった化合物を重合または架橋(最終硬化)するために、第2の重合工程において電圧を印加せずに重合を行うことも可能である。
適切で好ましい重合方法は、例えば、熱または光重合、好ましくは光重合、特にUV光重合である。また、本明細書においては、任意成分として1種類以上の開始剤を加えることもできる。重合の適切な条件および開始剤の適切なタイプおよび量は当業者に既知であり、文献に記載されている。例えば、商業的に入手可能な光重合開始剤Irgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、Irgacure907(登録商標)、Irgacure369(登録商標)またはDarocure1173(登録商標)(Ciba社)はフリーラジカル重合に適する。開始剤を用いるのであれば、それの割合は、好ましくは0.001〜5重量%、特に好ましくは0.001〜1重量%である。
また、本発明による重合性化合物は開始剤のない重合にも適しており、例えば、材料費がより低く、開始剤またはそれの分解生成物の残存し得る量によるLC媒体の不純物が特により少ないなどの特筆すべき利点を伴う。よって、また、開始剤を添加することなく、重合を行うこともできる。よって、好ましい実施形態において、LC媒体は重合開始剤を含まない。
また、例えば、保存または輸送中におけるRMの望ましくない自発的な重合を防止するために、重合性成分A)またはLC媒体は1種類以上の安定剤を含むこともできる。安定剤の適切なタイプおよび量は当業者に既知であり、文献に記載されている。例えば、Irganox(登録商標)1076などのIrganox(登録商標)シリーズ(Ciba社)の商業的に入手可能な安定剤が、例えば、特に適切である。安定剤を用いる場合、RMまたは重合性成分A)の総量に基づく安定剤の割合は、好ましくは10〜10,000ppm、非常に好ましくは50〜500ppmである。
PSAディスプレイにおいて使用するための本発明によるLC媒体は、好ましくは5重量%未満、特に好ましくは1重量%未満、非常に特に好ましくは0.5重量%未満の重合性化合物、特に上述の式Iおよびそれのサブ式の重合性化合物を含む。
1種類、2種類または3種類の本発明による重合性化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
更に、重合性成分(成分A)が本発明による重合性化合物を排他的に含むLC媒体が好ましい。
更に、成分B)がネマチック液晶相を有するLC化合物またはLC混合物であるLC媒体が好ましい。
更に、本発明によるアキラルな重合性化合物、および、成分A)および/またはB)の化合物がアキラルな化合物から成る群より排他的に選択されるLC媒体が好ましい。
更に、重合性成分または成分A)が、1個の重合性基を含有する(一反応性の)1種類以上の本発明による重合性化合物および2個以上、好ましくは2個の重合性基を含有する(二反応性または多反応性の)1種類以上の本発明による重合性化合物を含むLC媒体が好ましい。
更に、重合性成分または成分A)が、2個の重合性基を含有する(二反応性の)本発明による重合性化合物を排他的に含むPSAディスプレイおよびLC媒体が好ましい。
本発明によるLC媒体における重合性成分または成分A)の割合は、好ましくは5%未満、特に好ましくは1%未満、非常に特に好ましくは0.5%未満である。
本発明によるLC媒体における液晶成分または成分B)の割合は、好ましくは95%より多く、特に好ましくは99%より多い。
本発明による重合性化合物を個別に重合させることもできるが、また、本発明による2種類以上の重合性化合物を含む混合物、または、本発明による1種類以上の重合性化合物および好ましくは、メソゲンまたは液晶である1種類以上の更なる重合性化合物(コモノマー)を含む混合物を重合することも可能である。そのような混合物を重合する場合、コポリマーが形成される。本発明は、更に、上および下で述べられる重合性混合物に関する。重合性化合物およびコモノマーはメソゲンまたは非メソゲン、好ましくは、メソゲンまたは液晶である。
特に、PSAディスプレイにおける使用に適切で好ましいメソゲンコモノマーは、例えば、以下の式より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
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、好ましくは、上および下でPに示される意味の1つを有する重合性基、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ド基を表し、
SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合、または、好ましくは、上および下でSpに示される意味の1つを有するスペーサー基を表し、特に好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−CO−O−または−(CHp1−O−CO−O−(式中、p1は、1〜12の整数である。)を表し、ただし、最後に述べた基において隣接する環への連結はO原子を介しており、
ただし加えて、存在する基P−Sp−およびP−Sp−の少なくとも一方がRaaを表さないことを条件として、1つ以上の基P−Sp−およびP−Sp−はRaaを表してもよく、
aaは、H、F、Cl、CN、または、直鎖状または分岐状で1〜25個のC原子を有するアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれ互いに独立に、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、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、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く、1〜12個のC原子を有するアルキル、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、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、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、
、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、
は、−O−、−CO−、−C(R)−または−CFCF−を表し、
およびZ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、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く、1〜12個のC原子を有するアルキル、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、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、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、
xは、0または1を表す。
上記の重合性化合物に加え、本発明によるLCディスプレイにおける使用のためのLC媒体は、1種類以上、好ましくは、2種類以上の低分子量(即ち、モノマー性または重合されていない)化合物を含むLC混合物(「ホスト混合物」)を含む。重合されていない化合物は、重合性化合物の重合のために使用される条件下における重合反応に対して安定または非反応性である。原理的には、従来のVAおよびOCBディスプレイにおける使用に適する任意のLC混合物が、ホスト混合物として適切である。適切なLC混合物は当業者に既知であり、例えば、欧州特許出願公開第1 378 557号公報におけるVAディスプレイにおける混合物および欧州特許出願公開第1 306 418号公報およびドイツ国特許出願公開第102 24 046号公報におけるOCBディスプレイ用の混合物で、文献に記載されている。
本発明の第1の好ましい実施形態において、LC媒体は、負の誘電異方性を有する化合物に基づくLCホスト混合物を含む。そのようなLC媒体は、特に、PSA−VAディスプレイにおける使用に適している。このタイプのLC媒体の特に好ましい実施形態を、下の項目a)〜x)に述べる。
a)式CYおよび/またはPYから成る群より選択される1種類以上の化合物を含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
Figure 2013534646
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよい。)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CH−CHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、基LおよびLの両方がFを表すか、または、基LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表すか、または、基LおよびLの両方がFを表すか、または、基LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式CYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、aは1または2を表し、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し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
式PYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
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し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
b)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表す。
式ZKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
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。alkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
c)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
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って、以下の意味を有する:
およびRは、それぞれ互いに独立に、上でRに示される意味の1つを有し、
Figure 2013534646
Figure 2013534646
eは、1または2を表す。
式DKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
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す。alkenylおよびalkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
d)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 2013534646
fは、0または1を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは単結合を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、基LおよびLの両方がFを表すか、または、基LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式LYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、Rは上で示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、vは1〜6の整数を表す。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または2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
e)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、alkylはC1〜6アルキルを表し、LはHまたはFを表し、Xは、F、Cl、OCF、OCHFまたはOCH=CFを表す。XがFを表す式G1の化合物が特に好ましい。
f)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、RはRに上で示される意味の1つを有し、alkylはC1〜6アルキルを表し、dは0または1を表し、zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。これらの化合物においてRは、特に好ましくは、C1〜6−アルキルまたは−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルであり、dは、好ましくは、1である。本発明によるLC媒体は、好ましくは、上述の式の1種類以上の化合物を5重量%以上の量で含む。
g)以下の式から成る群より選択される1種類以上のビフェニル化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
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す。alkenylおよびalkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
LC混合物における式B1〜B3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B2の化合物が特に好ましい。
式B1〜B3の化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
式中、alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基を表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式B1aおよび/またはB2cの1種類以上の化合物を含む。
h)以下の式の1種類以上のターフェニル化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、上でRに示される意味の1つを有し、
Figure 2013534646
式中、LはFまたはCl、好ましくは、Fを表し、LはF、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHF、好ましくはFを表す。
式Tの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
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、Rは2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、mは1〜6の整数を表す。Rは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−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、ブトキシまたはペントキシを表す。
本発明によるLC媒体は、好ましくは、式Tおよびそれの好ましいサブ式のターフェニル類を、0.5〜30重量%、特には1〜20重量%の量で含む。
式T1、T2、T3およびT21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。
混合物のΔn値が0.1以上の場合、本発明による混合物においてターフェニル類が好ましく用いられる。好ましい混合物は、2〜20重量%の1種類以上の式T(好ましくは、T1〜T22の化合物群より選択される。)のターフェニル化合物類を含む。
i)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
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原子を有する直鎖状のアルキルまたは2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表す。
好ましい媒体は、式O1、O3およびO4より選択される1種類以上の化合物を含む。
k)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に、好ましくは3重量%より多く、特に5重量%以上、非常に特に好ましくは5〜30重量%の量で含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、
Figure 2013534646
は、H、CH、Cまたはn−Cを表し、(F)は任意のフッ素置換を表し、qは1、2または3を表し、RはRに示される意味の1つを有する。
式FIの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
式中、Rは、好ましくは、直鎖状のアルキルを表し、Rは、CH、Cまたはn−Cを表す。式FI1、FI2およびFI3の化合物が特に好ましい。
m)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、RはRに示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
n)例えば以下の式から成る群より選択される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種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、R10およびR11は、それぞれ互いに独立に、Rに示される意味の1つを有し、好ましくは、1〜6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または2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表し、Z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−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CH−または単結合を表す。
o)以下の式の1種類以上のジフルオロジベンゾクロマン類および/またはクロマン類を追加的に、好ましくは3〜20重量%の量、特に3〜15重量%の量で含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上で示される意味を有し、環Mは、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンを表し、Zは、−C−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−または−O−CO−を表し、cは、0または1を表す。
式BCおよびCRの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
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、(O)は、酸素原子または単結合を表し、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。alkenylおよびalkenylは、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。
1種類、2種類または3種類の式BC−2の化合物を含む混合物が、非常に特に好ましい。
p)以下の式の1種類以上のフッ素化されたフェナントレン類および/またはジベンゾフラン類を追加的に含むLC媒体:
Figure 2013534646
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上で示される意味を有し、bは0または1を表し、LはFを表し、rは1、2または3を表す。
式PHおよびBFの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される:
Figure 2013534646
式中、RおよびR’は、それぞれ互いに独立に、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す。
q)本発明による重合性化合物、特に、式Iまたはそれのサブ式およびコモノマーは別として、末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH)を含有する化合物を含まないLC媒体。
r)好ましくは、本発明による重合性化合物より選択され、特には、式Iまたはそれのサブ式の重合性化合物を、1〜5種類、好ましくは、1種類、2種類または3種類含むLC媒体。
s)特に、式Iまたはそれのサブ式の重合性化合物の混合物中における割合は、全体で0.05〜5%、好ましくは0.1〜1%であるLC媒体。
t)1〜8種類、好ましくは1〜5種類の式CY1、CY2、PY1および/またはPY2の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物における割合は、全体で、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
u)1〜8種類、好ましくは1〜5種類の式CY9、CY10、PY9および/またはPY10の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物における割合は、全体で、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
v)1〜10種類、好ましくは1〜8種類の式ZKの化合物、特には、式ZK1、ZK2および/またはZK6の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物における割合は、全体で、好ましくは3〜25%、特に好ましくは5〜45%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
w)混合物における式CY、PYおよびZKの化合物の割合は、全体で70%より多く、好ましくは80%より多いLC媒体。
x)プレチルト角が好ましくは85°以下、特に好ましくは80°以下であるPSA−VAディスプレイ。
本発明の第2の好ましい実施形態において、LC媒体は、正の誘電異方性を有する化合物に基づくLCホスト混合物を含む。このタイプのLC媒体は、特に、PSA−OCB、PSA−TN、PSA−正のVA、PSA−IPSおよびPSA−FFSディスプレイにおける使用に適している。そのようなディスプレイの特に好ましい実施形態を、下に与える。
以下の式の化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 2013534646
式AAおよび/またはBBの化合物に加えて、以下の式の1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 2013534646
式AA、BBおよびCCにおいて、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 2013534646
Figure 2013534646
21、R31、R41、R42は、それぞれ互いに独立に、1〜9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキルまたはフルオロアルキル、または、2〜9個のC原子を有するアルケニルを表し、
は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化されたアルキルまたはアルコキシ、または、2〜6個のC原子を有するハロゲン化されたアルケニルまたはアルケニルオキシを表し、
31は、−CHCH−、−CFCF−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CHO−または単結合、好ましくは、−CHCH−、−COO−、トランス−CH=CH−または単結合、特に好ましくは、−COO−、トランス−CH=CH−または単結合を表し、
41、Z42は、−CHCH−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CHO−、−CFO−、−C≡C−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
21、L22、L31、L32は、HまたはFを表し、
gは、1、2または3を表し、
hは、0、1、2または3を表す。
は、好ましくは、F、Cl、CF、CHF、OCF、OCHF、OCFHCF、OCFHCHF、OCFHCHF、OCFCH、OCFCHF、OCFCHF、OCFCFCHF、OCFCFCHF、OCFHCFCF、OCFHCFCHF、OCFCFCF、OCFCFCClF、OCClFCFCFまたはCH=CF、特に好ましくは、FまたはOCFを表す。
式AAの化合物は、好ましくは、以下の式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、A21、R21、X、L21およびL22は、式AAで示される意味を有し、L23およびL24は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、Xは、好ましくは、Fを表す。式AA1およびAA2の化合物が特に好ましい。
式AA1の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味の1つを有し、X、L21およびL22は、式AA1において示される意味を有し、L23、L24、L25およびL26は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、Xは、好ましくは、Fを表す。
式AA1の非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味を有する。
式AA2の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味を有し、X、L21およびL22は、式AAにおいて示される意味を有し、L23、L24、L25およびL26は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、Xは、好ましくは、Fを表す。
式AA2の非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味を有する。
式AA3の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味を有し、X、L21およびL22は、式AA3において示される意味を有し、Xは、好ましくは、Fを表す。
式AA4の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式AA1においてR21に示される意味を有する。
式BBの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、A31、A32、R31、X、L31およびL32は、式BBで示される意味を有し、Xは、好ましくは、Fを表す。式BB1およびBB2の化合物が特に好ましい。
式BB1の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB1においてR31に示される意味を有し、X、L31およびL32は、式BB1において示される意味を有し、Xは、好ましくは、Fを表す。
式BB1aの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB1においてR31に示される意味を有する。
式BB1bの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB1においてR31に示される意味を有する。
式BB2の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR21に示される意味の1つを有し、X、L31およびL32は、式BB2において示される意味を有し、L33、L34、L35およびL36は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、Xは、好ましくは、Fを表す。
式BB2aの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2bの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2cの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2dおよびBB2eの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2fの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2gの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2hの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2iの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB2kの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB2においてR31に示される意味を有する。
式BB1および/またはBB2の化合物に代えるか加えて、LC媒体は、また、上で定義される通りの式BB3の1種類以上の化合物も含んでよい。
式BB3の特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、Rは、式BB3においてR31に示される意味を有する。
式AAおよび/またはBBの化合物に加えて、第2の好ましい実施形態によるLC媒体は、好ましくは、−1.5〜+3の誘電異方性を有する誘電的に中性の化合物(該化合物は、上で定義される通りの式CCの化合物から成る群より選択される。)を1種類以上含む。
式CCの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
式中、R41およびR42は式CCにおいて示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、または、2〜7個のC原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルを表し、Lは、HまたはFを表す。
式CCの化合物に加えるか代えて、第2の好ましい実施形態によるLC媒体は、好ましくは、−1.5〜+3の誘電異方性を有する誘電的に中性の化合物(該化合物は、式DDの化合物から成る群より選択される。)を1種類以上含む。
Figure 2013534646
式中、A41、A42、Z41、Z42、R41、R42およびhは、式CCにおいて示される意味を有する。
式DDの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 2013534646
式中、R41およびR42は、式DDにおいて示される意味を有し、R41は、好ましくは、アルキルを表し、式DD1において、R42は、好ましくは、アルケニル、特に好ましくは、−(CH−CH=CH−CHを表し、式DD2において、R42は、好ましくは、アルキル、−(CH−CH=CHまたは−(CH−CH=CH−CHを表す。
本発明によるLC媒体中における式AAおよびBBの化合物の濃度は、混合物全体の、好ましくは、2%〜60%、特に好ましくは、3%〜35%、非常に特に好ましくは、4%〜30%である。
本発明によるLC媒体中における式CCおよびDDの化合物の濃度は、混合物全体の、好ましくは、2%〜70%、特には、5%〜65%、特に好ましくは、10%〜60%、非常に特に好ましくは、10%(好ましくは、15%)〜50%である。
上述の好ましい実施形態に従うLCホスト混合物の構成成分として低分子量化合物を、上記の重合された化合物と組み合わせることによって、本発明によるLC媒体において、低い閾電圧、低い回転粘度および非常に良好な低温安定性が、常に高い透明点および高いHR値と同時に生じ、PSAディスプレイにおいて特に低いプレチルト角を迅速に確立できる。特に、先行技術からの媒体と比べ、PSAディスプレイにおいて、LC媒体は著しく短縮された応答時間、また、特に中間階調の応答時間も示す。
液晶混合物は、好ましくは少なくとも80K、特に好ましくは少なくとも100Kのネマチック相範囲、および、20℃において250mPa・s以下、好ましくは200mPa・s以下の回転粘度を有する。
本発明によるVAタイプのディスプレイにおいて、スイッチ−オフ状態で、LC媒体層における分子は電極表面に垂直に配向(ホメオトロピック配向)しているか、または、チルトホメオトロピック配向を有している。電極に電圧を印加すると、分子長軸が電極表面に平行なLC分子の再配向が起きる。
第1の好ましい実施形態の本発明によるLC媒体、特に、PSA−VAタイプのディスプレイにおいて使用するためのものは、好ましくは、20℃および1kHzで、約−0.5〜−10、特には約−2.5〜−7.5の負の誘電異方性Δεを有する。
第1の好ましい実施形態の本発明によるLC媒体、特に、PSA−VAタイプのディスプレイにおいて使用するためのものにおいて、複屈折Δnは、好ましくは0.16未満、特に好ましくは0.06および0.14の間、特には0.07および0.12の間である。
本発明によるOCBタイプのディスプレイにおいては、LC媒体層における分子は「ベンド」配向を有している。電圧を印加すると、分子長軸が電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。
PSA−OCBタイプのディスプレイにおいて使用するための本発明によるLC媒体は、好ましくは、第2の好ましい実施形態に従って正の誘電異方性Δεを有するものであり、好ましくは、20℃および1kHzで、約+4〜+17の誘電異方性Δεを有する。
OCBタイプのディスプレイにおいて使用するための第2の好ましい実施形態の本発明によるLC媒体において、複屈折Δnは、好ましくは0.14および0.22の間、特には0.16および0.22の間である。
第2の好ましい実施形態の本発明によるLC媒体は、特には、PSA−TN、PSA−正のVA、PSA−IPSおよびPSA−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するためのものであり、好ましくは、20℃および1kHzで、+2〜+30、特に好ましくは+2〜+17、非常に特に好ましくは+3〜+15の正の誘電異方性Δεを有する。
第2の好ましい実施形態の本発明によるLC媒体、特には、PSA−TN、PSA−IPSおよびPSA−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するためのものにおいて、複屈折Δnは、好ましくは0.07および0.15の間、特には0.08および0.13の間である。
また、本発明によるLC媒体は、当業者に既知で文献に記載されている、例えば、重合開始剤、禁止剤、安定剤、表面活性化物質またはキラルドーパントなどの更なる添加剤を含んでもよい。これらは、重合性でも非重合性でもよい。従って、重合性添加剤は重合性成分または成分A)に属するものとされる。従って、非重合性添加剤は非重合性成分または成分B)に属するものとされる。
LC媒体は、例えば、1種類以上のキラルドーパント、好ましくは、下の表Bからの化合物から成る群より選択されるものを含んでもよい。
更に、例えば、0〜15重量%の多色性色素、更に、ナノ粒子、導電性を改良するための導電性塩、好ましくは、エチルジメチルドデシルアンモニウム4−ヘキソキシベンゾエート、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレート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)、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、LC媒体に添加することが可能である。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号公報、ドイツ国特許出願公開第22 40 864号公報、ドイツ国特許出願公開第23 21 632号公報、ドイツ国特許出願公開第23 38 281号公報、ドイツ国特許出願公開第24 50 088号公報、ドイツ国特許出願公開第26 37 430号公報およびドイツ国特許出願公開第28 53 728号公報に記載されている。
本発明によるLC媒体の好ましい実施形態a)〜z)の個々の成分は既知であるか、それらの調製方法は文献に記載されている標準的な方法に基づいているため、調製方法は当業者によって先行技術より容易に導くことができるかのいずれかである。式CYの対応する化合物は、例えば、欧州特許出願公開第0 364 538号公報に記載されている。式ZKの対応する化合物は、例えば、ドイツ国特許出願公開第26 36 684号公報およびドイツ国特許出願公開第33 21 373号公報に記載されている。
本発明によって使用できるLC媒体は、例えば、1種類以上の上述の化合物を、上で定義される通りの1種類以上の重合性化合物と、および、任意成分として更なる液晶化合物および/または添加剤と混合することにより、それ自身は従来の方法で調製される。一般に、より少量で使用される成分の所望量を、主要構成成分を構成する成分に、有利には昇温して、溶解する。また、有機溶媒中、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中における成分の溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留により、溶媒を再び除去することも可能である。本発明は、更に、本発明によるLC媒体を調製するための方法にも関する。
また、本発明によるLC媒体が、例えば、H、N、O、Cl、Fが対応する同位体に置き換えられた化合物も含んでよいことは、当業者に言うまでもない。
本発明によるLCディスプレイの構造は、冒頭で引用した先行技術に記載される通りのPSAディスプレイに対する通常の構成構造に対応している。突起のない構成構造が好ましく、特に加えて、カラーフィルター側の電極が構造化されておらず、TFT側の電極のみがスロットを有するものが好ましい。PSA−VAディスプレイ用に特に適切で好ましい電極構造は、例えば、米国特許出願公開第2006/0066793号公報に記載されている。
以下の例は、本発明を限定することなく説明する。しかしながら、それらは、当業者に対して、好ましく使用される化合物、それらのそれぞれの濃度およびそれらの互いの組み合わせの好ましい混合の考え方を示す。加えて、例は、どのような特性および特性の組み合わせが入手可能であるかを例示する。
以下の略称を使用する:
(n、m、z:それぞれの場合において、互いに独立に、1、2、3、4、5または6)
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
本発明の好ましい実施形態において、本発明によるLC媒体は、表Aからの化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
表Bに、本発明によるLC媒体に添加できる使用可能なキラルドーパントを示す。
Figure 2013534646
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%のドーパントを含む。LC媒体は、好ましくは、表Bからの化合物から成る群より選択される1種類以上のドーパントを含む。
表Cに、本発明によるLC媒体に添加できる使用可能な安定剤を示す(nは、ここで、1〜12の整数、好ましくは、1、2、3、4、5、6、7または8を表し、末端メチル基は示されていない)。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜1重量%の安定剤を含む。LC媒体は、好ましくは、表Cからの化合物から成る群より選択される1種類以上の安定剤を含む。
表Dに、好ましくは、反応性メソゲン化合物として、本発明によるLC媒体において使用できる例示化合物を示す。
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
Figure 2013534646
本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表Dからの化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
加えて、以下の略称および記号を使用する:
は20℃における容量閾電圧(V)であり、
は20℃および589nmにおける異常光屈折率であり、
は20℃および589nmにおける常光屈折率であり、
Δnは20℃および589nmにおける光学的異方性であり、
εは20℃および1kHzにおけるダイレクターに垂直な誘電率であり、
εは20℃および1kHzにおけるダイレクターに平行な誘電率であり、
Δεは20℃および1kHzにおける誘電異方性であり、
cl.p.、T(N,I)は透明点(℃)であり、
γは20℃における回転粘度(mPa・s)であり、
は20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数(pN)であり、
は20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数(pN)であり、
は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数(pN)である。
他に明記しない限り、本出願において全ての濃度は重量パーセントで示されており、対応する混合物の全体、即ち、全ての固形分または液晶成分を含み、溶媒を含まないLC媒体に関する。
他に明記しない限り、例えば、融点T(C,N)、スメクチック(S)からネマチック(N)相への転移T(S,N)および透明点T(N,I)などの本出願において示される全ての温度の値は摂氏度(℃)で示される。m.p.は融点を表し、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はスメクチック相、Iは等方相である。これらの記号の間のデータは、転移温度を表す。
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従って決定されるか決定されたものであり、それぞれの場合で他に明らかに示さない限り、温度は20℃が適用され、Δnは589nmで決定され、Δεは1kHzで決定される。
本発明に対して用語「閾電圧」は、他に明らかに示さない限り、フレデリックス閾値としても知られている容量閾値(V)に関する。例において、一般的に通常であるが、10%相対コントラスト(C1)に対する光学的閾値も示される場合がある。
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枚の平坦で平行なガラス製外板から成り、それぞれの外板は内側に電極層および最表面にラビングされていないポリイミド配向層を有し、配向層は液晶分子のホメオトロピックエッジ配向に効果がある。
チルト角の測定用に使用されるディスプレイまたは試験用セルは4μmの間隔で離れている2枚の平坦で平行なガラス製外板から成り、それぞれの外板は内側に電極層および最表面にポリイミド配向層を有し、ただし、2つのポリイミド配向層は互いに逆平行にラビングされており、液晶分子のホメオトロピックエッジ配向に効果がある。
電圧をディスプレイに印加(通常、10V〜30Vの交流、1kHz)しながら、所与の時間、所定の強度のUVA光(通常、365nm)を照射して、ディスプレイまたは試験用セル中で、重合性化合物を重合する。例において他に示さない限り、28mW/cmの水銀蒸気ランプを使用し、365nm帯域通過フィルターが装着された標準的なUVメーター(モデルUshio UNIメーター)を使用して強度を測定する。
チルト角は、回転結晶実験(Autronic−Melchers TBA−105)によって決定する。本明細書においては、低い値(即ち、角度90°から大きく外れている)が大きなチルトに対応する。
VHR値は次の通り測定する:0.3%の重合性モノマー化合物をLCホスト混合物に添加し、生じる混合物をTN−VHR試験用セル(90°でラビング、TNポリイミド配向層、層厚dは約6μm)に導入する。2時間のUV曝露(日照試験)の前後において、100℃で5分後に、1V、60Hz、64μ秒パルスにてHR値を決定する(測定装置:Autronic−Melchers VHRM−105)。
低温安定性(「LTS」(low−temperature stability)とも呼ぶ。)、即ち、低温において、個々の成分が自発的に結晶化し析出することに対するLC混合物の安定性を検討するために、1gのLC/RM混合物を含有するボトルを−10℃において保管所に置き、混合物が結晶化し析出していないかを、定期的に確認する。
<例1:4−[4−(2−メチルアクリロイルオキシ)フェニルエチニル]ベンジル2−メチルアクリレート>
<1.1 4−(4−ヒドロキシメチルフェニルエチニル)フェノール>
Figure 2013534646
最初に、6.50g(37.6mmol)の4−ブロモフェノールおよび5.00g(37.8mmol)の4−エチニルベンジルアルコールを、70mlのTHFおよび10mlのジイソプロピルアミン中に導入し、1.50g(2.14mmol)の塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)および0.40g(2.10mmol)のヨウ化銅(I)を添加後、還流下で混合物を一晩加熱する。100mlの酢酸エチルを添加後、2Mの塩酸を使用して混合物を酸性とし、酢酸エチルで水相を3回抽出し、硫酸ナトリウム上で合わされた有機相を乾燥する。真空中で溶媒を除去し、シリカゲル上のクロマトグラフィーで残渣を精製し、無色の固体として、4−(4−ヒドロキシメチルフェニルエチニル)フェノールを与える。
Figure 2013534646
<1.2 4−[4−(2−メチルアクリロイルオキシ)フェニルエチニル]ベンジル2−メチルアクリレート>
Figure 2013534646
最初に、4−(4−ヒドロキシメチルフェニルエチニル)フェノールおよび2.5mlのトリエチルアミンを40mlのジクロロメタン中に導入し、氷冷しながら、1.5g(14mmol)の塩化アクリロイルを加える。3時間後、バッチをシリカゲルに通して濾過し、真空中で溶媒を除去する。エタノールより粗生成物を結晶化し、融点65℃の無色の結晶として、4−[4−(2−メチルアクリロイルオキシ)フェニルエチニル]ベンジル2−メチルアクリレートを与える。
<例2:6−{4−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロピル]フェニルエチニル}ナフタレン−2−イル2−メチルアクリレート>
<2.1 2−トリイソプロピルシラニルオキシ−6−トリメチルシラニルエチニルナフタレン>
Figure 2013534646
最初に、35.0g(90.4mmol)の(6−ブロモナフタレン−2−イルオキシ)トリイソプロピルシランを、120mlのTHFおよび70mlのジイソプロピルアミン中に導入し、3.50g(5.0mmol)の塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)および1.0g(5.3mmol)のヨウ化銅(I)を添加後、30mlのTHF中の25.0g(0.255mol)のトリメチルシリルアセチレンを、70℃において、滴下で加える。バッチを放置し、70℃において4時間および室温において一晩攪拌し、150mlのMTBエーテルを加え、混合物を3回水洗し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、真空中で蒸発させる。ヘプタンでシリカゲルに通して粗生成物を濾過し、2−トリイソプロピルシラニルオキシ−6−トリメチルシラニルエチニルナフタレンを与え、これを更に精製することなく、次の工程で用いる。
<2.2 (6−エチニルナフタレン−2−イルオキシ)トリイソプロピルシラン>
Figure 2013534646
250mlの熱メタノール中に14.5g(34.7mmol)の(6−エチニルナフタレン−2−イルオキシ)トリイソプロピルシランを溶解し、5.2g(37.6mmol)の炭酸カリウムを添加後、混合物を放置し、室温において45分攪拌する。バッチにMTBエーテルおよび飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加し、有機相を分離・除去し、MTBエーテルで水相を3回抽出する。飽和塩化ナトリウム溶液で合わされた有機相を洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥する。真空中で溶媒を除去し、ヘプタン/トルエン(4:1)でシリカゲルに通して残渣を濾過し、無色のオイルとして、(6−エチニルナフタレン−2−イルオキシ)トリイソプロピルシランを与える。
<2.3 3−[4−(6−トリイソプロピルシラニルオキシナフタレン−2−イルエチニル)フェニル]プロパン−1−オール>
Figure 2013534646
最初に、7.0g(32.5mmol)の3−(4−ブロモフェニル)プロパン−1−オールを、70mlのTHFおよび30mlのジイソプロピルアミン中に導入し、1.0g(1.4mmol)の塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)および0.4g(2.1mmol)のヨウ化銅(I)を添加後、30mlのTHF中の16.4g(50.5mmol)の(6−エチニルナフタレン−2−イルオキシ)トリイソプロピルシランを、70℃において滴下で加える。バッチを放置し、70℃で5時間攪拌し、200mlの酢酸エチルを添加し、混合物を3回水洗する。酢酸エチルで合わされた水相を抽出し、硫酸ナトリウム上で合わされた有機相を乾燥し、真空中で蒸発させる。最初はトルエン、次いでトルエン/酢酸エチル(7:3)によってシリカゲル上で粗生成物をクロマトグラフィーすることで、茶色のオイルとして、2−トリイソプロピルシラニルオキシ−6−トリメチルシラニルエチニルナフタレンを与え、これを更に精製することなく、次の工程で用いる。
<2.4 6−[4−(3−ヒドロキシプロピル)フェニルエチニル]ナフタレン−2−オール>
Figure 2013534646
100mlのTHF中に、8.0g(17.4mmol)の3−[4−(6−トリイソプロピルシラニルオキシナフタレン−2−イルエチニル)フェニル]プロパン−1−オールを溶解し、THF中フッ化テトラブチルアンモニウムの1M溶液の22ml(22mmol)を、氷冷しながら加える。30分後に冷却を取り外し、バッチを放置し、室温において1時間攪拌する。水にバッチを加え、希塩酸を使用して酸性とし、酢酸エチルで3回抽出する。硫酸ナトリウム上で合わされた有機相を乾燥し、真空中で溶媒を除去し、トルエン/酢酸エチル/エタノール(60:39:1)でシリカゲル上において残渣をクロマトグラフィーする。トルエンより粗生成物を結晶化し、無色の固体として、6−[4−(3−ヒドロキシプロピル)フェニルエチニル]ナフタレン−2−オールを与える。
Figure 2013534646
<2.5 6−{4−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロピル]フェニルエチニル}ナフタレン−2−イル2−メタクリレート>
Figure 2013534646
6−[4−(3−ヒドロキシプロピル)フェニルエチニル]ナフタレン−2−オールより出発する例1に類似の手順によって、融点が85℃の無色の結晶として、6−{4−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロピル]フェニルエチニル}ナフタレン−2−イル2−メタクリレートを与える。
<例3:4’−{4−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロピル]フェニルエチニル}ビフェニル−4−イル2−メタクリレート>
Figure 2013534646
4−ブロモビフェニル−4−オールより出発し、例2に記載される合成方法に類似の手順によって、融点が123℃の無色の結晶として、4’−{4−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロピル]フェニルエチニル}ビフェニル−4−イル2−メタクリレートを与える。
<使用例1>
以下の通り、ネマチックLC混合物N1を配合する。
Figure 2013534646
下に示す例からの0.3%の重合性モノマー化合物をLC混合物N1に加え、結果として生じる混合物をVA−e/o試験用セル(逆平行にラビングされたVAポリイミド配向層、層厚dは約4μm)中に導入する。24Vの電圧(交流)を印加しながら示される時間で50mW/cmの強度を有するUV光をセルに照射し、モノマー化合物の重合を起こす。UV照射の前後において、回転結晶実験(Autronic−Melchers TBA−105)によりチルト角を決定する。
重合速度を決定するために、HPLC法を使用して、種々の曝露時間後の試験用セル内の重合されていないRMの残存含有量(重量%)を測定する。このために、それぞれの混合物を示される条件下で試験用セル内において重合する。次いで、メチルエチルケトンを使用して試験用セルより混合物を洗い出し、測定する。
Figure 2013534646
種々の曝露時間後のチルト角の結果およびRM濃度を表1に示す。
Figure 2013534646
表1より見て取れる通り、例1、2および3からの本発明によるモノマーによって、重合後の小さなチルト角と、非常に速い重合速度とを、非常に迅速に達成できる。

Claims (12)

  1. PSまたはPSAタイプのLC媒体およびLCディスプレイにおける式Iの化合物の使用。
    Figure 2013534646
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    Pは、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
    Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基を表し、
    s1、s2は、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、
    、A、A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−ジイルまたはナフタレン−2,6−ジイル(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。)、フェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジイルまたはジベンゾフラン−3,7−ジイルを表し、ただし、これら全ての基は無置換であるか、または、Lにより一置換または多置換されていてもよく、
    mは、0、1または2を表し、
    Lは、それぞれの出現において同一または異なって、P−、P−Sp−、OH、CHOH、ハロゲン、−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、または、置換されていてもよい炭素基または炭化水素基を表し、
    は、P−、P−Sp−、H、ハロゲン、直鎖状、分岐状または環状で1〜25個、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、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く、
    は、ハロゲンを表し、
    、Zは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−OCO−、−CY=CY−、−C≡C−または単結合を表し、
    Yは、それぞれの出現において同一または異なって、HまたはFを表し、
    ただし、基ZおよびZの少なくとも一方は、−C≡C−を表す。)
  2. 式Iの化合物において、
    およびAは、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイルまたはアントラセン−2,7−ジイルを表し、ただし、これらの全ての基は無置換であっても、Lで一置換または多置換されていてもよく、
    Lは、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、置換されていてもよく6〜20個のC原子を有するアリール、直鎖状または分岐状で1〜25個、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ、または、直鎖状または分岐状で2〜25個、好ましくは、2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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を表し、ただし加えて、これらの全ての基における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く、
    ただし、RおよびYは、請求項1において示される意味を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の使用。
  3. 式Iの化合物は、以下のサブ式から成る群より選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の使用。
    Figure 2013534646
    Figure 2013534646
    Figure 2013534646
    (式中、P、SpおよびLは請求項1において示される意味を有し、rは、0、1、2、3または4を表し、sは、0、1、2または3を表す。)
  4. 2枚の基板および2個の電極(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は1個または2個の電極を有する。)と、基板間に配置され、重合された成分および低分子量成分を含むLC媒体層(ただし、重合された成分は、1種類以上の重合性化合物を、LCセルの基板間においてLC媒体中で、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合することで得ることができ、ただし、少なくとも1種類の重合性化合物は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の重合性化合物である。)とを有するLCセルを含有するPSまたはPSAタイプのLCディスプレイにおける請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物の使用。
  5. LC媒体は、式CYおよび/またはPYの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の使用。
    Figure 2013534646
    (式中、個々の基は、以下の意味を有する:
    aは、1または2を表し、
    bは、0または1を表し、
    Figure 2013534646
    およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
    は、−CH=CH−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−O−、−CH−、−CHCH−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
    1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。)
  6. LC媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用。
    Figure 2013534646
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    Figure 2013534646
    を表し、
    Figure 2013534646
    を表し、
    およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
    は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−または単結合を表す。)
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のLCディスプレイ。
  8. PSA−VA、PSA−OCB、PSA−IPS、PSA−FFS、PSA−正のVAまたはPSA−TNディスプレイであることを特徴とする請求項7に記載のLCディスプレイ。
  9. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体。
  10. 請求項9に記載のLC媒体であって、
    ・1種類以上の重合性化合物を含む重合性成分A)、および
    ・1種類以上の低分子量化合物を含む液晶成分B)を含み、
    成分A)は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の1種類以上の重合性化合物を含むことを特徴とするLC媒体。
  11. 成分B)は、請求項5または6に記載の式CY、PYおよびZKより選択される1種類以上の化合物を含む請求項9または10に記載のLC媒体。
  12. PSまたはPSAタイプのLCディスプレイを製造する方法であって、請求項9〜11のいずれか一項に記載のLC媒体を、2枚の基板および2個の電極を有するLCセル(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は1個または2個の電極を有する。)中に導入し、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合性化合物を重合する方法。
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