JP2014112226A - 液晶ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、PS(polymer stabilised:ポリマー安定化)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)液晶(liquid−crystal:LC)ディスプレイに関し、PS(polymer stabilised:ポリマー安定化)およびPSAディスプレイにおける使用に用いる重合性化合物および液晶(LC)媒体に関する。
【選択図】なし
Description
少なくとも1種類の重合性化合物はメソゲン基および2個以上の重合性基を含有し、少なくとも1個の重合性基はスペーサー基を介してメソゲン基に連結されており、少なくとも1個の重合性基はスペーサー基なしで(即ち、直接)メソゲン基に連結されていることを特徴とする。
−上および下で記載される通りの1種類以上の重合性化合物を含む重合性成分A)と、
−1種類以上、好ましくは2種類以上の低分子量(即ち、モノマー性または未重合の)化合物を含み、下では「LCホスト混合物」とも言う液晶成分B)と
を含むLC媒体に関する。
PaおよびPbは、それぞれ互いに独立に、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基を表し、
A1およびA2は、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、好ましくは4〜25個のC原子を有しており、縮合環を含有してもよく、Lにより単置換または多置換されていてもよく、
Lは、H、OH、ハロゲン、SF5、NO2、炭素基または炭化水素基を表し、
Z1は、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n1−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−CR0R00−または単結合を表し、
R0およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、
n1は、1、2、3または4を表す。
A1、A2、Z1、Spおよびm1は上述の意味を有し、
A1およびA2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く)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよく)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイルまたはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表し、ただし、これら全ての基は無置換であるか、またはLにより単置換または多置換されていてもよく、
Lは、P−、P−Sp−、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、−N(Rx)2、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、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、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、
Pは、重合性基を表し、
Y1は、ハロゲンを表し、
Rxは、P−、P−Sp−、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(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2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)、置換されていてもよい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い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ものである。
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、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(Rx)=C(Rx)−、−C≡C−、−N(Rx)−、−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Rx上述の意味を有し、好ましくは、上で定義される通りのR0を表し、
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、
P1〜5は、それぞれ互いに独立に、Pに上で示される意味の1つを有する。
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、ただし、F、Cl、Br、IまたはCNで単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CH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−NH−、−NR0−、−SiR0R00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−NR0−CO−O−、−O−CO−NR0−、−NR0−CO−NR0−、−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−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR0−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−CY2=CY3−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を表し、
R0およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、および
Y2およびY3は、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
P1およびP2はPに示される意味の1つを有し、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレートを表し、
Sp1およびSp2はSpに示される意味の1つを有するか、単結合を表し、
Z2およびZ3は、それぞれ互いに独立に、−COO−または−OCO−を表し、
Lは、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、−N(Rx)2、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、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、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、ただし加えて、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く、
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を表し、および
RyおよびRzは、それぞれ互いに独立に、HまたはCH3を表す。
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに独立に、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CHCH2O−または単結合を表し、好ましくは、単結合であり、
L1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。
Zyは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CHCH2O−または単結合を表し、好ましくは、単結合である。
R5およびR6は、それぞれ互いに独立に、上でR1に示される意味の1つを有し、
eは、1または2を表す。
R1およびR2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CH2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、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに独立に、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CHCH2O−または単結合を表し、好ましくは単結合であり、
L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2FまたはCHF2を表す。
R0は、それぞれの出現において同一か異なって、それぞれ9個までのC原子を有するn−アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、
X0は、F、Cl、または、それぞれの場合でハロゲン化されており、それぞれ6個までのC原子を有するアルキル、アルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシを表し、
Z0は、−CF2O−または単結合を表し、
Y1〜6は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。
(n、m、zは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6である。)
V0は20℃における容量閾電圧(V)を表し、
neは20℃および589nmにおける異常光屈折率を表し、
n0は20℃および589nmにおける常光屈折率を表し、
Δnは20℃および589nmにおける光学的異方性を表し、
ε⊥は20℃および1kHzにおけるダイレクターに垂直な誘電率を表し、
ε‖は20℃および1kHzにおけるダイレクターに平行な誘電率を表し、
Δεは20℃および1kHzにおける誘電異方性を表し、
cl.p.、T(N,I)は透明点(℃)を表し、
γ1は20℃における回転粘度(mPa・s)を表し、
K1は20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数(pN)を表し、
K2は20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数(pN)を表し、
K3は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数(pN)を表し、
LTSは試験用セル中で決定される低温安定性(相)を表し、
HR20は20℃における電圧保持率(%)を表し、
HR100は100℃における電圧保持率(%)を表す。
2−メチルアクリル酸4’−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロポキシ]ビフェニル−4−イル(1)を以下の通り調製する:
<1.1. 4’−(3−ヒドロキシプロポキシ)ビフェニル−4−オール>
最初、4.50g(18.4mmol)の4’−(3−ヒドロキシプロポキシ)ビフェニル−4−オール、6.5ml(0.766mol)のメタクリル酸および0.5gのN,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を250mlのトルエン中に導入し、16.0g(0.775mol)のN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミドの溶液を氷冷しながら加え、混合物を室温で一晩撹拌する。6.5gのシュウ酸二水和物を添加後、反応物を1時間撹拌し、濾過し、濾液を蒸発させる。残渣をヘプタン/酢酸エチル(2:1)でシリカゲルに通して濾過し、ジエチルエーテルより再結晶して、融点102℃の無色の結晶として2−メチルアクリル酸3’−(2−メチルアクリロイルオキシ)ビフェニル−3−イルを与える。
2−メチルアクリル酸4’−(2−メチルアクリロイルオキシメチル)ビフェニル−4−イル(2)を以下の通り調製する:
<2.1. 4’−ヒドロキシメチル−4−ビフェニルオール>
アクリル酸4’−(アクリロイルオキシメチル)ビフェニル−4−イル(3)を例2に類似して調製する。
2−メチルアクリル酸3−[4−(2−メチルアクリロイルオキシ)フェノキシ]プロピル(4)を例1に類似して調製し、融点58℃の無色の結晶を与える。
2−メチルアクリル酸6−[3−(2−メチルアクリロイルオキシ)プロポキシ]ナフタ−2−イル(5)を例1に類似して調製し、融点68℃の無色の結晶を与える。
2−メチルアクリル酸3−[4’−(2−メチルアクリロイルオキシ)ビフェニル−4−イル]プロピル(6)を例2に類似して調製し、融点69℃の無色の結晶を与える。
2−メチルアクリル酸2−[4’−(2−メチルアクリロイルオキシ)ビフェニル−4−イル]エチル(7)を例2に類似して調製し、融点108℃の無色の結晶を与える。
化合物(1)および(5)の溶解性を、先行技術(例えば、欧州特許出願公開第1 498 468号公報)より既知でスペーサー基を含有しない構造的に類似する化合物(A)および(B)の溶解性と比較する:
(1):室温において一晩で結晶化、
(5):室温において一晩で僅かに結晶化、
(A):室温まで冷却すると直ちに結晶化、
(C):室温まで冷却すると直ちに結晶化。
ネマチックLCホスト混合物N1を以下の通り調合する:
99.00%のネマチックLCホスト混合物N2、0.25%の例6からの重合性モノマー化合物、および0.75%のキラルドーパントS−4011から成るLC媒体は、PS−VAディスプレイにおける使用に適する。
99.00%のネマチックLCホスト混合物N2(例10参照)、0.25%の例7からの重合性モノマー化合物、および0.75%のキラルドーパントS−4011から成るLC媒体は、PS−VAディスプレイにおける使用に適する。
99.50%のネマチックLCホスト混合物N2(例10参照)、0.25%の例6からの重合性モノマー化合物、および0.25%のキラルドーパントS−5011から成るLC媒体は、PS−VAディスプレイにおける使用に適する。
99.50%のネマチックLCホスト混合物N2(例10参照)、0.25%の例7からの重合性モノマー化合物、および0.25%のキラルドーパントS−5011から成るLC媒体は、PS−VAディスプレイにおける使用に適する。
Claims (14)
- メソゲン基および2個以上の重合性基を含有する重合性化合物の使用であって、
少なくとも1個の該重合性基はスペーサー基を介して該メソゲン基に連結されており、少なくとも1個の該重合性基はスペーサー基なしで該メソゲン基に連結されており、PS(polymer stabilised:ポリマー安定化)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)型の液晶(liquid−crystal:LC)ディスプレイにおける使用。 - 2枚の基板(ただし、該基板の少なくとも一方は光に対して透明であり、該基板の少なくとも一方は電極層を有する)と、該基板間に配置され、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、該重合された成分は、1種類以上の重合性化合物を、該LCセルの該基板間において該LC媒体中で、電圧を印加した状態で重合することで得ることができ、ただし、少なくとも1種類の該重合性化合物は請求項1に記載の化合物である)とから成るLCセルを含有するPSまたはPSA型LCディスプレイにおける請求項1に記載の重合性化合物の使用。
- 該重合された成分は1種類以上の重合性化合物から排他的に成り、該重合性化合物はメソゲン基および2個の重合性基を含有し、1個の該重合性基はスペーサー基を介して該メソゲン基に連結されており、1個の該重合性基はスペーサー基なしで該メソゲン基に連結されていることを特徴とする請求項1または2に記載の使用。
- 該重合性化合物は、2個、3個または4個の炭化水素環を有するメソゲン基を含有し、該炭化水素環は5員または6員環より選択され、縮合されていてもよく、1個以上のヘテロ原子を含有していてもよいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。
- 該重合性化合物は式Iより選択される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。
PaおよびPbは、それぞれ互いに独立に、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基を表し、
A1およびA2は、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、好ましくは4〜25個のC原子を有しており、縮合環を含有してもよく、Lにより単置換または多置換されていてもよく、
Lは、H、OH、ハロゲン、SF5、NO2、炭素基または炭化水素基を表し、
Z1は、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n1−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−CR0R00−または単結合を表し、
R0およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、
n1は、1、2、3または4を表す。) - A1、A2、Z1、Spおよびm1は請求項5において示される意味を有し、
A1およびA2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く)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよく)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイルまたはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表し、ただし、これら全ての基は無置換であるか、またはLにより単置換または多置換されていてもよく、
Lは、P−、P−Sp−、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、−N(Rx)2、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、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、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、
Pは、重合性基を表し、
Y1は、ハロゲンを表し、
Rxは、P−、P−Sp−、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(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2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)、置換されていてもよい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い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ことを特徴とする請求項5に記載の使用。 - 該重合性化合物は以下のサブ式より選択されることを特徴とする請求項5または6に記載の使用。
- 該LC媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
aは1または2を表し、
bは0または1を表し、
Zxは、−CH=CH−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−O−、−CH2−、−CH2CH2−または単結合を表し、好ましくは、単結合であり、
L1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。) - 該LC媒体は、以下の式より選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用。
Zyは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C2F4−、−CF=CF−または単結合を表す。) - 請求項1〜9のいずれか一項で定義される通りのLCディスプレイ。
- PSA−VA、PSA−OCB、PS−IPS、PS−FFSまたはPS−TNディスプレイであることを特徴とする請求項10に記載のLCディスプレイ。
- −1種類以上の重合性化合物を含む重合性成分A)と、および
−1種類以上の低分子量化合物を含む液晶成分B)と
を含み、
成分A)は、請求項1〜7のいずれか一項で定義される通りの1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体。 - 成分B)は、請求項8または9で定義される通りの1種類以上の化合物を含む請求項12に記載のLC媒体。
- 1種類以上の低分子量液晶化合物を請求項1〜9のいずれか一項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る請求項12または13に記載のLC媒体の調製方法。
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