JP2016041804A - 液晶媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶媒体の提供。【解決手段】式Iで表される構造を有する少なくとも1種類の化合物と、三重結合等を有し、フッ素原子等で置換/非置換のシクロヘキシレン環やフッ素原子等で置換/非置換のフェニレン環から成る、2環〜4環式の化合物から選択される少なくとも1種類の化合物と、を含む極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体。パッシブマトリクスアドレスディスプレイ等のための液晶混合物の使用する方法。(R1はアルキル基等、L1〜L3はH、F等を表す)【選択図】なし

Description

本発明は、少なくとも1種類の自己配向性添加剤を含み、LCディスプレイ、特にいかなる配向層、すなわちポリイミド層を有さないディスプレイにおける液晶媒体に関する。
このタイプの媒体は、特にECB効果を基礎とするアクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ用に使用できる。
電気的制御複屈折の原理、即ち、ECB(electrically controlled birefringence)効果、または、DAP(deformation of aligned phases:配向層の変形)効果は、1971年に初めて記載された(M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁(非特許文献1))。その後、J.F.Kahn(Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁(非特許文献2))およびG.LabrunieおよびJ.Robert(J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁(非特許文献3))による報文が続いた。
J.RobertおよびF.Clerc(SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁(非特許文献4))、J.Duchene(Displays 7巻(1986年)、3頁(非特許文献5))およびH.Schad(SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁(非特許文献6))による報文において、ECB効果を基礎とする高度情報ディスプレイ素子中での使用に適するものとするためには、高い値の弾性定数の比K/K、高い値の光学異方性Δn、および、−0.5以下の値の誘電異方性Δεを液晶相が有していなければならないことが示された。ECB効果を基礎とする電気光学的ディスプレイ素子はホメオトロピックなエッジ配向を有している(VA技術、即ち、vertically aligned(垂直配向))。
ECB効果を使用するディスプレイは、所謂VAN(vertically aligned nematic:垂直配向ネマチック)ディスプレイとして、例えば、MVA(multi−domain vertical alignment:マルチドメイン垂直配向、例えば:Yoshide、H.ら、論文3.1:「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs(以下省略)」SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第6〜9頁(非特許文献7)およびLiu、C.T.ら、論文15.1:「A 46−inch TFT−LCD HDTV Technology(以下省略)」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第750〜753頁(非特許文献8))、PVA(patterned vertical alignment:パターン化垂直配向、例えば:Kim、Sang Soo、論文15.4:「Super PVA Sets New State−of−the−Art for LCD−TV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第760〜763頁(非特許文献9))、ASV(advanced super view:先進スーパーヴュー、例えば:Shigeta、MitzuhiroおよびFukuoka、Hirofumi、論文15.2:「Development of High Quality LCDTV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第754〜757頁(非特許文献10))モードにおいて、現在のところ最も重要な液晶ディスプレイの3種類のより最近のタイプの1つとして、特にテレビ用途向けとして、IPS(in−plane switching:面内スイッチング)ディスプレイ(例えば:Yeo、S.D.、論文15.3:「An LC Display for the TV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第758および759頁(非特許文献11))および長く知られているTN(twisted nematic:ツイストネマチック)ディスプレイに加えて、確立されてきた。その技術は、一般的な形で、例えば、2004年6月のSoukにおけるSIDセミナーにおいて、セミナーM−6:「Recent Advances in LCD Technology」、セミナー講義ノート、M−6/1〜M−6/26(非特許文献12)およびMiller、Ian、SIDセミナー 2004、セミナーM−7:「LCD−Television」、セミナー講義ノート、M−7/1〜M−7/32(非特許文献13)において比較されている。オーバードライブによるアドレス方法、例えば:Kim、Hyeon Kyeongら、論文9.1:「A57−in.Wide UXGA TFT−LCD for HDTV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第106〜109頁(非特許文献14)によって、近年のECBディスプレイの応答時間は既に著しく改良されてきたが、ビデオに対応できる応答時間を達成することは、特に中間調(灰色遮光)のスイッチングにおいて、依然として未だに満足いくほどには解決されていない問題である。
この効果を電気光学的ディスプレイ素子中で工業的に応用するには、多数の要求を満足するLC相が必要となる。ここで特に重要なものは、水分、空気、および熱、赤外線、可視および紫外線の放射、直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的耐性である。
更に、工業的に使用できるLC相は、適切な温度範囲内での液晶中間相および低粘度を有することが要求される。
液晶中間相を有する現在までに開示された一連の化合物には、単一の化合物で、これら全ての要求を満たすものは含まれていない。従って、LC相として使用できる物質を得るためには、一般に、2〜25種類、好ましくは3〜18種類の化合物の混合物を調製する。しかしながら、著しく負の誘電異方性および適切な長期安定性を有する液晶材料がこれまで入手できなかったため、この方法では最適な相を容易に調製することは不可能であった。
マトリックス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ:matrix liquid−crystal display)は既知である。個々のピクセルをそれぞれスイッチングするために使用できる非線形素子は、例えば、アクティブ素子(即ち、トランジスター)である。なお、用語「アクティブマトリクス」を使用し、2つのタイプに区別できる:
1.基板としてのシリコンウエハー上のMOS(metal oxide semiconductor:金属酸化物半導体)トランジスター、
2.基板としてのガラス板上の薄膜トランジスター(TFT:thin−film transistor)。
タイプ1の場合、使用される電気光学的効果は、通常、動的散乱またはゲスト−ホスト効果である。基板材料として単結晶シリコンを使用すると、種々の部品ディスプレイのモジュール組み立て品の場合であっても接続部において問題が生じる結果となるため、ディスプレイの大きさが制限される。
好適であり、より有望なタイプ2の場合、使用される電気光学的効果は、通常、TN効果である。
2つの技術に区別される:例えば、CdSeなどの化合物半導体を含むTFT、または、多結晶またはアモルファスシリコンを基礎とするTFTである。後者の技術について、世界的に集中した研究がなされている。
TFTマトリクスはディスプレイの一方のガラス板の内面に適用される一方で、他方のガラス板は、その内面に透明な対向電極を有する。ピクセル電極の大きさと比較して、TFTは非常に小さく、事実上、画像に対する悪影響はない。また、この技術は、フルカラー対応のディスプレイにも拡張でき、このディスプレイにおいては、フィルター素子がスイッチ可能なピクセルの各々に対向するように、赤、緑および青フィルターのモザイクが配置されている。
MLCディスプレイとの用語は、本明細書において、集積非線形素子を備える任意のマトリクスディスプレイ、即ち、アクティブマトリクスに加えて、バリスターまたはダイオード(MIM、即ち、metal−insulator−metal:金属−絶縁体−金属)などのパッシブ素子を備えるディスプレイも包含する。
このタイプのMLCディスプレイは、テレビ用途(例えば、ポケットテレビ)、または、自動車または航空機内での高度情報ディスプレイに特に適している。コントラストの角度依存性および応答時間に関する問題に加えて、MLCディスプレイにおいては、また、液晶混合物の比抵抗が十分に高くないことに起因する問題もある[TOGASHI、S.、SEKIGUCHI、K.、TANABE,H.、YAMAMOTO、E.、SORIMACHI、K.、TAJIMA、E.、WATANABE、H.、SHIMIZU、H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、A210〜288、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ(非特許文献15);STROMER、M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ(非特許文献16)]。抵抗の低下に伴い、MLCディスプレイのコントラストが劣化する。液晶混合物の比抵抗は、ディスプレイの内部表面との相互作用のために、一般に、MLCディスプレイの寿命にわたって低下するので、長期の動作期間で許容される抵抗値を有さなければならないディスプレイには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。
よって、非常に高い比抵抗を有すると同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低い閾電圧を有しており、これらのおかげで各種の中間調(灰色遮光)を生成することができるMLCディスプレイが引き続き強く要求されている。
頻繁に使用されてきたMLC−TNディスプレイの不具合は、それらの比較的低いコントラスト、比較的高い視野角依存性、および、これらのディスプレイにおいて中間調(灰色遮光)を生じさせることが困難なことである。
VAディスプレイは著しく更に良好な視野角依存性を有し、よって、原理的にはテレビおよびモニター用に使用される。しかしながら、ここで、特に、60Hzより高いフレームレート(画像の交換頻度/置換速度)を有するテレビの使用については、応答時間を改良することに対する要求が引き続きある。同時に、しかしながら、例えば、低温安定性などの特性が損なわれてはならない。
液晶(LC:liquid crystal)混合物の信頼性は、今日のLCD産業における主要な課題の一つである。主な特徴は、LCDのバックライトユニットより発せられる光に対する液晶分子の安定性である。光で誘発されるLC材料の反応により、画像の固着として知られる表示不良が生じることがある。これはLCDの寿命を著しく短縮し、LCD産業における主要な信頼性の規準の一つである。
例えば、アルケニル部分構造を有するLC材料を含有する液晶混合物は、しばしば、バックライトで長期間照射する間に、数種類の劣化をしばしば示す。この劣化は、規定の時間バックライトの照射を受けたLC混合物の電圧保持率(VHR:Voltage Holding Ratio)を測定することで、観察できる。
また、特にPS−VA技術において、反応性メソゲン(RM:reactive mesogen)の硬化に必要なUV光などの他の種類の照射でも、試験用セルまたはディスプレイのVHR値の低下につながることがある。この影響を低減するためにカットフィルタを使用することは、用途が限られる。硬化光の波長を大きくすることでVHRは向上するが、同時にRMの反応速度が低下し、この効果はLCD産業の要求に適合しない。
よって、光が誘発するLC混合物の劣化を著しく低減する解決策が求められている。特に、LCDの性能の観点より、より速いスイッチ時間を達成し、よって、より良好な動画性能を達成するために、アルケニル側鎖を含有する液晶化合物を使用することに興味が持たれている。また、特に、LCD TCに関する動向が、より高いフレーム速度、例えば200Hz以上に明確に向かっているため、3D用途も含まれる。
よって、本発明は、自己配向性添加剤および特に、モニターおよびテレビ用途向けで、ECB効果を基礎とし、特にVA、PSAおよびPS−VA用途向けで、上述の不具合を有していないか、低減された程度にのみ有する液晶混合物を提供する目的を有する。特に、また、極度の高温および極度の低温においてもモニターおよびテレビが動作し、同時に短い応答時間を有し、改良された信頼性挙動を有し、特に、長い動作時間後に画像の固着を有さないか、著しく低減されていることが保証されなければならない。
M.F.SchieckelおよびK.Fahrenschon、「Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields」、Appl.Phys.Lett.19巻(1971年)、3912頁 J.F.Kahn、Appl.Phys.Lett.20巻(1972年)、1193頁 G.LabrunieおよびJ.Robert、J.Appl.Phys.44巻(1973年)、4869頁 J.RobertおよびF.Clerc、SID 80 Digest Techn.Papers(1980年)、30頁 J.Duchene、Displays 7巻(1986年)、3頁 H.Schad、SID 82 Digest Techn.Papers(1982年)、244頁 Yoshide、H.ら、論文3.1:「MVA LCD for Notebook or Mobile PCs(以下省略)」SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第6〜9頁 Liu、C.T.ら、論文15.1:「A 46−inch TFT−LCD HDTV Technology(以下省略)」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第750〜753頁 Kim、Sang Soo、論文15.4:「Super PVA Sets New State−of−the−Art for LCD−TV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第760〜763頁 Shigeta、MitzuhiroおよびFukuoka、Hirofumi、論文15.2:「Development of High Quality LCDTV」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第754〜757頁 Yeo、S.D.、論文15.3:「An LC Display for the TV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book II、第758および759頁 セミナーM−6:「Recent Advances in LCD Technology」、セミナー講義ノート、M−6/1〜M−6/26 Miller、Ian、SIDセミナー 2004、セミナーM−7:「LCD−Television」、セミナー講義ノート、M−7/1〜M−7/32 Kim、Hyeon Kyeongら、論文9.1:「A57−in.Wide UXGA TFT−LCD for HDTV Application」、SID 2004 International Symposium、Digest of Technical Papers、XXXV、Book I、第106〜109頁 TOGASHI、S.、SEKIGUCHI、K.、TANABE,H.、YAMAMOTO、E.、SORIMACHI、K.、TAJIMA、E.、WATANABE、H.、SHIMIZU、H.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、A210〜288、「Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings」、第141ff頁、パリ STROMER、M.、Proc.Eurodisplay、第84巻、1984年9月、「Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays」、第145ff頁、パリ
従来のVA−ディスプレイにおいては、LCの必要なホメオトロピック配向を誘発するために、ポリイミド(PI:polyimide)層が必要である。PI層の製造にかかる費用が格段に高いことに加え、PIおよびLCの間の好ましくない相互作用のため、しばしば、VAディスプレイの電気抵抗の低下につながる。よって、ディスプレイの全体的なスイッチ性能(例えば、より速いスイッチ時間)が犠牲となり、有用なLC分子の数が著しく減る。よって、必要なホメオトロピック配向のための代替手段を与えつつ、PIを使用しないことが望ましい。
ここで、本発明によるLC媒体をLCディスプレイ、特に配向層(ポリイミド層)を有さないディスプレイにおいて使用すれば、これらおよび他の目的を達成できることが見出された。
式Iの少なくとも1種の化合物を含む液晶混合物は、すでにWO2014/090362A1から知られている。先行技術の混合物と異なり、本発明のLC混合物は、配向添加剤と、−20℃で少なくとも1000時間の良好な低温安定性を維持することによって透明点を高める、比較的多量の材料の使用とを組み合わせるものであり、混合物は、好ましくは、屋外使用に適する。
本発明の要旨は、好ましくは、80℃よりも高い、高い透明点および良好な低温安定性(LTS)を有する混合物を提供することを可能とすることである。
よって、本発明は、
・式Iの少なくとも1種類の化合物と
・式I−A〜I−Kの化合物の群から選択される少なくとも1種類の化合物と
を含む液晶媒体に関する。
Figure 2016041804
(式中、
は、1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
Figure 2016041804
−O−、−CO−O−、−O−CO−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
、LおよびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CF、CHF、または、1〜5個の炭素原子を有するアルキル、好ましくは、Fまたはアルキルを表し、および
mは、0、1、2、3、4、5または6を表す。)
Figure 2016041804
Figure 2016041804
(式中、
、R1*およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
Figure 2016041804
−O−、−CO−O−、−O−CO−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
aは、0または1を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CFまたはCHFを表し、好ましくは、HまたはFである。)
本発明による好ましいLC混合物は、負の誘電異方性(Δε)によって特徴付けられる。
その種の混合物は、配向層を一切含有しないディスプレイにおける使用に高度に適している。液晶ディスプレイ装置は、一般に、液晶混合物の液晶分子が所定の方向に配向する態様で、一組のガラス基板などの絶縁性基板の間に液晶混合物が封入されている構造を有しており、配向フィルムは、それぞれの基板上で液晶混合物側に形成される。配向フィルムの材料としては、通常、ポリイミド(PI:polyimide)が使用される。LC分子のホメオトロピック配向が、特に、PVA、PS−VA、VA、PM(passive matrix:パッシブマトリクス)−VAなどのLCモードに必要で、配向フィルムを必要とせずに、自己配向性添加剤を使用することでに達成できる。本発明による混合物は、自己配向性添加剤を一切含まないLC混合物と比較して、向上した光および温度安定性を示す。
好ましい実施形態において、本発明によるLC混合物は、さらに少なくとも1種類の重合性化合物(反応性メソゲン(RM:reactive mesogen)とも呼ぶ。)とを含有する。その種のLC混合物は、PIの無いPS−VAディスプレイに非常に適している。LC分子の配向は自己配向性添加剤で誘発され、加えて、マルチドメインスイッチに適する条件下においてRMを重合することで、誘発された配向(プレチルト)を調整または安定化できる。UV硬化条件を調整することで、スイッチング時間およびコントラスト比を同時に向上することが一段で可能である。「古典的な」PIがコートされた試験用セル中に充填された自己配向性添加剤を一切含まないLC混合物と比較して、光によるストレス(UV硬化およびバックライト(BLT:backlight))後における混合物の信頼性(VHR)が向上する。更に、RMの重合が依然として適度に速く、VHR値が許容されるレベルである波長において、カットフィルターを使用してUV硬化を行える。
本発明による混合物は、好ましくは、70℃以上、好ましくは80℃以上、特には90℃以上の透明点を有する非常に広いネマチック相範囲と、非常に好ましい容量閾値と、保持率に対する比較的高い値と、同時に、−20℃および−30℃における非常に良好な低温安定性と、ならびに、比較的低い回転粘度および短い応答時間とを示す。
本発明による混合物の幾つかの好ましい実施形態を下に示す。
式Iの化合物において、Rは、好ましくは、直鎖状のアルキル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11、n−C13、更に、アルケニルオキシ、特に、OCHCH=CH、OCHCH=CHCH、OCHCH=CHC、アルコキシ、特には、OC、OC、OC、OC11およびOC13を表す。
式Iの化合物において、L、LおよびLは、それぞれ互いに独立して、好ましくは、HまたはF、または、1〜5個の炭素原子を有するアルキルである。式Iの化合物において、L、LおよびLは、最も好ましくはHを表す。
mは、好ましくは、0または1である。
式Iの好ましい化合物は、サブ式I−1〜I−36の化合物である。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、Rは、請求項1において示される意味を有し、好ましくは、1〜7個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
本発明による混合物は、非常に特には、下のサブ式の化合物の以下の群より選択される少なくとも1種類の自己配向性添加剤を含有する。
Figure 2016041804
式中、
alkylは、1〜7個の炭素原子を有する直鎖状のアルキル基、好ましくは、C、n−C、n−C、n−C11、n−C13またはn−C15を表し、最も好ましくは、n−Cを表す。
特に好ましい混合物は、式I−2a−1の化合物を含有する。
Figure 2016041804
式Iの化合物は、例えば、Houben−Weyl、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、それ自体は既知の方法で調製できる。
式Iの化合物は、例えば、以下の通り調製できる。
Figure 2016041804
本発明による媒体は、好ましくは式I−1〜I−36の化合物より選択される、好ましくは1種類、2種類、3種類または4種類以上、好ましくは1種類の自己配向性添加剤を含有する。
式Iの自己配向性添加剤は、好ましくは、混合物全体を基礎として、0.01重量%以上、好ましくは0.1〜10重量%の量で液晶媒体中において用いられる。混合物全体を基礎として、0.1〜5重量%、好ましくは0.1〜4重量%の1種類以上の自己配向性添加剤、特に式I−1〜I−36の化合物の群より選択される添加剤を含有する液晶媒体が特に好ましい。
式Iの化合物を好ましくは、2.5〜5重量%用いることにより、従来のLC厚(3〜4μm)およびディスプレイ産業に用いられる基板材料のためのLC層の完全なホメオトロピック配向が得られる。特別な表面処理により、2.5重量%未満を意味する式Iの化合物の量を大きく減らすこともできる。
式I−A〜I−Kの好ましい化合物は下の式の化合物である。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基を表し、
alkoxyおよびO−alkylは、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状アルコキシ基を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CFまたはCHFを表し、好ましくは、HまたはFである。
特に、式I−Aの以下の化合物が好ましい。
Figure 2016041804
式中、
alkyl、alkylおよびalkoxyは、上で示される意味を有する。
式I−Aの好ましいサブ式は、式I−A−2a、I−A―4a、I−A−6aおよびI−A−7aの化合物である。
好ましい混合物は、式I−A−2aの少なくとも1種類の化合物および/または式I−A−4aの少なくとも1種類の化合物を含む。
好ましい混合物は、式I−A−4aの少なくとも1種類の化合物および式I−A−7aの少なくとも1種類の化合物を含む。
好ましい混合物は、式I−A−2aの少なくとも1種類の化合物および式I−A−4aの少なくとも1種類の化合物および式I−A−7aの少なくとも1種類の化合物を含む。
特に好ましい化合物は、式I−A−2aの少なくとも1種類の化合物および式I−A−4aの少なくとも1種類の化合物を含む。
特に好ましい混合物は、式I−A−2aの少なくとも1種類の化合物および式I−A−4aの少なくとも1種類の化合物および式I−B−1の少なくとも1種類の化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、1種類、2種類、3種類、4種類以上、好ましくは、1種類、2種類または3種類の式Iの化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、1種類、2種類、3種類、4種類以上、好ましくは、1種類、2種類または3種類の式I−Aの化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、1種類、2種類、3種類、4種類以上、好ましくは、1種類、2種類または3種類以上の式I−Bの化合物を含む。
式I−Aの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として5〜60重量%、好ましくは、10〜60重量%の量で液晶媒体中において用いられる。式IBの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として0〜35重量%、好ましくは、2〜25重量%の量で液晶媒体中において用いられる。式I−AおよびI−Bの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として20重量%以上、好ましくは、25〜60重量%、特に、30〜60重量%の量で液晶媒体中において用いられる。
式I−CおよびI−Iの化合物は、好ましくは、混合物全体を基礎として0.5〜25重量%、好ましくは、5〜20重量%の量で液晶媒体中において用いられる。
本発明による液晶媒体の好ましい実施形態を下に示す。
a)式IIA、IIBおよびIICの化合物群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、
2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCFで一置換されているか、または、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
Figure 2016041804
−C≡C−、−CFO−、−OCF−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表し、
およびZ2’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−を表し、
pは、0、1または2を表し、
qは、0または1を表し、および
vは、1〜6を表す。
式IIAおよびIIBの化合物において、Zは同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。式IIBの化合物において、ZおよびZ2’は同一または異なる意味のいずれを有していてもよい。
式IIA、IIBおよびIICの化合物において、R2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11を表す。
式IIAおよびIIBの化合物において、L、L、LおよびLは、好ましくは、L=L=FおよびL=L=F、更に、L=FおよびL=Cl、L=ClおよびL=F、L=FおよびL=Cl、L=ClおよびL=Fを表す。式IIAおよびIIBにおいて、ZおよびZ2’は、好ましくは、それぞれ互いに独立に、単結合、更に、−C−または−CHO−ブリッジを表す。
式IIBにおいてZ=−C−または−CHO−の場合、Z2’は、好ましくは、単結合であり、Z2’=−C−または−CHO−の場合、Zは、好ましくは、単結合である。式IIAおよびIIBの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、OC2v+1、更に、C2v+1を表す。式IICの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、C2v+1を表す。式IICの化合物において、LおよびLは、それぞれ好ましくは、Fを表す。
式IIA、IIBおよびIICの好ましい化合物を下に示す。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
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。
本発明による特に好ましい混合物は、式IIA−2、IIA−8、IIA−14、IIA−29、IIA−35、IIA−74、IIB−2、IIB−11、IIB−16およびIIC−1の1種類以上の化合物を含む。
混合物全体における式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも10重量%である。
本発明による特に好ましい媒体は、式IIC−1の少なくとも1種類の化合物を、好ましくは、3重量%以上、特に、5重量%以上、特に好ましくは、5〜25重量%の量で含む。
Figure 2016041804
式中、alkylおよびalkylは上で示される意味を有する。
b)式IIIの1種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、
31およびR32は、それぞれ互いに独立に、12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキル、アルケニルまたはアルコキシ基を表し、および
Figure 2016041804
は、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−C−、−CF=CF−を表す。
式IIIの好ましい化合物を下に示す。
Figure 2016041804
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
本発明による媒体は、好ましくは、式IIIaおよび/または式IIIbの少なくとも1種類の化合物を含む。
混合物全体における式IIIの化合物の割合は、好ましくは、少なくとも5重量%である。
c)下式の化合物を、好ましくは、5重量%以上、特に、10重量%以上の総量で追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
下の化合物を含む本発明による混合物が好ましい。
Figure 2016041804
下の化合物を含む本発明による混合物が更に好ましい。
Figure 2016041804
d)下式の1種類以上の四環式化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、
7〜10は、それぞれ互いに独立に、請求項5においてR2Aに示される意味の1つを有し、および
wおよびxは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。
式V−8の少なくとも1種類の化合物を含む混合物が特に好ましい。
e)式Y−1〜Y−6の1種類以上の化合物を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、R14〜R19は、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し;zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表し;xは、0、1、2または3を表す。
本発明による媒体は、特に好ましくは、式Y−1〜Y−6の1種類以上の化合物を、好ましくは、5重量%以上の量で含む。
f)式T−1〜T−21の1種類以上のフッ素化されたターフェニル類を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、
Rは1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、m=0、1、2、3、4、5または6であり、nは、0、1、2、3または4を表す。
Rは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシを表す。
本発明による媒体は、好ましくは、式T−1〜T−21のターフェニル類を、2〜30重量%、特に5〜20重量%の量で含む。
式T−1、T−2、T−20およびT−21の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Rは、好ましくは、それぞれ1〜5個のC原子を有するアルキル、更に、アルコキシを表す。式T−20の化合物において、Rは、好ましくは、アルキルまたはアルケニル、特には、アルキルを表す。式T−21の化合物において、Rは、好ましくは、アルキルを表す。
混合物のΔn値が0.1以上に意図されている場合、ターフェニル類が、好ましくは、本発明による混合物において用いられる。好ましい混合物は、化合物群T−1〜T−21より選択される1種類以上のターフェニル化合物を2〜20重量%で含む。
g)式B−1〜B−3の1種類以上のビフェニル類を追加的に含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
alkenylおよびalkenylは、それぞれ互いに独立に、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
混合物全体における式B−1〜B−3のビフェニル類の割合は、好ましくは、少なくとも3重量%、特に5重量%以上である。
式B−1〜B−3の化合物のなかでも、式B−2の化合物が特に好ましい。
特に好ましいビフェニル類は以下である。
Figure 2016041804
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B−1aおよび/またはB−2cの1種類以上の化合物を含む。
h)式Z−1〜Z−7の少なくとも1種類の化合物を含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、Rおよびalkylは上で示される意味を有する。
i)式O−1〜O−11の少なくとも1種類の化合物を含む液晶媒体。
Figure 2016041804
式中、RおよびRは、R2Aに示される意味を有する。RおよびRは、好ましくは、それぞれ互いに独立に、6個までの炭素原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニルを表す。
本発明による混合物は、非常に特に好ましくは、式O−5、O−7、O−9、O−10および/またはO−11の化合物を、特に、5〜30%の量で含む。
式O−5およびO−10の好ましい化合物を下に示す。
Figure 2016041804
本発明による媒体は、特に好ましくは、式O−10aおよび/または式O−10bの3環式化合物を、1種類以上の式O−10a〜O−10dの2環式化合物と組み合わせて含む。式O−10a〜O−10dの2環式化合物より選択される1種類以上の化合物と組み合わせて式O−5aおよび/またはO−5bの化合物の全体の割合は、5〜40%、非常に特に好ましくは、15〜35%である。
非常に特に好ましい混合物は、化合物O−5aおよびO−10aを含む。
Figure 2016041804
化合物O−5aおよびO−10aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
非常に特に好ましい混合物は、化合物O−5bおよびO−10aを含む。
Figure 2016041804
化合物O−5bおよびO−10aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
非常に特に好ましい混合物は、以下の3種類の化合物を含む。
Figure 2016041804
化合物O−5a、O−5bおよびO−10aは、好ましくは、混合物全体を基礎として15〜35%、特に好ましくは15〜25%、特に好ましくは18〜22%の濃度において、混合物中に存在する。
j)本発明による好ましい液晶媒体は、例えば、式N−1〜N−5の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含有する1種類以上の物質を含む。
Figure 2016041804
式中、R1NおよびR2Nは、それぞれ互いに独立に、請求項5におけるR2Aに示される意味を有し、好ましくは、直鎖状のアルキル、直鎖状のアルコキシまたは直鎖状のアルケニルを表し、および
およびZは、それぞれ互いに独立に、−C−、−CH=CH−、−(CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CHCHCH−、−CHCHCH=CH−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CFO−、−OCF−、−CH−または単結合を表す。
k)好ましい混合物は、式BCのジフルオロジベンゾクロマン化合物、式CRのクロマン類、式PH−1およびPH−2のフッ素化フェナントレン類、式BF−1およびBF−2のフッ素化ジベンゾフラン類、式BS−1およびBS−2のフッ素化ジベンゾチオフェン類の群より選択される1種類以上の化合物を含む。
Figure 2016041804
式中、
B1、RB2、RCR1、RCR2、R、Rは、それぞれ互いに独立に、R2Aの意味を有し、cは0、1または2を表し、dは、1または2を表す。
本発明による混合物は、好ましくは、式BC、CR、PH−1、PH−2、BF−1、BF−2、BS−1および/またはBS−2の化合物を、3〜20重量%の量、特に3〜15重量%の量で含む。式BC、CRおよびBF−1の特に好ましい化合物は、化合物BC−1〜BC−7およびCR−1〜CR−5である。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
alkenylおよびalkenylは、それぞれ互いに独立に、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
l)好ましい混合物は、式Inの1種類以上のインダン化合物を含む。
Figure 2016041804
式中、
11、R12、R13は、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
12およびR13は、追加して、Hまたはハロゲンを表し、
Figure 2016041804
iは、0、1または2を表す。
12および/またはR13がハロゲンを表す場合、ハロゲンは、好ましくはFである。
式Inの好ましい化合物は、下に示される式In−1〜In−16の化合物である。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式In−1、In−2、In−3およびIn−4の化合物が特に好ましい。
本発明による混合物において、式Inおよびサブ式In−1〜In−16の化合物は、好ましくは5重量%以上、特に5〜30重量%、非常に特に好ましくは5〜25重量%の濃度で用いる。
m)好ましい混合物は、式L−1〜L−11の1種類以上の化合物を追加的に含む。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、
R、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、請求項5においてR2Aに示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有するアルキル基を表す。sは1または2を表す。
式L−1およびL−4、特に、L−4の化合物が特に好ましい。
式L−1〜L−11の化合物は、好ましくは5〜50重量%、特に5〜40重量%、非常に特に好ましくは10〜40重量%の濃度で用いる。
負の誘電異方性を有する好ましい混合物は、少なくとも1種類の式Pの化合物を含む。
Figure 2016041804
式中、
は、請求項1において式Iに示される意味を有する。好ましい態様では、Rは、アルキル、特にn−Cを表す。
化合物Pは、好ましくは、0.01〜10重量%、特に0.01〜5重量%で用いられる。
下の混合物の考え方を含む本発明による混合物が特に好ましい。(使用される頭字語は、表Aにおいて説明される。nおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6を表す。)
本発明による混合物は、好ましくは、
・少なくとも1種類の式I−2a−1の自己配向性添加剤を、好ましくは、0.1〜10重量%、特に2.5〜5重量%で
Figure 2016041804
および/または
・PTP−nOmFFおよびCPTP−nOmFFおよびPPTUI−n−m
および/または
・PTP−nOmFFおよびCPTP−nOmFFおよびPPTUI−n−mおよびCC−n―V
および/または
・PTP−nOmFFおよびCPTP−nOmFFおよびCPTP−nm
および/または
・Y−nO−Om、PTP−nOmFFおよびCPTP−nOmFF
および/または
・PTP−nOmFFおよびCPTP−nOmFFおよびCCPC−nm
および/または
・CY−nOmおよび/またはPY−n−Om、CCY−nOm、CPY−n−OmおよびCCPC−nmおよび/またはCH−nmおよび/またはCP−nm
および/または
・CY−nOmおよび/またはPY−n−OmおよびPTP−nOmFFおよび/またはCPTP−nOmFF
および/または
・CY−nOmおよび/またはPPTUI−n−mおよびPTP−nOmFFおよび/またはCPTP−nOmFF
および/または
・CY−nOmおよび/またはPPTUI−n−mおよびPTP−nOmFFおよび/またはCPTP−nOmFFおよびCCPC−nmおよび/またはCH−nm
および/または
・CY−nOmおよびCCOC−n−mおよび/またはCCPC−nm
および/または
・CY−nOmおよびCPYP−n−m
および/または
・D−nOmFFおよびPPT−nOmFFおよび/またはCPTP−nOmFF
および/または
・D−nOmFFおよびPPT−nOmおよび/またはCPTP−nOmおよび/またはCCPC−nm
および/または
・D−nOmFFおよびCP−nOmFFおよび/またはPPT−nOmおよび/またはCPTP−nOmおよび/またはCCPC−nm
および/または
・D−nOmFFおよびCP−nOmFFおよび/またはPPT−nOmおよび/またはCPTP−nOmおよび/またはCBC−nm(F)
および/または
・CPY−n−Om、特に、CPY−2−O2、CPY−3−O2および/またはCPY−5−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CY−n−Om、好ましくは、CY−3−O2、CY−3−O4、CY−5−O2および/またはCY−5−O4を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に15〜50%の濃度で、
および/または
・CCY−n−Om、好ましくは、CCY−4−O2、CCY−3−O2、CCY−3−O3、CCY−3−O1および/またはCCY−5−O2を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CLY−n−Om、好ましくは、CLY−2−O4、CLY−3−O2および/またはCLY−3−O3を、混合物全体を基礎として、好ましくは5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CPY−n−OmおよびCY−n−Omを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜80%の濃度で、
および/または
・CPY−n−OmおよびCK−n−Fを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜70%の濃度で、
および/または
・CPY−n−OmおよびCLY−n−Omを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10〜80%の濃度で、
および/または
・PYP−n−m、好ましくは、1種類、2種類または3種類の化合物を、好ましくは、混合物全体の1〜20%の濃度で、
および/または
・PY−n−Om、好ましくは、1種類、2種類または3種類の化合物を、好ましくは、混合物全体の1〜20%の濃度で、
および/または
・PTP−nOmFF、特にPTP−3O2FFおよびPTP−5O2FFを、混合物全体を基礎として、好ましくは、5%より多く、特に10〜30%の濃度で、
および/または
・CPTP−nOmFF、特にCPTP−3O2FFおよびCPTP−5O2FFを、混合物全体を基礎として、好ましくは、10%より多く、特に15〜50%の濃度で、
および/または
・PPTUI−n−m、特にPPTUI−3−2およびPPTUI−3−4を、混合物全体を基礎として、好ましくは、10%より多く、特に15〜50%の濃度で、
および/または
・Y−nO−Om、特にY−4O−O4を、混合物全体を基礎として、好ましくは、3%より多く、特に5〜15%の濃度で、
および/または
・CCPC−nm、特にCCPC−33、CCPC−34、CCPC−35を、混合物全体を基礎として、好ましくは、3%より多く、特に5〜15%の濃度で、
および/または
・CH−nm、特にCH−33、CH−35、CH−43およびCH−45を、混合物全体を基礎として、好ましくは、3%より多く、特に5〜15%の濃度で含む。
本発明は、更に、請求項1〜15のいずれか1項に記載される液晶媒体を誘電体として含有することを特徴とし、ECB、VA、PS−VA、PSAを基礎としてアドレスするアクティブまたはパッシブマトリクスを有する電気光学的ディスプレイ、好ましくはPIを含まないディスプレイに関する。
本発明による液晶媒体は、好ましくは−20℃以下〜70℃以上、特に好ましくは−30℃以下〜80℃以上、非常に特に好ましくは−40℃以下〜110℃以上のネマチック相を有する。
本明細書において、表現「ネマチック相を有する」は、一方で、対応する温度における低温においてスメクチック相および結晶化が確認されず、他方で、ネマチック相から加熱しても依然として透明化が起きないことを意味する。低温における検討は対応する温度において流動粘度計中で行なわれ、電気光学的な使用に対応する層厚を有する試験用セル中において少なくとも100時間保存して確認する。対応する試験用セル中において−20℃の温度における保存安定性が1000時間以上の場合、媒体はこの温度において安定であるとする。−30℃および−40℃の温度において、対応する時間は、それぞれ500時間および250時間である。高温においては、毛細管中で従来法によって透明点を測定する。
液晶混合物は、好ましくは、少なくとも60Kのネマチック相範囲と、20℃において最大で30mm・s−1の流動粘度ν20を有する。
液晶混合物における複屈折率Δnの値は、一般に、0.07および0.26の間、好ましくは、0.09および0.20の間である。
本発明による液晶混合物は、−0.5〜−8.0、特に−2.5〜−6.0のΔεを有し、ただしΔεは誘電異方性を表す。20℃における回転粘度γは、好ましくは、200mPa・s以下、特に150mPa・s以下である。
本発明による液晶媒体は、閾電圧(V)について比較的低い値を有する。それらは、好ましくは1.7V〜3.0V、特に好ましくは2.5V以下、非常に特に好ましくは2.3V以下の範囲内である。
本発明においては、用語「閾電圧」は、他に明示しない限り、フレデリックス閾値としても知られる容量閾値(V)に関する。
加えて、本発明による液晶媒体は、液晶セル中において、電圧保持率に対して高い値を有する。
本発明において、用語「誘電的に正の化合物」はΔε>1.5を有する化合物を表し、用語「誘電的に中性の化合物」は−1.5≦Δε≦1.5を有するものを表し、用語「誘電的に負の化合物」はΔε<−1.5を有するものを表す。本明細書において、化合物の誘電異方性は10%の化合物を液晶ホストに溶解して決定され、それぞれの場合で20μmの層厚でホメオトロピックおよびホモジニアス表面配向を有する少なくとも1つの試験用セル中で1kHzにおいて、結果として得られる混合物のキャパシタンスを決定する。測定電圧は典型的には0.5V〜1.0Vであるが、検討されるそれぞれの液晶混合物の容量閾値よりも常に低くする。
本発明において示される全ての温度の値は℃である。
本発明による混合物は、例えば、VAN、MVA、(S)−PVA、ASV、PSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)およびPS−VA(polymer stabilized VA:ポリマー安定化VA)、好ましくは、Passive Matrix(PM)Addressing(パッシブマトリクスアドレス)などの全てのVA用途に適切であり、Active Matrix Addressing(アクティブマトリクスアドレス)にも適する。
本発明によるディスプレイにおけるネマチック液晶混合物は、一般に、それ自身、1種類以上の個々の化合物から成る2種類の成分AおよびBを含む。
成分Aは著しい負の誘電異方性を有し、ネマチック相へ−0.5以下の誘電異方性を与える。好ましくは、成分Aは、式IIA、IIBおよび/またはIICの化合物、更に、式IIIの化合物を含む。
成分Aの割合は、好ましくは、45および100%の間、特に60および100%の間である。
成分Aのためには、−0.8以下のΔεの値を有する1種類(またはそれ以上)の個々の化合物(1種類または複数種類)が好ましくは選択される。混合物全体における割合Aが小さくなるほど、この値をより負としなければならない。
成分Bは明瞭なネマトゲン性、および、20℃において30mm・s−1以下、好ましくは25mm・s−1以下の流動粘度を有する。
成分Bにおける特に好ましい個々の化合物は、20℃において18mm・s−1以下、好ましくは12mm・s−1以下の流動粘度を有する非常に低粘度のネマチック液晶である。
成分Bはモノトロピック性またはエナンチオトロピック性のネマチックであり、スメクチック相を有さず、液晶混合物において非常に低い温度までスメクチック相の発生を防止することができる。例えば、高いネマトゲン性の各種材料をスメクチック液晶混合物に加える場合、達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して、これらの材料のネマトゲン性を比較できる。
また、混合物は、1.5以上のΔεの誘電異方性を有する化合物を含む成分Cを含んでも構わない。所謂これらの正の化合物は、一般に、混合物全体を基礎として20重量%以下の量で、負の誘電異方性の混合物中に存在する。
多数の適切な材料が文献より当業者に知られている。式IIIの化合物が特に好ましい。
加えて、また、これらの液晶相は18種類を超える成分、好ましくは18〜25種類の成分を含むこともある。
本発明による混合物は、式Iの1種類以上の化合物と式I−A〜I−Kの1種類以上の化合物と好ましくは4〜15種類、特に5〜12種類、特に好ましくは10種類未満の式IIA、IIBおよび/またはIICおよび任意成分としてIIIの化合物とを含む。
式Iの化合物および式I−A〜I−Kの化合物の群から選択される少なくとも1種類の化合物および式IIA、IIBおよび/またはIICおよび任意成分としてIIIの化合物に加え、他の構成成分も、また、例えば、混合物全体の45%まで、しかし、好ましくは35%まで、特に10%までの量で存在してもよい。
他の構成成分は、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン性の物質、特に、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、安息香酸フェニルまたはシクロヘキシル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルまたはシクロヘキシル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルナフタレン類、1,4−ビスシクロヘキシルビフェニル類またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換桂皮酸エステル類に分類される既知の物質より選択される。
このタイプの液晶相の構成成分として適する最も重要な化合物は、式IVで特徴付けることができる。
Figure 2016041804
式中、LおよびEは、それぞれ、1,4−二置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環、4,4’−二置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロへキシルシクロヘキサン構造、2,5−二置換ピリミジンおよび1,3−ジオキサン環、2,6−二置換ナフタレン、ジおよびテトラヒドロナフタレン、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンにより形成される群からの炭素またはヘテロ環式環構造を表し、
Gは、−CH=CH−、−N(O)=N−、−CH=CQ−、−CH=N(O)−、−C≡C−、−CH−CH−、−CO−O−、−CH−O−、−CO−S−、−CH−S−、−CH=N−、−COO−Phe−COO−、−CFO−、−CF=CF−、−OCF−、−OCH−、−(CH−、−(CHO−またはC−C単結合であり、Qはハロゲン、好ましくは塩素、または、−CNを表し、および、R20およびR21は、それぞれ、18個までの、好ましくは8個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、あるいは、これらの基の1つは、CN、NC、NO、NCS、CF、SF、OCF、F、ClまたはBrを表す。
これらの化合物の殆どにおいて、R20およびR21は互いに異なっており、これらの基の一方は、通常、アルキルまたはアルコキシ基である。また、提案された置換基の他に変種も一般的である。多くのそのような物質またはそれらの混合物も商業的に入手できる。全てのこれらの物質は、文献より既知の方法によって調製できる。
また、当業者には言うまでもなく、本発明によるVA混合物は、例えば、H、N、O、ClおよびFが対応する同位体で置き換えられた化合物も含んでも構わない。
更に、例えば、米国特許第6,861,107号明細書で開示される通りの重合性化合物、いわゆる反応性メソゲン(RM:reactive mesogen)を、混合物を基礎として好ましくは0.12〜5重量%、特に好ましくは0.2〜2重量%の濃度で、本発明による混合物に加えてもよい。また、これらの混合物は、例えば、米国特許第6,781,665号明細書に記載される通りの開始剤を含んでもよい。開始剤、例えば、Ciba社製Irganox−1076を、好ましくは、重合性化合物を含む混合物に0〜1%の量で加える。このタイプの混合物は、反応性メソゲンの重合が液晶混合物中において起こるよう意図されている所謂ポリマー安定化VAモード(PS−VA:polymer−stabilised VA)またはPSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)用に使用できる。このための前提条件は、液晶混合物自身が重合性成分を一切含んでいないことである。
本発明の好ましい実施形態において、重合性化合物は式Mの化合物より選択される。
Figure 2016041804
式中、個々の基は以下の意味を有する。
MaおよびRMbは、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基を表し、ただし、基RMaおよびRMbの少なくとも一方は、好ましくは、基PまたはP−Sp−を表すか含有し、
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基または単結合を表し、
M1およびAM2は、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基(これらは、好ましくは、4〜25個の環原子、好ましくは、C原子を有し、該基は、また、縮合環を包含するか含有してもよく、該基はLで単置換または多置換されていてもよい。)を表し、
Lは、P、P−Sp−、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R、置換されていてもよいシリル、6〜20個のC原子を有する置換されていてもよいアリール、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、これらの基において1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、好ましくは、P、P−Sp−、H、OH、CHOH、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基を表し、
は、ハロゲンを表し、
M1は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−(CHn1−、−CFCH−、−CHCF−、−(CFn1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−CH=CH−、−CR00または単結合を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、H、または、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、6〜40個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはアリールオキシ基、または、2〜40個のC原子を有する置換されていてもよいヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、および
n1は、1、2、3または4を表し、
ただし、基RMa、RMbおよび存在する置換基Lからの少なくとも1個、好ましくは、1個、2個または3個、特に好ましくは、1個または2個は、基PまたはP−Sp−を表すか、基PまたはP−Sp−の少なくとも一方を含有する。
式Mの特に好ましい化合物は、
MaおよびRMbが、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)を表し、ただし、基RMaおよびRMbの少なくとも一方は、好ましくは、基PまたはP−Sp−を表すか含み、
M1およびAM2は、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、クマリン、フラボン(ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイルまたはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表し、ただし、これらの全ての基は無置換でもLで一置換または多置換されていてもよく、
Lは、P、P−Sp−、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R、置換されていてもよいシリル、6〜20個のC原子を有する置換されていてもよいアリール、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、これらの基において1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)を表し、
Pは、重合性基を表し、
は、ハロゲンを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、6〜40個のC原子を有する置換されていてもよいアリールまたはアリールオキシ基、または、2〜40個のC原子を有する置換されていてもよいヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す
ものである。
MaおよびRMbの一方または両方がPまたはP−Sp−を表す式Mの化合物が非常に特に好ましい。
特にPSVAディスプレイにおける使用に適切で好ましいメソゲン性コモノマーは、例えば、以下の式より選択される。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式中、個々の基は以下の意味を有する:
、PおよびPは、それぞれ互いに独立に、重合性基(好ましくは、Pに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、オキセタン、ビニル、ビニルオキシまたはエポキシド基を表し、
Sp、SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合またはスペーサー基(好ましくは、Spに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−CO−O−または−(CHp1−O−CO−O−を表し、式中、p1は1〜12の整数であり、ただし、最後に述べた基において隣接する環への連結はO原子を介して起こり、
ただし、さらに、基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−の1または2以上は、Raaを表してもよく、ただし、存在する基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−の少なくとも1つは、Raaを表さず、
aaは、H、F、Cl、CN、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、特に好ましくは、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、
および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、
、XおよびXは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−または単結合を表し、
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、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、および
xは、0または1を表す。
式M1〜M41において、
Figure 2016041804
式中、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、上および下で示される意味の1つを有し、好ましくは、F、Cl、CN、NO、CH、C、C(CH、CH(CH、CHCH(CH)C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OCまたはP−Sp−であり、非常に好ましくは、F、Cl、CN、CH、C、OCH、COCH、OCFまたはP−Sp−であり、さらに好ましくは、F、Cl、CH、OCH、COCHまたはOCFであり、特に、FまたはCHである。
適切な重合性化合物は、例えば、表Dに更に列記されている。
表Dに列記される少なくとも1種類の重合性化合物を含有するLC混合物が特に好ましい。
本出願による液晶媒体は、好ましくは、総量で0.1〜10%、好ましくは0.2〜4.0%、特に好ましくは0.2〜2.0%の重合性化合物を含む。
式Mの重合性化合物が特に好ましい。
重合性化合物は、好ましくは、しばしば、少なくとも1種類の適切な開始剤の存在下において、例えばUV照射で光重合により重合される。重合は、例えば、CC−n−Vなどのアルケニル側鎖またはアルケニルオキシ側鎖を含む単独化合物を含む液晶混合物の単独成分が、重合しない条件下で行われる。
重合のための適切な条件および開始剤(1種類または多種類)の適切なタイプおよび量は当業者に既知で文献に記載されている。フリーラジカル重合に適しており、例えば商業的に入手可能な光開始剤は、例えば、Irgacure(登録商標)651、Irgacure(登録商標)184またはDarocure(登録商標)1173(BASF社)である。重合性化合物(1種類または多種類)は、好ましくは、0〜5重量%、特に好ましくは、0.1〜3重量%の1種類以上の光開始剤を含む。
少なくとも2種類の液晶化合物と、少なくとも1種類の自己配向性添加剤と、好ましくは少なくとも1種類の重合性化合物、特に式Mおよび/または式M1〜M41より選択されるものとを組み合わせることで、低い閾電圧、低い回転粘度、非常に良好な低温安定性(LTS:low temperature stability)が、高い透明点および高いHR値と同時に媒体にもたらされ、たとえば、ポリイミド層などのいずれの配向層を必要としない、VAディスプレイ内にプレチルト角を設定することが可能となる。
本発明による混合物は、更に、例えば、安定剤、抗酸化剤、UV吸収剤、ナノ粒子、ミクロ粒子などの従来の添加剤を含んでよい。
本発明による液晶ディスプレイの構造は、例えば、欧州特許出願公開第0 240 379号公報に記載される通りの通常の構成に対応する。
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセントのデータは重量パーセントを表し、全ての温度は摂氏度で示されている。
本特許出願を通して、1,4−シクロへキシレン環および1,4−フェニレン環を以下の通り表す。
Figure 2016041804
本特許出願を通して、および実施例において、液晶化合物の構造は、頭字語によって示される。他に示されない限り、化学式への変換は、表1〜3に従って行う。すべての基C2n+1、C2m+1およびCm‘2m‘+1またはC2nおよびC2mは、それぞれの場合において、それぞれが、n、m、m‘またはz個のC原子を有する直鎖状のアルキル基またはアルキレン基である。n、m、m‘、zは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12、好ましくは、1、2、3、4、5または6である。表1において、それぞれの化合物の環要素をコード化し、表2において、連結要素を列記し、表3において化合物の左側または右側側鎖の記号の意味を示す。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
式IIAおよび/またはIIBおよび/またはIICの化合物、式Iの1種類以上の化合物および式I−A〜I−Kの少なくとも1種類の化合物に加え、本発明による混合物は、好ましくは、下に示す表Aからの1種類以上の化合物を含む。
<表A>
以下の略称を使用する:
(n、m、m’、z:それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6を表し、;(O)C2m+1はOC2m+1またはC2m+1を表す)。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
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Figure 2016041804
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Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
本発明によって使用できる液晶混合物は、それ自体従来の様式で調製される。一般に、より少量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、有利には昇温して溶解する。また、有機溶媒、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合し、完全に混合後に、例えば、蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。
適切な添加剤を利用することで、本発明による液晶相を、例えば、これまで開示されてきたECB、VAN、GHまたはASM−VA IPS,FFS、PS−VA、PS−IPS、PS−FFSLCDディスプレイの任意のタイプにおいて液晶相を用いることができるように改変できる。
また、誘電体は、例えば、UV吸収剤、抗酸化剤、ナノ粒子およびフリーラジカル補足剤などの当業者に既知で文献に記載される更なる添加剤を含んでもよい。例えば、0〜15%の多色性色素、安定化剤またはキラルドーパントを加えることができる。本発明による混合物に適切な安定剤は、特に、表Cに列記されるものである。
例えば、0〜15%の多色性色素を加えることができ、更に、導電性塩、好ましくは、4−ヘキソキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルボラン酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテル類の錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.24巻、249〜258頁(1973年)参照)を、導電性を改良するために添加することができ、または、誘電異方性、粘度および/またはネマチック相の配向を改変するための物質を加えることもできる。このタイプの物質は、例えば、ドイツ国特許出願公開第22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430および28 53 728号公報に記載されている。
表Bに、本発明による混合物に添加できる可能なドーパントを示す。混合物がドーパントを含む場合、0.01〜4重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%の量で用いる。
<表B>
Figure 2016041804
Figure 2016041804
例えば、混合物の総量を基礎として10重量%まで、好ましくは0.01〜6重量%、特に0.1〜3重量%の量で、本発明による混合物に添加できる安定剤を下で表Cに示す。好ましい安定剤は、特に、BHT誘導体、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−アルキルフェノール類およびTinuvin770だけでなく、Tunivin PおよびTempolである。
<表C>
(n=1〜12)
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
好ましくは、PSAおよびPS−VA用途における本発明による混合物における使用に好ましい反応性メソゲン(重合性化合物)を以下の表Dに示す。
<表D>
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
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Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
Figure 2016041804
<例>
以下の例は、本発明を制限することなく説明することを意図する。例において、m.p.は融点を摂氏度で表し、Cは液晶物質の透明点を摂氏度で表し;沸点はb.p.で表される。
更に:Cは結晶固体状態を表し、Sはスメクチック相を表し(添字は相のタイプを表し)、Nはネマチック状態を表し、Chはコレステリック相を表し、Iは等方相を表し、Tgはガラス転移点を表す。2つの記号の間の数字は、転移温度を摂氏度で示す。
定型操作とは、水を加え、混合物を塩化メチレンで抽出し、相を分離し、有機相を乾燥および蒸発させ、生成物を結晶化および/またはクロマトグラフィーで精製することを意味する。
<例1>
<ステップ1.1>
Figure 2016041804
4−プロピル−4’−ブロモ−2−フルオロビフェニルをWO89/03821に従い調製する。
<ステップ1.2>:2’−フルオロ−4’−プロピル−ビフェニル−4−カルボン酸
Figure 2016041804
4−プロピル−4’−ブロモ−2−フルオロビフェニル29.3g(0.100mol)をTHF(800ml)に溶解し、−70℃まで冷却する。n−ブチルリチウム66ml(0.105mol)添加後、反応物を30分撹拌し、発熱反応が終わるまで、溶液に連続してCOを流す。反応物を−10℃まで温め、水に注ぎ、濃塩酸を用いて、酸性にする。混合物を、メチルt−ブチルエーテル(MBTエーテル)を用いて抽出し、硫酸ナトリウム上で乾燥する。溶媒を蒸発させ、残留物をn−ヘプタンから再結晶すると、無色の結晶の2’−フルオロ−4’−プロピル−ビフェニル−4−カルボン酸が得られる。

<ステップ1.3>:(2’−フルオロ−4’−プロピル−ビフェニル−4−イル)メタノール
Figure 2016041804
水素化アルミニウムリチウム1.45g(38mmol)をトルエン(10ml)下のフラスコ内に置き、THF(250ml)中の2’−フルオロ−4’−プロピルビフェニル−4−カルボン酸12.0g(46.0mmol)溶液を滴下添加する。反応物を室温で一晩撹拌し、氷冷却下で2M塩酸(100ml)で慎重に加水分解する。MTBエーテル(50ml)の添加後、水層を分離し、MTBエーテルで3回抽出した。複合有機層を飽和炭酸水素ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥する。溶媒を蒸発させ、粗生成物をヘプタン/酢酸エチル(8:2)を用いてシリカを介して濾過する。n−ヘプタンから結晶化すると、無色の結晶の(2’−フルオロ−4’−プロピル−ビフェニル−4−イル)メタノールが得られる。K50I
上および下において、
は、20℃における容量閾電圧[V]を表し、
Δnは、20℃および589nmにおける光学的異方性を表し、
Δεは、20℃および1kHzにおける誘電異方性を表し、
cl.p.は、透明点[℃]を表し、
は、20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
は、20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
γは、20℃において測定され、磁界内回転法で決定される回転粘度[mPa・s]を表し、
LTSは、試験用セル内で決定される低温安定性(ネマチック相)を表す。
閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは、20μmの間隔で離れている2枚の平坦で平行な外板と、外板の内側でJALS−2096の配向層で覆われた電極層とを有し、配向層は液晶のホメオトロピック配向をもたらす。
他に明らかに示さない限り、本出願において全ての濃度は、対応する混合物または混合物成分に関する。全ての物理的特性は「メルク液晶、液晶の物理的特性」1997年11月、ドイツ国メルク社に記載される通りに決定され、他に明らかに示さない限り、20℃の温度が適用される。
他に示さない限り、部またパーセントのデータは重量部または重量パーセントを表す。
<混合物例>
本発明によるいわゆるSA(自己配向)−VA混合物を製造するために、以下のホスト混合物H1〜H120を使用した。
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0.02%の下の化合物で安定化する。
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0.01%の下式の化合物で安定化する。
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0.03%の下の化合物で安定化する。
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<例M1−a>
式I−2a−1の化合物(4%)を、ネマチックホスト混合物H1に添加する。結果として得られる混合物を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4.0μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。
LC混合物は、基板表面に対して自発的なホメオトロピック(垂直)配向を示す。配向は透明点まで安定で、結果として得られるVAセルは可逆的にスイッチできる。スイッチを表示するには、直交偏光子が必要である。
式I−2a−1の化合物などの添加剤を使用することで、PVA、MVAおよび垂直配向液晶を有する他の類似のディスプレイ技術について、もはや配向層は必要ない(例えば、PIをコートしない)。
<例M1−b>
式I−2a−1の化合物(2%)を、ネマチックホスト混合物H1に添加する。結果として得られる混合物を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4.0μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。
LC混合物は、基板表面に対して自発的なホメオトロピック(垂直)配向を示す。配向は透明点まで安定で、結果として得られるVAセルは可逆的にスイッチできる。スイッチを表示するには、直交偏光子が必要である。
式I−2a−1の化合物などの添加剤を使用することで、PVA、MVAおよび垂直配向液晶を有する他の類似のディスプレイ技術について、もはや配向層は必要ない(例えば、PIをコートしない)。
<例1P a):例M1−aのLC混合物のポリマー安定化>
重合性誘導体RM−1(0.3%)を、例M1−aのネマチックLC混合物に添加する。結果として得られる混合物を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。
LC混合物は、基板表面に対して自発的なホメオトロピック(垂直)配向を示す。結果として得られるVA−セルを、光学閾値より高い電圧をセルに印加した後に、UV光(15分、100mW/cm)で処理する。重合性誘導体が重合し、結果として、ホメオトロピック自己配向が安定化され、混合物のチルトが調整される。結果として得られるPSA−VAセルは、高温においてすら可逆的にスイッチできる。重合されていない系と比較して、スイッチ時間が短縮される。
自発的な重合を防止するために、Irganox1076(BASF社)などの添加剤(例えば、0.001%)を加えてもよい。重合の際に、混合物の損傷を防止するために、UVカットフィルターを使用してもよい(例えば、340nmカットオフフィルター)。
RM−1と組み合わせて式I−2a−1の化合物などの添加剤を使用することで、PSA、PS−VAおよび垂直配向液晶を有する他の類似のディスプレイ技術について、もはや配向層は必要ない。
<例1P b):例M1のLC混合物のポリマー安定化>
重合性誘導体RM−41(0.3%)を、例M1−aのネマチックLC混合物に添加する。結果として得られる混合物を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。結果として得られるセルを、例1Pa)に従って処理すると、同様の結果が得られる。
RM−41と組み合わせて式I−2a−1の化合物などの添加剤を使用することで、PSA、PS−VAおよび垂直配向液晶を有する他の類似のディスプレイ技術について、もはや配向層は必要ない。
<例M2〜M134および2Pa)〜134Pb)>
式I−2a−1の化合物(4%)を、ネマチックホスト混合物H2〜H134に添加する。結果として得られる混合物M2〜M134を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4.0μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。
LC混合物は、基板表面に対して自発的なホメオトロピック(垂直)配向を示す。配向は透明点まで安定で、結果として得られるVAセルは可逆的にスイッチできる。スイッチを表示するには、直交偏光子が必要である。
重合性誘導体RM−1(0.3%)またはRM−41(0.3%)を、例M2〜M134のネマチックLC混合物に添加する。結果として得られる混合物を均質化し、「無配向」試験用セル(セル厚さdは約4μm、両側にITOコーティング(マルチドメインスイッチングの場合は、構造化されたITO)、配向層なし、パッシベーション層なし)に充填する。結果として得られるセルを、例1Pa)に従って処理すると、同様の結果が得られる。
<例1Pc)〜134Pf)>
1Pa)〜134Pb)のような類似の混合物をネマチックLC混合物M1〜M134にRM35(0.3%)、RM43(0.3%)、RM55(0.3%)またはRM83(0.3%)を混合することで得られ、混合物1Pc)〜134Pf)を得る。これらの混合物は、例1Pa)に従って処理される。すべての場合においてスイッチング時間の改善が見られる。
<例M135>
以下のネマチックホスト混合物に0.4%の下の式の化合物を添加する。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
<例M136>
以下のネマチックホスト混合物に0.4%の下の式の化合物を添加する。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
<例M137>
以下のネマチックホスト混合物に0.4%の下の式の化合物を添加する。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
<例M138>
以下のネマチックホスト混合物に0.4%の下の式の化合物を添加する。
Figure 2016041804
Figure 2016041804
<例M139:マルチボトルシステム>
マルチボトルシステムは、
25%のM135
25%のM136
25%のM137
25%のM138
を混合することにより調製し、以下の組成を有する。
Figure 2016041804
例M135〜M139の混合物はPM(パッシブマトリクス)−VA用途に非常に適する。

Claims (20)

  1. ・式Iの少なくとも1種類の化合物と
    ・式I−A〜I−Kの化合物の群から選択される少なくとも1種類の化合物と
    を含むことを特徴とする極性化合物の混合物を基礎とする液晶媒体。
    Figure 2016041804
    (式中、
    は、1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 2016041804
    −O−、−CO−O−、−O−CO−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
    、LおよびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CF、CHF、または、1〜5個の炭素原子を有するアルキル、好ましくは、Fまたはアルキルを表し、および
    mは、0、1、2、3、4、5または6を表す。)
    Figure 2016041804
    (式中、
    、R1*およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接連結しないようにして、−C≡C−、−CFO−、−CH=CH−、
    Figure 2016041804
    −O−、−CO−O−、−O−CO−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられていてもよく、
    aは、0または1を表し、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CFまたはCHFを表す。)
  2. 1種類以上の式I−1〜I−36の化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    (式中、Rは、請求項1において示される意味を有する。)
  3. 式I−1a、I−2aまたはI−2b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または2に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    (式中、
    alkylは、1〜7個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基を表す。)
  4. 式I−A−1〜I−K−1の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    (式中、
    alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状アルキル基を表し、
    alkoxyは、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状アルコキシ基を表し、
    およびLは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CFまたはCHFを表す。)
  5. 式IIA〜IICの1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    (式中、
    2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、置換されていないか、CNまたはCFで単置換されているかまたはハロゲンで少なくとも単置換されている15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、
    Figure 2016041804
    −C≡C−、−CFO−、−OCF−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
    1−4は、それぞれ互いに独立に、FまたはClを表し、
    およびZ2’は、それぞれ互いに独立に、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−を表し、
    pは、1または2を表し、
    qは、0または1を表し、
    vは、1〜6を表す。)
  6. 式IIIの1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    (式中、
    31およびR32は、それぞれ互いに独立に、12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシアルキル、アルケニルまたはアルコキシ基を表し、
    Figure 2016041804
    は、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−C−、−CF=CF−を表す。)
  7. 式L−1〜L−11の1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    (式中、
    R、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、請求項5においてR2Aに示される意味を有し、
    alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基を表し、
    sは、1または2を表す。)
  8. 式T−1〜T−21の1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    (式中、
    Rは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、
    mは、1〜6を表す。)
  9. 式O−1〜O−11の1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    (式中、
    およびRは、それぞれ互いに独立に、請求項5においてR2Aに示される意味を有する。)
  10. 混合物が、混合物全体を基礎として、0.01〜10重量%の式Iの化合物を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  11. 混合物が、1種類以上の添加剤を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  12. 添加剤が、抗酸化剤、安定化剤、反応性メソゲン、ドーパント、ミクロ粒子、ナノ粒子および色素の群から選択されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の液晶媒体。
  13. 媒体が、以下の安定化剤の群から選択される少なくとも1種類の安定化剤を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
  14. 媒体が、式M1〜M41の以下の化合物の群から選択される少なくとも1種類の反応性メソゲンを追加的に含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    およびPは、それぞれ互いに独立に、重合性基(好ましくは、Pに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、オキセタン、ビニル、ビニルオキシまたはエポキシド基を表し、
    Sp SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合またはスペーサー基(好ましくは、Spに対して、上および下で示される意味の1つを有する。)、特に好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−CO−O−または−(CHp1−O−CO−O−を表し、式中、p1は1〜12の整数であり、ただし、最後に述べた基において隣接する環への連結はO原子を介して起こり、ただし、また、基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−の1個以上はRaaを表してもよく、ただし存在する基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−の少なくとも1個は、Raaを表さず、
    aaは、H、F、Cl、CN、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、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、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、
    および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、
    、XおよびXは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−または単結合を表し、
    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、1〜12個のC原子を有し直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、好ましくは、Fであり、
    L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
    rは、0、1、2、3または4を表し、
    sは、0、1、2または3を表し、
    tは、0、1または2を表し、および
    xは、0または1を表す。)
  15. 媒体が、式RM−1〜RM−98の以下の化合物の群から選択される少なくとも1種類の反応性メソゲンを追加的に含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶媒体。
    Figure 2016041804
    Figure 2016041804
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  16. 式Iの少なくとも1種類の化合物と式I−A〜I−Kの少なくとも1種類の化合物とを少なくとも1種類のさらなる液晶化合物と混合し、添加剤を添加してもよいことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体を調製する方法。
  17. 電気光学的ディスプレイにおける請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体の使用。
  18. 自己配向性VAモード用の電気光学的ディスプレイにおける請求項17に記載の液晶媒体の使用。
  19. 誘電体として請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とするアクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイ。
  20. VA、PM−VA、PSA、PS−VA,PALC、FFS、PS−FFS、IPSまたはPS−IPSディスプレイであることを特徴とする請求項19に記載の電気光学的ディスプレイ。
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