JP2018090569A - 液晶媒体のホメオトロピック配向のための化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶媒体のホメオトロピック配向のための化合物を提供する。【解決手段】 本発明は、低分子量成分および重合性成分を含む液晶媒体(LC媒体:liquid crystal medium)に関する。重合性成分は、液晶ディスプレイ(LCディスプレイ:liquid crystal display)の表面またはセル壁においてLC媒体のホメオトロピック(垂直)配向に効果を有する自己配向性の重合性メソゲン(重合性自己配向添加剤)を含む。従って本発明は、また、ホメオトロピック配向のための配向層なしでLC媒体のホメオトロピック配向を有するLCディスプレイも包含する。本発明は、重合性自己配向添加剤について新規な構造を開示する。【選択図】なし

Description

本発明は、低分子量成分および重合性成分を含む液晶媒体(LC媒体:liquid crystal medium)に関する。重合性成分は、液晶ディスプレイ(LCディスプレイ:liquid crystal display)の表面またはセル壁においてLC媒体のホメオトロピック(垂直)配向に効果を有する自己配向性の重合性メソゲン(重合性自己配向添加剤)を含む。従って本発明は、また、ホメオトロピック配向のための配向層なしでLC媒体のホメオトロピック配向を有するLCディスプレイも包含する。本発明は、重合性自己配向添加剤について新規な構造を開示する。
電気的制御複屈折の原理、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効果に基づく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効果に基づく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、垂直配向(vertically aligned))。
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、特に中間階調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。
異なる優先方向の2つ以上のドメインを有するVAディスプレイの製造には、多大の労力を伴う。比較的短い応答時間および良好な視野角依存性などのVA技術の利点を諦めることなく、製造プロセスおよびディスプレイ装置自体を簡略化することを本発明の目的とする。
S.H.Leeら、Appl.Phys.Lett.(1997年)、71巻、2851〜2853頁(非特許文献15)には、正の誘電異方性を有するLC媒体を含むVAディスプレイが記載されている。これらのディスプレイは、とりわけ、商業的に入手可能なIPS(in−plane switching:面内スイッチング)ディスプレイ(例えば、ドイツ国特許第40 00 451号明細書(特許文献1)およびドイツ国特許第0 588 568号明細書(特許文献2)において開示される通りである。)において用いられている通り、基板表面上に配置されたインターデジタル電極(櫛形構造を有する面内アドレス電極配置)を使用し、液晶媒体のホメオトロピック配向(これは、電界を印加すると平面配向に変化する。)を有する。
上述のディスプレイの更なる開発は、例えば、K.S.Hunら、J.Appl.Phys.(2008年)、104巻、084515頁(DSIPS:「double−side in−plane switching」for improvements of driver voltage and transmission)(非特許文献16)、M.JiaoらApp.Phys.Lett(2008年)、92巻、111101頁(DFFS:「dual fringe field switching」for improved response times)(非特許文献17)およびY.T.Kimら、Jap.J.App.Phys.(2009年)、48巻、110205(VAS:「viewing angle switchable」LCD)(非特許文献18)において見い出すことができる。
加えて、また、正−VAおよびHT−VAの名称で、VA−IPSディスプレイも知られている。
そのようなディスプレイ(下では、一般に、VA−IPSディスプレイと呼ぶ。)の全てにおいて、LC媒体のホメオトロピック配向のために、配向層が両方の基板の表面上に設けられており、これまで、この層の作製は著しい効果を伴ってきた。
比較的短い応答時間、良好な視野角依存性および高いコントラストなどのVA−IPS技術の利点を諦めることなく、製造方法自体を簡略化することが、本発明の目的である。
これら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、基板表面における材料および熱、赤外線、可視および紫外領域の放射、直流および交流電界などの物理的影響に対する化学的安定性である。
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。
一般に、VAおよびVA−IPSディスプレイは、非常に高い比抵抗と同時に、広い動作温度範囲、短い応答時間および低い閾電圧を有するよう意図されており、これらのおかげで、多様な中間階調を生成できる。
従来のVAおよびVA−IPSディスプレイにおいては、基板表面上のポリイミド層によって、液晶のホメオトロピック配向を確実なものとする。ディスプレイ内に適切な配向層を設けるためには、多大な労力を要する。加えて、LC媒体と配向層との相互作用によって、ディスプレイの電気抵抗が損なわれることがある。このタイプの相互作用の可能性があるため、適切な液晶成分の数が著しく減少する。従って、ポリイミドなしで、LC媒体のホメオトロピック配向を達成することが望まれるであろう。
頻繁に使用されるアクティブマトリクスTNディスプレイの不具合は、ディスプレイ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階調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、より良好な視野角依存性を有し、よって、主に、テレビおよびモニター用に使用されている。
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」(polymer stabilised)も使用される。PSAディスプレイは、特に、コントラストの好ましい視野角依存性などの他のパラメータに著しい悪影響を及ぼすことなく応答時間を短縮することによって、際立っている。
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。これまで、PSA技術は、主に、負の誘電異方性を有するLC媒体のために用いられてきた。
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、PSA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。標準的なMVAまたはPVAピクセルおよび電極配置を、PSA−VAディスプレイ用に使用できる。加えて、しかしながら、また、例えば、突起なしで、1つの構造化された電極(このため製造が著しく簡略化され、同時に、結果として、非常に良好なコントラストとなり、同時に、光の透過が非常に良好となる。)のみで扱うことも可能である。
PSA−VAディスプレイは、例えば、特開平10−036847号公報(特許文献3)、欧州特許出願公開第1 170 626号明細書(特許文献4)、米国特許第6,861,107号明細書(特許文献5)、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献6)、米国特許出願公開第2004/0191428号明細書(特許文献7)、米国特許出願公開第2006/0066793号明細書(特許文献8)および米国特許出願公開第2006/0103804号明細書(特許文献9)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.(2006年)、45巻、2702〜2704頁(非特許文献19)およびS.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.(2004年)、43巻、7643〜7647頁(非特許文献20)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10)およびAppl.Phys.Lett.(1999年)、75巻(21号)、3264頁(非特許文献21)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22)に記載されている。PSA−VA−IPSディスプレイは、例えば、国際公開第2010/089092号(特許文献11)に開示されている。
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(PM:passive−matrix)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、薄膜トランジスタまたは「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、両方法とも先行技術より既知である。
特に、モニター、および、特にはテレビ用途において、LCディスプレイの応答時間、しかしながら、また、コントラストおよび輝度(即ち、透過)の最適化も、依然として、求められている。この場合、PSA法によって、重要な利点を提供できる。特に、PSA−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与えることなく、応答時間(これは、試験用セル内で測定できるプレチルトと相関している。)の短縮を達成できる。
先行技術においては、PSA−VA用に、例えば、以下の式の重合性化合物が使用されている。
Figure 2018090569
式中、例えば、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献6)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。
ポリイミド層の作製、層の処理および突起またはポリマー層による改良のための労力は、比較的大きい。従って、一方で製造コストを低減し、一方で画像品位(視野角の依存性、コントラスト、応答時間)の最適化を助ける技術の簡略化が望まれるであろう。
欧州特許出願公開第2918658号明細書(特許文献12)には、アンカー基(例えば、OH)を含有する自己配向性の重合性メソゲンおよびそのような添加剤を含む液晶媒体が記載されている。そこで開示される添加剤は、本発明による化合物とは異なる構造を有する。
ドイツ国特許第40 00 451号明細書 ドイツ国特許第0 588 568号明細書 特開平10−036847号公報 欧州特許出願公開第1 170 626号明細書 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号明細書 米国特許出願公開第2006/0066793号明細書 米国特許出願公開第2006/0103804号明細書 米国特許第6,177,972号明細書 国際公開第2010/089092号 欧州特許出願公開第2918658号明細書
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 S.H.Leeら、Appl.Phys.Lett.(1997年)、71巻、2851〜2853頁 K.S.Hunら、J.Appl.Phys.(2008年)、104巻、084515頁(DSIPS:「double−side in−plane switching」for improvements of driver voltage and transmission) M.JiaoらApp.Phys.Lett(2008年)、92巻、111101頁(DFFS:「dual fringe field switching」for improved response times) Y.T.Kimら、Jap.J.App.Phys.(2009年)、48巻、110205(VAS:「viewing angle switchable」LCD) T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.(2006年)、45巻、2702〜2704頁 S.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.(2004年)、43巻、7643〜7647頁 Appl.Phys.Lett.(1999年)、75巻(21号)、3264頁 Optics Express(2004年)、12巻(7号)、1221頁
しかしながら、ポリイミド層のないVAディスプレイ用途を得るための既存の取組は、まだ完全に満足できるものではない。
本発明は、以下の式Iの化合物と、低分子量の非重合性液晶成分および式Iの1種類以上の化合物を含む重合性または重合された成分を含むLC媒体であって、
重合された成分は、重合性成分を重合して得ることができる媒体とに関する。
Figure 2018090569
式中、
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Lは、それぞれの場合で互いに独立に1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、アルケニル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表し、またはF、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)R、3〜20個のC原子を有し置換されてよいアリールもしくはシクロアルキルを表し、
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基(スペーサーとも呼ぶ。)または単結合を表し、
は、下式のアンカー基を表し、
Figure 2018090569
pは、1または2、好ましくは1を表し、
oは、0または1を表し、
は、互いに独立に、H、アルキル、フルオロアルキル、−OH、−SH、−NH、−NHR11、−NR11 、NHC(O)−R11、−OR11、−C(O)OHまたは−CHOを表し、ただし少なくとも1個の基Xは、−OH、−SH、−NH、−NHR11、−C(O)OHおよび−CHOから選択する基を表し、
11は、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
Sp、Spは、それぞれの場合で互いに独立に、スペーサー基または単結合を表し、
Spは、3価または4価の基、好ましくは、CH、NまたはCを表し、
は、互いに独立に、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有し直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル(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−、−CH=CH−、−C≡C−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表すか、または基−Sp−Pを表し、
mは、1、2または3、好ましくは1または2、特に好ましくは2を表し、
nは、0または1を表し、ただしo=1の場合、n=0を条件とし、
p1、p2は、互いに独立に0、1または2を表し、ただしp1+p2=1または2であり、
r1は、0、1または2、好ましくは0を表し、
r2は、0、1または2、好ましくは1を表し、
r3は、0または1、好ましくは0を表し、
r4は、それぞれの場合で互いに独立に0または1、好ましくは0を表し、
、Zは、それぞれの場合で互いに独立に、単結合、−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−または−(CR00n1−を表し、
n1は、1、2、3または4を表し、
は、それぞれの場合で互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
00は、それぞれの場合で互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表す。
LC媒体の重合性または重合された成分は、更なる重合性化合物を含んでよい。好ましくは、PSAの原理に適するものを使用する。
また従って本発明の一実施形態は式Iのモノマーを含むポリマー、即ち対応する重合生成物から少なくとも部分的に構成されるポリマーでもある。
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、本発明によるLC媒体の基板間に配置される層とを有するLCセルを含むLCディスプレイに関する。LCディスプレイは、好ましくはPSAタイプの1つである。
本発明は更に、LC媒体を画定する表面に対してホメオトロピック配向に効果を及ぼすLC媒体用の添加剤としての式Iの化合物の使用に関する。
本発明の更なる態様は本発明によるLC媒体を調製する方法であって、
1種類以上の重合性自己配向添加剤(式Iの化合物)を低分子量の液晶成分と混合し、任意成分として1種類以上の更なる重合性化合物を添加することを特徴とする方法に関する。
本発明は更に、
2枚の基板および少なくとも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。)を有するLCセルを含むLCディスプレイを製造する方法であって、
・本発明によるLC媒体をセルに充填する工程(ただし、基板表面に対するLC媒体のホメオトロピック(垂直)配向が確立されている。)と、
・任意にセルに電圧を印加するまたは電界の作用下において、一段または多段のプロセスで重合性成分(1種類または多種類)を重合する工程と
を含む方法に関する。
LC媒体の添加剤としての自己配向添加剤の本発明による使用は、特定のLC媒体に限定されない。LC媒体またはその中に存在する非重合性成分は、正または負のいずれの誘電率異方性も有することができる。VAの原理に基づく大部分のディスプレイはネマチックLC媒体を含むので、LC媒体は好ましくはネマチックである。
重合性自己配向添加剤は、添加剤としてLC媒体に導入される。これは、基板表面(例えば、ガラス製またはITOもしくはポリイミドでコートされている表面など)に対する液晶のホメオトロピック配向に効果を及ぼす。本発明に関する検討を考慮すると、極性のアンカー基が基板表面と相互作用していると考えられる。この結果として基板表面上の自己配向添加剤が配向し、隣接するLC媒体のホメオトロピック配向が誘発される。この考え方によればアンカー基は立体的に接触可能でなければならず、即ち、オルト位のtert−ブチル基で囲まれたフェノール(フェニル置換)のOH基の場合ではなく、例えば2,6−ジ−tert−ブチルフェノールの場合で、即ち、下式の頭部基(Rまたは−A−Rに対応する。)を含む化合物は式Iおよびサブ式には好ましくは包含されない。
Figure 2018090569
より一般的には、フェノール頭部基−Ph−OH(式中アンカー基は、−OHを表す。)は好ましくは包含されない。
本発明による自己配向添加剤は室温で主に結晶性固体であり、その結果、例えば油性物質と比較して取り扱いおよび貯蔵性が改良される。融点は、側鎖を変えることで更に変化できる。
加えて化合物は適用条件下で、即ちディスプレイ製造のUV照射プロセス後に比較的良好なVHR値を有するLC媒体を提供する。また、これにより曝露試験の結果、これまでは不安定であった混合の考え方を、本発明による添加剤で達成することが可能となる。VAディスプレイの他のパラメータ、例えば応答時間またはPS−VAディスプレイの製造におけるチルト角の安定性などは、本発明による添加剤によって悪影響を受けない。
本発明によるLCディスプレイのLCセルは、好ましくは、LC媒体のホメオトロピック配向のための配向層、特にポリイミド層を有さない。ここで、配向層は、セルが充填される前に既に存在する層を意味する。これに関連して、LC媒体の重合された成分は配向層とは見なされない。それにも関わらずLCセルが配向層または同等の層を有してよいが、この層は好ましくはホメオトロピック配向を引き起こすのみものではなく、代わりに自己配向添加剤の効果を支援または改変する。本発明によれば、例えばポリイミド層のラビングは、基板表面に対するLC媒体のホメオトロピック配向を達成するために必要ではない。本発明によるLCディスプレイは、好ましくは、負の誘電異方性を有するLC媒体と、対向する基板上に配置された電極とを含むVAディスプレイである。あるいは、それは、正の誘電異方性を有するLC媒体と、少なくとも一方の基板上に配置されたインターデジタル電極とを含むVA−IPSディスプレイである。
式Iの重合性自己配向添加剤は、好ましくは10重量%未満、特に好ましくは5重量%以下、非常に特に3重量%以下の濃度で用いられる。それは好ましくは少なくとも0.05重量%、好ましくは少なくとも0.2重量%の濃度で用いられる。0.1〜2.5重量%の自己配向添加剤を使用すれば結果として、従来の基板材料で通常のセル厚(3〜4μm)の場合でLCディスプレイの従来の製造プロセスの条件下において既に一般的に、LC層の完全なホメオトロピック配向がもたらされる。重合可能な性質のために重合性物質が再び重合によって結合されるので、長期間に亘ってLC媒体に影響を及ぼすことなく高濃度の自己配向添加剤も可能である。
式Iの好ましい自己配向添加剤は、式IA、IBおよびICから選択する添加剤である。
Figure 2018090569
式中、
、Sp、P、p1、L、r1、r2、r3およびRは、式Iの通りに定義され、および
Figure 2018090569
本発明による式Iおよびそれらのサブ式IA〜ICなどの自己配向添加剤の更に好ましい例示的な実施形態を下に開示する。
定義によればアンカー基Rは1個、2個または3個の基Xを含有し、基Xは表面への結合要素として働くことを意図する。式Iによれば、n=1およびサブ式ICおよびIC−1〜IC−3(式I、n=1参照)の化合物は、これらにおいてアンカー基Rは(好ましくは)は単一のOH基のみを含有する。
スペーサー基Sp〜Spは、環を有するメソゲン基と基(1個または複数個)Xとの間に柔軟な結合を形成することを意図する。従って、スペーサー基の構造は非常に可変的であり、式Iの最も一般的な場合においては断定的には定義されていない。当業者であれば、鎖の多様な可能性のあるバリエーションがここで問題になることを認識するであろう。
上および下で定義される通りの下式のアンカー基は、
Figure 2018090569
好ましくは、以下の式(式中、それぞれの場合で独立に、基は上および下で定義される通りである。)から選択されるアンカー基
Figure 2018090569
特に好ましくは下式(式中、それぞれの場合で独立に、基は上および下で定義される通りである。)の基
Figure 2018090569
を表す。
基Spは好ましくは、CH、C(R)またはN(p=1の場合)から選択する式の3価の基、
または4価の基C(p=2の場合、4価の炭素原子)を表す。
Spは特に好ましくは、−CHもしくは−CR(p=1の場合)またはC(p=2の場合)を表し、式中Rは、下で定義する通りである。
Spにおいて基Rは1〜10個のC原子を有するアルキル基を表し、該基は直鎖状または分枝状である。本発明による式(I)の添加剤の融点は、基Rの選択を通して広い範囲で調整できる。また基Rは、基材表面上の添加剤の均質な分布に影響を及ぼし得る。好ましい実施形態においてSpは基−C(R)であり、式中Rは、1〜8個のC原子を有する基、例えば好ましくはC(CHCHCH)、C(CHCHCHCH)、C(CHCH(CH)CH)またはC(CHCHC(CH)を表す。Rは、特に好ましくは1〜8個のC原子を有する基、特にn−ブチルまたは3,3−ジメチルブチルである。また好ましい基Rは明らかなアンカー基において、下でも開示する。
基Spは好ましくは単結合を表さず、好ましくは1〜8個のC原子を有する直鎖状または分枝状のアルキレン鎖(ただし1個以上のCH基は−O−で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子は、F、Clまたは−OHで置き換えられてよい。)、特に好ましくは式−CH−、−CHCH−、−OCHCH−、−CHCHCH−、−OCHCHCH−、−CHCHCHCH−、−OCHCHCHCH−、−CHCHOCHCH−および−OCHCHOCHCH−、特に好ましくは−CHCH−、−OCHCH−、−OCHCHCH−、−OCHCHCHCH−および−CHCHCH−から選択する基を表す。
基Spは好ましくは単結合を表さず、好ましくは1〜8個のC原子を有する直鎖状または分枝状のアルキレン鎖(ただし1個以上のCH基は−O−で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子は、F、Clまたは−OHで置き換えられてよい。)、好ましくは式−CH−、−CHCH−、−CHCHCH−、−CHCHCHCH−および−CHCHOCHCH−、特に好ましくは−CH−から選択する基を表す。
上式においてアンカー基Rは特に好ましくは、1個、2個または3個のOH基を含有する。
式Rの特に好ましいアンカー基は以下のサブ式から選択し、基Rは破線の結合を介してそれぞれの式に結合する。
Figure 2018090569
式Iおよびそのサブ式において、変数r3およびr4は好ましくは両方とも0を表す。変数r1は好ましくは0または1を表す。変数r2は好ましくは0または1を表す。
式Iの指数mは、好ましくは1または2、好ましくは1を表す。指数nは好ましくは、0を表す。
本発明による式Iの添加剤において重合性基Pの数は、指数p1およびp2によって表される。式Iにおいて指数p1は、好ましくは1または2、好ましくは1を表す。式Iにおいて指数p2は、好ましくは0または1、好ましくは0を表す。式Iの化合物は、数(n+m)個の重合性基Pを有し、ただし(n+m)は好ましくは、1または2である。
基Lは好ましくは、H、F、Cl、CH、エチル、プロピル、シクロプロピルまたはイソプロピルを表す。
式Iおよび関連するサブ式の架橋基Zは好ましくは、単結合を表す。式Iおよび関連するサブ式の架橋基Zは好ましくは、単結合を表す。
本発明による特に好ましい自己配向添加剤は、以下の式から選択する。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
式中、
およびRは、式Iおよびサブ式の通り独立に定義され、
は、式IにおいてLと同様に定義される。
以下の式は、非常に特に好ましい自己配向添加剤の例である。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
式Iの重合性自己配向添加剤に加えて、本発明によるLC媒体は、重合性でないかまたは異なる構造を有する更なる自己配向添加剤Kも含んでもよい。重合性自己配向添加剤および更なる(従来の)自己配向添加剤の濃度は共に好ましくは上で示した値、即ち、例えば0.1〜2.5重量%である。
更なる非重合性でもよい自己配向添加剤は式Kの構造を有してよく、ただし式Iの化合物は式Kにおいて除外される。
Figure 2018090569
式中、
、ZおよびRは、上で式Iに定義される通りであり、および
mは、1、2、3または4を表し、
K1、AK2は、それぞれの場合で互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、また該基は縮合環を含有してもよく、また該基は基Lまたは−Sp−Pで一置換または多置換されていてもよく、
Lは、それぞれの場合で互いに独立に1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、アルケニル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表し、またはF、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)R、3〜20個のC原子を有し置換されてよいアリールもしくはシクロアルキルを表し、
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基(スペーサーとも呼ぶ。)または単結合を表し、
は、それぞれの場合で互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
00は、それぞれの場合で互いに独立に、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
は、互いに独立に、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有し直鎖状、分岐状または環状のアルキルを表し、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−または−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またはClで置き換えられていてもよく、
ただし、式Iの化合物は除外される。
また式Iとは対照的に式Kは、非重合性化合物、例えばターフェニル誘導体も包含する。またアンカー基R、構成要素A、Z、Rおよび置換基Lおよび−Sp−Pなどの好ましい実施形態は矛盾がない限り、式Kの従来の添加剤にも適用できる。
上式Kおよびそれらのサブ式中の環基AK1およびAK2は、好ましくはそれぞれ独立に、1,4−または1,3−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、これらの基において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。)、3,3’−ビシクロブチリデン、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、パーヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン−3,17−ジイル(特に、ゴナン−3,17−ジイル)表し、
ただし、これらの全ての基は無置換であっても、基Lで一置換または多置換されていてもよい。
特に好ましくは、基AK1およびAK2は、互いに独立に、
a)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンから成る群であって、ただし加えて1個以上のH原子はLで置き換えられていてもよく、
b)トランス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレンおよび4,4’−ビシクロヘキシレンから成る群であって、ただし加えて1個以上の隣接していないCHは−O−および/または−S−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またはLで置き換えられていてもよい
から選択される基を表す。基AK1およびAK2は、特に好ましくは上サブ群a)からの基を示す。AK1およびAK2は独立して非常に特に好ましくは1,4−フェニレンまたはシクロヘキサン−1,4−ジイルを表し、それぞれ該基は基Lで一置換または他置換されていてもよい。
式Kの化合物(従来の自己配向添加剤)は例えば、下式の化合物を包含する。
Figure 2018090569
式中、R、R、Z、ZおよびLは独立に上式I’で定義される通りであり、
r1、r2、r3は、独立に0、1、2、3または4、好ましくは0、1または2を表す。
従来の自己配向添加剤の調製は、例えば国際公開第2012/038026号または欧州特許出願公開第2918658号明細書の明細書に開示されている。
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。
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個以上の縮合環を含有することができる。ここで少なくとも1個の環は、芳香族性のコンフィギュレーションを有する。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が特に好ましい。更に、5員、6員または7員の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、ナフチル、アントラセン、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。
本発明との関連において、用語「アルキル」は、1〜15個(即ち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14または15個)の炭素原子を有し、直鎖状または分岐状で、飽和または不飽和、好ましくは飽和の炭化水素基を表す。
用語「環式アルキル」は、少なくとも1個の炭素環式部分を有するアルキル基、即ち、例えば、また、シクロアルキルアルキル、アルキルシクロアルキルおよびアルキルシクロアルキルアルキルも包含する。炭素環式基は、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、シクロヘキシル、スピロ[3.3]ビシクロヘプチル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどを包含する。
本発明との関連において、用語「フルオロアルキル」は、1〜15個(即ち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14または15個)の炭素原子を有し、直鎖状または分岐状で、飽和または不飽和、好ましくは飽和で、1個以上のフッ素原子で置換されている炭化水素基を表す。該基は好ましくは、過フッ素化されている。
本発明において、「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素、好ましくは、フッ素または塩素を表す。
本明細書において用語「スペーサー基」または「スペーサー」は一般に「Sp」(またはSpa/c/d/1/2/3)と表され、当業者に既知であり、文献、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頁に記載されている。本開示において、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は連結基、例えばアルキレン基を表し、該基はメソゲン基を重合性基に連結する。一般にメソゲン基は環を含有する一方で、一般にスペーサー基は環系を含有せず、即ち鎖状で、ただし鎖は分岐していてもよい。鎖との用語は、例えばアルキレン基に適用する。また例えば−O−または−COO−による鎖上および鎖中の置換も包含される。
式Iの上の好ましい化合物は原理的に、以下の例示的な合成経路(スキーム1〜3)で調製できる。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
式Iの化合物に加え、本発明によるLC媒体の重合性成分は、好ましくは、更なる重合性または(部分的に)重合された化合物を含む。これらは、好ましくはアンカー基を含まない従来の重合性化合物、好ましくはメソゲン化合物、特にはPSA技術に適するものである。この目的に好ましい重合性化合物は、式Mおよびそのサブ式で以下に示す構造である。それから形成されるポリマーはLC媒体の配向を安定化させることができ、パッシベーション層を形成してもよく、プレチルトを生成してもよい。
従って本発明によるLC媒体は、好ましくは0より多く〜5重量%未満、特に好ましくは0.05〜1重量%、非常に特に好ましくは0.2〜1重量%のアンカー基Rを含まない重合性化合物、特に下に定義される式Mおよびそれに該当する好ましい式の化合物を含む。
重合性成分(1種類または多種類)の重合は、異なる重合条件下で一緒にまたは部分的に段階を追って実施される。重合は、好ましくはUV光の作用下で行われる。一般に重合は、重合開始剤およびUV光を用いて開始される。好ましいアクリレートの場合、このやり方で実質的に完全な重合が達成される。LC媒体の配向に加えて影響を与えさせるために重合の際に電圧をセルの電極に印加でき、他の電界を印加することができる。
式Iの化合物に加え、(アンカー基を有さない)更なる重合性または(部分的に)重合された化合物および重合性ではない更なる自己配向添加剤を含む本発明のLC媒体が特に好ましい。これらの更なる非重合性自己配向添加剤は好ましくは上記のもので、式KおよびKA〜KEを参照。
LC媒体の重合性成分の存在してもよい更なるモノマーは、好ましくは以下の式Mによって記載される。
Figure 2018090569
式中、個々の基は以下の意味を有する:
、Pは、それぞれ互いに独立に、重合性基を表し、
Sp、Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基または単結合を表し、
、Aは、それぞれ互いに独立に、以下の群より選択される基を表し:
a)トランス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレンおよび4,4’−ビシクロヘキシレンから成る群(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く、ただし加えて、1個以上のH原子は基Lで置き換えられていてもよい。)または下式の基、
Figure 2018090569
b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンから成る群(ただし加えて、1個または2個のCH基はN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原子は基Lまたは−Sp−Pで置き換えられていてもよい。)、
c)テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロフラン−2,5−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、チオフェン−2,5−ジイルおよびセレノフェン−2,5−ジイルから成る群(また、それぞれの基は、Lで一置換または多置換されていてもよい。)、
d)飽和、部分的に不飽和または完全に不飽和で、置換されていてもよく、5〜20個の環C原子を有する多環式基(加えて、1個以上の該基は、ヘテロ原子で置き換えられていてもよい。)から成る群であって、好ましくは、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、
Figure 2018090569
からなる群(ただし加えて、これらの基における1個以上のH原子は基Lもしくは−Sp−Pで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上の二重結合は単結合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い。)より選択され、
は、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基を表し、
nは、0、1、2または3、好ましくは1または2を表し、
は、それぞれの場合で互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−または−(CH−(式中、nは、2、3または4である。)、−O−、−CO−、−C(R)−、−CHCF−、−CFCF−または単結合を表し、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF、または、直鎖状または分岐状で、それぞれの場合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を表し、
、R00は、それぞれ互いに独立に、H、F、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ルを表し、ただし加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていても良く、
Mは、−O−、−S−、−CH−、−CHY−または−CY−を表し、および
およびYは、それぞれ互いに独立に、Rに対して上で示される意味の1つを有するか、または、ClまたはCN、および好ましくは、H、F、Cl、CN、OCFまたはCFを表し、
、Wは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CH−O−、−O−CH−、−C(R)−または−O−を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜6個のC原子を有するアルキル、好ましくは、H、メチルまたはエチルを表し、
ただし存在する少なくとも1個の基P−Sp−、−Sp−Pおよび−Sp−Pが基Raaを表さないことを条件として、1個以上の基P−Sp−、−Sp−Pおよび−Sp−Pは基Raaを表してもよく、
aaは、H、F、Cl、CNまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル(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、C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−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もしくは分岐状で一フッ素化もしくは多フッ素化されていてもよい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またはアルキルカルボニルオキシ(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原子を含有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を含有する。)を表し、ただし、基−OH、−NH、−SH、−NHR、−C(O)OHおよび−CHOはRaa内に存在しない。
上および下の式において重合性基P、P、Pまたは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/P/P/Pは、CH=CW−CO−O−、CH=CW−CO−、
Figure 2018090569
CH=CW−(O)k3−、CW=CH−CO−(O)k3−、CH−CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−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−以外の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/P/P/Pは、CH=CW−CO−O−、CH=CW−CO−、
Figure 2018090569
CH=CW−O−、CW=CH−CO−(O)k3−、(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1〜5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/P/P/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 2018090569
から成る群より選択される。
従って、非常に特に好ましい基P/P/P/Pは、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、更に、ビニルオキシ、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシド基から成る群、これらの中でも順番に好ましくは、アクリレートまたはメタクリレート基より選択される。
好ましいスペーサー基Sp、SpまたはSpは単結合であるか、基P1/2−Sp1/2−が式P1/2−Sp”−X”−または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−、−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、
000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−または単結合である。
典型的なスペーサー基Sp”は、例えば、単結合、−(CHp1−、−O−(CHp1−、−(CHCHO)q1−CHCH−、−CHCH−S−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。
式Mの物質は一般におよび好ましくはアンカー基を含有しない、即ち、基−OH、−NH、−SH、−C(O)OHまたはCHOを含有しない。
本発明によるディスプレイにおける使用に適切で好ましい(コ)モノマーは、例えば以下の式から選択される。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
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、好ましくはPに上および下で示される意味の1つを有する重合性基、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、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M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結合はO原子を介しており、
ただし加えて、存在する基P−Sp−、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−、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−、−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。)、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またはアルキルカルボニルオキシ(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、
ただし、−OH、−NH、−SH、−NHR、−C(O)OHおよび−CHOは基Raaには存在せず、
、R00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現で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、SCN、SF、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。
式M1〜M42の化合物において、
Figure 2018090569
式中、Lは、それぞれの出現において同一または異なって、上の意味の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−、特に好ましくは、F、Cl、CN、CH、C、OCH、COCH、OCFまたはP−Sp−、特に非常に好ましくは、F、Cl、CH、OCH、COCHまたはOCF、特には、FまたはCHを表す。
LC媒体または重合性成分は、好ましくは、式M1〜M28の群より、特に好ましくは、式M2〜M15の群より、非常に特に好ましくは、M2、M3、M9、M14およびM15の群より選択される1種類以上の化合物を含む。
LC媒体または重合性成分は、好ましくは、ZおよびZが−(CO)O−または−O(CO)−を表す式M10の化合物を含まない。
PSAディスプレイを製造するために、任意に電圧を印加して、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(重合性化合物が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第1工程において電圧を印加して最初に重合を行い、引き続いて、第1工程において完全には反応しなかった化合物を重合または架橋するために、第2の重合工程において電圧を印加せずに重合(最終硬化)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、熱または光重合で、好ましくは光重合であり、特にはUV光重合である。また、本明細書においては、1種類以上の開始剤を加えることもできる。重合のために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)がフリーラジカル重合に適する。開始剤を用いる場合、開始剤の割合は、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、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、重合性成分またはLC媒体は1種類以上の安定剤も含んでよい。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)から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または重合性成分の総量に基づく安定剤の割合は、好ましくは10〜10,000ppm、特に好ましくは50〜500ppmである。
上記の自己配向添加剤および任意成分である上記の重合性化合物(M)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していない)化合物を含むLC混合物(「ホスト混合物」)を含む。重合していない化合物は、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VA−IPSディスプレイにおける使用に適する任意の誘電的に負または正なLC混合物がホスト混合物として適切である。液晶ディスプレイ用のホスト混合物の割合は、一般に95重量%以上、好ましくは97重量%以上である。
適切なLC混合物は、当業者に既知であるか文献に記載されている。負の誘電異方性を有するVAディスプレイ用のLC媒体は、例えば欧州特許出願第1 378 557号明細書または国際公開第2013/004372号に記載されている。
LCD、特に、IPSディスプレイに適切で、正の誘電異方性を有する適切なLC混合物は、例えば、特開平07−181439号公報、欧州特許第0 667 555号明細書、欧州特許第0 673 986号明細書、ドイツ国特許第195 09 410号明細書、ドイツ国特許第195 28 106号明細書、ドイツ国特許第195 28 107号明細書、国際公開第96/23 851号および国際公開第96/28 521号より既知である。
本発明による負の誘電異方性を有する液晶媒体の好ましい実施形態を下に示す。
LC媒体は好ましくは、式A、BおよびC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。
Figure 2018090569
式中、
2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、Hまたは15個までのC原子を有するアルキル基を表し、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、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 2018090569
−C≡C−、−CH=CH−、−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、1または2、好ましくは1を表し、
qは、0または1を表し、
(O)は、−O−または単結合を表し、および
vは、1〜6を表す。
式AおよびBの化合物において、Zは、同一または異なる意味を有してよい。式Bの化合物において、ZおよびZ2’は、同一または異なる意味を有してよい。式A、BおよびC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、特には、CH、C、n−C、n−C、n−C11を表す。
式AおよびB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、更には、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AおよびBにおけるZおよびZ2’は、好ましくは、それぞれ互いに独立に、単結合、更には、−C−架橋を表す。
式BにおいてZ=−C−の場合、Z2’は、好ましくは、単結合であり、または、Z2’=−C−の場合、Zは、好ましくは、単結合である。式AおよびBの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、OC2v+1、更には、C2v+1を表す。式Cの化合物において、(O)C2v+1は、好ましくは、C2v+1を表す。式Cの化合物において、LおよびLは、好ましくは、それぞれ、Fを表す。
式A、BおよびCの好ましい化合物は、例えば以下である。
Figure 2018090569
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。
LC媒体は好ましくは、1種類以上の式Dの化合物を追加して含む。
Figure 2018090569
式中、
31、R32は、互いに独立に、1〜7個のC原子を有し、特に好ましくは2〜5個のC原子を有する無置換のアルキル基、好ましくはn−アルキル基、または2〜7個のC原子を有し、特に好ましくは2〜5個のC原子を有する無置換のアルコキシ基を表し、
ただし好ましくは、基R31およびR32の少なくとも一方はアルコキシを表す。
LC媒体は、好ましくは−1.5〜−8.0、特には−2.5〜−6.0のΔεを有する。
更に好ましい実施形態において媒体は、式D−1〜D−3の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2018090569
式中、
alkyl、alkyl’は、1〜7個のC原子を有し、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルキルを表し、
alkoxy、alkoxy’は、1〜7個のC原子を有し、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルコキシを表す。
媒体は好ましくは、1種類以上の式Eの化合物を含む。
Figure 2018090569
式中、
、Aは、独立に式
Figure 2018090569
から選択する環基を表し、
ただし式Dは、少なくとも1個の基
Figure 2018090569
を含有し、
2Dは、独立に、Hまたは15個までのC原子を有するアルキル基を表し、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、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 2018090569
−C≡C−、−CFO−、−OCF−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、
、Lは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHFを表し、
は、独立に、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−または−CH=CHCHO−を表し、
qは、0または1を表し、
(O)は、−O−または単結合を表し、および
vは、1〜6を表す。
液晶混合物中における複屈折率Δnの値は、一般的には0.07および0.16の間、好ましくは0.08および0.12の間である。重合前の20℃における回転粘度γは、好ましくは165mPa・s以下、特には140mPa・s以下である。
負または正の誘電異方性を有す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。
式IIおよび/またはIIIの1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 2018090569
式中、
環Aは、1,4−フェニレンまたはトランス−1,4−シクロヘキシレンを表し、
aは、0または1であり、
は、それぞれの場合で互いに独立に、1〜9個のC原子を有するアルキル、2〜9個のC原子を有するアルケニル、好ましくは、2〜9個のC原子を有するアルケニルを表し、および
は、それぞれの場合で互いに独立に、1〜12個のC原子を有する無置換またはハロゲン化されたアルキル基(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−、−CH=CF−、−(CO)−、−O(CO)−または−(CO)O−で置き換えられていてもよい。)を表し、好ましくは、1〜12個のC原子を有するアルキルまたは2〜9個のC原子を有するアルケニルを表す。
式II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 2018090569
式中、R3aおよびR4aは、それぞれ互いに独立に、H、CH、CまたはCを表し、および「alkyl」は、それぞれの場合で独立に1〜8個、好ましくは、1個、2個、3個、4個または5個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。式IIa、IIbおよびIIg(特に式中、R3aは、HまたはCH、好ましくは、Hを表す。)の化合物、および、式IId(特に式中、R3aおよびR4aは、H、CHまたはCを表す。)の化合物が特に好ましい。
正の誘電異方性を有する本発明による液晶媒体の好ましい実施形態を下に与える。
LC媒体は好ましくは、式IVおよびVの1種類以上の化合物を含む。
Figure 2018090569
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 2018090569
−O−、−(CO)O−または−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原子はハロゲンによって置き換えられていてもよく、
環Aは、
Figure 2018090569
を表し、
環Bは、互いに独立に、1個または2個のFまたはClで置換されていてもよい1,4−フェニレン、
Figure 2018090569
を表し、
は、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルケニル基、ハロゲン化アルコキシ基またはハロゲン化アルケニルオキシ基を表し、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、
は、−CFO−、−(CO)O−または単結合を表し、および
cは、0、1または2、好ましくは1または2を表し、
Figure 2018090569
を表し、
は好ましくは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニルを表し、
は好ましくは、F、OCF、ClまたはCF、特にFを表す。
本発明による誘電的に負または正のLC媒体のネマチック相は、好ましくは、10℃以下〜60℃以上、特に好ましくは、0以下〜70℃以上の温度範囲においてネマチック相を有する。
本出願の目的のために、置換されたベンゼン環のための2つの式
Figure 2018090569
は同一であり、1,4−置換シクロヘキサンは、
Figure 2018090569
で表され、好ましくは1,4−トランス配置である。
基Lで置換されている式の
Figure 2018090569
のフェニレン環は、所望の一箇所のみで基Lによって置換されている。
対応して(L)は、様々な遊離位置における数r個の置換基Lを表す。
本発明および特に以下の例において、メソゲン化合物の構造を頭文字とも呼ばれる略号で示す。これらの頭文字において、化学式は、下の表A〜Cを使用して次の通り略記される。全ての基C2n+1、C2m+1およびC2l+1またはC2n−1、C2m−1およびC2l−1は、それぞれの場合でn、mおよびl個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニル、好ましくは1E−アルケニルを、それぞれ表す。表Aには化合物の核構造の環要素に使用されるコードを示し、一方、表Bには連結基を示す。表Cには、左手または右手の末端基のためのコードの意味を与える。頭文字は、任意要素である連結基と共に環要素のためのコードと、続く第1のハイフンおよび左手の末端基のためのコードと、第2のハイフンおよび右手の末端基のためのコードとから構成される。表Dには、それらのそれぞれの略号と共に化合物の例示構造を示す。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
表中、nおよびmは、それぞれ整数を表し、3つの点「...」は、この表からの他の略号のためのスペースである。
以下の表に、それらのそれぞれの略号と共に例示構造を示す。これらは、略号の規則の意味を明示するために示される。式Iの化合物に加え好ましくは、本発明による混合物は下に述べる化合物の1種類以上の化合物を含む。
以下の略号を使用する:
(n、mおよびzは、それぞれの場合で互いに独立に整数、好ましくは1〜6)
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
表Eは、本発明によるLC媒体に添加できる可能なキラルドーパントを示す。
Figure 2018090569
LC媒体は任意成分として、0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%の好ましくは表Eからの化合物より成る群より選択されるドーパントを含む。
表Fに、本発明によるLC媒体に添加できる可能な安定剤を示す。
(nは、ここでは、1〜12の整数、好ましくは、1、2、3、4、5、6、7または8を表し、末端のメチル基は示していない。)
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
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F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Gに、好ましくは重合性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 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表G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Hに、好ましくは非重合性の自己配向添加剤として本発明によるLC媒体で用いることができる例示化合物を示す。
Figure 2018090569
本出願において、他に明らかに示さない限り、用語「化合物(compounds)」は、また「化合物(1種類または多種類)(compound(s))」とも書き、1種類および多種類の両方の化合物を表す。反対に、定義により、これが可能であり、他に示されていない場合、用語「化合物(compound)」は、一般に、多種類の化合物も包含する。LC媒体(LC media)およびLC媒体(LC medium)との用語も同様である。用語「成分」は、それぞれの場合において、1種類または多種類の物質、化合物および/または粒子を包含する。
加えて、以下の略号および記号を使用する:
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)であり、
は20℃における容量閾値(フレデリックス閾値)(V)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、全ての固形分または液晶成分を含み、溶媒を含まない対応する混合物の全体に関する。
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。
所与の時間で所定の強度のUVA光(通常、365nm)を照射し、同時に電圧をディスプレイに印加(通常、10V〜30Vの交流、1kHz)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、100mW/cmの水銀蒸気ランプを使用し、320nm(340nmでもよい。)帯域通過フィルターが装着された標準的なUVメーター(Ushio UNIメーター)を使用して強度を測定する。
以下の例は、本発明を一切制限することを意図せず、本発明を説明する。しかしながら、物理的特性は、当業者に対して、どのような特性を達成でき、それらを、どの範囲まで改変できるかを明らかにする。よって、特に、好ましく達成できる種々の特性の組み合わせが、当業者に対して十分に規定される。
本発明の実施形態および可変部の更なる組み合わせは、記載に従って、特許請求の範囲からも分かる。
用いられる化合物は商業的に入手できない場合、標準的な実験室的手法によって合成する。LC媒体は、ドイツ国メルク社製である。
<A)合成例>
<例1>3−{2−[4−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシメチル)ブトキシ]−3−{3−[(2−メチルプロパ−2−エノイル)オキシ]プロピル}−5−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェニル}プロピル2−メチルプロパ−2−エノエート1の合成
Figure 2018090569
1.1. 1−(ベンジルオキシ)−4−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキス−1−エン−1−イル]ベンゼン(A)の合成
Figure 2018090569
3.40g(140mmol)のマグネシウム削片を10mlのテトラヒドロフラン(THF、tetrahydrofuran)に最初に入れグリニャール反応を開始するために、90mlのTHF中36.0g(137mmol)の1−(ベンジルオキシ)−4−ブロモベンゼンの溶液10mlを添加する。熱源を除去し、反応溶液が還流下で沸騰するような速度で残りの溶液を反応混合物にゆっくり滴下で添加する。この添加の間に反応混合物は色が褐色に変化し、添加が完了したら、混合物を沸点で更に1時間撹拌する。200mlのTHF中30.0g(120mmol)の4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサン−1−オン溶液を沸点において滴下で添加し、この温度で混合物を1時間撹拌する。反応混合物を放置して室温に冷却し、水および半濃塩酸を使用して注意深く酸性化し、メチルtert−ブチルエーテルで抽出し、相を分離する。足し合わせた有機相を水および飽和NaHCO溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空下で蒸発させる。次いで、得られた中間体を700mlのトルエンに溶解し、1.29g(6.97mmol)のトルエン−4−スルホン酸一水和物を添加し、混合物を還流下で7時間撹拌する。この間に反応溶液は、色が黄橙色から暗褐色に変化する。懸濁液を飽和NaHCO溶液で洗浄し、水相をトルエンで抽出し、足し合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空中で蒸発させて、粗生成物を褐色の固体として得て、これをヘプタン/トルエン(9:1〜2:1)でシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーで精製する。生成物画分を真空中で蒸発させ、得られた固体を僅かに高温のヘプタンで撹拌してトルエンから抽出し、冷却後に吸引濾過して反応生成物を淡黄色の固体として得る。
Figure 2018090569
1.2. 4−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェノール(B)の合成
Figure 2018090569
28.6g(68.6mmol)のベンジルエーテルAを280mlのTHFに溶解し、7.5gの炭素上パラジウム(水54%、E101R、Degussa社)を添加する。次いで反応混合物を大気圧下、室温で水素雰囲気下で17.5時間撹拌する。反応溶液を触媒から分離し、真空中で蒸発させる。得られた粗生成物をヘプタンから結晶化し、無色の固体を得る。
Figure 2018090569
1.3. 2,6−ジブロモ−4−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェノール(C)の合成
Figure 2018090569
22.3g(67.3mmol)のフェノールBを400mlのジクロロメタンに懸濁させ、2.00ml(14.0mmol)のジイソプロピルアミンを添加する。24.00g(134.8mmol)のN−ブロモスクシンイミドを200mlのジクロロメタンに溶解し、室温で反応溶液に滴下で添加する。反応混合物を室温で16時間撹拌し、続いて水を添加し、混合物を撹拌し、相を分離する。水相をジクロロメタンで抽出し、足し合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空中で蒸発させると黄色の固体が得られ、これを5℃でヘプタン(1:5)から結晶化させ、生成物を淡黄色の固体として得る。
Figure 2018090569
1.4. 6−(2−{2,6−ジブロモ−4−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェノキシ}エチル)−2.2,3.3,9.9,10.10−オクタメチル−4,8−ジオキサ−3,9−ジシラウンデカン(E)の合成
Figure 2018090569
10.00g(20.36mmol)のジブロミドC、8.90g(25.5mmol)のアルコールD(合成は、欧州特許出願公開第2918658号明細書参照)および6.70g(25.55mmol)のトリフェニルホスフィンを70.0mlのテトラヒドロフランに溶解し、5.30ml(27.00mmol)のアゾジカルボン酸ジイソプロピルを滴下で添加する。反応溶液を室温で16時間撹拌し、続いて真空中で蒸発させる。得られた固体をヘプタンおよびヘプタン/酢酸エチル(9:1)でシリカゲルに通して濾過し、生成物画分を足し合わせ、真空中で蒸発させて、生成物を黄色の固体として得る。
1.5. 3−(2−{4−[(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ]−3−{[(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ]メチル}ブトキシ}−3−(3−ヒドロキシプロピル)−5−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェニル)プロパン−1−オールFの合成
Figure 2018090569
18.13g(171.1mmol)の炭酸ナトリウムを96.4mlの水に溶解する。371.3mlのテトラヒドロフラン中31.2g(38.0mmol)の臭化物Eおよび59.6g(420.1mmol)の2−ブトキシ−1,2−オキサボロランの溶液を添加する。0.53ml(3.81mmol)のトリエチルアミン、0.80g(4.58mmol)の塩化パラジウム(II)および4.28g(9.17mmol)の2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジイソプロポキシ−1,1’−ビフェニルを反応混合物に添加する。反応混合物を80℃で72時間撹拌し、室温に冷却し、水およびメチルtert−ブチルエーテルを添加し、混合物を撹拌し、相を分離する。水相をメチルtert−ブチルエーテルで抽出し、足し合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空中で蒸発させる。得られた橙黄色のオイルをヘプタン/酢酸エチル(8:2)でシリカゲルに通して濾過し、生成物画分を足し合わせ、真空中で蒸発させ、生成物を淡黄色のオイルとして得る。
1.6. 3−{2−[4−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシメチル)ブトキシ]−3−{3−[(2−メチルプロパ−2−エノイル)オキシ]プロピル}−5−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェニル}プロピル2−メチルプロパ−2−エノエート(G)の合成
Figure 2018090569
9.80g(13.0mmol)のビスアルコールFおよび4.5ml(53.1mmol)のメタクリル酸を60mlのジクロロメタンに溶解し、2℃に冷却する。次いで、40mlのジクロロメタン中9.10ml(52.8mmol)の1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドの溶液を滴下で添加し、混合物を室温で16時間撹拌する。反応混合物を真空中で蒸発させ、ジクロロメタンおよびジクロロメタン/メチルtert−ブチルエーテル(95:5)のAlの上層(塩基性)でシリカゲルに通して濾過する。生成物画分を足し合わせ、真空中で蒸発させて、反応生成物を無色のオイルとして得る。
Figure 2018090569
1.7. 3−{2−[4−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシメチル)ブトキシ]−3−{3−[(2−メチルプロパ−2−エノイル)オキシ]プロピル}−5−[4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル]フェニル}プロピル2−メチルプロパ−2−エノエート1の合成
Figure 2018090569
4.70g(5.00mmol)の化合物Gを40mlのテトラヒドロフランに溶解し、2℃に冷却する。次いで、7.00ml(14.0mmol)の塩酸(2N)を滴下で添加する。次いで、反応溶液を室温で4時間撹拌する。脱保護が完了したら、反応混合物を飽和NaHCO溶液を使用して中和し、メチルtert−ブチルエーテルを添加し、混合物を撹拌する。相を分離し、水相をメチルtert−ブチルエーテルで抽出し、足し合わせた有機相を水および飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、最高温度40℃において真空中で蒸発させる。得られた粗生成物をヘプタン/酢酸エチル(1:1)でシリカゲルに通して濾過し、生成物画分を真空中で蒸発させる。得られた固体をヘプタン/メチルtertブチルエーテル(95:5)(溶液について60℃)から結晶化する。反応生成物は室温で無色の固体として沈殿し、吸引濾過できる。
相:Tg−35℃、融点79℃。
Figure 2018090569
以下の化合物を、記載した合成に類似して調製する。
<例2>
Figure 2018090569
無色の結晶。
相:Tg−28℃、融点47℃。
Figure 2018090569
<例3>
Figure 2018090569
無色の結晶。
相:Tg−18℃、融点73℃。
Figure 2018090569
<例4>
Figure 2018090569
無色の結晶。
相:Tg−56℃、融点65℃。
<B)混合物例>
本発明によるLC媒体は、示された重量パーセントの割合の低分子量成分から成る以下の液晶混合物を使用して調製する(略号は、上表A〜E参照)。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
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Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
Figure 2018090569
以下の重合性自己配向添加剤(PSAA:polymerisable self−alignment additive)を使用する。
Figure 2018090569
Figure 2018090569
以下の重合性化合物を使用する。
Figure 2018090569
<混合物例1>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)および重合性自己配向添加剤1(0.6重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H0に添加し、混合物を均質化する。
プレ配向層を有さない試験用セルにおける使用:
形成した混合物を、試験用セル(ポリイミド配向層なし、層厚dは約4.0μm、両側にITOコーティング、パッシベーション層なし)に導入する。LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVAセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。
セルのポリマー安定化:
光学的閾電圧より大きい電圧(例えば、14Vpp)を印加しながら、100mW/cmの強度を有するUV光を20℃または40℃において340nmバンドパスフィルターでVAセルを照射する。これにより、重合性化合物の重合を起こす。よって、ホメオトロピック配向が追加して安定化され、「プレチルト」が確立され、ポリマー層が形成される。得られるPSA−VAセルは、電圧を印加すると広い温度範囲(透明点まで)で可逆的にスイッチできる。重合されていないセルと比較して、応答時間は短縮されている。
重合性自己配向添加剤1などの添加剤を使用することで、VA、PM−VA、PVA、MVAおよび類似の技術のために使用するVA配向層(例えばポリイミド)は、もはや必要ない。
また重合は原則として、電圧を印加することなく実施することもできる。またホメオトロピック配向も、印加電圧なしで安定化される。
<混合物例V1(比較用)>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)およびターフェニル構造に基づく重合性自己配向添加剤V1(0.6重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H1に添加し、混合物を均質化する。
<混合物例2および3>
それぞれの場合で個々に混合物例1に類似してネマチックLC媒体H1(Δε<0)に、重合性自己配向添加剤2(0.6重量%)または3(0.6重量%)および重合性化合物RM−1(0.3重量%)を添加し、混合物を均質化する。形成された混合物をプレ配向層なしの試験用セルに導入し、上記の通り試験する。
LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定したままであり、形成されたVAセルは電圧の印加で可逆的にスイッチできる。
<セル内の混合物の特性解析(ディスプレイ装置)>
<VHR測定>自己整合添加剤の効果
試験用セルのVHR(voltage holding ratio、電圧保持率)値を、UV照射(表1)で開始する重合プロセス(PSA安定化)の前後で測定する。
Figure 2018090569
重合プロセス後の本発明による混合物のVHR値は、従来の混合物のものよりも大きい。
<チルト安定性>60Vpp、200Hz、25℃、60時間の電気的ストレス下でのチルト安定性は、混合物の実施例1、2、3およびV1の間に有意な差を示さない。
<混合物例4>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)および重合性自己配向添加剤1(0.6重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H2に添加し、混合物を均質化する。
プレ配向層を有さない試験用セルにおける使用:
形成した混合物を、試験用セル(ポリイミド配向層なし、層厚dは約4.0μm、両側にITOコーティング、パッシベーション層なし)に導入する。LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVAセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。
セルのポリマー安定化:
光学的閾電圧より大きい電圧(例えば、14Vpp)を印加しながら、100mW/cmの強度を有するUV光を20℃または40℃において340nmバンドパスフィルターでVAセルを照射する。これにより、重合性化合物の重合を起こす。よって、ホメオトロピック配向が追加して安定化され、「プレチルト」が確立され、ポリマー層が形成される。得られるPSA−VAセルは、電圧を印加すると広い温度範囲(透明点まで)で可逆的にスイッチできる。重合されていないセルと比較して、応答時間は短縮されている。
重合性自己配向添加剤1などの添加剤を使用することで、VA、PM−VA、PVA、MVAおよび類似の技術のために使用するVA配向層(例えばポリイミド)は、もはや必要ない。
また重合は原則として、電圧を印加することなく実施することもできる。またホメオトロピック配向も、印加電圧なしで安定化される。
<混合物例V2(比較用)>
重合性化合物RM−1(0.25重量%)およびターフェニル構造に基づく重合性自己配向添加剤V1(0.6重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H2に添加し、混合物を均質化する。
<混合物例5および6>
それぞれの場合で個々に混合物例1に類似してネマチックLC媒体H1(Δε<0)に、重合性自己配向添加剤2(0.6重量%)または3(0.6重量%)および重合性化合物RM−1(0.25重量%)を添加し、混合物を均質化する。形成された混合物をプレ配向層なしの試験用セルに導入し、上記の通り試験する。
LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定したままであり、形成されたVAセルは電圧の印加で可逆的にスイッチできる。
<セル内の混合物の特性解析(ディスプレイ装置)>
<VHR測定>自己整合添加剤の効果
試験用セルのVHR(voltage holding ratio、電圧保持率)値を、UV照射(表2)で開始する重合プロセス(PSA安定化)の前後で測定する。
Figure 2018090569
重合プロセス後の本発明による混合物のVHR値は、従来の混合物のものよりも大きい。
<チルト安定性>60Vpp、200Hz、25℃、60時間の電気的ストレス下でのチルト安定性は、混合物の実施例4、5、6およびV2の間に有意な差を示さない。
<混合物例7>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)および重合性自己配向添加剤1(0.3重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H15に添加し、混合物を均質化する。
プレ配向層を有さない試験用セルにおける使用:
形成した混合物を、試験用セル(ポリイミド配向層なし、層厚dは約4.0μm、両側にITOコーティング、パッシベーション層なし)に導入する。LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVAセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。
セルのポリマー安定化:
光学的閾電圧より大きい電圧(例えば、14Vpp)を印加しながら、100mW/cmの強度を有するUV光を20℃または40℃において340nmバンドパスフィルターでVAセルを照射する。これにより、重合性化合物の重合を起こす。よって、ホメオトロピック配向が追加して安定化され、「プレチルト」が確立され、ポリマー層が形成される。得られるPSA−VAセルは、電圧を印加すると広い温度範囲(透明点まで)で可逆的にスイッチできる。重合されていないセルと比較して、応答時間は短縮されている。
重合性自己配向添加剤1などの添加剤を使用することで、VA、PM−VA、PVA、MVAおよび類似の技術のために使用するVA配向層(例えばポリイミド)は、もはや必要ない。
<混合物例V3(比較用)>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)およびターフェニル構造に基づく式V1の重合性自己配向添加剤(0.3重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H15に添加し、混合物を均質化する。
<混合物例8および9>
それぞれの場合で個々に混合物例1に類似してネマチックLC媒体H15(Δε<0)に、重合性自己配向添加剤2(0.7重量%)または3(0.7重量%)および重合性化合物RM−1(0.25重量%)を添加し、混合物を均質化する。形成された混合物をプレ配向層なしの試験用セルに導入し、上記の通り試験する。
LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定したままであり、形成されたVAセルは電圧の印加で可逆的にスイッチできる。
<セル内の混合物の特性解析(ディスプレイ装置)>
<VHR測定>自己整合添加剤の効果
試験用セルのVHR(voltage holding ratio、電圧保持率)値を、UV照射(表3)で開始する重合プロセス(PSA安定化)の前後で測定する。
Figure 2018090569
重合プロセス後の本発明による混合物のVHR値は、従来の混合物のものよりも大きい。
<混合物例10>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)および重合性自己配向添加剤4(1.5重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H15に添加し、混合物を均質化する。
プレ配向層を有さない試験用セルにおける使用:
形成した混合物を、試験用セル(ポリイミド配向層なし、層厚dは約4.0μm、両側にITOコーティング、パッシベーション層なし)に導入する。LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVAセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。
セルのポリマー安定化:
光学的閾電圧より大きい電圧(例えば、14Vpp)を印加しながら、100mW/cmの強度を有するUV光を20℃または40℃において340nmバンドパスフィルターでVAセルを照射する。これにより、重合性化合物の重合を起こす。よって、ホメオトロピック配向が追加して安定化され、「プレチルト」が確立され、ポリマー層が形成される。得られるPSA−VAセルは、電圧を印加すると広い温度範囲(透明点まで)で可逆的にスイッチできる。重合されていないセルと比較して、応答時間は短縮されている。
重合性自己配向添加剤1などの添加剤を使用することで、VA、PM−VA、PVA、MVAおよび類似の技術のために使用するVA配向層(例えばポリイミド)は、もはや必要ない。
<混合物例V4(比較用)>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)およびターフェニル構造に基づく式V2の重合性自己配向添加剤(1.5重量%)をVAタイプ(Δε<0)のネマチックLC媒体H15に添加し、混合物を均質化する。
<セル内の混合物の特性解析(ディスプレイ装置)>
<VHR測定>自己整合添加剤の効果
試験用セルのVHR(voltage holding ratio、電圧保持率)値を、UV照射(表4)で開始する重合プロセス(PSA安定化)の前後で測定する。
Figure 2018090569
重合プロセス後の本発明による混合物のVHR値は、従来の混合物のものよりも大きい。
<混合物例11(正のΔε)>
重合性化合物RM−1(0.3重量%)および重合性自己配向添加剤1(1.0重量%)をVA−IPSタイプ(Δε>0)のネマチックLC媒体(ホスト混合物)H19に添加し、混合物を均質化する。
プレ配向層を有さない試験用セルにおける使用:
形成した混合物を、試験用セル(ポリイミド配向層なし、層厚dは約4.0μm、対向基板表面上のガラス基板表面上に配置されたITO櫛形電極、パッシベーション層なし)に導入する。LC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVA−IPSセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。
いずれの場合もLC媒体は、基板表面との自発的なホメオトロピック(垂直)配向を有する。この配向は透明点まで安定に保たれ、形成したVAセルは電圧を印加することで、可逆的にスイッチできる。

Claims (24)

  1. 式Iの化合物。
    Figure 2018090569
    (式中、
    Figure 2018090569
    Figure 2018090569
    Lは、それぞれの場合で互いに独立に1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、アルケニル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表し、またはF、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)R、3〜20個のC原子を有し置換されてよいアリールもしくはシクロアルキルを表し、
    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、
    は、下式のアンカー基を表し、
    Figure 2018090569
    pは、1または2を表し、
    oは、0または1を表し、
    は、互いに独立に、H、アルキル、フルオロアルキル、−OH、−SH、−NH、−NHR11、−NR11 、NHC(O)−R11、−OR11、−C(O)OHまたは−CHOを表し、ただし少なくとも1個の基Xは、−OH、−SH、−NH、−NHR11、−C(O)OHおよび−CHOから選択する基を表し、
    11は、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
    Sp、Spは、それぞれの場合で互いに独立に、スペーサー基または単結合を表し、
    Spは、3価または4価の基を表し、
    は、互いに独立に、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有し直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル(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−、−CH=CH−、−C≡C−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表すか、または基−Sp−Pを表し、
    mは、1、2または3を表し、
    nは、0または1を表し、ただしo=1の場合、n=0を条件とし、
    p1、p2は、それぞれの場合で互いに独立に0、1または2を表し、ただしp1+p2=1または2であり、
    r1は、0、1または2を表し、
    r2は、0、1または2を表し、
    r3は、0または1を表し、
    r4は、それぞれの場合で互いに独立に0または1を表し、
    、Zは、それぞれの場合で互いに独立に、単結合、−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−または−(CR00n1−を表し、
    n1は、1、2、3または4を表し、
    は、それぞれの場合で互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
    00は、それぞれの場合で互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表す。)
  2. 式Iに対してp2は、0であることを特徴とする請求項1に記載の化合物。
  3. Figure 2018090569
    の環を表すことを特徴とする請求項1または2に記載の化合物。
  4. nは、0であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
  5. mは、2であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物。
  6. 式Iの化合物は、式IA、IBおよびICから選択することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2018090569
    (式中、
    、Sp、P、p1、L、r1、r2、r3、r4およびRは、それぞれ互いに独立に請求項1に記載の式Iの通り定義され、および
    Figure 2018090569
    の環を表す。)
  7. p1は、1または2であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。
  8. Lは、H、F、Cl、CH、エチル、プロピル、シクロプロピルまたはイソプロピルを表すことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物。
  9. は、以下の式から選択することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2018090569
    (式中、Sp、Sp、Sp、Xおよびpは、請求項1で定義される通りである。)
  10. 以下の式から選択する請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2018090569
    Figure 2018090569
    Figure 2018090569
    (式中、
    およびRは、独立に請求項1に記載の式Iの通り定義され、および
    R2は、式IにおいてLの通り定義される。)
  11. 式Iまたはサブ式において基Rは、1個または2個のOH基を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の化合物。
  12. 基Rは、
    Figure 2018090569
    (式中、Sp、Sp、Sp、pおよびXは、請求項1の通りの意味を有する。)
    から選択する基を表すことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の化合物。
  13. 基Rは、下のサブ式から選択する基を表すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 2018090569
  14. 式Iの化合物に対して、1種類以上の重合性基Pは、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、ビニルオキシ、オキセタンおよびエポキシドから選択することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の化合物。
  15. LC媒体を画定する表面に対してホメオトロピック配向に効果を及ぼすLC媒体用の添加剤としての請求項1〜14のいずれか1項に記載の式Iの化合物の使用であって、
    ただしホメオトロピック配向に効果を及ぼした後に、化合物を重合してもよい方法。
  16. 低分子量で非重合性の液晶成分と、請求項1〜14のいずれか1項に記載の式Iの1種類以上の重合性化合物を含む重合性または重合された成分とを含むLC媒体であって、
    ただし重合された成分は、重合性成分を重合して得ることができるLC媒体。
  17. 10重量%未満の濃度で式Iの化合物を含むことを特徴とする請求項16に記載のLC媒体。
  18. 式Mの1種類以上の重合性化合物または式Mの化合物を含む(コ)ポリマーを含むことを特徴とする請求項16または17に記載のLC媒体。
    Figure 2018090569
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    、Pは、それぞれ独立に、重合性基を表し、
    Sp、Spは、それぞれ独立に、スペーサー基を表し、
    、Aは、それぞれ互いに独立に、以下の群より選択される基を表し:
    a)トランス−1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレンおよび4,4’−ビシクロヘキシレンから成る群(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く、ただし加えて、1個以上のH原子は基Lで置き換えられていてもよい。)、または下より選択される基、
    Figure 2018090569
    b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンから成る群(ただし加えて、1個または2個のCH基はN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原子は基Lまたは−Sp−Pで置き換えられていてもよい。)、
    c)テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、テトラヒドロフラン−2,5−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、チオフェン−2,5−ジイルおよびセレノフェン−2,5−ジイルから成る群(また、それぞれの基は、基Lで一置換または多置換されていてもよい。)、
    d)飽和、部分的に不飽和または完全に不飽和で、置換されていてもよく、5〜20個の環C原子を有する多環式基(加えて、1個以上の該基は、ヘテロ原子で置き換えられていてもよい。)から成る群であって、好ましくは、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、
    Figure 2018090569
    からなる群(ただし加えて、これらの基における1個以上のH原子は基Lもしくは−Sp−Pで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上の二重結合は単結合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い。)より選択され、
    は、重合性基を表し、
    Spは、スペーサー基を表し、
    nは、0、1、2または3を表し、
    は、それぞれの場合で互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−または−(CH−(式中、nは、2、3または4である。)、−O−、−CO−、−C(R)−、−CHCF−、−CFCF−または単結合を表し、
    Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF、または、直鎖状または分岐状で、それぞれの場合で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、
    、R00は、それぞれ互いに独立に、H、F、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ルを表し、ただし加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていても良く、
    Mは、−O−、−S−、−CH−、−CHY−または−CY−を表し、
    およびYは、それぞれ互いに独立に、Rに対して上で示される意味の1つを有するか、または、ClまたはCNを表し、
    、Wは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CH−O−、−O−CH−、−C(R)−または−O−を表し、および
    およびRは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜6個のC原子を有するアルキル、好ましくは、H、メチルまたはエチルを表し、
    ただし存在する少なくとも1個の基P−Sp−、−Sp−Pおよび−Sp−Pが基Raaを表さないことを条件として、1個以上の基P−Sp−、−Sp−Pおよび−Sp−Pは基Raaを表してもよく、
    aaは、H、F、Cl、CNまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキルを表し、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、C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−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く、ただし、基−OH、−NH、−SH、−NHR、−C(O)OHおよび−CHOはRaa内に存在しない。)
  19. 式A、BおよびCの化合物の群から選択する1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 2018090569
    (式中、
    2A、R2BおよびR2Cは、それぞれ互いに独立に、Hまたは15個までのC原子を有するアルキル基を表し、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、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 2018090569
    −C≡C−、−CH=CH−、−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−または−CH=CHCHO−を表し、
    pは、1または2、好ましくは1を表し、
    qは、0または1を表し、
    (O)は、−O−または単結合を表し、および
    vは、1〜6を表す。)
  20. 2枚の基板および少なくとも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。)を有し、基板間に配置された請求項16〜19のいずれか1項に記載のLC媒体の層(ただし、式Iの化合物は、基板表面に対するLC媒体のホメオトロピック配向に効果を及ぼすことに適している。)を有するLCセルを含むLCディスプレイ。
  21. 基板は、ホメオトロピック配向のための配向層を有していないことを特徴とする請求項20に記載のLCディスプレイ。
  22. 負の誘電異方性を有するLC媒体と、反対側の基板上に配置された電極とを含有するVAディスプレイであることを特徴とする請求項20または21に記載のLCディスプレイ。
  23. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の式Iの1種類以上の化合物を低分子量液晶成分と混合し、任意成分として1種類以上の重合性化合物および/または任意所望の添加剤を添加することを特徴とするLC媒体を調製する方法。
  24. 2枚の基板および少なくとも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。)を有するLCセルを含むLCディスプレイを製造する方法であって、
    ・請求項16〜19のいずれか1項に記載のLC媒体をセルに充填する工程(ただし、基板表面に対するLC媒体のホメオトロピック配向が確立されている。)と、
    ・任意にセルに電圧を印加するまたは電界の作用下において、一段または多段のプロセスで重合性成分(1種類または多種類)を重合する工程と
    を含む方法。
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