JP2019505496A - ケイ皮酸誘導体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、式S(式中、基は、請求項1で示される意味を有する)のケイ皮酸誘導体、それらを調製するための方法、および液晶混合物中での自己組織化光配向剤としてのそれらの使用に関する。本発明はさらに、式Sの1種以上の化合物と任意に重合可能な化合物とを含む正または負の誘電異方性を有する液晶混合物を光配向させることによって、ホモジニアス配向を有する液晶(LC)ディスプレイ装置を作製するための方法、自己組織化光配向剤と任意に重合可能な化合物とを含む液晶混合物、および前記方法によって製造されたLCディスプレイに関する。
Description
本発明は、ケイ皮酸誘導体、それらを調製するための方法、および液晶混合物中での自己組織化光配向剤としてのそれらの使用に関する。本発明はさらに、前記ケイ皮酸誘導体と、任意に重合可能な化合物とを含む液晶混合物、ケイ皮酸誘導体をその自己組織化後に光配向させることによって、ホモジニアス配向を有する液晶(LC)ディスプレイ装置を作製するための方法、および前記方法によって製造されたLCディスプレイに関する。
液晶媒体は、情報ディスプレイの目的で電気光学ディスプレイ(液晶ディスプレイ−LCD)において数十年間使用されてきた。現在使用されている液晶ディスプレイ(LCディスプレイ)は、TN(「ねじれネマティック(twisted nematic)」)型のものであることが多い。しかしながら、これらはコントラストの視野角依存性が強いという欠点を有する。
さらに、より広い視野角を有するいわゆるVA(「垂直配向(vertically aligned)」)ディスプレイが知られている。VAディスプレイのLCセルは、2つの透明電極間にLC媒体の層を含み、ここで、LC媒体は、通常、誘電(DC)異方性の負の値を有する。スイッチオフされた状態では、LC層の分子は、電極表面に垂直に配向されるか(ホメオトロピック配向)、または傾斜した平面(ホモジニアス)配向を有するように配向される。2つの電極に電圧を印加すると、電極表面に平行なLC分子の再配向が起こる。さらに、いわゆるIPS(「インプレインスイッチング」)ディスプレイおよびそれ以降にFFS(「フリンジフィールドスイッチング」)ディスプレイが報告されており(とりわけ、S.H.Jung et al.,Jpn.J. Appl.Phys.,Volume 43,No.3,2004,1028を参照されたい)、これは同じ基板上に2つの電極を含み、そのうちの一方の電極は櫛形状に構造化されており、他方の電極は構造化されていない。これにより、強い、いわゆる「フリンジ電界」が生成され、すなわち、電極のエッジに近い強い電界と、セル全体にわたって、強い垂直成分と、それに強い水平成分との両方を有する電界とが生成される。FFSディスプレイは、コントラストの視野角依存性が低い。FFSディスプレイは、通常、正の誘電異方性を有するLC媒体と、通常はポリイミドの配向層とを含み、この層がLC媒体の分子に平面配向を提供する。
さらに、FFSディスプレイが開示されており(S.H Lee et al.,Appl.Phys.Lett.73(20),1998,2882−2883およびS.H.Lee et al.,Liquid Crystals 39(9),2012,1141−1148を参照されたい)、これはFFSディスプレイと同様の電極設計および層厚を有するが、正の誘電異方性を有するLC媒体の代わりに負の誘電異方性を有するLC媒体の層を含む。負の誘電異方性を有するLC媒体は、正の誘電異方性を有するLC媒体と比較して傾斜が少なく、ねじれ配向がより大きい、より好適なダイレクタ配向を示し、その結果、これらのディスプレイはより高い透過率を有する。
さらに開発されているものは、いわゆるPS(ポリマー形成(polymer sustained))またはPSA(ポリマー形成配向(polymer sustained alignment))ディスプレイであり、これらについては「ポリマー安定化」という用語が使用されることもある。PSAディスプレイは、特に、コントラストの好適な視野角依存性などの他のパラメーターに重大な悪影響を及ぼすことなく、応答時間の短縮によって区別される。
これらのディスプレイでは、少量(例えば、0.3重量%、典型的には<1重量%)の1種以上の重合可能な化合物がLC媒体に添加され、LCセル中への導入後、通常はUV光重合によって、印加された電圧の有無にかかわらず、電極間でin situ重合またはin situ架橋される。反応性メソゲンまたは「RM」としても知られている重合可能なメソゲン化合物または液晶化合物のLC混合物への添加が特に適していると判明している。これまで主に、PSA技術は、負の誘電異方性を有するLC媒体に用いられてきた。
特に記載がない限り、「PSA」という用語は、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、以下で使用される。
これまでのところ、PSAの原理は、様々な古典的なLCディスプレイで使用されている。したがって、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。重合可能な化合物の重合は、好ましくは、PSA−VAおよびPSA−OCBディスプレイの場合には、印加された電圧を用いて、PSA−IPSディスプレイの場合には、印加された電圧を用いてまたは用いずに行われる。試験セルで実証され得るように、PS(A)法は、セル内で「プレチルト」をもたらす。PSA−OCBディスプレイの場合、例えば、屈曲構造が安定化されることで、オフセット電圧が不要となるか、または低減され得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、応答時間に良い効果を及ぼす。PSA−VAディスプレイには、標準的なMVAまたはPVAピクセルおよび電極レイアウトを使用することができる。しかしながら、さらに、例えば、片側のみ構造化された電極で、突起部なしで処理することも可能であり、これにより製造が大幅に簡素化され、それと同時に、非常に良好な光透過率と同時に非常に良好なコントラストがもたらされる。
PSA−VAディスプレイは、例えば、特開平10−036847号公報(JP10−036847A)、欧州特許出願公開第1170626号明細書(EP1170626A2)、米国特許第6861107号明細書(US6,861,107)、米国特許第7169449号明細書(US7,169,449)、米国特許出願公開第20040191428号明細書(US2004/0191428A1)、米国特許出願公開第2006/0066793号明細書(US2006/0066793A1)および米国特許出願公開第2006/0103804号明細書(US2006/0103804A1)に記載されている。PSA−OCBディスプレイは、例えば、T.−J−Chen et al.,Jpn.J.Appl.Phys.45,2006,2702−2704およびS.H.Kim,L.−C−Chien,Jpn.J.Appl.Phys.43,2004,7643−7647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6177972号明細書(US6,177,972)およびAppl. Phys.Lett.1999,75(21),3264に記載されている。PSA−TNディスプレイは、例えば、Optics Express 2004,12(7),1221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(WO2010/089092A1)に開示されている。
上記で記載される従来のLCディスプレイと同様に、PSAディスプレイは、アクティブマトリックスディスプレイまたはパッシブマトリックスディスプレイとして動作させることができる。アクティブマトリックスディスプレイの場合、個々の画素は、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」)などの集積非直線能動素子によってアドレスされる一方で、パッシブマトリックスディスプレイの場合には、個々の画素は、通常、マルチプレックス法によってアドレスされ、ここで、両方の方法は、先行技術から知られている。
先行技術では、例えば、以下の式の重合可能な化合物がPSA−VAに使用される:
[式中、P1およびP2は、重合可能な基を示し、通常、例えば米国特許第7169449号明細書(US7,169,449)に記載されているようにアクリレート基またはメタクリレート基を示す]。
上述のプレチルトを生ずるポリマー層の下では、配向層(通常はポリイミド)が、製造プロセスのポリマー安定化工程にかかわらず、液晶の初期の均一な配向を提供する。
ラビングポリイミドは、液晶を配向させるために長らく使用されてきた。しかしながら、ラビングプロセスは、表面のむら、汚れ、静電放電による問題、デブリなどの問題を生ずる。したがって、ポリイミド層の製造、層の処理およびバンプまたはポリマー層による改善への努力は比較的大きい。それゆえ、一方では製造コストを低減し、他方では画質(視野角依存性、コントラスト、応答時間)を最適化するのに役立つ簡素化技術が望ましい。
先行技術では、適切な発色団を含むポリマーを配向させるメカニズムが記載されており、ここで、分子の好ましい空間配置をもたらす直線偏光の照射によって光修飾性が開始される(米国特許第5389698号明細書(US5,389,698)を参照されたい)。これらの知見に基づき、配向面のそのような光誘発性の配向秩序化によってラビングを回避した液晶配向を達成するための技術である光配向が開発されていた。これは、光分解、光二量化、および光異性化のメカニズム(N.A.Clark et al.Langmuir 2010,26(22),17482−17488、およびそこに引用されている文献)を通じて直線偏光により達成することができる。
光架橋性シンナメートは、先行技術から公知であり、例えば、欧州特許出願公開第0763522号明細書(EP0763552)に開示されている以下の構造
を有する。そのような化合物から、例えば、以下のポリマー
を得ることができ、これは、国際公開第9949360号(WO9949360)に開示されているような光配向に使用されており、ここで、偏光感受性フォトポリマーは、直線偏光の照射によって配向され、このポリマーは、配向が適切な基板上で行われるときに液晶の配向層として使用することができる。このプロセスによって得られる配向層の欠点は、それらがポリイミドよりも低い電圧保持率を与えることである。
したがって、理想的にはなお、光反応性基を含む適切に誘導体化されたポリイミド層が必要とされる。更なる改善として考えられるのは、高いVHR値を犠牲にすることなくポリイミドの使用を全面的に回避することである。VAディスプレイの場合、このことは、国際公開第2012/104008号(WO2012/104008)および国際公開第2012/038026号(WO2012/038026)に開示されているように、自己組織化メカニズムにより現場で配向を生ずる自己配向剤をLCに添加した後、PSAディスプレイから知られている重合プロセスによって達成されていた。
シロキサンおよびその誘導されたポリシロキサンが、ディスプレイ用の配向材料として提案されていた(例えば、国際公開第2014/021174号(WO2014/021174A1)、国際公開第2008/044644号(WO2008/044644A1)および国際公開第2009/025388号(WO2009/025388))。しかしながら、ディスプレイを組み立てる前に、基板をこれらの材料でコーティングする必要がある。
N.A.Clark et al.,Langmuir 2010,26(22),17482−17488は、以下の構造の化合物
を基板上に自己組織化させて単分子層を生じさせることが可能であることを示しており、この単分子層は、光配向されることで液晶のホモジニアス配向を生ずることができる。しかしながら、LCセルの製造前に自己組織化の別個の工程が行われ、露光時の配向の可逆性が報告されていた。さらに、それらの強い色度のために、モニターまたはTV用のディスプレイへの適用が制限されている。
本発明の目的は、先行技術から知られている材料の欠点を有しない光配向可能な自己組織化材料を提供することである。
本発明の更なる目的は、ポリイミドを用いずに、かつ比較的短い応答時間、良好な視野角依存性および高コントラストなどのIPS技術の利点を手放さずに液晶を配向させる方法を提供することによって、LCディスプレイの製造プロセスを簡素化することである。
驚くべきことに、液晶分子と、下記式Sの1種以上の自己組織化光配向剤と、下記式Pの1種以上の重合可能な化合物とを含む液晶混合物を2枚の基板の間に介在させ、液晶の光配向を生ずる直線偏光を液晶混合物に照射し、かつ紫外光の照射によって液晶混合物中の重合可能な化合物を硬化させることによって、ポリイミド配向層なしで液晶ディスプレイを製造することが可能であることが見出された。
したがって、本発明は、式S
[式中
R11およびR12は、同一または異なって、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF5または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
Pは、重合可能な基を示し、
Sp、Sp11、Sp12は、スペーサー基または単結合を示し、
A11、A12およびA13は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、好ましくは4〜25個の環原子を有する芳香族基、脂環式基または複素環式基を示し、該基は、縮合環を含んでいてもよく、かつ該基は、置換されていないか、またはLによって一置換もしくは多置換されており、
Z11、Z12は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n1−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合であり、
R0およびR00は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
n1は、1、2、3または4であり、
mは、0、1または2であり、
nは、0または1であり、
pは、0または1であり、
qは、0、1または2であり、
m+n+p+qは、≦4であり、
rは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、0、1、2または3であり、
sは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、0、1、2、3または4であり、
Lは、P、P−Sp−、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、−N(Rx)2、任意に置換されたシリル、6〜20個のC原子を有する任意に置換されたアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシであり、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
PおよびSpは、上記で示される意味を有し、
Y1は、ハロゲンを示し、
Rxは、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖、分枝鎖もしくは環式のアルキル(ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、O原子および/もしくはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、PもしくはP−Sp−によって置き換えられていてよい)、6〜40個のC原子を有する任意に置換されたアリール基もしくはアリールオキシ基、または2〜40個のC原子を有する任意に置換されたヘテロアリール基もしくはヘテロアリールオキシ基を示し、
Gは、OHまたはSi(OR13)3を示し、
R13は、1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキルを示す]の化合物に関する。
R11およびR12は、同一または異なって、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF5または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
Pは、重合可能な基を示し、
Sp、Sp11、Sp12は、スペーサー基または単結合を示し、
A11、A12およびA13は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、好ましくは4〜25個の環原子を有する芳香族基、脂環式基または複素環式基を示し、該基は、縮合環を含んでいてもよく、かつ該基は、置換されていないか、またはLによって一置換もしくは多置換されており、
Z11、Z12は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n1−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合であり、
R0およびR00は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
n1は、1、2、3または4であり、
mは、0、1または2であり、
nは、0または1であり、
pは、0または1であり、
qは、0、1または2であり、
m+n+p+qは、≦4であり、
rは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、0、1、2または3であり、
sは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、0、1、2、3または4であり、
Lは、P、P−Sp−、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、−N(Rx)2、任意に置換されたシリル、6〜20個のC原子を有する任意に置換されたアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシであり、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
PおよびSpは、上記で示される意味を有し、
Y1は、ハロゲンを示し、
Rxは、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖、分枝鎖もしくは環式のアルキル(ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、O原子および/もしくはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、PもしくはP−Sp−によって置き換えられていてよい)、6〜40個のC原子を有する任意に置換されたアリール基もしくはアリールオキシ基、または2〜40個のC原子を有する任意に置換されたヘテロアリール基もしくはヘテロアリールオキシ基を示し、
Gは、OHまたはSi(OR13)3を示し、
R13は、1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキルを示す]の化合物に関する。
本発明はさらに、式Sの1種以上の化合物を含む液晶混合物に関する。
本発明はさらに、少なくとも1つの基板、好ましくは2つの基板と、少なくとも2つの電極とを有するLCセルの内部に液晶混合物を光配向させることによって、ホモジニアス配向を有する、好ましくはIPSまたはFFS型のLCディスプレイ装置を作製するための方法に関し、ここで、少なくとも1つの基板は、光に対して透明であり、少なくとも1つの基板は、1つまたは2つの電極を有し、該方法は、少なくとも次のプロセス工程を含む:
画素電極および共通電極を含む第1の基板を準備する工程;
第1の基板に対向して配置される第2の基板を準備する工程;
第1の基板と第2の基板との間に液晶混合物を介在させる工程であって、ここで、液晶混合物は、液晶分子と、上記式Sの1種以上の自己組織化光配向剤と、任意に下記式Pの1種以上の重合可能な化合物とを含む;
液晶の光配向を生ずる直線偏光紫外光または直線偏光可視光を液晶混合物に照射する工程;
紫外光の照射によって液晶混合物の重合可能な化合物を硬化させる工程。
画素電極および共通電極を含む第1の基板を準備する工程;
第1の基板に対向して配置される第2の基板を準備する工程;
第1の基板と第2の基板との間に液晶混合物を介在させる工程であって、ここで、液晶混合物は、液晶分子と、上記式Sの1種以上の自己組織化光配向剤と、任意に下記式Pの1種以上の重合可能な化合物とを含む;
液晶の光配向を生ずる直線偏光紫外光または直線偏光可視光を液晶混合物に照射する工程;
紫外光の照射によって液晶混合物の重合可能な化合物を硬化させる工程。
好ましい実施形態では、直線偏光は、自己組織化光配向剤の光配向と重合可能な化合物の光硬化とを同時に可能にする紫外光である。
本発明はさらに、液晶ディスプレイを作製するための本発明による液晶混合物の使用に関する。
本発明はさらに、上記で記載される方法によって作製されたLCディスプレイに関する。
本発明による自己組織化光配向剤(SAPA)は、少なくとも1個の極性側鎖基および少なくとも1個の光反応性基を含む化合物である。本発明の研究を考慮すると、極性側鎖基は、基板表面と相互作用し、ひいてはLCセルの充填後にSAPAがLC混合物から相分離することを可能にすると考えられる。この見解によれば、SAPAは、基板上に直線偏光UV光で光配向させることができる層を形成する。液晶は、配向されたSAPAの向きに従って、ディスプレイ全体にわたって均一な平面配向を与える。
本出願によれば、「直線偏光」という用語は、少なくとも部分的に直線偏光された光を意味する。好ましくは、配向光は、5:1よりも大きい偏光度で直線偏光される。直線偏光された光の波長、強度およびエネルギーは、光配向可能な材料の感光性に応じて選択される。典型的には、波長は、UV−A、UV−Bおよび/もしくはUV−Cの領域または可視領域にある。好ましくは、直線偏光された光は、450nm未満、より好ましくは420nm未満の波長の光を含む。
本発明による光配向プロセスは、適切な波長の直線偏光の照射下で式SのSAPAに光化学反応を起こさせる。この光化学反応は、角度に依存したプロセスであり、最終的には、化学線の偏光に対して優先的に垂直または平行であるSAPA配向の光選択と、LCを配向させることができる配向異方性とをもたらす。
偏光の波長領域は、好ましくは、SAPAの吸収スペクトルと一致するように選択される。
配向が可逆的である場合、例えば、熱または光の影響下で、SAPAおよびLCの配向を固定することが望ましい。驚くべきことに、下記式Pの重合可能な化合物を、光配向工程の後または該工程の間にセル内部でUV光により光重合させることによって、配向を固定することが可能であることが見出された。その結果、LCのホモジニアス配向は、不可逆的であり、かつ熱または光に対して安定である。
式S1〜S7の特に好ましい化合物は、以下の下位式から選択される:
式中、R11、R12ならびにG、Lおよびsは、上記で示される意味を有し、nは、1〜11の整数であり、好ましくは、Gは、Si(OR13)3を示す。
第1の好ましい実施形態では、式Sの化合物におけるR11およびR12は、それぞれ同一または異なって、1〜8個のC原子を有するアルキルを示す。
第2の好ましい実施形態では、式Sの化合物におけるR11およびR12のうちの一方は、1〜8個のC原子を有するアルキルを示し、R11およびR12のうちの他方は、P−Spを示す。
第3の好ましい実施形態では、式Sの化合物におけるR11およびR12は、それぞれ同一または異なって、P−Spを示す。
好ましくは、Pは、アクリレートまたはメタクリレートを示す。
Spは、好ましくは、式Pについて下記で示される好ましい意味のうちの1つを有し、特に好ましくは、2〜12個のC原子を有する直鎖アルキレンを示す。
式Sの化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl,Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Georg−Thieme−Verlag,Stuttgartなどの基準的学術書)に記載されているような、それ自体公知の方法によって、正確に言うと、前記反応のために知られていて適した反応条件下で調製することができる。本明細書では言及されていないが、それ自体公知の別の方法もここで使用することができる。
本発明による式Sの化合物の合成のための好ましい中間体は、スキーム1に示される標準的な変換に従って合成することができる、例えば化合物4のようなフルオロ芳香族化合物である。フッ素原子を、水酸化物イオンによって求核置換してフェノール(5)を得ることができるか、または好ましくは水素化ナトリウムとの反応によって現場で形成されるアルコキシドイオンによって求核置換することができる。末端ジオールを使用すると、ヒドロキシエーテル(6)が得られる。シンナメート部分は、好ましくは、臭化アリールまたはヨウ化アリール(5,6)を、適切なアクリル酸エステル、例えばエチルアクリレートとヘック反応させてシンナメート7を得ることにより作り出される。フェノール(5)を、末端アルケニルハロゲン化物、例えば、臭化アリルでアルキル化してエーテル8を得ることができ、これを、例えば、Karstedt触媒(J.Stein et al.,J.Am.Chem.Soc.1999,121,3693−3703)の存在下にトリアルコキシシランでヒドロシリル化して化合物9を得ることができる。
好ましい実施形態では、液晶混合物は、式P
の1種以上の重合可能な化合物をさらに含み、
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
Pa、Pbは、それぞれ互いに無関係に、重合可能な基を示し、
Spa、Spbは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、スペーサー基を示し、
s1、s2は、それぞれ互いに無関係に、0または1を示し、
A1、A2は、それぞれ互いに無関係に、以下の群から選択される基を示し:
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なる群であって、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、−O−および/または−S−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンからなる群であって、ここでさらに、1個または2個のCH基は、Nによって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Lによって置き換えられていてよく、
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−ジイルからなる群であって、それらの各々は、Lによって一置換または多置換されていてもよく、
d)5〜20個の環式C原子を有する飽和、部分不飽和または完全不飽和の、任意に置換された多環式基からなる群であって、該環式C原子のうちの1個以上はさらにヘテロ原子によって置き換えられていてよく、好ましくは、
からなる群から選択される基であり、ここでさらに、これらの基における1個以上のH原子は、Lによって置き換えられていてよく、かつ/または1個以上の二重結合は、単結合によって置き換えられていてよく、かつ/または1個以上のCH基は、Nによって置き換えられていてよく、
n2は、0、1、2または3を示し、
Zaは、いずれの場合も、互いに無関係に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)n−(ここで、nは、2、3または4である)、−O−、−CO−、−C(RyRz)−、−CH2CF2−、−CF2CF2−または単結合を示し、
Lは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF5または1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、いずれの場合も任意にフッ素化されたアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシを示し、
Ry、Rzは、それぞれ互いに無関係に、H、Fまたは1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
Mは、−O−、−S−、−CH2−、−CHY1−または−CY1Y2−を示し、かつ
Y1およびY2は、それぞれ互いに無関係に、Ryについて上記で示される意味のうちの1つを有するか、またはClもしくはCNを示す。
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
Pa、Pbは、それぞれ互いに無関係に、重合可能な基を示し、
Spa、Spbは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、スペーサー基を示し、
s1、s2は、それぞれ互いに無関係に、0または1を示し、
A1、A2は、それぞれ互いに無関係に、以下の群から選択される基を示し:
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なる群であって、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、−O−および/または−S−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンからなる群であって、ここでさらに、1個または2個のCH基は、Nによって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Lによって置き換えられていてよく、
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−ジイルからなる群であって、それらの各々は、Lによって一置換または多置換されていてもよく、
d)5〜20個の環式C原子を有する飽和、部分不飽和または完全不飽和の、任意に置換された多環式基からなる群であって、該環式C原子のうちの1個以上はさらにヘテロ原子によって置き換えられていてよく、好ましくは、
n2は、0、1、2または3を示し、
Zaは、いずれの場合も、互いに無関係に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)n−(ここで、nは、2、3または4である)、−O−、−CO−、−C(RyRz)−、−CH2CF2−、−CF2CF2−または単結合を示し、
Lは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF5または1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、いずれの場合も任意にフッ素化されたアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシを示し、
Ry、Rzは、それぞれ互いに無関係に、H、Fまたは1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
Mは、−O−、−S−、−CH2−、−CHY1−または−CY1Y2−を示し、かつ
Y1およびY2は、それぞれ互いに無関係に、Ryについて上記で示される意味のうちの1つを有するか、またはClもしくはCNを示す。
重合可能な基Pa,bは、重合反応、例えば、フリーラジカルまたはイオン連鎖重合、重付加もしくは重縮合などに適した、またはポリマー類似反応、例えば、ポリマー主鎖上への付加もしくは縮合に適した基である。特に好ましいのは、連鎖重合のための基、特に、C=C二重結合または−C≡C−三重結合を含む基、および開環による重合に適した基、例えば、オキセタン基またはエポキシ基などである。
好ましい基Pa,bは、CH2=CW1−CO−O−、CH2=CW1−CO−、
CH2=CW2−(O)k3−、CW1=CH−CO−(O)k3−、CW1=CH−CO−NH−、CH2=CW1−CO−NH−、CH3−CH=CH−O−、(CH2=CH)2CH−OCO−、(CH2=CH−CH2)2CH−OCO−、(CH2=CH)2CH−O−、(CH2=CH−CH2)2N−、(CH2=CH−CH2)2N−CO−、HO−CW2W3−、HS−CW2W3−、HW2N−、HO−CW2W3−NH−、CH2=CW1−CO−NH−、CH2=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH2=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−およびW4W5W6Si−からなる群から選択され、ここで、W1は、H、F、Cl、CN、CF3、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CH3を示し、W2およびW3は、それぞれ互いに無関係に、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−プロピルを示し、W4、W5およびW6は、それぞれ互いに無関係に、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示し、W7およびW8は、それぞれ互いに無関係に、H、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルを示し、Pheは、1,4−フェニレンを示し、これは上記で定義される1個以上の基Lによって任意に置換されるが、それらの基Lは、P−Sp以外であり、k1、k2およびk3は、それぞれ互いに無関係に、0または1を示し、k3は、好ましくは1を示し、かつk4は、1〜10の整数を示す。
特に好ましい基Pa,bは、CH2=CW1−CO−O−、特にCH2=CH−CO−O−、CH2=C(CH3)−CO−O−およびCH2=CF−CO−O−、さらにCH2=CH−O−、(CH2=CH)2CH−O−CO−、(CH2=CH)2CH−O−、
からなる群から選択される。
特に大変好ましい基Pa,bは、アクリレート基、メタクリレート基、フルオロアクリレート基、さらにビニルオキシ基、クロロアクリレート基、オキセタン基およびエポキシ基からなる群から選択され、これらのうちで好ましいのは、アクリレート基またはメタクリレート基である。
好ましいスペーサー基Spa,bは、式Sp’’−X’’から選択されるため、基Pa/b−Spa/b−は、式Pa/b−Sp’’−X’’に相当し、式中、
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であって、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって一置換または多置換されているアルキレンを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−NH−、−N(R0)−、−Si(R00R000)−、−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−によって置き換えられていてよく、
X’’は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R00)−、−N(R00)−CO−、−N(R00)−CO−N(R00)−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−CY3=CY4−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合であり、
R0、R00およびR000は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
Y3およびY4は、それぞれ同一または異なって、H、F、ClまたはCNを示す。
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であって、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって一置換または多置換されているアルキレンを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−NH−、−N(R0)−、−Si(R00R000)−、−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−によって置き換えられていてよく、
X’’は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R00)−、−N(R00)−CO−、−N(R00)−CO−N(R00)−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−CY3=CY4−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合であり、
R0、R00およびR000は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
Y3およびY4は、それぞれ同一または異なって、H、F、ClまたはCNを示す。
X’’は、好ましくは、−O−、−S−、−CO−、−C(O)O−、−OC(O)−、−O−C(O)O−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR0−また単結合である。
典型的なスペーサー基Sp’’は、例えば、−(CH2)p1−、−(CH2CH2O)q1−CH2CH2−、−CH2CH2−S−CH2CH2−、−CH2CH2−NH−CH2CH2−または−(SiR00R000−O)p1−であり、ここで、p1は、1〜12の整数であり、q1は、1〜3の整数であり、かつR00およびR000は、上記で示される意味を有する。
特に好ましい基−Sp’’−X’’−は、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−O−CO−、−(CH2)p1−O−CO−O−であり、ここで、p1およびq1は、上記で示される意味を有する。
特に好ましい基Sp’’は、例えば、いずれの場合も直鎖のエチレン、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Pの特に好ましいモノマーは、以下のものである:
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
P1、P2およびP3は、それぞれ互いに無関係に、式Pについて定義される重合可能な基、好ましくは、アクリレート基、メタクリレート基、フルオロアクリレート基、オキセタン基、ビニルオキシ基またはエポキシ基を示し、
Sp1、Sp2およびSp3は、それぞれ互いに無関係に、単結合、またはスペーサー基、好ましくはSpaについて上記および下記で示される意味のうちの1つを有するスペーサー基、特に好ましくは、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−CO−O−または−(CH2)p1−O−CO−O−(ここで、p1は、1〜12の整数である)を示し、ここで、最後に言及した基における隣接した環への結合は、O原子を介して行われ、ここでさらに、基P1−Sp1−、P2−Sp2−およびP3−Sp3−のうちの1個以上は、基Raaを示してよく、ただし、存在する基P1−Sp1−、P2−Sp2−およびP3−Sp3−のうちの少なくとも1個は、Raaを示さず、
Raaは、H、F、Cl、CNまたは1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R0)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP1−Sp1−によって置き換えられていてよく、特に好ましくは、1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、任意に一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルキル、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(ここで、アルケニル基およびアルキニル基は、少なくとも2個のC原子を有し、かつ分枝基は、少なくとも3個のC原子を有する)によって置き換えられていてよく、
R0、R00は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
RyおよびRzは、それぞれ互いに無関係に、H、F、CH3またはCF3を示し、
Zp1は、−O−、−CO−、−C(RyRz)−または−CF2CF2−を示し、
Zp2およびZp3は、それぞれ互いに無関係に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)n3−(ここで、n3は、2、3または4である)を示し、
Lは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF5または1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、任意に一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくはFを示し、
L’およびL’’は、それぞれ互いに無関係に、H、FまたはClを示し、
rは、0、1、2、3または4を示し、
sは、0、1、2または3を示し、
tは、0、1または2を示し、かつ
xは、0または1を示す。
P1、P2およびP3は、それぞれ互いに無関係に、式Pについて定義される重合可能な基、好ましくは、アクリレート基、メタクリレート基、フルオロアクリレート基、オキセタン基、ビニルオキシ基またはエポキシ基を示し、
Sp1、Sp2およびSp3は、それぞれ互いに無関係に、単結合、またはスペーサー基、好ましくはSpaについて上記および下記で示される意味のうちの1つを有するスペーサー基、特に好ましくは、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−CO−O−または−(CH2)p1−O−CO−O−(ここで、p1は、1〜12の整数である)を示し、ここで、最後に言及した基における隣接した環への結合は、O原子を介して行われ、ここでさらに、基P1−Sp1−、P2−Sp2−およびP3−Sp3−のうちの1個以上は、基Raaを示してよく、ただし、存在する基P1−Sp1−、P2−Sp2−およびP3−Sp3−のうちの少なくとも1個は、Raaを示さず、
Raaは、H、F、Cl、CNまたは1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R0)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP1−Sp1−によって置き換えられていてよく、特に好ましくは、1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、任意に一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルキル、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(ここで、アルケニル基およびアルキニル基は、少なくとも2個のC原子を有し、かつ分枝基は、少なくとも3個のC原子を有する)によって置き換えられていてよく、
R0、R00は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
RyおよびRzは、それぞれ互いに無関係に、H、F、CH3またはCF3を示し、
Zp1は、−O−、−CO−、−C(RyRz)−または−CF2CF2−を示し、
Zp2およびZp3は、それぞれ互いに無関係に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)n3−(ここで、n3は、2、3または4である)を示し、
Lは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF5または1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、任意に一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくはFを示し、
L’およびL’’は、それぞれ互いに無関係に、H、FまたはClを示し、
rは、0、1、2、3または4を示し、
sは、0、1、2または3を示し、
tは、0、1または2を示し、かつ
xは、0または1を示す。
本発明の特に好ましい実施形態では、LC混合物は、式P10−1
[式中、パラメーターは、上記で記載されるように定義され、かつP1およびP2は、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレートを示す]の1種以上の化合物を含む。
適切で好ましい重合方法は、例えば、熱または光重合、好ましくは光重合、特にUV光重合である。1種以上の開始剤をここで任意に添加してもよい。重合の適切な条件ならびに開始剤の適切な種類および量は、当業者に知られており、かつ文献に記載されている。フリーラジカル重合に適しているのは、例えば、市販の光開始剤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)(BASF SE)である。開始剤が用いられる場合、その割合は、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。
本発明による重合可能な化合物は、開始剤を用いない重合にも適しており、これは、例えば、材料費の低下、特に、考え得る残留量の開始剤またはその分解生成物によるLC媒体の汚染の低減などの相当の利点を伴う。したがって、重合は、開始剤を添加することなく行うこともできる。したがって、LC媒体は、好ましい実施形態では、重合開始剤を含まない。
重合可能な成分またはLC媒体は、例えば、貯蔵または輸送中に、RMの望ましくない自発重合を防止するために1種以上の安定剤を含んでいてもよい。安定剤の適切な種類および量は、当業者に知られており、かつ文献に記載されている。特に適しているのは、例えば、Irganox(登録商標)シリーズ(BASF SE)の市販の安定剤、例えば、Irganox(登録商標)1076などである。安定剤が用いられる場合、それらの割合は、RMまたは重合可能な成分の全量を基準として、好ましくは10〜10,000ppm、特に好ましくは50〜500ppmである。
上記で記載される式SのSAPAおよび上記で記載される式Pの重合可能な化合物のほかに、本発明によるLCディスプレイに使用するためのLC媒体は、1種以上、好ましくは2種以上の低分子量(すなわちモノマーまたは非重合)の化合物を含むLC混合物(「ホスト混合物」)を含む。後者の化合物は、重合可能な化合物の重合またはSAPAの光配向のために使用される条件下での重合反応または光配向に対して安定または非反応性である。原則的に、適切なホスト混合物は、従来のVA、IPSまたはFFSディスプレイでの使用に適した任意の誘電的に負または正のLC混合物である。
適切なLC混合物は、当業者に知られており、かつ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、欧州特許出願公開第1378557号明細書(EP1378557A1)に記載されている。
LCD用、特にIPSディスプレイ用に適した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(JP07−181439(A))、欧州特許第0667555号明細書(EP0667555)、欧州特許第0673986号明細書(EP0673986)、独国特許出願公開第19509410号明細書(DE19509410)、独国特許出願公開第19528106号明細書(DE19528106)、独国特許出願公開第19528107号明細書(DE19528107)、国際公開第96/23851号(WO96/23851)、国際公開第96/28521号(WO96/28521)および国際公開第2012/079676号(WO2012/079676)に記載されている。
本発明による負または正の誘電異方性を有する液晶媒体の好ましい実施態様を下記に示す。
既に言及したように、一般式Sおよび一般式Pの化合物は、液晶媒体に使用することができる。したがって、本発明は、本発明による式Pの1種以上の化合物および式Sの1種以上の化合物のほかに、更なる成分として2〜40種、好ましくは4〜30種の成分を含む液晶媒体にも関する。これらの媒体は、特に好ましくは、本発明による1種以上の化合物のほかに、7〜25種の成分を含む。これらの更なる成分は、好ましくは、ネマティックまたはネマトゲン(モノトロピックもしくはアイソトロピック)物質から選択され、特に、アゾキシベンゼン、ベンジリデンアニリン、ビフェニル、ターフェニル、1,3−ジオキサン、2,5−テトラヒドロピラン、フェニルまたはシクロヘキシルベンゾエート、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸またはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のシクロヘキシルフェニルエステル、フェニルシクロヘキサン、シクロヘキシルビフェニル、フェニルシクロヘキシルシクロヘキサン、シクロヘキシルシクロヘキサン、シクロヘキシルシクロヘキシルシクロヘキセン、1,4−ビスシクロヘキシルベンゼン、4’,4’−ビスシクロヘキシルビフェニル、フェニル−またはシクロヘキシルピリミジン、フェニル−またはシクロヘキシルピリジン、フェニル−またはシクロヘキシルジオキサン、フェニル−またはシクロヘキシル−1,3−ジチアン、1,2−ジフェニルエタン、1,2−ジシクロヘキシルエタン、1−フェニル−2−シクロヘキシルエタン、1−シクロヘキシル−2−(4−フェニルシクロヘキシル)エタン、1−シクロヘキシル−2−ビフェニルエタン、1−フェニル−2−シクロヘキシルフェニルエタン、任意にハロゲン化されたスチルベン、ベンジルフェニルエーテル、トランおよび置換されたケイ皮酸の部類からの物質から選択される。これらの化合物における1,4−フェニレン基は、一フッ素化または多フッ素化されていてもよい。
したがって、本発明によるLCディスプレイに使用するためのLC媒体は、1種以上、好ましくは2種以上のメソゲン化合物と、上記で記載される式Sの化合物から選択される1種以上の化合物および式Pの1種以上の化合物とを含むLC混合物(「ホスト混合物」)を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、本発明の式Sの化合物0.01〜10%、特に好ましくは0.05〜2.5%、最も好ましくは0.1〜0.5%を含む。媒体は、好ましくは、本発明による式Sの1種、2種または3種、より好ましくは1種または2種、最も好ましくは1種の化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、本発明の式Pの化合物0.01〜10%、特に好ましくは0.05〜7.5%、最も好ましくは2〜5%を含む。媒体は、好ましくは、本発明による式Pの1種、2種または3種、より好ましくは1種または2種、最も好ましくは1種の化合物を含む。
LCホスト混合物は、好ましくはネマティックLC混合物であり、好ましくはキラルLC相を有しない。
本発明の1つの好ましい実施形態では、LC媒体は、負の誘電異方性を有するLCホスト混合物を含む。そのようなLC媒体、および対応するLCホスト混合物の好ましい実施形態は、下記のセクションa)〜z)のものである:
a)式CYおよび/またはPYの1種以上の化合物を含むLC媒体:
式中
aは、1または2を示し、
bは、0または1を示し、
R1およびR2は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに無関係に、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示し、
L1〜4は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
a)式CYおよび/またはPYの1種以上の化合物を含むLC媒体:
aは、1または2を示し、
bは、0または1を示し、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに無関係に、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示し、
L1〜4は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
好ましくは、L1およびL2の両方はFを示すか、もしくはL1およびL2のうちの一方はFを示し、他方はClを示すか、またはL3およびL4の両方はFを示すか、もしくはL3およびL4のうちの一方はFを示し、他方はClを示す。
式CYの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、aは、1または2を示し、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、アルケニルは、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示し、かつ(O)は、酸素原子または単結合を示す。アルケニルは、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
式PYの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、アルケニルは、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示し、かつ(O)は、酸素原子または単結合を示す。アルケニルは、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
b)以下の式の1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
R3およびR4は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−によって置き換えられていてよく、
Zyは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示す。
Zyは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示す。
式ZKの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、アルケニルは、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示す。アルケニルは、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
特に好ましいのは、ZK1およびZK3の化合物である。
最も好ましいのは、ZK1aおよびZK3aの化合物である。
c)以下の式の1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、個々の基は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、以下の意味を有する:
R5およびR6は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、
eは、1または2を示す。
R5およびR6は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、
式DKの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、アルケニルは、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示す。アルケニルは、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
d)以下の式の1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
(ここで、少なくとも1個の環Fは、シクロヘキシレンとは異なる)、
fは、1または2を示し、
R1およびR2は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよく、
Zxは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示し、
L1およびL2は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
fは、1または2を示し、
R1およびR2は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよく、
Zxは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−または単結合、好ましくは単結合を示し、
L1およびL2は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
好ましくは、基L1およびL2の両方はFを示すか、または基L1およびL2のうちの一方はFを示し、他方はClを示す。
式LYの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、R1は、上記で示される意味を有し、アルキルは、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、(O)は、酸素原子または単結合を示し、かつvは、1〜6の整数を示す。R1は、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキルまたは2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル、特に、CH3、C2H5、n−C3H7、n−C4H9、n−C5H11、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
e)以下の式からなる群から選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、アルキルは、C1〜6−アルキルを示し、Lxは、HまたはFを示し、かつXは、F、Cl、OCF3、OCHF2またはOCH=CF2を示す。特に好ましいのは、XがFを示す式G1の化合物である。
f)以下の式からなる群から選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、R5は、R1について上記で示される意味のうちの1つを有し、アルキルは、C1〜6−アルキルを示し、dは、0または1を示し、かつzおよびmは、それぞれ互いに無関係に、1〜6の整数を示す。これらの化合物におけるR5は、特に好ましくは、C1〜6−アルキルもしくはC1〜6−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルであり、dは、好ましくは1である。本発明によるLC媒体は、好ましくは、上述の式の1種以上の化合物を≧5重量%の量で含む。
g)以下の式からなる群から選択される1種以上のビフェニル化合物をさらに含むLC媒体:
式中、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、かつアルケニルおよびアルケニル*は、それぞれ互いに無関係に、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示す。アルケニルおよびアルケニル*は、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
LC混合物における式B1〜B3のビフェニルの割合は、好ましくは少なくとも3重量%、特に≧5重量%である。
式B2の化合物は、特に好ましい。
式B1〜B3の化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキル*は、1〜6個のC原子を有するアルキル基を示す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式B1aおよび/またはB2cの1種以上の化合物を含む。
h)以下の式の1種以上のターフェニル化合物をさらに含むLC媒体:
式中、R5およびR6は、それぞれ互いに無関係に、上記で示される意味のうちの1つを有し、かつ、
は、それぞれ互いに無関係に、
を示し、
式中、L5は、FまたはCl、好ましくはFを示し、かつL6は、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2FまたはCHF2、好ましくはFを示す。
式中、L5は、FまたはCl、好ましくはFを示し、かつL6は、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2FまたはCHF2、好ましくはFを示す。
式Tの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、Rは、1〜7個のC原子を有する直鎖アルキル基またはアルコキシ基を示し、R*は、2〜7個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示し、(O)は、酸素原子または単結合を示し、かつmは、1〜6の整数を示す。R*は、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
Rは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシを示す。
本発明によるLC媒体は、好ましくは、式Tのターフェニルおよびその好ましい下位式を0.5〜30重量%、特に1〜20重量%の量で含む。
特に好ましいのは、式T1、T2、T3およびT21の化合物である。これらの化合物において、Rは、好ましくは、アルキル、さらにアルコキシを示し、それぞれ1〜5個のC原子を有する。
ターフェニルは、好ましくは、本発明による混合物のΔnが≧0.1であるべき場合に、この混合物中で用いられる。好ましい混合物は、好ましくは化合物T1〜T22からなる群から選択される式Tの1種以上のターフェニル化合物2〜20重量%を含む。
i)以下の式からなる群から選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、R1およびR2は、上記で示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキルまたは2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニルを示す。
好ましい媒体は、式O1、O3およびO4から選択される1種以上の化合物を含む。
k)以下の式の1種以上の化合物を、好ましくは>3重量%、特に≧5重量%、特に大変好ましくは5〜30重量%の量でさらに含むLC媒体:
式中、
R9は、H、CH3、C2H5またはn−C3H7を示し、(F)は、任意にフッ素置換基を示し、qは、1、2または3を示し、かつR7は、R1について示される意味のうちの1つを有する。
式Flの特に好ましい化合物は、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、R7は、好ましくは直鎖アルキルを示し、R9は、CH3、C2H5またはn−C3H7を示す。特に好ましいのは、Fl1、Fl2およびFl3の化合物である。
m)テトラヒドロナフチル単位またはナフチル単位を含む1種以上の化合物、例えば、以下の式からなる群から選択される化合物をさらに含むLC媒体:
式中、
R10およびR11は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、かつ
R10およびR11は、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニルを示し、
Z1およびZ2は、それぞれ互いに無関係に、−C2H4−、−CH=CH−、−(CH2)4−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2CH=CH−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CH2−または単結合を示す。
R10およびR11は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、かつ
R10およびR11は、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシまたは2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニルを示し、
Z1およびZ2は、それぞれ互いに無関係に、−C2H4−、−CH=CH−、−(CH2)4−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2CH=CH−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CH2−または単結合を示す。
n)以下の式の1種以上のジフルオロジベンゾクロマンおよび/またはクロメート(chromates)を、好ましくは3〜20重量%、特に3〜15重量%の量でさらに含むLC媒体:
式中、
R11およびR12は、それぞれ互いに無関係に、R11について上記で示される意味のうちの1つを有し、
環Mは、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、
Zmは、−C2H4−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−または−O−CO−であり、
cは、0、1または2である。
R11およびR12は、それぞれ互いに無関係に、R11について上記で示される意味のうちの1つを有し、
環Mは、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、
Zmは、−C2H4−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−または−O−CO−であり、
cは、0、1または2である。
式BC、CRおよびRCの特に好ましい化合物は、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキルおよびアルキルは*、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、(O)は、酸素原子または単結合を示し、cは、1または2であり、かつアルケニルおよびアルケニル*は、それぞれ互いに無関係に、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示す。アルケニルおよびアルケニル*は、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
特に大変好ましいのは、式BC−2の1種、2種または3種の化合物を含む混合物である。
o)以下の式の1種以上のフッ素化されたフェナントレンおよび/またはジベンゾフランをさらに含むLC媒体:
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに無関係に、R11について上記で示される意味のうちの1つを有し、bは、0または1を示し、Lは、Fを示し、かつrは、1、2または3を示す。
p)以下の式の1種以上の単環式化合物をさらに含むLC媒体:
式中、
R1およびR2は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、
L1およびL2は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
R1およびR2は、それぞれ互いに無関係に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ここでさらに、1個もしくは2個の隣接しないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてよい)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを示し、
L1およびL2は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す。
好ましくは、L1およびL2の両方はFを示すか、またはL1およびL2のうちの一方はFを示し、他方はClを示す。
式Yの化合物は、好ましくは、以下の下位式からなる群から選択される:
式中、アルキルおよびアルキル*は、それぞれ互いに無関係に、1〜6個のC原子を有する直鎖アルキル基を示し、アルコキシは、1〜6個のC原子を有する直鎖アルコキシ基を示し、アルケニルおよびアルケニル*は、それぞれ互いに無関係に、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニル基を示し、かつOは、酸素原子または単結合を示す。アルケニルおよびアルケニル*は、好ましくは、CH2=CH−、CH2=CHCH2CH2−、CH3−CH=CH−、CH3−CH2−CH=CH−、CH3−(CH2)2−CH=CH−、CH3−(CH2)3−CH=CH−またはCH3−CH=CH−(CH2)2−を示す。
q)本発明による、特に式Iまたはその下位式の安定剤およびコモノマーとは別に、末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH2)を含む化合物は含まないLC媒体。
r)好ましくは、本発明による、特に式Iまたはその下位式の安定剤から選択される、1〜5種、好ましくは1種、2種または3種の安定剤を含むLC媒体。
s)特に式Iまたはその下位式の安定剤の混合物全体における割合が1〜1500ppm、好ましくは100〜1000ppmであるLC媒体。
t)式CY1、CY2、PY1および/またはPY2の1〜8種、好ましくは1〜5種の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有率は、好ましくは、いずれの場合も2〜20%である。
u)式CY9、CY10、PY9および/またはPY10の1〜8種、好ましくは1〜5種の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有率は、好ましくは、いずれの場合も2〜20%である。
v)式ZK、特に式ZK1、ZK2および/またはZK6の1〜10種、好ましくは1〜8種の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは3〜25%、特に好ましくは5〜45%である。これらの個々の化合物の含有率は、好ましくは、いずれの場合も2〜20%である。
w)式CY、PYおよびZKの化合物の混合物全体における割合が70%超、好ましくは80%超であるLC媒体。
x)LCホスト混合物が、好ましくは、式CY、PYおよびLY(ここで、R1およびR2の一方もしくは両方は、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニルを示す)、式ZKおよびDK(ここで、R3およびR4の一方もしくは両方またはR5およびR6の一方もしくは両方は、2〜6個のC原子を有する直鎖アルケニルを示す)、ならびに式B2およびB3からなる群から選択される、非常に好ましくは、式CY15、CY16、CY24、CY32、PY15、PY16、ZK3、ZK4、DK3、DK6、B2およびB3から選択される、最も好ましくは、式ZK3、ZK4、B2およびB3から選択される、アルケニル基を含む1種以上の化合物を含むLC媒体。これらの化合物のLCホスト混合物中での濃度は、好ましくは2〜70%、非常に好ましくは3〜55%である。
y)式PY1〜PY8、非常に好ましくは式PY2から選択される1種以上、好ましくは1〜5種の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは1〜30%、特に好ましくは2〜20%である。これらの個々の化合物の含有率は、好ましくは、いずれの場合も1〜20%である。
z)式T2の1種以上、好ましくは1種、2種または3種の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における含有率は、好ましくは1〜20%である。
本発明の別の好ましい実施形態では、LC媒体は、正の誘電異方性を有するLCホスト混合物を含む。そのようなLC媒体、および対応するLCホスト混合物の好ましい実施形態は、下記のセクションaa)〜mmm)のものである:
aa)式IIおよびIIIの化合物の群から選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とするLC媒体:
式中、
R20は、それぞれ同一または異なって、1〜15個のC原子を有するハロゲン化されたもしくは置換されていないアルキル基またはアルコキシ基を示し、ここでさらに、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子が互いに直接結合しないように、−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、
−O−、−CO−O−または−O−CO−によって置き換えられていてよく、
X20は、それぞれ同一または異なって、F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、ハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を示し、それぞれ6個までのC原子を有し、かつ
Y20〜24は、それぞれ同一または異なって、HまたはFを示し、
は、それぞれ互いに無関係に、
を示す。
aa)式IIおよびIIIの化合物の群から選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とするLC媒体:
R20は、それぞれ同一または異なって、1〜15個のC原子を有するハロゲン化されたもしくは置換されていないアルキル基またはアルコキシ基を示し、ここでさらに、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子が互いに直接結合しないように、−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、
X20は、それぞれ同一または異なって、F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、ハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を示し、それぞれ6個までのC原子を有し、かつ
Y20〜24は、それぞれ同一または異なって、HまたはFを示し、
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示す。特に好ましいのは、式IIaおよびIIbの化合物、特に、XがFを示す式IIaおよびIIbの化合物である。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示す。特に好ましいのは、式IIIaおよびIIIeの化合物、特に、式IIIaの化合物である。
bb)以下の式から選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体:
式中、
R20、X20およびY20〜23は、上記で示される意味を有し、かつ
Z20は、−C2H4−、−(CH2)4−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C2F4−、−CH2CF2−、−CF2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−または−OCF2−を示し、式VおよびVIでは単結合も、式VおよびVIIIでは−CF2O−も示し、
rは、0または1を示し、かつ
sは、0または1を示す。
R20、X20およびY20〜23は、上記で示される意味を有し、かつ
Z20は、−C2H4−、−(CH2)4−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C2F4−、−CH2CF2−、−CF2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−または−OCF2−を示し、式VおよびVIでは単結合も、式VおよびVIIIでは−CF2O−も示し、
rは、0または1を示し、かつ
sは、0または1を示す。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくは、FおよびOCF3、さらにOCF=CF2またはClを示す。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくは、FおよびOCF3、さらにOCHF2、CF3、OCF=CF2およびOCH=CF2を示す。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくは、F、さらにOCF3、CF3、CF=CF2、OCHF2およびOCH=CF2を示す。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくは、F、さらにOCF3、OCHF2およびOCH=CF2を示す。
cc)媒体は、上掲の式ZK1〜ZK10から選択される1種以上の化合物をさらに含む。特に好ましいのは、式ZK1およびZK3の化合物である。式ZKの特に好ましい化合物は、下位式ZK1a、ZK1b、ZK1c、ZK3a、ZK3b、ZK3cおよびZK3dから選択される。
dd)媒体は、上掲の式DK1〜DK12から選択される1種以上の化合物をさらに含む。特に好ましい化合物は、DK3である。
ff)式DK−3aおよびIXの化合物は、好ましくは、以下の式から選択される:
式中、「アルキル」は、C1〜6−アルキル、好ましくはn−C3H7、n−C4H9またはn−C5H11、特にn−C3H7を示す。
gg)媒体は、上掲の式B1、B2およびB3、好ましくは式B2から選択される1種以上の化合物をさらに含む。式B1〜B3の化合物は、特に好ましくは、式B1a、B2a、B2bおよびB2cから選択される。
hh)媒体は、以下の式から選択される1種以上の化合物をさらに含む:
式中、L20は、HまたはFを示し、かつR21およびR22は、それぞれ同一または異なって、n−アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを示し、ここで、それぞれ6個までのC原子を有し、好ましくは、それぞれ同一または異なって、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。
式XIおよびXIIの化合物は、好ましくは、以下の式から選択される:
式中、R20およびX20は、上記で示される意味を有し、好ましくは、R20は、1〜6個のC原子を有するアルキルを示し、かつX20は、Fを示す。
本発明による混合物は、特に好ましくは、式XIIaおよび/またはXIIeの少なくとも1種の化合物を含む。
jj)媒体は、好ましくは式T21〜T23およびT25〜T27の化合物の群から選択される、上掲の式Tの1種以上の化合物を含む。
kk)媒体は、上掲の式DK9、DK10およびDK11の群から選択される1種以上の化合物を含む。
ll)媒体は、以下の式から選択される1種以上の化合物をさらに含む:
式中、R20およびX20は、それぞれ互いに無関係に、上記で示される意味のうちの1つを有し、かつY20〜23は、それぞれ互いに無関係に、HまたはFを示す。X20は、好ましくは、F、Cl、CF3、OCF3またはOCHF2である。R20は、好ましくは、アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを示し、ここで、それぞれ6個までのC原子を有する。
本発明による混合物は、特に好ましくは、式XVIII−aの1種以上の化合物を含む:
式中、R20は、上記で示される意味を有する。R20は、好ましくは、直鎖アルキル、特にエチル、n−プロピル、n−ブチルおよびn−ペンチル、特に大変好ましくはn−プロピルを示す。式XVIII、特に式XVIII−aの化合物は、好ましくは、本発明による混合物中で0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜15重量%の量で用いられる。
式XIX中、X20は、1〜6個のC原子を有するアルキル基または1〜6個のC原子を有するアルコキシ基も示してよい。アルキル基またはアルコキシ基は、好ましくは直鎖である。
R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示す。
− 式XIXの化合物は、好ましくは、以下の式から選択される:
式中、R20、X20およびY20は、上記で示される意味を有する。R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示し、かつY20は、好ましくはFであり、
− R20は、2〜6個のC原子を有する直鎖アルキルまたはアルケニルである。
nn)媒体は、上掲の式G1〜G4、好ましくはG1およびG2から選択される1種以上の化合物を含み、ここで、アルキルは、C1〜6−アルキルを示し、Lxは、Hを示し、かつXは、FまたはClを示す。G2では、Xは、特に好ましくはClを示す。
oo)媒体は、以下の式の1種以上の化合物を含む:
式中、R20およびX20は、上記で示される意味を有する。R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式XXIIの1種以上の化合物を含み、ここで、X20は、好ましくはFを示す。式XX〜XXIIの化合物は、好ましくは、本発明による混合物中で1〜20重量%、特に好ましくは1〜15重量%の量で用いられる。特に好ましい混合物は、式XXIIの少なくとも1種の化合物を含む。
pp)媒体は、以下の式のピリミジンまたはピリジン化合物の1種以上の化合物を含む:
式中、R20およびX20は、上記で示される意味を有する。R20は、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルを示す。X20は、好ましくはFを示す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式M−1の1種以上の化合物を含み、ここで、X20は、好ましくはFを示す。式M−1〜M−3の化合物は、好ましくは、本発明による混合物中で1〜20重量%、特に好ましくは1〜15重量%の量で用いられる。
更なる好ましい実施形態は、下記で示される:
qq)媒体は、式XII、特に式XIIeの2種以上の化合物を含む;
rr)媒体は、式XIIの化合物2〜30重量%、好ましくは3〜20重量%、特に好ましくは3〜15重量%を含む;
ss)式XIIの化合物のほかに、媒体は、式II、III、IX〜XI、XIII、XVIIおよびXVIIIの化合物の群から選択される化合物をさらに含む;
tt)式II、III、IX〜XIII、XVIIおよびXVIIIの化合物の混合物全体における割合は、40〜95重量%である;
uu)媒体は、式IIおよび/またはIIIの化合物10〜50重量%、特に好ましくは12〜40重量%を含む;
vv)媒体は、式IX〜XIIIの化合物20〜70重量%、特に好ましくは25〜65重量%を含む;
ww)媒体は、式XVIIの化合物4〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%を含む;
xx)媒体は、式XVIIIの化合物1〜20重量%、特に好ましくは2〜15重量%を含む;
yy)媒体は、以下の式:
の少なくとも2種の化合物を含む;
zz)媒体は、以下の式:
の少なくとも2種の化合物を含む。
qq)媒体は、式XII、特に式XIIeの2種以上の化合物を含む;
rr)媒体は、式XIIの化合物2〜30重量%、好ましくは3〜20重量%、特に好ましくは3〜15重量%を含む;
ss)式XIIの化合物のほかに、媒体は、式II、III、IX〜XI、XIII、XVIIおよびXVIIIの化合物の群から選択される化合物をさらに含む;
tt)式II、III、IX〜XIII、XVIIおよびXVIIIの化合物の混合物全体における割合は、40〜95重量%である;
uu)媒体は、式IIおよび/またはIIIの化合物10〜50重量%、特に好ましくは12〜40重量%を含む;
vv)媒体は、式IX〜XIIIの化合物20〜70重量%、特に好ましくは25〜65重量%を含む;
ww)媒体は、式XVIIの化合物4〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%を含む;
xx)媒体は、式XVIIIの化合物1〜20重量%、特に好ましくは2〜15重量%を含む;
yy)媒体は、以下の式:
zz)媒体は、以下の式:
aaa)媒体は、式XIIaの少なくとも2種の化合物および式XIIeの少なくとも2種の化合物を含む。
bbb)媒体は、式XIIaの少なくとも1種の化合物および式XIIeの少なくとも1種の化合物および式IIIaの少なくとも1種の化合物を含む。
ccc)媒体は、式XIIaの少なくとも2種の化合物および式XIIeの少なくとも2種の化合物および式IIIaの少なくとも1種の化合物を含む。
ddd)媒体は、式XIIの1種以上の化合物を合計で≧25重量%、好ましくは≧30重量%含む。
ggg)媒体は、式DPGU−n−Fの少なくとも1種の化合物を含む。
hhh)媒体は、式CDUQU−n−Fの少なくとも1種の化合物を含む。
iii)媒体は、式CPU−n−OXFの少なくとも1種の化合物を含む。
jjj)媒体は、式CPGU−3−OTの少なくとも1種の化合物を含む。
kkk)媒体は、式PPGU−n−Fの少なくとも1種の化合物を含む。
lll)媒体は、式PGP−n−mの少なくとも1種の化合物、好ましくは2種または3種の化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、本発明による式Sの化合物0.01〜10%、特に好ましくは0.05〜5%、最も好ましくは0.1〜3%を含む。媒体は、好ましくは、本発明による式Sの1種、2種または3種、より好ましくは1種または2種、最も好ましくは1種の化合物を含む。
本発明による媒体は、好ましくは、本発明による式Pの化合物0.01〜10%、特に好ましくは0.05〜7.5%、最も好ましくは2〜5%を含む。媒体は、好ましくは、本発明による式Pの1種、2種または3種、より好ましくは1種または2種、最も好ましくは1種の化合物を含む。
本発明で使用される化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Georg−Thieme−Verlag,Stuttgartなどの基準的学術書)に記載されているような、それ自体公知の方法によって、正確に言うと、前記反応のために知られていて適した反応条件下で調製することができる。本明細書ではより詳細に言及されていないが、それ自体公知の別の方法もここで使用することができる。
以下では、本発明による製造方法をさらに詳細に説明する。
本発明の1つの実施形態では、液晶組成物は、第1の基板と第2の基板との間に注入されるか、または第1の基板と第2の基板とを組み合わせた後に毛細管力によってセルに充填される。別の実施形態では、第1の基板に液晶組成物を加えた後に第2の基板を第1の基板に組み合わせることによって、液晶組成物を第1の基板と第2の基板との間に介在させることができる。好ましくは、液晶は、例えば、特開昭63−179323号公報(JPS63−179323)および特開平10−239694号公報(JPH10−239694)に開示されている「one drop filling(液晶滴下充填)」(ODF)法として知られている方法で滴下により第1の基板上に分注される。
本発明によるディスプレイの製造のために、式SのSAPAは、好ましくは、ディスプレイパネルの充填および組立て後、1分から3時間の間、好ましくは10分から1時間の間、最も好ましくは20分から30分の間の時間にわたって自己組織化される。自己組織化は、好ましくは室温で行われる。
別の実施形態では、自己組織化は、高められた温度、好ましくは20℃超120℃未満で、より好ましくは40℃超100℃未満で、最も好ましくは50℃超80℃未満で行われる。
好ましい実施形態では、ディスプレイの充填、SAPAの自己組織化、重合可能な化合物の光配向および硬化の1つ以上のプロセス工程が、液晶ホスト混合物の透明点を上回る温度で行われる。
液晶パネル内部の液晶の光配向の間、ディスプレイまたは液晶層を斜め方向からの直線偏光に曝すことによって異方性が誘起される。
本発明の第1の好ましい実施形態では、SAPAは、直線偏光を用いて第1の工程で光配向され、SAPAが光重合可能な基を含む場合には、UV光を用いて第2の工程で硬化される。第2の工程では、式Pの任意の化合物も硬化される。
第2の好ましい実施形態では、本発明の方法に従って適用される直線偏光は、SAPAの光配向および光硬化と、存在する場合には、式Pの重合可能な化合物の光硬化とを同時に可能にする紫外光である。
式Pの重合可能な化合物は、電圧の印加により、任意に重合または架橋される(重合可能な化合物が2個以上の重合可能な基を含む場合)。重合は、1つの工程でまたは2つ以上の工程で行うことができる(「最終硬化」)。
本発明によれば、アルキル基および/またはアルコキシ基は、直鎖または分枝鎖であってもよい。該基は、好ましくは直鎖であり、2個、3個、4個、5個、6個または7個のC原子を有し、したがって、好ましくは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシ、さらにメチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、メトキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを示す。
オキサアルキルは、好ましくは、直鎖の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−または4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニル、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルを示す。
1個のCH2基が−CH=CH−で置き換えられたアルキル基は、直鎖または分枝鎖であってよい。該基は、好ましくは直鎖であり、かつ2〜10個のC原子を有する。したがって、該基は、特に、ビニル、プロパ−1−またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、ブタ−2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、ペンタ−2−,ペンタ−3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、ヘキサ−2−、ヘキサ−3−、ヘキサ−4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、ヘプタ−2−、ヘプタ−3−、ヘプタ−4−、ヘプタ−5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、オクタ−2−、オクタ−3−、オクタ−4−、オクタ−5−、オクタ−6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、ノナ−2−、ノナ−3−、ノナ−4−、ノナ−5−、ノナ−6−、ノナ−7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、デカ−2−、デカ−3−、デカ−4−、デカ−5−、デカ−6−、デカ−7−、デカ−8−またはデカ−9−エニルを示す。
ハロゲンで少なくとも一置換されたアルキル基またはアルケニル基は、好ましくは直鎖であり、かつハロゲンは、好ましくはFまたはClである。多置換の場合、ハロゲンは、好ましくはFである。結果生じる基は、過フッ素化された基も含む。一置換の場合、フッ素または塩素置換基は、任意の所望の位置にあってよいが、好ましくはω位にある。
上記および下記の式では、極性末端基(置換基X)は、好ましくは、F、Cl、または1個、2個もしくは3個のC原子を有する一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルキル基もしくはアルコキシ基、または2個もしくは3個のC原子を有する一フッ素化もしくは多フッ素化されたアルケニル基である。該基は、特に好ましくは、F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3、OCH=CF2またはCH=CF2、特に大変好ましくは、FまたはOCF3、さらにCF3、OCF=CF2、OCHF2またはOCH=CF2である。
本発明による媒体は、それ自体従来の手法で調製される。一般に、成分は、好ましくは高温で相互に溶解される。適切な添加剤によって、本発明の液晶相は、これまでに開示されたすべてのタイプの液晶ディスプレイ素子に使用することができるように変化させることができる。このタイプの添加剤は、当業者に知られており、かつ文献(H.Kelker/R.Hatz, Handbook of Liquid Crystals,Verlag Chemie,Weinheim,1980)に詳細に記載されている。例えば、有色ゲスト・ホスト系の製造のために多色染料を添加してよく、またはネマティック相の誘電異方性、粘度および/または配向を変化させるための物質を添加してよい。
本発明は、本発明による液晶媒体を含む電気光学液晶ディスプレイ素子にも関する。
明細書に従った本発明の実施形態および変形例の更なる組合せは、特許請求の範囲から生じる。
通常のよく知られている略語のほかに、以下の略語が使用される:
C:結晶相;N:ネマティック相;Sm:スメティック相;I:アイソトロピック相。これらの記号間の数字は、関連する物質の遷移温度を示す。
C:結晶相;N:ネマティック相;Sm:スメティック相;I:アイソトロピック相。これらの記号間の数字は、関連する物質の遷移温度を示す。
温度データは、特に断りのない限り、℃単位である。
物理的、物理化学的または電気光学的パラメーターは、とりわけ、刊行物「Merck Liquid Crystals−Licristal(登録商標)−Physical Properties of Liquid Crystals−Description of the Measurement Methods」,1998,Merck KGaA,Darmstadtに記載されている、一般に公知の方法によって測定される。
上記および下記で、Δnは、光学異方性(589nm、20℃)を示し、Deは、誘電異方性(1kHz、20℃)を示す。誘電異方性Deは、20℃および1kHzで測定される。光学異方性Δnは、20℃および589.3nmの波長で測定される。
本発明による化合物のΔεおよびΔn値および回転粘度(γ1)は、本発明による各々の化合物5〜10%と、市販の液晶混合物ZLI−2857(Δε用)またはZLI−4792(Δn、γ1用)(混合物、Merck KGaA,Darmstadt)90〜95%とからなる液晶混合物から線形外挿によって得られる。
本発明および特に以下の実施例では、メソゲン化合物の構造は、頭字語とも呼ばれる略語を用いて示される。これらの頭字語について、化学式は、下記の表A〜Cを用いて以下のとおり省略される。すべての基CnH2n+1、CmH2m+1およびClH2l+1またはCnH2n−1、CmH2m−1およびClH2l−1は、それぞれn、mおよびl個のC原子を有する直鎖アルキルまたはアルケニル、好ましくは1E−アルケニルを示す。表Aは、化合物のコア構造の環要素に使用される符号を列挙するのに対し、表Bは、結合基を示す。表Cは、左手側または右手側の末端基の符号の意味を示す。頭字語は、任意の結合基を有する環要素の符号に続いて、第1のハイフンおよび左手側の末端基の符号と、第2のハイフンおよび右手側の末端基の符号とから構成される。表Dは、化合物の例示的な構造を、それらのそれぞれの略語と一緒に示す。
以下の表は、例示的な構造を、それらのそれぞれの略語と一緒に示す。これらは、略語の規則の意味を例示するために示される。それらはさらに、好ましく使用される化合物を示す。
以下の表、表Eは、本発明によるメソゲン媒体中で追加の安定剤として使用することができる例示的な化合物を示す。
表E
表Eは、本発明によるLC媒体に添加することができる可能な安定剤を示す。
(ここで、nは、1〜12、好ましくは1、2、3、4、5、6、7または8の整数を示し、末端メチル基は示されていない)。
表Eは、本発明によるLC媒体に添加することができる可能な安定剤を示す。
(ここで、nは、1〜12、好ましくは1、2、3、4、5、6、7または8の整数を示し、末端メチル基は示されていない)。
LC媒体は、好ましくは、安定剤0〜10重量%、特に1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜1重量%を含む。
表Fは、本発明によるメソゲン媒体中でキラルドーパントとして好ましく使用することができる例示的な化合物を示す。
本発明の好ましい実施形態では、メソゲン媒体は、表Fからの化合物の群から選択される1種以上の化合物を含む。
本出願によるメソゲン媒体は、好ましくは、上記表からの化合物からなる群から選択される2種以上、好ましくは4種以上の化合物を含む。
本発明による液晶媒体は、好ましくは、
− 表Dの化合物の群から選択される、好ましくは3つ以上、特に好ましくは4つ以上の異なる式の7種以上、好ましくは8種以上の個々の化合物
を含む。
− 表Dの化合物の群から選択される、好ましくは3つ以上、特に好ましくは4つ以上の異なる式の7種以上、好ましくは8種以上の個々の化合物
を含む。
実施例
以下では、実施例を参照して本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定することを意図したものではない。
以下では、実施例を参照して本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を限定することを意図したものではない。
合成
実施例1:エチル(E)−3−[3−(2−ヒドロキシエトキシ)−4−(4−ペンチルビフェニル)]プロパ−2−エノエート
出発物質2−フルオロ−4−ヨード−1−(4−ペンチル−フェニル)−ベンゼンを、文献の手順に従って、5−ペンチルベンゼンボロン酸と4−ブロモ−2−フルオロ−1−ヨード−ベンゼンとの鈴木カップリングに続けて、臭素−リチウム交換およびリチウム化された中間体とヨウ素との反応により調製した。
実施例1:エチル(E)−3−[3−(2−ヒドロキシエトキシ)−4−(4−ペンチルビフェニル)]プロパ−2−エノエート
出発物質2−フルオロ−4−ヨード−1−(4−ペンチル−フェニル)−ベンゼンを、文献の手順に従って、5−ペンチルベンゼンボロン酸と4−ブロモ−2−フルオロ−1−ヨード−ベンゼンとの鈴木カップリングに続けて、臭素−リチウム交換およびリチウム化された中間体とヨウ素との反応により調製した。
トリエチレングリコールジメチルエーテル(100ml)、ジベンゾ−18−クラウン−6(1.3g、3.6mmol)および水素化ナトリウム(8g、油中60%分散液、200mmol)を室温で撹拌する。温度を60℃未満に保ちながら、無水エチレングリコール(40ml、720mmol)を30分間かけて滴加する。2−フルオロ−4−ヨード−1−(4−ペンチル−フェニル)−ベンゼン(11g、30mmol)を添加し、混合物を160℃で30分間にわたり加熱し、次いで160℃で一晩撹拌する。混合物を冷却し、水(300ml)および濃塩酸(20ml)を添加し、混合物を酢酸エチル(3×100ml)で抽出する。合わせた有機層を沸点40〜60℃のガソリン(300ml)で希釈し、水(400ml、2×250ml)で洗浄する。有機層からの溶媒を減圧除去して油状物を得る。油状物をガソリン/ジクロロメタンを用いたシリカ上での真空フラッシュクロマトグラフィーにより精製して2−[5−ヨード−2−(4−ペンチルフェニル)フェノキシ]−エタノールを得る。
2−[5−ヨード−2−(4−ペンチルフェニル)フェノキシ]エタノール(2.0g、5.5mmol)、重炭酸ナトリウム(1.1g、13mmol)、臭化テトラ−n−ブチルアンモニウム(1.8g、5.6mmol)、アクリル酸エチル(2.4ml、22mmol)、酢酸パラジウム(62mg)およびジメチルホルムアミド(22ml)を100℃に加熱し、6時間保持する。混合物を冷却し、次いで希塩酸(60ml、1M、60mmol)で酸性化する。混合物を酢酸エチル(100ml)で抽出する。有機層を水(2×30ml)で洗浄する。有機層からの溶媒を減圧除去する。油状物を以下のもの;沸点40〜60℃のガソリン:ジクロロメタン:酢酸エチルを用いて溶出するシリカ(60g)上での真空フラッシュクロマトグラフィーにより精製する。溶媒を減圧除去し、残渣をヘプタン(30ml)から結晶化させてエチル(E)−3−[3−(2−ヒドロキシエトキシ)−4−(4−ペンチルビフェニル)]プロパ−2−エノエートを得る。
実施例2:エチル(E)−3−[4−(4−ペンチルフェニル)−3−(3−トリメトキシシリルプロポキシ)−フェニル]プロパ−2−エノエート
工程1:エチル(E)−3−[3−アリルオキシ−4−(4−ペンチルフェニル)フェニル]プロパ−2−エノエート
工程1:エチル(E)−3−[3−アリルオキシ−4−(4−ペンチルフェニル)フェニル]プロパ−2−エノエート
実施例1に記載したのと同じ反応条件下で、2−フルオロ−4−ヨード−1−(4−ペンチル−フェニル)−ベンゼンをトリエチレングリコール中の水酸化ナトリウムと反応させて5−ヨード−2−(4−ペンチルフェニル)フェノールを得た。5−ヨード−2−(4−ペンチルフェニル)フェノール(0.5g、1.48mmol)、臭化アリル(0.14ml、1.62mmol)、炭酸カリウム(0.3g、2.2mmol)およびブタノン(3ml)を80℃で3時間加熱した。混合物を冷却し、溶媒を減圧除去した。残渣をジクロロメタンに溶解し、ジクロロメタンを用いて溶出するシリカ(40g)上での真空フラッシュクロマトグラフィーにより精製した。生成物を含む画分を合わせ、溶媒を減圧除去してエチル(E)−3−[3−アリルオキシ−4−(4−ペンチルフェニル)フェニル]プロパ−2−エノエートを得た。
エチル(E)−3−[3−アリルオキシ−4−(4−ペンチルフェニル)フェニル]プロパ−2−エノエート(0.55g、1.46mmol)、トリメトキシシラン(0.24ml、1.89mmol)、トルエン(1ml)および白金(0)−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(キシレン中の溶液、25mg、約2%の白金)を80℃で一晩加熱した。混合物を冷却し、溶媒を減圧除去し、残渣をトルエン:沸点40〜60℃のガソリン:ジクロロメタン:酢酸エチルを用いて溶出するシリカ(40g)上での真空フラッシュクロマトグラフィーにより精製してエチル(E)−3−[4−(4−ペンチルフェニル)−3−(3−トリメトキシシリルプロポキシ)−フェニル]プロパ−2−エノエートを得た。
ディスプレイセルの作製
ディスプレイセルは、Norland 65接着剤中の5μmのスペーサービーズを使用して未加工・未処理のAFガラスを用いて作製する。セルを手作業で組み立て、次いで78mW/cm2で60秒間、高圧水銀ランプ(Omnicure(登録商標)、250〜450nm)を用いて硬化させる。
ディスプレイセルは、Norland 65接着剤中の5μmのスペーサービーズを使用して未加工・未処理のAFガラスを用いて作製する。セルを手作業で組み立て、次いで78mW/cm2で60秒間、高圧水銀ランプ(Omnicure(登録商標)、250〜450nm)を用いて硬化させる。
セルの充填および硬化
LC混合物をホットプレート上に100℃で毛細管充填し、次いで100℃でさらに1時間放置させ、次いでIPSセルガラスのエッジに対して10°ずらされたIPS電極に垂直または平行なワイヤグリッド偏光子を用いて直線偏光UV光(50mW/cm2)を60秒間照射する。セルを5℃/分の冷却速度でゆっくりと室温まで冷却する。
LC混合物をホットプレート上に100℃で毛細管充填し、次いで100℃でさらに1時間放置させ、次いでIPSセルガラスのエッジに対して10°ずらされたIPS電極に垂直または平行なワイヤグリッド偏光子を用いて直線偏光UV光(50mW/cm2)を60秒間照射する。セルを5℃/分の冷却速度でゆっくりと室温まで冷却する。
混合物の例1
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティックホスト混合物N−1に関する合成例5からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティックホスト混合物N−1に関する合成例5からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
混合物の例2
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティックホスト混合物N−1に関する合成例3からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティックホスト混合物N−1に関する合成例3からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
ディスプレイの透過率の変化を以下のとおり測定した:真の明および暗透過の電圧を、平行偏光子および直交偏光子のそれぞれを用いて、セルなしで測定した。次いでセルを直交偏光子の間に配置し、電界電圧を増加させて該透過電圧を測定した。以下の式を使用して、相対透過率(%T)を計算し、ここで、100%を「真の明(true bright)」と定義し、0%を「真の暗(true dark)」として定義する:
%T=100((測定値−真の暗)/(真の明−真の暗))
以下の表1は、印加電圧に対する透過率値(%)を示す。
%T=100((測定値−真の暗)/(真の明−真の暗))
以下の表1は、印加電圧に対する透過率値(%)を示す。
表1から読み取ることができるように、実施例1からの化合物を含む混合物の例2からの混合物を使用して作製されたディスプレイは、優れたスイッチング挙動を示す。
混合物の例3
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティッククホスト混合物N−2に関する合成例5からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
試験ディスプレイを、上記で記載される手順に従って、ネマティッククホスト混合物N−2に関する合成例5からの化合物2%を使用して作製する。セルを、ライトテーブル上の直交偏光子の間に配置し、暗状態が達成されるように配向させる。45°回転させると明状態になる。暗状態と明状態の両方が均一に現れ、これは均一な平面配向を証明する。
Claims (21)
- 式S
R11およびR12は、同一または異なって、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF5または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置換されていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
Pは、重合可能な基を示し、
Sp、Sp11、Sp12は、スペーサー基または単結合を示し、
A11、A12およびA13は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、芳香族基、脂環式基または複素環式基を示し、かつ該基は、置換されていないか、またはLによって一置換もしくは多置換されており、
Z11、Z12は、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n1−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合であり、
R0およびR00は、それぞれ互いに無関係に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
n1は、1、2、3または4であり、
mは、0、1または2であり、
nは、0または1であり、
pは、0または1であり、
qは、0、1または2であり、
m+n+p+qは、≦4であり、
rは、0、1、2または3であり、
sは、0、1、2、3または4であり、
Lは、P、P−Sp−、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rx)2、−C(=O)Y1、−C(=O)Rx、N(Rx)2、任意に置換されたシリル、6〜20個のC原子を有する任意に置換されたアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシであり、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、またはP−Sp−によって置き換えられていてよく、
Y1は、ハロゲンを示し、
Rxは、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖、分枝鎖もしくは環式のアルキル(ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、O原子および/もしくはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、PもしくはP−Sp−によって置き換えられていてよい)、6〜40個のC原子を有する任意に置換されたアリール基もしくはアリールオキシ基、または2〜40個のC原子を有する任意に置換されたヘテロアリール基もしくはヘテロアリールオキシ基を示し、
Gは、OHまたはSi(OR13)3を示し、
R13は、1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキルを示す]の化合物。 - Gは、Si(OR13)3を示す、請求項1または2記載の化合物。
- Gは、OHを示す、請求項1または2記載の化合物。
- 請求項1から4までのいずれか1項記載の1種以上の化合物を含むことを特徴とする、液晶混合物。
- 式Sの化合物の濃度が、0.01〜10重量%の範囲であることを特徴とする、請求項5記載の液晶混合物。
- 式P
Pa、Pbは、それぞれ互いに無関係に、重合可能な基を示し、
Spa、Spbは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、スペーサー基を示し、
s1、s2は、それぞれ互いに無関係に、0または1を示し、
A1、A2は、それぞれ互いに無関係に、以下の群から選択される基を示し:
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なる群であって、ここでさらに、1個以上の隣接しないCH2基は、−O−および/または−S−によって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンからなる群であって、ここでさらに、1個または2個のCH基は、Nによって置き換えられていてよく、かつ、ここでさらに、1個以上のH原子は、Lによって置き換えられていてよく、
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−ジイルからなる群であって、それらの各々は、Lによって一置換または多置換されていてもよく、
d)5〜20個の環式C原子を有する飽和、部分不飽和または完全不飽和の、任意に置換された多環式基からなる群であって、該環式C原子のうちの1個以上はさらにヘテロ原子によって置き換えられていてよく、好ましくは、
n2は、0、1、2または3を示し、
Z1は、いずれの場合も、互いに無関係に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−または−(CH2)n−(ここで、nは、2、3または4である)、−O−、−CO−、−C(R0R00)−、−CH2CF2−、−CF2CF2−または単結合を示し、
Lは、それぞれ出現する場合に、同一または異なって、F、Cl、CN、SCN、SF5または12個までのC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖の、いずれの場合も任意にフッ素化されたアルキル、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もしくはアルコキシカルボニルオキシを示し、
R0、R00は、それぞれ互いに無関係に、H、Fまたは1〜12個のC原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルを示し、ここでさらに、1個以上のH原子は、Fによって置き換えられていてよく、
Mは、−O−、−S−、−CH2−、−CHY1−または−CY1Y2−を示し、かつ
Y1およびY2は、それぞれ互いに無関係に、R0について上記で示される意味のうちの1つを有するか、またはClもしくはCNを示す]の1種以上の重合可能な化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項5または6記載の液晶混合物。 - 負の誘電異方性を有することを特徴とする、請求項5から8までのいずれか1項記載の液晶混合物。
- 以下の式:
aは、1または2を示し、
bは、0または1を示し、
Zxは、−CH=CH−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−O−、−CH2−、−CH2CH2−または単結合、好ましくは単結合を示し、
L1〜4は、それぞれ互いに無関係に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を示す]から選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項9記載の液晶混合物。 - 正の誘電異方性を有することを特徴とする、請求項5から8までのいずれか1項記載の液晶混合物。
- 式IIおよびIII
R20は、それぞれ同一または異なって、1〜15個のC原子を有するハロゲン化されたもしくは置換されていないアルキル基またはアルコキシ基を示し、ここでさらに、これらの基における1個以上のCH2基は、それぞれ互いに無関係に、O原子が互いに直接結合しないように、−C≡C−、−CF2O−、−CH=CH−、
X20は、それぞれ同一または異なって、F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、ハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を示し、それぞれ6個までのC原子を有し、かつ
Y20〜24は、それぞれ同一または異なって、HまたはFを示し、
- 以下の式:
Zyは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C2F4−、−CF=CF−または単結合を示す]から選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項5から13までのいずれか1項記載の液晶混合物。 - 液晶ディスプレイを作製するための、請求項5から15までのいずれか1項記載の液晶混合物の使用。
- 少なくとも次の工程:
画素電極および共通電極を含む第1の基板を準備する工程;
第1の基板に対向して配置される第2の基板を準備する工程;
請求項5から15までのいずれか1項記載の液晶混合物を介在させる工程;
液晶混合物の光配向を生ずる直線偏光を液晶混合物に照射する工程
を含む、液晶ディスプレイ装置を作製するための方法。 - 偏光の照射後に、液晶混合物の重合可能な化合物を、紫外光の照射によって硬化させることを特徴とする、請求項17記載の方法。
- 直線偏光が紫外光であることを特徴とする、請求項17または18記載の方法。
- 請求項17から19までのいずれか1項記載の方法によって得られる、液晶ディスプレイ。
- IPSまたはFFSディスプレイである、請求項20記載の液晶ディスプレイ。
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