JP2019533053A - 液晶媒体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、重合性化合物を含む液晶(LC)媒体、その調整方法、光学、電気光学、および電子光学目的の特にLCディスプレイでの使用、およびそれを含むLCディスプレイに関する。
Description
本発明は、重合性化合物を含む液晶(LC)媒体、その製造方法、光学用途、電気光学用途および電子用途のための、特にフレキシブルLCディスプレイにおけるその使用、ならびにそれを含むLCディスプレイに関する。
最近、液晶(LC)混合物がフレキシブル基板ベースのLCディスプレイを実現するために開発されている。これらのLC混合物は、ディスプレイ中にポリマー壁を形成させる反応性ポリマー前駆体を含み、これはLC層のギャップ距離を維持するのに有益である。したがって、この技術は、LC材料を使用することによってフリーフォームであり、頑強なディスプレイの製造を可能にする。
フリーフォームLCディスプレイは、剛性のフラットパネルディスプレイの平面形状以外の恒久的な形状、例えば湾曲形状を有することができ、可撓性形状を有することもできる。第一のタイプの最も単純な形式は、最近開発された湾曲テレビで、視聴者に質の高い視聴体験を提供する。それによって、一次元だけでなく二次元に成形され、例えば自動車のダッシュボードまたは広告スクリーンとして使用することができるディスプレイを提供することが可能である。
他のタイプのフリーフォームディスプレイであるフレキシブルディスプレイも開発されており、可撓性の利点を活用して、例えば携帯電話またはスマートウォッチでの使用が提案されている。さらなる可能性のある用途は、折り畳み式または巻取り式の携帯電話、ならびにそのサイズのために輸送または収納するのに巻取りまたは折り畳みが要求される、プレゼンテーションまたは家庭娯楽用の特大スクリーンである。有利には、そのようなデバイスは、従来の非可撓性LCディスプレイで使用されるような硬質ガラス基板の代わりにプラスチック基板を基礎とする。
別のディスプレイコンセプトである「壊れない」ディスプレイもプラスチック基板を基礎としており、特に堅牢性、耐久性、および機械的衝撃に対する耐性を特徴とするディスプレイデザインのことを言う。解決しなければならない問題の1つは、モバイルデバイスが誤って落とされることや、通常の使用中に破損する危険性が高いことであった。これらのデバイスの高い価格を考慮すると、この問題に対する解決策が強く望まれているであろう。
したがって、フリーフォームな、または壊れないLCディスプレイに対する大きな需要がある。
フレキシブル基板を有するLCディスプレイの主な技術的課題の1つは、LC層厚が一定であることが適切なデバイス動作にとって重要であることである。規定のLC層厚およびLC材料特性の適切な組み合わせは、画素の黒状態と光透過状態との間での切り替えを確実とする。層厚が一定でない場合、基板間のギャップ距離による望ましくない干渉が目に見える光学的欠陥をもたらす可能性がある。それゆえ、LC層厚が、フレキシブルプラスチック基板の折り曲げまたは剛性の欠如によって確実に変わらないようにすべきである。
剛性ガラス基板を有する従来のLCディスプレイでは、通常、一定の層厚を定め、維持するためにスペーサー粒子がLC層に添加される。フリーフォームディスプレイのための可能な解決策は、例えばポリマー壁のような、圧縮に抵抗し、且つ、2枚の基板をつなげることができる支持体を組み込むことによってこのコンセプトを導入することである。適切な製造方法は、ポリマー壁構造体を事前に製造し、LC混合物を基板上に塗布し、続いて上部基板でパネルを閉じることである。このアプローチに関する潜在的な問題は、例えば、LC混合物の広がりが支持体によって妨げられること、および上部基板への接着が十分ではない場合があることである。
代替解決策は、ディスプレイが組み立てられた後にフォトリソグラフィ工程によってポリマー壁構造を形成することである。これは、ポリマー壁形成プロセスを示す図1に概略的に示されている。図1(a)は、LCホスト分子(ロッド)、重合性モノマー(ドット)、および光開始剤(図示せず)から成るLC混合物を示す。図1(b)に示すように、LC混合物をディスプレイに充填するか、またはLC混合物を第1の基板および上に用いられる第2の基板上に塗布し、フォトマスクを通して(矢印で示される)紫外線を照射する。重合誘起相分離が起こり、その結果、図1(c)に示すように、マスクパターンに応じてポリマー壁が照射領域に形成される一方、画素領域内のLCホスト分子(ロッド)のLC相が復元される。
LCディスプレイ用途のためのこの方法によってポリマー壁を形成する原理は、文献に記載されており、様々なディスプレイモードでの使用に提唱されている既知の技術である。
例えば、米国特許第6130738号明細書および欧州特許出願公開第2818534号明細書は、LCホスト混合物に含まれる1種または2種の重合性モノマーから形成されたポリマー壁を含むLCディスプレイを開示している。
しかしながら、現在使用されているポリマー壁形成を有するフレキシブルLCディスプレイ用のLC混合物およびモノマーは、依然様々な欠点を有し、更なる改善の余地を残している。
例えば、先行技術で使用される重合性化合物およびLC媒体は、ポリマー壁とLCホスト混合物のLC分子との間で不十分な相分離を頻繁に示すことが見られる。これは、一方では、ポリマー壁へのLC分子の望まれない含有をもたらし、他方では、LCホスト混合物中に溶解または分散した多量のポリマー分子をもたらし、何れもディスプレイ性能に悪影響となり得る。
従って、ポリマー壁に混入したLC分子は、ディスプレイの透明性およびコントラストの低減、異なるスイッチング速度のドメインの形成による電気光学応答の劣化、ならびに基板へのポリマー壁の接着力の減少をもたらし得る。他方、LCホスト混合物中の望まれない量のポリマー分子は、LC混合物特性に悪影響となり得る。
さらに、ポリマー壁の厚さは大抵一定ではなく変化し、これにより、不均一な画素サイズが生じ得ることが観察される。加えて、ポリマー壁は、一方では機械的圧力に対して十分な安定性を、他方では十分な弾性を示さないことが依然として多い。また、ポリマー壁はしばしば厚すぎるため、ディスプレイの透明性およびコントラストが低下する。
従って、上記のような先行技術で使用される材料の欠点を克服することができる、フレキシブルLCディスプレイに使用するための利用可能な改善されたLC混合物およびモノマーを有することが望ましい。
本発明は、ポリマー壁を用いたフレキシブルLCディスプレイに使用するための、上記の欠点を有さないか、または低い程度のみ有する新規の適切な材料、特に重合性モノマーを含むLCホスト混合物を提供するという目的に基づく。
特に、本発明は、時間および費用において効果的にポリマー壁の形成を可能にし、および大量生産に適する、重合性モノマーを含むLC媒体を提供するという目的に基づく。形成されたポリマー壁は、欠陥およびポリマー壁中に捕捉されるLC分子がない、または低減され、およびLCホスト混合物に溶解するポリマー分子がない、または低減され、LCホスト混合物からの明確な相分離を示すであろう。また、ポリマー壁は、一定の厚さ、高い弾性、機械的圧力に対する高い安定性、および基板への良好な接着性を示すであろう。
本発明の他の目的は、高い比抵抗値、高いVHR値、高い信頼性、低い閾電圧、短い応答時間、高い複屈折を示し、特により長い波長で、良好なUV吸収を示し、含有するモノマーを迅速かつ完全に重合させ、ディスプレイにおける焼き付きの発生を低減または防止するであろう、フレキシブルディスプレイ用の改良されたLCホスト混合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、アドレス状態における高い透明性、良好なコントラスト、高いスイッチング速度、および広い動作温度範囲を示す、ポリマー壁を用いたLCディスプレイを提供することにある。
本発明の他の目的は、フリーフォームおよび壊れないプラスチック基板を基礎とするLCディスプレイ用のLCD技術を可能にするための改良された技術的解決策を提供することにある。
上記の目的は、本発明に従って、以下に記載されそして請求される材料および方法により達成された。
従って、驚くべきことに、炭化水素スペーサー基によりアクリレートまたはメタクリレート基に結合しているシンナメート基を有する重合性化合物を含む、以下に記載され、そして請求されるLCホスト混合物および1種以上の重合性モノマーを含むLC媒体を使用することにより、上記目的の少なくとも一部が達成され得ることが見出された。そのようなLC媒体を使用することによって、より一定の厚さ、およびポリマー壁とLCホスト混合物との間のより良好な相分離を示すポリマー壁を達成可能であることが観察された。特に、そのような重合性化合物を含むLC媒体の使用は、機械的応力およびUVに対して改善された耐性を有するポリマー壁をもたらす。
驚くべきことに、LC媒体に含まれる重合性化合物は、LCディスプレイの基板間の一定のセルギャップを維持するスペーサーを形成するためにも使用できることが見出された。これは、先行技術で通常使用されるスペーサー材料を補強でき、代替にもなり得る。
<発明の要旨>
本発明は、1種以上の重合性化合物を含む、好ましくはから成る重合性成分A)、および1種以上のメソゲンまたは液晶化合物を含む、好ましくはから成る液晶成分B)(以降は「LCホスト混合物」とも呼ばれる)を含む液晶(LC)媒体に関し、重合性成分A)は、
2〜20個のC原子を有する炭化水素スペーサー基を介してO原子がアクリレートまたはメタクリレート基に結合しているシンナメート基を含む、1種以上の第1の重合性化合物、
任意成分として、1〜30個のC原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基、または3〜24個の環原子を有する単環式炭化水素基、または4〜30個の還原子を有する二環式もしくは多環式炭化水素基、およびそれに結合した(ちょうど)1個の重合性基を含む、1種以上の第2の重合性化合物、
任意成分として、1〜30個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状の炭化水素基、およびそれに結合した2個以上の重合性基を含む、1種以上の第3の重合性化合物、
任意成分として、1個以上の芳香環またはヘテロ芳香環または縮合芳香環または縮合ヘテロ芳香環を含む環系、およびそれに結合した2個の重合性基を含む、1種以上の第4の重合性化合物、
任意成分として光開始剤、
任意成分として光増感剤
を含む。
本発明は、1種以上の重合性化合物を含む、好ましくはから成る重合性成分A)、および1種以上のメソゲンまたは液晶化合物を含む、好ましくはから成る液晶成分B)(以降は「LCホスト混合物」とも呼ばれる)を含む液晶(LC)媒体に関し、重合性成分A)は、
2〜20個のC原子を有する炭化水素スペーサー基を介してO原子がアクリレートまたはメタクリレート基に結合しているシンナメート基を含む、1種以上の第1の重合性化合物、
任意成分として、1〜30個のC原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基、または3〜24個の環原子を有する単環式炭化水素基、または4〜30個の還原子を有する二環式もしくは多環式炭化水素基、およびそれに結合した(ちょうど)1個の重合性基を含む、1種以上の第2の重合性化合物、
任意成分として、1〜30個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状の炭化水素基、およびそれに結合した2個以上の重合性基を含む、1種以上の第3の重合性化合物、
任意成分として、1個以上の芳香環またはヘテロ芳香環または縮合芳香環または縮合ヘテロ芳香環を含む環系、およびそれに結合した2個の重合性基を含む、1種以上の第4の重合性化合物、
任意成分として光開始剤、
任意成分として光増感剤
を含む。
好ましくは、本発明のLC媒体は、マレイミド基を有する重合性化合物を含まない。
本発明のLC媒体の液晶成分B)は、以降「LCホスト混合物」とも呼ばれ、好ましくは非重合性の低分子量化合物からのみ選択されるLC化合物を含み、さらに安定剤やキラルドーパントのような添加剤を含んでよい。
本発明はさらに、重合性化合物または成分A)の化合物が重合している、上記および下記のLC媒体またはLCディスプレイに関する。
本発明はさらに、上記および下記のLCホスト混合物またはLC成分B)を、上記および下記の1種以上の重合性化合物と、場合によりさらなるLC化合物および/または添加剤と、混合する工程を含む、上記および下記のLC媒体の製造方法に関する。
本発明はさらに、LCディスプレイ、好ましくはフレキシブルLCディスプレイでのLC媒体の使用に関する。
本発明はさらに、上記および下記のLC媒体を含むLCディスプレイに関する。
本発明はさらに、上記および下記の1種以上の重合性化合物または重合性成分A)の重合により得られるポリマー壁を含む、または上記および下記のLC媒体を含む、LCディスプレイに関する。
本発明はさらに、上記および下記の1種以上の重合性化合物または重合性成分A)の重合により得られるスペーサーを含む、または上記および下記のLC媒体を含む、LCディスプレイに関する。
本発明のLCディスプレイは、好ましくはフレキシブルLCディスプレイ、好ましくはTN、OCB、IPS、FFS、正−VA、VA、またはUB−FFSディスプレイである。
本発明はさらに、少なくとも一方が光に対して透明な2枚の基板、各基板に設けられる電極または一方の基板にのみ設けられる2つの電極、および基板間に設けられる上記および下記のLC媒体の層を含み、重合性化合物がディスプレイの基板間で重合する、LCディスプレイに関する。
本発明はさらに、ディスプレイの基板間に上記および下記のLC媒体を充填するまたは提供する工程と、重合性化合物を重合する工程とを含む、上記および下記のLCディスプレイの製造方法に関する。
本発明のディプレイは、好ましくは透明層の形態で、一方または両方の基板に付けられる2つの電極を有する。いくつかのディスプレイ、例えば、TN、OCB、またはVAディスプレイでは、2枚の基板のそれぞれに1つの電極が付けられる。他のディスプレイ、例えば、IPS、FFS、またはUB−FFSディスプレイでは、2枚の基板の一方のみに両方の電極が付けられる。
重合性成分の重合性化合物は、好ましくは光重合によって、非常に好ましくはUV光重合によって重合される。
<発明の詳細な説明>
上記および下記において、「フリーフォームディスプレイ」という用語は、平行平面形状以外の恒久的形状、例えば湾曲形状を有するディスプレイまたはフレキシブルディスプレイを意味すると理解されるであろう。「フレキシブルディスプレイ」という用語は、例えば剛性ガラス基板の代わりに可撓性プラスチック基板を有し、他のいかなる剛性層も含まないディスプレイのように、破損することなく曲げることができるディスプレイを意味すると理解されるであろう。「湾曲ディスプレイ」という用語は、平行平面ではなく湾曲した上部基板および下部基板を有するディスプレイを意味すると理解されるであろう。
上記および下記において、「フリーフォームディスプレイ」という用語は、平行平面形状以外の恒久的形状、例えば湾曲形状を有するディスプレイまたはフレキシブルディスプレイを意味すると理解されるであろう。「フレキシブルディスプレイ」という用語は、例えば剛性ガラス基板の代わりに可撓性プラスチック基板を有し、他のいかなる剛性層も含まないディスプレイのように、破損することなく曲げることができるディスプレイを意味すると理解されるであろう。「湾曲ディスプレイ」という用語は、平行平面ではなく湾曲した上部基板および下部基板を有するディスプレイを意味すると理解されるであろう。
上記および下記において、「タッチムラ感度が低減されたフラットディスプレイ」という用語は、ディスプレイのフロントスクリーンに触れることによって引き起こされる不規則な輝度変動欠陥が低減されているディスプレイを意味すると理解されるであろう。
上記および下記において、「二環式または多環式基」という用語は、2個以上の縮合環、即ち、少なくとも1つの共通原子を共有する環(異なる環に属する原子間で共有結合を介して結合している環とは異なる。)から成り、環の縮合が、a)一連の原子(橋頭)を介して生じる(例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(ノルボルナン)またはトリシクロ[3.3.3.1]デカン(アダマンタン)、以下「架橋二環式または多環式基」ともいう。)、b)2つの原子間の結合を介して生じる(例えば、ビシクロ[4.4.0]デカン(デカリン)、以下「縮合二環式または多環式基」ともいう。)、c)単原子(スピロ原子)で生じる(例えば、スピロ[4.5]デカン、以下「スピロ環式基」ともいう。)基を意味すると理解されよう。
特記しない限り、略語「RM」は、反応性メソゲンを記載するときに上および下で使用される。
上記および下記において、1個の重合性反応基を有する重合性化合物またはRMは、「一反応性」とも記載され、2個の重合性反応基を有する重合性化合物またはRMは、「二反応性」とも記載され、3個の重合性反応基を有する重合性化合物またはRMは、「三反応性」とも記載される。
特に明記しない限り、「LC混合物」という表現は、LCホスト混合物(即ち、RMも重合性化合物も含まない)を記載するときに使用され、一方、「LC媒体」という表現は、RMまたは重合性化合物を加えたLCホスト混合物を記載するときに使用される。
特に明記しない限り、重合性化合物およびRMは、好ましくはアキラルな化合物から選択される。
本明細書で使用されるとき、「活性層」および「スイッチャブル層」という用語は、構造および光学異方性を有する1種以上の分子(例えば、電場または磁場のような外部刺激に対して配向を変えて、偏光または非偏光に対する層の透過率の変化をもたらすLC分子)を含む電気光学ディスプレイ(例えば、LCディスプレイ)の層を意味する。
本明細書で使用されるとき、「反応性メソゲン」および「RM」という用語は、メソゲンまたは液晶骨格、およびそれに結合した1個以上の重合に適する官能基(「重合性基」または「P」とも記載する。)を含む化合物を意味すると理解されよう。
特に明記しない限り、本明細書で使用される「重合性化合物」という用語は、重合性モノマー化合物を意味すると理解されよう。
本明細書で使用されるとき、「低分子量化合物」という用語は、「ポリマー化合物」または「ポリマー」とは対照的に、モノマーである、および/または重合反応によって調製されない化合物を意味すると理解されよう。
本明細書で使用されるとき、「非重合性化合物」という用語は、RMまたは重合性化合物の重合に通常適用される条件下での重合に適した官能基を含まない化合物を意味すると理解されよう。
本明細書で使用されるとき、「メソゲン基」という用語は、当業者に知られ、文献に記載され、その誘引相互作用および反発相互作用の異方性により、低分子または高分子物質中の液晶(LC)相の誘発に本質的に寄与する基を意味する。メソゲン基を含む化合物(メソゲン化合物)は、それ自身がLC相を必ずしも有さなくてよい。メソゲン化合物は、他の化合物との混合後および/または重合後のみ、LC相挙動を示してもよい。典型的なメソゲン基は、例えば、剛性棒状または円盤状ユニットである。メソゲンまたはLC化合物に関連して用いられる用語および定義の概要は、Pure Appl.Chem.2001,73(5),888およびC.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340−6368に与えられる。
本明細書で使用されるとき、以降、「スペーサー基」という用語は、「Sp」とも記載され、当業者に知られ、文献に記載され、例えば、Pure Appl.Chem.2001,73(5),888およびC.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340−6368を確認されたい。本明細書で使用されるとき、「スペーサー基」または「スペーサー」という用語は、重合性メソゲン化合物中でメソゲン基と重合性基を連結する可撓性基、例えばアルキレン基を意味する。
上記および下記において、「有機基」は炭素または炭化水素基を表す。
「炭素基」は、少なくとも1個の炭素原子を含む1価または多価の有機基を表し、但し、これは、さらなる原子を含まなくても(例えば、−C≡C−)、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te、またはGeなどの1個以上のさらなる原子を含んでもよい(例えばカルボニル)。「炭化水素基」という用語は、さらに1個以上の水素原子を含む炭素基を表し、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、Te、またはGeなどの1個以上のヘテロ原子を含んでもよい。
「ハロゲン」は、F、Cl、Br、またはIを表す。
炭素または炭化水素基は、飽和または不飽和基であってよい。不飽和基は、例えば、アリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個以上の炭素原子を有する炭素または炭化水素基は、直鎖、分岐、および/または環状であってよく、スピロ結合または縮合環を含んでもよい。
「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などの用語もまた、多価基、例えばアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなどを包含する。
「アリール」という用語は、芳香族炭素基またはそれから誘導される基を表す。「ヘテロアリール」という用語は、好ましくは、N、O、S、Se、Te、SiおよびGeから選択される、1個以上のヘテロ原子を含む上で定義された「アリール」を表す。
好ましい炭素および炭化水素基は、1〜40個、好ましくは1〜20個、非常に好ましくは1〜12個のC原子を有し、置換されていてもよい、直鎖、分岐、または環状のアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、およびアルコキシカルボニルオキシ、5〜30個、好ましくは6〜25個のC原子を有し、置換されていてもよい、アリールまたはアリールオキシ、または5〜30個、好ましくは6〜25個のC原子を有し、置換されていてもよい、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルアリールオキシ、アリールアルキルオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシ、およびアリールオキシカルボニルオキシであり、但し、1個以上のC原子は、ヘテロ原子、好ましくはN、O、S、Se、Te、Si、およびGeから選択されるヘテロ原子により置き換えられていてもよい。
さらに好ましい炭素および炭化水素基は、C1〜C20アルキル、C2〜C20アルケニル、C2〜C20アルキニル、C3〜C20アリル、C4〜C20アルキルジエニル、C4〜C20ポリエニル、C6〜C20シクロアルキル、C4〜C15シクロアルケニル、C6〜C30アリール、C6〜C30アルキルアリール、C6〜C30アリールアルキル、C6〜C30アルキルアリールオキシ、C6〜C30アリールアルキルオキシ、C2〜C30ヘテロアリール、C2〜C30ヘテロアリールオキシである。
C1〜C12アルキル、C2〜C12アルケニル、C2〜C12アルキニル、C6〜C25アリール、およびC2〜C25ヘテロアリールが、特に好ましい。
さらに好ましい炭素および炭化水素基は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、但し、無置換であってもF、Cl、Br、I、またはCNで一置換または多置換されてもよく、1個以上の隣接していないCH2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、−C(RS1)=C(RS1)−、−C≡C−、−N(RS1)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、
RS1は、H、F、Cl、CN、1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖(但し加えて、1個以上の隣接していないC原子は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられていてもよい。)を表すか、または置換されていてもよい、6〜30個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または置換されていてもよい2〜30個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す。
RS1は、H、F、Cl、CN、1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキル鎖(但し加えて、1個以上の隣接していないC原子は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられていてもよい。)を表すか、または置換されていてもよい、6〜30個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または置換されていてもよい2〜30個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す。
好ましいアルキル基は、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、2−メチルブチル、n−ペンチル、s−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチルヘキシル、n−ヘプチル、シクロヘプチル、n−オクチル、シクロオクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ−n−ブチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ペルフルオロオクチル、ペルフルオロヘキシルなどである。
好ましいアルケニル基は、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルなどである。
好ましいアルキニル基は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルなどである。
好ましいアルコキシ基は、例えば、メトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−メチルブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、n−オクトキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、 n−ウンデコキシ、n−ドデコキシなどである。
好ましいアミノ基は、例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどである。
アリールおよびヘテロアリール基は、単環式または多環式であってよく、即ち、これらは、1個の環(例えば、フェニルなど)、または縮合している(例えば、ナフチルなど)または共有結合している(例えば、ビフェニル)、または縮合環と連結環の組み合わせを含む、2個以上の環を含むことができる。ヘテロアリール基は、好ましくはO、N、S、およびSeから選択される、1個以上のヘテロ原子を含む。
6〜25個のC原子を有する単環式、二環式、または三環式アリール基および5〜25個の環原子を有する単環式、二環式、または三環式ヘテロアリール基が特に好ましく、これらは、縮合環を含んでよく、置換されていてもよい。5員、6員、または7員アリールおよびヘテロアリール基がさらに好ましく、但し加えて、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、N、S、またはOで置き換えられてよい。
好ましいアリール基は、例えば、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、[1,1’:3,1”]ターフェニル−2’−イル、ナフチル、アントラセン、ビナフチル、フェナントレン、9,10−ジヒドロフェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フルオレン、インデン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンなどである。
好ましいヘテロアリール基は、例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、1,2チアゾール、1,3−チアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾールなどの5員環、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,3,5−テトラジンなどの6員環、またはインドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフトイミダゾール、フェナントリミダゾール、ピリミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロキサゾール、イソオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ[2,3b]チオフェン、チエノ[3,2b]チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンなどの縮合基、またはこれらの基の組み合わせである。
上記および下記のアリールおよびヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたはさらなるアリールもしくはヘテロアリール基で置換されてもよい。
(非芳香族)脂環式および複素環式基は、飽和環、即ち単結合のみ含むもの、および部分不飽和環、即ち多重結合を含み得るものを包含する。複素環は、好ましくはSi、O、N、S、およびSeから選択される、1個以上のヘテロ原子を含む。
(非芳香族)脂環式および複素環式基は、単環式であってよく、即ち1個のみ環を含んでよく(例えば、シクロヘキサンなど)、また多環式であってよく、即ち複数の環を含んでよい(例えばデカヒドロナフタレンまたはビシクロオクタンなど)。飽和基が特に好ましい。5〜25個の環原子を有する単環式、二環式、または三環式基がさらに好ましく、縮合環を含んでも、置換されていてもよい。5員、6員、7員、または8員炭素環式基がさらに好ましく、但し加えて、1個以上のC原子は、Siで置き換えられてよく、および/または1個以上のCH基は、Nで置き換えられてよく、および/または1個以上の隣接していないCH2基は、−O−および/または−S−で置き換えられてよい。
好ましい脂環式および複素環式基は、例えば、シクロペンタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフラン、ピロリジンなどの5員基、シクロヘキサン、シリナン、シクロヘキセン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジチアン、ピペリジンなど6員基、シクロヘプタンなどの7員基、およびテトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インダン、ビシクロ[1.1.1]−ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]−ヘプタン−2,6−ジイル、オクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルなどの縮合基である。
好ましい置換基は、例えば、アルキルまたはアルコキシなどの溶解促進基、フッ素、ニトロまたはニトリルなどの電子求引性基、またはポリマーのガラス転移温度(Tg)を上昇させるための置換基、特に嵩高い基、例えば、t−ブチルまたは置換されていてもよいアリール基である。
以降、好ましい置換基は、Lsとも記載され、例えば、F、Cl、Br、I、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(RS)2、−C(=O)YS、−C(=O)RS、−N(RS)2、それぞれ1〜25個のC原子を有する、直鎖または分岐のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、またはアルコキシカルボニルオキシ(但し、1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてもよい。)、置換されていてもよく1〜20個のSi原子を有するシリル、または置換されていてもよく6〜25個、好ましくは6〜15個のC原子を有するアリールである。ここで、Rsは、H、F、Cl、CN、または1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐または環状のアルキル(但し、1個以上の隣接していないCH2基は、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−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれ、FまたはClで置き換えられてよい。)を表し、Ysは、ハロゲン、好ましくはFを表す。
「置換されているシリルまたはアリール」は、好ましくは、ハロゲン、−CN、R0、−OR0、−CO−R0、−CO−O−R0、−O−CO−R0、または−O−CO−O−R0により置換されているものを意味し、R0はHまたは1〜20個のC原子を有するアルキルを表す。
特に好ましい置換基Lは、例えば、F、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、さらにフェニルである。
重合性基P、Px、またはP1,2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に、または例えばポリマー主鎖への付加または縮合などの重合類似反応に適する基である。連鎖重合用の基、特にはC=C二重結合または−C≡C−三重結合を含むもの、および開環重合に適する基、例えばオキセタンまたはエポキシド基が特に好ましい。
好ましい基P、Px、およびP1,2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−から成る群より選択され、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、特にはH、F、Cl、CH3またはC2H5を表し、W2およびW3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、特にはH、メチル、エチル、またはn−プロピルを表し、W4、W5およびW6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、W7およびW8は、それぞれ互いに独立に、H、Cl、または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(但し、1個以上の上で定義されたP−Sp−以外の基Lで置換されてよい。)を表し、k1、k2およびk3は、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、k3は好ましくは1を表し、k4は1〜10の整数を表す。
非常に好ましい基P、Px、およびP1,2は、CH2=CW1−CO−O−、CH2=CW1−CO−、
CH2=CW2−O−、CH2=CW2−、CW1=CH−CO−(O)k3−、CW1=CH−CO−NH−、CH2=CW1−CO−NH−、(CH2=CH)2CH−OCO−、(CH2=CH−CH2)2CH−OCO−、(CH2=CH)2CH−O−、(CH2=CH−CH2)2N−、(CH2=CH−CH2)2N−CO−、CH2=CW1−CO−NH−、CH2=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH2=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、およびW4W5W6Si−から成る群より選択され、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、特にはH、F、Cl、CH3またはC2H5を表し、W2およびW3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、特にはH、メチル、エチル、またはn−プロピルを表し、W4、W5およびW6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、W7およびW8は、それぞれ互いに独立に、H、Cl、または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、k1、k2およびk3は、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、k3は好ましくは1を表し、k4は1〜10の整数を表す。
非常に特に好ましい基P、Px、およびP1,2は、CH2=CW1−CO−O−、特にはCH2=CH−CO−O−、CH2=C(CH3)−CO−O−、およびCH2=CF−CO−O−、さらには、CH2=CH−O−、(CH2=CH)2CH−O−CO−、(CH2=CH)2CH−O−、
から成る群より選択される。
さらに好ましい重合性基P、Px、およびP1,2は、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、エタクリレート(CH2=CW1−CO−O−、ここでW1はエチルである)、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタン、およびエポキシドから、最も好ましくはアクリレートおよびメタクリレートから成る群より選択される。
Sp、Spx、またはSp1,2が単結合ではない場合、好ましくは、各基P−Sp−がP−Sp”−X”−に一致するように式Sp”−X”から選択され、ここで、
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、但し、F、Cl、Br、I、またはCNで一置換または多置換されてよく、加えて、1個以上の隣接していないCH2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、−O−、−S−、−NH−、−N(R0)−、−Si(R0R00)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−N(R00)−CO−O−、−O−CO−N(R0)−、−N(R0)−CO−N(R00)−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてよく、
X”は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R0)−、−N(R0)−CO−、−N(R0)−CO−N(R00)−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−CY2=CY3−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合を表し、
R0およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキルを表し、
Y2およびY3は、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
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、但し、F、Cl、Br、I、またはCNで一置換または多置換されてよく、加えて、1個以上の隣接していないCH2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、−O−、−S−、−NH−、−N(R0)−、−Si(R0R00)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−N(R00)−CO−O−、−O−CO−N(R0)−、−N(R0)−CO−N(R00)−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてよく、
X”は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R0)−、−N(R0)−CO−、−N(R0)−CO−N(R00)−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−CY2=CY3−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合を表し、
R0およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキルを表し、
Y2およびY3は、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
X”は、好ましくは、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR00−、または単結合である。
典型的なスペーサー基Sp、Spx、Sp1,2、および−Sp”−X”は、例えば、−(CH2)p1−、−(CH2CH2O)q1−CH2CH2−、−CH2CH2−S−CH2CH2−、−CH2CH2−NH−CH2CH2−、または−(SiR0R00−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、R0およびR00は、上で示される意味を有する。
特に好ましい基Sp、Spx、Sp1,2、および−Sp”−X”は、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−O−CO−、−(CH2)p1−CO−O−、−(CH2)p1−O−CO−O−であり、ここで、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、それぞれ直鎖の場合において、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレンチオエチレン、エチレン−N−メチルイミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレン、およびブテニレンである。
本発明のLC媒体の使用は、従来技術のLC媒体に対して予想されない改善を示す。
ポリマー壁に使用するための従来技術のLC媒体は、通常、アクリレート、メタクリレート、またはビニルエーテル基を典型的には有する、一反応性および二反応性重合性化合物の混合物を含む。良好な機械的安定性を有するポリマー壁を達成するためには、通常、多量の二反応性重合性化合物が必要とされる。しかしながら、二反応性化合物の量が多すぎると、ポリマー壁中にLCホスト混合物が混入する可能性がある。一方、二反応性重合性化合物の量が少なすぎると、得られるポリマー壁の硬度および機械的安定性が不十分になり、それにより、圧力がディスプレイに加えられたときに次々に局所的欠陥が生じる可能性がある。これは特にフレキシブルディスプレイの場合に、重大な欠点である。このため、ポリマー壁の高い機械的安定性と高精細な形状の両方を達成するための課題がある。
この課題は、エステル部分がスペーサー基を介して重合性アクリレートまたはメタクリレート基に結合している反応性シンナメート基を有する、1種以上の上記および下記の第1の重合性化合物を含む、本発明のLC媒体を使用することにより克服され得る。シンナメート基は、第2の重合性基として機能し、これにより、架橋ポリマーの形成を可能にする。
従来技術のLC媒体に使用される重合性化合物と比較して、シンナメート基を有する重合性化合物は、50%以上の高濃度で使用できるとともに、高精細な形状を有するポリマー壁を形成できる。同時に、シンナメート基を介して化合物を架橋できるので、高い機械的安定性を有するポリマー壁の形成を可能とする。したがって、本発明によるLC媒体は、機械的圧力下でも厚さが一定であり、光学的欠陥が少ないLCディスプレイを可能にする。このことは、シンナメート部分のC=C二重結合が飽和C−C結合で置き換えられている構造が類似する重合性化合物と比較することで実証できた。
好ましくは、LC媒体の成分A)は、式Iから選択される1種以上の第1の重合性化合物を含む。
Pxは、アクリレートまたはメタクリレート基であり、
Spxは、2〜20個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキレンであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、
Raは、H、F、Cl、CN、Px、Px−Spx−、Rx、Rx−O−CO−CH=CH−、Px−Spx−O−CO−CH=CH−、Rx−CH=CH−CO−O−、Px−Spx−CH=CH−CO−O−であり、
Rxは、1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−NR0−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−C(R0)=C(R00)−、または−C≡C−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれ、FまたはClで置き換えられてよく、
Axは、4〜25個の環原子を有する芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式、または複素環式基であり、縮合環を含んでよく、無置換であっても、Lで一置換または多置換されてもよく、
Zxは、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n11−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n11−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00、または単結合であり、
Lは、F、Cl、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rq)2、−C(=O)Yz、−C(=O)Rq、−N(Rq)2、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよい5〜20個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖また分岐のアルキルであり、但し加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないように、それぞれ互いに独立に、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R0)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、但し加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、−CNで置き換えられてよく、
Rqは、H、F、Cl、CN、または1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれ、FまたはClで置き換えられてよく、
R0、R00は、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキルであり、
Yzは、ハロゲン、好ましくはFまたはClであり、
m1は、0、1、または2であり、
n11は、1、2、3、または4である。
本発明の好ましい実施形態において、Raは、Px、Px−Spx−、Px−Spx−O−CO−CH=CH−、およびPx−Spx−CH=CH−CO−O−から選択され、PxおよびSpxは、上および下で定義される通りである。
本発明の他の好ましい実施形態において、Raは、1〜25個のC原子を有する、直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、但し、1個以上の隣接していないCH2基は、O−および/またはS−原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−NR0−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれ、FまたはClで置き換えられてよい。
Spxは、好ましくは、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−O−CO−、−(CH2)p1−CO−O−、または−(CH2)p1−O−CO−O−から選択され、p1は、2〜12の整数であり、Spxは、O原子が互いに直接結合しないように、基Pxまたはシンナメート基に結合する。
本発明の好ましい実施形態において、m1は0である。本発明の他の好ましい実施形態において、m1は1または2である。
Axは、好ましくは、4−フェニレン、1,3−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、クマリン、フラボン(但し加えて、これらの基において1個以上のCH基は、Nで置き換えられてよい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(但し加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはSで置き換えられてよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]−ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]−ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイル、またはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルから選択され、これらすべての基は、無置換であっても、上で定義されるLで一置換または多置換されてもよい。
非常に好ましいAxは、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、およびシクロヘキサン−1,4−ジイルから選択され、無置換であっても、上で定義されるLで一置換または多置換されてもよい。
Zxは、好ましくは、−CO−O−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−(CH2)n11−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、または単結合から選択される。
好ましい式Iの化合物は、以下式から選択される。
式I1〜I4の化合物が非常に好ましい。
式I1〜I12において、Rxは、好ましくは、F、Cl、CN、または1〜25個、好ましくは1〜12個のC原子を有する、直鎖、分岐、または環状のアルキルを表し、1個以上の隣接していないCH2基は、O−および/またはS−原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれ、FまたはClで置き換えられてよい。
非常に好ましい式Iの化合物は、以下式から選択される。
アクリレート基がメタクリレート基で置き換えられている、式I1〜14bの化合物がさらに好ましい。
好ましくは、LC媒体の成分A)は、式IIから選択される1種以上の第2の重合性化合物を含む。
Pは、重合性基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
G1は、1〜20個のC原子を有する直鎖または分岐のアルキル基、または3〜24個のC原子を有する単環式アルキル基であり、フッ素で一置換、多置換または全置換されてもよく、1個以上の基Lで置換されてもよく、1個以上のCH2基は、O−原子が互いに直接隣接しないように、−O−、−CO−、−O−CO−、または−CO−O−で置き換えられてよく、
Lは、式Iで定義される通りである。
Pは、好ましくはアクリレート、メタクリレート、またはオキセタンであり、非常に好ましくはアクリレート、またはメタクリレートである。
Spは、好ましくは、各基P−Sp−が式P−Sp”−X”−に一致するように式Sp”−X”であり、Sp”およびX”は、上で定義される通りである。
Spは、非常に好ましくは、−(CH2)p1−、−(CH2)p1−O−、−(CH2)p1−O−CO−、−(CH2)p1−CO−O−、−(CH2)p1−O−CO−O−であり、ここで、p1は1〜12の整数である。
Lは、好ましくは、F、Cl、−CN、および1〜25個、特に好ましくは1〜10個のC原子を有する直鎖または分岐のアルキルから選択され、但し加えて、1個以上の隣接していないCH2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、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R0)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、但し加えて1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられてよい。
Lは、非常に好ましくは、F、−CN、および1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ(フッ素化されてもよい)から選択され、好ましくは、F、Cl、CN、CH3、OCH3、OCF3、OCF2H、またはOCFH2から選択され、非常に好ましくはFである。
好ましい式IIの化合物は、以下式から選択される。
P、Spは、式IIで与えられる意味または上および下で与えられる好ましい意味の1つを有し、
W11、W12は、H、F、または直鎖または分岐のC1〜C12アルキルであり、
W13、W14は、HまたはFであり、
n1は、2〜15の整数であり、
n2、n3は、0または1〜3の整数である。
非常に好ましい式IIの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIの化合物は、以下式から選択される。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、重合性基および4〜30個の環原子、好ましくは6〜25個の環原子を有する二環式または多環式炭化水素基(好ましくは、非芳香族炭化水素基)を含む、1種以上の第2の重合性化合物を含む。
この好ましい実施形態によるLC媒体の成分A)は、好ましくは、式IIの化合物に加えてまたは代えて、式IIAから選択される1種以上の第2の重合性化合物を含む。
PおよびSpは、式IIで与えられる意味または上および下で与えられる好ましい意味の1つを有し、
G2は、4〜30個の環原子、好ましくは6〜25個の環原子を有する、二環式または多環式炭化水素基、好ましくは架橋または縮合二環式または多環式アルキル基であり、式Iで定義される1個以上の基Lで置換されていてもよい。
好ましくは、二環式または多環式炭化水素基または基G2は、二環式、三環式、または四環式基である。
好ましくは、二環式または多環式炭化水素基または基G2は、架橋二環式または多環式炭化水素基であり、即ち、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(ノルボルナン)、ビシクロ[2.2.2]オクタン、またはトリシクロ[3.3.3.1]デカン(アダマンタン)のように、縮合が一連の原子(橋頭)、好ましくは二脚ブリッジを介して生じている、縮合炭化水素環、好ましくは縮合シクロアルキル環から成る。
本発明の他の好ましい実施形態において、二環式または多環式炭化水素基または基G2Aは、縮合二環式または多環式炭化水素基であり、即ち、ビシクロ[3.2.0]へプタン、またはビシクロ[4.4.0]デカン(デカリン)のように、縮合が2個の原子間の結合を介して生じている、縮合炭化水素環、好ましくは縮合シクロアルキル環から成る。
本発明のさらに他の好ましい実施形態において、二環式または多環式炭化水素基または基G2は、スピロ環式基であり、即ち、スピロ[3.3]へプタンまたはスピロ[4.5]デカンのように、縮合が単一原子(スピロ原子)で生じている、縮合炭化水素環、好ましくは縮合シクロアルキル環から成る。
二環式または多環式基または基G2は、1個以上の置換基、好ましくは上および下で定義される基Lから選択されるもので置換されていてもよい。
好ましくは、二環式または多環式基または基G2は、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル(ノルボルニル)、ビシクロ[3.2.1]オクチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、ビシクロ[3.2.2]ノニル、ビシクロ[3.3.1]ノニル、ビシクロ[3.3.2]デシル、ビシクロ[3.3.3]ウンデシル、トリシクロ[3.3.3.1]デシル(アダマンチル)、トリシクロ[5.2.1.0]デシル(テトラヒドロジシクロペンタジイル)、ビシクロ[2.1.0]ペンチル、ビシクロ[2.2.0]ヘキシル、ビシクロ[3.2.0]ヘプチル、ビシクロ[4.2.0]オクチル、ビシクロ[3.3.0]オクチル、ビシクロ[4.3.0]ノニル、ビシクロ[4.4.0]デシル(デカリン)、スピロ[2.2]ペンチル、スピロ[3.2]ヘキシル、スピロ[3.3]ヘプチル、スピロ[4.3]オクチル、スピロ[4.4]ノニル、スピロ[4.5]デシルから成る群より選択され、これらは何れも1個以上の式Iで定義される基Lで置換されてもよい。
非常に好ましくは、二環式または多環式基または基G2は、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル(ノルボルニル)、ビシクロ[3.2.1]オクチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、ビシクロ[3.2.2]ノニル、ビシクロ[3.3.1]ノニル、ビシクロ[3.3.2]デシル、ビシクロ[3.3.3]ウンデシル、トリシクロ[3.3.3.1]デシル(アダマンチル)から成る群より選択され、これらは何れも1個以上の式Iで定義される基Lで置換されてもよい。
最も好ましくは、二環式または多環式基または基G2は、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル(ノルボルニル)、ビシクロ[2.2.2]オクチル、トリシクロ[3.3.3.1]デシル(アダマンチル)から成る群より選択され、これらは何れも1個以上の上および下で定義される基Lで置換されてもよい。
好ましい式IIAの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIAの化合物は、以下式から選択される。
非常に好ましい式IIAの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIAの化合物は、以下式から選択される。
好ましくは、LC媒体の成分A)は、式IIIから選択される1種以上の第3の重合性化合物を含む。
P1およびP2は、互いに独立にそれぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
Sp1、Sp2は、互いに独立に同一または異なって、スペーサー基または単結合を表し、
G3は、1〜20個のC原子を有する、直鎖、分岐、または環状のアルキル基であり、フッ素で一置換、多置換または全置換されてもよく、1個以上の上で定義される基P1−Sp1−または式Iで定義されるLで置換されてもよく、1個以上の基CH2は、O原子が互いに直接隣接しないように、−O−、−CO−、−O−CO−、または−CO−O−で置き換えられてもよい。
P1およびP2は、好ましくはアクリレート、メタクリレート、エタクリレート、およびビニルオキシ基から選択される。
式IIIのSp1およびSp2は、好ましくは単結合を表す。
第3の重合性化合物において炭化水素基または基G3が環状基である場合、好ましくは5〜7個の環原子を有する、単環式シクロアルキル基が好ましく、式Iで定義される1個以上の基Lで置換されてもよい。
本発明の他の好ましい実施形態において、第3の重合性化合物における炭化水素基または基G3は、二環式、三環式、または四環式基であり、好ましくは4〜30個のC原子を有し、上および下で定義される1個以上の基Lで置換されてもよい。
第3の重合性化合物における好ましい二環式、三環式、または四環式基または基G3は、式IIAの基G2Aの1つの意味、または上で与えられる好ましい意味を有するものである。
好ましい式IIIの化合物は、以下式から選択される。
P1、P2、Sp1、Sp2は、式IIIで定義される通りであり、
W11、W12は、それぞれの出現において同一または異なって、H、F、またはC1〜C12アルキルであり、
n1は、2〜15の整数であり、
n2、n3は、互いに独立に、0または1〜3の整数であり、
n4は、0または1〜15の整数であり、
n5は、3または4であり、
式III2においてシクロヘキシレン環は、同一または異なる1個以上の基W11で置換されてもよい。
本発明の好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、2個の重合性基が互いに異なる1種以上の第3の重合性化合物を含む。この好ましい実施形態において、好ましくは、LC媒体の成分A)は、P1およびP2が互いに異なる1種以上の式IIIまたはそのサブ式の化合物を含む。これらの式IIIの化合物において、好ましくは、P1およびP2の一方はビニルオキシであり、他方はアクリレート、メタクリレート、またはエタクリレート、最も好ましくはメタクリレートである。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、P1およびP2が同一の基である1種以上の式IIIまたはそのサブ式の化合物を含む。
第3の重合性化合物において、重合性基は、好ましくはアクリレート、メタクリレート、エタクリレートおよびビニルオキシ基から選択される。非常に好ましくは、重合性基の一方がビニルオキシであり、他方がアクリレートまたはメタクリレート、最も好ましくはメタクリレートである。
非常に好ましい式IIIの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIIの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIIの化合物は、以下式から選択される。
さらに好ましい式IIIの化合物は、以下式から選択される。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、第3の重合性化合物に加えてまたは代えて、さらに、1個以上の芳香環またはヘテロ芳香環または縮合芳香環または縮合ヘテロ芳香環を含む環系、およびそれに結合した2個の重合性基を含む、1種以上の第4の重合性化合物を含む。
これらの化合物は、好ましくは式IVから選択される。
P1、P2、Sp1、Sp2は、式IIIで定義される通りであり、
B1およびB2は、互いに独立にそれぞれの出現において同一または異なって、好ましくは4〜25個の環原子を有する、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式、または複素環式基であり、縮合環を含んでよく、無置換でも式Iで定義されるLで一置換または多置換されてもよく、但し、B1およびB2の少なくとも一方は、芳香族またはヘテロ芳香族基を表し、
Zbは、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n11−、−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、それぞれ互いに独立に、H、または1〜20個のC原子を有するアルキルを表し、
mは、0、1、2、3、または4を表し、
n11は、1、2、3、または4を表す。
特に好ましい式IVの化合物は、B1およびB2が、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、クマリン、フラボン(但し加えて、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よい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(但し加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはSで置き換えられてよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3,3]へプタン−2,6−ジイル、ピぺリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイル、またはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表すものであり、但し、これらの基は何れも無置換であっても、上で定義されるLで一置換または多置換されてもよい。
非常に特に好ましい式IVの化合物は、B1およびB2が、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、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−ジイルを表すものであり、但し、これらは無置換であっても、上で定義されるLで一置換または多置換されてもよい。
さらに好ましい式IVの化合物は、以下式から成る群より選択される。
P1、P2、Sp1、Sp2、およびLは、式IVで定義される通りであり、
Z1は、−O−、−CO−、−C(RyRz)−、または−CF2CF2−であり、
Ry、Rzは、互いに独立に、H、F、CH3、またはCF3を表し、
Z2、Z3は、互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−(CH2)n11−であり、但し、n11は、2、3、または4であり、
rは、0、1、2、3、または4であり、
sは、0、1、2、または3であり、
tは、0、1、または2である。
式IV2およびIV3の二反応性化合物が特に好ましい。
式IV1〜IV13の化合物において、
式中、Lは、それぞれの出現において同一または異なって、上および下で与えられる1つの意味を有し、好ましくはF、Cl、CN、NO2、CH3、C2H5、C(CH3)3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、またはP−Sp−、非常に好ましくはF、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3、OCF3、さらに好ましくはF、Cl、CH3、OCH3、COCH3、CF3、またはOCF3、特にはFまたはCH3である。
本発明の好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、2個の重合性基が互いに異なる1種以上の第4の重合性化合物を含む。好ましくは、この好ましい実施形態において、LC媒体の成分A)は、P1およびP2が互いに異なる1種以上の式IVまたはそのサブ式IV1〜IV13の化合物を含む。好ましくは、これらの式IVおよびIV1〜IV13の化合物において、P1およびP2の一方はビニルオキシであり、他方はアクリレート、メタクリレート、またはエタクリレート、最も好ましくはメタクリレートである。
さらに好ましい式IV1〜IV13の化合物は、Sp1およびSp2が単結合のものである。
さらに好ましい式IV1〜IV13の化合物は、Sp1およびSp2の一方が単結合であり、他方が単結合ではないものである。
さらに好ましい式IV1〜IV13の化合物は、単結合ではない基Sp1およびSp3が、−(CH2)s1−X”−であるものであり、但し、s1は1〜6の整数であり、好ましくは2、3、4、または5であり、X”はベンゼン環への結合であり、−O−、−O−CO−、−CO−O、−O−CO−O−、または単結合である。
非常に好ましい式IVの化合物は、以下式から成る群より選択される。
第1の重合性化合物、特に式IのもののLC媒体中の濃度は、好ましくは1〜30%、非常に好ましくは1〜25%、最も好ましくは5〜25%である。
第2の重合性化合物、特に式IIまたはIIAのもののLC媒体中の濃度は、好ましくは0.5〜30%、非常に好ましくは1〜20%、最も好ましくは2〜15%である。
第3の重合性化合物、特に式IIIのもののLC媒体中の濃度は、好ましくは0.1〜20%、非常に好ましくは0.2〜10%、最も好ましくは0.2〜5%である。
第4の重合性化合物、特に式IVのもののLC媒体中の濃度は、好ましくは0.05〜5%、非常に好ましくは0.1〜3%、最も好ましくは0.2〜2%である。
第1、第2、第3および第4の重合性化合物、特に式I、II、IIA、IIIおよびIVのもののLC媒体中の総濃度は、好ましくは1〜40重量%、非常に好ましくは5〜30重量%である。
本発明の第1の好ましい実施形態において、第1、第2、第3および第4の重合性化合物、特に式I、II、IIA、IIIおよびIVのもののLC媒体中の総濃度は、10〜40重量%である。
本発明の第2の好ましい実施形態において、第1、第2、第3および第4の重合性化合物、特に式I、II、IIA、IIIおよびIVのもののLC媒体中の総濃度は、5〜10重量%である。
本発明の第3の好ましい実施形態において、第1、第2、第3および第4の重合性化合物、特に式I、II、IIA、IIIおよびIVのもののLC媒体中の総濃度は、1〜5重量%である。
LC媒体中において、第2、第3および第4の重合性化合物または式II、IIIおよびIVの化合物の総量に対する第1の重合性化合物または式Iの化合物の量の比率は、好ましくは10:1〜1:10、非常に好ましくは5:1〜1:5、最も好ましくは2:1〜1:2である。
(ちょうど)1個の重合性基を有する、第1および第2の重合性化合物または式I、IIおよびIIAの化合物のLC媒体中の総濃度は、好ましくは5〜30重量%である。
(ちょうど)2個の重合性基を有する、第1、第3および第4の重合性化合物または式I、IIIおよびIVの化合物のLC媒体中の総濃度は、好ましくは0.1〜10重量%、非常に好ましくは0.1〜5重量%、最も好ましくは0.1〜2重量%である。
重合性成分A)が、1種、2種、または3種の第1の重合性化合物、好ましくは式Iのもの、1種、2種、または3種の第2の重合性化合物、好ましくは式IIまたはIIAのもの、1種、2種、または3種の第3の重合性化合物、好ましくは式IIIのもの、および任意成分として1種、2種、または3種の第4の重合性化合物、好ましくは式IVのものを含む、LC媒体が特に好ましい。
好ましくは、重合性成分A)が1種以上の重合開始剤を含む。開始剤の適切な種類および量は当業者に知られており、文献に記載されている。好ましくは、開始剤は光開始剤である。フリーラジカル重合のための適切な開始剤は、例えば市販の光開始剤である、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 AG)である。
LC媒体中の重合開始剤の濃度は、好ましくは0.001〜10重量%、非常に好ましくは0.001〜5重量%、最も好ましくは0.001〜2重量%である。
さらに好ましくは、重合性成分A)は1種以上の光増感剤を含む。適切で好ましい光増感剤としては、例えば、イソプロピルチオキサントン(ITX)およびチオキサントンが挙げられる。
LC媒体中の光増感剤の濃度は、好ましくは0.001〜10重量%、非常に好ましくは0.001〜5重量%、最も好ましくは0.001〜2重量%である。
上記の重合性成分A)の他に、本発明によるLC媒体は、非重合性の低分子量化合物から選択される、1種以上、好ましくは2種以上のLC化合物を含む、LC成分B)またはLCホスト混合物を含む。これらのLC化合物は、それらが重合性化合物の重合に適用される条件下で重合反応に対して安定および/または非反応性であるように選択される。
LC成分B)またはLCホスト混合物がネマチックLC相を有し、好ましくはキラル液晶相を有さないLC媒体が好ましい。LC成分B)またはLCホスト混合物は、好ましくはネマチックLC混合物である。
さらに、アキラルな重合性化合物が好ましく、成分A)および/またはB)の化合物がアキラルな化合物から成る群よりのみ選択されるLC媒体が好ましい。
好ましくは、LC媒体中のLC成分B)の割合は、70〜95重量%である。
本発明のLC媒体およびLCホスト混合物は、20℃で、好ましくは80K以上、非常に好ましくは100K以上のネマチック相範囲、および好ましくは250mPa・s以下、非常に好ましくは200mPa・s以下の回転粘度を有する。
本発明によるLC媒体およびLCホスト混合物の複屈折率Δnは、好ましくは0.07〜0.15、特に好ましくは0.08〜0.15である。
本発明の第1の好ましい実施態様において、LC媒体は、正の誘電異方性Δεを有する成分B)またはLCホスト混合物を含む。
そのようなLC媒体は、TN、OCB、正−VA、IPS、またはFFSディスプレイ、またはΔε>0のLC材料を使用する関連モードでの使用に特に適している。
この第1の好ましい実施形態によるLC媒体およびLCホスト混合物は、20℃および1kHzで、好ましくは+2〜+30、特に好ましくは+3〜+20の正の誘電異方性Δεを有する。
液晶成分B)またはLCホスト混合物が式AおよびBから選択される1種以上の化合物を含む、この第1の好ましい実施形態のLC媒体が、特に好ましい。
X0は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
Z31は、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、または単結合、好ましくは−CH2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、または単結合、特に好ましくは−COO−、トランス−CH=CH−、または単結合であり、
L21、L22、L31、L32は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、
gは、0、1、2、または3である。
式AおよびBの化合物において、X0は、好ましくはF、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3、またはCH=CF2、非常に好ましくはFまたはOCF3、最も好ましくはFである。
式AおよびBの化合物において、R21およびR31は、好ましくは、1、2、3、4、5、または6個のC原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ、および2、3、4、5、6、または7個のC原子を有する直鎖のアルケニルから選択される。
式AおよびBの化合物において、gは好ましくは1または2である。
式Bの化合物において、Z31は、好ましくはCOO、トランス−CH=CHまたは単結合、非常に好ましくはCOOまたは単結合である。
好まくは、LC媒体の成分B)は、以下式から成る群より選択される1種以上の式Aの化合物を含む。
式A1およびA2の化合物が特に好ましい。
特に好ましい式A1の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式A1の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
特に好ましい式A2の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式A2の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
特に好ましい式A3の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
特に好ましい式A4の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
LC媒体の成分B)は、好ましくは、以下式から成る群より選択される1種以上の式Bの化合物を含む。
特に好ましい式B1の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B1の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B1bの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
特に好ましい式B2の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2bの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2cの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2dおよびB2eの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2fの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2gの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2hの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2iの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2kの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式B2lの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
式B1および/またはB2の化合物に代えてまたは加えて、LC媒体の成分B)は、上で定義される1種以上の式B3の化合物を含んでもよい。
特に好ましい式B3の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
好ましくは、LC媒体の成分B)は、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、1種以上の式Cの化合物を含む。
Z41、Z42は、それぞれ互いに独立に、−CH2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、−CF2O−、−C≡C−、または単結合、好ましくは単結合であり、
hは、0、1、2、または3である。
式Cの化合物において、R41およびR42は、好ましくは1、2、3、4、5、または6個のC原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ、および2、3、4、5、6、または7個のC原子を有する直鎖のアルケニルから選択される。
式Cの化合物において、hは、好ましくは0、1、または2である。
式Cの化合物において、Z41およびZ42は、好ましくはCOO、トランス−CH=CH、および単結合から選択され、非常に好ましくはCOOおよび単結合から選択される。
好ましい式Cの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分B)は、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、1種以上の式Dの化合物を含む。
好ましい式Dの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分B)は、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、アルケニル基を含む1種以上の式Eの化合物を含む。
RA2は、1〜12個のC原子を有するアルキルであり、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、
xは、1または2である。
RA2は、好ましくは1〜8個のC原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ、または2〜7個のC原子を有する直鎖のアルケニルである。
好ましい式Eの化合物は、以下サブ式から選択される。
非常に好ましい式Eの化合物は、以下サブ式から選択される。
非常に特に好ましい式Eの化合物は、以下サブ式から選択される。
式E1a2、E1a5、E3a1、およびE6a1の化合物が最も好ましい。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分B)は、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、1種以上の式Fの化合物を含む。
X0は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
Z21は、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、−CF2O−、−C≡C−、または単結合、好ましくは−CF2O−であり、
L21、L22、L23、L24は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、
gは、0、1、2、または3である。
特に好ましい式Fの化合物は、以下式から成る群より選択される。
非常に特に好ましい式F1〜F3の化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
本発明の他の好ましい実施形態において、LC媒体の成分B)は、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、シアノ基を含む1種以上の式Gの化合物を含む。
Z51、Z42は、−CH2CH2−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、−CF2O−、−C≡C−、または単結合、好ましくは単結合であり、
L51、L52は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、
iは、0、1、2、または3である。
好ましい式Gの化合物は、以下サブ式から選択される。
式G1、G2、およびG5の化合物が非常に好ましい。
好ましい式G1〜G9の化合物は、L51およびL52がFであるものである。
さらに好ましい式G1〜G7の化合物は、L51がFであり、L52がHであるものである。
非常に好ましい式Gの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
式G、G1〜G7、およびそれらのサブ式の化合物において、R51は、特に好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ、または2〜7個の炭素原子を有するアルケニルである。
LCホスト混合物中の式AおよびBの化合物の濃度は、好ましくは2〜60%、非常に好ましくは3〜45%、最も好ましくは4〜35%である。
LCホスト混合物中の式CおよびDの化合物の濃度は、好ましくは2〜70%、非常に好ましくは5〜65%、最も好ましくは10〜60%である。
LCホスト混合物中の式Eの化合物の濃度は、好ましくは5〜50%、非常に好ましくは5〜35%である。
LCホスト混合物中の式Fの化合物の濃度は、好ましくは2〜30%、非常に好ましくは5〜20%である。
本発明のさらに好ましい実施形態は、以下に列挙され、それらの任意の組み合わせを含む。
a)LCホスト混合物は、高い正の誘電異方性、好ましくはΔε>15を有する、1種以上の式Aおよび/またはBの化合物を含む。
b)LCホスト混合物は、式A1a2、A1b1、A1d1、A1f1、A2a1、A2h1、A2l1、A2l2、A2k1、B2h3、B2l1、F1aから成る群より選択される1種以上の化合物を含む。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、好ましくは4〜40%、非常に好ましくは5〜35%である。
c)LCホスト混合物は、式C3、C4、C5、C9、およびD2から成る群より選択される1種以上の化合物を含む。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、好ましくは8〜70%、非常に好ましくは10〜60%である。
d)LCホスト混合物は、式G1、G2、およびG5、好ましくはG1a、G2a、およびG5aから成る群より選択される1種以上の化合物を含む。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、好ましくは4〜40%、非常に好ましくは5〜35%である。
e)LCホスト混合物は、式E1、E3、およびE6、好ましくはE1a、E3a、およびE6a、非常に好ましくはE1a2、E1a5、E3a1、およびE6a1から成る群より選択される1種以上の化合物を含む。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、好ましくは5〜60%、非常に好ましくは10〜50%である。
本発明の第2の好ましい実施形態において、LC媒体は、負の誘電異方性Δεを有する成分B)またはLCホスト混合物を含む。
そのようなLC媒体は、VA、IPSおよびUB−FFSディスプレイ、またはΔε<0のLC材料を使用する関連モードでの使用に特に適している。
この第2の好ましい実施形態によるLC媒体およびLCホスト混合物は、20℃および1kHzで、好ましくは−0.5〜−10、非常に好ましくは−2.5〜−7.5の負の誘電率異方性Δεを有する。
この第2の好ましい実施形態によるLC媒体の特に好ましい実施形態は、以下のセクションa)〜z2)のものである。
a)成分B)またはLCホスト混合物が式CYおよびPYから選択される1種以上の化合物を含むLC媒体
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
R1およびR2は、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、好ましくは1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに独立に、−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表し、
L1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。
好ましくは、L1とL2の両方がFを表すか、またはL1とL2の一方がFを表し、他方がClを表すか、またはL3とL4の両方がFを表すか、またはL3とL4の一方がFを表し、他方がClを表す。
式CYの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
式CY2、CY8、CY10、およびCY16から選択される化合物が特に好ましい。
式PYの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
式PY2、PY8、PY10、およびPY16から選択される化合物が特に好ましい。
好ましくは、LC媒体中の式CYおよびPYおよびそれらのサブ式の化合物の濃度は、10〜70重量%、非常に好ましくは15〜50重量%である。
好ましくは、LC媒体中の式CYおよびそのサブ式の化合物の濃度は、2〜40重量%、非常に好ましくは3〜30重量%である。
好ましくは、LC媒体中の式PYおよびそのサブ式の化合物の濃度は、2〜50重量%、非常に好ましくは3〜40重量%である。
b)成分B)またはLCホスト混合物がアルケニル基を含む1種以上のメソゲン化合物またはLC化合物(以下、「アルケニル化合物」とも称する)を含むLC媒体(但し、前記アルケニル基は、LC媒体に含まれる重合性化合物の重合に使用される条件下で重合反応に対して安定である。)
好ましくは、成分B)またはLCホスト混合物は、式ANおよびAYから選択される1種以上のアルケニル化合物を含む。
RA2は、1〜12個のC原子を有するアルキルであり、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、
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、好ましくは単結合であり、
L1〜4は、H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、またはCHF2、好ましくはH、F、またはClであり、
xは、1または2であり、
zは、0または1である。
好ましい式ANおよびAYの化合物は、RA2が、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルおよびヘプテニルから選択されるものである。
好ましい実施形態において、成分B)またはLCホスト混合物は、以下サブ式から選択される1種以上の式ANの化合物を含む。
好ましくは、成分B)またはLCホスト混合物は、式AN1、AN2、AN3、およびAN6から選択される1種以上の化合物、非常に好ましくは1種以上の式AN1の化合物を含む。
他の好ましい実施形態において、成分B)またはLCホスト混合物は、以下サブ式から選択される1種以上の式ANの化合物を含む。
他の好ましい実施形態において、成分B)またはLCホスト混合物は、以下サブ式から選択される1種以上の化合物を含む。
式AN1a2およびAN1a5の化合物が最も好ましい。
他の好ましい実施形態において、成分B)またはLCホスト混合物は、以下サブ式から選択される1種以上の式AYの化合物を含む。
他の好ましい実施形態において、成分B)またはLCホスト混合物は、以下サブ式から選択される1種以上の式AYの化合物を含む。
好ましくは、LC媒体中の式ANおよびAYの化合物の割合は、2〜70重量%、非常に好ましくは5〜60重量%、最も好ましくは10〜50重量%である。
好ましくは、LC媒体またはLCホスト混合物は、1〜5種、好ましくは1、2、または3種の式ANおよびAYから選択される化合物を含む。
本発明の他の好ましい実施形態では、LC媒体は、1種以上の式AY14、非常に好ましくはAY14aの化合物を含む。 LC媒体中の式AY14またはAY14aの化合物の割合は、好ましくは3〜20重量%である。
式ANおよび/またはAYのアルケニル化合物を添加すると、LC媒体の粘度の減少および応答時間の短縮が可能になる。
c)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式の化合物を含むLC媒体
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表す。
式ZKの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
式ZK1の化合物が特に好ましい。
特に好ましい式ZKの化合物は、以下サブ式から選択される。
式ZK1aの化合物が最も好ましい。
d)成分B)またはLCホスト混合物がさらに1種以上の以下式の化合物を含むLC媒体
R5およびR6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、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、好ましくは1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
式DKの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
e)成分B)またはLCホスト混合物がさらに1種以上の以下式の化合物を含むLC媒体
R1およびR2は、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、
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表し、
L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。
好ましくは、基L1およびL2は両方ともFを表す、または基L1およびL2の一方がFを表し、他方がClを表す。
式LYの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
f)成分B)またはLCホスト混合物が、以下式から成る群より選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体
g)成分B)またはLCホスト混合物が、以下式から成る群より選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体
h)成分B)またはLCホスト混合物が以下式から成る群より選択される1種以上のビフェニル化合物をさらに含むLC媒体
LCホスト混合物中の式BP1〜BP3のビフェニルの割合は、好ましくは3重量%以上、特に5重量%以上である。
式BP2の化合物が特に好ましい。
式BP1〜BP3の化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
i)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式のターフェニル化合物をさらに含むLC媒体
R5およびR6は、それぞれ互いに独立に、上で示される1つの意味を有し、
式Tの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
Rは、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、またはペントキシを表す。
本発明によるLCホスト混合物は、好ましくは式Tのターフェニルおよびその好ましいサブ式を0.5〜30重量%、特に1〜20重量%の量で含む。
式T1、T2、T3、およびT21の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Rは、好ましくは1〜5個のC原子をそれぞれ有する、アルキルさらにはアルコキシを表す。
混合物のΔn値が0.1以上となる場合、ターフェニルは本発明のLC媒体中で好ましく用いられる。好ましいLC媒体は、2〜20重量%の1種以上の式Tのターフェニル化合物、好ましくは化合物T1〜T22の群から選択されるものを含む。
k)成分B)またはLCホスト混合物が、以下式から成る群より選択される1種以上のクアテルフェニル化合物をさらに含むLC媒体
RQは、1〜9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、またはアルコキシアルキル、または2〜9個のC原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシであり、これらは何れもフッ素置換されてよく、
XQは、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
LQ1〜LQ6は、互いに独立に、HまたはFであり、但し、LQ1〜LQ6の少なくとも1つは、Fである。
好ましい式Qの化合物は、RQが2〜6個のC原子を有する直鎖のアルキル、非常に好ましくはエチル、n−プロピル、またはn−ブチルを表すものである。
好ましい式Qの化合物は、LQ3およびLQ4がFであるものである。さらに好ましい式Qの化合物は、LQ3、LQ4と、LQ1およびLQ2の1つまたは2つとがFであるものである。
好ましい式Qの化合物は、XQがFまたはOCF3、非常に好ましくはFを表すものである。
式Qの化合物は、好ましくは以下サブ式から選択される。
式Q1の化合物、特にRQがn−プロピルであるものが特に好ましい。
好ましくは、LCホスト混合物中の式Qの化合物の割合は、0超〜5重量%以下、非常に好ましくは0.1〜2重量%、最も好ましくは0.2〜1.5重量%である。
好ましくは、LCホスト混合物は、1〜5種、好ましくは1または2種の式Qの化合物を含む。
LCホスト混合物への式Qのクアテルフェニル化合物の添加は、高いUV吸収を維持し、迅速かつ完全な重合を可能にし、強力かつ迅速なチルト角の生成を可能にし、LC媒体のUV安定性を高めつつ、ODFムラの減少を可能にする。
さらに、負の誘電異方性を有するLC媒体への正の誘電異方性を有する式Qの化合物の添加は、誘電異方性Δεを一定に保ちながら誘電率ε‖およびε⊥の値のより良好な制御を可能にし、特に高い誘電率ε‖の達成を可能にし、これによりキックバック電圧を低減し、焼き付きを低減する。
l)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の式CCの化合物をさらに含むLC媒体
RCは、1〜9個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、またはアルコキシアルキル、または2〜9個のC原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシを表し、これらは何れもフッ素置換されてよく、
XCは、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシを表し、
LC1、LC2は、互いに独立に、HまたはFを表し、但し、LC1およびLC2の少なくとも一方はFである。
好ましい式CCの化合物は、RCが2〜6個のC原子を有する直鎖のアルキル、非常に好ましくはエチル、n−プロピル、またはn−ブチルを表すものである。
好ましい式CCの化合物は、LC1およびLC2がFであるものである。
好ましい式CCの化合物は、XCがFまたはOCF3、非常に好ましくはFを表すものである。
好ましい式CCの化合物は、以下式から選択される。
好ましくは、LCホスト混合物中の式CCの化合物の割合は、0超〜10重量%以下、非常に好ましくは0.1〜8重量%、最も好ましくは0.2〜5重量%である。
好ましくは、LCホスト混合物は、1〜5種、好ましくは1、2または3種の式CCの化合物を含む。
負の誘電異方性を有するLC媒体への正の誘電異方性を有する式CCの化合物の添加は、誘電異方性Δεを一定に保ちながら誘電率ε‖およびε⊥の値のより良好な制御を可能にし、特に高い誘電率ε‖の達成を可能にし、これによりキックバック電圧を低減し、焼き付きを低減する。さらに、式CCの化合物の添加は、LC媒体の粘度の低減および応答時間の短縮を可能にする。
m)成分B)またはLCホスト混合物が以下式から成る群より選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体
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。
n)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式の化合物を、好ましくは3重量%超、特に5重量%以上、非常に特に好ましくは5〜30重量%の量で、さらに含むLC媒体
特に好ましい式FIの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
o)成分B)またはLCホスト混合物が以下式から成る群より選択される1種以上の化合物をさらに含むLC媒体
p)成分B)またはLCホスト混合物がテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含む1種以上の化合物、例えば以下式から成る群より選択される化合物、をさらに含むLC媒体
R10およびR11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、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、好ましくは1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、R10およびR11は、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有する直鎖のアルケニルを表し、
Z1およびZ2は、それぞれ互いに独立に、−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−、または単結合を表す。
q)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式のジフルオロジベンゾクロマンおよび/またはクロマンを、好ましくは3〜20重量%の量で、特には3〜15重量%の量で、さらに含むLC媒体
R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上でR11に示される意味の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。
特に好ましい式BC、CR、およびRCの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
1、2、または3種の式BC−2の化合物を含むLCホスト混合物が非常に特に好ましい。
r)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式のフッ素化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
特に好ましい式PHおよびBFの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
s)成分B)またはLCホスト混合物が1種以上の以下式の単環式化合物をさらに含むLC媒体
R1およびR2は、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、好ましくは1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。
好ましくは、L1およびL2の両方がFを表すか、またはL1およびL2の一方がFを表し、他方がC1を表す。
式Yの化合物は、好ましくは以下サブ式から成る群より選択される。
特に好ましい式Yの化合物は、以下サブ式から成る群より選択される。
t)上記および下記の重合性化合物以外に、末端ビニルオキシ基(O−CH=CH2)を含む化合物を含まないLC媒体
u)成分B)またはLCホスト混合物が、1〜8種、好ましくは1〜5種の式CY1、CY2、PY1、および/またはPY2の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、全体として好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、それぞれの場合において、好ましくは2〜20%である。
v)成分B)またはLCホスト混合物が、1〜8種、好ましくは1〜5種の式CY9、CY10、PY9、および/またはPY10の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、全体として好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、それぞれの場合において、好ましくは2〜20%である。
w)成分B)またはLCホスト混合物が1〜10種、好ましくは1〜8種の式ZKの化合物、特に式ZK1、ZK2、および/またはZK6の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、全体として好ましくは3〜25%、特に好ましくは5〜45%である。これらの個々の化合物の含有量は、それぞれの場合において、好ましくは2〜20%である。
x)LCホスト混合物中の式CY、PY、およびZKの化合物の割合が全体として70%超、好ましくは80%超であるLC媒体
y)LCホスト混合物が、好ましくは式ANおよびAYから選択され、非常に好ましくは式AN1、AN3、AN6、およびAY14から選択され、最も好ましくは式AN1a、AN3a、AN6a、およびAY14から選択される、1種以上のアルケニル基を含む化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の濃度は、好ましくは2〜70%、非常に好ましくは3〜55%である。
z)成分B)またはLCホスト混合物が、式PY1〜PY8、非常に好ましくは式PY2から選択される1種以上の、好ましくは1〜5種の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の割合は、全体として好ましくは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量は、それぞれの場合において、好ましくは1〜20%である。
z1)成分B)またはLCホスト混合物が、式T1、T2、T3、およびT21、非常に好ましくは式T2から選択される1種以上の、好ましくは1、2または3種の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中のこれらの化合物の含有量は、全体として好ましくは1〜20%である。
z2)LCホスト混合物が1種以上、好ましくは1、2または3種の式BF1の化合物、および1種以上、好ましくは1、2または3種の式AY14、AY15、およびAY16から選択される化合物、非常に好ましくは式AY14の化合物を含むLC媒体。LCホスト混合物中の式AY14〜AY16の化合物の割合は、好ましくは2〜35%、非常に好ましくは3〜30%である。LCホスト混合物中の式BF1の化合物の割合は、好ましくは0.5〜20%、非常に好ましくは1〜15%である。さらに好ましくは、この好ましい実施形態によるLCホスト混合物は、1種以上の、好ましくは1、2または3種の式Tの化合物、好ましくは式T1、T2、およびT3から選択される化合物、非常に好ましくは式T2から選択される化合物を含む。LCホスト混合物媒体中の式Tの化合物の割合は、好ましくは0.5〜15%、非常に好ましくは1〜10%である。
本発明によるLC媒体において、LCホスト混合物の使用と、上記のような第1、第2、および第3の重合性化合物の組み合わせを含む重合性成分の使用は、LCディスプレイにおける有利な特性をもたらす。特に、以下の利点のうちの1つ以上が達成され得る。
・第1および第2の重合性化合物によって形成されるポリマーの重合誘起相分離によるポリマー壁の容易かつ迅速な形成
・高精細な形状と一定の厚さのポリマー壁の形成
・一定のセルギャップ
・プラスチック基板が使用される場合のディスプレイセルの高い可撓性
・機械的圧力に対するディスプレイセルの高い耐性、および圧力下でのセルギャップの小さな変動
・基板へのポリマー壁の良好な接着
・少ない欠陥数
・応答時間やコントラストなどの異なる電気光学特性を持つドメイン形成の減少
・高い透明度
・良好なコントラスト
・速い応答時間
・高精細な形状と一定の厚さのポリマー壁の形成
・一定のセルギャップ
・プラスチック基板が使用される場合のディスプレイセルの高い可撓性
・機械的圧力に対するディスプレイセルの高い耐性、および圧力下でのセルギャップの小さな変動
・基板へのポリマー壁の良好な接着
・少ない欠陥数
・応答時間やコントラストなどの異なる電気光学特性を持つドメイン形成の減少
・高い透明度
・良好なコントラスト
・速い応答時間
ディスプレイ製造方法は当業者に知られており、文献、例えば米国特許第6130738号明細書および欧州特許出願公開第2818534号明細書に記載されている。
本発明はまた、上記および下記のLC媒体をディスプレイに供する工程と、ディスプレイの規定領域内で重合性化合物を重合する工程とを含む、上記および下記のLCディスプレイの製造方法にも関する。
好ましくは、重合性化合物はUV照射への曝露により光重合される。
さらに好ましくは、重合性化合物は、フォトマスクを通してUV照射へ曝すことにより光重合される。紫外線は、限定されるものではないが、アークランプ、LEDライト、レーザー光源など、当業者に知られている様々な光源によって発生させることができる。
フォトマスクは、光重合に使用される紫外線を透過する領域と、光重合に使用される紫外線を透過しない領域とを含み、透過領域が所望とするポリマー壁の形状に対応するパターンまたはイメージを形成するように設計されていることが好ましい。この結果、重合性化合物は、フォトマスクの透過領域で覆われているディスプレイのこれらの部分においてのみ重合し、それによって所望の形状のポリマー壁が形成される。
フォトマスクを使用する代わりに、事前に成形された輪郭の光を放射する光源を使用できる。例えば2つのレーザビームの干渉によって、そのような輪郭を生成できる。
本発明の好ましい実施形態では、ディスプレイは、上記の第1のUV照射工程の後に、好ましくはフォトマスクを使用せずに、第2のUV照射工程に供される。それにより、第1の工程において重合しなかった、または部分的にのみ重合したモノマーの重合を完了できる。第2のUV工程は、第1の工程と同じ、または第1の工程とは異なる、発光スペクトルおよび/または強度であってよい。
2つの別々の照射工程を2回適用する代わりに、強度をUV露光中に変える。好ましくは、強度をUV露光中に徐々に増加させる。
例えば、本発明のLC媒体は以下のように製造できる。上記および下記の重合性化合物を適切なLCホスト混合物と組み合わせる。次いで、従来の製造プロセスを使用することによって、この得られたLC媒体をディスプレイに組み込める。例えば毛管力を用いて、2枚の基板によって形成されるセルギャップに得られたLC媒体を充填できる。
あるいは、LC媒体を基板上に層として堆積させることができ、気泡の混入を防ぐために真空下で別の基板をLC層の上に置く。LC媒体は、いずれの場合にも、図1aに例示されるように、2枚の基板によって形成されるセルギャップに配置される。これらの基板は通常、LC媒体と直接接触している配向層によって被覆されている。基板自体は、TFT、ブラックマトリックス、カラーフィルタなどの他の機能的な構成要素を担持してよい。
続いて、図1bに例示されているように、ネマチック相または等方性相のいずれかにあるLC媒体を、フォトマスクを通して平行光のUV線に露光することによって重合誘起相分離が開始する。これにより、図1cに例示されるように、ポリマー壁構造の形成、LCホストの復元、および配向層によるLC相の配向がもたらされる。
この工程は、産業界で確立されているディスプレイ製造工程を有利に利用できる。例として、従来のLCD製造において確立された技術としては、例えばワンドロップ充填(ODF)による、ディスプレイ充填工程、および例えばPS−VAのようなポリマー安定化またはPS型ディスプレイモードから知られる、ディスプレイ封止後の放射線開始重合工程の両方が挙げられる。
本発明の好ましいLCディスプレイは、
・画素領域を定め、それぞれの画素領域に配置されたスイッチング素子に連結され、必要に応じマイクロスリットパターンが施されている画素電極を含み、および画素電極上に配置された第1の配向層を任意選択で含む第1の基板と、
・第1の基板に面している第2の基板の全体部分に配置され得る共通電極層を含み、および第2の配向層を任意選択で含む第2の基板と、
・上および下に記載する通りの重合性成分A)および液晶成分B)(ただし、重合性成分A)は重合されている。)を含むLC媒体を含み、第1および第2の基板間に配置されたLC層と、
を含む。
・画素領域を定め、それぞれの画素領域に配置されたスイッチング素子に連結され、必要に応じマイクロスリットパターンが施されている画素電極を含み、および画素電極上に配置された第1の配向層を任意選択で含む第1の基板と、
・第1の基板に面している第2の基板の全体部分に配置され得る共通電極層を含み、および第2の配向層を任意選択で含む第2の基板と、
・上および下に記載する通りの重合性成分A)および液晶成分B)(ただし、重合性成分A)は重合されている。)を含むLC媒体を含み、第1および第2の基板間に配置されたLC層と、
を含む。
LCディスプレイは、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、パッシベーション層、光学レタデーション層、個々の画素をアドレスするためのトランジスタ素子などの更なる要素を含んでよく、これらは全て当業者に既知で、特許性のある技量を発揮することなく用いることができる。
電極構造は、個々のディスプレイのタイプに応じて当業者が設計できる。例えばVAディスプレイでは、2個、4個またはそれ以上の異なるチルト配向方向を生成するために、スリットおよび/または隆起もしくは突起を有する電極を提供することで、LC分子のマルチドメイン配向性を誘発できる。
第1および/または第2の配向層は、LC層のLC分子の配向方向を制御する。例えばTNディスプレイにおいては、配向層がLC分子を表面に平行な方向に配向するよう配向層を選択し、一方VAディスプレイにおいては、LC分子をホメオトロピック配向、即ち、表面に垂直な方向に配向するよう配向層を選択する。そのような配向層は、例えば、ポリイミドを含み、ラビングされていてもよく、光配向法で調製されてもよい。
例えば、湾曲ディスプレイの場合には、基板はガラス基板でよい。ガラス基板を有するLCディスプレイにおいて本発明によるLC媒体を使用することで、幾つかの利点を提供できる。例えばLC媒体中にポリマー壁構造を形成することは、ガラス基板に加えられた圧力が望ましくない光学的欠陥を引き起こす所謂「プール効果(pooling effect)」を防止するのに役立つ。またポリマー壁構造の安定化効果により、パネルの厚さをさらに最小化することもできる。さらにガラス基板を有する曲げられたパネルにおいてポリマー壁構造により、より小さい曲率半径が可能になる。
フレキシブルLCディスプレイには、好ましくはプラスチック基板が用いられる。これらのプラスチック基板は、好ましくは複屈折性が低い。例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ環状オレフィン(PCO)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、またはカラーレスポリイミド(CPI)基板が挙げられる。
ディスプレイ製造業者によって従来から使用されている方法、例えば、ワンドロップ充填(ODF)法、によってディスプレイの基板間にLC媒体を有するLC層を堆積させることができる。次いで、LC媒体の重合性成分を、例えばUV光重合によって、重合させる。
重合性化合物がスペーサー粒子の代わりとして使用される場合、ディスプレイ製造方法は好ましくは以下の工程を含む。
第1工程において、LCホストおよびモノマー前駆体を含むLC媒体は、好ましくは以下の堆積方法:ワンドロップ充填、インクジェット印刷、スピンコーティング、スリットコーティング、フレキソ印刷または同等の方法のうちの1つを使用することによって、2枚の基板の1つに塗布される。その場合の基板は、カラーフィルタ、TFTデバイス、ブラックマトリックス、ポリイミドコーティング、またはディスプレイ基板上に通常見られる他の構成要素を担持することができる。塗布されたLC媒体は、最終的なデバイスの目標セルギャップの厚さを有する薄くて均一な膜を形成する。
第2工程において、塗布膜は強度プロファイルを有する紫外線に曝される。このプロファイルは、例えば、レーザー干渉、直接レーザー書き込み、または同等の方法を使用して、フォトマスクを通して照射することによって生成される。膜の照射は、基板のどちら側から行ってもよい。フォトマスクを使用する場合、マスクを基板上に配置して基板を通過する光によってLC膜を硬化させても、マスクをLC膜に直接近接させてLC媒体を直接硬化させてもよい。この第2工程では、スペーサーとして機能するポリマー壁構造が作製される。
続いて、カラーフィルタ、TFTデバイス、ブラックマトリックス、ポリイミドコーティング、またはディスプレイ基板上で通常見られる他の構成要素も担持できる第2の基板を、LC膜が2枚の基板間で静止するように第1の基板の上に配置する。
未反応のモノマーを反応させるため、2枚の基板間に接着力を生じさせるため、および/またはディスプレイの端部を封止するために、さらなる照射を直ちに行ってもよい。
重合性化合物の重合は、1段階または2段階以上で行ってよい。連続して数回のUV照射、および/または加熱もしくは冷却工程にて重合を行ってもよい。例えば、ディスプレイ製造方法は、プレチルト角を生じさせるための室温での第1のUV照射工程、およびその後、第1の工程で反応しなかった化合物を重合または架橋するための第2の重合工程(「最終硬化」)を含んでよい。
重合では、重合性化合物は互いに反応して、LCホスト混合物から巨視的相分離を起こしてLC媒体中にポリマー壁を形成するポリマーになる。
適切かつ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、特にはUV照射への重合性化合物の露光によって達成可能なUV誘起光重合である。
好ましくは、LC媒体は1種以上の重合開始剤を含む。
本発明の重合性化合物は、開始剤なしの重合にも適しており、例えば、より低い材料コスト、および特には、考えられ得る残留量の開始剤またはその分解物によるLC媒体の汚染の減少などの重要な利点を伴う。従って、重合は開始剤を添加せずに実施してもよい。好ましい実施形態では、LC媒体は重合開始剤を含む。
また、例えば、保存または輸送中におけるRMの好ましくない自発的な重合を防止するために、LC媒体は1種類以上の安定剤または抑制剤を含んでもよい。安定剤の適切な種類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)シリーズ(Ciba社)からの商業的に入手可能な安定剤、例えば、Irganox(登録商標)1076などが特に適切である。安定剤を用いる場合、安定剤の割合は、RMまたは重合性成分(成分A)の総量を基礎として、好ましくは10〜500,000ppm、特に好ましくは50〜50,000ppmである。
好ましくは、本発明のLC媒体は、本質的に上記および下記の重合性成分A)およびLC成分B)(またはLCホスト混合物)から成る。しかしながら、LC媒体は、1種以上のさらなる成分または添加剤をさらに含んでよい。
本発明のLC媒体は、例えば重合開始剤、抑制剤、安定剤、増感剤、界面活性剤、またはキラルドーパントなど、当業者に知られ、文献に記載されているさらなる添加剤を含んでもよい。これらは重合性であっても、非重合性であってもよい。重合性添加剤、重合開始剤、および増感剤は、重合性成分または成分A)に属する。他の非重合性添加剤は、非重合性成分または成分B)に属する。
限定されるものではないが、好ましい添加剤は、コモノマー、キラルドーパント、重合開始剤、抑制剤、安定剤、界面活性剤、湿潤剤、潤滑剤、分散剤、疎水化剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱泡剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料、顔料、およびナノ粒子を含むリストから選択される。
好ましい実施形態において、LC媒体は、好ましくは0.01〜1重量%、非常に好ましくは0.05〜0.5重量%の濃度で、1種以上のキラルドーパントを含む。キラルドーパントは、好ましくは下の表Bの化合物から成る群より、非常に好ましくはR−またはS−1011、R−またはS−2011、R−またはS−3011、R−またはS−4011、およびR−またはS−5011から成る群より選択される。
他の好ましい実施形態において、LC媒体は、1種類以上のキラルドーパントのラセミ体を含有し、キラルドーパントは、好ましくは、先の段落で述べたキラルドーパントより選択される。
さらに、例えば、0〜15重量%の多色性色素、さらに、導電性を向上するために、ナノ粒子、導電性塩、好ましくは、エチルジメチルドデシルアンモニウム4−ヘキソキシベンゾエート、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレートまたはクラウンエーテルの錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.24巻、249〜258頁(1973年)参照)、または、ネマチック相の誘電異方性、粘度および/または配向を改変するための物質をLC媒体に加えることも可能である。このタイプの物質は、例えば、独国特許出願公開第22 09 127号公報、独国特許出願公開第22 40 864号公報、独国特許出願公開第23 21 632号公報、独国特許出願公開第23 38 281号公報、独国特許出願公開第24 50 088号公報、独国特許出願公開第26 37 430号公報、および独国特許出願公開第28 53 728号公報に記載されている。
本発明に従って使用できるLC媒体は、例えば、1種類以上の上述の化合物を、上で定義される通りの1種類以上の重合性化合物と、および、任意成分として、さらなる液晶化合物および/または添加剤と混合することで、それ自身は従来の様式によって調製される。一般に、より少量で使用される成分の所望量を、主要な構成成分を構成する成分に、有利には昇温して、溶解する。また、有機溶媒中、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中における成分の溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留により、溶媒を再び除去することも可能である。本発明は、さらに、本発明によるLC媒体を調製する方法に関する。
また、本発明によるLC媒体が、例えば、H、N、O、Cl、Fが重水素などのような対応する同位体に置き換えられた化合物も含んでもよいことは、当業者に言うまでもない。
以下の例は、本発明を限定することなく本発明を説明する。しかしながら、それらは、当業者に対して、好ましく用いられる化合物、それらのそれぞれの濃度、および互いの組み合わせにより、好ましい混合の考え方を示す。加えて、例は、どのような特性および特性の組み合わせが得られるかを示す。
<表A1>
表A1において、mおよびnは、互いに独立に、1〜12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、または6であり、kは、0、1、2、3、4、5、または6であり、(O)CmH2m+1は、CmH2m+1またはOCmH2m+1を意味する。
表A1において、mおよびnは、互いに独立に、1〜12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、または6であり、kは、0、1、2、3、4、5、または6であり、(O)CmH2m+1は、CmH2m+1またはOCmH2m+1を意味する。
<表A2>
表A2において、mおよびnは、互いに独立に、1〜12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、または6であり、kは、0、1、2、3、4、5、または6であり、(O)CmH2m+1は、CmH2m+1またはOCmH2m+1を意味する。
表A2において、mおよびnは、互いに独立に、1〜12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、または6であり、kは、0、1、2、3、4、5、または6であり、(O)CmH2m+1は、CmH2m+1またはOCmH2m+1を意味する。
本発明の第1の好ましい実施形態において、本発明のLC媒体、特に正の誘電異方性を有するものは、表A1の化合物から成る群より選択される1種以上の化合物を含む。
本発明の第2の好ましい実施形態において、本発明のLC媒体、特に負の誘電異方性を有するものは、表A2の化合物から成る群より選択される1種以上の化合物を含む。
<表B>
表Bに、本発明のLC媒体に加えることができる可能なキラルドーパントを示す。
表Bに、本発明のLC媒体に加えることができる可能なキラルドーパントを示す。
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%のドーパントを含む。LC媒体は、好ましくは、表Bの化合物から成る群より選択される1種以上のドーパントを含む。
<表C>
表C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、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。
表C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、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。
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜1重量%の安定剤を含む。LC媒体は、好ましくは、表Cの化合物から成る群より選択される1種以上の安定剤を含む。
加えて、以下の略称および記号を使用する:
V0は20℃における容量閾電圧[V]であり、
neは20℃および589nmにおける異常屈折率であり、
n0は20℃および589nmにおける通常屈折率であり、
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、
γ1は20℃における回転粘度[mPa・s]であり、
K1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、
K2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、
K3は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]である。
V0は20℃における容量閾電圧[V]であり、
neは20℃および589nmにおける異常屈折率であり、
n0は20℃および589nmにおける通常屈折率であり、
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、
γ1は20℃における回転粘度[mPa・s]であり、
K1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、
K2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、
K3は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]である。
他に明記しない限り、本出願において全ての濃度および比率は、好ましくは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全体に対する、重量パーセントで示される。
他に明記しない限り、例えば、融点T(C,N)、スメクチック(S)からネマチック(N)相への転移T(S,N)および透明点T(N,I)などの本出願において示される全ての温度の値は摂氏度(℃)で示される。m.p.は融点を表し、cl.p.は透明点である。さらに、Cは結晶状態であり、Nはネマチック相であり、Sはスメクチック相であり、Iは等方相である。これらの記号の間のデータは、転移温度を表す。
全ての物理的特性は「メルク液晶、液晶の物理的特性」1997年11月、ドイツ国メルク社に従って決定されるか決定されたものであり、それぞれの場合で他に明示しない限り、20℃の温度が適用され、Δnは589nmで決定され、Δεは1kHzで決定される。
本発明については、用語「閾電圧」は、他に明示しない限り、フレデリックス閾値としても既知の容量閾値(V0)に関する。また、例において、一般的に通常であるが、10%相対コントラスト(V10)に対する光学的閾値も示す場合がある。
<例1>
ネマチックLCホスト混合物N1を以下の通り調合する。
ネマチックLCホスト混合物N1を以下の通り調合する。
<重合性混合物例>
重合性混合物の調製:LCホスト、モノマー、および光開始剤を混合し、次いで得られた混合物を透明点以上に加熱することによって均質化することによって、ポリマー壁形成のための重合性LC媒体を調製する。
重合性混合物の調製:LCホスト、モノマー、および光開始剤を混合し、次いで得られた混合物を透明点以上に加熱することによって均質化することによって、ポリマー壁形成のための重合性LC媒体を調製する。
モノマーの構造を以下に列挙する。
モノマーMC1は、本発明の式I1aの化合物の構造類似化合物であり、シンナメート部分を含まず、比較例として使用される。
混合物組成を下記表1に示す。混合物1〜4は、本発明の混合物である。混合物C1は比較混合物である。
<試験セル>
試験セルは、3〜4ミクロンの層厚でスペーサー粒子または薄片によって隔てられ、接着剤(通常Norland、NEA 123)によって接着されITOで被覆された2枚のガラス基板を含む。電極層の上に、平行または反平行にラビングされるポリイミド配向層(日産SE−6514またはSE2414)を塗布する。
試験セルは、3〜4ミクロンの層厚でスペーサー粒子または薄片によって隔てられ、接着剤(通常Norland、NEA 123)によって接着されITOで被覆された2枚のガラス基板を含む。電極層の上に、平行または反平行にラビングされるポリイミド配向層(日産SE−6514またはSE2414)を塗布する。
<壁形成>
1)試験セルをLC媒体で満たし、そして黒色の無反射面上に置く。フォトマスクを試験セルの上に置き、そしてサンプルを30分間UV照射(Hg/Xeアーチランプ、LOT QuantumDesign Europe、LS0205、FWHM365±10nmで測定されるサンプルにおける強度4mW/cm2)に供する。320nm未満の発光スペクトルの放射は、ダイクロイックミラーによって除去される。フォトマスクは通常、同じ太さの等距離線のパターンを有する。線の太さは140ミクロン、線間の距離は9ミクロンである。
1)試験セルをLC媒体で満たし、そして黒色の無反射面上に置く。フォトマスクを試験セルの上に置き、そしてサンプルを30分間UV照射(Hg/Xeアーチランプ、LOT QuantumDesign Europe、LS0205、FWHM365±10nmで測定されるサンプルにおける強度4mW/cm2)に供する。320nm未満の発光スペクトルの放射は、ダイクロイックミラーによって除去される。フォトマスクは通常、同じ太さの等距離線のパターンを有する。線の太さは140ミクロン、線間の距離は9ミクロンである。
2)壁形成は上記のように行われるが、4mW/cm2の強度で30分間の第1工程、および10mW/cm2の強度で30分間の第2工程でUV照射が印加される(両方の工程はFWHM365±10nmである)。
<特性>
サンプルを偏光顕微鏡で分析する。等方性のポリマー壁は、複屈折LCを含む領域とは明らかに区別できる。壁の幅およびポリマー壁へのLCの含有、ならびにポリマーの混入による画素領域の欠陥または壁形成工程で生じたLCのずれを観察できる。
サンプルを偏光顕微鏡で分析する。等方性のポリマー壁は、複屈折LCを含む領域とは明らかに区別できる。壁の幅およびポリマー壁へのLCの含有、ならびにポリマーの混入による画素領域の欠陥または壁形成工程で生じたLCのずれを観察できる。
<機械的応力試験>
0.5m2の先端部によって10Nの力で10秒間、基板上部に圧力を加えることによって試験セルを機械的応力に曝す。ポリマー壁構造に対する損傷は、偏光顕微鏡を用いて評価する。
0.5m2の先端部によって10Nの力で10秒間、基板上部に圧力を加えることによって試験セルを機械的応力に曝す。ポリマー壁構造に対する損傷は、偏光顕微鏡を用いて評価する。
ポリマー壁構造が機械的応力による重大な損傷を示さなかったことが観察された。
<電子顕微鏡写真>
電子顕微鏡写真を撮ることによってポリマー壁の構造およびポリマーによる画素領域の汚染を調査する。サンプルは、上面画像のために上部基板をリフトオフする、または壁の断面を見るためにガラススライドを半分に割ることによって調製される。サンプルをエタノールで洗うことによってLCを除去し、続いて基板を空気流中で乾燥させ、導電層(金)でスパッタコーティングする。
電子顕微鏡写真を撮ることによってポリマー壁の構造およびポリマーによる画素領域の汚染を調査する。サンプルは、上面画像のために上部基板をリフトオフする、または壁の断面を見るためにガラススライドを半分に割ることによって調製される。サンプルをエタノールで洗うことによってLCを除去し、続いて基板を空気流中で乾燥させ、導電層(金)でスパッタコーティングする。
<電気光学的特性>
液晶ホストの電気光学的性質は、0.05Vごとに0から10Vの間の電位を印加することによって特徴付けられる。得られた応答は、交差偏光子(積分球を備えたDMS301)の間のサンプルの透過率変化を測定することによって記録される。
液晶ホストの電気光学的性質は、0.05Vごとに0から10Vの間の電位を印加することによって特徴付けられる。得られた応答は、交差偏光子(積分球を備えたDMS301)の間のサンプルの透過率変化を測定することによって記録される。
液晶ホストの電気光学特性はポリマー壁構造によって有意には影響されないことが観察された。
<デバイス例>
重合性LC混合物1〜4およびC1を試験セルにそれぞれ満たし、上記の通りフォトマスク下でUV照射に供した。
重合性LC混合物1〜4およびC1を試験セルにそれぞれ満たし、上記の通りフォトマスク下でUV照射に供した。
図2は、重合後(a)および60℃1時間の熱応力試験後(b)の重合性混合物1から調製した試験セルの偏光顕微鏡画像を示す。形成したポリマー壁は暗い線として見ることができる。
図3は、重合後(a)および60℃1時間の熱応力試験後(b)の重合性混合物C1から調製した試験セルの偏光顕微鏡画像を示す。形成したポリマー壁は暗い線として見ることができる。
図2−bと図3−bとを比較すると、混合物1により形成したポリマー壁はその規定された形状を維持し、熱応力後により高い安定性を示すが、熱応力後の混合物C1によって形成されたポリマー壁はその規定された形状を失い、劣化を示している。
図4、5、および6は、それぞれ重合後の重合性混合物2、3および4から調製された試験セルの偏光顕微鏡画像を示す。形成したポリマー壁は暗い線として見ることができる。
Claims (36)
- 1種以上の重合性化合物を含む重合性成分A)、および1種以上のメソゲンまたは液晶化合物を含む液晶成分B)を含み、重合性成分A)が、2〜20個のC原子を有する炭化水素スペーサー基を介してアクリレートまたはメタクリレート基にO原子が結合しているシンナメート基を含む1種以上の第1の重合性化合物を含む、液晶(LC)媒体。
- 成分A)が、1〜30個のC原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基、または3〜24個の環原子を有する単環式炭化水素基、または4〜30個の環原子を有する二環式または多環式炭化水素基と、それに結合した1個の重合性基とを含む1種以上の第2の重合性化合物をさらに含む、請求項1に記載のLC媒体。
- 成分A)が、1〜30個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状の炭化水素基、およびそれに結合した2個以上の重合性基を含む1種以上の第3の重合性化合物をさらに含む、請求項1または2に記載のLC媒体。
- 成分A)が式Iから選択される1種以上の第1の重合性化合物を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のLC媒体。
Pxは、アクリレートまたはメタクリレート基であり、
Spxは、2〜20個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキレンであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、
Raは、H、F、Cl、CN、Px、Px−Spx−、Rx、Rx−O−CO−CH=CH−、Px−Spx−O−CO−CH=CH−、Rx−CH=CH−CO−O−、Px−Spx−CH=CH−CO−O−であり、
Rxは、1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−NR0−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれFまたはClで置き換えられてよく、
Axは、4〜25個の環原子を有する芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式、または複素環式基であり、縮合環を含んでよく、無置換であっても、Lで一置換または多置換されてもよく、
Zxは、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n11−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n11−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00、または単結合であり、
Lは、F、Cl、−CN、−NO2、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(Rq)2、−C(=O)Yz、−C(=O)Rq、−N(Rq)2、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよく5〜20個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖また分岐のアルキルであり、但し加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないように、それぞれ互いに独立に、−C(R0)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R0)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、但し加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、−CNで置き換えられてよく、
Rqは、H、F、Cl、CN、または1〜25個のC原子を有する直鎖、分岐、または環状のアルキルであり、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられてよく、1個以上のH原子は、それぞれFまたはClで置き換えられてよく、
R0、R00は、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキルであり、
Yzは、ハロゲンであり、
m1は、0、1、または2であり、
n11は、1、2、3、または4である。) - 成分A)が4〜30個の環原子を有する二環式または多環式炭化水素基およびそれに結合した重合性基を含む1種以上の第2の重合性化合物を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 成分A)が式IIIから選択される1種以上の第3の重合性化合物を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載のLC媒体。
P1およびP2は、互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
Sp1およびSp2は、互いに独立に同一または異なって、スペーサー基または単結合を表し、
G3は、1〜20個のC原子を有する、直鎖、分岐、または環状のアルキル基であり、フッ素で一置換、多置換または全置換されてもよく、1個以上の基P1−Sp1−または請求項4で定義されるLで置換されてもよく、1個以上のCH2基は、O原子が互いに直接隣接しないように、−O−、−CO−、−O−CO−、または−CO−O−で置き換えられてもよい。) - 成分A)が、2個の重合性基または基P1およびP2が互いに異なっている1種以上の第3の重合性化合物を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 成分A)が1個以上の芳香環またはヘテロ芳香環または縮合芳香環または縮合ヘテロ芳香環を含む環系、およびそれに結合した同一または互いに異なる2個の重合性基を含む1種以上の第4の重合性化合物を含む、請求項1〜17のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 成分A)が以下式から選択される1種以上の第4の重合性化合物を含む、請求項1〜18のいずれか1項に記載のLC媒体。
P1、P2、Sp1、Sp2は、請求項14で定義される通りであり、
B1およびB2は、互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、4〜25個の環原子を有する、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式、または複素環式基であり、縮合環を含んでよく、無置換でも請求項4で定義されるLで一置換または多置換されてもよく、但し、B1およびB2の少なくとも一方は、芳香族またはヘテロ芳香族基を表し、
Zbは、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−(CH2)n11−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−(CF2)n11−、−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、それぞれ互いに独立に、H、または1〜20個のC原子を有するアルキルを表し、
mは、0、1、2、3、または4を表し、
n11は、1、2、3、または4を表す。) - 成分A)が光開始剤を含む、請求項1〜19のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 成分A)が光増感剤を含む、請求項1〜19のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 第1の重合性化合物のLC媒体中の濃度が1〜30重量%である、請求項1〜21のいずれか1項に記載のLC媒体。
- LC媒体中において、第2、第3および第4の重合性化合物または式II、IIおよびIVの化合物の総量に対する第1の重合性化合物または式Iの化合物の量の比率が10:1〜1:10である、請求項1〜22のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 第1、第2、第3および第4の重合性化合物のLC媒体中の総濃度が10〜40重量%である、請求項1〜22のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 成分B)が式AおよびBから選択される1種以上の化合物を含む、請求項1〜24のいずれか1項に記載のLC媒体。
X0は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
Z31は、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CH2O−、または単結合であり、
L21、L22、L31、L32は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、
gは、0、1、2、または3である。) - 成分B)が、式Aおよび/またはBの化合物に加えて、アルケニル基を含む1種以上の式Eの化合物を含む、請求項25に記載のLC媒体。
RA2は、1〜12個のC原子を有するアルキルであり、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、
xは、1または2である。) - 成分B)が式CYおよびPYから選択される1種以上の化合物を含む、請求項1〜24のいずれか1項に記載のLC媒体。
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
ZxおよびZyは、それぞれ互いに独立に、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−、または単結合を表し、
L1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、CHF2を表す。) - 成分B)が式ANおよびAYから選択される1種以上のアルケニル化合物を含む、請求項27に記載のLC媒体。
RA2は、1〜12個のC原子を有するアルキルであり、但し加えて、1または2個の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接連結しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、または−COO−で置き換えられてよく、
Zxは、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−C2F4−、−CF=CF−、−CH=CH−CH2O−、または単結合であり、
L1〜4は、H、F、Cl、OCF3、CF3、CH3、CH2F、またはCHF2であり、
xは、1または2であり、
zは、0または1である。) - 重合性化合物が重合している、請求項1〜28のいずれか1項に記載のLC媒体。
- 請求項1〜29のいずれか1項に記載のLC媒体を含むLCディスプレイ。
- フレキシブルまたは湾曲ディスプレイである、請求項30に記載のLCディスプレイ。
- TN、OCB、IPS、FFS、正−VA、VA、またはUB−FFSディスプレイである、請求項30または31に記載のLCディスプレイ。
- 請求項1〜28のいずれか1項に記載のLC媒体をディスプレイに供する工程と、ディスプレイの規定領域内で重合性化合物を重合する工程とを含む、請求項30〜32のいずれか1項に記載のLCディスプレイの製造方法。
- UV照射へ曝すことにより重合性化合物を光重合する、請求項33に記載の方法。
- フォトマスクを通してUV照射へ曝すことにより重合性化合物を光重合する、請求項34に記載の方法。
- 請求項1および25〜28のいずれか1項に記載の液晶成分B)を、請求項1〜24のいずれか1項に記載の1種以上の重合性化合物または成分A)と、場合によりさらなるLC化合物および/または添加剤と混合する工程を含む、請求項1〜28のいずれか1項に記載のLC媒体の調製方法。
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