JP2022132172A - 液晶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶媒体を提供する。【解決手段】本発明は、本明細書で定義される通りの式Iの化合物を含む負の誘電異方性を有する液晶(LC:liquid-crystal)媒体と、光学的、電気光学的および電子的目的のためので、特にエネルギー効率の良いLCディスプレイ、特にIPS、FFS、VAまたはPS-VAディスプレイにおけるLC媒体の使用とに関する。【選択図】なし
Description
本発明は、本明細書で定義される通りの式Iの化合物を含む負の誘電異方性を有する液晶(LC:liquid-crystal)媒体と、光学的、電気光学的および電子的目的のためので、特にエネルギー効率の良いLCディスプレイ、特にIPS、FFS、VAまたはPS-VAディスプレイにおけるLC媒体の使用とに関する。
液晶ディスプレイ(LCD:liquid-crystal display)は、情報を表示するために多くの分野で使用される。LCDは、直視型ディスプレイおよび投射型ディスプレイの両者に使用される。使用される電気光学的モードは例えば、ツイストネマチック(TN:twisted nematic)、スーパーツイストネマチック(STN:super twisted nematic)、光学的補償ベンド(OCB:optically compensated bend)および電気的制御複屈折(ECB:electrically controlled birefringence)モード、それらの種々の改変型と共に他のものである。これらのモードは全て、基板および液晶層に対して実質的に垂直に発生する電界を利用する。
広い視野角を有する所謂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つの透明電極の間にあるLC媒体層を有し、ここでLC媒体は通常、負の誘電異方性を有する。スイッチを切った状態でLC層の分子は、電極表面に対して垂線方向に配向している、即ちホメオトロピック状か、またはチルトホメオトロピック配向を有する。2つの電極に電圧を印加すると、LC分子の再配向が、電極表面に対して平行に起こる。
更なる開発は所謂PS(「ポリマー維持(polymer sustained)」)またはPSA(「ポリマー維持配向(polymer sustained alignment)」)型のディスプレイであり、これについては時に、「ポリマー安定化(polymer stabilised)」という用語も用いられる。これらにおいては、少量、例えば0.3重量%、典型的には1質量%未満の1種類以上の重合性化合物(1種類または多種類)、好ましくは重合性モノマー化合物(1種類または多種類)をLC媒体に添加し、LC媒体をディスプレイに充填後、その場で通常はUV光重合により、任意でディスプレイの電極に電圧を印加しながら重合または架橋させる。重合は、LC媒体が液晶相を示す温度で、通常は室温で行う。反応性メソゲンまたは「RM(reactive mesogen)」としても知られる重合性メソゲンまたは液晶化合物をLC混合物に添加することは、特に適切であることが立証されている。
また2枚の基板の間にLC層を有する所謂IPS(「面内スイッチ(in-plane switching)」)ディスプレイも知られており、ここで2つの電極は、2枚の基板のうち一方にのみ配置されており、好ましくは噛み合ったくし形の構造を有する。電極に対して電圧を印加すると、これによって電極間にLC層に対して平行の有意な成分を有する電場が生じる。これにより、層平面におけるLC分子の再配向が起こる。
更には所謂FFS(「フリンジ場スイッチ(fringe-field switching)」)ディスプレイが報告されており、特にS.H.Jungら著、Jpn.J.Appl.Phys.、第43巻、第3号、2004年、第1028頁(非特許文献1)参照、このディスプレイは同じ基板上に2つの電極を有し、この2つの電極のうち1つはくし形に構造化され、もう一方は構造化されていない。これによって、強力な所謂「フリンジ場」、すなわち電極端部の近くで強力な電界が生じ、セルにわたって、強い垂直成分と強い水平成分の両方を有する電界が生じる。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、配向層、通常はポリイミド配向層とを含有し、これにより、LC媒体の分子に対して平面的な配向がもたらされる。
従来のFFSディスプレイと似た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媒体層ではなく、負の誘電異方性を有するLC媒体層を備える更なるFFSディスプレイが開示されており、例えばS.H.Leeら著、Appl.Phys.Lett.第73巻(第20号)、1998年、第2882~2883頁(非特許文献2)、およびS.H.Leeら著、Liquid Crystals 第39巻(第9号)、2012年、第1141~1148頁(非特許文献3)参照。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媒体に比べて、チルトが小さいより好ましいダイレクター配向と、より高いツイスト配向性とを示し得て、その結果これらのディスプレイは、より高い透過性を示し得る。このディスプレイは更に、配向層、好ましくは基板の少なくとも1つの上に設けられたポリイミド配向層を有し、この配向層はLC媒体と接触しており、LC媒体のLC分子の平面的な配向を引き起こすものである。これらのディスプレイは、「超輝度FFS(UB-FFS:Ultra Brightness FFS)」モードディスプレイとしても知られている。
面内スイッチ(IPS:in-plane switching)およびフリンジ場スイッチ(FFS:fringe field switching)技術の典型的な用途は、モニター、ノートパソコン、テレビ、携帯電話、タブレットPCなどである。
IPSおよびFFS技術の両者は、例えばコントラストの視野角依存性が更に広く改善されるといった例えば垂直配向(VA:vertical alignment)技術などの他のLCD技術に優る一定の利点がある。
LCDならびに特にFFSおよびIPSディスプレイに適する液晶組成物は、例えば特開平07-181439号公報(特許文献1)、欧州特許第0 667 555号明細書(特許文献2)、欧州特許第0 673 986号明細書(特許文献3)、ドイツ国特許第195 09 410号明細書(特許文献4)、ドイツ国特許第195 28 106号明細書(特許文献5)、ドイツ国特許第195 28 107号明細書(特許文献6)、国際公開第96/23 851号(特許文献7)および国際公開第96/28 521号(特許文献8)から既知である。しかしながら、これらの組成物は一定の欠点を有する。他の欠陥の中でも、それらのほとんどは不利に長いアドレス時間をもたらし、抵抗率の不適切な値を有しおよび/または過度に高い動作電圧を必要とする。動作特性および保存性の両方が改善されることが望まれる。
PS(A)原理は、様々な従来のLCディスプレイモードで使用される。よって例えば、PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFSおよびPS-TNディスプレイが知られている。RMの重合は好ましくは、PS-VAおよびPS-OCBディスプレイの場合には電圧を印加しながら行い、PS-IPSディスプレイの場合には、電圧を印加しながら、または電圧を印加せずに、好ましくは電荷を印加せずに行う。
ディスプレイモードによっては、その場で自己組織化機構により所望の配向、例えばホメオトロピックまたは平面配向を誘発する自己配向剤または添加剤がLC媒体に加えられる。これにより、一方または両方の基板上の従来の配向層を省略できる。これらのディスプレイモードは、「自己配向(elf-aligned)」または「自己配向(self-aligning)」(SA)モードとしても知られている。
高い透過率、良好な黒状態および高いコントラスト比を有するディスプレイ、特に良好な低温安定性および速いアドレス時間を与えるFFSおよびIPSアプリケーションにおける更なる液晶媒体およびその使用に対する当技術分野の必要性が依然として存在する。
S.H.Jungら著、Jpn.J.Appl.Phys.、第43巻、第3号、2004年、第1028頁
S.H.Leeら著、Appl.Phys.Lett.第73巻(第20号)、1998年、第2882~2883頁
S.H.Leeら著、Liquid Crystals 第39巻(第9号)、2012年、第1141~1148頁
従って本発明の目的は、特にFFS、UB-FFSおよびIPSディスプレイ用であるが、VAまたはPS-VAディスプレイ用でもあり、特にTFTでアドレスされるものなどのアクティブマトリクスディスプレイ用で、上に示される欠点を示さないか、より低い程度にしか示さず、好ましくは高い比抵抗、低い閾電圧、適切な誘電異方性、良好な低温安定性(LTS:low-temperature stability)、速い応答時間および低い回転粘度を有し、高い輝度および高い透過率を可能にし、加えて好ましい信頼性および安定性を示す液晶媒体を提供することである。
本発明の更なる目的は、高いコントラスト比、1つの光学状態での高い透過率、速いアドレス時間ならびに特に低温および高温での好ましい安定性を有するディスプレイを提供することである。本発明の更なる目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかである。
この目的は独立請求項に定義される主題によって解決され、一方で好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項に記載され、以下に更に説明される。
本発明は特に主要な態様、好ましい実施形態および特定の特徴を含む以下の項目を提供し、それぞれ単独または組み合わせて上記目的の解決に寄与し、最終的に追加の利点を提供する。
本発明の第1態様は、負の誘電異方性を有し、1種類以上の式Iの化合物を含む液晶媒体を提供する。
式中
R1は、2~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルケニル基を表し、ただし1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-O-、-CO-O-または-O-CO-で、それぞれ互いに独立に置き換えられてよく、該基において加えて1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられてよく、
R2は、H、1~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-または-O-CO-で、それぞれ互いに独立に置き換えられてよく、該基において加えて1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられてよく、
Y1はH、F、ClまたはCH3、好ましくはHまたはCH3、より好ましくはHを表す。
R1は、2~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルケニル基を表し、ただし1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
R2は、H、1~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
Y1はH、F、ClまたはCH3、好ましくはHまたはCH3、より好ましくはHを表す。
本発明による液晶媒体を使用することで本明細書に記載され特許請求される通りのディスプレイにおいて、有利な光学的および電気光学的性能、特に速い応答時間、高い輝度および高いコントラストが可能になることが好ましく認識された。加えて本発明による媒体は驚くべきことに好ましく、光、特にUV光および熱に関して、また極端な負荷の下でも適切に高い光学異方性および優れた安定性、特に高温および低温での優れた信頼性、特に有利な電圧保持率(VHR:voltage holding ratio)を示す。特にUV光負荷後の電圧保持率が改良される。
これにより高い輝度および高い透過率ならびに短い応答時間の特にUB-FFS、FFS、IPSモードの液晶ディスプレイの提供が可能となる。
本発明による液晶媒体は、誘電的に負の液晶およびそれらのポリマー安定化改変体に基づく大型テレビ用途などの電気光学的ディスプレイならびに例えば携帯電話およびPDAなどのモバイル用途に適する。
従って本発明の別の態様は本発明による液晶媒体を含む液晶ディスプレイ、好ましくはVA、IPS、U-IPS、FFS、UB-FFS、SA-FFS、SA-VA、PSA PS-VA、PS-IPS、PS-FFSもしくはPS-UB-FFSディスプレイまたはポリマー安定化SA-VAもしくはポリマー安定化SA-FFSディスプレイに関する。
本発明の更なる態様は電気光学的スイッチ用途、特に電気光学的ディスプレイにおける、しかしまた光シャッターにおける、スイッチ性ウインドウにおける、または3D用途における本発明による液晶媒体の使用に関する。
本発明をそれによって限定することなく以下において本発明は、態様、実施形態および特定の特徴の詳細な説明によって例示され、特定の実施形態がより詳細に説明される。
本明細書においてハロゲンは、F、Cl、BrまたはI、好ましくはFまたはCl、より好ましくはFを表す。
本発明において全ての原子は、またそれらの同位体も含む。特に1個以上の水素原子(H)は重水素(D)で置き換えられてよく、いくつかの実施形態において特に好ましく;高度な重水素化は特に低濃度の場合、化合物の分析的決定を可能または簡略化する。
本明細書においてアルキル基および/またはアルコキシ基は、直鎖状または分枝状のアルキルを意味するものとする。それは好ましくは直鎖状であり、2個、3個、4個、5個、6個または7個のC原子を有し、それに応じ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、ヘキシロキシまたはヘプチロキシ、更にメチル、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、オクチロキシ、ノニルオキシ、デシロキシ、ウンデシロキシ、ドデシロキシ、トリデシロキシまたはテトラデシロキシを表す。
本明細書においてオキサアルキルは好ましくは、直鎖状の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-オキサデシルを表す。
本明細書においてアルケニル、即ち1個のCH2基が-CH=CH-で置き換えられたアルキル基は直鎖状または分岐状でよい。それは好ましくは直鎖状で、2~10個のC原子を有する。従って、それは特に、ビニル、プロパ-1-または-2-エニル、ブタ-1-、-2-または-3-エニル、ペンタ-1-、-2-、-3-または-4-エニル、ヘキサ-1-、-2-、-3-、-4-または-5-エニル、ヘプタ-1-、-2-、-3-、-4-、-5-または-6-エニル、オクタ-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-または-7-エニル、ノナ-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-または-8-エニル、デカ-1-、-2-、-3-、-4-、-5-、-6-、-7-、-8-または-9-エニルを表す。
本明細書においてハロゲンで少なくとも一置換されたアルキルまたはアルケニル基は好ましくは直鎖状であり、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。また結果として得られる基としてパーフルオロ基も挙げられる。一置換の場合、フッ素または塩素置換基は任意所望の位置でよいが、好ましくはω-位である。
本明細書において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、非常に特に好ましくはFまたはOCF3、更にCF3、OCF=CF2、OCHF2またはOCH=CF2である。
シクロヘキシレン環は、トランス-1,4-シクロヘキシレン環である。
本発明による液晶媒体は、負の誘電率異方性Δεを有する。
上および下においてΔεは誘電異方性を表し、ただしΔε=ε∥-ε⊥である。誘電異方性Δεは好ましくは20℃および1kHzにおいて決定される。
特に液晶媒体は、好ましくは-0.5以下、より好ましくは-1.5以下、より更に好ましくは-2.5以下の負の誘電率異方性Δεを有する。液晶媒体は-6~-2、より好ましくは-5.5~-2.5、より更に好ましくは-5~-3、特に-4.5~-3.5の範囲内の誘電率異方性Δεを示すことが特に好ましい。
液晶媒体は、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.09以上、より更に好ましくは0.10以上の光学異方性Δnを有する。
上および下においてΔnは光学異方性を表し、ただしΔn=ne-noであり、ただし好ましくは光学異方性Δnは20℃および589.3nmの波長において決定される。液晶媒体は、好ましくは0.08~0.13、特に0.10~0.12の範囲内の光学異方性を有する。
本発明によれば液晶媒体は、本明細書に規定される通りの式Iの1種類以上の化合物を含む。
好ましくは式IにおけるR1は2~7個のC原子を有するアルケニル基、より好ましくは2~7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。R1は特に好ましくは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-を表す。
好ましくは式IにおけるR2は1~7個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、より好ましくは1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。R2は特に好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチルを表す。
ある実施形態において液晶媒体は、式Iの化合物を1種類のみ含む。
別の実施形態において液晶媒体は、式Iの化合物を2種類以上含む。
好ましくは1種類以上の式Iの化合物および特にそれらの更に好ましい化合物は10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下の合計量で液晶媒体に含まれる。液晶媒体中に含まれる1種類以上の式Iの化合物および特にそれらの更に好ましい化合物の合計量は0.25重量%~8重量%、より好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の範囲内であることが好ましい。
式Iの化合物は好ましくは、式I-1~I-10の化合物の群から選択される。
式中、R1およびR2は式Iに上で与えられる意味を有し、
およびただし、R1は好ましくは2~7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、より好ましくは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-を表し、
およびただし、R2は好ましくは1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
およびただし、R1は好ましくは2~7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、より好ましくは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-を表し、
およびただし、R2は好ましくは1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
好ましい実施形態において1種類以上の式Iの化合物は、式I-a~I-fの化合物の群から選択される。
式中、R2は式Iに与えられる意味を有し、好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、メトキシ、エトキシまたはn-プロポキシを表し、より好ましくはメチルまたはエチルを表し、特にメチルを表す。
液晶媒体は式I-a-1、また以下および表A~Cにおいて説明される頭字語に従い化合物CLP-V-1とも呼ばれる化合物を含む含むことが特に好ましい。
好ましくは式I-a-1の化合物は10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下の量で液晶媒体に含まれる。液晶媒体中に含まれる式I-a-1の化合物の量は0.25重量%~8重量%、より好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の範囲内であることが好ましい。
実施形態において式I-a-1の化合物は、媒体に含まれる唯一の式Iの化合物である。しかしながら別の実施形態によれば式I-a-1の化合物に加えて媒体は、また式Iに合致する1種類または2種類以上の化合物を含んでよい。
別の実施形態において液晶媒体は化合物I-a-2を含む。
好ましくは液晶媒体は、式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を更に含む。
式中、
R2A、R2B、R2CおよびR2Dは、それぞれ互いに独立にH、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF3で一置換されているか、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、
-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CO-O-または-O-CO-で置き換えられてよく、
L1~L4は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2を表し、
Yは、H、F、Cl、CF3、CHF2またはCH3を表し、
Z2、Z2BおよびZ2Dは、それぞれ互いに独立に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-または-CH=CHCH2O-を表し、
pは、0、1または2を表し、
qは、0または1を表し、および
vは、1、2、3、4、5または6を表す。
R2A、R2B、R2CおよびR2Dは、それぞれ互いに独立にH、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNまたはCF3で一置換されているか、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、
L1~L4は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2を表し、
Yは、H、F、Cl、CF3、CHF2またはCH3を表し、
Z2、Z2BおよびZ2Dは、それぞれ互いに独立に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-または-CH=CHCH2O-を表し、
pは、0、1または2を表し、
qは、0または1を表し、および
vは、1、2、3、4、5または6を表す。
媒体は、式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を、好ましくは5重量%以上、より好ましくは12.5重量%以上、さらに好ましくは25重量%以上、特に40重量%以上の合計量で含む。特定の実施形態において、液晶媒体中に含まれる式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物の群から選択される1種類以上の化合物、特にそれのさらに好ましい化合物の合計量は、10重量%~60重量%、より好ましくは20重量%~55重量%、特に30重量%~50重量%の範囲内である。
式IIA、IIBおよびIIDの化合物においてZ2は、同一または異なる意味を有してよい。式IIBの化合物においてZ2およびZ2Bは、同一または異なる意味を有してよい。式IIDの化合物においてZ2およびZ2Dは、同一または異なる意味を有してよい。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物において、R2A、R2B、R2CおよびR2Dは、それぞれ好ましくは1~6個のC原子を有するアルキル、特にCH3、C2H5、n-C3H7、n-C4H9、n-C5H11を表す。
式IIA、IIBおよびIIDの化合物においてL1、L2、L3およびL4は好ましくは、L1=L2=FおよびL3=L4=Fを表す。更に基は好ましくはL1=FおよびL2=Cl、L1=ClおよびL2=F、L3=FおよびL4=Cl、L3=ClおよびL4=Fを表す。式IIAおよびIIBにおいてZ2およびZ2Bは好ましくは、それぞれ互いに独立に単結合、更に-C2H4-架橋基を表す。
式IIBにおいてZ2=-C2H4-または-CH2O-の場合、Z2Bは好ましくは単結合であり、Z2B=-C2H4-または-CH2O-の場合、Z2は好ましくは単結合である。
式IIDにおいてZ2Dは好ましくは、単結合である。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物において(O)CvH2v+1は、OCvH2v+1またはCvH2v+1のいずれかを表す。式IIA、IIBおよびIIDの化合物において(O)CvH2v+1は好ましくは、OCvH2v+1を表す。式IICの化合物において(O)CvH2v+1は好ましくは、CvH2v+1を表す。
式IICの化合物においてL3およびL4は好ましくは、それぞれFを表す。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの好ましい化合物を下に示す。
式中パラメータaは1または2を表し、alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenyl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-を表す。
本発明による好ましい液晶混合物は、式IIA-2、IIA-8、IIA-10、IIA-16、II-18、IIA-40、IIA-41、IIA-42、IIA-43、IIB-2、IIB-10、IIB-16、IIC-1およびIID-4の1種類以上の化合物を含む。
液晶媒体は、式IIA-2、IIA-10および/またはIIB-10の1種類以上の化合物を含むことが特に好ましい。特に好ましい実施形態において液晶媒体は、少なくとも1種類の式IIA-2の化合物、少なくとも1種類の式IIA-10の化合物および少なくとも1種類の式IIB-10の化合物を含む。
混合物全体における式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合は、好ましくは少なくとも20重量%、より好ましくは少なくとも30重量%、より更に好ましくは少なくとも40重量%である。
ある実施形態において本発明による媒体は式IIC-1の少なくとも1種類の化合物を、好ましくは3重量%より多く、特に5重量%より多い量で含む。
式中、alkylおよびalkyl*は上で示される意味を有する。
特定の実施形態において本発明による液晶媒体は式IID-4のいかなる化合物も含まず、より好ましくは式IID-4およびIID-5のいかなる化合物も含まず、特に式IIDのいかなる化合物も含まない。
好ましい実施形態において本発明による媒体は、式IIIの1種類以上の化合物を含む。
式中
R11およびR12は、それぞれ互いに独立にH、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、-O-、-CO-O-または-O-CO-で、それぞれ互いに独立に置き換えられてよく、該基において加えて1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられてよく、
A1は、それぞれの出現で互いに独立に、
a)1,4-シクロヘキセニレンまたは1,4-シクロヘキシレン基、該基において1個または2個の隣接しないCH2基は-O-または-S-で置き換えられてよく、
b)1,4-フェニレン基、該基において1個または2個のCH基はNで置き換えられてよく、または
c)スピロ[3.3]ヘプタン-2,6-ジイル、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ナフタレン-2,6-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、フェナントレン-2,7-ジイルおよびフルオレン-2,7-ジイルの群からの基
を表し、
ただし、基a)、b)およびc)はハロゲン原子で一置換または多置換されてよく、
nは0、1または2、好ましくは0または1を表し、
Z1は、それぞれの出現で互いに独立に-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、および
L11およびL12は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2、好ましくはHまたはF、最も好ましくはFを表し、および
Wは、OまたはSを表す。
R11およびR12は、それぞれ互いに独立にH、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
A1は、それぞれの出現で互いに独立に、
a)1,4-シクロヘキセニレンまたは1,4-シクロヘキシレン基、該基において1個または2個の隣接しないCH2基は-O-または-S-で置き換えられてよく、
b)1,4-フェニレン基、該基において1個または2個のCH基はNで置き換えられてよく、または
c)スピロ[3.3]ヘプタン-2,6-ジイル、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ナフタレン-2,6-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、フェナントレン-2,7-ジイルおよびフルオレン-2,7-ジイルの群からの基
を表し、
ただし、基a)、b)およびc)はハロゲン原子で一置換または多置換されてよく、
nは0、1または2、好ましくは0または1を表し、
Z1は、それぞれの出現で互いに独立に-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、および
L11およびL12は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2、好ましくはHまたはF、最も好ましくはFを表し、および
Wは、OまたはSを表す。
好ましくは1種類以上の式IIIの化合物および特にそれらの更に好ましい化合物は、20重量%以下、より好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下の合計量で液晶媒体中に含まれる。液晶媒体中に含まれる1種類以上の式IIIの化合物および特にそれらの更に好ましい化合物の合計量は、2.5重量%~15重量%、より好ましくは5重量%~10重量%、特に6重量%~9重量%の範囲内であることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態において媒体は、式III-1および/またはIII-2の1種類以上の化合物を含む。
式中、出現する基は上で式IIIにおいて与えられるのと同じ意味を有し、このましくは、
R11およびR12は、それぞれ互いに独立に15個までのC原子を有するアルキル、アルケニルまたはアルコキシ基を表し、より好ましくは、それらの一方または両方はアルコキシ基を表し、
L11およびL12は、それぞれFを表す。
R11およびR12は、それぞれ互いに独立に15個までのC原子を有するアルキル、アルケニルまたはアルコキシ基を表し、より好ましくは、それらの一方または両方はアルコキシ基を表し、
L11およびL12は、それぞれFを表す。
好ましい実施形態において媒体は、式III-1-1~III-1-10の化合物の群から選択される式III-1の、好ましくは式III-1-6の1種類以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、alkoxyおよびalkoxy*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基を表し、ならびにL11およびL12は、それぞれ互いに独立にFまたはCl、好ましくは両者ともFを表す。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、alkoxyおよびalkoxy*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基を表し、ならびにL11およびL12は、それぞれ互いに独立にFまたはCl、好ましくは両者ともFを表す。
好ましい実施形態において媒体は、式III-2-1~III-2-10の化合物の群から選択される式III-2の、好ましは式III-2-6の1種類以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、alkoxyおよびalkoxy*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基を表し、ならびにL1およびL2は、それぞれ互いに独立にFまたはCl、好ましくは両者ともFを表す。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、alkoxyおよびalkoxy*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基を表し、ならびにL1およびL2は、それぞれ互いに独立にFまたはCl、好ましくは両者ともFを表す。
本発明の好ましい実施形態において媒体は、式IIIA-1および/またはIIIA-2の1種類以上の化合物を含む。
式中、L11およびL12は式IIIにおいて与えられるのと同じ意味を有し、(O)はOまたは単結合を表し、
RIIIAは、7個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルまたは基Cy-CmH2m+1-を表し、
mおよびnは同一または異なって0、1、2、3、4、5または6、好ましくは1、2または3、より好ましくは1であり、
Cyは、それぞれ3個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルまたはハロゲンもしくはCNで置換されてもよい、3個、4個または5個の環原子を有する脂環式基を表し、好ましくはシクロプロピル、シクロブチルまたはシクロペンチルを表す。
RIIIAは、7個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルまたは基Cy-CmH2m+1-を表し、
mおよびnは同一または異なって0、1、2、3、4、5または6、好ましくは1、2または3、より好ましくは1であり、
Cyは、それぞれ3個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニルまたはハロゲンもしくはCNで置換されてもよい、3個、4個または5個の環原子を有する脂環式基を表し、好ましくはシクロプロピル、シクロブチルまたはシクロペンチルを表す。
式IIIA-1および/またはIIIA-2の化合物は、式IIIの化合物と代替的または追加的に、好ましくは追加的に媒体に含まれる。
式IIIA-1およびIIIA-2の特に好ましい化合物は、以下である。
式中、alkoxyは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基である。
本発明の好ましい実施形態において媒体は、式III-3の1種類以上の化合物を、好ましくは2.5重量%~15重量%、より好ましくは5重量%~10重量%の範囲内の合計量で含む。
式中、
R11、R12は同一または異なってH、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、
-O-、-CO-O-または-O-CO-で互いに独立に置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子はハロゲンで置き換えられてよい。
R11、R12は同一または異なってH、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、
式III-3の1種類以上の化合物は好ましくは、式III-3-1~III-3-10の化合物の群から選択される。
式中、R12は1~7個のC原子を有するアルキル、好ましくはエチル、n-プロピルもしくはn-ブチル、または代わりにシクロプロピルメチル、シクロブチルメチルもしくはシクロペンチルメチルを表す。
媒体は特に好ましくは、式III-3-2の1種類以上の化合物を含む。
本発明の好ましい実施形態において媒体は、式III-4~III-6の、好ましくは式III-5の1種類以上の化合物を含む。
式中パラメータは上で与えられる意味を有し、R11は好ましくは直鎖状のアルキルを表し、R12は好ましくはアルコキシを表し、それぞれ1~7個のC原子を有する。
好ましい実施形態において媒体は、式III-7~III-9の化合物の群から選択される式IIIの、好ましくは式III-8の1種類以上の化合物を含む。
式中パラメータは上で与えられる意味を有し、R11は好ましくは直鎖状のアルキルを表し、R12は好ましくはアルコキシを表し、それぞれ1~7個のC原子を有する。
好ましい実施形態において媒体は、式IVの1種類以上の化合物を含む。
式中、
R41は1~7個のC原子を有する無置換のアルキル基または2~7個のC原子を有する無置換のアルケニル基、好ましくはn-アルキル基を表し、特に好ましくは2個、3個、4個または5個のC原子を有し、
R42は1~7個のC原子を有する無置換のアルキル基または1~6個のC原子を有する無置換のアルコキシ基(両者とも好ましくは2~5個のC原子を有する。)または2~7個のC原子を有し、好ましくは2個、3個または4個のC原子を有する無置換のアルケニル基、より好ましくはビニル基または1-プロペニル基、特にビニル基を表す。
R41は1~7個のC原子を有する無置換のアルキル基または2~7個のC原子を有する無置換のアルケニル基、好ましくはn-アルキル基を表し、特に好ましくは2個、3個、4個または5個のC原子を有し、
R42は1~7個のC原子を有する無置換のアルキル基または1~6個のC原子を有する無置換のアルコキシ基(両者とも好ましくは2~5個のC原子を有する。)または2~7個のC原子を有し、好ましくは2個、3個または4個のC原子を有する無置換のアルケニル基、より好ましくはビニル基または1-プロペニル基、特にビニル基を表す。
液晶媒体は1種類以上の式IVの化合物を、好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、より更に好ましくは少なくとも30重量%、特に少なくとも35重量%の合計量で含む。
式IVの化合物は好ましくは、式IV-1~IV-4の化合物の群から選択される。
式中、
alkylおよびalkyl’は互いに独立に1~7個のC原子を有し、好ましくは2~5個のC原子を有するアルキルを表し、
alkenylは2~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子、特に好ましくは2個のC原子を有するアルケニル基を表し、
alkenyl’は2~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有し、特に好ましくは2~3個のC原子を有するアルケニル基を表し、
alkoxyは1~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有するアルコキシを表す。
alkylおよびalkyl’は互いに独立に1~7個のC原子を有し、好ましくは2~5個のC原子を有するアルキルを表し、
alkenylは2~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子、特に好ましくは2個のC原子を有するアルケニル基を表し、
alkenyl’は2~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有し、特に好ましくは2~3個のC原子を有するアルケニル基を表し、
alkoxyは1~5個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有するアルコキシを表す。
好ましくは媒体は、式IV-1-1~IV-1-5の化合物から選択される1種類以上の化合物を含む。
好ましくは本発明による媒体は、式IV-2-1および/またはIV-2-2の1種類以上の化合物を含む。
好ましい実施形態において本発明による液晶媒体は、特に式IV-3-1~IV-3-5の化合物から選択される式IV-3の1種類以上の化合物を含む。
液晶媒体は式IV-3-1~IV-3-5の1種類以上のの化合物を、好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、より更に好ましくは少なくとも30重量%、特に少なくとも35重量%の合計量で含む。
媒体は式IV-3-1、IV-3-3およびIV-3-4の化合物から選択される1種類以上の化合物を含むことが特に好ましい。媒体は式IV-3-1の化合物および/または式IV-3-3の化合物を、好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、より更に好ましくは少なくとも30重量%の合計量で含むことがより更に好ましい。
好ましくは本発明による媒体は、特に式IV-4-1およびIV-4-2の化合物から選択される式IV-4の化合物を含む。
液晶媒体は好ましくは追加して、式IVaの1種類以上の化合物を含む。
式中、
R41およびR42は、それぞれ互いに独立に12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、および
を表し、および
Z4は、単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-または-CF=CF-を表す。
R41およびR42は、それぞれ互いに独立に12個までのC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルコキシアルキルまたはアルコキシ基を表し、および
Z4は、単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-C4H8-または-CF=CF-を表す。
式IVaの好ましい化合物を下に示す。
式中、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
本発明による媒体は好ましくは、式IVa-1および/または式IVa-2の少なくとも1種類の化合物を含む。
ある実施形態において混合物全体における式IVaの化合物の割合は、少なくとも5重量%である。
好ましくい実施形態において液晶媒体は、式IVb-1~IVb-3の1種類以上の化合物を含む。
式中、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
混合物全体における式IVb-1~IVb-3の化合物の割合は、好ましくは少なくとも3重量%、特に5重量%以上である。
式IVb-1~IVb-3の化合物のうち、式IVb-2の化合物が特に好ましい。
式IVbの非常に特に好ましい化合物は以下である。
式中、alkyl*は1~6個のC原子を有するアルキル基を表し、好ましくはn-プロピルを表す。本発明による媒体は特に好ましくは、式IVb-1-1および/またはIVb-2-3の1種類以上の化合物を含む。
特に好ましい実施形態において液晶媒体は式IVb-2-3の化合物を、好ましくは少なくとも3重量%、特に少なくとも5重量%の量で含む。
特に好ましい実施形態において媒体は、式Vの1種類以上の化合物を含む。
式中、
R51およびR52は互いに独立に式IVにおけるR41およびR42に与えられる意味の1つを有し好ましくは、1~7個のC原子を有するアルキル、好ましくはn-アルキル、特に好ましくは1~5個のC原子を有するn-アルキル、1~7個のC原子を有するアルコキシ、好ましくはn-アルコキシ、特に好ましくは2~5個のC原子を有するn-アルコキシ、2~7個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有するアルコキシアルキル、アルケニルまたはアルケニルオキシ、好ましくはアルケニルオキシを表し、
ただし、
Z51、Z52は、それぞれ互いに独立に-CH2-CH2-、-CH2-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-または単結合、好ましくは-CH2-CH2-、-CH2-O-または単結合、好ましくは単結合を表し、
nは、1または2である。
R51およびR52は互いに独立に式IVにおけるR41およびR42に与えられる意味の1つを有し好ましくは、1~7個のC原子を有するアルキル、好ましくはn-アルキル、特に好ましくは1~5個のC原子を有するn-アルキル、1~7個のC原子を有するアルコキシ、好ましくはn-アルコキシ、特に好ましくは2~5個のC原子を有するn-アルコキシ、2~7個のC原子を有し、好ましくは2~4個のC原子を有するアルコキシアルキル、アルケニルまたはアルケニルオキシ、好ましくはアルケニルオキシを表し、
nは、1または2である。
式Vの化合物は好ましくは、式V1~V16の化合物から選択される。
式中、R1およびR2は上式VにおいてR51に示される意味を有する。R1およびR2は好ましくは、それぞれ互いに独立に直鎖状のアルキルまたはアルケニルを表す。
好ましい媒体は、式V-1、V-3、V-4、V-6、V-7、V-10、V-11、V-12、V-14、V-15および/またはV-16の1種類以上の化合物を含む。
本発明による混合物は好ましくは、式V-10、V-12および/またはV-16の化合物を特に5重量%~30重量%の量で含む。
式V-10の好ましい化合物を下に示す。
本発明の好ましい実施形態において媒体は追加して、式VI-1~VI-9の1種類以上の化合物を含む。
式中、
R7は、それぞれ互いに独立に式VにおいてR51に示される意味の1つを有し、
wおよびxは、それぞれ互いに独立に1~6を表す。
R7は、それぞれ互いに独立に式VにおいてR51に示される意味の1つを有し、
wおよびxは、それぞれ互いに独立に1~6を表す。
式V-9の少なくとも1種類の化合物を含む混合物が特に好ましい。
好ましい実施形態において媒体は追加して、式VII-1~VII-21の1種類以上の化合物を含む。
式中、
Rは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、(O)は-O-または単結合を表し、mは0、1、2、3、4、5または6であり、nは1、2、3または4である。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。
Rは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、(O)は-O-または単結合を表し、mは0、1、2、3、4、5または6であり、nは1、2、3または4である。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。
更に好ましい実施形態を下に列記する。
a)式Z-1~Z-7の少なくとも1種類の化合物を含む液晶媒体。
式中、Rおよびalkylは上で式IIIにR11に示される意味を有する。
b)好ましい液晶媒体は例えば、式N-1~N-5の化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含む1種類以上の物質を含む。
式中R1NおよびR2Nは、それぞれ互いに独立に式IIIにR11に示される意味を有し、好ましくは直鎖状のアルキル、直鎖状のアルコキシまたは直鎖状のアルケニルを表し、
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=CHCH2CH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2-または単結合を表す。
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=CHCH2CH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2-または単結合を表す。
c)好ましい混合物は、式BCのジフルオロジベンゾクロマン化合物、式CRのクロマン類および式PH-1およびPH-2のフッ素化フェナントレン類の群から選択される1種類以上の化合物を含む。
式中、
RB1、RB2、RCR1、RCR2、R1、R2は、それぞれ互いに独立に式IIIにR11の意味を有し、cは0、1または2である。R1およびR2は好ましくは互いに独立に1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表す。
RB1、RB2、RCR1、RCR2、R1、R2は、それぞれ互いに独立に式IIIにR11の意味を有し、cは0、1または2である。R1およびR2は好ましくは互いに独立に1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表す。
本発明による混合物は好ましくは、式BC、CR、PH-1、PH-2の化合物を3~20重量%の量で、特に3~15重量%の量で含む。
式BCおよびCRの特に好ましい化合物は、化合物BC-1~BC-7およびCR-1~CR-5である。
式中、
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
alkylおよびalkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、
alkenylおよびalkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
式BC-2、BF-1および/またはBF-2の1種類、2種類または3種類の化合物を含む混合物が非常に特に好ましい。
d)好ましい混合物は、式Inの1種類以上のインダン化合物を含む。
式中、
R11、R12、R13は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
R12およびR13はハロゲン、好ましくはFを追加して表し、
を表し、
iは0、1または2を表す。
R11、R12、R13は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキルまたはアルケニル基を表し、
R12およびR13はハロゲン、好ましくはFを追加して表し、
iは0、1または2を表す。
式Inの好ましい化合物は、下に示す式In-1~In-16の化合物である。
式In-1、In-2、In-3およびIn-4の化合物が特に好ましい。
式Inおよびサブ式In-1~In-16の化合物は好ましくは本発明による混合物において、5重量%以上、特に5~30重量%、非常に特に好ましくは5~25重量%の濃度で採用される。
e)好ましい混合物は、式L-1~L-5の1種類以上の化合物を追加して含む。
式中、
RおよびR1は、それぞれ互いに独立に上式IIIにR11に示す意味を有し、alkylは1~6個のC原子を有するアルキル基を表す。パラメータsは1または2を表す。
RおよびR1は、それぞれ互いに独立に上式IIIにR11に示す意味を有し、alkylは1~6個のC原子を有するアルキル基を表す。パラメータsは1または2を表す。
式L1~L5の化合物は好ましくは、5~50重量%、特に5~40重量%、非常に特に好ましくは10~40重量%の濃度で使用される。
f)好ましい混合物は、式IIA-Yの1種類以上の化合物を追加して含む。
式中R11およびR12は上式IIIにR11に与えられる意味の1つを有し、L1およびL2は同一または異なってFまたはClを表す。
式IIA-Yの好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
式中AlkylおよびAlkyl*は、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、Alkoxyは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基を表し、AlkenylおよびAlkenyl*は、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、Oは酸素原子または単結合を表す。AlkenylおよびAlkenyl*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-を表す。
式IIA-Yの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
式中AlkoxyおよびAlkoxy*は上で定義される意味を有し、好ましくはメトキシ、エトキシ、n-プロピルオキシ、n-ブチルオキシまたはn-ペンチルオキシを表す。
本発明による液晶媒体は、ポリマー安定化ディスプレイにおける使用に適している。
従って実施形態において液晶媒体は、式Pの1種類以上の重合性化合物を含む。
式中、個々の基は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現で同一または異なって以下の意味を有する:
Pは重合性基であって、
Spはスペーサー基または単結合であって、
A1、A2は芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基で、好ましくは4~25個の環原子を有し、該基は縮合環も含んでよく、該基は非置換であるか、Lで一置換または多置換されており、
Z1は-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH2-CH2-CO-O-、-O-CO-CH2-CH2-、-CR0R00-または単結合であり、
R0, R00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
RはH、LまたはP-Sp-であり、
LはF、Cl、-CN、P-Sp-または1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキルであって、ただし1個以上の隣接しないCH2基は、Oおよび/またはS原子がそれぞれ互いに独立に直接連結しないようにして-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれP-Sp-、FまたはClで置き換えられてよく、
zは0、1、2または3であり、および
n1は1、2、3または4である。
Pは重合性基であって、
Spはスペーサー基または単結合であって、
A1、A2は芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基で、好ましくは4~25個の環原子を有し、該基は縮合環も含んでよく、該基は非置換であるか、Lで一置換または多置換されており、
Z1は-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH2-CH2-CO-O-、-O-CO-CH2-CH2-、-CR0R00-または単結合であり、
R0, R00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
RはH、LまたはP-Sp-であり、
LはF、Cl、-CN、P-Sp-または1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキルであって、ただし1個以上の隣接しないCH2基は、Oおよび/またはS原子がそれぞれ互いに独立に直接連結しないようにして-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれP-Sp-、FまたはClで置き換えられてよく、
zは0、1、2または3であり、および
n1は1、2、3または4である。
本明細書において使用する場合、用語「活性層」および「可スイッチ層」は、電界または磁界などの外部からの刺激で分子の配向が変化し、結果として偏光または非偏光に対する層の透過性が変化する、例えばLC分子などの構造的および光学的異方性を有する1種類以上の分子を含む電気光学的ディスプレイ、例えばLCディスプレイにおける層を意味する。
本明細書において使用する場合、用語「チルト」および「チルト角」は、LCディスプレイ(本明細書において、好ましくは、PSAディスプレイ)においてLC媒体のLC分子のセル表面に対してチルトした配向を意味すると解する。本明細書において、チルト角は、LC分子の分子長軸(LCダイレクタ)と、LCセルを形成する平坦で平行な外板の表面との間の平均角(90°未満)を意味する。本明細書においては、低い値のチルト角(即ち、角度90°から大きく外れている)は、大きいチルトに対応する。
本明細書で使用する場合、用語「反応性メソゲン」および「RM(reactive mesogen)」は、メソゲンまたは液晶骨格と、その骨格に連結され重合に適切な1個以上の官能基とを含有する化合物を意味すると解し、また、その官能基を「重合性基」または「P」とも呼ぶ。
他に述べない限り本明細書において使用する場合、用語「重合性化合物」は重合性モノマー化合物を意味すると解する。
本明細書において使用する場合、用語「低分子量化合物」は「ポリマー化合物」または「ポリマー」に対する用語で、モノマーであり、および/または重合反応で調製されない化合物を意味すると解する。
本明細書において使用する場合、用語「非重合性化合物」は、RMの重合のために通常適用する条件下において重合に適する官能基を含有しない化合物を意味すると解する。
本明細書において使用する場合、用語「メソゲン基」は当業者に既知で文献に記載されており、その引力および斥力的相互作用の異方性によって、低分子量または高分子物質中で液晶(LC:liquid-crystalline)相の発生に本質的に寄与する基を意味する。メソゲン基を含有する化合物(メソゲン化合物)は、それ自身では必ずしもLC相を有する必要はない。また、他の化合物と混合後および/または重合後のみに、メソゲン化合物がLC相挙動を示すことも可能である。典型的なメソゲン基は、例えば、剛直な棒状または円盤状の形状のユニットである。メソゲンまたはLC化合物に関して使用する用語および定義の概説は、Pure Appl.Chem.2001年、73巻(5号)、888頁およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340~6368頁において与えられている。
本明細書において使用する場合、用語「光学活性」および「キラル」はネマチックホスト材料にらせん状のピッチを誘発することができる材料の同義語であり、「キラルドーパント」とも呼ぶ。
本明細書において使用する場合、用語「スペーサー基」は、以降では「Sp」とも呼ばれ、当業者に既知で文献に記載されており、例えば、Pure Appl.Chem.2001年、73巻(5号)、888頁およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340~6368頁を参照。本明細書で使用する場合、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は、重合性メソゲン化合物中でメソゲン基および重合性基(1個または複数)を連結している屈曲性の基、例えばアルキレン基を意味する。
上および下において、「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個の炭素原子を含有する一価または多価の有機基を表し、ただし、これは、更なる種類の原子を含有しない(例えば、-C≡C-など)か、または、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上の更なる原子を含有していてもよい(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。用語「炭化水素基」は、1個以上のH原子を追加的に含有しており、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上のヘテロ原子を含有していてもよい炭素基を表す。
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはI、好ましくはFまたはClを表す。
炭素または炭化水素基は、飽和または不飽和基のいずれでもよい。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個より多いC原子を有する炭素または炭化水素基は、直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ連結または縮合環を含有していてもよい。
また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。
用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれらより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、1個以上のヘテロ原子(好ましくは、N、O、S、Se、Te、SiおよびGeより選択する。)を含有し、上で定義される通りの「アリール」を表す。
好ましい炭素および炭化水素基は、置換されていてもよく、1~40個、好ましくは1~20個、特に好ましくは1~12個のC原子を有し、直鎖状、分岐状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、置換されていてもよく、5~30個、好ましくは6~25個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ、または、置換されていてもよく、5~30個、好ましくは6~25個のC原子を有するアルキルアリール、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、ただし、1個以上のC原子は、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeより選択するヘテロ原子で置き換えられてもよい。
更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。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、直鎖状、分岐状または環状で、1~20個、好ましくは1~12個のC原子を有するアルキルであり、該基は無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されており、ただし、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(Rx)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられていてもよい。
Rxは、好ましくは、H、F、Cl、CN、直鎖状、分岐状または環状で1~25個のC原子を有するアルキル鎖(ただし加えて、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-によって置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子はFまたはClにより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く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く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でも多環でもよく、即ち、それらは1個の環(例えば、フェニルなど)または2個以上の環を含有してもよく、また、該基は縮合されていてもよく(例えば、ナフチルなど)または共有結合によって連結されていてもよく(例えば、ビフェニルなど)、または、縮合および連結された環の組み合わせを含有していてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくは、O、N、SおよびSeより選択する1個以上のヘテロ原子を含有する。
6~25個のC原子を有する単環式、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、これらの基は縮合された環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員または7員のアリールおよびヘテロアリール基が好ましく、ただし加えて、1個以上のCH基は、O原子および/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、N、SまたはOで置き換えられていてもよい。
好ましいアリール基は、例えば、フェニル、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、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフタイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリダイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾキサゾール、ナフトキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソキサゾール、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。
また、上および下で述べる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更なるアリールまたはヘテロアリール基で置換されてよい。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、飽和環、即ち、排他的に単結合を含有するものと、また、部分的に不飽和な環、即ち、多重結合も含有してよいものとの両者を包含する。ヘテロ環式環は、好ましくは、Si、O、N、SおよびSeより選択する1個以上のヘテロ原子を含有する。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、単環式、即ち、1個のみの環を含有(例えば、シクロヘキサンなど)してもよく、または、多環式、即ち、複数の環を含有(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)していてもよい。飽和基が、特に好ましい。更に、単環式、二環式または三環式で、5~25個の環原子を有する基が好ましく、該基は縮合環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環式基が好ましく、ただし加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよく、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-で置き換えられていてもよい。
好ましい脂環式およびヘテロ環式基は、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、ピペリジンなどの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吸引基、または、ポリマーにおいてガラス転移温度(Tg)を上昇させるための置換基、特に、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などの嵩高い基である。
好ましい置換基は以降で「LS」とも呼び、例えば、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2、それぞれ1~25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、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。)、1~20個のSi原子を有し置換されていてもよいシリル、または、6~25個、好ましくは6~15個のC原子を有し置換されていてもよいアリールである。
式中、Rxは、H、F、Cl、CN、直鎖状、分岐状または環状で1~25個のC原子を有するアルキル鎖を表し、ただし、1個以上の隣接していないCH2基は、O-および/S-原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子は、それぞれF、Cl、P-またはP-Sp-で置き換えられていてもよく、およびY1はハロゲンを表す。
「置換された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による置換を意味し、ただし、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、更に、フェニルである。
重合性基Pは、例えば、フリーラジカルまたはイオン性連鎖重合、重付加または重縮合などの重合反応に適するか、または、例えば、ポリマー主鎖上への付加または縮合といったポリマー類似反応に適する基である。連鎖重合のための基、特に、C=C二重結合またはC≡C三重結合を含有するもの、および、例えば、オキセタンまたはエポキシド基などの開環重合に適する基が特に好ましい。
好ましい基P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、式中、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、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、P-Sp-以外の上で定義される通りの1個以上の基Lで置換されていてもよい1,4-フェニレンを表し、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、式中、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、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は、CH2=CW1-CO-O-、特に、CH2=CH-CO-O-、CH2=C(CH3)-CO-O-およびCH2=CF-CO-O-、更に、CH2=CH-O-、(CH2=CH)2CH-O-CO-、(CH2=CH)2CH-O-、
から成る群より選択する。
更に好ましい重合性基Pは、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシド基から成る群より選択され、最も好ましくは、アクリレートおよびメタクリレートより選択する。
スペーサー基Spが単結合と異なる場合、それぞれの基P-Sp-が式R-Sp”-X”-に一致するように、Spは、好ましくは、式Sp”-X”であり、ただし、Sp”およびX”は以下の意味を有する。
Sp”は、1~20個、好ましくは1~12個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキレンを表し、該基は、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、-O-、-S-、-NH-、-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-で置き換えられていてもよく、
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、-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および-Sp”-X”-は、例えば、-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-O-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-または-(SiR0R00-O)p1-で、式中、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は上に示す意味を有する。
特に好ましいスペーサー基Sp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、ただし、p1およびq1は上に示す意味を有する。
特に好ましい基Sp”は、それぞれの直鎖状で、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。
本発明の好ましい実施形態において、式Pおよびそれのサブ式の化合物は、基Sp-PがSp(P)s(ただし、sは2以上である。)に対応するように1個以上の重合性基Pで置換されたスペーサー基Sp(分岐状の重合性基)を含有する。
この好ましい実施形態による式Pの好ましい化合物はsが2のもの、即ち、基Sp(P)2を含有する化合物である。この好ましい実施形態による式Pの非常に好ましい化合物は、以下の式から選択する基を含有する。
式中、Pは式Pで定義される通りであり、
alkylは、単結合または1~12個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキレンを表し、該基は無置換であるか、または、F、ClもしくはCNで一置換もしくは多置換されており、ただし、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して、-C(R0)=C(R0)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられていてもよく、ただし、R0は上に示す意味を有し、
aaおよびbbは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3、4、5または6を表し、
Xは、X”に示す意味の1つを有し、好ましくは、O、CO、SO2、O-CO-、CO-Oまたは単結合である。
alkylは、単結合または1~12個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキレンを表し、該基は無置換であるか、または、F、ClもしくはCNで一置換もしくは多置換されており、ただし、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して、-C(R0)=C(R0)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられていてもよく、ただし、R0は上に示す意味を有し、
aaおよびbbは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3、4、5または6を表し、
Xは、X”に示す意味の1つを有し、好ましくは、O、CO、SO2、O-CO-、CO-Oまたは単結合である。
好ましいスペーサー基Sp(P)2は、式S1、S2およびS3から選択する。
非常に好ましいスペーサー基Sp(P)2は、以下のサブ式から選択する。
上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物において、Pは、好ましくはビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシドから成る群、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選択される。
化合物中に存在する全ての重合性基Pは同一の意味を有し、非常に好ましくは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を表す上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物が更に好ましい。
上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物においてRは、好ましくはP-Spを表す。
Spが単結合または-(CH2)p1-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1もしくは-CO-O-(CH2)p1を表し、ただしp1は2、3、4、5または6であり、Spが-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1または-CO-O-(CH2)p1の場合、そのO原子またはCO基がそれぞれベンゼン環に連結されている上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物が更に好ましい。
少なくとも1個の基Spが単結合である上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物が更に好ましい。
少なくとも1個の基Spが単結合と異なり、好ましくは-(CH2)p1-、-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1または-CO-O-(CH2)p1から選択され、ただしp1は2、3、4、5または6であり、Spが-O-(CH2)p1-、-O-CO-(CH2)p1または-CO-O-(CH2)p1の場合、そのO原子またはCO基がそれぞれベンゼン環に連結されている上記および下記の通りの式Pおよびそれのサブ式の化合物が更に好ましい。
式Pにおいて非常に好ましい基-A1-(Z-A2)z-は、以下の式から選択される。
式中、少なくとも1個のベンゼン環は少なくとも1個の基Lで置換されており、ベンゼン環は1個以上の基LまたはP-Sp-で更に置換されてよい。
式Pおよびそれらのサブ式の好ましい化合物は、以下の好ましい実施形態(それらの任意の組み合わせを含む)から選択される:
・化合物における全ての基Pが同じ意味を有する。
・-A1-(Z-A2)z-がA1、A2およびA5から選択される。
・化合物がちょうど2個の重合性基(基Pで表される)を有する。
・化合物がちょうど3個の重合性基(基Pで表される)を有する。
・Pが、アクリレート、メタクリレート、およびオキセタンからなる群より選択され、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。
・Pがメタクリレートである。
・全ての基Spが単結合である。
・基Spのうちの少なくとも1個が単結合であり、基Spのうちの少なくとも1個が単結合とは異なる。
・Spが単結合とは異なる場合、-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-であり、式中p2は、2、3、4、5または6であり、O原子またはCO基はそれぞれベンゼン環に連結している。
・Spが単結合であるか、または-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-を表し、式中p2は、2、3、4、5または6であり、O原子またはCO基はそれぞれベンゼン環に連結している。
・RがP-Sp-を表す。
・Rが、重合性基を表さないか含まない。
・Rが重合性基を表さないか含まず、直鎖状、分岐状または環状の1~25個のC原子を有するアルキルを表し、ただし1個以上の隣接しないCH2基はOおよび/またはS原子がそれぞれ互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれF、ClまたはLaで置き換えられてよい。
・LまたはL‘が、F、ClまたはCNを表す。
・LがFである。
・化合物における全ての基Pが同じ意味を有する。
・-A1-(Z-A2)z-がA1、A2およびA5から選択される。
・化合物がちょうど2個の重合性基(基Pで表される)を有する。
・化合物がちょうど3個の重合性基(基Pで表される)を有する。
・Pが、アクリレート、メタクリレート、およびオキセタンからなる群より選択され、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。
・Pがメタクリレートである。
・全ての基Spが単結合である。
・基Spのうちの少なくとも1個が単結合であり、基Spのうちの少なくとも1個が単結合とは異なる。
・Spが単結合とは異なる場合、-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-であり、式中p2は、2、3、4、5または6であり、O原子またはCO基はそれぞれベンゼン環に連結している。
・Spが単結合であるか、または-(CH2)p2-、-(CH2)p2-O-、-(CH2)p2-CO-O-、-(CH2)p2-O-CO-を表し、式中p2は、2、3、4、5または6であり、O原子またはCO基はそれぞれベンゼン環に連結している。
・RがP-Sp-を表す。
・Rが、重合性基を表さないか含まない。
・Rが重合性基を表さないか含まず、直鎖状、分岐状または環状の1~25個のC原子を有するアルキルを表し、ただし1個以上の隣接しないCH2基はOおよび/またはS原子がそれぞれ互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれF、ClまたはLaで置き換えられてよい。
・LまたはL‘が、F、ClまたはCNを表す。
・LがFである。
式Pの適切で好ましい化合物は、以下の式から選択される。
式中、個々の基は以下の意味を有する:
P1、P2およびP3は、それぞれ互いに独立に、アクリレートまたはメタクリレート基を表し、
Sp1、Sp2およびSp3は、それぞれ互いに独立に、単結合またはSpに対して上および下で示される意味の1つを有するスペーサーを表し、特に好ましくは、-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-または-(CH2)p1-O-CO-O-を表し、式中、p1は1~12の整数であり、
ただし加えて、存在する基P1-Sp1-、P2-Sp2-およびP3-Sp3-の少なくとも1つがRaaと異なることを条件として、1個以上の基P1-Sp1-、P2-Sp2-およびP3-Sp3-はRaaを表してもよく、
Raaは、H、F、Cl、CN、または、1~25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP1-Sp1-で置き換えられていてもよい。)、特に好ましくは、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、アルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する。)を表し、
R0、R00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
RyおよびRzは、それぞれ互いに独立に、H、F、CH3またはCF3を表し、
X1、X2およびX3は、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-または単結合を表し、
Z1は、-O-、-CO-、-C(RyRz)-または-CF2CF2-を表し、
Z2およびZ3は、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-または-(CH2)n-を表し、ただし、nは、2、3または4であり、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、または、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくは、Fを表し、
L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
kは、0または1を表し、
rは、0、1、2、3または4を表し、
sは、0、1、2または3を表し、
tは、0、1または2を表し、
xは、0または1を表す。
P1、P2およびP3は、それぞれ互いに独立に、アクリレートまたはメタクリレート基を表し、
Sp1、Sp2およびSp3は、それぞれ互いに独立に、単結合またはSpに対して上および下で示される意味の1つを有するスペーサーを表し、特に好ましくは、-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-または-(CH2)p1-O-CO-O-を表し、式中、p1は1~12の整数であり、
ただし加えて、存在する基P1-Sp1-、P2-Sp2-およびP3-Sp3-の少なくとも1つがRaaと異なることを条件として、1個以上の基P1-Sp1-、P2-Sp2-およびP3-Sp3-はRaaを表してもよく、
Raaは、H、F、Cl、CN、または、1~25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、C(R0)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R0)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP1-Sp1-で置き換えられていてもよい。)、特に好ましくは、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、アルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する。)を表し、
R0、R00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
RyおよびRzは、それぞれ互いに独立に、H、F、CH3またはCF3を表し、
X1、X2およびX3は、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-または単結合を表し、
Z1は、-O-、-CO-、-C(RyRz)-または-CF2CF2-を表し、
Z2およびZ3は、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-または-(CH2)n-を表し、ただし、nは、2、3または4であり、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、または、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくは、Fを表し、
L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
kは、0または1を表し、
rは、0、1、2、3または4を表し、
sは、0、1、2または3を表し、
tは、0、1または2を表し、
xは、0または1を表す。
式P2、P13、P17、P22、P23、P24、P30、P31およびP32の化合物が特に好ましい。
更に、三反応性化合物P15~P30、特に、P17、P18、P19、P22、P23、P24、P25、P26、P30、P31およびP32が好ましい。
ただし、Lは、それぞれの出現において同一または異なって、上および下で与える意味の1つを有し、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またはP-Sp-、より好ましくは、F、Cl、CH3、OCH3、COCH3またはOCF3、特に、FまたはCH3である。
ある実施形態において1種類以上の式Pの重合性化合物が重合された液晶媒体が提供される。
式Pの化合物は混合物を基準にして、好ましくは0.01重量%~5重量%、特に好ましくは0.2重量%~2重量%の濃度で媒体に添加されてよい。これらの混合物は、また例えば米国特許第6,781,665号明細書に記載される通りの開始剤も含んでよい。開始剤、例えばBASF社製Irganox-1076は好ましくは、0~1重量%の量で重合性化合物を含む混合物に添加される。このタイプの混合物は所謂ポリマー安定化VAモード(PS-VA:polymer-stabilised VA)またはPSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)に使用でき、これらにおいて反応性メソゲンの重合はディスプレイパネルへの充填後に液晶混合物中で行われることが意図される。このための前提条件は、所謂LCホストの液晶化合物が反応性メソゲンの重合条件下、即ち一般に320~360nmの波長範囲のUVに曝露されても反応しないことである。例えばCC-3-Vなどのアルケニル側鎖を含む液晶化合物はRMの重合条件(UV重合)下で反応を示さないため、本明細書では、そのような化合物はRMと見なさない。
好ましい実施形態において液晶媒体は、1種類以上のキラル化合物、特に1種類以上のキラルドーパントを含む。
好ましくは、これらのキラルドーパントは、1μm-1~150μm-1の範囲、好ましくは10μm-1~100μm-1の範囲のらせんツイスト力(HTP:helical twisting power)の絶対値を有する。媒体が2種以上のキラルドーパントを含む場合、これらは、それらのHTP値の反対の符号を有し得る。この条件は、それぞれの化合物のキラリティーをある程度補償することを可能にし、ひいてはデバイスにおいて得られる媒体の様々な温度依存特性を補償するために使用することができるので、いくつかの特定の実施形態にとって好ましい。しかしながら一般的に、媒体中に存在するキラル化合物の大部分、好ましくはすべてが、それらのHTP値の同じ符号を有していることが好ましい。
好ましくは、媒体中に存在するキラルドーパントはメソゲン性化合物であり、最も好ましくは、それらは単独でメソ相を示す。
本発明の好ましい実施形態では、媒体は、すべてHTPの同じ算術符号を有する2種以上のキラル化合物を含む。
原則、個々の化合物のHTPの温度依存性は高くても低くてもよい。媒体のピッチの温度依存性は、HTPの異なる温度依存性を有する化合物を対応する比率で混合することによって補償できる。
例えば、コレステリルノナノエート、R-およびS-811、R-およびS-1011、R-およびS-2011、R-およびS-3011、R-およびS-4011、またはCB15(すべてMerck社、ダルムシュタット市)などの、いくつかは市販されている多数のキラルドーパントが当業者に利用可能である。
特に適切なキラルドーパントは、1個以上のキラル基および1個以上のメソゲン基、またはキラル基と共にメソゲン基を形成する1個以上の芳香族もしくは脂環式基を含む化合物である。
適切なキラル基は、例えば、キラル分岐状炭化水素基、キラルエタンジオール、ビナフトールまたはジオキソラン、さらに糖誘導体、糖アルコール、糖酸、乳酸、キラル置換グリコール、ステロイド誘導体、テルペン誘導体、アミノ酸または数個、好ましくは1~5個のアミノ酸の配列からなる群から選択される一価または多価のキラル基である。
好ましいキラル基は、糖誘導体、例えばグルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、アラビノースおよびデキストロース;糖アルコール、例えばソルビトール、マンニトール、イジトール、ガラクチトールまたはそれらのアンヒドロ誘導体、特に、ジアンヒドロヘキシトール、例えばジアンヒドロソルビド(1,4:3,6-ジアンヒドロ-D-ソルビド、イソソルビド)、ジアンヒドロマンニトール(イソソルビトール)またはジアンヒドロイジトール(イソイジトール)など;糖酸、例えばグルコン酸、グロン酸およびケトグロン酸など;キラル置換グリコール基、例えば1個以上のCH2基がアルキルまたはアルコキシで置換されているモノ-もしくはオリゴエチレンまたはプロピレングリコールなど;アミノ酸、例えばアラニン、バリン、フェニルグリシンもしくはフェニルアラニン、またはこれらのアミノ酸の1~5個の配列;ステロイド誘導体、例えばコレステリルまたはコール酸基など;テルペン誘導体、例えばメンチル、ネオメンチル、カンフェイル、ピネイル、テルピネイル、イソロンギホリル、フェンチル、カレイル、ミルテニル、ノピル、ゲラニル、リナロイル、ネリル、シトロネリルまたはジヒドロシトロネリルである。
適切なキラル基およびメソゲン性キラル化合物は、例えば、独国特許第3425503号明細書、独国特許第3534777号明細書、独国特許第3534778号明細書、独国特許第3534779号明細書および独国特許第3534780号明細書、独国特許第4342280号明細書、欧州特許第01038941号明細書および独国特許第19541820号明細書に記載されている。また例は、下の表Eに列挙される化合物である。
更に好ましいキラル化合物は、下に示される式から成る群より選択される。
以下の式A-I~A-IIIおよびA-Chの化合物から成る群より選択されるキラルドーパントが特に好ましい。
式中、
Ra11、Ra12およびRb12は、互いに独立して、1~15個のC原子を有するアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくはアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、ただし、Ra12はRb12とは異なり、
Ra21およびRa22は、互いに独立して、1~15個のC原子を有するアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくは両方ともアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、
Ra31、Ra32およびRb32は、互いに独立して、1~15個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくはアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、ただし、Ra32はRb32とは異なり、
Rzは、H、CH3、F、Cl、またはCN、好ましくはHまたはFを表し、
R8は、上で与えられるRa11の意味の1つ、好ましくは1~15個のC原子を有するアルキル、より好ましくはn-アルキルを有し、
Z8は、-C(O)O-、-CH2O-、-CF2O-または単結合、好ましくは-C(O)O-を表し、
A11は下でA12に定義される通りであり、あるいは
を表し、
A12は、
好ましくは
を表し、
式中、
L12は、それぞれの出現で互いに独立して、ハロゲン、CN、または12個までのC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシもしくはアルケニルオキシを表し、ただし1個以上のH原子はハロゲン、好ましくはメチル、エチル、ClまたはF、特に好ましくはFで置き換えられてよい。
A21は、
を表し、
A22は、A12に与えられる意味を有し、
A31は、A11に与えられる意味を有し、あるいは
を表し、
A32は、A12に与えられる意味を有し、
n2は、それぞれの出現で同一または異なって0、1または2であり、
n3は、1、2または3であり、
rは、0、1、2、3または4である。
Ra11、Ra12およびRb12は、互いに独立して、1~15個のC原子を有するアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくはアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、ただし、Ra12はRb12とは異なり、
Ra21およびRa22は、互いに独立して、1~15個のC原子を有するアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくは両方ともアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、
Ra31、Ra32およびRb32は、互いに独立して、1~15個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキルを表し、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原子が互いに直接結合しないように、互いに独立して、-C(Rz)=C(Rz)-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ここでさらに、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよく、
好ましくはアルキル、より好ましくはn-アルキルを表し、ただし、Ra32はRb32とは異なり、
Rzは、H、CH3、F、Cl、またはCN、好ましくはHまたはFを表し、
R8は、上で与えられるRa11の意味の1つ、好ましくは1~15個のC原子を有するアルキル、より好ましくはn-アルキルを有し、
Z8は、-C(O)O-、-CH2O-、-CF2O-または単結合、好ましくは-C(O)O-を表し、
A11は下でA12に定義される通りであり、あるいは
A12は、
式中、
L12は、それぞれの出現で互いに独立して、ハロゲン、CN、または12個までのC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシもしくはアルケニルオキシを表し、ただし1個以上のH原子はハロゲン、好ましくはメチル、エチル、ClまたはF、特に好ましくはFで置き換えられてよい。
A21は、
A22は、A12に与えられる意味を有し、
A31は、A11に与えられる意味を有し、あるいは
A32は、A12に与えられる意味を有し、
n2は、それぞれの出現で同一または異なって0、1または2であり、
n3は、1、2または3であり、
rは、0、1、2、3または4である。
以下の式の化合物から成る群より選択されるキラルドーパントが特に好ましい。
式中、
mは、それぞれの出現で同一または異なって1~9の整数であり、および
nは、それぞれの出現で同一または異なって2~9の整数である。
mは、それぞれの出現で同一または異なって1~9の整数であり、および
nは、それぞれの出現で同一または異なって2~9の整数である。
更に好ましいキラルドーパントは、以下の式A-IVのイソソルビド、イソマンニトールまたはイソイドイトールの誘導体である。
および、例えばジフェニルエタンジオール(ヒドロベンゾイン)などのキラルエタンジオール、特に以下の式A-Vのメソゲンヒドロベンゾイン誘導体であって、示していない(S,S)エナンチオマーを含む。
式中、
それぞれ互いに独立に、またLで一置換、二置換または三置換されてもよい1,4-フェニレン、または1,4-シクロヘキシレンであり、
Lは、H、F、Cl、CN、または1~7個の炭素原子を有するハロゲン化されてよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
cは、0または1であり、
Xは、CH2または-C(O)-であり、
Z0は、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-または単結合であり、
R0は、1~12個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。
Lは、H、F、Cl、CN、または1~7個の炭素原子を有するハロゲン化されてよいアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
cは、0または1であり、
Xは、CH2または-C(O)-であり、
Z0は、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-または単結合であり、
R0は、1~12個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシである。
式A-IVの化合物の例である。
式A-IVの化合物は、国際公開第98/00428号に記載されている。式A-Vの化合物は、英国特許出願公開第2,328,207号明細書に記載されている。
特に非常に好ましいキラルドーパントは、国際公開第02/94805号に記載されているキラルビナフチル誘導体、国際公開第02/34739号に記載されているキラルビナフトールアセタール誘導体、国際公開第02/06265号に記載されているキラルTADDOL誘導体、ならびに国際公開第02/06196号および国際公開第02/06195に記載されている少なくとも1個のフッ素化架橋基および末端または中心キラル基を有するキラルドーパントである。
式A-VIのキラル化合物が特に好ましい。
式中、
X1、X2、Y1およびY2は、それぞれ互いに独立して、F、Cl、Br、I、CN、SCN、SF5、1~25個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(これはF、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、ここでさらに、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、それぞれ互いに独立して、-O-、-S-、-NH-、NR0-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられていてもよい)、重合性基または20個までの炭素原子を有するシクロアルキルもしくはアリール(これはハロゲン、好ましくはFで、または重合性基で場合により一置換または多置換されていてもよい)であり、
x1およびx2は、それぞれ互いに独立して、0、1または2であり、
y1およびy2は、それぞれ互いに独立して、0、1、2、3または4であり、
B1およびB2は、それぞれ互いに独立して、芳香族または部分飽和もしくは完全飽和脂肪族六員環であり、ここで、1個以上のCH基はN原子でそれぞれ置き換えられていてもよく、1個以上の隣接していないCH2基はOおよび/またはSでそれぞれ置き換えられていてもよく、
W1およびW2は、それぞれ互いに独立して、-Z1-A1-(Z2-A2)m-Rであり、あるいは2つのうちの一方は、R1またはA3であるが、両方とも同時にHではなく、または
は、
であり、
U1およびU2は、それぞれ互いに独立して、CH2、O、S、COまたはCSであり、
V1およびV2は、それぞれ互いに独立して、(CH2)n(ここで、1~4個の隣接していないCH2基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい)であり、V1およびV2のうちの一方は、
が、
である場合、両方とも単結合であり、
nは、1、2または3であり、
Z1およびZ2は、それぞれ互いに独立して、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CF2-S-、-S-CF2-、-CH2-CH2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-CF2-CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、これらの基の2つの組合せ(ここで、2個のOおよび/またはSおよび/またはN原子は、互いに直接結合していない)、(好ましくは-CH=CH-COO-、もしくは-COO-CH=CH-)、または単結合であり、
Rxは、1~6個のC原子を有するアルキルを表し、
A1、A2およびA3は、それぞれ互いに独立して、1または2個の隣接していないCH基がNで置き換えられていてもよい1,4-フェニレン、1または2個の隣接していないCH2基がOおよび/またはSで置き換えられていてもよい1,4-シクロヘキシレン、1,3-ジオキソラン-4,5-ジイル、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイルまたは1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル(これらの各基はLで一置換または多置換されていてもよい)であり、さらにA1は単結合であることができ、
Lは、ハロゲン原子、好ましくはF、CN、NO2、1~7個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ(ここで、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)であり、
mは、それぞれ独立して、0、1、2または3であり、
RおよびR1は、それぞれ互いに独立して、H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、SF5、1または3~25個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(これはF、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH2基は、2個の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-、-NH-、-NR0-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられていてもよい)、または重合性基である。
X1、X2、Y1およびY2は、それぞれ互いに独立して、F、Cl、Br、I、CN、SCN、SF5、1~25個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(これはF、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、ここでさらに、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、それぞれ互いに独立して、-O-、-S-、-NH-、NR0-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられていてもよい)、重合性基または20個までの炭素原子を有するシクロアルキルもしくはアリール(これはハロゲン、好ましくはFで、または重合性基で場合により一置換または多置換されていてもよい)であり、
x1およびx2は、それぞれ互いに独立して、0、1または2であり、
y1およびy2は、それぞれ互いに独立して、0、1、2、3または4であり、
B1およびB2は、それぞれ互いに独立して、芳香族または部分飽和もしくは完全飽和脂肪族六員環であり、ここで、1個以上のCH基はN原子でそれぞれ置き換えられていてもよく、1個以上の隣接していないCH2基はOおよび/またはSでそれぞれ置き換えられていてもよく、
W1およびW2は、それぞれ互いに独立して、-Z1-A1-(Z2-A2)m-Rであり、あるいは2つのうちの一方は、R1またはA3であるが、両方とも同時にHではなく、または
U1およびU2は、それぞれ互いに独立して、CH2、O、S、COまたはCSであり、
V1およびV2は、それぞれ互いに独立して、(CH2)n(ここで、1~4個の隣接していないCH2基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい)であり、V1およびV2のうちの一方は、
nは、1、2または3であり、
Z1およびZ2は、それぞれ互いに独立して、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-O-CH2-、-CH2-O-、-S-CH2-、-CH2-S-、-CF2-O-、-O-CF2-、-CF2-S-、-S-CF2-、-CH2-CH2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-CF2-CF2-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-C≡C-、これらの基の2つの組合せ(ここで、2個のOおよび/またはSおよび/またはN原子は、互いに直接結合していない)、(好ましくは-CH=CH-COO-、もしくは-COO-CH=CH-)、または単結合であり、
Rxは、1~6個のC原子を有するアルキルを表し、
A1、A2およびA3は、それぞれ互いに独立して、1または2個の隣接していないCH基がNで置き換えられていてもよい1,4-フェニレン、1または2個の隣接していないCH2基がOおよび/またはSで置き換えられていてもよい1,4-シクロヘキシレン、1,3-ジオキソラン-4,5-ジイル、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイルまたは1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル(これらの各基はLで一置換または多置換されていてもよい)であり、さらにA1は単結合であることができ、
Lは、ハロゲン原子、好ましくはF、CN、NO2、1~7個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ(ここで、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)であり、
mは、それぞれ独立して、0、1、2または3であり、
RおよびR1は、それぞれ互いに独立して、H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、SF5、1または3~25個の炭素原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(これはF、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH2基は、2個の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-、-NH-、-NR0-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-S-CO-、-CO-S-、-CH=CH-または-C≡C-で置き換えられていてもよい)、または重合性基である。
式A-VI-1のキラルビナフチル誘導体が特に好ましい。
式中、環B、R0およびZ0は、式A-IVおよびA-Vについて定義した通りであり、bは、0、1、または2である。
特に、以下の式A-VI-1a~A-VI-1cから選択されるものである。
式中、環B、R0およびZ0は、式A-VI-1について定義した通りであり、
R0は、式A-IVについて定義したとおりであるか、またはHもしくは1~4個の炭素原子を有するアルキルであり、
bは、0、1または2であり、
Z0は、特に-OC(O)-または単結合である。
R0は、式A-IVについて定義したとおりであるか、またはHもしくは1~4個の炭素原子を有するアルキルであり、
bは、0、1または2であり、
Z0は、特に-OC(O)-または単結合である。
LC媒体中に含まれてよい1種以上のキラルドーパントの濃度は、好ましくは、0.001重量%~20重量%、好ましくは0.05重量%~5重量%、より好ましくは0.1重量%~2重量%、最も好ましくは0.5重量%~1.5重量%の範囲である。これらの好ましい濃度範囲は、特にキラルドーパントS-4011またはR-4011(両方ともMerck社製)および同じもしくは類似のHTPを有するキラルドーパントに適用される。S-4011と比較してHTPの絶対値がより高いかより低いキラルドーパントについて、これらの好ましい濃度は、S-4011のHTP値に対するそれらのHTP値の比に従ってそれぞれ比例して減少または増加されてよい。
LC媒体のピッチpは、好ましくは5μm~50μm、より好ましくは8μm~30μm、特に好ましくは10μm~20μmの範囲である。
好ましくは本発明による媒体は、好ましくは式ST-1~ST-19の化合物の群から選択される1種類以上の安定剤を含む。
RSTは、H、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、ここでさらに、これらの基における1個以上の隣接していないCH2基は、O原子が互いに直接結合しないように、それぞれ互いに独立して、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH=CH-、
ZSTは、それぞれ互いに独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、
L1およびL2は、それぞれ互いに独立して、F、Cl、CF3またはCHF2を表し、
pは、1または2であり、および
qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10である。
式ST-1~ST-19の化合物のうち、下式の化合物が特に好ましい。
式ST-3aおよびST-3bの化合物において、nは好ましくは3を表す。式ST-2aの化合物において、nは好ましくは7を表す。
本発明による特に非常に好ましい混合物は、式ST-2a-1、ST-3a-1、ST-3b-1、ST-8-1、ST-9-1およびST-12の化合物の群からの1種類以上の安定剤を含む。
式ST-1~ST-19の化合物は好ましくは、それぞれ本発明による液晶混合物中に混合物を基準として0.005重量%~0.5重量%の量で存在する。
本発明による混合物が式ST-1~ST-19の化合物の群からの2種以上の化合物を含む場合、それに対応して2種の化合物の場合、濃度は混合物を基準として0.01重量%~1重量%に増加する。
しかしながら本発明による混合物を基準とした式ST-1~ST-19の化合物の合計割合は2重量%を超えるべきではない。
現在提供されている液晶媒体は、高温および低温でも機能性、信頼性および安定性を示しながら、例えば達成可能なコントラストおよび高い明透過率の点で有利な電気光学デバイス性能を得ることに有利に貢献できることが驚くべきことに見出された。
上および下において好ましい化合物の頭字語とも呼ばれる略語の定義は、下表A~Cに与えられる。
更に好ましい実施形態において本発明による媒体は、
・10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下、好ましくは0.25重量%~8重量%、より好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の範囲内の合計量で、1種類以上の式Iの化合物およびその特に更に好ましい化合物と、
および/または
・10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下、好ましくは0.25重量%~8重量%、より好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の範囲内の合計量で、1種類以上の式Iの化合物およびその特に更に好ましい化合物と、
および/または
・好ましくは10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下、好ましくは0.25重量%~8重量%、より好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の範囲内の量で式I-a-1の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは5重量%以上、より好ましくは12.5重量%以上、更に好ましくは25重量%以上、特に40重量%以上、好ましくは10重量%~60重量%、より好ましくは20重量%~55重量%、特に30重量%~50重量%の範囲内の合計量で、式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物ならびに特にその更に好ましい化合物の群から選択される1種類以上の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも20重量%、より好ましくは少なくとも30重量%、さらに好ましくは少なくとも40重量%の量で、式IIAおよび/またはIIBの1種類以上の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは20重量%以下、より好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下、好ましくは2.5重量%~15重量%、より好ましくは5重量%~10重量%、特に6重量%~9重量%の範囲内の合計量で、1種類以上の式IIIの化合物および特にその更に好ましい化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、さらに好ましくは少なくとも30重量%、特に少なくとも35重量%の量で、式IVの1種類以上の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、さらに好ましくは少なくとも30重量%、特に少なくとも35重量%の合計量で、式IV-3-1~IV-3-5の1種類以上の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも10重量%、より好ましくは少なくとも20重量%、さらに好ましくは少なくとも30重量%の合計量で、1種類以上の式IV-3-1、IV-3-3およびIV-3-4の化合物から選択される化合物、好ましくは式IV-3-1の化合物および/または式IV-3-3の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも3重量%、特に5重量%以上の量で、1種類以上の式IVb-1~IVb-3の化合物と、
および/または
および/または
・好ましくは少なくとも3重量%、特に少なくとも5重量%の量で、式IVb-2-3の化合物と、
および/または
および/または
・0.25重量%~8重量%の範囲内の量で化合物CLP-V-1と、3重量%~8重量%の範囲内の量で化合物PP-1-2V1と
を含む。
を含む。
本発明は更に請求項1に記載の液晶媒体を誘電体として含み、好ましくはディスプレイがVA、SA-VA、IPS、U-IPS、FFS、UB-FFS、SA-FFS、PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、ポリマー安定化SA-VAまたはポリマー安定化SA-FFSディスプレイであるアクティブマトリクスアドレスを有する電気光学的ディスプレイに関する。
液晶媒体は好ましくは-20℃以下~70℃以上、特に好ましくは-30℃以下~80℃以上、非常に特に好ましくは-40℃以下~90℃以上のネマチック相を有することが有利である。
本発明による媒体は、好ましくは70℃以上、より好ましくは77℃以上の透明化温度を有する。
「ネマチック相を有する」という表現は一方で対応する温度のより低温でスメクチック相および結晶化が観察されず、他方でネマチック相からの加熱時に透明化が依然として発生しないことを意味する。低温での検討は対応する温度で流動粘度計を用いて行われ、電気光学的用途に対応する層厚を有する試験用セルに少なくとも100時間保存することで確認される。-20℃の温度での試験用セルでの保存安定性が1000時間以上であれば、その媒体はこの温度で安定していると呼ばれる。温度が-30℃および-40℃の場合、対応する時間はそれぞれ500時間および250時間である。高温では、毛細管内で従来の方法で透明点を測定する。
液晶混合物は好ましくは、少なくとも60Kのネマチック相範囲および20℃における最大30mm2・秒-1の流動粘度ν20を有する。
混合物は好ましくは、-20℃以下、好ましくは-30℃以下、非常に好ましくは-40℃以下の温度でネマチックである。
20℃における媒体の回転粘度γ1は好ましくは120mPa・秒以下、より好ましくは特に100mPa・秒以下、特に95mPa・秒以下である。
本発明による液晶媒体は好ましくは、閾電圧(V0)について比較的低い値を有する。それらは好ましくは1.7V~3.0Vの範囲内、特に好ましくは2.7V以下、非常に特に好ましくは2.5V以下である。
本発明において用語「閾電圧」は特に明示しない限り、フレデリクス閾値とも呼ばれる容量閾値(V0)に関する。
加えて本発明による液晶媒体は好ましくおよび有利には、液晶セルにおける電圧保持率について高い値を有する。
本発明で示される温度の値は全て℃である。
本発明による混合物は例えば、VAN、MVA、(S)-PVA、ASV、PSA(polymer sustained VA:ポリマー維持VA)およびPS-VA((polymer stabilized VA:ポリマー安定化VA)などのVA-TFT用途に適している。それらは更に負のΔεを有する媒体を使用するIPS(in-plane-switching:面内スイッチ)やFFS(fringe field switching:フリンジ場スイッチ)用途に適する。
また実施形態によって混合物は1.5以上の誘電異方性Δεを有する1種類以上の化合物を含んでよい。これらの所謂正の化合物は一般に混合物全体に基づき、20重量%以下の量で負の誘電異方性の混合物中に存在する。
式Iの1種以上の化合物の他に媒体は好ましくは、4~15種類、特に5~12種類、特に好ましくは10種類未満の式IIA、IIBおよび/またはIICの化合物ならびに任意に式IV-3の1種類以上の化合物を含む。
本発明による化合物は、文献、例えばHouben-Weyl、Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg-Thieme-Verlag、Stuttgartなどの標準的な著作物に記載されている既知の方法によって、またはそれに類似した方法で、前記反応に適した既知の反応条件の下で合成することができる。また本明細書では言及しないが、それ自体既知のバリエーションを本明細書において使用できる。
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それらの互いの組み合わせと共に、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入手可能であるかを例示する。
本発明および以下の実施例において、液晶化合物の構造は、頭字語によって示され、化学式への変換は下表A~Cに従って行われる。それぞれ全ての基CnH2n+1、CmH2m+1およびClH2l+1またはCnH2nおよびCmH2mは、それぞれの場合でn個、m個およびl個のC原子を有する直鎖状アルキル基またはアルキレン基である。好ましくはn、mおよびlは、それぞれ互いに独立に1、2、3、4、5、6または7である。表Aは化合物の核の環要素のコードを示し、表Bは架橋単位を列記し、表Cは分子の左端基および右端基の記号の意味を列記する。頭字語は任意の連結基を有する環要素のコードに続いて第1ハイフンおよび左端基のコード、および第2ハイフンおよび右端基のコードから構成される。表Dは、それぞれの略称と共に化合物の構造例を示す。
<表A:環要素>
<表B:架橋単位>
<表C:末端基>
表中、nおよびmはそれぞれ整数であり、3つの点「...」はこの表からの他の略語のための場所である。
式Iの1種類以上の化合物、ならびに任意に式IIA、IIB、IICおよび/またはIIDの1種類以上の化合物とは別に、本発明による混合物は好ましくは下に述べる化合物の1種類以上の化合物を含む。
以下の略語を使用する:
n、m、kおよびlは、それぞれ互いに独立に整数であり、好ましくは1~9、より好ましくは1~7であり、またkおよびlは0でもよく、好ましくは0~4、より好ましくは0または2、最も好ましくは2であり、nは好ましくは1、2、3、4または5であり、組合わせ「-nO-」においてnは好ましくは1、2、3または4、より好ましくは2または4であり、mは好ましくは1、2、3、4または5であり、組合わせ「-Om」においてmは好ましくは1、2、3または4、より好ましくは2または4である。組合わせ「-lVm」は、好ましくは「2V1」である。
n、m、kおよびlは、それぞれ互いに独立に整数であり、好ましくは1~9、より好ましくは1~7であり、またkおよびlは0でもよく、好ましくは0~4、より好ましくは0または2、最も好ましくは2であり、nは好ましくは1、2、3、4または5であり、組合わせ「-nO-」においてnは好ましくは1、2、3または4、より好ましくは2または4であり、mは好ましくは1、2、3、4または5であり、組合わせ「-Om」においてmは好ましくは1、2、3または4、より好ましくは2または4である。組合わせ「-lVm」は、好ましくは「2V1」である。
<表D>
<表E>
表Eは、本発明によるLC媒体に添加できるキラルドーパントを示す。
表Eは、本発明によるLC媒体に添加できるキラルドーパントを示す。
<表F>
表Fは、本発明によるLC媒体において使用できる例示的反応性メソゲン化合物(RM)を示す。
表Fは、本発明によるLC媒体において使用できる例示的反応性メソゲン化合物(RM)を示す。
好ましい実施形態において本発明による混合物は、好ましくは式RM-1~RM-155の重合性化合物から選択される1種類以上の重合性化合物を含む。これらのうち、化合物RM-1、RM-4、RM-8、RM-17、RM-19、RM-35、RM-37、RM-39、RM-40、RM-41、RM-48、RM-52、RM-54、RM-57、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-102、RM-103、RM-109、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122およびRM-145~RM-153が特に好ましい。
別の好ましい実施形態において本発明による混合物は、式RM-145~RM-152から、非常に好ましくは式RM-147~RM-152から選択される1種類以上の重合性化合物を含む。
<表G>
表Gは、任意に式Pの重合性化合物と共に本発明による特にSA-VAおよびSA-FFSディスプレイ向けLC媒体において使用できる垂直配向用の自己配向性添加剤を示す。
表Gは、任意に式Pの重合性化合物と共に本発明による特にSA-VAおよびSA-FFSディスプレイ向けLC媒体において使用できる垂直配向用の自己配向性添加剤を示す。
好ましい実施形態において本発明によるLC媒体、SA-VAおよびSA-FFSディスプレイは好ましくは式Pの1種類以上のRMと組合わせて、式SA-1~SA-48から、好ましくは式SA-14~SA-48から、非常に好ましくは式SA-20~SA-34およびSA-44から選択される1種類以上のSA添加剤を含む。
以下の例は単に本発明を例示するものであり、それらはいかなる意味でも本発明の範囲を限定するものと見なしてはならない。例およびその変更または他の等価物は、本開示に照らして当業者には明らかになるであろう。
しかしながら、以下に示す物性および組成は、どのような特性を達成することができ、どのような範囲でそれらを変更することができるかを例示する。特に好ましく達成することができる様々な特性の組み合わせは、このようによく定義される。
他に示されない限り本明細書において全ての濃度は重量パーセントで示され、溶媒を含まず全ての固体または液晶成分を含む全体として相応する混合物に関する。全ての物理的性質は特に明示しない限り、「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」、1997年11月刊、メルク社、ドイツ国に従って決定され、20℃の温度について適用される。
記号および略号は以下の意味を有する:
V0 20℃におけるフレデリクス容量閾電圧[V]、
V10 10%透過の電圧[V]、
ne 20℃および589nmで測定される異常屈折率、
n0 20℃および589nmで測定される通常屈折率、
Δn 20℃および589nmで測定される光学的異方性、
ε⊥ 20℃および1kHzにおける分子の長軸に垂直な誘電率(または「誘電定数」)、
ε∥ 20℃および1kHzにおける分子の長軸に平行な誘電率(または「誘電定数」)、
Δε 20℃および1kHzにおける誘電異方性、
cl.p.またはT(N,I) 透明点[℃]、
ν 20℃で測定される流動粘度[mm2・s-1]、
γ1 20℃で測定される回転粘度[mPa・s]、
K11 20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]、
K22 20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数[pN]、
K33 20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]、
LTS(low-temperature stability) バルクで決定される相の低温安定性、および
VHR(voltage holding ratio) 電圧保持率。
V0 20℃におけるフレデリクス容量閾電圧[V]、
V10 10%透過の電圧[V]、
ne 20℃および589nmで測定される異常屈折率、
n0 20℃および589nmで測定される通常屈折率、
Δn 20℃および589nmで測定される光学的異方性、
ε⊥ 20℃および1kHzにおける分子の長軸に垂直な誘電率(または「誘電定数」)、
ε∥ 20℃および1kHzにおける分子の長軸に平行な誘電率(または「誘電定数」)、
Δε 20℃および1kHzにおける誘電異方性、
cl.p.またはT(N,I) 透明点[℃]、
ν 20℃で測定される流動粘度[mm2・s-1]、
γ1 20℃で測定される回転粘度[mPa・s]、
K11 20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]、
K22 20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数[pN]、
K33 20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]、
LTS(low-temperature stability) バルクで決定される相の低温安定性、および
VHR(voltage holding ratio) 電圧保持率。
本発明のために用語「閾電圧」は明示的に別段の指示がない限り、容量閾値(V0)に関する。例において一般的に通常であるように光学的閾値、例えば10%相対コントラスト(V10)も示され得る。
<例および比較例>
<混合物例および比較混合物例>
<混合物M10>
混合物M10は、99.51%混合物のM7と、メルク社ダルムシュタット市ドイツ国から入手可能な0.49%のキラルドーパントS-811とを混合して調製される。
混合物M10は、99.51%混合物のM7と、メルク社ダルムシュタット市ドイツ国から入手可能な0.49%のキラルドーパントS-811とを混合して調製される。
負の誘電率異方性を有する混合物M1~M12は、液晶ディスプレイ、特にIPS、FFS、UB-FFS(超高輝度FFS)およびVAディスプレイに好適である。
<VHR測定>
比較混合物C4およびC5ならびに混合物M1、M2およびM3のVHR値を60℃、VHR試験用セル(セルギャップ厚3μm)において、1V、周波数3Hzを使用し、室温で128秒間メタルハライドランプ(600W、320nmカットフィルター付き200~780nm)を使用するUV曝露の前後で測定する。結果を下表1に示す。
比較混合物C4およびC5ならびに混合物M1、M2およびM3のVHR値を60℃、VHR試験用セル(セルギャップ厚3μm)において、1V、周波数3Hzを使用し、室温で128秒間メタルハライドランプ(600W、320nmカットフィルター付き200~780nm)を使用するUV曝露の前後で測定する。結果を下表1に示す。
比較は本発明による液晶媒体の好ましいVHR特性を示す一方で、同時に好適な電気光学的性能を示す。
式Iの化合物は媒体の好ましい信頼性を与える安定化効果に寄与し得ることが、驚くべきことに見出される。
Claims (15)
- 負の誘電異方性を有し、1種類以上の式Iの化合物を含む液晶媒体。
R1は、2~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルケニル基を表し、ただし1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
R2は、H、1~15個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし、これらの基における1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、
Y1はH、F、ClまたはCH3を表す。) - 式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む、請求項1に記載の液晶媒体。
R2A、R2B、R2CおよびR2Dは、それぞれ互いに独立にH、15個までのC原子を有するアルキルまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、CNもしくはCF3で一置換されているかまたはハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えてこれらの基において1個以上のCH2基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、
L1~L4は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2を表し、
Yは、H、F、Cl、CF3、CHF2またはCH3を表し、
Z2、Z2BおよびZ2Dは、それぞれ互いに独立に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-C2F4-、-CF=CF-または-CH=CHCH2O-を表し、
pは、0、1または2を表し、
qは、0または1を表し、および
vは、1、2、3、4、5または6を表す。) - 式IIIの1種類以上の化合物を含む、請求項1または2に記載の媒体。
R11およびR12は、それぞれ互いに独立にH、1~15個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただしこれらの基において1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立にO原子が互いに直接連結しないようにして、
A1は、それぞれの出現で互いに独立に、
a)1個または2個の隣接しないCH2基が-O-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または1,4-シクロヘキシレン基、
b)1個または2個のCH基がNで置き換えられてよい1,4-フェニレン基、
c)スピロ[3.3]ヘプタン-2,6-ジイル、1,4ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ナフタレン-2,6-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、フェナントレン-2,7-ジイルおよびフルオレン-2,7-ジイルの群からの基
を表し、
ただしa)、b)およびc)で定める通りの基は、ハロゲン原子で一置換または多置換されてよく、
nは、0、1または2であり、
Z1は、それぞれの出現で互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CH=CH-CH2O-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、
L11およびL12は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CF3またはCHF2を表し、および
Wは、OまたはSを表す。) - キラルドーパントを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の媒体。
- 式Pの1種類以上の重合性化合物を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の媒体。
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基または単結合を表し、
A1およびA2は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、脂環式またはヘテロ環式基を表し、また該基は縮合環を含んでよく、該基は無置換であるか、またはLで一置換もしくは多置換されており、
Lは、F、Cl、-CN、P-Sp-または1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキルを表し、ただし1個以上の隣接しないCH2基は、Oおよび/またはS原子がそれぞれ互いに直接連結しないようにして-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれP-Sp-、FまたはClで置き換えられてよく、
Z1は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n1-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH2-CH2-CO-O-、-O-CO-CH2-CH2-、-CR0R00-または単結合を表し、
R0およびR00は同一または異なって、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
Rは、H、LまたはP-Sp-を表し、
zは、0、1、2または3であり、および
n1は、1、2、3または4である。) - 1種類以上の式Pの重合性化合物は重合されている、請求項9に記載の媒体。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の媒体を含む、液晶ディスプレイ。
- PSAディスプレイである、請求項11に記載のディスプレイ。
- PS-VA、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、重合安定化SA-VAまたは重合安定化SA-FFSディスプレイである、請求項12に記載のディスプレイ。
- VA、IPS、U-IPS、FFS、UB-FFS、SA-FFSまたはSA-VAディスプレイである、請求項11に記載のディスプレイ。
- 電気光学的ディスプレイにおける、請求項1~10のいずれか1項に記載の液晶媒体の使用。
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