JP2023178256A - 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、極性化合物の混合物を基礎とする液晶(LC:liquid crystal)媒体と、光学、電気光学および電子的目的のためで、特にLCディスプレイ、特に垂直配向モードのLCディスプレイにおけるそれの使用と、LC媒体を含む垂直配向モードのLCディスプレイ、特に省エネLCディスプレイと、LCディスプレイの製造方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、極性化合物の混合物を基礎とする液晶(LC:liquid crystal)媒体と、光学、電気光学および電子的目的のためで、特にLCディスプレイ、特に垂直配向モードのLCディスプレイにおけるそれの使用と、LC媒体を含む垂直配向モードのLCディスプレイ、特に省エネLCディスプレイと、LCディスプレイの製造方法に関する。
8Kモニターおよびゲームモニターの普及により、より高いリフレッシュレートを持つ液晶ディスプレイ(LCD:LC display)パネル、よって、より早い応答時間を持つLC媒体への要求が高まるに至っている。これらのLCDパネルの多くは、スイッチオフ状態でLC分子が電極面に対して実質的に垂直または僅かに傾いて配向するディスプレイモードを使用する。
よって、より広い視野角および速い応答時間を有する所謂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、負の値の誘電異方性(Δε)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か(ホメオトロピック状)、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。
FFSディスプレイは、アクティブマトリックスディスプレイまたはパッシブマトリックスディスプレイとして、稼動させることができる。アクティブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは通常、集積非線形活性素子、例えばトランジスタ(例えば薄膜トランジスタ(「TFT(thin-film transistor)」))によってアドレスされ、その一方でパッシブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは通常、従来技術から公知のマルチプレックス法によってアドレスされる。
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FFSディスプレイが開示されている(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、その結果これらのディスプレイは、より高い透過性を有する。
更にUVAモードとして知られる光配向によって調製される配向層を使用するVAディスプレイが開示されてきた(例えば、Q.Tangら著、SID Symposium Digest of Technical Papers、2018年、第414~417頁(非特許文献4)参照)。これらのディスプレイは、架橋可能で光配向可能なモノマーまたはプレポリマー、例えば桂皮酸クロモフォアから調製した配向層を利用し、直線偏光UV光で斜めに照射する。その結果、架橋配向層が形成され、その表面に近いLC分子にプレチルト角のある一軸配向が誘導される。照射方向を変えることで、プリチルト方向が異なるマルチドメイン構造を得ることができる。
しかしながら、FFSディスプレイにおいて負の誘電異方性を有するLC媒体の使用には、幾つかの欠点もある。例えばそれらは、正の誘電異方性を有するLC媒体と比較して、著しく低い信頼性を有する。
本明細書において使用する場合、用語「信頼性」は照光による負荷、温度、湿度、電圧などの種々のストレスを負荷した際のディスプレイの性能品位を意味し、それらは画像固着(ある領域および線状の画像固着)、ムラ、汚れなどのディスプレイの欠陥を生じ、LCディスプレイ分野の当業者に知られている。信頼性を分類する標準的なパラメータとしては、通常、電圧保持率(VHR:voltage holding ration)が使用され、電圧保持率は試験用ディスプレイにおいて一定電圧を維持する尺度である。VHR値が高いほど、媒体の信頼性は良好となる。
VAまたはFFSディスプレイにおける負の誘電異方性を有するLC媒体の信頼性の低下は、LC分子と配向層のポリイミドとの相互作用によって説明でき、その結果、イオンがポリイミド配向層から抽出され、負の誘電率異方性を有するLC分子は、そのようなイオンをより効果的に抽出する。
この結果、VAまたはFFSディスプレイにおいて使用されるべきLC媒体に新たな要件が生じる。特にLC媒体はUV暴露後に、高い信頼性および高いVHR値を示さなければならない。更なる要件は、高い比抵抗、大きな動作温度範囲、低温でも短い応答時間、低い閾電圧、多数の中間調(灰色遮光)、高いコントラストおよび広い視野角ならびに低減された画像固着である。
よって先行技術より既知のディスプレイにおいては、しばしば望ましくない効果である所謂「画像固着」または「画像焦付」が観察され、個々のピクセルの一時的なアドレスによってLCディスプレイ内に生成された画像が、これらのピクセル内の電界のスイッチが切られた後、または、他のピクセルがアドレスされた後においてすら、依然として視ることができ、残存する。
一方で、低いVHRを有するLC媒体を使用すると、この「画像固着」を発生することがある。昼光またはバックライトのUV成分が混合物中のLC分子の望ましくない分解反応を引き起こすことがあり、よって、イオン性またはフリーラジカルの不純物の生成が開始されることがある。これらは、特に、電極または配向層において蓄積されることがあり、そこで、それらのために、有効印加電圧が低下することがある。
先行技術で見られる他の問題は、FFSディスプレイが挙げられるが、これに限定されることなくディスプレイにおいて使用するためのLC媒体は、しばしば、高い粘度を示し、結果として、高いスイッチ時間を示すことである。LC媒体の粘度およびスイッチ時間を低下するために、アルケニル基を有するLC化合物を添加することが先行技術で示唆されてきた。しかしながらアルケニル化合物を含有するLC媒体は、しばしば信頼性および安定性の低下を示し、特にUV放射、しかし通常UV光を放出しないディスプレイのバックライトからの可視光にも曝露した後にVHRが低下することが観察された。
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 Q.Tangら著、SID Symposium Digest of Technical Papers、2018年、第414~417頁
従って本発明の目的は、上述の欠点を示さないか僅かな程度にのみ示し改良された特性を有するVA、IPSまたはFFSディスプレイにおいて使用するための改良されたLC媒体を提供することである。本発明の更なる目的は、良好な透過率、高い信頼性、特にバックライト曝露後の高いVHR値、比較的高い比抵抗、大きな作動温度範囲、低温でも短い応答時間、低い閾電圧、多数の中間調(灰色遮光)、高いコントラストおよび広い視野角ならびに低減された画像固着のVA、IPSまたはFFSディスプレイを提供することである。
これらの目的の1つ以上は、以降に開示され特許請求される通りのLC媒体を提供することで達成できることを見出した。
よって本発明は、負の誘電異方性を有し、式IAの1種類以上の化合物を含むLC媒体に関する。
Figure 2023178256000001
式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する:
1Aは、1~12個、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基であり、ただし1個以上の隣接しないCH基はシクロプロピル、シクロブチルまたはシクロペンチルで置き換えられており、
2Aは、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし1個以上の隣接しないCH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-、-CR=CR00-、-C≡C-、
Figure 2023178256000002
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またはClで置き換えられてよい。)、好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、
1A、L2Aは、F、Cl、CFまたはCHFであり、
Yは、H、F、Cl、CF、CHFまたはCH、好ましくはHまたはCH、特に好ましくはHであり、
nは、0または1である。
本発明は更にLCディスプレイ、好ましくはVA、IPS、FFS、UB-FFSまたはUVAモードのLCディスプレイにおける上および下に記載する通りのLC媒体の使用に関する。
本発明は更に上および下に記載する通りのLC媒体を調製する方法であって、1種類以上の式IAの化合物を1種類以上の式IIの化合物または上および下に記載する通りの他の化合物および任意に更なるLC化合物および/または添加剤と混合する工程を含む、方法に関する。
本発明は更に上および下に記載する通りの本発明によるLC媒体を含むLCディスプレイ、好ましくはVA、IPS、FFS、UB-FFSまたはUVAモードのLCディスプレイに関する。
本発明は更に上および下に記載する通りのLCディスプレイを製造する方法であって、ディスプレイの基板間に上および下に記載する通りのLC媒体を充填またはその他の方法で提供する工程を含む、方法に関する。
本発明によるLC媒体はLCディスプレイにおいて使用される場合、1つ以上の以下の有利な特性を示す:
・高い透過性、
・高いコントラスト比、
・低減された画像固着、
・低減されたODFムラ、
・低減された回転粘度、
・UV曝露および/または熱処理後の高い信頼性および高いVHR値、
・速い応答時間、
・スプレイ弾性定数に対する回転粘度の好ましく低い比γ/K、特に低駆動電圧におけるスイッチ挙動の改善に寄与し、省エネルギーディスプレイを可能にするのに有効であり、
・省エネルギーディスプレイを可能にするのに有用な低い閾電圧。
本発明によるLC媒体は、低い回転粘度、高い複屈折、高い平均弾性定数Kavgの好ましい組み合わせを示すことが驚くべきことに見出された。低い回転粘度および高い複屈折は、非常に小さなセルギャップに適する高速LC媒体混合物を実現できる。一方、Kavgを増加することで、低い散乱パラメータ、それにより高いコントラスト比が可能となる。更に信頼性の面において本発明によるLC媒体は高いVHR値を示し、エッジムラなどの望ましくないムラ効果が少ないか無い。
下に開示する通りのLC媒体の化合物中のアルケニル基は本明細書において使用する場合、用語「重合性基」の意味内にあるとは考えない。LC媒体の重合性化合物の重合条件は好ましくは、アルケニル置換基が重合反応に関与しないように選択される。好ましくは本出願で開示および特許請求されるLC媒体は、アルケニル基の重合反応への関与を開始または促進する添加剤を含まない。
他に明記しない限り上および下で開示される通りの化合物はキラルドーパントを除いて、好ましくはアキラル化合物から選択される。
本明細書において使用する場合、所定の波長範囲(単位はnm)または所定の波長の下限もしくは上限(単位はnm)に続く表現「の波長を有するUV光」は、それぞれの放射源のUV発光スペクトルが、好ましくはそれぞれのスペクトルの中で所定の波長範囲内または所定の波長の下限より上もしくは所定の波長の上限より下において最も高いピークである発光ピークを有すること、および/または、それぞれの化学物質のUV吸収スペクトルが、所定の波長範囲内または所定の波長の下限より上もしくは所定の波長の上限より下に延びる長いまたは短い波長テールを有することを意味する。
本明細書において使用する場合、用語「実質的に透過する」は、フィルターが、所望の波長の入射光の、大部分、好ましくは少なくとも50%の強度で透過することを意味する。本明細書において使用する場合、用語「実質的に遮断する」は、フィルターが、所望でない波長の入射光の大部分、好ましくは少なくとも50%の強度で透過しないことを意味する。本明細書において使用する場合、用語「所望(所望でない)波長」は、例えば、バンドパスフィルターの場合は、与えられるλの範囲内(外)の波長を意味し、カットオフフィルターの場合は、与えられるλの値の上(下)の波長を意味する。
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。チルト角を測定する適切な方法は、例において与えられている。他に示さない限り、上および下で開示するチルト角度の値は、この測定方法に関する。
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。
本発明によるSA-VAディスプレイは下記のものなどのRMを含むLC媒体を含むか、またはそれを使用して製造されるポリマー安定化モードとなる。結果として本明細書で使用する場合、本発明によるディスプレイを指す場合の用語「SA-VAディスプレイ」は、明示的に言及されていなくても、ポリマー安定化SA-VAディスプレイを指すものと解する。
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「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、
Figure 2023178256000003
は、トランス-1,4-シクロヘキシレン環を表し、
Figure 2023178256000004
は、1,4-フェニレン環を表す。

Figure 2023178256000005
において2個の環原子の間に示される単結合は、ベンゼン環の結合していない任意の位置に連結できる。
上および下に示す式においてR1A,2A、R、R、R11,12,13、R21,22、R31,32、R41,42、R51,52、R61,62、R71,72、R81,82,83、R、R、R、R、R、RS1,S2,S3,S4などの末端基またはLがアルキル基および/またはアルコキシ基を表す場合、これ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個、3個、4個、5個、6個または7個のC原子を有し、従って好ましくは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシまたはヘプチルオキシ、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、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、トリデシルオキシまたはテトラデシルオキシを表す。
上述の末端基の1つが1個以上のCH基がSに置き換えられたアルキル基を表す場合、これ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個、3個、4個、5個、6個または7個のC原子を有し、従って好ましくは、チオメチル、チオエチル、チオプロピル、チオブチル、チオペンチル、チオヘキシルまたはチオヘプチルを表す。
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。
上述の末端基の1つがアルコキシまたはオキサアルキル基を表す場合、また、それは1個以上の追加の酸素原子も、酸素原子が互いに直接連結されないことを条件に含んでよい。
上述の末端基の1つが1個以上のCH基が-CH=CH-に置き換えられたアルキル基を表す場合、これ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。
上述の末端基の1つがハロゲンで少なくとも一置換されているアルキルまたはアルケニル基を表す場合、この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にはパーフルオロ基も含まれる。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。
別の好ましい実施形態においてR1A,2A、R、R、R11,12,13、R31,32、R41,42、R51,52、R61,62、R71,72、R81,82,83、R、R、R、R、R、RS1,S2,S3,S4などの1個以上の上述の末端基またはLは、
Figure 2023178256000006
-S-F、-O-S-F、-O-S-O-S(式中SはC1~12-アルキレンまたはC2~12-アルケニレンであり、SはH、C1~12-アルキルまたはC2~12-アルケニルである。)から成る群より選択され、非常に好ましくは、
Figure 2023178256000007
-OCHOCH、-O(CHOCH、-O(CHOCH、-O(CHF、-O(CHF、-O(CHFから成る群より選択される。
ハロゲンは好ましくはFまたはCl、非常に好ましくはFである。
基-CR=CR00-は好ましくは、-CH=CH-である。
-CO-、-C(=O)-および-C(O)-は、カルボニル基、即ち、
Figure 2023178256000008
を表す。
好ましい置換基Lは例えば、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)Y、-C(=O)R、-N(R、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り、
式中、R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CH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
はハロゲンを表す。
特に好ましい置換基Lは例えば、F、Cl、CN、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、更にフェニルである。
Figure 2023178256000009
式中Lは、上で示される意味の1つを有する。
式IAおよびそのサブ式の化合物においてR2Aは好ましくは、1個、2個、3個、4個、5個または6個のC原子を有するアルコキシ、非常に好ましくはエトキシを表す。
式IAの化合物においてL1AおよびL2Aは好ましくはFまたはCl、非常に好ましくはFを表す。
式IAの化合物においてYは好ましくはHまたはCH、非常に好ましくはHを表す。
式IAの化合物においてR1Aは好ましくは、以下の群から選択される。
Figure 2023178256000010
式IA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ものである。
Figure 2023178256000011
Figure 2023178256000012
Figure 2023178256000013
式中、(O)は酸素原子または単結合を表し、「alkyl」は1~6個のC原子を有するアルキル基であり、(O)alkylは好ましくはエトキシを表す。
式IA2、IA5、IA6、IA7、IA9、IA12、IA13およびIA14の化合物が非常に好ましく、式IA5およびIA12の化合物が最も好ましい。
好ましくはLC媒体中における式IAまたはそのサブ式の化合物の合計割合は1~25重量%、非常に好ましくは2~20重量%、最も好ましくは2~15重量%である。
本発明によるLC媒体の更に好ましい実施形態が、その任意の組み合わせを含めて下に列挙される。
好ましくはLC媒体は、1種類以上の式IIの化合物を更に含む。
Figure 2023178256000014
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:
21およびR22は、H、1~20個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキルまたはアルコキシ(ただし1個以上の隣接しないCH基はO原子および/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-、CR=CR00-、-C≡C-、
Figure 2023178256000015
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、CNまたはCFで置き換えられてよい。)、好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、
、R00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
およびAは、以下の式
Figure 2023178256000016
好ましくは式A1、A2、A3、A4、A5、A6、A9およびA10から、非常に好ましくは式A1、A2、A3、A4、A5、A9およびA10から選択される基であり、
およびZは、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-、-O-CO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CH-CHO-または単結合、好ましくは単結合であり、
、L、LおよびLは、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHF、好ましくはFまたはCl、非常に好ましくはFであり、
Yは、H、F、Cl、CF、CHFまたはCH、好ましくはHまたはCH、非常に好ましくはHであり、
は、CHまたはOCH、好ましくはCHであり、
a1は、1または2であり、
a2は、0または1である。
好ましくはLC媒体は、式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物から成る群より選択される式IIの1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000017
式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する:
21およびR22は、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であり、該基は無置換またはF、Cl、CNもしくはCFで一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はOおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-CO-O-または-O-CO-、
Figure 2023178256000018
で置き換えられてよく、
~Lは、F、Cl、CFまたはCHFであり、
Yは、H、F、Cl、CF、CHFまたはCH、好ましくはHまたはCH、特に好ましくはHであり、
、Zは、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CHCHO-であり、
pは、0、1または2であり、および
qは、0または1であり、
ただし式IIDにおいてZおよびZが単結合を表す場合、R21は環状のアルキルまたはアルコキシと異なる。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの好ましい化合物は、R22が15個までのC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基を表し、非常に好ましくは(O)C2v+1を表し、ただし(O)は酸素原子または単結合であり、vは1、2、3、4、5または6であるものである。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの更に好ましい化合物は、R21またはR22が好ましくは
Figure 2023178256000019
(式中SはC1~12-アルキレンまたはC2~12-アルケニレンであり、SはH、C1~12-アルキルまたはC2~12-アルケニルである。)から成る群より選択され、非常に好ましくは
Figure 2023178256000020
から成る群より選択されるシクロアルキルまたはシクロアルコキシ基を表すか含むものである。
式IIA、IIB、IICおよびIIDの更に好ましい化合物が、下に示される。
好ましい実施形態においてLC媒体は、以下の式から成る群より選択される1種類以上の式IIAの化合物を含む。
Figure 2023178256000021
Figure 2023178256000022
Figure 2023178256000023
Figure 2023178256000024
Figure 2023178256000025
Figure 2023178256000026
Figure 2023178256000027
Figure 2023178256000028
Figure 2023178256000029
Figure 2023178256000030
Figure 2023178256000031
Figure 2023178256000032
式中、指数は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、2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基、および(O)は酸素原子または単結合を表し、およびアルケニルは好ましくはCH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
本発明による特に好ましいLC媒体は、式IIA-2、IIA-8、IIA-10、IIA-16、II-18、IIA-40、IIA-41、IIA-42およびIIA-43から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
他の好ましい実施形態においてLC媒体は、式IIB-1~IIB-26から成る群より選択される1種類以上の式IIBの化合物を含む。
Figure 2023178256000033
Figure 2023178256000034
Figure 2023178256000035
Figure 2023178256000036
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、2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基、および(O)は酸素原子または単結合を表し、およびアルケニルは好ましくはCH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
本発明による特に好ましいLC媒体は、式IIB-2、IIB-10およびIIB-16から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
他の好ましい実施形態においてLC媒体は、式IIC-1から選択される1種類以上の式IICの化合物を含む。
Figure 2023178256000037
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、好ましくは0.5重量%~5重量%、特に1重量%~3重量%の量である。
別の好ましい実施形態においてLC媒体は、以下の式から成る群より選択される1種類以上の式IIDの化合物を含む。
Figure 2023178256000038
Figure 2023178256000039
Figure 2023178256000040
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、2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基、および(O)は酸素原子または単結合を表し、YはHまたはCHを表し、およびアルケニルは好ましくはCH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
本発明による特に好ましいLC媒体は、式IID-1および/またはIID-4の1種類以上の化合物を含む。
式IIDの非常に好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される化合物である。
Figure 2023178256000041
Figure 2023178256000042
Figure 2023178256000043
Figure 2023178256000044
Figure 2023178256000045
Figure 2023178256000046
式中、vは1、2、3、4、5または6である。
好ましい実施形態においてLC媒体は、1種類以上の式IID-10aの化合物を含む。
Figure 2023178256000047
式中、R21、Yおよびqは式IIDで与えられる意味を有し、R23
Figure 2023178256000048
であり、式中、rは0、1、2、3、4、5または6であり、sは1、2または3である。
式IID-10aの好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 2023178256000049
Figure 2023178256000050
Figure 2023178256000051
Figure 2023178256000052
Figure 2023178256000053
本発明による特に好ましいLC媒体は、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およびIID-10またはそれらのサブ式から選択される1種類以上の化合物を含む。
混合物全体における式IIAおよび/またはIIBの化合物の割合は、好ましくは少なくとも20重量%である。
好ましくはLC媒体は、以下のサブ式から選択される式IIA-2の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000054
あるいは好ましくは式IIA-2-1~IIA-2-5の化合物に加えて、LC媒体は以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000055
更に好ましくはLC媒体は、以下のサブ式から選択される式IIA-10の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000056
あるいは好ましくは式IIA-10-1~IIA-10-5の化合物に加えて、LC媒体は以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000057
好ましくはLC媒体は、以下のサブ式から選択される式IIB-10の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000058
あるいは好ましくは式IIB-10-1~IIB-10-5の化合物に加えて、LC媒体は以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000059
別の好ましい実施形態においてLC媒体は、式IIIの1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000060
式中
31およびR32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、アルコキシまたはアルケニル基であり、該基は無置換であるか、F、Cl、CNもしくはCFで一置換されているか、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、
Figure 2023178256000061
-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-CO-O-または-O-CO-で置き換えられてよく、
、Yは、H、F、Cl、CF、CHF、CHまたはOCH、好ましくはH、CHまたはOCH、非常に好ましくはHであり、
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CH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、
は、それぞれの出現で互いに独立に-CO-O-、-O-CO-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CH-、-CHCH-、-(CH-、-CH=CH-CHO-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、および
11およびL12は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CFまたはCHF、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。
式IIIの化合物においてR31およびR32は、1~12個、好ましくは1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ、2~12個、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および3~12個、好ましくは3~8個のC原子を有する環状のアルキルまたはアルコキシから好ましくは選択される。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、サブ式III-1およびIII-2から選択される1種類以上の式IIIの化合物を含む。
Figure 2023178256000062
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、好ましくは
31およびR32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であり、より好ましくは、それらの一方または両者はアルコキシ基を表し、
11およびL12は、それぞれ好ましくはFを表す。
別の好ましい実施形態においてLC媒体は、サブ式III-1-1~III-1-10の、好ましくは式III-1-6の化合物の群から選択される1種類以上の式III-1の化合物を含む。
Figure 2023178256000063
Figure 2023178256000064
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。
別の好ましい実施形態においてLC媒体は、サブ式III-2-1~III-2-10の、好ましくは式III-2-1の化合物の群から選択される1種類以上の式III-2の化合物を含む。
Figure 2023178256000065
Figure 2023178256000066
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。
式III-2の非常に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 2023178256000067
式中、alkoxyは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基、好ましくはエトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシ、非常に好ましくはエトキシまたはプロポキを表す。
式III-2-1-3、III-2-1-4およびIII-2-1-5の化合物が非常に好ましい。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC媒体は、式III-3-1およびIII-3-2から選択される1種類以上の式IIIの化合物を含む。
Figure 2023178256000068
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、
33は、7個までのC原子を有するアルキルもしくはアルケニルまたは基Cy-C2m+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、非常に好ましくは1であり、および
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III-3-1および/またはIII-3-2の化合物は、式III-1および/またはIII-2の化合物と代替的または追加的のいずれかで、好ましくは追加的に媒体に含まれる。
式III-3-1の非常に好ましい化合物は、以下である。
Figure 2023178256000069
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を表す。
式III-3-2の非常に好ましい化合物は、以下である。
Figure 2023178256000070
式中、alkoxyは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキル基、好ましくはエトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシ、非常に好ましくはエトキシまたはプロポキを表す。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC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。
Figure 2023178256000071
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。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC媒体は、サブ式III-7~III-9の、好ましくはサブ式III-8の化合物の群から選択される1種類以上の式IIIの化合物を含む。
Figure 2023178256000072
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。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC媒体は、式III-10から選択される1種類以上の式IIIの化合物を含む。
Figure 2023178256000073
式中、R31およびR32は上で与えられる意味を有する。
式III-10の非常に好ましい化合物は、以下の式から成る群より選択される。
Figure 2023178256000074
Figure 2023178256000075
式中、R32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、または代替して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または代替して-(CHF(式中nは、2、3、4または5である。)、好ましくはCFを表す。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC媒体は、式III-11から選択される1種類以上の式IIIの化合物を含む。
Figure 2023178256000076
式中、R31およびR32は上で与えられる意味を有する。
式III-11の非常に好ましい化合物は、以下の式から成る群より選択される。
Figure 2023178256000077
Figure 2023178256000078
式中、R32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、または代替して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または代替して-(CHF(式中nは、2、3、4または5である。)、好ましくはCFを表す。
好ましい実施形態においてLC媒体は、式IVの1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000079
式中、
41は、1~7個のC原子を有する無置換のアルキル基(ただし加えて1個以上のCH基は、
Figure 2023178256000080
で置き換えられてよい。)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、および
42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。)、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。
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。
Figure 2023178256000081
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。
好ましくはLC媒体は、式IV-1-1~IV-1-6の化合物から選択される1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000082
非常に好ましくは本発明によるLC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。
Figure 2023178256000083
非常に好ましくは本発明によるLC媒体は、特に以下のサブ式の化合物から選択される式IV-3の化合物を含む。
Figure 2023178256000084
別の実施形態において本発明によるLC媒体は、以下のサブ式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。
Figure 2023178256000085
Figure 2023178256000086
Figure 2023178256000087
式中alkylは、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチルまたはn-ペンチルを表す。
非常に好ましくは本発明によるLC媒体は、特に以下のサブ式の化合物から選択される式IV-4の化合物を含む。
Figure 2023178256000088
別の実施形態においてLC媒体は、式IV-4およびそのサブ式の1種類以上の化合物(該基において「alkenyl」および「alkenyl’」の一方または両者は、
Figure 2023178256000089
を表し、式中mは0、1または2であり、nは0、1または2である。)を含み、非常に好ましくは式IV-4-3~IV-4-6の化合物から選択される。
非常に好ましくは本発明によるLC媒体は、式IV-1またはそのサブ式の1種類以上の化合物および/または式IV-3またはそのサブ式の1種類以上の化合物および/または式IV-4またはそのサブ式の1種類以上の化合物を含み、ただし式IV-1のこれらの化合物濃度は1%~30%の範囲内である。
本発明によるLC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。
Figure 2023178256000090
式中、
41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ケニルオキシ基を表し、
Figure 2023178256000091
は、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-C-、-C-または-CF=CF-を表す。
式IVaの好ましい化合物を下に示す。
Figure 2023178256000092
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
本発明によるLC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。
混合物全体における式IVaの化合物の割合は好ましくは少なくとも5重量%である。
好ましくはLC媒体は、式IVb-1~IVb-3の1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000093
式中、
alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、および
alkenylおよびalkenylは、それぞれ互いに独立に2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
混合物全体における式IV-1~IV-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IV-1~IV-3の特に好ましい化合物は、以下の式から成る群より選択される。
Figure 2023178256000094
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LC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。
別の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体は、式Vの1種類以上の化合物を含む。
Figure 2023178256000095
式中、
51およびR52は互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、F、Cl、CNもしくはCFで一置換されているか、ハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-CO-O-、-O-CO-、
Figure 2023178256000096
で置き換えられてよく、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、1~6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好ましくは表し、
Figure 2023178256000097
式中、
Figure 2023178256000098
51、Z52は、それぞれ互いに独立に-CH-CH-、-CH-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-または単結合、好ましくは-CH-CH-、-CH-O-または単結合、特に好ましくは単結合を表し、および
nは、1または2である。
式Vの化合物は好ましくは、式V-1~V-17の化合物から選択される。
Figure 2023178256000099
Figure 2023178256000100
式中、RおよびRは上でR51およびR52に示される意味を有する。
およびR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LC媒体は非常に特に好ましくは、式V-10および/またはIV-1の化合物を、特に5~30%の量で含む。
式V-10の好ましい化合物を下に示す。
Figure 2023178256000101
本発明によるLC媒体は特に好ましくは式IV-1の1種類以上のビシクロヘキシル化合物と組み合わせて、式V-10aおよび/または式V-10bの三環式化合物を含む。式IV-1のビシクロヘキシル化合物から選択される1種類以上の化合物と組み合わせて式V-10aおよび/またはV-10bの化合物の合計割合は、5~40%、非常に特に好ましくは15~35%である。
特に好ましいLC媒体は、化合物V-10aおよびIV-1-1を含む。
Figure 2023178256000102
化合物V-10aおよびIV-1-1は好ましくは混合物中に混合物全体を基準にして5~35%、非常に好ましくは10~25%の濃度で存在する。
好ましいLC媒体は、下化合物の群から選択される少なくとも1種類の化合物を含む。
Figure 2023178256000103
式中、R、R、R41およびR42は上で示される意味を有する。好ましくは化合物V-6、V-7およびIVにおいてRおよびR41は、それぞれ1~6個または2~6個のC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表し、RおよびR42は2~6個のC原子を有するアルキルを表す。好ましくは化合物V-14においてRは1~6個または2~6個のC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表し、Rは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。
別の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体は、好ましくは式V-7a~V-7eの化合物から選択される1種類以上の式V-7の化合物を含む。
Figure 2023178256000104
式中alkylは1~7個のC原子を有するアルキル基を表し、alkenylは2~7個のC原子を有するアルケニル基を表し、cycloalkylは3~12個のC原子を有する環状アルキル基、好ましくはシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロプロピルアルキル、シクロブチルアルキルまたはシクロペンチルアルキルを表す。
式V-7a~V-7eの非常に好ましい化合物は、以下のサブ式の化合物から選択される。
Figure 2023178256000105
Figure 2023178256000106
Figure 2023178256000107
Figure 2023178256000108
式中、alkylはエチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチル、好ましくはn-プロピルを表す。
51およびR52が互いに独立に1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたは2~7個のC原子を有するアルケニルを表す式Vの化合物が更に好ましい。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、式VI-1~VI-25の1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 2023178256000109
Figure 2023178256000110
Figure 2023178256000111
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、XはF、Cl、OCFまたはOCHFを表し、LはHまたはFを表し、mは0、1、2、3、4、5または6であり、nは0、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、ペントキシを表す。
Xは好ましくFまたはOCH、非常に好ましくはFを表す。
本発明によるLC媒体は好ましくは式VI-1~VI-25のターフェニル類を2~30重量%、特に5~20重量%の量で含む。
XがFを表す式VI-1、VI-2、VI-4、VI-20、VI-21およびVI-22の化合物が特に好ましい。これらの化合物においてRは好ましくは、それぞれ1~5個のC原子を有するアルキル、更にアルコキシを表す。式VI-20の化合物においてRは好ましくはアルキルまたはアルケニル、特にアルキルを表す。式VI-21の化合物においてRは好ましくはアルキルを表す。式VI-22~VI-25の化合物においてXは好ましくFを表す。
混合物のΔnの値を0.1以上とする場合、式VI-1~VI-25のターフェニル類が好ましくは本発明によるLC媒体において採用される。好ましいLC媒体は、式VI-1~VI-25の化合物の群から選択される1種類以上のターフェニル化合物を2~20重量%含む。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、式VII-1~VII-9の1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 2023178256000112
式中、
は、それぞれ互いに独立に式IIAにおいてR21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。
少なくとも1種類の式VII-9の化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
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LC媒体。
Figure 2023178256000113
式中R61およびR62は、それぞれ互いに独立にR21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、
61およびZ62は、それぞれ互いに独立に-C-、-CH=CH-、-(CH-、-(CHO-、-O(CH-、-CH=CHCHCH-、-CHCHCH=CH-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-C-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CFO-、-OCF-、-CH-または単結合を表す。
c)式BCのジフルオロジベンゾクロマン化合物、式CRのクロマン類、式PH-1およびPH-2のフッ素化フェナントレン類の群から選択される1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 2023178256000114
式中、
71およびR72は、それぞれ互いに独立にR21の意味を有し、cは0、1または2である。R71およびR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LC媒体は好ましくは、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。
Figure 2023178256000115
Figure 2023178256000116
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。
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LC媒体が非常に特に好ましい。
d)式Inの1種類以上のインダン化合物を含むLC媒体。
Figure 2023178256000117
式中、
81、R82、R83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、
またR82およびR83はハロゲン、好ましくはFも表してよく、
Figure 2023178256000118
を表し、
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。
Figure 2023178256000119
Figure 2023178256000120
Figure 2023178256000121
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LC媒体において、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)式L-1~L-8の1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 2023178256000122
式中、
L1およびRL2は、それぞれ互いに独立に上式IIAにおいてR21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し、sは1または2を表す。
式L1~L8の化合物は好ましくは、5~15重量%、特に5~12重量%、非常に特に好ましくは8~10重量%の濃度で使用される。
f)好ましいLC媒体は、式IIA-Yの1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 2023178256000123
式中R11およびR12は上式IIAにおいてR21に与えられる意味の1つを有し、LおよびL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。
Figure 2023178256000124
Figure 2023178256000125
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、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-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。
Figure 2023178256000126
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。
g)以下の式から選択される1種類以上のクォーターフェニル化合物を含むLC媒体。
Figure 2023178256000127
式中、
は、1~9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキルもしく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って、該基の全てはフッ素化されてよく、
は、F、Cl、1~6個のC原子を有するハロゲン化アルキルもしくはアルコキシまたは2~6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであって、
Q1~LQ6は、それぞれ互いに独立にHまたはFであって、ただしLQ1~LQ6の少なくとも1つはFである。
式Qの好ましい化合物は、Rが2~6個のC原子を持つ直鎖状のアルキルであり、非常に好ましくはエチル、n-プロピルまたはn-ブチルであるものである。
式Qの好ましい化合物は、LQ3およびLQ4がFであるものである。
式Qの更に好ましい化合物は、LQ3、LQ4ならびにLQ1およびLQ2の1個または2個がFであるものである。
式Qの好ましい化合物は、XがFまたはOCF、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、以下のサブ式から選択される。
Figure 2023178256000128
式中、Rは式Qの意味の1つまたは上および下で与えられる、その好ましい意味の1つを有し、好ましくはエチル、n-プロピルまたはn-ブチルである。
特にRがn-プロピルであるものである式Q1の化合物が特に好ましい。
好ましくはLC媒体中の式Qの化合物の割合は、0より多く~5重量%以下、非常に好ましくは0.05~2重量%、より好ましくは0.1~1重量%、最も好ましくは0.1~0.8重量%である。
好ましくはLC媒体は、1~5種類、好ましくは1種類または2種類の式Qの化合物を含む。
重合性LC媒体のLC混合物に式Qのクォーターフェニル化合物を加えることで、ODFムラを低減することができる一方、高いUV吸収率を維持し、迅速および完全な重合を可能にし、強力および迅速なチルト角生成を可能にし、LC媒体のUV安定性を高める。
その他に正の誘電率異方性を有する式Qの化合物を負の誘電率異方性を持つLC媒体に添加することで誘電定数εおよびεの値をより良好に制御でき、特に誘電率異方性Δεを一定に保ちながら、誘電定数εの高い値を達成することが可能となり、それによりキックバック電圧を低減し、画像固着を低減する。
本発明によるLC媒体は好ましくは、
・1種類以上の式IAまたはそのサブ式、好ましくは式IA5またはIA12の化合物を、好ましくは1~25重量%、非常に好ましくは2~20重量%、最も好ましくは2~15重量%の割合で;
および/または
・1種類以上の式IIAおよび/またはIIBの化合物を、好ましくは30重量%~65重量%、より好ましくは35重量%~60重量%、特に好ましくは40~55重量%の範囲内の合計濃度で;
および/または
・1種類以上の式IVの化合物を、好ましくは35重量%~60重量%、より好ましくは40重量%~55重量%、特に好ましくは45重量%~50重量%の範囲内の合計濃度で;
および/または
・1種類以上の式III、好ましくは式III-2、非常に好ましくは式III-2-1の化合物を、好ましくは2重量%~25重量%、非常に好ましくは4重量%~15重量%の範囲内の合計濃度で
を含む。
特にLC媒体は、
・1種類以上の化合物CY-n-Om、特にCY-3-O4、CY-5-O4および/またはCY-3-O2を、混合物全体を基礎として好ましくは5%~30%、好ましくは10%~20%の範囲内の合計濃度で;
・1種類以上の化合物PY-n-Om、特にPY-1-O2、PY-2-O2および/またはPY-3-O2を、混合物全体を基礎として好ましくは5%~40%、好ましくは10%~30%の範囲内の合計濃度で;
および/または
・1種類以上の化合物CPY-n-Om、特にCPY-2-O2、CPY-3-O2および/またはCPY-5-O2を、混合物全体を基礎として好ましくは5%を超えて、特に7%~20%の濃度で、
および/または
・1種類以上の化合物CCY-n-Om、特にCCY-4-O2、CCY-3-O2、CCY-3-O3、CCY-3-O1および/またはCCY-5-O2を、混合物全体を基礎として好ましくは3%を超えて、特に5~15%の濃度で;
および/または
・1種類以上の化合物CPY-n-OmおよびCY-n-Omを、混合物全体を基礎として好ましくは10~80%の濃度で、
および/または
・1種類以上の化合物CPY-n-OmおよびPY-n-Om、好ましくはCPY-2-O2および/またはCPY-3-O2ならびにPY-3-O2またはPY-1-O2を、混合物全体を基礎として好ましくは5~20%、より好ましくは10~15%の濃度で、
および/または
・1種類以上のCCH-13、CCH-23、CCH-34、CCH-35、CCH-301およびCCH-303から成る群より選択される化合物(1種類または多種類)を、混合物全体を基礎として好ましくは3~40%、好ましくは3~25%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上のCC-2-V1、CC-3-V1、CC-3-V2、CC-4-V1、CC-3-V、CC-4-VおよびCC-5-Vから成る群より選択される化合物を、混合物全体を基礎として好ましくは3~40%、より好ましくは5%~30%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上のCCP-n-mおよび/またはCCP-Vn-mおよび/またはCPP-n-m、好ましくはCCP-3-1、CCP-V-1、CCP-V2-1およびCPP-3-2から成る群より選択される化合物(1種類または多種類)を、混合物全体を基礎として好ましくは4~35%、好ましくは5~25%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上のCLP-n-mおよび/またはCLP-Vn-m、好ましくはCLP-3-1、CLP-3-2およびCLP-V-1から成る群より選択される化合物(1種類または多種類)を、混合物全体を基礎として好ましくは1~25%、好ましくは2~15%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上のPYP-n-m、PGIY-n-OmおよびPGP-n-2Vから成る群より選択される化合物を、混合物全体を基礎として好ましくは2~20%、より好ましくは2%~15%、最も好ましくは2~10%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上のPP-n-mおよび/またはPP-n-nVm、好ましくはPP-1-3、PP-1-4、PP-1-5、PP-1-2VおよびPP-1-2V1から成る群より選択される化合物(1種類または多種類)を、混合物全体を基礎として好ましくは1~15%、好ましくは2~10%の合計濃度で、
および/または
・1種類以上の化合物PPGU-3-Fを、混合物全体を基礎として好ましくは0.1%~3%の濃度で
を含む。
本発明による液晶媒体は、好ましくは-20℃以下~70℃以上、特に好ましくは-30℃以下~80℃以上、非常に特に好ましくは-40℃以下~90℃以上においてネマチック相を有することが有利である。
本発明によるLC媒体は、70℃以上、好ましくは74℃以上の透明化温度を有する。
本明細書において「ネマチック相を有する」という表現は、一方では、スメクチック相も結晶化も、対応する温度の低温において観察されないこと、他方では、ネマチック相からの加熱では、透明化がまだ起こらないことを意味する。低温での検討は、対応する温度の流動粘度計で行われ、電気光学的用途に対応する層厚を有する試験セルにおいて少なくとも100時間保管することにより確認される。対応する試験セルの-20℃の温度での保存安定性が1000時間以上である場合、LC媒体は、この温度で安定していると見なされる。-30℃および-40℃の温度において、対応する時間はそれぞれ500時間および250時間である。高温では、透明点はキャピラリー中で慣用の方法により測定される。
液晶混合物は好ましくは、少なくとも60Kのネマチック相範囲と、20℃における最大30mm・s-1の流動粘度ν20を有する。
混合物は-20℃以下、好ましくは-30℃以下、非常に好ましくは-40℃以下の温度においてネマチックである。
液晶混合物の複屈折の値Δnは、一般に0.07および0.16の間、好ましくは0.08および0.15の間、非常に好ましくは0.09および0.14の間である。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、0.090~0.110、好ましくは0.095~0.108、特に0.102~0.107の範囲内の複屈折を有する。
本発明による液晶混合物は、-1.5~-8.0の、好ましくは-2.0~-4.0の、特に-2.5~-3.6の誘電異方性Δεを有する。
20℃における回転粘度γは、好ましくは120mPa・s以下、特に105mPa・s以下である。
好ましい実施形態において20℃における回転粘度γは、100mPa・s以下、特に95mPa・s以下である。
本発明による液晶媒体は、比較的低い閾電圧(V)の値を有する。それらは、好ましくは1.7V~3.0Vの範囲、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。
本発明の場合、「閾電圧」という用語は、特に明記されていない限り、フレデリクス閾値とも呼ばれる、容量閾値(V)に関する。
加えて本発明による液晶媒体は、液晶セルにおける電圧保持率について高い値を有する。
一般に低いアドレス電圧または閾電圧を有する液晶媒体は、高いアドレス電圧または閾電圧を有するものよりも低い電圧保持率を示し、逆もまた同様である。
本発明では、「誘電的に正の化合物」という用語はΔε>1.5の化合物を表し、「誘電的に中性の化合物」という用語は-1.5≦Δε≦1.5のものを表し、「誘電的に負の化合物」という用語はΔε<-1.5のものを表す。化合物の誘電異方性は本明細書においては10%の化合物を液晶ホストに溶解させ、結果として生じる混合物の静電容量を各場合において20μmの層厚を有し、1kHzにおいてホメオトロピックおよびホモジニアス表面配向を持つ少なくとも1個の試験セルにおいて決定される。測定電圧は典型的には0.5V~1.0Vであるが、検討される各液晶混合物の容量閾値よりも常に低い。
本発明について示される温度値は全て℃である。
本発明によるLC媒体は例えば、VAN(vertically aligned nematic:垂直配向ネマチック)、MVA(multidomain VA:マルチドメインVA)、(S)-PVA(super patterned VA:超パターン化VA)、ASV(advanced super view:先進スーパーヴューまたはaxially symmetric VA:軸対称性VA)、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)などの全てのVA-TFT(vertical alignment-thin film transistor:垂直配向薄膜トランジスタ)用途に適している。それらは更に負のΔεを有するIPS(in-plane switching:面内スイッチ)およびFFS(fringe field switching:フリンジ場スイッチ)用途に適している。
本発明によるディスプレイにおけるネマチックLC媒体は一般に、それら自体が1種以上の個々の化合物から成る2つの成分AおよびBを含む。
成分Aは著しく負の誘電異方性を有し、ネマチック相に-0.5以下の誘電異方性を与える。それは好ましくは式IIA、IIB、IICおよび/またはIIDの1種類以上の化合物、更に式IIIの1種類以上の化合物を含む。
成分Aの割合は、好ましくは45および100%の間、特に60および85%の間である。
成分Aについては、-1.5以下のΔε値を有する1種類(またははそれ以上)の個々の化合物が好ましくは選択される。この値は、混合物全体における成分Aの割合が小さいほど、より負でなければならない。
成分Bは顕著なネマトゲン性、および20℃における30mm・s-1以下、好ましくは25mm・s-1以下の流動粘度を有する。
多数の適切な材料が、文献から当業者に知られている。式IVの化合物が特に好ましい。
成分Bにおける特に好ましい個々の化合物は、20℃において18mm・s-1以下、好ましくは12mm・s-1以下の流動粘度を有する極低粘度ネマチック液晶である。
成分Bは、単向性または鏡像異性的にネマチックであり、スメクチック相を持たず、LC媒体において非常に低温までスメクチック相の発生を防ぐことができる。例えばスメクチック液晶混合物に高いネマトゲン性のさまざまな材料を添加した場合、これらの材料のネマトゲン性は達成されるスメクチック相の抑制の程度を通して比較できる。
また混合物は、Δε≧1.5の誘電異方性を有する化合物を含む成分Cも含んでよい。これらのいわゆる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IAの化合物の他にLC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、IICおよび/またはIIDの化合物ならびに式IVの1種以上の化合物を含む。
式IAの化合物ならびに式IIA、IIB、IICおよび/またはIIDならびにIVの化合物の他に、また他の成分も例えば、混合物全体の45%まで、好ましくは35%まで、特に10%までの量で存在してもよい。
他の成分は好ましくは、アゾキシベンゼン、ベンジリデンアニリン、ビフェニル、ターフェニル、フェニルまたはシクロヘキシルベンゾエート、フェニルまたはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボキシレート、フェニルシクロヘキサン、シクロヘキシルビフェニル、シクロヘキシルシクロヘキサン、シクロヘキシルナフタレン、1,4-ビスシクロヘキシルビフェニルまたはシクロヘキシルピリミジン、フェニルまたはシクロヘキシルジオキサン、任意にハロゲン化されたスチルベン、ベンジルフェニルエーテル、トランおよび置換ケイ皮酸エステルの部類からのネマチックまたはネマトゲン性物質、特に既知の物質から選択される。
この種の液晶相の成分として適している最も重要な化合物は、式Rによって特徴付けることができる。
Figure 2023178256000129
式中、LおよびEはそれぞれ、1,4-二置換ベンゼンおよびシクロヘキサン環、4,4’-二置換ビフェニル、フェニルシクロヘキサンおよびシクロヘキシルシクロヘキサン系、2,5-二置換ピリミジンおよび1,3-ジオキサン環、2,6-二置換ナフタレン、ジおよびテトラヒドロナフタレン、キナゾリンおよびテトラヒドロキナゾリンにより形成される群からの炭素環系または複素環系を表し、
Gは、-CH=CH-、-N(O)=N-、-CH=CQ-、-CH=N(O)-、-C≡C-、-CH-CH-、-CO-O-、-CH-O-、-CO-S-、-CH-S-、-CH=N-、-COO-Phe-COO-、-CFO-、-CF=CF-、-OCF-、-OCH-、-(CH-、-(CHO-を表し、
または、C-C単結合を示し、Qは、ハロゲン、好ましくは塩素を示し、または-CNを示し、そして、RR1およびRR2は、それぞれ、最大18個、好ましくは8個までの炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキルもしくはアルコキシカルボニルオキシを示し、または、これらの基の1つはCN、NC、NO、NCS、CF、SF、OCF、F、Cl、またはBrを表す。
これらの化合物のほとんどにおいて、RR1およびRR2は互いに異なり、これらの基のうちの1つは通常、アルキルまたはアルコキシ基である。提案される置換基の他の変種も一般的である。多くのそのような物質またはその混合物が市販されている。これらの物質はすべて、文献から知られる方法によって調製されうる。
また本発明によるVA、IPSまたはFFS混合物が例えば、H、N、O、ClおよびFが対応するアイソトープで置き換えられた化合物も含み得ることは、当業者にとり言うまでもない。
LC媒体は好ましくは、ネマチックLC相を有する。
好ましくはLC媒体は、好ましくは「反応性メソゲン」またはRM(reactive mesogen)としても既知の重合性メソゲン化合物から、非常に好ましくは式Mから選択される1種類以上の重合性化合物を含む。
Figure 2023178256000130
式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する:
およびRは、P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SFまたは1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキルであり、ただし加えて1個以上の隣接しないCH基はOおよび/またはS原子原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に-C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子はF、Cl、Br、I、CN、PまたはP-Sp-で置き換えられてよく、ただしBおよび/またはBが飽和C原子を含有する場合、またRおよび/またはRは、この飽和C原子にスピロ結合を介して連結可能な基も表してよく、
ただし基RおよびRの少なくとも一方は、基PまたはP-Sp-を表すか含有し、
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、
およびBは、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であり、また該基は縮合環を含んでよく、該基はLで一置換または多置換されてよく、
は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、-O-CO-O-、-OCH-、-CHO-、-SCH-、-CHS-、-CFO-、-OCF-、-CFS-、-SCF-、-(CHn1-、-CFCH-、-CHCF-、-(CFn1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CHCH-CO-O-、-O-CO-CH-CH-、-CR00-または単結合であり、
およびR00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
mは、0、1、2、3または4であり、
n1は、1、2、3または4であり、
Lは、P、P-Sp-、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)Y、-C(=O)R、-N(R、置換されてよいシリル、6~20個のC原子を有する置換されてよいアリール、または1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、ただし加えて1個以上のH原子はF、Cl、PまたはP-Sp-で置き換えられてよく、
は、ハロゲンであり、
は、P、P-Sp-、H、ハロゲン、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて1個以上の隣接しないCH基はOおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子はF、Cl、PまたはP-Sp-で置き換えられてよい。)、6~40個のC原子を有する置換されてよいアリールまたはアリールオキシ基、または2~40個のC原子を有する置換されてよいヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基である。
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、CH=CW-CO-O-、CH=CW-CO-、
Figure 2023178256000131
CH=CW-(O)k3-、CW=CH-CO-(O)k3-、CW=CH-CO-NH-、CH=CW-CO-NH-、CH-CH=CH-O-、(CH=CH)CH-OCO-、(CH=CH-CHCH-OCO-、(CH=CH)CH-O-、(CH=CH-CHN-、(CH=CH-CHN-CO-、HO-CW-、HS-CW-、HWN-、HO-CW-NH-、CH=CW-CO-NH-、CH=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-、HOOC-、OCN-およびWSi-から成る群より選択され、式中、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1~5個のC原子を有するアルキル、特に、H、F、ClまたはCHを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1~5個のC原子を有するアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn-プロピルを表し、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1~5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Cl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、k、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、kは、好ましくは、1を表し、kは1~10の整数を表す。
非常に好ましい基Pは、CH=CW-CO-O-、CH=CW-CO-、
Figure 2023178256000132
CH=CW-O-、CH=CW-、CW=CH-CO-(O)k3-、CW=CH-CO-NH-、CH=CW-CO-NH-、(CH=CH)CH-OCO-、(CH=CH-CHCH-OCO-、(CH=CH)CH-O-、(CH=CH-CHN-、(CH=CH-CHN-CO-、CH=CW-CO-NH-、CH=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-、CH=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-、Phe-CH=CH-およびWSi-から成る群より選択され、式中、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1~5個のC原子を有するアルキル、特に、H、F、ClまたはCHを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1~5個のC原子を有するアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn-プロピルを表し、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1~5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Cl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、k、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、kは、好ましくは、1を表し、kは1~10の整数を表す。
非常に特に好ましい基Pは、CH=CW-CO-O-、特に、CH=CH-CO-O-、CH=C(CH)-CO-O-およびCH=CF-CO-O-、更に、CH=CH-O-、(CH=CH)CH-O-CO-、(CH=CH)CH-O-、
Figure 2023178256000133
から成る群より選択される。
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、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。
非常に好ましくは重合性化合物中の全ての重合性基は、同一の意味を有する。
スペーサー基Spが単結合と異なる場合、それは好ましくは、それぞれの基P-Sp-が式R-Sp”-X”-に一致するように式Sp”-X”であり、ただし、
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CH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、-O-、-S-、-NH-、-N(R)-、-Si(R00)-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-N(R00)-CO-O-、-O-CO-N(R)-、-N(R)-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(R)-、-N(R)-CO-、-N(R)-CO-N(R00)-、-OCH-、-CHO-、-SCH-、-CHS-、-CFO-、-OCF-、-CFS-、-SCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-CH=CR-、-CY=CY-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-または単結合を表し、
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、
およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
X”は、好ましくは、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-NR-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、-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-O-CO-、-(CHp1-CO-O-、-(CHp1-O-CO-O-、-(CHCHO)q1-CHCH-、-CHCH-S-CHCH-、-CHCH-NH-CHCH-または-(SiR00-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、R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、-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-O-CO-、-(CHp1-CO-O-、-(CHp1-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、それぞれの場合で直鎖状で、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重合性化合物は、基Sp-PがSp(P)(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好ましい重合性化合物はsが2のもの、即ち、基Sp(P)を含有する化合物である。この好ましい実施形態による非常に好ましい重合性化合物は、以下の式から選択する基を含有する。
Figure 2023178256000134
式中、Pは式M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CH基は、それぞれ互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、-C(R)=C(R)-、-C≡C-、-N(R)-、-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、R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、SO、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)は、式S1、S2およびS3から選択される。
非常に好ましいスペーサー基Sp(P)は、以下のサブ式から選択される。
Figure 2023178256000135
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。
更に好ましくは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。
Spが単結合または-(CHp1-、-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1もしくは-CO-O-(CHp1を表し、ただしp1は2、3、4、5または6、好ましくは2または3であり、p2およびp3は、それぞれ互いに独立に0、1、2または3であり、Spが-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1の場合、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。
更に好ましくは、少なくとも1個の基Spが単結合である。
更に好ましくは、少なくとも1個の基Spが単結合と異なり、好ましくは-(CHp1-、-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1から選択され、ただしp1は2、3、4、5または6、好ましくは2または3であり、p2およびp3は、それぞれ互いに独立に0、1、2または3であり、Spが-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1の場合、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。
非常に好ましくはSpは単結合と異なり、(CH-、-(CH-、-(CH-、-O-(CH-、-O-(CH-、-O-CO-(CHおよび-CO-O-(CH)-から選択され、ただしO原子またはCO基がベンゼン環に連結されている。
式Mの好ましい化合物は、BおよびBが、それぞれの場合で互いに独立に1,4-フェニレン、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,7-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、クマリン、フラボン(ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はNで置き換えられてよい。)、シクロヘキサン-1,4-ジイル(ただし加えて1個以上の隣接しないCH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-ジイルから成る群より選択されるものであり、ただしこれら全ての基は無置換であるか上で定義する通りのLで一置換または多置換されてよい。
式Mの特に好ましい化合物は、BおよびBが、それぞれの場合で互いに独立に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る。
式Mの更に好ましい化合物は、式Mにおける基-B-(Z-B-が以下の式から選択されるものである。
Figure 2023178256000136
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、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Mおよびそのサブ式の好ましい化合物は、その任意の組合せを含む以下の好ましい実施形態から選択される。
・化合物中の全ての基Pは、同じ意味を有する。
・-B-(Z-B-は、式A1、A2およびA5から選択される。
・化合物は、ちょうど2個の重合性基(基Pで表される)を含む。
・化合物は、ちょうど3個の重合性基(基Pで表される)を含む。
・Pは、アクリレート、メタクリレートおよびオキセタンから成る群より選択され、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はメタクリレートである。
・全ての基Spが単結合である。
・少なくとも1個の基Spは単結合であり、少なくとも1個の基Spは単結合とは異なる。
・Spは単結合と異なる場合、-(CHp2-、-(CHp2-O-、-(CHp2-CO-O-、-(CHp2-O-CO-であり、ただし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接続されている。
・Spは単結合であるか、または-(CHp2-、-(CHp2-O-、-(CHp2-CO-O-、-(CHp2-O-CO-を表し、ただし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接続されている。
・Rは、P-Sp-を表す。
・Rは重合性基を表さず、または含まない。
・Rは重合性基を表さず、または含まず、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキルを表し、ただし1個以上の隣接しないCH基はOおよび/またはS原子がそれぞれ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Lで置き換えられてよい。
・LまたはL’は、F、ClまたはCNを表す。
・LはFである。
式Mの非常に好ましい化合物は、以下の式から選択される。
Figure 2023178256000137
Figure 2023178256000138
Figure 2023178256000139
Figure 2023178256000140
Figure 2023178256000141
Figure 2023178256000142
式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する。
、P、Pは重合性基であり、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、クロルアクリレート、オキセタンおよびエポキシ、非常に好ましくはアクリレートまたはメタクリレートから選択され、
Sp、Sp、Spは単結合またはスペーサー基であり、ただし加えて1つ以上の基P-Sp-、P-Sp-およびP-Sp-はRを表してよく、ただし存在する基P-Sp-、P-Sp-およびP-Sp-の少なくともは1つはRと異なることを条件とし、好ましくは上で与えられる通りのSpの好ましい意味の1つを有し、非常にこのましくは-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-CO-O-または-(CHp1-O-CO-O-を意味し、式中p1は1~12の整数であり、
は、H、F、Cl、CNまたは1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル(ただし加えて1個以上の隣接しないCH基は、それぞれの場合で互いに独立にOおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして-C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で置き換えられてよく、ただし加えて1個以上のH原子はF、Cl、CNまたはP-Sp-で置き換えられてよい。)、特に好ましくは1~12個のC原子を有すし直鎖状もしくは分岐状で一フッ素化もしくは多フッ素化されてもよいアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルまたはアルキルカルボニルオキシ(ただしアルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する。)であり、ただしRaaは基P、PまたはPを意味しないか含まず、
、R00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルであり、
およびRは、H、F、CHまたはCFであり、
、X、Xは、-CO-O-、-O-CO-または単結合であり、
M1は、-O-、-CO-、-C(R)-または-CFCF-であり、
M2、ZM3は、-CO-O-、-O-CO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-または-(CH-であり、ただしnは、2、3または4であり、
Lは、F、Cl、CNまたは直鎖状もしくは分岐状の一フッ素化もしくは多フッ素化されてもよい1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
L’、L”は、H、FまたはClであり、
kは、0または1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であり、
xは、0または1である。
式M2、M13およびM32の化合物、特に2個のみの重合性基PおよびPを含む二反応性化合物が非常に好ましい。
式M17~M31、特に式M20、M22、M26、M29およびM31から選択される化合物、特に3個のみの重合性基P、PおよびPを含む三反応性化合物が更に好ましい。
式M1~M32の化合物において、
Figure 2023178256000143
式中Lは、それぞれの出現で同一または異なって上および下に示される意味の1つを有し、好ましくはF、Cl、CN、NO、CH、C、C(CH、CH(CH、CHCH(CH)C、CH=CH、C(CH)=CH、SCH、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OCまたはP-Sp-、非常に好ましくはF、Cl、CN、CH、C、CH=CH、C(CH)=CH、SCH、OCH、COCH、OCFまたはP-Sp-、より好ましくはF、Cl、CH、CH=CH、C(CH)=CH、SCH、OCH、COCHまたはOCF3、最も好ましくはF、SCHまたはOCHである。
式M1~M32の好ましい化合物は、P、PおよびPがアクリレート、メタクリレート、オキセタンまたはエポキシ基、非常に好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基、最も好ましくはメタクリレート基を表すものである。
式M1~M32の更に好ましい化合物は、Sp、SpおよびSpが単結合であるものである。
式M1~M32の更に好ましい化合物は、Sp、SpおよびSpの1つが単結合を表し、Sp、SpおよびSpの他の1つが単結合と異なるものである。
式M1~M32の更に好ましい化合物は、単結合と異なる基Sp、SpおよびSpが-(CHs1-X”-を表すものであり、式中s1は1~6の整数、好ましくは2、3、4または5であり、X”は隣接するベンゼン環への連結であり、-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-または単結合である。
更に好ましい重合性化合物は下表Eから選択され、特に式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-58、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-91、RM-102、RM-103、RM-109、RM-116、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122、RM-139、RM-140、RM-142、RM-143、RM-145、RM-146、RM-147、RM-149、RM-156~RM-163、RM-169、RM-170およびRM-171~RM-183から成る群より選択される。
1種類、2種類または3種類の式Mの重合性化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
好ましくは式M1~M16およびM32から選択され、非常に好ましくは式M2、M13およびM32から選択される2種類以上の式Mの二反応性重合性化合物を含むLC媒体が更に好ましい。
好ましくは式M1~M16およびM32から、非常に好ましくは式M2、M13およびM32から選択される式Mの1種類以上の二反応性重合性化合物と、好ましくは式M17~M32から、非常に好ましくは式M20、M22、M26、M29およびM31から選択される式Mの1種類以上の三反応性重合性化合物とを含むLC媒体が更に好ましい。
少なくとも1つのrが0でないか、sおよびtの少なくとも1つが0でない式Mの、非常に好ましくは、Lが上で示した好ましい基から、最も好ましくはF、OCHおよびSCHから選択される式M2、M13、M22、M24、M27、M29、M31およびM32から選択される1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体が更に好ましい。
好ましくは式Mから、非常に好ましくは式M1~M32から選択され、320~380nmの波長範囲で吸収を示す1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体が更に好ましい。
式Mまたは式M1~M32から選択される1種類、2種類または3種類の重合性化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
上述する好ましい実施形態の化合物を上および下に記載する重合化合物との組み合わせることで、常に高い透明点および高いHR値と同時に、本発明によるLC媒体において低い閾電圧、低い回転粘度および非常に優れた低温安定性をもたらし、PSAディスプレイにおいて特に低いチルト角(即ち、大きなチルト)を迅速に確立することが可能になる。特にLC媒体は、先行技術によるLC媒体と比較して、PSAディスプレイにおいて著しく短縮された応答時間、特に中間階調応答時間も示す。
PSAディスプレイでの使用のために、LC媒体中の式MまたはM1~M32のものなどの重合性化合物の合計割合は、好ましくは0.01~2.0%、非常に好ましくは0.1~1.0%、最も好ましくは0.2~0.8%である。
SA-VAディスプレイでの使用のために、LC媒体中の式MまたはM1~M32のものなどの重合性化合物の合計割合は、好ましくは0超~3%未満、非常に好ましくは0超~2%未満、より好ましくは0.05~2.0、最も好ましくは0.05~1.0%である。
式Mおよびそのサブ式の化合物は、当業者に知られており、例えば、Houben-Weyl、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Thieme-Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準書中に記載されているプロセスに類似して調製することが可能である。
例えば、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルは、ピリジンまたはトリエチルアミン、4-(N,N-ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP)などの塩基の存在下で、対応するアルコールを例えば塩化(メタ)アクリロイルまたは無水(メタ)アクリル酸などの酸誘導体でエステル化することで調製できる。あるいは、エステルは、脱水試薬の存在下、例えばシュテークリヒに従って、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド(EDC)またはN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド塩酸塩とDMAPを用いてアルコール類を(メタ)アクリル酸でエステル化することによっても調製される。
本発明は更に、式Mおよびそのサブ式などの重合性化合物が重合された形態で存在する上記の通りのLC媒体またはLCディスプレイに関する。
1種類以上の開始剤をLC媒体に添加してよい。重合のための適切な条件ならびに適切なタイプおよび量の開始剤は当業者に既知であり、文献に記載されている。例えば、商業的に入手可能な光開始剤Irgacure 651(登録商標)、Irgacure 184(登録商標)、Irgacure 907(登録商標)、Irgacure 369(登録商標)またはDarocure 1173(登録商標)(チバ社)がフリーラジカル重合に適する。開始剤を用いる場合、混合物全体におけるその割合は、好ましくは0.001~5重量%、特に好ましくは0.001~1重量%である。
また本発明による重合性化合物は開始剤なしでの重合にも適しており、該重合には例えば、より低い材料コスト、特に開始剤またはその分解産物の見込まれる残留量によるLC媒体の汚染の減少などの相当の利点が伴う。このようにして重合は、開始剤を添加せずに実施できる。よって、好ましい実施形態においてLC媒体は重合開始剤を含まない。
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、コレステリック液晶媒体の重合性成分は1種類以上の安定剤も含んでよい。安定剤の適切なタイプおよび量は当業者に既知であり、文献に記載されている。例えばIrganox(登録商標)シリーズ(Ciba社)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、RMまたは重合性成分(成分A)を基礎とする安定剤の割合は、好ましくは10~50,000ppm、特に好ましくは50~5,000ppmである。
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を、好ましくは0.01~1重量%、非常に好ましくは0.05~0.5重量%の濃度で含む。キラルドーパントは、好ましくは、下表Cから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。
別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み、これらのキラルドーパントは、好ましくは、前段落で述べたキラルドーパントから選択される。
本発明の別の好ましい実施形態においてLC媒体は、1種類以上の更なる安定剤を含む。
好ましい安定剤は、式Hの化合物から選択される。
Figure 2023178256000144
式中、
Arは、4~40個のC原子、好ましくは6~30個のC原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族炭化水素基を表し;
Spは、スペーサー基を表し;
は、H、1~12個のC原子を有するアルキルまたは2~12個のC原子を有するアルケニルを表し;
は、-O-、-C(O)O-、-(CH-もしくは-(CHO-、または単結合を表し;
HAは、
Figure 2023178256000145
を表し;
は、H、O、CH、OHまたはOR、好ましくはHまたはOを表し;
S1、RS2、RS3およびRS4は同一または異なって、1~6個のC原子、好ましくは1~3個のC原子を有するアルキル、非常に好ましくはCHを表し;
Gは、HもしくはRまたは基Z-HAを表し;
zは、1~6の整数であり;および
qは、3または4である。
式Hの化合物は、欧州特許出願公開第3354710号明細書および欧州特許出願公開第3354709号明細書に記載されている。
式Hの好ましい化合物は、式H-1、H-2およびH-3から選択される。
Figure 2023178256000146
Figure 2023178256000147
式中、
は、上で与えられる意味を有し、好ましくは、HまたはOを表し;
nは、0~12の整数、好ましくは5、6、7、8または9、非常に好ましくは7であり;および
Spはスペーサー基を表し、好ましくは1種類以上の隣接しない-CH-基が-O-で置き換えられてよい1~12個のC原子を有するアルキレンを表す。
式H-1の好ましい化合物は、式H-1-1のものである。
Figure 2023178256000148
式中、Rは上で与えられる意味を有し、好ましくはHまたはOを表し;およびnは0~12の整数、好ましくは5、6、7、8または9、非常に好ましくは7である。
式H-1-1の非常に好ましい化合物は、式H-1-1-1のものである。
Figure 2023178256000149
式H-2の好ましい化合物は、式H-2-1のものである。
Figure 2023178256000150
式中、Rは上で与えられる意味を有し、好ましくはHまたはOを表し;およびn2は、それぞれの出現で同一または異なって、好ましくは同一で0~12の整数、好ましくは2、3、4、5または6、非常に好ましくは3であり;およびRは、それぞれの出現で同一または異なって、好ましくは同一で1~6個のC原子を有するアルキル、好ましくはn-ブチルを表す。
式H-2-1の非常に好ましい化合物は、式H-2-1-1のものである。
Figure 2023178256000151
式H-3の好ましい化合物は、式H-3-1から選択される。
Figure 2023178256000152
式中、SpおよびRは上で与えられる意味を有し、Rは好ましくはHまたはOを表し、nは0~12の整数、好ましくは5、6、7、8または9、非常に好ましくは7である。
更に好ましい安定剤は、式ST-1~ST-18から成る群より選択される。
Figure 2023178256000153
Figure 2023178256000154
Figure 2023178256000155
Figure 2023178256000156
式中
ST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基を表し、ただし加えて、1個以上のCH基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-CH=CH-、
Figure 2023178256000157
-O-、-CO-O-、-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、
Figure 2023178256000158
は、それぞれの出現で同一または異なって、
Figure 2023178256000159
を表し、
STは、それぞれ互いに独立に-CO-O-、-O-CO-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CH-、-CHCH-、-(CH-、-CH=CH-、-CHO-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CH=CH-、-C≡C-または単結合を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立にF、Cl、CH、CFまたはCHFを表し、
pは、0、1または2を表し、
qは、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10を表す。
式STの好ましい化合物は、式ST-3および特に下から選択されるものである。
Figure 2023178256000160
Figure 2023178256000161
Figure 2023178256000162
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。
非常に好ましい安定剤は、式ST-2a-1、ST-3a-1、ST-3b-1、ST-8-1、ST-9-1およびST-12の化合物の群から選択される。
Figure 2023178256000163
Figure 2023178256000164
別の好ましい実施形態においてLC媒体は、下表Dから選択される1種類以上の安定化剤を含む。
LC媒体中における安定化剤の割合は好ましくは10~500ppm、非常に好ましくは20~100ppmである。
別の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体は、自己配向(SA、self alignment)添加剤を好ましくは0.1~2.5%の濃度で含む。
好ましい実施形態において本発明によるSA-VAディスプレイは、ポリイミド配向層を含まない。他の好ましい実施形態において好ましい実施形態によるSA-VAディスプレイは、ポリイミド配向層を含む。
この好ましい実施形態で使用するための好ましいSA添加剤は、メソゲン基と、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノまたはチオール基から選択される1個以上の極性アンカー基が末端である直鎖状または分岐状のアルキル側鎖とを含む化合物から選択される。
更に好ましいSA添加剤は、メソゲン基に任意にスペーサー基を介して連結された1個以上の重合性基を含む。これらの重合性SA添加剤は、PSA工程においてRMに適用されるのと同様の条件下でLC媒体中において重合できる。
特にSA-VAモードディスプレイにおける使用においてホメオトロピック配向を誘発するための適切なSA添加剤は例えば、米国特許出願公開第2013/0182202号明細書、米国特許出願公開第2014/0838581号明細書、米国特許出願公開第2015/0166890号明細書および米国特許出願公開第2015/0252265号明細書に開示されている。
別の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体またはポリマー安定化SA-VAディスプレイは、下表Fから選択される1種類以上の自己配向添加剤を含む。
別の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体は、好ましくは式IIもしくはそのサブ式から選択されるか、または下表Fから選択される1種類以上のSA添加剤を、0.1~5%、非常に好ましくは0.2~3%、最も好ましくは0.2~1.5%の濃度で含む。
本発明は更に、上および下に記載の通りの本発明によるLC媒体を含むLCディスプレイに関し、好ましくはPSAまたはSAディスプレイ、非常に好ましくはPS-VA、PS-IPS、PS-FFSまたはSA-VAディスプレイである。
本発明は更に、重合性化合物が重合された形態で存在する上および下に記載の通りのLC媒体を含むLCディスプレイに関し、好ましくはPSAまたはSAディスプレイ、非常に好ましくはPS-VA、PS-IPS、PS-FFSまたはSA-VAディスプレイである。
PSAまたはポリマー安定化SAディスプレイの製造のために、LC媒体中に含まれる重合性化合物は、好ましくは電極に電圧を印加しながらLCディスプレイの基板間のLC媒体中で、その場重合により重合される。
本発明によるディスプレイの構造は、冒頭で引用した先行技術に記載されているように、PSAディスプレイの通常の幾何学的形状に対応するものである。突起のないジオメトリが好ましく、特に、加えて、カラーフィルター側の電極が構造化されておらず、TFT側の電極のみがスロットを有しているジオメトリが好ましい。PS-VAディスプレイのための特に好適で好ましい電極構造は、例えば米国特許出願公開第2006/0066793号明細書に記載されている。
本発明の好ましいPSA型液晶ディスプレイは:
・ピクセル領域を定義するピクセル電極を含み、ピクセル電極は各ピクセル領域に配置されたスイッチ素子に接続され、任意にマイクロスリットパターンを含む第1基板と、任意にピクセル電極上に配置された第1配向層と、
・第1基板に面する第2基板の部分全体に配置されてもよい共通電極層と、任意に第2配向層とを含む第2基板と、
・第1基板および第2基板の間に配置され、上および下に記載される通りのLC媒体を含むLC層であって、重合性化合物は重合形態で存在してもよいLC層と
を含む。
第1および/または第2配向層は、LC層のLC分子の配向方向を制御する。例えば、PS-VAディスプレイでは、配向層は、LC分子にホメオトロピック(または垂直)配向(即ち、表面に対して垂直)またはチルト配向を付与するように選択される。このような配向層は、例えば、ポリイミドを含んでよく、また、ラビングされてもよく、あるいは光配向法によって調製されてよい。
LC媒体を有するLC層は、ディスプレイの基板間に、ディスプレイ製造業者が従来から用いている方法、例えば、所謂ワンドロップフィリング(ODF:one-drop-filling)法により成膜することができる。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。重合は、1段階で行うことも、2段階以上で行うこともできる。
PSA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、光学遅延層、個々のピクセル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、これらはすべて当業者にはよく知られており、発明的技能なしで採用できる。
電極構造は、個々のディスプレイの種類に応じて当業者が設計することができる。例えば、PS-VAディスプレイの場合、2つまたは4つ以上の異なるチルト配向方向を作り出すために、スリットおよび/またはバンプまたは突起を有する電極を提供することによって、LC分子のマルチドメイン配向を誘発できる。
重合時に重合性化合物は共重合体を形成し、これによりLC媒体中のLC分子があるチルト角を持つようになる。特定の理論に束縛されることを望まないが、重合性化合物によって形成される架橋ポリマーの少なくとも一部は、LC媒体から相分離または析出し、基板または電極、あるいはその上に設けられた配向層上にポリマー層を形成すると考えられている。形成されたポリマーの少なくとも一部は、LC/基板界面に集積することが顕微鏡測定データ(SEMおよびAFMなど)により確認されている。
重合は一段階で行うことができる。また、まず、チルト角を生じさせるために、第1段階で、任意に電圧を印加しながら重合を行い、その後、電圧を印加しない第2重合段階で、第1段階で反応しなかった化合物を重合または架橋する(「最終硬化」)ことが可能である。
好適かつ好ましい重合方法は、例えば、熱重合または光重合、好ましくは光重合、特にUV誘発光重合であり、これは重合性化合物をUV放射に曝露することによって達成することが可能である。
式Mおよびそのサブ式の重合性化合物は、特に、以下の特徴の1つ以上またはそれらの任意の組み合わせを含むPSAディスプレイの調製プロセスにおいて良好なUV吸収を示し、したがって、特に好適である:
・重合性媒体は、ディスプレイ内でUV光に曝露され、ディスプレイの電極に電圧を印加する第1UV曝露工程(「UV1工程」)でチルト角を生成し、ディスプレイの電極に電圧を印加しない第2UV曝露工程(「UV2工程」)で重合性化合物の重合を完結する2ステップの工程を含む、
・重合性媒体は、UV-LEDランプによって生成されたディスプレイにおいて、好ましくは少なくともUV2工程において、より好ましくはUV1およびUV2工程の両方において、UV光に曝露される、
・重合性媒体は、省エネルギーUVランプ(「グリーンUVランプ」としても知られている)によって生成されたディスプレイ内のUV光に曝露される。これらのランプは、300~380nmの吸収スペクトルにおいて相対的に低い強度(従来のUV1ランプの1/100~1/10)を特徴とし、好ましくはUV2工程で使用されるが、工程上高い強度を避ける必要がある場合には任意にUV1工程にも使用される、
・重合性媒体は、PS-VAプロセスにおける短いUV光曝露を避けるために、より長い波長、好ましくは340nm以上、より好ましくは350~370nm未満、非常に好ましくは355~368nmにシフトされた放射スペクトルを有するUVランプによって生成されたディスプレイ内のUV光に曝露される。
より低い強度およびより長い波長へのUVシフトによって、UV光によって生じることがあるダメージから有機層を保護する。
本発明の好ましい実施形態は、上および下に記載する通りのPSAディスプレイを調製するためで、1つ以上の以下の特徴またはそれらの所望の組み合わせを含む方法に関する:
・重合性LC媒体を、チルト角を生成するための電圧を印加する第1UV曝露工程(「UV-1工程」)と、重合性化合物の重合を完結するための電圧を印加しない第2UV曝露工程(「UV-2工程」)とを含む2段階においてUV光で照射し、
・重合性LC媒体を好ましくはUV2工程において、任意にUV1工程においても、300~380nmの波長範囲内で0.5mW/cm~10mW/cmの強度を有するUVランプで生成したUV光で照射し、
・重合性LC媒体を、340nm以上で、好ましくは420nm以下、非常に好ましくは340~380nmの範囲内の、より好ましくは350~370未満nmの範囲内の、最も好ましくは355~368nmの範囲内の波長を有するUV光で照射し、
・ディスプレイの電極に電圧を印加しながら、重合性LC媒体をUV光で照射し、
・UV-LEDランプを使用して、UV光による照射を行う。
この好ましい方法は、例えば、所望のUVランプを使用するか、それぞれ所望の波長を有するUV光を実質的に透過し、それぞれ所望でない波長を有する光を実質的に遮断するバンドパスフィルターおよび/またはカットオフフィルターを使用することで実施可能である。例えば、300~400nmの波長λのUV光で照射が望ましい場合、λが300nm超400nm未満の波長を実質的に透過するワイドバンドパスフィルターを使用して、UV照射を実施可能である。340nm超の波長λのUV光で照射することが望ましい場合、340nm超の波長λを実質的に透過するカットオフフィルターを用いて、UV照射を実施可能である。
本発明の好ましい実施形態においてUV照射は、UV-LEDランプを使用して行われる。
狭い発光ピークを1つのみ持つUV-LEDランプをPSA工程で使用することは例えば、LEDランプの発光波長に吸収を示す適切な重合性化合物を選択することに応じて、LC媒体中の重合性化合物への、より効果的に光エネルギー伝達などの幾つかの利点がある。これによりUV強度および/またはUV照射時間を低減でき、よってタクトタイムの短縮、エネルギーおよび製造コストの節約が可能になる。別の利点はランプの発光スペクトルが狭いため、光重合に適した波長の選択が、より容易になることである。
非常に好ましくはUV光源は、340~400nmの範囲内、より好ましくは340~380nmの範囲内の波長を発するUV-LEDランプである。365nmの波長のUV光を発するUV-LEDランプが特に好ましい。
この好ましい方法は、より長い波長のUVを用いてのディスプレイの製造を可能にし、これにより、UV光の短波長成分の有害作用および損傷作用を低減または回避できる。
UV放射エネルギーは、一般的に6~100Jであり、製造工程の条件による。
本発明によるLC媒体は、コモノマー、キラルドーパント、重合開始剤、禁止剤、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、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、色素、顔料およびナノ粒子が挙げられるリストより限定することなく好ましくは選ばれる1種類以上の更なる成分または添加剤を追加的に含んでよい。
更にLC媒体に、例えば0~15重量%の多色性色素、更にナノ粒子、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.第24巻、第249~258頁(1973年))の導電性を向上させる物質や、誘電率異方性、粘度、ネマチック相の配向を変更する物質を添加することが可能である。このタイプの物質は、例えば、独国特許出願公開第22 09 127号明細書、22 40 864号明細書、23 21 632号明細書、23 38 281号明細書、24 50 088号明細書、26 37 430号明細書および28 53 728号明細書に記載されている。
本発明によるLC媒体の上に列記する好ましい実施形態の個々の成分は既知であるか、それらを調製する方法は文献に記載されている標準的な方法に基づいているため、それらを調製する方法は当業者によって先行技術より容易に導くことができるかの何れかである。式CYの対応する化合物は、例えば、欧州特許出願公開第0 364 538号明細書に記載されている。式ZKの対応する化合物は、例えば、独国特許出願公開第26 36 684号明細書および独国特許出願公開第33 21 373号明細書に記載されている。
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、更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、更に、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が対応する重水素などの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る。他に明記しない限り、化学式への変換は下表A.1~A.3に従って行われる。それぞれ全ての基C2n+1、C2m+1およびC2l+1またはC2n、C2mおよびC2l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.1は化合物の核の環要素のコードを示し、表A.2は架橋単位を列記し、表A.3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A.1:環要素>
Figure 2023178256000165
Figure 2023178256000166
Figure 2023178256000167
<表A.2:架橋単位>
Figure 2023178256000168
<表A.3:末端基>
Figure 2023178256000169
Figure 2023178256000170
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。
表Bに、化合物の例示的な構造をそれぞれの略号とともに示す。
<表B>
表Bにおいて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、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、非常に好ましくは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「-nVm」は好ましくは「2V1」である。(O)C2m+1は、C2m+1またはOC2m+1を意味する。
Figure 2023178256000171
Figure 2023178256000172
Figure 2023178256000173
Figure 2023178256000174
Figure 2023178256000175
Figure 2023178256000176
Figure 2023178256000177
Figure 2023178256000178
Figure 2023178256000179
Figure 2023178256000180
Figure 2023178256000181
Figure 2023178256000182
Figure 2023178256000183
Figure 2023178256000184
Figure 2023178256000185
Figure 2023178256000186
Figure 2023178256000187
Figure 2023178256000188
Figure 2023178256000189
Figure 2023178256000190
Figure 2023178256000191
Figure 2023178256000192
本発明の好ましい実施形態において本発明によるLC媒体は、表Bからの化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
<表C>
表Cは本発明によるLC媒体に添加できる可能なキラルドーパントを示す。
Figure 2023178256000193
Figure 2023178256000194
LC媒体は、好ましくは0~10重量%、特に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Cからの化合物から成る群より選択される1種類以上のドーパントを含む。
<表D>
表Dは、本発明によるLC媒体に添加できる可能な安定化剤を示す。ここでnは1~12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、6、7または8を表し、末端メチル基は示していない。
Figure 2023178256000195
Figure 2023178256000196
Figure 2023178256000197
Figure 2023178256000198
Figure 2023178256000199
Figure 2023178256000200
Figure 2023178256000201
Figure 2023178256000202
LC媒体は、好ましくは0~10重量%、特に好ましくは1ppm~5重量%、特に好ましくは1ppm~1重量%の安定化剤を含む。LC媒体は好ましくは、表Dからの化合物から成る群より選択される1種類以上の安定剤を含む。
<表E>
表Eは、本発明によるLC媒体において使用できる例示的な反応性メソゲン化合物を示す。
Figure 2023178256000203
Figure 2023178256000204
Figure 2023178256000205
Figure 2023178256000206
Figure 2023178256000207
Figure 2023178256000208
Figure 2023178256000209
Figure 2023178256000210
Figure 2023178256000211
Figure 2023178256000212
Figure 2023178256000213
Figure 2023178256000214
Figure 2023178256000215
Figure 2023178256000216
Figure 2023178256000217
Figure 2023178256000218
Figure 2023178256000219
Figure 2023178256000220
Figure 2023178256000221
Figure 2023178256000222
Figure 2023178256000223
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-182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。これらのなかでも化合物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-58、RM-64、RM-74、RM-76、RM-88、RM-91、RM-102、RM-103、RM-109、RM-116、RM-117、RM-120、RM-121、RM-122、RM-139、RM-140、RM-142、RM-143、RM-145、RM-146、RM-147、RM-149、RM-156~RM-163、RM-169、RM-170およびRM-171~RM-183が特に好ましい。
<表F>
表Fは、本発明によるSA-VAおよびSA-FFSディスプレイ用のLC媒体において重合性化合物と共に使用できる垂直配向用の自己配向性添加剤を示す。
Figure 2023178256000224
Figure 2023178256000225
Figure 2023178256000226
Figure 2023178256000227
Figure 2023178256000228
Figure 2023178256000229
Figure 2023178256000230
Figure 2023178256000231
Figure 2023178256000232
Figure 2023178256000233
Figure 2023178256000234
Figure 2023178256000235
Figure 2023178256000236
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1種類以上のRMと組み合わせて、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、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。
加えて、以下の略称および記号を使用する:
は20℃における容量閾電圧[V]であり、
は20℃および589nmにおける異常屈折率であり、
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、
γは20℃における回転粘度[mPa・s]であり、
は20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]であり、
は20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数[pN]であり、
は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]であり、
av.は20℃における平均弾性定数[pN]で、本明細書において
Figure 2023178256000237
の通り定義され、
LTS(low-temperature stability)は試験用セル内において決定される相の低温安定性であり、
VHR(voltage holding ratio)は電圧保持率である。
他に明記しない限り、本出願において全ての濃度は重量パーセントで示され、対応する混合物全体に関し、全ての固体または液晶成分を含み、溶媒を含まない。
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。更に、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(V)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。
他に明記しない限り、上および下に記載される通り、PSAディスプレイ内で重合性化合物を重合するプロセスは、LC媒体が液晶相、好ましくは、ネマチック相を示す温度において行われ、最も好ましくは、室温において行われる。
他に明記しない限り、試験用セルを調製し、それらの電気光学的および他の特性を測定する方法は、以降に記載する通りの方法またはそれらに類似して行う。
他に明記しない限り、チルト角の測定用に使用されるPSVAディスプレイまたはPSVA試験用セルは約4μmの間隔で離れている2枚の平坦で平行なガラス製外板から通常成り、それぞれの外板は内側に電極層および最上部にポリイミド配向層を有しており、ただし、2つのポリイミド層は互いに逆平行にラビングされており、液晶分子のホメオトロピックエッジ配向を生じる。PSVAディスプレイまたは試験用セルは同一の構造を有するが、一方または両方のポリイミド層が省略されている。
重合性化合物は、同時に電圧をディスプレイに印加(通常、10V~30Vの交流、1kHz)しながら、所定の時間で規定の強度のUV光での照射によって、ディスプレイまたは試験用セル内で通常重合する。
チルト角は、Axometrics社製ミューラーマトリックス偏光計「AxoScan」を使用して通常決定する。本明細書において、低い値(即ち、角度90°からの大きな外れ)が大きなチルトに対応する。
他に明記しない限り、用語「チルト角」はLCダイレクターおよび基板の間の角度を意味し、「LCダイレクター」は均一に配向するLC分子の層におけるLC分子の光学的主軸の好ましい配向方向を意味し、カラミチック、単軸的で正の複屈折性LC分子の場合、それは、それらの分子長軸に対応する。
<例1>
ネマチックLC混合物N1は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000238
混合物N1は式IA1の化合物を含み、低下した粘度を示す。
Figure 2023178256000239
混合物N1に、100ppmの安定剤H-1-1-1が添加される。
Figure 2023178256000240
<例2>
ネマチックLC混合物N2は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000241
混合物N2に、150ppmの安定剤ST-3a-1が添加される。
Figure 2023178256000242
<例3>
ネマチックLC混合物N3は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000243
混合物N5に、150ppmの安定剤ST-3b-1が添加される。
Figure 2023178256000244
<例4>
ネマチックLC混合物N4は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000245
混合物N4に、50ppmの安定剤H-2-1-1が添加される。
Figure 2023178256000246
<例5>
ネマチックLC混合物N5は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000247
混合物N5に、100ppmの安定剤ST-8-1が添加される。
Figure 2023178256000248
<例6>
ネマチックLC混合物N6は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000249
混合物N6に、50ppmの安定剤ST-9-1が添加される。
Figure 2023178256000250
<例7>
ネマチックLC混合物N7は、以下の通り配合される。
Figure 2023178256000251
混合物N7に、50ppmの安定剤ST-12が添加される。
Figure 2023178256000252
<例8>
例1の混合物に0.3%の重合性化合物RM-171および100ppmの安定剤ST-3a-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000253
<例9>
例2の混合物に0.3%の重合性化合物RM-171および100ppmの安定剤ST-3a-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例10>
例1の混合物に0.3%の重合性化合物RM-1および100ppmの安定剤ST-3b-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000254
<例11>
例3の混合物に0.3%の重合性化合物RM-35および50ppmの安定剤H-1-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000255
<例12>
例4の混合物に0.3%の重合性化合物RM-120および150ppmの安定剤ST-9-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000256
<例13>
例5の混合物に0.3%の重合性化合物RM-142および150ppmの安定剤ST-8-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000257
<例14>
例7の混合物に0.3%の重合性化合物RM-143および150ppmの安定剤ST-3a-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000258
<例15>
例6の混合物に0.3%の重合性化合物RM-172および50ppmの安定剤H-2-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000259
<例16>
例2の混合物に0.3%の重合性化合物RM-159および50ppmの安定剤H-2-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000260
<例17>
例1の混合物に0.3%の重合性化合物RM-145を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000261
<例18>
例2の混合物に0.3%の重合性化合物RM-156および150ppmの安定剤ST-8-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000262
<例19>
例1の混合物に0.35%の重合性化合物RM-162および50ppmの安定剤H-2-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000263
<例20>
例7の混合物に0.4%の重合性化合物RM-58および150ppmの安定剤ST-3b-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000264
<例21>
例6の混合物に0.3%の重合性化合物RM-160および150ppmの安定剤ST-8-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000265
<例22>
例2の混合物に0.4%の重合性化合物RM-163および100ppmの安定剤ST-9-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000266
<例23>
例3の混合物に0.4%の重合性化合物RM-64および150ppmの安定剤ST-3b-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000267
<例24>
例2の混合物に0.4%の重合性化合物RM-169および100ppmの安定剤ST-8-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000268
<例25>
例4の混合物に0.4%の重合性化合物RM-157および150ppmの安定剤H-2-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
Figure 2023178256000269
<例26>
例1の混合物に0.3%の重合性化合物RM-171、0.1%の重合性化合物RM-1および150ppmの安定剤ST-3a-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例27>
例3の混合物に0.2%の重合性化合物RM-35、0.2%の重合性化合物RM-1および100ppmの安定剤ST-ba-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例28>
例4の混合物に0.3%の重合性化合物RM-171、0.1%の重合性化合物RM-64および100ppmの安定剤H-2-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例29>
例3の混合物に0.1%の重合性化合物RM-120、0.3%の重合性化合物RM-1および150ppmの安定剤H-1-1-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例30>
例1の混合物に0.1%の重合性化合物RM-143、0.3%の重合性化合物RM-1および150ppmの安定剤ST-3a-1を添加して、重合性混合物を調製する。
<例31>
例4の混合物に0.2%の重合性化合物RM-171、0.2%の重合性化合物RM-120および150ppmの安定剤ST-8-1を添加して、重合性混合物を調製する。

Claims (10)

  1. 負の誘電異方性を有し、式IAの1種類以上の化合物を含むLC媒体。
    Figure 2023178256000270
    (式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する:
    1Aは、1~12個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ基であり、ただし1個以上の隣接しないCH基はシクロプロピル、シクロブチルまたはシクロペンチルで置き換えられており、
    2Aは、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし1個以上の隣接しないCH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-、-CR=CR00-、-C≡C-、
    Figure 2023178256000271
    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またはClで置き換えられてよい。)、好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシであり、
    1A、L2Aは、F、Cl、CFまたはCHFであり、
    Yは、H、F、Cl、CF、CHFまたはCH、好ましくはHまたはCH、特に好ましくはHであり、
    nは、0または1である。)
  2. 式IAの化合物は以下のサブ式から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のLC媒体。
    Figure 2023178256000272
    Figure 2023178256000273
    (式中、「(O)」は酸素原子または単結合を表し、「alkyl」は1~6個のC原子を有するアルキル基を表す。)
  3. 式IIA、IIB、IICおよびIIDの化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を更に含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のLC媒体。
    Figure 2023178256000274
    (式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、それぞれ互いに独立に以下の意味を有する:
    21およびR22は、H、15個までのC原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基であり、該基は無置換またはF、Cl、CNもしくはCFで一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はOおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-CO-O-、-O-CO-、
    Figure 2023178256000275
    で置き換えられてよく、ただし式IIDにおいてR21は環状のアルキルまたはアルコキシと異なり、
    ~Lは、F、Cl、CFまたはCHFであり、
    Yは、H、F、Cl、CF、CHFまたはCHであり、
    、Zは、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CHCHO-であり、
    pは、0、1または2であり、および
    qは、0または1であり、
    ただし式IIDにおいてZおよびZが単結合を表す場合、R21は環状のアルキルまたはアルコキシと異なる。)
  4. 式IV-1~IV-4の化合物の群から選択される1種類以上の化合物を追加して含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 2023178256000276
    (式中、
    alkylおよびalkyl’は、互いに独立に1~7個のC原子を有するアルキルを表し、
    alkenylは、2~5個のC原子を有するアルケニル基を表し、
    alkenyl’は、2~5個のC原子を有するアルケニル基を表し、および
    alkoxyは、1~5個のC原子を有するアルコキシを表す。)
  5. 式Vの1種類以上の化合物を追加して含むことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 2023178256000277
    (式中、
    51およびR52は互いに独立に、H、15個までのC原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルケニル基を表し、該基は無置換であるか、F、Cl、CNもしくはCFで一置換されているかまたはハロゲンで少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基はO原子が互いに直接連結しないようにして、-O-、-S-、-C≡C-、-CFO-、-OCF-、-OC-O-、-O-CO-、
    Figure 2023178256000278
    で置き換えられてよく、
    Figure 2023178256000279
    51、Z52は、それぞれ互いに独立に-CH-CH-、-CH-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-または単結合を表し、および
    nは、1または2である。)
  6. 重合性化合物、安定剤、キラルドーパント、重合開始剤および自己配向性添加剤から成る群より選択される1種類以上の添加剤を追加して含むことを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のLC媒体。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載のLC媒体を調製する方法であって、請求項1または2において定義される通りの式IAの1種類以上の化合物を、1種類以上の更なるLC化合物と、および任意に1種類以上の添加剤と混合する工程を含む、方法。
  8. 請求項1~6のいずれか1項において定義される通りのLC媒体を含む、LCディスプレイ。
  9. VA、IPS、FFS、UB-FFSまたはUVAモードのLCディスプレイであることを特徴とする、請求項8のLCディスプレイ。
  10. 請求項1~6のいずれか1項に記載のLC媒体の、または請求項8または9に記載のLCディスプレイの、省エネルギーLCディスプレイのための方法。
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