JP5230198B2 - 液晶化合物、液晶媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、メソゲン性化合物、メソゲン性媒体およびこれらのメソゲン性媒体を光変調媒体として含む電気光学ディスプレイに関し、とくにメソゲン性調節媒体が、光学的にアイソトロピック相にある、好ましくはブルー相にある温度において、作動するディスプレイに関する。
解決するべき課題および従来技術
電気光学ディスプレイおよびメソゲン性光変調媒体として、ディスプレイにおいて作動するときにアイソトロピック相にあるものはDE 102 17 273 Aに記載されている。電気光学ディスプレイおよびメソゲン性光変調媒体でディスプレイにおいて作動するときにいわゆるブルー相にあるものは、DE 103 13 979.6に記載されている。
これらの文献に記載されているメソゲン性媒体およびディスプレイは、周知の汎用されているネマチック相の液晶を用いたディスプレイに比較して重要な利点を与える。かかるディスプレイは、例えば液晶ディスプレイ(liquid crystal displays (LCDs))としてねじれネマティック(twisted nematic (TN))モードで作動するもの、超ねじれネマティック(super twisted nematic (STN))モードで作動するもの、および電子制御複屈折(electrically controlled birefringence (ECB))モードで作動するものおよび種々の改変を伴うものならびにインプレーンスイッチング(in-plane switching (IPS))モードで作動するものなどである。これらの利点の中で最も顕著なものははるかに速い切り換え時間および有意に広い光学視野角である。
しかしながら、他の液晶相、例えば表面安定強誘電性液晶ディスプレイ(surface stabilized ferroelectric liquid crystal displays (SSF LCDs))のスメクチック相にあるメソゲン性媒体を用いたディスプレイと比較すると、DE 102 17 273.0およびDE 103 13 979に記載されているディスプレイは製造がはるかにより容易である。例えば、それらは細いセルギャップを必要とせず、電気光学的効果はセルギャップの僅かな変位に対してそれほど反応しない。
しかしながら、これらの特許文献に記載の液晶媒体に必要な作動電圧は、ある種のアプリケーションにおいては高すぎる。また、これらの媒体の作動電圧は、温度によって変化し、一般に温度上昇に伴って作動電圧が劇的に上昇してしまうこととなる。これによって液晶媒体のディスプレイ用途のブルー相における適用が制限される。これらの特許文献に記載の液晶媒体のさらなる欠点は、極めて要求度が高いアプリケーションにおいては信頼性が十分ではないことである。かかる不十分な信頼性は、電圧保持率(VHR)に現れることがあり、上記液晶媒体においては90%未満である。
いくつかの化合物および組成物としてブルー相をコレステリック相およびアイソトロピック相の間において有し、多くの場合光学顕微鏡によって観察されるものが報告されている。ブルー相が観察されるこれらの化合物または組成物は典型的には単一のメソゲン性化合物であるかまたは高いキラリティを有する混合物である。しかし、ブルー相が観察されるのは極めて狭い温度範囲においてのみであり、典型的にはセ氏1度(ケルビン)の幅より小さい。一方、DE 103 13 979.6に記載されている新規な高速切り換えディスプレイモードを作動させるためには、用いる光変調媒体はブルー相でなければならない。したがって、光変調媒体としてブルー相が極力広いものを有するものが要求されている。
それゆえに、強く要望されているのは、光変調媒体として広い相範囲を有するブルー相を有するものであって、それが達成されるのはメソゲン性化合物自体の適切な混合、または好ましくはホスト混合物として適切なメソゲン特性を有するものと単一のドーパントまたはドーパントの混合物としてブルー相を広い温度範囲において安定せしめるものであるものである。
要するところ、必要とされているのは、液晶媒体として媒体がブルー相である温度において作動する液晶ディスプレイにおいて作動するものとして、下記の技術的な改良を与えるものである:
−作動電圧が低減されている、
−作動電圧の温度依存性が低減されているおよび
−信頼性、例えばVHRが向上している。
本発明
驚くべきことに、分子構造としてメソゲン基および少なくとも1つのバルキーな末端基を有し、それらのそれぞれは少なくとも2つの環要素を含み、これらの環要素のうちの2つは直接結合するかまたは架橋基を介して1,3−ジオキサン−5−イル基の第2炭素原子に結合されている、好ましくはメソゲン基が1,3−ジオキサン−5−イル基の第5炭素原子に結合しているもの有する化合物が、適切にブルー相が安定な温度範囲を顕著に拡大せしめ、そのような相をそれ自体では示さないそれぞれのメソゲン性ホストにおいてブルー相を誘起せしめさえすることが見いだされた。好ましくは該メソゲン性ホストは液晶ホストである。
前記メソゲン性化合物の特徴は、1つまたは2つ以上のバルキーな末端基を有し、それらのそれぞれが少なくとも2つの環要素を含み、これらの環要素のうちの2つは任意に直接結合するかまたは架橋基を介して中心原子または中心基に結合されていて、それらは前記架橋基と同一でも異なっていてもよいことにある。1つまたは2つ以上の前記バルキーな末端基は、それぞれ少なくとも2つの環要素を含有するところ、それらは好ましくは4−、5−、6−または7員環であり、好ましくは5−または6員環であり、それらは直接結合するかまたは架橋基を介して1,3−ジオキサン−5−イル基の第2炭素原子に結合されていて、さらに任意に相互に直接結合するかまたは架橋基を介して結合していてもよい。
好ましい態様において本発明の化合物は、キラル化合物、すなわちキラル中心、好ましくはキラルに置換された原子、最も好ましくはキラルに置換されたC原子を有する群である。
好ましくはメソゲンコアおよび少なくとも1つのバルキーな末端基からなる分子構造を有するこれらの化合物は、式Iのメソゲン性化合物である。
Figure 0005230198
式中、
Figure 0005230198
は2価の基であり、式
Figure 0005230198
で表され、
Figure 0005230198
は、2つの1価の基、短いMRであり、それぞれ相互に独立して式MR−1で表されるものであるか、または2価の基、短いDRであり、好ましくは式DR−1、DR−2およびDR−3からなる群から選択され、好ましくは式DR−1から選択され、
Figure 0005230198
11はH、F、Cl、Br、I、CN、NO、NCS、SF 、SOCFまたは直鎖状または分枝状のアルキルであり、好ましくは1〜20個のC原子を有し無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNによって単置換または多置換されていて、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は任意に、それぞれの場合それぞれ相互に独立して−O−、−S−、−NH−、−NR01−、−SiR0102−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY=CY−または−C≡C−によって置換されていて、Oおよび/またはS原子は直接相互に結合していることはなく、好ましくはH、ハロゲン、1〜7個のC原子の好ましくは2〜5個のC原子のn−アルキル、n−アルコキシ、2〜7個のC原子の好ましくは2〜5個のC原子のアルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルまたはCN、NCS、ハロゲン、好ましくはF、Cl、ハロゲン化アルキル、アルケニルまたはアルコキシ、好ましくはモノ、ジまたはオリゴフッ化アルキル、アルケニルまたはアルコキシ、特に好ましくはCF、OCFHまたはOCFまたはR11はPG−SGを表し、
12〜R14はそれぞれ相互に独立してR11およびMRに与えられた意味の1つを有し、
01およびR02は、それぞれ相互に独立してHまたは1〜12個の炭素原子を有するアルキル、
Figure 0005230198
であり、
RはHまたはアルキル、好ましくはHまたは1〜10個の炭素原子を有するアルキルであり、
PGは、重合性基または反応性基であり、
SGは、スペーサー基または単結合であり、および
Figure 0005230198
は、それぞれ相互に独立して芳香環および/または脂肪族サイクリック環であり、または2つまたは3つ以上の縮合芳香環または脂肪族サイクリック環を含む基であり、これらの環は任意に1つまたは2つ以上のヘテロ原子としてN、Oおよび/またはSから選択されるものを含み、任意にRによって単置換または多置換されていて、
11〜Z17は、それぞれ相互に独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−CO−O−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−(CH−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合であり、
01およびY02は、それぞれ相互に独立してF、ClまたはCNであり、かつ、またはこれらのうちの1つはHであってもよく、
11〜X14は、それぞれ相互に独立してZ11に与えられた意味の1つを有し、好ましくは−O−、−CO−O−、−O−CO−、−CFO−、−OCF−、単結合であり、
11はZ11に与えられた意味の1つを有するか、または−(CH−もしくは−CH−CH(CH)−であり、好ましくは、単結合、−S−、−O−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−または−CH=CH−、最も好ましくは−O−、単結合、−CH=CH−または−S−であり、
nは0または1であり、
mはBGがMRであるときは2であり、BGがDRであるときは1であり、
oは1または2であり、
n+oは2であり、
pおよびqはそれぞれ相互に独立して0または1であり、
p+qは、好ましくは0または1であり、好ましくは0であり、
s、tおよびuはそれぞれ相互に独立して0、1または2であり、好ましくは0または1であり、好ましくは0であり、DR−2を除いてsが1または2である場合には好ましくは1であり、DR−3を除いてsおよびtが互いに独立して1または2である場合には好ましくは1である。
特に好ましいのは式Iの下記の化合物である。
−Z11および/またはZ14が−O−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−CH−O−、−O−CH−、−CF−O−、−O−CF−、−C≡C−、−CH=CH−または単結合であり、最も好ましくは−CO−O−または−O−CO−または−O−であるもの、および/または
−Z11が単結合ではないもの、および/または
−環A11が任意に1つまたは2つ以上の基Rによって置換されているフェニレンであるもの、および/または
−RがPG−SG−であるもの、および/または
−Rが1個〜12個のC原子を有する、好ましくは1個〜8個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシであるもの、または2個〜12個のC原子を有する、好ましくは2個〜7個のC原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはアルキニルであるもの、および/または
−SGが1個〜12個のC原子を有するアルキレンであり、これは任意にFによって単置換または多置換されていて、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は任意に、それぞれの場合それぞれ相互に独立して−O−、−CH=CH−または−C≡C−によって置換されていて、環に結合していて、好ましくは−O−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−および単結合から選択される基によって環Aに結合していて、および/または
−SGが単結合であるもの。
好ましい態様において環A11〜A13は相互に独立して、芳香環または脂肪サイクリック(alicyclic)環であり、好ましくは5−、6−または7員環であり、または2つまたは3つ以上の、好ましくは2つまたは3つの、縮合芳香環または脂肪サイクリック環を含む基であり、これらは任意に1つまたは2つ以上のN、Oおよび/またはSから選択されるヘテロ原子を含有し、Lによって単置換または多置換され、LはF、Cl、Br、CN、OH、NOおよび/またはアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルまたはアルコキシカルボニル基であり1個〜12個のC原子を有し、1つまたは2つ以上のH原子は任意にFまたはClによって置換されている。
Lは好ましくはF、Cl、CN、OH、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHFまたはOCであり、特にF、Cl、CN、CH、C、OCH、COCHまたはOCFであり、最も好ましくはF、Cl、CH、OCHまたはCOCHである。
好ましい態様において環B11およびB12は相互に独立して、フェニレン、ナフタレンジイル、シクロヘキサンジイルであり、任意に置換されていてもよく、好ましくはハロゲンによって置換されていて、好ましくはFまたはアルキルによって置換されていて、好ましくはn−アルキルによって置換されていて、好ましくはメチルによって置換されている。
さらに好ましい態様において環C11〜C14は、相互に独立して、フェニレン、シクロヘキサンジイルまたはナフタレンジイルであり、任意に置換されていてもよく、好ましくはハロゲンによって置換されていて、好ましくはFまたはアルキルによって置換されていて、好ましくはn−アルキルによって置換されていて、好ましくはメチルによって置換されている。
好ましい環A11〜A13、B11、B12およびC11〜C14は、例えばフラン、ピロール、チオフェン、オキサゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダゾール、フェニレン、シクロヘキシレン、シクロヘキセニレン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、アズレン、インダン、ナフタレン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、テトラヒドロピラン、アントラセン、フェナントレンおよびフルオレンである。
特に好ましくはこれらの環A〜A13、B11、B12およびC11〜C14の1つまたは2つ以上の選択は、それぞれフラン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノチオフェン−2,5−ジイル、ジチエノチオフェン−2,6−ジイル、ピロール−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、アズレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、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1,4−シクロヘキシレンからなされ、1つまたは2つの隣接していないCH基は任意にOおよび/またはSによって置換されていて、これらの基は無置換であるか上記において定義したLによって単置換または多置換されている。
好ましくは
Figure 0005230198
は相互に独立して、
Figure 0005230198
またはそれらの鏡像であり、
式中、
Rは1個〜12個のC原子を有する、好ましくは1個〜7個のC原子を有するアルキルであり、または2個〜12個のC原子を有する、好ましくは2個〜7個のC原子を有するアルケニルはアルキニルであり、1つまたは2つ以上のフェニル環に隣接していないCH基は任意にOおよび/または−CH=CH−によって置換されていて、および/または1つまたは2つ以上のH原子はハロゲンによって、好ましくはFによって置換されていてよく、
またはそれらの鏡像である。
Figure 0005230198
は相互に独立して、
Figure 0005230198
Figure 0005230198
またはそれらの鏡像であり、
式中、
RおよびR’は相互に独立して上記Rに与えられた意味の1つを有し、好ましくはアルキル、好ましくはメチル、エチルまたはプロピルであり、
および/または好ましくは
Figure 0005230198
である。
最も好ましくは1つまたは両方の
Figure 0005230198
Figure 0005230198
またはそれらの鏡像であり、
式中、
Rは上記において与えられた意味を有し、好ましくはアルキルであり、好ましくはメチル、エチルまたはプロピルであり、最も好ましくはメチルである。
本発明の好ましい態様において、基
Figure 0005230198
は単環である環A11〜A13のみを有する。極めて好ましくは、これは1つまたは2つの5−および/または6員環を有する基である。
好ましいこの基の付属式のリストを下に示す。簡便化のため、Pheはこれらの基においては1,4−フェニレンであり、PheLは1,4−フェニレン基1つ〜4つの上記定義の基Lによって置換されているものであり、Cycは1,4−シクロヘキシレンであり、Pydはピリジン−2,5−ジイルであり、およびPyrはピリミジン−2,5−ジイルである。下記の好ましい基のリストは付属式I−1〜I−20とともにそれらの鏡像を包含している。
Figure 0005230198
これらの好ましい基Zは式IにおいてZ11に与えられた意味を有する。好ましくはZは−COO−、−OCO−、−CHCH−、−C≡C−または単結合である。
極めて好ましくは基
Figure 0005230198
は下記式Ia〜Ijおよびそれらの鏡像から選択される。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式中、LはF、Cl、Br、CN、OH、NO、 および/またはアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルまたはアルコキシカルボニルであって1個〜12個の炭素原子を有し、1つまたは2つ以上のH原子は任意にFまたはCl.によって置換されているものであり、rは0、1 、2、3または4であり、好ましくは0、1または2である。
Figure 0005230198
はこれらの好ましい式において、極めて好ましくは
Figure 0005230198
Lはそれぞれ独立して上記において与えられた意味を有する。
特に好ましい式Iの化合物は少なくとも1つの基
Figure 0005230198
を有し、rは1または2である。
さらに好ましい式Iの化合物は少なくとも2つの基
Figure 0005230198
を有し、rは1であり、および/または少なくとも1つの基
Figure 0005230198
を有し、rは2である。
Figure 0005230198
は好ましくは
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式中、1,4−フェニレン環は任意にRによって、好ましくはアルキルによって、好ましくはメチルによって、置換されていてよく、および/またはアルコキシによって置換されていてよく、および/またはハロゲンによって、好ましくはFによって、置換されていてよい。
より好ましくは
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
またはそれらの鏡像であり、
式中、Rは上記において与えられた意味を有し、好ましくはアルキルであり、好ましくは1個〜6個のC原子を有し、好ましくはn−アルキルであり1つまたは2つ以上の隣接していない−CH−基は任意に−O−および/または−CH=CH−によって置換されていて、および/または1つまたは2つ以上のH原子はハロゲン、好ましくはFによって置換されていてよい。
好ましくはDR−1は下記式の群から選択される2価の基である。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
であり、
式中、パラメータは上記と同一の意味を有する。
好ましくは
Figure 0005230198
は相互に独立して
Figure 0005230198
に与えられた意味の1つを有する。
好ましい態様においてDR−1−1は下記式の群から選択される。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
好ましい態様において
Figure 0005230198
は下記群の式から選択される1価の基(MR)である。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
好ましい態様において
Figure 0005230198
の選択は、下記式の群からなされる。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
アルキル基またはアルコキシ基、すなわちアルキルであって末端CH基が−O−によって置換されているものは、本願においては直鎖状または分枝状であってもよい。好ましくは直鎖状であり、1、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、したがって好ましくは、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシであり、さらにメチル、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、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
オキサアルキルすなわちアルキルであって非末端CH基が−O−によって置換されているものは、好ましくは例えば直鎖状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−オキサノニルあるいは2−、3−、4−、5−、6−,7−、8−または9−オキサデシルである。
アルケニル基、すなわちアルキルであって1つまたは2つ以上のCH基が−CH=CH−によって置換されているものは、直鎖状または分枝状であってよい。好ましくは直鎖状であり、2個〜10個のC原子を有し、したがって好ましくはビニル、プロプ−1−,またはプロプ−2−エニル、ブト−1−、2−またはブト−3−エニル、ペント−1−、2−、3−またはペント−4−エニル、ヘクス−1−、2−、3−、4−またはヘクス−5−エニル、ヘプト−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプト−6−エニル、オクト−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクト−7−エニル、ノン−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノン−8−エニル、デク−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデク−9−エニルである。
特に好ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5−アルケニルおよびC−6−アルケニルであり、特にC〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−アルケニルである。とくに好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までのC原子を有する基が一般に好ましい。
アルキル基のうち1つのCH基が−O−によって置換されているものおよび−CO−によって置換されているものにおいて、これらの基は好ましくは隣接している。したがって、これらの基は一緒になってカルボニルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を形成する。好ましくは、そのようなアルキル基は直鎖状であり2個〜6個のC原子を有する。
したがって、好ましくはアセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)−ブチルである。
アルキル基のうち2つまたは3つ以上のCH基が−O−および/または−COO−によって置換されているものは、直鎖状または分枝状であってよい。好ましくは直鎖状であり、3個〜12個のC原子を有する。したがって、好ましくはビスカルボキシ−メチル、2,2−ビスカルボキシ−エチル、3,3−ビスカルボキシ−プロピル、4,4−ビスカルボキシ−ブチル、5,5−ビスカルボキシ−ペンチル、6,6−ビスカルボキシ−ヘキシル、7,7−ビスカルボキシ−ヘプチル、8,8−ビスカルボキシ−オクチル、9,9−ビスカルボキシ−ノニル、10,10−ビスカルボキシ−デシル、ビス(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。
アルキル基またはアルケニル基のうちCNまたはCFによって単置換されているものは好ましくは直鎖状である。CNまたはCFによる置換の位置は、あらゆる所望の位置であることができる。
アルキル基またはアルケニル基のうち少なくともハロゲンによって単置換されているものは、好ましくは直鎖状である。ハロゲンは好ましくはFまたはClであり、多置換の場合には好ましくはFである。その結果形成される基には、ペルフルオロ基も包含される。単置換の場合、置換基であるFまたはClはあらゆる所望の位置にあってよいが、好ましくはω位である。特に好ましい直鎖状基であって末端F置換基を有するものの例は、フルオロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロヘキシルおよび 7−フルオロヘプチルである。しかし、Fの他の位置を除外しない。
ハロゲンの意味はF、Cl、BrおよびIであり、好ましくはFまたはClであり、最も好ましくはFである。
11〜R14のそれぞれは極性基または非極性基であることができる。極性基の場合、好ましい選択はCN、SF、ハロゲン、OCH、SCN、COR、COORまたは単フッ素化、オリゴフッ素化または多フッ素化アルキルまたはアルコキシ基であって1個〜4個のC原子を有するものからなされる。Rは任意にフッ素化されているアルキルであって1個〜4個、好ましくは1個〜3個のC原子を有する。特に好ましい極性基の選択は、F、Cl、CN、OCH、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、CHF、CHF、OCF、OCHF、OCHF、CおよびOCからなされ、特にF、Cl、CN、CF、OCHFおよびOCFからなされる。非極性基の場合、好ましくは15個までのC原子を有するアルキルまたは2個〜15個のC原子を有するアルコキシである。
11〜R14のそれぞれはアキラル基またはキラル基であってよい。キラル基の場合、好ましくは式Iの基である:
Figure 0005230198
式中、
は、1〜9個のC原子を有するアルキレンもしくはアルキレン−オキシ基または単結合であり、
は、1〜10個のC原子を有し、非置換であるか、F、Cl、BrまたはCNにより単または多置換されていてもよいアルキルまたはアルコキシ基であり、また、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基が、各々の場合において互いに独立して、−C≡C−、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−または−CO−S−により、酸素原子が互いに直接結合しないように置換されていることが可能であり、
は、Qについて定義されているが、Qとは異なるF、Cl、Br、CNまたはアルキルもしくはアルコキシ基である、
で表される。
式I中のQが、アルキレン−オキシ基である場合において、O原子は、好ましくは、キラルなC原子に隣接している。
式Iで表される好ましいキラルな基は、2−アルキル、2−アルコキシ、2−メチルアルキル、2−メチルアルコキシ、2−フルオロアルキル、2−フルオロアルコキシ、2−(2−エチン)−アルキル、2−(2−エチン)−アルコキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルおよび1,1,1−トリフルオロ−2−アルコキシである。
特に好ましいキラルな基Iは、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチルオキシカルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイルオキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチルバレリルオキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。極めて好ましいのは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルおよび1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシである。
さらに、アキラルな分枝状アルキル基を含む化合物が、例えば結晶化に対する傾向の低下のために、時々重要であり得る。このタイプの分枝状基は、一般的に、1個よりも多い分枝状鎖を含まない。好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。
重合可能な、または反応性の基PGは、好ましくは以下から選択される。
Figure 0005230198
およびWSi−。各式中、WはH、Cl、CN、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであって、特にH、ClまたはCHであり、WおよびWは、互いに独立して、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであって、特にメチル、エチルまたはn−プロピルであり、W、WおよびWは、互いに独立して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であり、Pheは、1,4−フェニレンであり、そしてkおよびkは互いに独立して、0または1である。
特に好ましくは、PGは、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、オキセタン基またはエポキシ基、特に好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基である。
スペーサー基SGについて、この目的のために当業者に知られている全ての基を、用いることができる。スペーサー基SGは、好ましくは、式SG’−Xで表され、したがって、PG−SG−は、PG−SG’−X−であり、ここで、
SG’は、20個までのC原子を有し、非置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNにより単または多置換されていてもよいアルキレンであり、また、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基が、各々の場合において互いに独立して、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−、−NR01−、−SiR0102−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−、−CO−、−CO−S−、−CH=CH−もしくは−C≡C−により置換されていることが可能であり、
Xは、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−、−CH=CH−または単結合であり、
01、R02、Y01およびY02は、前に示したそれぞれの意味の1つを有する。
Xは、好ましくは、−O−、−S−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY02=CY02−、−C≡C−または単結合、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CY01=CY02−または単結合、極めて好ましくは、共役系を形成することができる基、例えば−C≡C−もしくは−CY01=CY02−、または単結合である。
典型的な基SG’は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−または−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)−であり、pは、2〜12の整数であり、qは、1〜3の整数であり、R、R00および他のパラメーターは、前に示した意味を有する。
好ましい基SG’は、例えばエチレン、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。
他の好ましい態様において、SG’は、式I*’で表されるキラルな基である:
Figure 0005230198
式中、
およびQは、式Iにおいて示した意味を有し、
は、1〜10個のC原子を有するアルキレンもしくはアルキレン−オキシ基または単結合であり、Qとは異なり、
は重合基PGに結合している。
さらに好ましいのは、1つまたは2つの基PG−SG−を有する化合物であり、ここでSGは、単結合である。
2つの基PG−SGを有する化合物の場合において、2つの重合可能な基PGおよび2つのスペーサー基SGの各々は、同一であるかまたは異なっていてもよい。
本発明の液晶媒体は、好ましくは化合物Aを含有し、これは好ましくは式Iの化合物から優占的になり、最も好ましくは式Iの化合物からなる。
式Iの化合物の調製は、好ましくは下記のスキームに従ってなされる。
式Iの化合物のうち非縮合バルキー末端基を有するものの調製は、好ましくは次の3つの反応スキームによって示された例示の反応(スキームI〜III)またはそれらに類似の反応に従って行われる。パラメータは上において与えられたそれぞれの意味を有し、フェニル環は任意にアルキル、アルコキシまたはハロゲンによって置換されていてもよく、好ましくはハロゲンによってであり、最も好ましくはFによってである。反応スキームIIIが示すスキームは式Iのキラル化合物としてキラル末端基R11を有するもののスキームである。
Figure 0005230198
式中、R”は
Figure 0005230198
であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、
Figure 0005230198
は、相互に独立して、MR−1であり、好ましくは同一または異なって、好ましくは六員環であり、任意に置換されていてもよい。
Figure 0005230198
式中、R”はR11−X11−であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、
Figure 0005230198
であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、好ましくは環はそれぞれ六員環であり、
Figure 0005230198
は、スキームIにおいて与えられた意味をそれぞれ有し、
そして、R”は好ましくはR11であり、好ましくはアルキルまたはアルコキシであり、
Figure 0005230198
Figure 0005230198
であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、好ましくは1,4−置換フェニレン、ビフェニレン、シクロヘキシレンまたはアリールシクロヘキシルであって、任意に置換されていてもよく、
Figure 0005230198
はスキームIIにおいて与えられた意味をそれぞれ有し、好ましくは同一または異なって、好ましくはアリール環であり、任意に置換されている環でもよく、好ましくはFおよび/またはCFによって置換されている。
Figure 0005230198
式Iの化合物のうち縮合バルキー末端基を有するものの調製は、好ましくは次の3つのスキーム(スキームIV〜VI)またはそれらの類似に従って行われる。パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、同一のパラメータが複数個ある場合にはそれらは相互に独立してその意味を表し、フェニル環は任意にアルキル、アルコキシまたはハロゲンによって置換されていてもよく、好ましくはハロゲンによってであり、最も好ましくはFによってである。
Figure 0005230198
式中、R”は
Figure 0005230198
であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有する。
Figure 0005230198
式中、R”はR11−X11−であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、
12およびR13は上において与えられた意味をそれぞれ有し、
Figure 0005230198
であり、式中、パラメータは上において与えられた意味をそれぞれ有し、好ましくは1,4−置換フェニレン、ビフェニレン、シクロヘキシレンまたはアリールシクロヘキシルであって、任意に置換されていてもよい。
Figure 0005230198
本願において含むとは、組成物において、例えば媒体や成分の全体が問題とされている化合物または化合物群を、好ましくは総濃度で10%以上含有することを意味し、最も好ましくは20%以上含有することを意味する。
本願において優占的に含むとは、組成物において、全体が問題とされている化合物または化合物群を、好ましくは総濃度で80%以上含有することを意味し、より好ましくは90%以上含有することを意味し、最も好ましくは95%以上含有することを意味する。
本願においてからなるとは、組成物において、全体が問題とされている化合物または化合物群を、好ましくは総濃度で98%以上含有することを意味し、より好ましくは99%以上含有することを意味し、最も好ましくは100.0%含有することを意味する。
本発明の化合物の本発明の媒体に含有される濃度は、好ましくは0.5%以上〜30%以下の範囲であり、より好ましくは1%以上〜20%以下の範囲であり、最も好ましくは5%以上〜12%以下の範囲である。
式Iの化合物のうち非縮合バルキー末端基を有するものは、好ましくは付属式I−1〜I−36の群から選択される。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式中、パラメータは上において式Iについて与えられたそれぞれの意味を有し、好ましくは
11はアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、FまたはCNであり、好ましくはアルキルまたはアルコキシであり、
12およびR13は、相互に独立してH、F、CH、ClまたはCNであり、好ましくはFであり、
11、 Y11’ 12 およびY12’は、相互に独立してH、F、CFまたはCNであり、好ましくはH、Fまたは CFであり好ましくはHであり、
11〜L18は、相互に独立してH、F、アルキルまたはアルコキシであり、好ましくはこれらの1つまたは2つ以上はF、アルキルまたはアルコキシであり、
およびこれらの化合物のキラル化合物も包含される。
式1−15〜1−21において、 R12は好ましくはHでありR13は好ましくはFである。 式I−22〜I−28 において、 R12およびR13は好ましくはHである。
特に好ましい化合物は式1−1 、1−2、1−3、1−4、1−5、1−6、I−7、I−8、1−12、1−15、I−22および I−25の化合物である。
これらの化合物の好ましい選択は、下記群の付属式l−1a〜l−1f、l−3a〜l−3h、l−4a〜l−4c、l−5a〜l−5g、l−6a、l−6b、l−7a、l−7b、l−8a、l−11a、l−12a、l−12b、l−13a、l−14a、l−15a、l−20a、l−22a、l−25a、l−29aおよびl−32aの化合物からなされる。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式中、パラメータは上記と同一の意味を有し、
nおよびmは相互に独立して1〜7の整数であり、好ましくはそれらは相互に同一であり、好ましくは
11はアルキル、アルケニル、アルキニルまたはアルコキシである。
本発明の他の好ましい態様において、式Iの化合物のうち非縮合バルキー末端基を有するものの例は以下のとおりである。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式Iの化合物のうち、縮合バルキー末端基を有するものの選択は、好ましくは付属式I−1〜I−6の群からなされる。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
式中、パラメータは上において与えられた意味のそれぞれを有し、好ましくは、
11はアルコキシ、アルキル(これらはいずれも分枝状であってもよく、キラルであってもよい)、−CO−alkyl、−CF、−OCFまたはFであり、
R’は相互に独立してHまたはFであり、
11〜L18は相互に独立してH、F、メチルまたはメトキシであり、および
11〜Y12’は相互に独立してH、F、メチルまたはメトキシである。
式Iの化合物のうち、縮合バルキー末端基を有する本発明の例は以下のとおりである。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
さらに、1つの縮合バルキー末端基および1つの非縮合バルキー末端基を有する化合物、ならびに2つの縮合バルキー末端基を有する化合物も、本発明において好ましい。これらの選択は好ましくは化学式I##−1およびI##−3の化合物の群からなされる。
Figure 0005230198
式中、パラメータは上において与えられたそれぞれの意味を有し、パラメータのうち2種類のバルキーな末端基であって末尾の文字として「a」または「b」を付したものは、末尾の文字を有さないそれぞれのパラメータについて上記において与えた意味を有し、フェニル環は任意にさらに置換されていてもよく、好ましくはアルキル、アルコキシまたはハロゲンによって、好ましくはハロゲンによって、最も好ましくはFによって置換されていてもよい。
式Iの化合物のうち、1つの縮合バルキー末端基および1つの非縮合バルキー末端基を有する本発明の例は以下のとおりである。
Figure 0005230198
式Iの化合物のうち、2つの縮合バルキー末端基を有する本発明の例は以下のとおりである。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
好ましい態様において、本発明のメソゲン変調媒体は以下を含む。
−成分A。好ましくは1重量%〜25重量%の濃度で。成分Aは上記式Iの化合物を1種または2種以上含み、好ましくは優占的に式Iの化合物からなり、最も好ましくは全体が式Iの化合物からなる。
−任意に、誘電性が正である成分B。成分Bは式IIの化合物を1種または2種以上含み、好ましくは優占的に式IIの化合物からなり、最も好ましくは全体が式IIの化合物からなる。
Figure 0005230198
式中、
は式IにおいてR11に与えられた意味を有し、
21、A22およびA23はそれぞれ相互に独立して
Figure 0005230198
であり、A21およびA22は2回現れる場合には、それぞれ同一または異なる意味を有してよく、
21およびZ22は相互に独立して単結合、−(CH)−、−CHCH−、−CF−CF−,−CF−CH−、−CH−CF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CF−、−C≡C−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−または−O−CO−であり、Z21およびZ22は2回現れる場合には、それぞれ同一または異なる意味を有してよく、
はハロゲン、−CN、−NCS、−SF、−SOCF、アルキル、アルケニル、アルケニルオキシまたはアルキルアルコキシまたはアルコキシ基であり、それぞれCNおよび/またはハロゲンによって単置換または多置換されていてもよく、
21およびL22は、相互に独立してHまたはFであり、
mは0、1または2であり、
nは0、1、2または3であり、
oは0、1または2であり、好ましくは0または1であり、
m+n+oは3以下であり、好ましくは2以下である。
−任意に、成分C。好ましくは1重量%〜25重量%の濃度で。成分Cは式IIIの化合物を1種または2種以上含み、好ましくは優占的に式IIIの化合物からなり、最も好ましくは全体が式IIIの化合物からなる。
Figure 0005230198
式中、a、b、cおよびdはそれぞれ相互に独立して0、1または2であり、
a+b+c+dは4以下であり、
31、A32、A33およびA34は、それぞれ相互に独立して
Figure 0005230198
であり、式中、A31、A32、A33およびA34は、2回現れる場合には、それぞれ同一または異なる意味を有してよく、
31、Z32、Z33およびZ34は、相互に独立して単結合、−(CH 、−CHCH−、−CF−CF−、−CF−CH−、−CH−CF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF=CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CF−、−C≡−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CO−O−または−O−CO−であり、
31、Z32、Z33およびZ34は、2回現れる場合には、それぞれ同一または異なる意味を有してよく、
はアルキル基またはアルコキシ基であり1個〜15個の炭素原子を有し、該アルキルまたはアルコキシ基の1つまたは2つ以上のメチレン基は相互に独立して−O−、−S−、−SiR−、−CH=CH−、−C≡−、−CO−O−および/または−O−CO−によって置換されていてもよく、酸素原子および/または硫黄原子は直接相互に結合していることはなく、前記アルキルまたはアルコキシ基は無置換であるかまたはCN基により単置換されているかまたはハロゲンによって単置換もしくは多置換されていて、R11は好ましくは直鎖アルキル、アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシまたは−O−アルキレン−O−アルキル基であって10個までの炭素原子を有し、該基は無置換であるかまたはハロゲンによって単置換または多置換されていて、
31、L32、L33およびL34は相互に独立して水素、ハロゲン、CN基、アルキル基またはアルコキシ基であり1個〜15個の炭素原子を有し、該アルキルまたはアルコキシ基の1つまたは2つ以上のメチレン基は相互に独立して−O−、−S−、−SiR−、−CH=CH−、−C≡D−、−CO−O−および/または−O−CO−によって置換されていてもよく、酸素原子および/または硫黄原子は直接相互に結合していることはなく、前記アルキル基またはアルコキシ基は無置換であるかまたは−CN基によって単置換されているかもしくはハロゲンによって単置換または多置換されているが、L31、L32、L33およびL34の少なくとも1つは水素ではなく、
はF、Cl、CF、OCF、CN、NCS、−SFまたは−SO−Rであり、
およびRは相互に独立して水素または1個〜7個の炭素原子を有するアルキル基である。好ましくはRおよびRはいずれもメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり、および
はアルキル基であり、1個〜7個の炭素原子を有し、該アルキル基は無置換であるかまたはハロゲンによって単置換または多置換されており;好ましくはRはCF、Cまたはn−Cであり、
−1〜20重量%の成分D。1つのキラル化合物または2つ以上のキラル化合物を含み、これらはHTP≧20μmである。
本発明の混合物は、1〜25重量%、好ましくは2〜20重量%および最も好ましくは3〜15重量%の成分Aを含む。
成分Dの好適なキラル化合物は、らせんねじれ力の絶対値として20μm以上、好ましくは40μm以上および最も好ましくは60μm以上を有するものである。HTPの測定をMLD−6260中において、20℃の温度で測定する。
キラル成分Dは、好ましくは1種または2種以上のキラル化合物としてメソゲン構造を有し、好ましくはそれら自体が1つまたは2つ以上のメソフェーズを示すものであり、特に少なくとも1つのコレステリック相を示すものである。好ましいキラルドーパントとしてキラル成分Dに含まれるものは、特に周知のキラルドーパントであって、コレステリルノナノアート(CN)、R/S−811、R/S−1011、R/S−2011、R/S−3011、R/S−4011、R/S−5011、CB−15 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)である。好ましいのは、キラルドーパントのうち1つまたは2つ以上のキラル部位を有し、1つまたは2つ以上のメソゲン基を有するかもしくは1つまたは2つ以上の芳香族部位または脂肪族サイクリック部位がキラル部位と一緒にメソゲン基を形成しているものである。より好ましいのはキラル部位およびメソゲンキラル化合物のうちDE 34 25 503、DE 35 34 777、DE 35 34 778、DE 35 34 779、DE 35 34 780、DE 43 42 280、EP 01 038 941およびDE 195 41 820に開示されているものであって、かかる開示はこの出願に参照によって組み入れられる。特に好ましいのはキラルビナフチル誘導体としてEP 01 111 954.2に開示されているもの、キラルビナフトール誘導体としてWO 02/34739に開示されているもの、キラルTADDOL誘導体としてWO 02/06265に開示されているものおよびキラルドーパントとして少なくとも1つのフッ素化リンカーおよび1つの末端キラル部位または1つの中心キラル部位を有するWO 02/06196およびWO 02/06195に開示されているものである。
本発明の調節媒体は特性温度、好ましくは透明点として約−30℃〜約80℃の範囲を有し、特に約55℃までを有する。
本発明の混合物は1種または2種以上(2種、3種、4種以上)のキラル化合物を1〜25重量%の範囲で含有し、好ましくは2〜20重量%の範囲で含有する。特に好ましい混合物は3〜15重量%のキラル化合物を含有するものである。
好ましい態様を以下に示す:
−1種、2種または3種以上の式Iの化合物を含むもの;
−成分Bが、好ましくは1種または2種以上の式IIの化合物以外に1種のエステル化合物または2種以上のエステル化合物として式Zのものを含むもの。
Figure 0005230198
式中、Rは式IにおいてR11に与えられた意味を有し、
Figure 0005230198
はF、Cl、CN、NCS、OCF、CFまたはSFである。
特に好ましい混合物は式Zの化合物を5%〜35%、好ましくは10%〜30%および特に好ましくは10%〜20%含有する。
成分Bは好ましくはさらに1種または2種以上式Nの化合物を含有する。
Figure 0005230198
式中、
Rは、式IにおいてR11に与えられた意味を有し、好ましくはアルキルまたはAlkyl−C≡Cであり、
“Alkyl”は1個〜7個のC原子を有するアルキルであり、好ましくはn−アルキルであり、および
nは0または1である。
−成分Bは好ましくはさらに1種の化合物または2種以上の化合物として式Eのエステル化合物を含む:
Figure 0005230198
式中、Rは式IにおいてR11について与えられた意味を有し、好ましくはアルキルであり、
Figure 0005230198
−式Eの化合物の割合は好ましくは10−30重量%であり、特に15%〜25%である。
−前記媒体は好ましくは式Q−1およびQ−2の化合物の群から選択される1種の化合物または2種以上の化合物を含む。
Figure 0005230198
式中、Rは式IにおいてR11について与えられた意味を有し、nおよびmは相互に独立して0または1である。
−前記媒体は好ましくは式IIにおいてRがメチルである化合物の群から選択されるものを1種または2種以上含む。
−前記媒体は好ましくは1種のジオキサン化合物、2種以上のジオキサン化合物、好ましくは1種のジオキサン化合物または2種のジオキサン化合物として、式Dx−1およびDx−2の群から選択されるものを含む。
Figure 0005230198
式中、Rは式IにおいてR11について与えられた意味を有する。
見出されたのは、比較的小さい割合で式Iの化合物を慣用の液晶材料と混合した場合であっても、特に式IIおよびIIIの1種または2種以上の化合物と混合した場合、作動電圧が低下し作動温度幅が拡大することである。好ましいのは特に混合物として式Iの化合物に加えて1種または2種以上の式IIの化合物を含むもの、特に式IIでXがF、Cl、CN、NCS、CFまたはOCFであるものを含むものである。式I〜IIIの化合物は無色、安定であり、かつ相互におよび他の液晶材料と溶解し合う。
式Iおよび式IIおよび式IIIの化合物との最適な混合比は、実質的に所望の特性、式I、IIおよび/またはIIIの成分の選択および存在するかもしれない他の成分の選択に依存する。前述の範囲内の適切な混合比は、場合ごとに容易に決定することができる。
本発明の混合物中の式I〜IIIの化合物の総量は重大ではない。したがって該混合物は、1種または2種以上の他の成分を含むことによって種々の特性を最適にすることができる。しかし、作動電圧および作動温度に対して観察される効果は、全般に、式I〜IIIの化合物の総濃度が高いほど大きくなる。
特に好ましい態様において、本発明の媒体は式IIIの化合物としてXがF、OCF、OCHF、OCH=CF、OCF=CFまたはOCF−CFHである化合物を含む。式Iの化合物との好ましい相乗効果によって、特に有利な特性がもたらされる。特に、混合物のうち式Iの化合物、式IIの化合物および式IIIの化合物を含むものは低い作動電圧を有することによって差別化される。
個々の式II〜IIIの化合物およびそれらのそれぞれの付属式で表される化合物として本発明の媒体において用い得るものは、知られているかまたは公知の化合物と同様にして調製し得る。
偏光子、電極基板および表面処理された電極からの本発明のMLCディスプレイの構築は、このタイプのディスプレイに慣用の構築に相当する。ここで、慣用の構築の語は広く解釈されるべきであり、MLCディスプレイのすべての誘導型および改変型を網羅し、特にポリ−Si TFTまたはMIMに基づくマトリックス表示素子を網羅する。しかし、とくに好ましいディスプレイは電極を基板の1つのみに有する、すなわちいわゆる統合電極型としてIPSディスプレイに用いられているものを有するものであり、好ましくは確立した構造の1つに有するものである。
しかし、本発明のディスプレイとねじれネマティックセルに基づく慣用のディスプレイとの顕著な相違点は、液晶層の液晶パラメータの選択にある。
本発明の媒体は、自体慣用の方法において製造される。一般に、成分は互いに溶解するが、有利には上昇温度においてである。好適な助剤によって、あらゆるタイプのこれまで開示された液晶ディスプレイ要素において用い得るようにして本発明の液晶相の改変を行うことが可能である。このタイプの助剤は当業者に公知であり、文献に詳細に記載されている(H. KelkerおよびR. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980)。例えば、多色性の色素を添加して有色のゲスト−ホストシステムとしたり、または物質を加えて誘電異方性、粘度および/またはネマチック相の配向を改変することができる。さらに、安定化剤および抗酸化剤を添加することができる。
本発明の混合物はTN、STN、ECBおよびIPSアプリケーションおよびアイソトロピック切り換えモード(ISM)アプリケーションに好適である。したがって、それらの電気光学デバイスおよび電気光学として本発明の化合物を少なくとも1種ふくむ液晶媒体を含有するものが、本発明の主題である。
本発明の混合物が極めて好適なのは、光学的にアイソトロピック状態において作動するデバイスにおいてである。本発明の混合物は、驚くべきことにそれぞれの使用に対して極めて好適である。
電気光学デバイスのうち光学的にアイソトロピック状態において作動するかまたは作動し得るものが近年関心を集めていて、それはビデオ、TVおよびマルチメディアアプリケーションにおいてである。その理由は、従来の液晶ディスプレイが電気光学効果として液晶の物性に基づくものを用いているところ、非常に大きい切り換え時間を要し、該アプリケーションにおいて好ましくないからである。また、従来のディスプレイの多くは、コントラストが視野角に顕著に左右され、代わりにこの望ましくない特性を補償する方策が必要であるからである。
デバイスとして電気光学効果をアイソトロピック状態において用いるものについて、例えば独国出願DE 102 17 273 A1が開示しているのは、光制御(光変調)素子として、変調のためのメソゲン性調節媒体が作動温度においてアイソトロピック状態にあるものである。これらの光変調素子の動作温度において、およびそれぞれの変調素子およびディスプレイに対して光学的にアイソトロピックの状態にある。これらの光変調素子は、極めて短い切り換え時間および優れたコントラストの視野角依存性を備えている。しかし、該素子の駆動電圧または作動電圧は極めて多くの場合、いくつかのアプリケーションには高すぎて不適である場合がある。
独国出願DE 102 41 301はまだ公開されておらず、具体的な電極の構造として顕著な駆動電圧の低減を可能とするものが記載されている。しかし、これらの電極の場合、光調節素子の製造過程が複雑である。
また、光制御素子として、例えばDE 102 17 273 A1およびDE 102 41 301に開示されているものは、いずれも顕著な温度依存性を示す。光制御媒体のうちアイソトロピック状態にあるものの電場によって誘導される電気光学効果が最も明瞭になる温度は制御媒体の透明点付近である。この範囲においては、光制御素子の特性電圧は最も低い値となり、そのため必要な作動電圧が最も低くなる。温度が上がるに従って特性電圧、そして作動電圧が、著しく増大する。典型的な温度依存性の範囲は、セ氏1度あたり約数ボルト〜セ氏度あたり約10ボルト以上である。DE 102 41 301には種々の構造としてアイソトロピック性状態において作動可能なまたは作動するデバイスの電極が記載されているのに対して、DE 102 17 273 A1にはアイソトロピック媒体として様々な組成物が光制御素子においてアイソトロピック状態において作動可能なまたは作動する有用なものとして開示されている。しきい値電圧の相対的な温度依存性は、これらの光制御素子においては透明点よりセ氏1度高い温度において約50%/セ氏度の範囲である。その温度依存性は、温度が上昇するに従って低下し、透明点よりセ氏5度高い温度においては約10%/セ氏度となる。しかし、多くの実場面におけるディスプレイのアプリケーションとして前記光制御素子を用いるものにおいては、電気光学効果の温度依存性は高すぎる。これとは逆に、実用的な使用において望まれるのは、作動電圧は作動温度に依存しないことが少なくとも数セ氏度高い温度範囲において、好ましくは約セ氏5度以上、さらに好ましくは約セ氏10度以上および特に好ましくはセ氏20度以上の温度範囲において達成されることである。
ここに見いだされたのは、本発明の混合物を用いることが光制御素子中の制御媒体として極めて好適であることである。かかる光制御素子は、上記のものならびにDE 102 17 273 A1、DE 102 41 301およびDE 102 536 06に記載のようなものである。また、本発明の混合物を用いることによって、前記電気光学素子の作動電圧が作動する温度範囲が拡大される。この場合、光学的アイソトロピック状態またはブルー相はほぼ完全にまたは完全に、作動温度とは無関係である。
この効果がさらに一層明確になるのは、メソゲン性制御媒体が少なくとも1つのいわゆる「ブルー相」として上記の未公開であるDE 103 13 979に記載されているものを示すときである。液晶のうち極端に高いキラルツイストを有するものは、1種または2種以上の光学的アイソトロピック相を有することがある。それらがそれぞれコレステリックピッチを有する場合、これらの相が青色がかることが、十分に大きいセルギャップを有するセルにおいて発現し得る。そのため、それらの相も「ブルー相」と呼ばれている(Gray and Goodby, ”Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures”, Leonhard Hill, USA, Canada (1984))。電場の液晶に対する効果として、フ゛ルー相にあるものの場合の効果は、例えばH.S. Kitzerow, ”The Effect of Electric Fields on blue phases”, Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1991), Vol. 202, p. 51-83に、これまで確認された3種のブルー、すなわちBP I、BP IIおよびBP IIIとして場フリー(field-free)の液晶において観察し得るものとともに記載されている。注目すべきことは、液晶が1種または2種以上のブルー相を発現している場合に電場を与えると、別のブルー相または他の相として、前記ブルー相I、IIおよびIIIとは異なるものが生じる可能性があることである。
本発明の混合物を用い得る電気光学光制御素子は、以下を含む。
−1つまたは2つ以上、特に2つの基板;
−電極の集合体;
−1つまたは2つ以上の偏光用素子;および
−前記制御媒体。
前記制御素子が作動する(作動し得る)温度は、制御媒体が非駆動状態にあるときに光学的アイソトロピック状態にある温度である。
本発明の制御媒体の特性温度、好ましくは透明点は、約−30℃〜約80℃、特に約55℃までである。
前記光制御素子の作動温度は、好ましくは前記制御媒体の特性温度より高いところ、かかる温度は多くの場合制御媒体におけるブルー相への転移温度である。一般に作動温度は約0.1℃〜約50℃の範囲であり、好ましくは約0.1℃〜約10℃の範囲において上記特性温度を上回る。極めて好ましいのは、作動温度が制御媒体のブルー相への転移温度〜制御媒体のアイソトロピック相への転移温度すなわち透明点までの範囲にあることである。しかし、光制御素子の作動は、制御媒体がアイソトロピック相にある温度においてであってもよい。
(本発明の目的において、「特性温度」の語を以下のように定義する:
−温度の関数としての特性電圧が下限値を有する場合、この下限値における温度を特性温度とする;
−温度の関数としての特性電圧が下限値を有さず、制御媒体が1つまたは2つ以上のブルー相を有する場合、ブルー相に転移する温度を特性温度とする;1つまたは2つ以上のブルー相がある場合、ブルー相に転移する温度のうち最も低い温度を特性温度とする;
−温度の関数としての特性電圧が下限値を有さず、かつ制御媒体がブルー相を有しない場合、アイソトロピック相に転移する温度を特性温度とする。)
本発明の文脈において、「アルキル」の意味は、異なるものとして本願の他の箇所または特許請求の範囲に定義されていない限り、直鎖状または分枝状の炭化水素(脂肪族)基であり1個〜15個の炭素原子を有するものである。該炭化水素基は無置換でも、または1つまたは2つ以上の置換基によって置換されていてもよく、置換基の選択は独立してF、Cl、Br、IまたはCNからなる群からなされる。
前記誘電体は、さらに助剤として当業者に公知であり文献に記載されているものを含んでもよい。例えば、0〜5%の多色性色素、抗酸化剤または安定化剤を添加し得る。
Cは結晶相を表し、Sはスメクチック相を表し、SはスメクチックC相を表し、Nはネマチック相を表し、Iはアイソトロピック相(isotropic phase)を表し、BPはブルー相を表す。
は電圧として透過率がX%となるものを表す。すなわち、例えばV10は透過率が10%となる電圧を表し、V100は透過率が100%となる電圧を表す(視野角はプレート表面に対して垂直)。ton(すなわちτon)はスイッチオン時間を表し、toff(すなわちτoff)スイッチオフ時間を表す。作動電圧V100、すなわちVmaxに相当するものである。
Δnは光学異方性を示す。Δεは誘電異方性を示す(Δε=ε−εこの式において、εは分子の長軸に対して平行な誘電定数であり、εは分子の長軸に対して垂直な誘電定数である)。電気光学データの測定は、TNセルにおける第一極小値(すなわちd・Δn値が0.5μmであるところにおいて)において、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。光学データの測定は、20℃で行うが、他に明記されている場合はこの限りではない。
任意に、本発明の光変調媒体は、さらに液晶化合物を含み、物性を調節することができる。かかる化合物は専門家に公知である。本発明の媒体中におけるそれらの濃度は、好ましくは0%〜30%であり、より好ましくは0%〜20%であり、最も好ましくは5%〜15%である。
本発明の媒体は好ましくはブルー相の範囲を有し、または2つ以上のブルー相が生じる場合には、ブルー相の範囲を合算したものは9℃以上であり、好ましくは10℃以上であり、より好ましくは15℃以上であり、最も好ましくは20℃以上である。
好ましい態様において、この相範囲は少なくとも10℃〜30℃であり、最も好ましくは少なくとも10℃〜40℃であり、最も好ましくは少なくとも0℃〜50℃である。少なくとも、とは、好ましくは相が下限より低い温度に達し、同時に上限を越える温度に達することを意味する。
他の好ましい態様において、この相範囲は少なくとも20℃〜40℃であり、最も好ましくは少なくとも30℃〜80℃であり、最も好ましくは少なくとも30℃〜90℃である。この態様が特に適するのは、特にディスプレイのうち強いバックライトを備え、エネルギーが拡散され、そのためにディスプレイが加熱されるものである。
本出願においては、誘電的に正である化合物とはΔε>1.5である化合物であり、誘電的にニュートラルである化合物とは−1.5≦Δε≦1.5である化合物であり、そして誘電的に負である化合物とはΔε<−1.5である化合物である。成分についても同様である。Δεは1kHzおよび20℃において決定される。化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物中の個々の化合物の10%溶液の結果から決定される。これらの試験混合物のキャパシティは、ホメオトロピックおよびホモジニアスな配向のセルの両方において決定される。両方の型のセルのセルギャップは約20μmである。印加される電圧は、1kHz周波数および典型的には0.5V〜1.0Vの2乗平方根平均(root mean square value)を有する矩形波であるが、常に各試験混合物のキャパシティブしきい値未満であるように選択される。
誘電的に正の化合物には混合物ZLI−4792が、そして誘電的に中性の化合物および誘電的に負の化合物には混合物ZLI−3086が、(いずれもMerck KGaA, Germany製)ホスト混合物としてそれぞれ用いられる。化合物の誘電率許容値は、目的化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値の変化から決定され、目的化合物の濃度が100%の場合に外挿される。
20℃の測定温度においてネマチック相を有する成分はそのように測定され、他は全て化合物として扱われる。
本出願においては、しきい値電圧の語は本出願においては光学的しきい値を意味し、10%相対コントラスト(V10)で与えられ、飽和電圧は光学的飽和を意味し、90%相対コントラスト(V90)で与えられるが、いずれも明確な別の記載がない場合に限られる。キャパシティブしきい値電圧(V、フレデリクスしきい値VFrとも呼ばれる)は明確に記載されている場合にのみ用いられる。
本出願において与えられたパラメータの範囲は、明確な記載がない限り全て限界値を含んでいる。
本出願を通して、明確な別の記載がない限り、濃度は全て質量パーセントで与えられ、そして個々の完全な混合物に関し、温度は全て摂氏温度(セルシウス)で与えられ、温度差も全て摂氏温度で与えられる。明確な別の記載がない限り、物性は全て”Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals”、Status Nov. 1997、Merck KGaA、Germanyに従って決定された、また決定されるものであり、そして20℃の温度に対して与えられる。光学異方性(Δn)は、589.3nmの波長において決定される。誘電異方性(Δε)は、1kHzの周波数において決定される。しきい値電圧、またそのほか全ての電気光学的特性は、Merck KGaA, Germanyにおいて製造されたテストセルを用いて決定された。Δε決定のための該テストセルは、22μmのセルギャップを有するものであった。電極は1.13cmの面積およびガードリングを有する円形ITO電極であった。配向層は、ホメオトロピック配向(ε)に対してはレシチンであり、ホモジニアス配向(ε)に対しては日本合成ゴム株式会社製のポリイミドAI−1054であった。キャパシティは周波数応答分析機ソラトロン(Solatron)1260によって、0.3または0.1Vrmsの正弦波を用いて決定された。電気光学的測定において用いられた光は白色光であった。用いられた装置は、日本の大塚社製の商業的に入手可能な器具であった。特徴的な電圧は、垂直観察(perpendicular observation)によって決定された。しきい値(V10)、中間グレー(mid grey)(V50)および飽和電圧(V90)は、それぞれ10%、50%および90%相対コントラストに対して決定された。
メソゲン性変調物質を、Merck KGaAの各施設において調製した電気光学テストセルに充填した。該テストセルは、インターデジタル(inter-digital)電極を基板の片面に備えていた。電極の幅は10μmであり、隣接する電極間の距離は10μmであり、セルギャップも10μmとした。このテストセルについての評価を電気光学的に交差偏光板間において行った。
低温において、充填したセルはキラルネマチック混合物に典型的なテクスチャを示し、光の伝送が交差偏光板間において電圧を印画しなくても生じた。加熱すると、第1の温度(T)の温度にて混合物は光学的にアイソトロピックとなり、交差偏光板間は暗くなった。このことによって、キラルネマチック相からブルー相への転移が前記温度で生じることが示された。第2の温度(T)まで、セルは電気光学効果を電圧の印加の下示し、かかる電圧は典型的には数十ボルトであり、その範囲のある電圧によって光透過は最大となった。典型的には、温度が高くなると可視的な電気光学効果に必要な電圧は急激に増大し、ブルー相からアイソトロピック相への転移がこの温度(T)において生じることが示される。
温度範囲(ΔT(BP))として混合物をブルー相において最も効果的に電気光学的に用い得る範囲は、T〜Tの範囲であることが認められた。この温度範囲(ΔT(BP))は、本願の例において与えられる温度範囲である。前記電気光学ディスプレイはこの範囲を越えても、すなわちTより高い温度においても、作動することは可能であるが、作動電圧が顕著に高い場合に限られる。
本発明の液晶媒体には、さらに助剤およびキラルドーパントを通常の濃度において含有することができる。これらの構成成分の総濃度は、0%〜10%の範囲であり、好ましくは0.1%〜6%の範囲である。濃度は混合物全体に対するものである。個々の用いられる化合物の濃度は、好ましくは0.1〜3%の範囲である。これらの助剤および同様な助剤の濃度は、本願の液晶媒体の液晶成分や化合物の濃度の値や範囲を考慮しない。)
本発明の液晶媒体は、数種の化合物からなり、好ましくは3種〜30種の化合物からなり、より好ましくは5種〜20種の化合物からなり、最も好ましくは6種〜14種の化合物からなる。これらの化合物は常法に従って混合される。一般に、より少ない量で用いる成分の所望の量をより多い量で用いる化合物中に溶解する。温度がより多い量で用いる化合物の透明点より高い場合、溶解の工程が完結するのを観察するのは特に容易である。しかし、前記媒体の調製を他の常法によって行うことも可能である。例えば、いわゆる前混合物を用いる方法であり、それは例えば化合物の均一混合物または共晶混合物であり、あるいはいわゆるマルチボトルシステムを用いる方法であり、その構成成分を直ちに混合物そのものとして用い得る。
好適な助剤を添加することによって、本発明の液晶媒体の改変を行ってあらゆる既知の液晶ディスプレイにおいて用い得るものとすることができるが、本発明の液晶媒体そのものを用いてもよい。かかる液晶ディスプレイは、TN−、TN−AMD、ECB−、VAN−AMDなどであり、特に複合システムであるPDLD−、NCAP−およびPN−LCDであり、特にHPDLCである。
液晶の融点T(C,N)、スメクチック相(S)からネマチック(N)相への転移温度T(S,N)および透明点T(N,I)はセ氏度によって与える。
本出願および特に以下の例において、液晶化合物の構造は頭字語と呼ばれる略称で示す。略称の化学式への変換は、以下の表AおよびBに従って直接に得られる。全ての基C2n+1およびC2m+1は直鎖状アルキル基であり、それぞれn個およびm個の原子を有する。
表Bのコードは自明である。表Aにおいてのみ、核構造にかかる略称を示す。個々の化合物の表記は、核構造にかかる略称の後に、ハイフンで分離して置換基R、R、LおよびLを特定するコードが示される。
Figure 0005230198
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特に好ましいのは、式Iで表される化合物の他に、表Bからの化合物1種、2種、3種または4種を含む液晶混合物である。
表C:
表Cは、本発明による混合物単独または2種、3種または4種以上の組み合わせに一般的に添加される成分Dによる可能なドーパントである。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
本発明による液晶媒体は、好ましくは
−表AおよびBの化合物の群から選択される4種または5種以上の化合物および/または
−表Bの化合物の群から選択される5種または6種以上の化合物および/または
−表Aの化合物の群から選択される2種または3種以上の化合物
を含む。

下記の例は本発明を説明するものであって如何なる意味においても限定するものではない。
しかし、特に化合物の物理データは、専門家にいずれの特性がどの範囲において達成され得るかを説明する。したがって、特に種々の特性の組み合わせとして好ましく達成されるものを厳密に定義する。
例1
2,2−ビス−(4−フルオロフェニル)−5−(4−プロピルシクロヘキシル)−[1,3]ジオキサンの調製
Figure 0005230198
トランス−4−プロピルシクロヘキシル−1,3−プロパンジオール(5.0g、25.0mmol)、4,4−ジフルオロベンゾフェノン(5.5g、25.2mmol)およびパラ−トルエンスルホン酸(0.2g)の攪拌を、トルエン(100ml)の還流下にて、Dean and Stark apparatus(水分離装置)を備えたフラスコ中において行う。1時間後、出発物質の消費量をTLCによって確認し、混合物を常温まで冷まし、水によって洗浄し、硫酸ナトリウム上において乾燥し、溶媒を留去して白色固体を得る。これの精製をフラッシュカラムクロマトグラフィによって、石油エーテル(40−60)を溶離液として用いて行い、白色固体の生成(理論収率の67%)を適切な画分の蒸留によって行う。構造をH NMRによって確認する。GCMSによってマスイオン(M=400)が示される。純度はHPLCによれば99.9%であり、相転移としてK 57.3℃ Iが光学顕微鏡によって観察される。
例2
2,2−ビス−(4−フルオロ−フェニル)−5−(4’−プロピル−ビシクロヘキシル−4−イル−[1,3]ジオキサンの調製
Figure 0005230198
トランス−4’−プロピルビシクロヘキシル−1,3−プロパンジオール(3.0g、10.6mmol)、4,4−ジフルオロベンゾフェノン(2.4g、11mmol)およびパラ−トルエンスルホン酸(0.2g)の攪拌を、トルエン(100ml)の還流下にて、Dean and Stark apparatusを備えたフラスコ中において行う。2時間後、出発物質の消費量をTLCによって確認し、混合物を常温まで冷まし、濾過を小型シリカゲルプラグを通して行い、溶媒を留去して白色固体を得る。これの精製をフラッシュカラムクロマトグラフィによって、石油エーテル(40−60)を溶離液として用いて行い、続いて再結晶をアセトニトリルから行い白色固体を得る。構造をH NMRによって確認する。GCMSによってマスイオン(M=482)が示される。相配列はK 128.8℃ Iである。
例3
2,2−ビス−(4−フルオロ−フェニル)−5−(4’−ペンチル−ビフェニル−4−イル−[1,3]ジオキサンの調製
Figure 0005230198
4’−ペンチルビフェニルプロパン−1,3−ジオール(3.0g、10.1mmol)、4,4−ジフルオロベンゾフェノン(2.2g、10.1mmol)およびパラ−トルエンスルホン酸(0.2g)の攪拌を、トルエン(50ml)の環流下にて、Dean and Stark apparatusを備えたフラスコ中において行う。16時間後、混合物を常温まで冷まし、濾過を小型シリカプラグを通して行い、溶媒を留去して白色固体を得る。これの精製をフラッシュカラムクロマトグラフィによって、石油エーテル(40−60)を溶離液として用いて行い、続いて調製HPLCを、アセトニトリル/水を溶離液として用いて行い白色固体を得る。構造をH NMRによって確認する。GCMSによってマスイオン(M498)が示される。相配列としてK 150.9℃ Iが光学顕微鏡によって観察される。
例4〜37
例1と同様にして下記化合物を調製する。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
例38〜71
例1と同様にして下記化合物を調製する。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
例72〜125
例3と同様にして下記化合物を調製する。
Figure 0005230198
Figure 0005230198
Figure 0005230198
例106
例1と同様にして下記化合物を調製する。
Figure 0005230198
例107
例1と同様にして下記化合物を調製する。
Figure 0005230198
比較使用例
5%のキラル剤R−5011をアキラル液晶混合物M−0に溶解せしめた。M−0の組成および物性は下記表1に示すとおりである。
生成した混合物CMを、インターデジタル(inter-digital)電極を基板の片面に備えた電気光学テストセルに充填した。電極の幅は10μmであり、隣接する電極間の距離は10μmであり、セルギャップも10μmとした。このテストセルについての評価を電気光学的に交差偏光板間において行った。
低温において、充填したセルはキラルネマチック混合物に典型的なテクスチャを示し、光の伝送が交差偏光板間において電圧を印加しなくても生じた。加熱すると、混合物は36℃(T)の温度にて光学的にアイソトロピックとなり、交差偏光板間は暗くなった。このことによって、キラルネマチック相からブルー相への転移が36℃で生じることが示された。
表1:ホスト混合物M−0の組成および物性
Figure 0005230198
43℃(T)の温度まで、前記セルは明瞭な電気光学効果を印加された電圧において示した。例えば、38℃において46Vを印加した場合、光の伝送は最大となった。43℃の温度においては、電気光学効果を視覚するために必要な電圧が急激に増大し始めた。ブルー相からアイソトロピック相への転移がこの温度において生じることが示された。
温度範囲(ΔT(BP))として、混合物をブルー相において電気光学的に用い得るものは、36℃〜43℃の範囲、すなわち7℃の幅(=T−T= 43℃−36℃)を有すると決定された。結果は下記表2に示す。
Figure 0005230198
注:n.d.未決定
使用例 1
この使用例においては、例1の化合物5%および5%のキラル剤R−5011をアキラル液晶混合物M−0に溶解せしめた。M−0の組成および物性は上記の表に示すとおりである。
生成した混合物M−1を前記比較例において用いた電気光学テストセルと同様なものに充填し、前記比較例において記載したように調査を行った。
低温において、充填したセルはキラルネマチック混合物に典型的なテクスチャを示し、光の伝送が交差偏光板間において電圧を印加しなくても生じた。加熱すると、混合物は5.7℃の温度にて光学的にアイソトロピックとなり、交差偏光板間は暗くなった。このことによって、キラルネマチック相からブルー相への転移が5.7℃で生じることが示された。18.7℃の温度まで、前記セルは明瞭な電気光学効果を印加された電圧において示した。例えば、7.9℃において41.8ボルトを印加した場合、光の伝送は最大となった。18.7℃の温度においては、電気光学効果を視覚するために必要な電圧が急激に低下し始めた。ブルー相からアイソトロピック相への転移が、18.7℃において生じることが示された。
範囲として、混合物をブルー相において電気光学的に用い得るものは、18.7℃−5.7℃=13℃であることが特定される。これは前記混合物CMとして5%の5011のみを混合物M−0に添加したものの前記範囲7℃より有意に大きい。結果は表2にも示す。
使用例 2
この使用例においては、例2の化合物10%および5%のキラル剤R−5011をアキラル液晶混合物M−0に溶解せしめた。
生成した混合物M−1を前記比較例において用いた電気光学テストセルと同様なものに充填し、前記比較例において記載したように調査を行った。
低温において、充填したセルはキラルネマチック混合物に典型的なテクスチャを示し、光の伝送が交差偏光板間において電圧を印加しなくても生じた。加熱すると、混合物は1.3℃の温度にて光学的にアイソトロピックとなり、交差偏光板間は暗くなった。このことによって、キラルネマチック相からブルー相への転移が1.3℃で生じることが示された。11.9℃の温度まで、前記セルは明瞭な電気光学効果を印加された電圧において示した。例えば、3.3℃において49.4ボルトを印加した場合、光の伝送は最大となった。11.9℃の温度においては、電気光学効果を視覚するために必要な電圧が急激に低下し始めた。ブルー相からアイソトロピック相への転移が、11.9℃において生じることが示された。
範囲として、混合物をブルー相において電気光学的に用い得るものは、11.9℃−1.3℃=10.6℃であることが特定される。これは前記混合物CMの前記範囲7°Kより有意に大きい。結果は表2にも示す。
使用例3
使用例1と同様に、替わりに10%の例3の化合物を使用例1のアキラル液晶混合物M−0に溶解せしめた5%のキラル剤R−5011とともに溶解せしめた。
各混合物(M−3)の調査を、上記比較・使用例および使用例1に従って行った。
低温において、充填したセルはキラルネマチック混合物に典型的なテクスチャを示し、光の伝送が交差偏光板間において電圧を印加しなくても生じた。加熱すると、混合物は1.7℃の温度にて光学的にアイソトロピックとなり、交差偏光板間は暗くなった。このことによって、キラルネマチック相からブルー相への転移が1.7℃で生じることが示された。11.1℃の温度まで、前記セルは明瞭な電気光学効果を印加された電圧において示した。例えば、3.7℃において48.4ボルトを印加した場合、光の伝送は最大となった。11.1℃の温度においては、電気光学効果を視覚するために必要な電圧が急激に低下し始めた。ブルー相からアイソトロピック相への転移が、11.1℃において生じることが示された。
範囲として、混合物をブルー相において電気光学的に用い得るものは、11.1℃−1.7℃=9.4℃であることが特定される。これは前記混合物CMの前記範囲7°Kより有意に大きい。結果を表2に示し、比較に資する。

Claims (14)

  1. 式Iの化合物。
    Figure 0005230198
    式中、
    Figure 0005230198
    は、式
    Figure 0005230198
    の2価の基であり、
    Figure 0005230198
    は、それぞれ相互に独立して短いMRであるか、または短いDRであり、
    短いMRは、それぞれ相互に独立して式MR−1で表される1価の基であり、
    短いDRは、それぞれ相互に独立して式DR−1、DR−2およびDR−3からなる群から選択される2価の基であり、
    Figure 0005230198
    11はH、F、Cl、Br、I、CN、NO、NCS、SF、SOCFまたは直鎖状または分枝状のアルキルであり、無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNによって単置換または多置換されていて、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は、それぞれの場合それぞれ相互に独立して−O−、−S−、−NH−、−NR01−、−SiR0102−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY01=CY02−または−C≡C−によって置換されていてもよく、Oおよび/またはS原子は直接相互に結合していることはなく、
    12〜R14は相互に独立してR11に与えられた意味の1つを有し、
    01およびR02は、それぞれ相互に独立してHまたは1〜12個の炭素原子を有するアルキルであり、
    RはHまたはアルキルであり、
    Figure 0005230198
    は、それぞれ相互に独立して芳香環または脂肪族サイクリック環であり、または2つまたは3つ以上の縮合芳香環および/または脂肪族サイクリック環であり、これらの環は1つまたは2つ以上のヘテロ原子としてOおよび/またはSから選択されるものを含んでもよく、Rによって単置換または多置換されていてもよく、
    11〜Z17は、それぞれ相互に独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−CO−O−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−(CH−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合であり、
    01およびY02は、それぞれ相互に独立してH、F、ClまたはCNであり、
    は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−CO−O−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−(CH−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合であり、
    12〜X14は、単結合であり、
    11は、Z11に与えられた意味の1つを有するかまたは−(CH−もしくは−CH−(CH)CH−であり
    mは“BG”が“短いMR”であるときは2であり、“BG”が“短いDR”であるときは1であり、
    nは0または1であり、
    oは1または2であり、
    n+oは2であり、
    pおよびqはそれぞれ相互に独立して0または1であり、および、
    s、tおよびuはそれぞれ相互に独立して0、1または2である。
  2. Figure 0005230198
    が、それぞれ相互に独立して6員環の芳香環または脂肪族サイクリック環であり、Rによって単置換または多置換されていてもよい、
    請求項1に記載の化合物。
  3. BGが、MR−1またはDR−1である、請求項1または2に記載の化合物。
  4. Figure 0005230198
    が、それぞれ相互に独立して6員環の芳香環または脂肪族サイクリック環であり、Rによって単置換または多置換されていてもよく、
    BGが、MR−1またはDR−1である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. BGが短いDRであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物
  6. BGが短いMRであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の化合物。
  7. 請求項1〜のいずれか一項に記載の式Iの化合物を含むことを特徴とする媒体。
  8. メソゲン性媒体であることを特徴とする請求項に記載の媒体。
  9. 光変調媒体であることを特徴とする請求項またはに記載の媒体。
  10. ブルー相を有することを特徴とする請求項のいずれか一項に記載の媒体。
  11. 請求項10のいずれか一項に記載の媒体を含むことを特徴とする光変調素子。
  12. メソゲン性媒体における請求項1〜のいずれか一項に記載の化合物の使用。
  13. 光変調素子における請求項10のいずれか一項に記載の媒体の使用。
  14. 請求項10のいずれか一項に記載の媒体を含むことを特徴とする電気光学ディスプレイ。
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