JP6208721B2 - 液晶媒体およびこれを含む高周波構成要素 - Google Patents
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Description
液晶媒体は、当面、電気光学ディスプレイ(液晶ディスプレイ、LCD)において、情報を表示するために用いられている。
USP 7,183,447には、側方がフッ素化された(laterally fluorinated)種々のメソゲン性クアテルフェニル化合物が開示されている。
A. Gaebler, F. Goelden, S. Muller, A. Penirschke and R. Jakoby “Direct Simulation of Material Permittivites using an Eigen-Susceptibility Formulation of the Vector Variational Approach”, 12MTC 2009 - International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467では、既知の液晶混合物E7(同様にMerck KGaA, Germany)の対応する特性について記載している。
これらの用途に対して、特定の、これまではむしろ特殊で希な特性、または特性の組み合わせを有する、液晶媒体が必要とされる。
したがって改善された特性を有する新規な液晶媒体が必要である。特に、マイクロ波領域での損失は低減すべきであり、材料品質(η)は改善すべきである。
さらに、構成要素の低温挙動の改善に対する要求がある。操作特性および保存可能期間の改善の両方が、ここでは必要とされる。
したがって、対応する実際の用途について適切な特性を有する液晶媒体に対して、相当な要求が存在する。
驚くべきことには、適切に高いΔε、適切なネマチック相範囲およびΔnを有し、従来技術の材料の欠点を有さないか、またはかなり低減された程度にしか有さない、液晶媒体を実現可能であることが、今見出された。
− 少なくとも1つの式Iの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIの化合物
または、
− 少なくとも1つの式Iの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIIの化合物
または、
− 少なくとも1つの式IIの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIIの化合物
または、
− 少なくとも1つの式Iの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIIの化合物、を含み、
−
L11は、R11またはX11を表し、
L12は、R12またはX12を表し、
R11およびR12は、互いに独立して、H、1〜17個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくは非フッ素化アルコキシ、または2〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化アルコキシアルキルを、好ましくはアルキルまたは非フッ素化アルケニルを表し、
−
L21は、R21を表し、および、Z21および/またはZ22がtrans−CH=CH−またはtrans−CF=CF−を表す場合は、代替的にX21を表し、
L22は、R22を表し、および、Z21および/またはZ22がtrans−CH=CH−またはtrans−CF=CF−を表す場合は、代替的にX22を表し、
X21およびX22は、互いに独立して、FまたはCl、−CN、−NCS、−SF5、1〜7個のC原子を有するフッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜7個のC原子を有するフッ素化アルケニル、アルケニルオキシもしくはアルコキシアルキル、またはNCS、好ましくは−NCSを表し、
−
L31は、R31またはX31を表し、
L32は、R32またはX32を表し、
R31およびR32は、互いに独立して、H、1〜17個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくは非フッ素化アルコキシ、または2〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化アルコキシアルキルを、好ましくはアルキルまたは非フッ素化アルケニルを表し、
X31およびX32は、互いに独立して、H、F、Cl、−CN、−NCS、−SF5、1〜7個のC原子を有するフッ素化アルキルもしくはフッ素化アルコキシ、または2〜7個のC原子を有するフッ素化アルケニル、非フッ素化もしくはフッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化もしくはフッ素化アルコキシアルキルを、好ましくはフッ素化アルコキシ、フッ素化アルケニルオキシ、FまたはClを表し、および
本発明のさらに好ましい態様において、液晶媒体は、1または2以上の式Iの化合物および、1または2以上の式IIの化合物を含む。
本発明による液晶媒体は同様に、好ましくは、1または2以上の式IIの化合物および、1または2以上の式IIIの化合物を含む。
本出願による液晶媒体は好ましくは、式Iの化合物を、合計で15%〜90%、好ましくは20〜85%、および特に好ましくは25〜80%含む。
本出願による液晶媒体は好ましくは、式IIの化合物を、合計で1%〜70%、好ましくは2〜65%、および特に好ましくは3〜60%含む。
本出願による液晶媒体は好ましくは、式IIIの化合物を、合計で0%〜60%、好ましくは5〜55%、および特に好ましくは10〜50%含む。
本発明のさらに好ましい態様であって、各々の場合に液晶媒体が、1または2以上の式I、II、およびIIIの化合物を含む前記態様において、式Iの化合物の濃度は好ましくは15%〜40%、好ましくは20〜35%、および特に好ましくは25〜30%であり、式IIの化合物の濃度は好ましくは10%〜35%、好ましくは15〜30%、および特に好ましくは20〜25%であり、式IIIの化合物の濃度は好ましくは25%〜50%、好ましくは30〜45%、および特に好ましくは35〜40%である。
本出願による液晶媒体は、特に好ましくは、式I−1の化合物を合計で50%〜80%、好ましくは55〜75%、および特に好ましくは57〜70%、および/または式I−2およびI−3の化合物の群から選択される化合物を、合計で5%〜70%、好ましくは6〜50%、および特に好ましくは8〜20%、含む。
単一の同族化合物を用いる場合、これらの限界値はこの同族体の濃度に対応し、これは好ましくは2〜20%、特に好ましくは1〜15%である。2または3以上の同族体を用いる場合、個々の同族体の濃度は同様に、好ましくはそれぞれ1〜15%である。
それぞれの場合において式I〜IIIの化合物は、3より大の誘電異方性を有する誘電的に正の化合物、3未満かつ−1.5より大の誘電異方性を有する誘電的に中性の化合物、−1.5以下の誘電異方性を有する誘電的に負の化合物を含む。
R11は、1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルキルまたは2〜7個のC原子を有する非フッ素化アルケニルを表し、
R12は、1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルキルまたは2〜7個のC原子を有する非フッ素化アルケニルまたは1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルコキシを表し、
X11およびX12は、互いに独立して、F、Cl、−OCF3、−CF3、−CN、−NCSまたは−SF5を、好ましくは、F、Cl、−OCF3または−CNを表す。
Y11およびY12は、各々互いに独立して、HまたはFを表し、好ましくは
R11は、アルキルまたはアルケニルを表し、および
X11は、F、Clまたは−OCF3を表す。
式中、パラメータは、式I−1に対する上述のそれぞれの意味を有し、式中、
Y11およびY12は、各々互いに独立して、HまたはFを表し、好ましくは
R11は、アルキルまたはアルケニルを表し、
X11は、F、Clまたは−OCF3を表し、および好ましくは、
Y11およびY12の1つはHを表し、もう1つはHまたはFを表し、好ましくは同様にHを表す。
X11は、F、Clを、好ましくはFを表し、
X12は、F、Clまたは−OCF3を、好ましくは−OCF3を表す、
で表される化合物である。
本発明のさらにより好ましい態様において、式Iの化合物は、式I−1a〜I−1dの化合物の群から選択され、好ましくは式I−1cおよびI−1dの化合物の群から選択され、より好ましくは式Iの化合物は、主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にこれらからなり、極めて特に好ましくは完全にこれらからなる。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜7の範囲の、好ましくは1〜5の範囲の、および特に好ましくは3または7の整数を表す。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表す、
で表される化合物である。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表す。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表す。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
特に式I−2a−1における、(R11およびR12)の好ましい組み合わせは、(CnH2n+1およびCmH2m+1)、(CnH2n+1およびO−CmH2m+1)、(CH2=CH−(CH2)zおよびCmH2m+1)、(CH2=CH−(CH2)zおよびO−CmH2m+1)、および(CnH2n+1および(CH2)z−CH=CH2)である。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
好ましい式I−2cの化合物は、式I−2c−1:
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
ここでの(R11およびR12)の好ましい組み合わせは、特に、(CnH2n+1およびCmH2m+1)である。
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
好ましい式I−2eの化合物は、式I−2e−1:
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
好ましい式I−2fの化合物は、式I−2f−1:
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
好ましい式I−2gの化合物は、式I−2g−1:
R11は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R12は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
式IIの化合物は、好ましくは式II−1〜II−4の化合物の群から選択され、さらに好ましくはこれら式IIの化合物は、主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にこれらからなり、特に好ましくは完全にこれらからなる:
Z21およびZ22は、trans−CH=CH−またはtrans−CF=CF−を、好ましくはtrans−CH=CH−を表し、他のパラメータは上記の式IIで与えられた意味を有し、および好ましくは、
R21およびR22は、互いに独立して、H、1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜7個のC原子を有する非フッ素化アルケニルを表し、
X22は、F、Cl、−CN、または−NCSを、好ましくは−NCSを表し、
R22は、CmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表し、
ここで式II−2の化合物は、式II−1の化合物からは除外される。
R21は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
ここでの(R21およびR22)の好ましい組み合わせは、特に、(CnH2n+1およびCmH2m+1)および(CnH2n+1およびO−CmH2m+1)であり、式II−1aの場合は特に好ましくは(CnH2n+1およびCmH2m+1)であり、式II−1bの場合は特に好ましくは(CnH2n+1およびO−CmH2m+1)である。
R21は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R22は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
式II−3の化合物は、好ましくは式II−3a:
R21は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜7の範囲、好ましくは1〜5の範囲の整数を表し、および
X22は、F、Cl、−OCF3、−CNまたは−NCSを、特に好ましくは−NCSを表す、
で表される化合物である。
R21は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、0〜7の範囲、好ましくは1〜5の範囲の整数を表し、および
X22は、F、Cl、−OCF3、−CNまたは−NCSを、特に好ましくは−NCSを表す、
で表される化合物である。
nは、0〜7の範囲、好ましくは1〜5の範囲の整数を表す、
で表される化合物である。
R31は、それぞれが1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜7個のC原子を有する非フッ素化アルケニルを表し、
R32は、それぞれが1〜7個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜7個のC原子を有する非フッ素化アルケニルを表し、および
X32は、F、Cl、または−OCF3を、好ましくはFを表し、および
特に好ましくは、
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、式中、
nは、1〜7、好ましくは2〜6、特に好ましくは2、3または5を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表し、および
X32は、好ましくはFを表す。
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
式III−3の化合物は、好ましくは式III−3a:
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
式III−4の化合物は、好ましくは式III−4a:
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
式III−5の化合物は、好ましくは式III−5aおよびIII−5bの化合物の群から選択され、好ましくは式III−5aのものであり、さらに好ましくはこれら式III−5の化合物は、主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にこれらからなり、極めて特に好ましくは完全にこれらからなる:
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
ここでの(R31およびR32)の好ましい組み合わせは、特に、(CnH2n+1およびCmH2m+1)および(CnH2n+1およびO−CmH2m+1)であり、特に好ましくは(CnH2n+1およびCmH2m+1)である。
R31は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R32は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
本発明による媒体は、任意に、1または2以上の式IV:
R41およびR42は、互いに独立して、H、1〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、アルケニルオキシもしくはアルコキシアルキルを表し、好ましくは非フッ素化アルキルもしくはアルケニルを表し、
で表される化合物を含む。
式IVの化合物は、好ましくは式IV−1〜IV−3の化合物の群から選択され、さらに好ましくはこれら式IVの化合物は、主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にこれらからなり、極めて特に好ましくは完全にこれらからなる:
Y41およびY42の1つはHを表し、もう1つはHまたはFを表し、および
R41は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および
R42は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
式IV−1の化合物は、好ましくは式IV−1a〜IV−1cの化合物の群から選択され、さらに好ましくはこれら式IV−1の化合物は、主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にこれらからなり、極めて特に好ましくは完全にこれらからなる:
R41は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R42は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
式IV−2の化合物は、好ましくは式IV−2a:
R41は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R42は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
式IV−3の化合物は、好ましくは式IV−3a:
R41は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R42は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
本発明による媒体は、任意に、1または2以上の、式V:
L51は、R51またはX51を表し、
L52は、R52またはX52を表し、
R51およびR52は、互いに独立して、H、1〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、または2〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、アルケニルオキシもしくはアルコキシアルキルを表し、好ましくは非フッ素化アルキルもしくはアルケニルを表し、
Z51〜Z53は、互いに独立して、trans−CH=CH−、trans−CF=CF−、−C≡C−または単結合を表し、好ましくはこれらの1または2以上は単結合を表し、特に好ましくは、すべてが単結合を表し、
で表される化合物を含む。
式中、
R51は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R52は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
本出願による液晶媒体は、好ましくは、式Vの化合物を合計で5〜30%、好ましくは10〜25%、および特に好ましくは15〜20%含む。
R51は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1を表し、および、
nは、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
X52は、好ましくはFまたはClを表す。
R51は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R52は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す。
式V−3の化合物は、好ましくは式V−3aおよびV−3b:
R51は、上述の意味を有し、好ましくはCnH2n+1またはCH2=CH−(CH2)zを表し、および、
R52は、上述の意味を有し、好ましくはCmH2m+1またはO−CmH2m+1または(CH2)z−CH=CH2を表し、および式中、
nおよびmは、互いに独立して、0〜15の範囲の、好ましくは1〜7の範囲の、および特に好ましくは1〜5の整数を表し、および
zは、0、1、2、3または4を、好ましくは0または2を表す、
で表される化合物である。
本発明の好ましい態様において、媒体は、3より大の誘電異方性を有する、誘電的に正の式I−1の化合物を1または2以上含む。
媒体は、好ましくは、−1.5より大で3までの範囲の誘電異方性を有する、誘電的に中性の式I−2の化合物を1または2以上含む。
本発明のさらなる好ましい態様において、媒体は、1または2以上の式IIIの化合物を含む。
本発明による液晶媒体は、好ましくは、5員環および/または6員環を2個以下のみ有する化合物を、10%以下、好ましくは5%以下、特に好ましくは2%以下、極めて特に好ましくは1%以下、および特に、完全に0%、含む。
本発明による液晶媒体は、式I〜Vの、好ましくはI〜IVの、および極めて好ましくはI〜IIIおよび/またはVの化合物の群から選択される化合物を、好ましくは含み、さらに好ましくは主にこれらからなり、さらにより好ましくは本質的にはこれらからなり、および極めて好ましくは、完全にこれらからなる。
本出願において、組成物との関連での「含む」とは、当該構成要素、すなわち媒体または構成要素が、示された1または2以上の構成要素または化合物を、好ましくは合計濃度で10%以上、および極めて好ましくは20%以上、含むことを意味する。
この関連において、「本質的に〜からなる」とは、当該構成要素が、80%以上、好ましくは90%以上、および極めて好ましくは95%以上の、示された1または2以上の構成要素または化合物を含むことを意味する。
この関連において、「完全に〜からなる」とは、当該構成要素が、98%以上、好ましくは99%以上、および極めて好ましくは100.0%の、示された1または2以上の構成要素または化合物を含むことを意味する。
本発明による液晶媒体は、好ましくは90℃以上の、さらに好ましくは100℃以上の、よりいっそう好ましくは120℃以上の、特に好ましくは150℃以上の、および極めて特に好ましくは170℃以上の、透明点を有する。
本発明による媒体のネマチック相は、少なくとも20℃以下から90℃以上まで、好ましくは100℃以上まで、さらに好ましくは少なくとも0℃以下から120℃以上まで、極めて好ましくは少なくとも−10℃以下から140℃以上まで、および特に少なくとも−20℃以下から150℃以上まで、わたる。
本発明による液晶媒体のΔnは、589nm(NaD)および20℃において、0.200以上から0.90以下の範囲、さらに好ましくは0.250以上から0.90以下の範囲、よりさらに好ましくは0.300以上から0.85以下の範囲、および極めて特に好ましくは0.350以上から0.800以下の範囲である。
本出願の第一の好ましい態様において、本発明による液晶媒体のΔnは、好ましくは0.50以上、さらに好ましくは0.55以上である。
式IIの化合物は好ましくは、混合物全体における合計濃度として1%〜20%で、さらに好ましくは1%〜15%で、よりさらに好ましくは2%〜15%で、および極めて好ましくは3%〜10%で用いられる。
式IIIの化合物は好ましくは、混合物全体における合計濃度として1%〜60%で、さらに好ましくは5%〜50%で、よりさらに好ましくは10%〜45%で、および極めて好ましくは15%〜40%で用いられる。
本出願において、「誘電的に正」との表現は、Δε>3.0の化合物または構成要素をいい、「誘電的に中性」との表現は、−1.5≦Δε≦3.0のものをいい、「誘電的に負」との表現は、Δε<−1.5のものをいう。Δεは、周波数1kHzおよび20℃において決定する。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物における各個別の化合物の10%溶液の結果から決定する。ホスト混合物中の各化合物の溶解性が10%未満の場合、濃度を5%に低下させる。試験混合物のキャパシタンスは、ホメオトロピック配向(alignment)を有するセル中およびホモジニアス配向を有するセル中の両方で決定する。両方の種類のセルのセル厚さは、約20μmである。印加電圧は周波数1kHzの方形波であり、有効値は典型的には0.5V〜1.0Vであるが、常に、各試験混合物の容量性閾値(capacitive threshold)より下となるように選択する。
誘電的に正の化合物に用いるホスト混合物は、混合物ZLI−4792であり、誘電的に中性および誘電的に負の化合物に用いるホスト混合物は、混合物ZLI−3086であり、両者ともMerck KGaA, Germany製である。化合物の誘電率の絶対値は、目的の化合物を添加したホスト混合物の、それぞれの値の変化から決定する。値は、目的の化合物が100%の濃度に外挿する。
測定温度の20℃でネマチック相を有する構成要素をそのように測定し、その他は全て化合物と同様に処理する。
本出願に示されたパラメータ範囲は全て、特に明記しない限り、限界値も含む。
特性の種々の範囲について示された異なる上限および下限値は、お互いの組合せにおいて、追加の好ましい範囲をもたらす。
これについては、測定法が同様に詳細に記載された、A. Gaebler, F. Golden, S. Muller, A. Penirschke and R. Jakoby “Direct Simulation of Material Permittivites …“, 12MTC 2009 International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467、およびDE 10 2004 029 429 Aも比較のこと。
共振周波数およびQ因子の、液晶を充填した毛細管を用いた測定と、液晶を充填した毛細管を用いない測定の間での変化を使って、対応する標的周波数での誘電定数および損失角度を、A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: “Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35GHz“, 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548の式10および11を用いて、これの記載に従って決定する。
好ましい構成要素は、移相器、バラクター、無線および電波アンテナアレイ、整合回路適応フィルター(matching circuit adaptive filter)などである。
本出願において、用語「化合物」とは、特に明記しない限り、1つの化合物および複数の化合物の両方を意味するものとする。
用いる液晶は好ましくは、正の誘電異方性を有する。これは好ましくは2以上、好ましくは4以上、特に好ましくは6以上、および極めて特に好ましくは10以上である。
好ましい液晶材料の材料品質η(μ波)/tan(δ)は、5以上、好ましくは6以上、好ましくは8以上、好ましくは10以上、好ましくは15以上、好ましくは17以上、特に好ましくは20以上、および極めて特に好ましくは25以上である。
しかし態様よっては、誘電異方性が負の値である液晶もまた、有利に用いることができる。
用いる液晶は、個別の物質または混合物のどちらかである。これらは好ましくはネマチック相を有する。
用語「アルケニル」は、好ましくは、2〜15個の炭素原子を有する直鎖および分枝アルケニル基、特に直鎖基を包含する。特に好ましいアルケニル基は、C2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7−3E−アルケニル、C5〜C7−4−アルケニル、C6〜C7−5−アルケニルおよびC7−6−アルケニル、特にC2〜C7−1E−アルケニル、C4〜C7−3E−アルケニルおよびC5〜C7−4−アルケニルである。さら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−ヘプテニルなどが挙げられる。5個までの炭素原子を有する基が一般に好ましい。
用語「オキサアルキル」または「アルコキシアルキル」は、好ましくは、式CnH2n+1−O−(CH2)m、式中nおよびmは各々互いに独立して1〜10を表す、で表される直鎖基を包含する。好ましくは、nは1であり、mは1〜6である。
ビニル末端基を含む化合物およびメチル末端基を含む化合物は、低い回転粘度を有する。
本発明による液晶媒体は、さらなる添加剤およびキラルドーパントを通常濃度で含んでmもよい。これらのさらなる構成成分の合計濃度は、混合物全体に基づき、0%〜10%、好ましくは0.1%〜6%の範囲である。用いる個々の化合物の濃度は、それぞれ好ましくは0.1%〜3%の範囲である。これらおよび類似の添加剤の濃度は、本出願における液晶媒体の液晶成分および液晶化合物の値および濃度範囲を引用する場合には、考慮しない。
全ての温度、例えば、液晶の融点T(C,N)またはT(C,S)、スメクチック(S)相からネマチック(N)相への転移のT(S,N)および透明点T(N,I)などは、摂氏温度で表される。全ての温度差は、度数の差により示される。
次の表は、例示の構造を、それぞれの略号と共に示す。これらは、略号の規則の意味を説明するために示されている。これらはさらに、好ましく用いられる化合物を表す。
例示の構造は、特に好ましく用いられる、3つの6員環を有する化合物である:
以下の表である表Fは、本発明によるメソゲン性媒体においてキラルドーパントとして好ましく用いることができる、例示の化合物を示す。
本出願によるメソゲン性媒体は好ましくは、上記の表からの化合物からなる群から選択された2以上の、好ましくは4以上の化合物を含む。
−7以上の、好ましくは8以上の化合物であって、好ましくは、表Dからの化合物の群から選択された3以上の、好ましくは4以上の異なる式を有する化合物を含む。
以下の例は本発明を例証するが、いかなる意味においてもこれを限定はしない。
しかしながら当業者には、物理的特性から、どの特性が達成でき、どのような範囲でこれらが修正できるかは明らかである。したがって、特に、好ましく達成可能な種々の特性の組み合わせは、当業者には良好に規定されている。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−1を調製する。
表1:30GHzにおける混合物M−1の特性
表2:30GHzおよび20℃における特性の比較
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−2を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−3を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−4を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−5を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−6を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−7を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−8を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−9を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−10を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−11を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−12を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−13を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−14を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−15を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−16を調製する。
次の表に示す組成および特性を有する液晶混合物M−17を調製する。
Claims (13)
- マイクロ波アンテナアレイのための液晶媒体であって、
− 少なくとも1つの式Iの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIの化合物
または、
− 少なくとも1つの式IIの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIIの化合物
または、
− 少なくとも1つの式Iの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIの化合物、および
− 少なくとも1つの式IIIの化合物:
L11は、R11またはX11を表し、
L12は、R12またはX12を表し、
R11およびR12は、互いに独立して、H、1〜15個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくは非フッ素化アルコキシ、または2〜15個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化アルコキシアルキルを表し、
X11およびX12は、互いに独立して、H、F、Cl、−CN、−NCS、−SF5、1〜7個のC原子を有するフッ素化アルキルもしくはフッ素化アルコキシ、または2〜7個のC原子を有するフッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化もしくはフッ素化アルコキシアルキルを表し、および
L21は、R21を表し、および、Z21および/またはZ22がtrans−CH=CH−またはtrans−CF=CF−を表す場合は、代替的にX21を表し、
L22は、R22を表し、および、Z21および/またはZ22がtrans−CH=CH−またはtrans−CF=CF−を表す場合は、代替的にX22を表し、
R21およびR22は、互いに独立して、H、1〜17個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくは非フッ素化アルコキシ、または2〜15個の、好ましくは3〜10個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化アルコキシアルキルを表し、
X21およびX22は、互いに独立して、FまたはCl、−CN、−NCS、−SF5、1〜7個のC原子を有するフッ素化アルキルもしくはフッ素化アルコキシ、または2〜7個のC原子を有するフッ素化アルケニル、フッ素化アルケニルオキシもしくはフッ素化アルコキシアルキルを表し、
Z21およびZ22の1つは、trans−CH=CH−、trans−CF=CF−または−C≡C−を表し、もう1つは、これとは独立して、trans−CH=CH−、trans−CF=CF−または単結合を表し、および、
L31は、R31またはX31を表し、
L32は、R32またはX32を表し、
R31およびR32は、互いに独立して、H、1〜17個のC原子を有する非フッ素化アルキルもしくは非フッ素化アルコキシ、または2〜15個のC原子を有する非フッ素化アルケニル、非フッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化アルコキシアルキルを表し、
X31およびX32は、互いに独立して、H、F、Cl、−CN、−NCS、−SF5、1〜7個のC原子を有するフッ素化アルキルもしくはフッ素化アルコキシ、または2〜7個のC原子を有するフッ素化アルケニル、非フッ素化もしくはフッ素化アルケニルオキシもしくは非フッ素化もしくはフッ素化アルコキシアルキルを表し、
Z31からZ33は、互いに独立して、trans−CH=CH−、trans−CF=CF−、−C≡C−または単結合を表し、および
および
− 任意に、1または2以上のさらなる化合物、
を含むこと、および
式IIの化合物として、式II−1aまたは式II−1b
を特徴とする、前記液晶媒体。 - 1または2以上の、請求項1に示す式Iの化合物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の液晶媒体。
- 1または2以上の、請求項1に示す式IIIの化合物を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の液晶媒体。
- 媒体中の式Iの化合物の濃度が、合計で15%〜70%の範囲であることを特徴とする、請求項2または3に記載の液晶媒体。
- 媒体中の式IIの化合物の濃度が、合計で1%〜60%の範囲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液晶媒体。
- 媒体中の式Iの化合物の濃度が、合計で20%〜40%の範囲であり、かつ、媒体中の式IIの化合物の濃度が、合計で40%〜70%の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の液晶媒体。
- 請求項2〜6のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式I−1〜I−3:
の化合物の群から選択される1または2以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶媒体を含むことを特徴とする、高周波技術用構成要素。
- マイクロ波領域での操作に適することを特徴とする、請求項8に記載の構成要素。
- 移相器であることを特徴とする、請求項8または9に記載の構成要素。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶媒体の、高周波技術用構成要素のための使用。
- 請求項1に記載の液晶媒体の製造方法であって、1または2以上の、請求項1に示す式IIの化合物を、請求項1に示す式Iおよび/またはIIIの化合物の群から選択される1または2以上の化合物と、任意に1または2以上のさらなる化合物および/または1または2以上の添加剤と混合することを特徴とする、前記方法。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の1または2以上の構成要素を含むことを特徴とする、マイクロ波アンテナアレイ。
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