JP6879657B2 - 重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用 - Google Patents

重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用 Download PDF

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Description

本発明は、重合性化合物と、それらを調製するための方法および中間体と、それらを含む液晶(LC:liquid crystal)媒体と、光学的、電気光学的および電子的目的のためで、特にLCディスプレイ中、とりわけ、PSA(「ポリマー維持配向:polymer sustained alignment」)タイプのLCディスプレイ中における重合性化合物およびLC媒体の使用とに関する。
現在使用されている液晶ディスプレイ(LCディスプレイ:liquid−crystal display)は、通常、TN(「twisted nematic:ツイストネマチック」)タイプのものである。しかしながら、これらは、コントラストの視野角依存性が強い不都合を有する。
加えて、より広い視野角を有する所謂VA(「vertical alignment:垂直配向」)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LC媒体の層を含有しており、そこでは、通常、LC媒体は負の誘電異方性を有する。スイッチオフ状態で、LC層の分子は電極表面に垂直に配向しているか(ホメオトロピック的)、または、チルトホメオトロピック配向を有している。2つの電極に電圧を印加すると、電極表面に平行なLC分子の再配向が起きる。
更に、複屈折効果に基づいており、所謂「ベンド(bend)」配向で通常は正の誘電異方性のLC層を有しているOCB(「optically compensated bend:光学補償ベンド」)ディスプレイが知られている。電圧を印加すると、電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。加えて、暗状態においてベンドセルの光に対する望ましくない透明性を防ぐために、通常、OCBディスプレイは1枚以上の複屈折光学的リターデーションフィルムを含む。OCBディスプレイは、TNディスプレイと比較して、より広い視野角および、より短い応答時間を有する。
また、2枚の基板の間にLC層を含有し、2つの電極が2枚の基板の一方のみの上に配置されており、好ましくは、相互に噛み合った櫛形の構造を有する所謂IPS(in−plane switching:面内スイッチング)ディスプレイも知られている。電極に電圧を印加すると、LC層に平行な有意な成分を有する電界が電極間に生成される。このため、層面内においてLC分子の再配向が生じる。
更に、所謂FFS(「fringe field switching:フリンジ場スイッチング」)ディスプレイが報告されており(とりわけ、S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁を参照;非特許文献1)、同一の基板上に2つの電極を含有し、2つの電極の一方が櫛形の態様に構造化された電極の形状であり、他方は構造化されていない。それにより、強力な所謂「フリンジ場」、即ち、電極端の近傍における強力な電界およびセル全体にわたって強力な垂直成分および強力な水平成分の両者ともを有する電界が生成される。FFSディスプレイは、コントラストの低い視野角依存性を有する。FFSディスプレイは、正の誘電異方性を有するLC媒体と、通常はポリイミドの配向層と、を通常は含み、これらは、プラナー配向をLC媒体の分子に付与する。
FFSディスプレイは、アクティブマトリックスまたはパッシブマトリックスディスプレイとして動作できる。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、例えば、トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT(thin−film transistor)」))などの集積非線形アクティブ素子によってアドレスされ、一方、先行技術より既知の通り、パッシブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、マルチプレックス法によってアドレスされる。
更に、FFSディスプレイについて開示されており(S.H.Leeら、Appl.Phys.Lett.73巻(20号)、1998年、2882〜2883頁;非特許文献2およびS.H.Leeら、Liquid Crystals39巻(9号)、2012年、1141〜1148頁;非特許文献3を参照して頂きたい。)、これは、FFSディスプレイと似ている電極設計および層厚を有するが、正の誘電異方性のLC媒体の代わりに負の誘電異方性のLC媒体の層を含む。負の誘電異方性のLC媒体は、正の誘電異方性のLC媒体に比べ小さなチルトとよりねじれた配向を有する、より好ましいダイレクタ配向を示し、この結果、より高い透過率を有する。このディスプレイは、更にLC媒体と接触している少なくとも1枚の基板に供される配向層、好ましくはポリイミドの配向層を含み、LC媒体のLC分子のプラナー配向を誘発する。これらのディスプレイは、「ウルトラブライトネスFFS」(UB−FFS:Ultra brightness FFS)型ディスプレイとしても知られている。これらのディスプレイには、高い信頼性を有するLC媒体が必要である。
以下で使用される用語「信頼性」は、画像の固着(面および線の画像の固着)、むら、汚れなどディスプレイ分野の当業者に公知であるディスプレイ影響を含む、ある期間における、光負荷、温度、湿度、電圧など異なる負荷が掛けられたディスプレイの性能品質を意味する。信頼性を判断するための標準的なパラメータとして、試験ディスプレイで一定電圧を保持するのための指標である電圧保持率(VHR)値が使用される。VHR値が高いほど、LC媒体の信頼性は良好である。
より最近のタイプのVAディスプレイにおいて、LC分子の均一な配向は、LCセル内の複数の比較的小さなドメインに限定されている。チルトドメインとしても知られるこれらのドメイン間には、ディスクリネーションが存在する場合がある。従来のVAディスプレイと比較して、チルトドメインを有するVAディスプレイは、より大きなコントラストおよび中間調(灰色遮光)の視野角非依存性を有する。加えて、スイッチオン状態での分子の均一配向のための電極表面の追加処理、例えばラビングなどが、もはや必要ないため、このタイプのディスプレイの製造は、より簡便である。代わりに、チルトまたはプレチルト角の優先方向は、電極の特別な設計により制御される。
所謂MVA(「multidomain vertical alignment:マルチドメイン垂直配向」)ディスプレイにおいては、これは通常、局所的なプレチルトを生じる突起を有する電極によって達成される。結果として、電圧を印加すると、LC分子は電極表面に平行に、セルで異なって定義される領域中で異なる方向に配向する。それによって「制御された」スイッチングが達成され、干渉するディスクリネーション線の形成が予防される。この配向によってディスプレイの視野角が改良されるが、しかしながら、光に対する透明性が低下する結果となる。MVAの更なる開発のために片方の電極側のみの突起が使用され、一方で反対側の電極はスリットを有しており、光に対する透明性が改良されている。電圧を印加するとスリットが施された電極はLCセル内に不均質な電界を生じ、制御されたスイッチングがそれでも達成されることを意味する。光に対する透明性を更に改良するためにスリットと突起との間隔を大きくすることもできるが、これにより応答時間が長くなる結果となる。所謂PVA(patterned VA:パターン化VA)においては、突起は完全に不要なものとなり、両電極は対向する側のスリットによって構造化されており、コントラストの増加および光に対する透明性が改良される結果となるが、技術的に困難でありディスプレイが機械的影響(「タッピング」など)により敏感となる。しかしながら、例えばモニターおよび特にTVスクリーンなどの多くの用途においては、ディスプレイの応答時間を短縮し、コントラストおよび輝度(透過性)を改良することが要求されている。
更なる開発は、所謂PS(「polymer sustained:ポリマー維持」)またはPSA(「polymer sustained alignment:ポリマー維持配向」)型のディスプレイであり、それらについては、用語「ポリマー安定化(polymer stabilised)」も使用されることがある。これらにおいては、少量(例えば、0.3質量%、典型的には1質量%未満)の1種類以上の重合性化合物(1種類または多種類)、好ましくは重合性単量体化合物(1種類または多種類)をLC媒体に添加し、LC媒体をディスプレイに充填した後、場合によってはディスプレイの電極に電圧を印加する間に、通常UV光重合により、その場で重合または架橋する。重合は、LC媒体が液晶相を示す温度、通常、室温において行われる。反応性メソゲンまたは「RM(reactive mesogen)」としても知られる重合性メソゲンまたは液晶化合物をLC混合物に添加することが、特に適切であることが証明されてきた。
他に示さない限り、以降では、ポリマー維持配向型のディスプレイを記載する場合に、用語「PSA」を一般に使用し、PS−VA、PS−TNなどの特定のディスプレイモードを記載する場合に、用語「PS」を使用する。
他に示さない限り、以降では、重合性メソゲン化合物または液晶化合物を記載する場合に、用語「RM」を使用する。
当面のところ、PS(A)の原理は、さまざまな従来のLCディスプレイモードで使用されている。よって、例えば、PS−VA、PS−OCB、PS−IPS、PS−FFS、PS−UB−FFSおよびPS−TNディスプレイが知られている。PS−VAおよびPS−OCBディスプレイの場合、好ましくは、電圧を印加しながら、PS−IPSディスプレイの場合は、電圧を印加するか印加せず、好ましくは、印加せずに、RM(1種類または多種類)の重合を行う。試験用セルにおいて示される通り、PS(A)法は、結果としてセル中にプレチルトを生じる。例えば、PS−OCBディスプレイの場合、ベンド構造を安定化することが可能であり、オフセット電圧が不必要となるか低減できる。PS−VAディスプレイの場合、プレチルトは応答時間に対して正の効果を有する。PS−VAディスプレイに対しては、標準的なMVAまたはPVAピクセルおよび電極レイアウトを使用できる。加えて、しかしながら、また、例えば、電極の一方側のみを構造化して突起を設けないで操作することも可能であり、製造が著しく簡略化され、同時に結果としてコントラストが非常に良好となり、同時に光に対する透明性が非常に良好となる。
更に、所謂、正−VA(「positive VA」)ディスプレイが、特に適切なモードであることが証明されてきた。古典的なVAディスプレイと同様に、電圧が印加されていない初期状態において、正−VAディスプレイ中のLC分子の初期配向はホメオトロピックであり、即ち、基板に対して実質的に垂直である。しかしながら、古典的なVAディスプレイとは対称的に、正−VAディスプレイにおいては、正の誘電異方性を有するLC媒体が使用される。通常使用されるIPSディスプレイと同様に、正−VAディスプレイにおける2つの電極は2枚の基板の一方のみに配置されており、好ましくは、相互に噛み合った櫛形の(インターデジタル)構造を示す。インターデジタル電極に電圧を印加することで、電極はLC媒体の層に実質的にに平行な電界を生成し、LC分子は基板に実質的に平行な配向に転換される。また、正−VAディスプレイにおいて、ディスプレイ内で重合されるRMをLC媒体に加えることによるポリマー安定化は、スイッチ時間の著しい短縮をそれにより実現でき、有利であることも証明されてきた。
PS−VAディスプレイは、例えば、欧州特許出願公開第1 170 626号公報(特許文献1)、米国特許第6,861,107号明細書(特許文献2)、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献3)、米国特許出願公開第2004/0191428号公報(特許文献4)、米国特許出願公開第2006/0066793号公報(特許文献5)および米国特許出願公開第2006/0103804号公報(特許文献6)に記載されている。PS−OCBディスプレイは、例えば、T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁(非特許文献4)およびS.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁(非特許文献5)に記載されている。PS−IPSディスプレイは、例えば、米国特許第6,177,972号明細書(特許文献7)およびAppl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁(非特許文献6)に記載されている。PS−TNディスプレイは、例えば、Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁(非特許文献7)に記載されている。
上記従来のLCディスプレイと同様に、PSAディスプレイは、アクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスディスプレイとして動作できる。アクティブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、例えば、トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT(thin−film transistor)」))などの集積非線形アクティブ素子によってアドレスされ、一方、先行技術より既知の通り、パッシブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、マルチプレックス法によってアドレスされる。
また、PSAディスプレイも、ディスプレイセルを形成する基板の一方または両方に配向層を含んでよい。前記配向層はLC媒体と接触してLC分子の初期配向を誘発するように、通常、電極上(その電極が存在する場所)に設けられる。前記配向層は、例えば、ポリイミドを含む、またはから成る場合があり、これはラビングしてもよく、光配向法で調製することもできる。
特に、モニターおよび特にはテレビ用途向けには、LCディスプレイの応答時間のみならずコントラストおよび輝度(よって、透過性)も最適化することが引き続き要求されている。ここで、PSA法は重要な利点を提供できる。特に、PS−VA、PS−IPS、PS−FFSおよびPS−正−VAディスプレイの場合、他のパラメータに著しい悪影響を及ぼすことなく、試験用セルにおける測定可能なプレチルトと相関して、応答時間の短縮を達成できる。
先行技術は、PSAディスプレイ用のRMとしてビフェニルジアクリレートまたはジメタクリレート(これらは、フッ素化してもよい。)を提唱していた。
しかしながら、例えば、不適切なチルトが確立されるようになるか、全くチルトが確立されないようになるため、または、例えば、所謂「電圧保持率」(VHRまたはHR(voltage holding ratio))がTFTディスプレイ用途にとって不適切であるため、1種のLC混合物および1種以上のRMから成る全ての組み合わせがPSAディスプレイでの使用に適しているわけではないという問題が生じる。加えて、先行技術から既知のLC混合物およびRMは、PSAディスプレイにおいて使用する際に、幾つかの不都合を依然として有することが見出されてきた。よって、LC混合物に可溶性の全ての既知のRMが、PSAディスプレイにおける使用に適しているわけではない。加えて、PSAディスプレイにおけるプレチルトを直接測定することに加え、RMに関する適切な選択要件を見出すことは、しばしば困難である。光開始剤を添加することなくUV光を用いて重合することが望ましい場合、特定の用途に好都合のことがあるが、適切なRMの選択の余地は更に狭くなる。
加えて、LCホスト混合物/RMの選択された組み合わせは、可能な限り低い回転粘度および可能な限り良好な電気特性を有していなければならない。特に、組み合わせは、可能な限り高いVHRを有していなければならない。PSAディスプレイにおいては、UV曝露がディスプレイの製造工程において不可欠な部分であるばかりでなく、また、完成後のディスプレイを動作する際にも通常の曝露としてUV曝露が起こるため、UV光照射後の高いVHRが特に必要である。
特に、小さいプレチルト角を生成するPSAディスプレイ用の新規な材料が入手可能となれば、特に望ましい。ここで、好ましい材料は、同一の曝露時間での重合の際に、今日までに既知の材料よりも低いプレチルト角を生成するもの、および/または、それを使用して、既知の材料で達成できる(より高い)プレチルト角を、より短い曝露時間後に既に達成できるものである。よって、ディスプレイの製造時間(タクトタイム)を短縮でき、製造プロセスのコストを低減できる。
PSAディスプレイの製造における更なる問題は、特に、ディスプレイ内にプレチルト角を生成するための重合工程後における、残存量の未重合のRMの存在または除去である。例えば、ディスプレイの製造終了後の動作の際に、制御されていない態様で重合するために、例えば、このタイプの未反応のRMは、ディスプレイの特性に悪影響を及ぼすことがある。
よって、先行技術より既知のPSAディスプレイは、しばしば、望ましくない効果である所謂「画像の固着」または「画像の焦付き」を示し、即ち、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ホスト混合物を使用すると、この「画像の固着」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。また、この効果は、ポリマー成分を有さない従来のLCディスプレイにおいても観察されることがある。
加えて、PSAディスプレイにおいて、未重合のRMが存在することによって生じる追加の「画像の固着」の効果が、しばしば観察される。ここでは、残存するRMの制御されていない重合が、環境から、または、バックライトによるUV光によって開始される。このため、スイッチが入っているディスプレイ領域において、多数のアドレスサイクル後にチルト角が変化する。その結果、スイッチが入っている領域において、透過率の変化が生じることがあり、一方、スイッチが入っていない領域においては、透過率は不変のままである。
従って、PSAディスプレイを製造する際には、RMの重合が可能な限り完全に進むこと、および、ディスプレイにおける未重合のRMの存在が可能な限り排除されているか最小限まで低減されていることが望ましい。このため、RMの高効率で完全な重合を可能とする、または補助するRMとLCの混合物が要求される。加えて、残存するRMの量が制御された反応が望ましいであろう。今日までに既知の化合物よりも迅速で効果的にRMが重合するのであれば、この制御された反応は、より簡便であろう。
PSAディスプレイの動作で観察された更なる問題は、プレチルト角の安定性である。このように、上述したRMの重合によるディスプレイ製造中に発生するプレチルト角は、一定に維持せずに、ディスプレイの動作中にディスプレイが電圧負荷を掛けられた後には、これが悪化してしまうことが見られる。このことは、例えば、黒表示の透過およびこれによるコントラストの低下によって、ディスプレイ性能に悪影響を及ぼす。
解決されるべき他の問題は、先行技術のRMが、しばしば高い融点を有し、現在において一般的である多くのLC混合物中において限られた溶解性を示すのみであり、よって、しばしば、混合物より自発的に結晶化して析出する傾向を有することである。加えて、自発的に重合する危険性があるため、重合性成分を溶解するためにLCホスト混合物を加温することはできず、これは、室温において可能な限り良好な溶解性が必要であることを意味する。加えて例えば、LCディスプレイ中にLC媒体を導入する際に分離する危険性があり(クロマトグラフィー効果)、ディスプレイの均一性が著しく損なわれることがある。自発的な重合の危険性を低減するために(上記参照)、通常、LC媒体を低温で導入するという事実のため、この分離の危険性は更に増大し、溶解性に対して悪影響となる。
先行技術で見られる他の問題は、PSAタイプの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PSA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放射に曝露した後にVHRが低下することが観察された。特にPSAディスプレイで使用するには、PSAディスプレイにおけるRMの光重合が、通常、UV放射に曝露して行われ、よって、LC媒体においてVHRの低下が引き起こされる場合があるため、UV放射に曝露した後にVHRが低下することは多大な不利益である。
よって、上記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、PSAディスプレイと、LC媒体と、その様なディスプレイにおいて使用するための重合性化合物に対する強い要求が依然としてある。特に、高い比抵抗と同時に、広い動作温度範囲、低温においてすら短い応答時間、および、低い閾電圧、低いプレチルト角、複数の中間調(灰色遮光)、高いコントラストおよび広い視野角を可能とし、高い信頼性と、UV曝露後の高い値の「電圧保持率(VHR:voltage holding ratio)」を有し、および、重合性化合物の場合には、低い融点およびLCホスト混合物中における高い溶解性を有し、PSAディスプレイとそのPSAディスプレイにおいて使用するためのLC媒体および重合性化合物に対する強い要求がある。
欧州特許出願公開第1 170 626号公報 米国特許第6,861,107号明細書 米国特許第7,169,449号明細書 米国特許出願公開第2004/0191428号公報 米国特許出願公開第2006/0066793号公報 米国特許出願公開第2006/0103804号公報 米国特許第6,177,972号明細書 米国特許第7,169,449号明細書
S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁 S.H.Leeら、Appl.Phys.Lett.73巻(20号)、1998年、2882〜2883頁 S.H.Leeら、Liquid Crystals39巻(9号)、2012年、1141〜1148頁 T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁 S.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁 Appl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁 Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁
本発明は、上に示される不都合を有していないか、または、低減された程度にのみ有しており、可能な限り迅速および完全に重合し、可能な限り迅速に低いプレチルト角の確立が可能となり、ディスプレイにおける「画像の固着」の発生を低減または防止し、好ましくは同時に、非常に高い比抵抗値、高いVHR値、低い閾電圧および短い応答時間が可能となり、典型的は、PSAディスプレイにおいてホスト混合物として使用されるLC媒体中において高い溶解性を有し、PSAディスプレイにおいて使用するための新規で適切な材料、特にRM、およびRMを含むLC媒体を提供する目的に基づく。
本発明の更なる目的は、特に、光学、電気光学および電子用途のため新規なRMと、それらの調製に適する方法および中間体を提供することである。
特に、本発明は、PSAディスプレイにおいて使用されるためのRMのような重合性化合物を提供する目的に基づいており、本化合物は、上述の欠点および限度範囲の減少がなく、可能な限り迅速に完全に重合し、可能な限り迅速に低いプレチルト角を確立し、長期間経過後および/またはUV暴露後であっても高いプレチルトの安定性を示し、ディスプレイの「画像の固着」の発生を減少または防止し、ならびに好ましくは同時に、非常に高い比抵抗値、高いVHR値、高い信頼性、低い閾電圧および短い応答時間を可能とし、良好なUV吸収、特に長い波長、好ましくは320〜360nmの範囲での吸収を示し、およびPSAディスプレイにおいてホスト混合物として典型的に使用されるLC媒体において高い安定性を有する。
本発明の更なる目的は、特に光学的、電気光学的および電子光学用途の新規RMならびにその製造方法および中間体を提供することにある。
この目的は、本出願において記載される通りの材料および方法によって、本発明に従って達成された。特に、驚くべきことに、以降で記載する式IのRMをPSAディスプレイで使用することで、高速な重合反応、安定したチルト角の迅速な確立、およびUV光重合後の高いVHR値が促進されることが見出された。
特にアルキル基を有するLC化合物を含むLCホスト混合物中で使用する場合に、本願発明によるRMを使用すると、光開始剤を添加せずとも安定したプレチルトの迅速な生成が可能となり、特にLC化合物を含有するLCホスト混合物中で使用される場合、UV光照射後に高いVHR値と高い信頼性を示す。このようなLCホスト混合物中での、本発明によるRMの使用は、高いVHR値を可能にする。加えて、本発明によるRM化合物は、様々なLC媒体中、特にPSA用途の市販のLCホスト混合物中で良好な溶解性を有し、低い結晶化傾向を有する。加えて、これらは、より長いUV波長、とりわけ300〜380nm、特に340nm以上の波長で良好な吸収を示し、セル中に残存する少量の未反応RMで、迅速且つ完全な重合を可能とする。
本発明は、式Iの重合性化合物に関する。
Figure 0006879657
式中、個々の基は以下の意味を有する:
およびAは、互いに独立に、単環または多環であり、更に置換基を含んでもよい、4〜30個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリールを表し、
およびRは、互いに独立に、P−Sp−、H、F、Cl、CNまたは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、−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、F、ClまたはP−Sp−でそれぞれ置き換えられていてもよい。)を表し、
Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基、または、単結合を表し、
Pは、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
a、bは、互いに独立に、0、1または2を表す。
本発明は、更に、LC媒体およびLCディスプレイ、特にLC媒体、LCディスプレイの活性層または配向層(ただし、LCディスプレイは、好ましくは、PSAディスプレイである。)における重合性化合物としての式Iの化合物の使用に関する。
本発明は、更に、式Iの化合物を調製する方法と、これらの方法で使用されるか入手される新規な中間体とに関する。
本発明は、更に、1種類以上の式Iの化合物を含むLC媒体に関する。
本発明は、更に、少なくとも1種類は式Iの化合物である、1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体に関する。
本発明は、更に、
・少なくとも1種類は式Iの化合物である、1種類以上の重合性化合物を含む、好ましくは1種類以上の重合性化合物から成る、重合性成分A)と、
・1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物を含む、好ましくは1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物から成る、下では、また「LCホスト混合物」とも呼ばれる液晶成分B)と
を含むLC媒体に関する。
本発明によるLC媒体の液晶成分B)は、下では、また「LCホスト混合物」とも呼ばれ、非重合性の低分子量化合物から選択される1種類以上、好ましくは少なくとも2種類のメソゲンまたはLC化合物を好ましくは含む、またはから成る。
本発明は、更に、LCホスト混合物または成分Bが、アルケニル基を含む少なくとも1種類のメソゲンまたはLC化合物を含む、上および下に記載される通りのLC媒体に関する。
本発明は、更に、式Iの化合物が重合した、上に記載される通りのLC媒体またはLCディスプレイに関する。
本発明は、更に、上および下に記載される通りのLC媒体を調製する方法であって、上および下に記載される通りの1種類以上のメソゲンまたはLC化合物、またはLCホスト混合物またはLC成分B)を、式Iの1種類以上の化合物と、および、任意成分として更なる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、電界または磁界を好ましくは印加しながら、PSAディスプレイにおいて、式Iの化合物(1種類または多種類)をその場(in−situ)で重合することによって、LC媒体中にチルト角を生成するために、PSAディスプレイにおいて本発明による式Iの化合物およびLC媒体を使用すること、特に、LC媒体を含有するPSAディスプレイにおいて使用することに関する。
本発明は、更に、本発明による1種類以上の式Iの化合物またはLC媒体を含むLCディスプレイ、特に、PSAディスプレイ、特に好ましくは、PS−VA、PS−OCB、PS−IPS、PS−FFS、PS−UB−FFS、PS−正−VAまたはPS−TNディスプレイに関する。
本発明は、更に、1種類以上の式Iの化合物または上に記載される通りの重合性成分A)を重合することで得られるポリマーを含むか、または、本発明によるLC媒体を含むLCディスプレイ、好ましくは、PSAディスプレイ、非常に好ましくは、PS−VA、PS−OCB、PS−IPS、PS−FFS、PS−UB−FFS、PS−正−VAまたはPS−TNディスプレイに関する。
本発明は、更に、2枚の基板(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明である。)と、各基板に与えられる電極または基板の一方のみに与えられる2つの電極と、基板間に配置され、上および下で記載される通りの1種類以上の重合性化合物およびLC成分を含むLC媒体の層(ただし、重合性化合物は、ディスプレイの基板間で重合される。)と、を含むPSAタイプのLCディスプレイに関する。
本発明は、更に、上および下に記載される通りのLCディスプレイを製造する方法であって、上および下に記載される通りの1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体を、ディスプレイの基板間に充填する、あるいは供する工程と、重合性化合物を重合する工程とを含む方法に関する。
本発明によるPSAディスプレイは、好ましくは透明な層の形態で、一方または両方の基板上に設けられた2つの電極を有する。いくらかのディスプレイ、例えばPS−VA、PS−OCBまたはPS−TNディスプレイにおいては、2枚の基板のそれぞれに1つの電極が設けられている。他のディスプレイ、例えばPS−正−VA、PS−IPSまたはPS−FFSまたはPS−UB−FFSディスプレイにおいては、2枚の基板の一方のみに両方の電極が設けられる。
好ましい実施形態において重合性成分は、電圧がディスプレイの電極に印加されている間にLCディスプレイ中で重合される。
重合性成分の重合性化合物は、好ましくは光重合、非常に好ましくはUV光重合によって重合される。
他に言及しない限り、式Iの化合物は、アキラルの化合物から選択されることが好ましい。
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分子がセル表面に対してチルトした配向を意味すると理解されるであろう。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、上および下で開示される角度の値は、この測定方法に関する。
本明細書において使用する場合、用語「反応性メソゲン」および「RM」は、メソゲン骨格または液晶骨格を含有する化合物を意味すると理解され、この化合物に結合した1種類以上の官能基は重合に適しており、「重合性基」または「P」とも呼はれる。
他に言及しない限り、本明細書において使用される場合、用語「重合性化合物」は、「重合性のモノマー化合物を意味すると理解されるであろう。
本明細書において使用する場合、用語「低分子量化合物」は、「高分子化合物」または「ポリマー」とは逆で、モノマー化合物および/または重合性反応によって調製されない化合物を意味すると理解されるであろう。
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の重合に通常使用される条件下で重合に適した官能基を含まない化合物を意味すると理解されるであろう。
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される用語および定義の概説は、Pure Appl.Chem.2001、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。
用語「スペーサー基」は、本明細書で使用される場合、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、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。
上および下で
Figure 0006879657
は、トランス−1,4−シクロヘキシレン環を表し、および
Figure 0006879657
は、1,4−フェニレン環を表す。
上および下において、「有機基」は、炭素または炭化水素基を表す。
「炭素基」は、少なくとも1個の炭素原子を含有する一価または多価の有機基を表し、ただし、これは、更なる種類の原子を含有しない(例えば、−C≡C−など)か、または、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上の更なる原子を含有していてもよい(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。用語「炭化水素基」は、1個以上のH原子を追加的に含有しており、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上のヘテロ原子を含有していてもよい炭素基を表す。
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを表す。
−CO−、−C(=O)−および−C(O)−は、カルボニル基、即ち、
Figure 0006879657
を表す。
炭素または炭化水素基は、飽和または不飽和基のいずれでもよい。不飽和基は、例えば、アリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個より多いC原子を有する炭素または炭化水素基は、直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ連結または縮合環を含有していてもよい。
また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。
用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれらより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeから選択される、1個以上のヘテロ原子を含有する、上で定義される通りの「アリール」を表す。
好ましい炭素および炭化水素基は、置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜20個、非常に好ましくは1〜12個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状のアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ、置換されていてもよく、5〜30個、好ましくは6〜25個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ、または、置換されていてもよく、5〜30個、好ましくは6〜25個のC原子を有するアルキルアリール、アリールアルキル、アルキルアリールオキシ、アリールアルキルオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシであり、ただし、これらの基において1種類以上のC原子は、ヘテロ原子、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeから選択される原子で置き換えられていてもよい。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C20アリル、C〜C20アルキルジエニル、C〜C20ポリエニル、C〜C20シクロアルキル、C〜C15シクロアルケニル、C〜C30アリール、C〜C30アルキルアリール、C〜C30アリールアルキル、C〜C30アルキルアリールオキシ、C〜C30アリールアルキルオキシ、C〜C30ヘテロアリール、C〜C30ヘテロアリールオキシである。
〜C12アルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C25アリールおよびC〜C25ヘテロアリールが特に好ましい。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、直鎖状、分岐状または環状で、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、該基は無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されており、ただし、1個以上の隣接していない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、−C(R)=C(R)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよい。
は、好ましくは、H、F、Cl、CN、直鎖状、分岐状または環状で1〜25個のC原子を有するアルキル鎖(ただし加えて、1個以上の隣接していないC原子は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子はFまたはClにより置き換えられていてもよい。)を表し、または置換されていてもよく6〜30個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または置換されていてもよく2〜30個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す。
好ましいアルキル基は、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、2−メチルブチル、n−ペンチル、s−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチルヘキシル、n−ヘプチル、シクロヘプチル、n−オクチル、シクロオクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ−n−ブチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ペルフルオロオクチル、ペルフルオロヘキシルなどである。
好ましいアルケニル基は、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルなどである。
好ましいアルキニル基は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルなどである。
好ましいアルコキシ基は、例えば、メトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−メチルブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、n−オクトキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、n−ウンデコキシ、n−ドデコキシなどである。
好ましいアミノ基は、例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどである。
アリールおよびヘテロアリール基は単環でも多環でもよく、即ち、それらは1個の環(例えば、フェニルなど)または2個以上の環を含有してもよく、また、該基は縮合されていてもよく(例えば、ナフチルなど)または共有結合によって連結されていてもよく(例えば、ビフェニルなど)、または、縮合および連結された環の組み合わせを含有していてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくは、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
6〜25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式アリール基および5〜25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式ヘテロアリール基が特に好ましく、これらの基は縮合された環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員または7員のアリールおよびヘテロアリール基が好ましく、ただし加えて、1個以上のCH基は、O原子および/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、N、SまたはOで置き換えられていてもよい。
好ましいアリール基は、例えば、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、[1,1’:3’,1”]ターフェニル−2’−イル、ナフチル、アントラセン、ビナフチル、フェナントレン、9,10−ジヒドロフェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フルオレン、インデン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンなどである。
好ましいヘテロアリール基は、例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソキサゾール、1,2−チアゾール、1,3−チアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾールなどの5員環;ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,3,5−テトラジンなどの6員環;またはインドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフタイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリダイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾキサゾール、ナフトキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ[2,3b]チオフェン、チエノ[3,2b]チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンなどの縮合基;またはこれらの基の組み合わせである。
また、上および下で述べるアリールおよびヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたは更なるアリールまたはヘテロアリール基で置換されてよい。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、飽和環、即ち、排他的に単結合を含有するものと、また、部分的に不飽和な環、即ち、多重結合も含有してよいものとの両者を包含する。ヘテロ環式環は、好ましくは、Si、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、単環式、即ち、1個のみの環を含有(例えば、シクロヘキサンなど)してもよく、または、多環式、即ち、複数の環を含有(例えば、デカヒドロナフタレンまたはビシクロオクタンなど)していてもよい。飽和基が、特に好ましい。更に、単環式、二環式または三環式で、5〜25個の環原子を有する基が好ましく、該基は縮合環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環式基が好ましく、ただし加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上の隣接していないCH基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよい。
好ましい脂環式およびヘテロ環式基は、例えば、シクロペンタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフラン、ピロリジンなどの5員基、シクロヘキサン、シリナン、シクロヘキセン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジチアン、ピペリジンなどの6員基、シクロヘプタンなどの7員基、および、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インダン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、オクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルなどの縮合基である。
好ましい置換基は、例えば、アルキルまたはアルコキシなどの溶解促進基、フッ素、ニトロまたはニトリルなどの電子吸引基、または、ポリマーにおいてガラス転移温度(Tg)を上昇させるための置換基、特に、例えば、t−ブチルまたは置換されていてもよいアリール基などの嵩高い基である。
以降で「L」とも呼ばれる好ましい置換基は、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、直鎖状または分岐状で、それぞれが1〜25個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、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、これらの基において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原子を有する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原子を有する置換されていてもよいアリールであり、
は、H、F、Cl、CNまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし、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、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、それぞれF、Cl、P−またはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)を表し、
は、ハロゲンを表す。
「置換されたシリルまたはアリール」は、好ましくは、ハロゲン、−CN、R、−OR、−CO−R、−CO−O−R、−O−CO−Rまたは−O−CO−O−Rによる置換を意味し、ただし、RはHまたは1〜20個のC原子を有するアルキルを表す。
特に好ましい置換基Lは、例えば、F、Cl、CN、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、更に、フェニルである。
Figure 0006879657
式中、Lは上で示される意味の1つを有する。
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 0006879657
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 0006879657
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 0006879657
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から、最も好ましくは、アクリレートおよびメタクリレートから成る群より選択される。
Spが単結合でない場合は、それぞれの基P−Sp−が、式P−Sp”−X”−に一致するようにSpはSp”−X”であることが好ましく、式中、
Sp”は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、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(R)−CO−O−、−O−CO−N(R)−、−N(R00)−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
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−、−(CHCHO)q1−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−、−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)p1−であり、
式中、
p1は、1〜12の整数であり、
q1は、1〜3の整数であり、
およびR00は、上で示された意味を有する。
特に好ましい基SpおよびSp”−X”−は、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−O−CO−、−(CHp1−CO−O−、−(CHp1−O−CO−O−であり、式中p1およびq1は上で示された意味を有する。
特に好ましい基Sp”は、それぞれの場合において直鎖状の、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、へプチレン、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、プロぺニレンおよびブテニレンである。
式Iの化合物においてAおよびAは、単環または多環であり、4〜30個の環原子を有し、、好ましくはLから選択される、1種類以上の置換基で置換されているか置換されていない、芳香族またはヘテロ芳香族基を表し、
Lは、P−Sp−、F、Cl、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、N(R、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよい5〜20個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリール、または1〜25個、特に好ましくは1〜10個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルを表し、ただし加えて、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、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はF、Cl、CN、PまたはP−Sp−で置き換えられていてもよく、
は、H、F、Cl、CNまたは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、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−でそれぞれ置き換えられていてもよい。)を表し、および
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
はハロゲンである。
好ましいAおよびAは、ベンゼンおよびナフタレンから選択され、これらの基は1個以上の基Lによって置換されていてもよい。
好ましい式Iの化合物は、RおよびRの少なくとも一方、非常に好ましくはRおよびRの両方がP−Sp−を表すものである。従って、これらの好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0006879657
式中、P、Sp、A、A、aおよびbは、式Iにおいて定義された通りである。非常に好ましい化合物は、式IAの化合物である。
好ましい式Iの化合物は、以下式から選択される。
Figure 0006879657
式中、R、R、PおよびSpは、式Iにおいて定義された通りであり、およびベンゼン環は1個以上の上で定義された通りのLによって置換されていてもよく、および好ましくはRおよびRの少なくとも一方、非常に好ましくはRおよびRの両方がP−Sp−を表す。
非常に好ましい式Iの化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0006879657
式中、PおよびSpは、式Iにおいて定義された通りであり、ベンゼン環は上で定義された通りの1個以上のLによって置換されていてもよい。
さらに好ましい式Iの化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、P、PおよびPは、互いに独立に、式IにおいてPに与えられた意味、または上および下で与えらえるその好ましい意味の1つを有し、Sp、SpおよびSpは、互いに独立に、式IにおいてSpに与えられた意味、または上および下で与えられるその好ましい意味を有するが、単結合ではない。これらの中で好ましくは、特に好ましい式P、PおよびPは、互いに独立に、アクリレートおよびメタクリレート基から選択され、Sp、SpおよびSpは、互いに独立に、エチレン、n−プロピレン、n−ブチレン、n−ペンチレンおよびn−ヘキシレンから選択される。
式I1a、I1a2、I2a5、I3a5、I4a1、I4a2、I5a1およびI5a2の化合物が、非常に好ましい。
更に好ましい式Iの化合物およびそのサブ式IA〜IC、I1〜I5、I1a〜I5aおよびI1a1〜I5a4は、以下の好ましい実施形態から選択され、これら全ての組み合わせを含むものである。
・aが0でありbが1である、またはaが1でありbが0である。
・aが0であり、bが0である。
・P、P、PおよびPがアクリレート、メタクリレートおよびオキセタンから成る群より選択される。
・少なくとも1個の基Spが単結合でない。
・1個または2個の基Spが単結合でない。
・化合物が、ちょうど3個の重合性基(基PまたはP、PおよびPにより表される。)を含む。
・Lが、重合性基を表さない、または含まない。
・Lが、P−Sp−を表さない、または含まない。
・式Iおよびそのサブ式における少なくとも1個のベンゼン環がP−Sp−を表す基Lによって置換されている。
・式Iおよびそのサブ式における少なくとも1個のベンゼン環が、P−Sp−とは異なり、重合性でなく、好ましくは、F、Cl、−CNおよび1〜25個、特に好ましくは1〜10個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルより選択される基Lで置換されており、ただし加えて、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(R00)=C(R000)−、−C≡C−、−N(R00)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられていてもよい。
・式Iおよびそのサブ式における少なくとも1個のベンゼン環が、F、CNおよびフッ素化されていてもよい1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシから選択される1個または2個の置換基によって置換される。
本発明は、更に、式IIの化合物に関する。
Figure 0006879657
式中、Sp、A、A、aおよびbは式Iにおいて定義された通りであり、PgはOH、保護されたヒドロキシル基またはマスクされたヒドロキシル基を表す。
好ましい式IIの化合物は、上で定義される通りのサブ式IA〜IC、I1〜I5、I1a〜I5aおよびI1a1〜I5a4から選択されるが、これら式中では、PはPgで置き換えられる。
適切な保護されたヒドロキシ基Pgは、当業者に既知である。ヒドロキシ基のための好ましい保護基は、アルキル、アルコキシアルキル、アシル、アルキルシリル、アリールシリルおよびアリールメチル基、特に、2−テトラヒドロピラニル、メトキシメチル、メトキシエトキシメチル、アセチル、トリイソプロピルシリル、tert−ブチルジメチルシリルまたはベンジルである。
用語「マスクされたヒドロキシ基」は、化学的にヒドロキシ基に転化できる任意の官能基を意味すると理解される。適切なマスクされたヒドロキシ基Pgは、当業者に既知である。
式IIの化合物は、式Iおよびそのサブ式の化合物の調製の中間体として適する。
本発明は、更に、式Iおよびそのサブ式の化合物の調製の中間体としての式IIの化合物の使用に関する。
式IおよびIIおよびそれらのサブ式の化合物および中間体は、当業者に既知で、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的な著作に記載される方法に類似して調製できる。
例えば、重合性基Pを含有する対応する酸、酸誘導体またはハロゲン化された化合物を使用して、PgがOHを表す式IIの中間体をエステル化またはエーテル化することで、式Iの化合物を合成できる。
例えば、ピリジンまたはトリエチルアミンおよび4−(N,N−ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP:4−(N,N−dimethylamino)pyridine)などの塩基の存在下において、例えば、塩化(メタ)アクリルまたは(メタ)アクリル酸無水物などの酸誘導体で対応するアルコールをエステル化して、アクリル酸またはメタアクリル酸エステルを調製できる。あるいは、脱水試薬、例えばステグリッヒによるジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC:dicyclohexylcarbodiimide)、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:N−(3−dimethylaminopropyl)−N’−ethylcarbodiimide)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およびDMAPの存在下において、(メタ)アクリル酸でアルコールをエステル化して、エステルを調製できる。
更に適切な方法を例において示す。
PSAディスプレイを製造するために、任意で電圧を電極に印加しながら、LCディスプレイの基板間でLC媒体中において、その場での重合により、LC媒体中に含有する重合性化合物を重合または架橋(1つの化合物が2個以上の重合性基を含有する場合)する。
本発明によるLC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る通りのPSAディスプレイにおける通常の構成に対応している。突起のない構成が好ましく、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するものが好ましい。PS−VAディスプレイに特に適切で好ましい電極構造は、例えば米国特許出願公開第2006/0066793に記載されている。
好ましい本発明のPSA型LCディスプレイは以下を含む:
・ピクセル領域を定義するピクセル電極と、各ピクセル領域に配置されるスイッチ素子に接続されるピクセル電極とを含み、任意にマイクロスリットパターンおよび任意にピクセル電極に配置される第1の配向層を含む、第1の基板
・第1の基板に対向する第2の基板の全面に配置できる共通の電極層と、任意に第2の配向層とを含む、第2の基板
・第1の基板と第2の基板の間に配置され、上および下で記載した通りの重合性成分A(ただし、重合性成分Aは重合されていてもよい。)および液晶成分Bを含むLC媒体を含むLC層
第1および/または第2の配向層は、LC層のLC分子の配向方向を制御する。例えば、PS−VAディスプレイにおける配向層は、LC分子にホメオトロピック(言い換えれば、垂直)配向(即ち、表面に垂直)またはチルト配向を与えるように選択される。このような配向層は、例えば、ラビングしてもよく、または光配向法によって調製することもできる、ポリイミドを含む。
LC媒体を有するLC層は、ディスプレイの製造に従来使用される方法、例えば所謂、液晶滴下法(ODF:one−drop−filling)によりディスプレイ基板間に配置することができる。LC媒体の重合性成分は、その後、例えばUV光重合によって重合される。重合は、1段階または2段階以上で実施できる。
PSAディスプレイは、カラーフィルター、ブラックマトリックス、パッシベーション層、光学リタデーション層、各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ような、その全てが当業者に公知であり、新規技術を用いずに使用できる、更なる素子を含んでよい。
電極構造は、それぞれのディスプレイタイプに応じて、当業者により設計できる。例えばPS−VAディスプレイでは、2つまたは4つ以上の異なるチルト配向方向を生成するために、スリットおよび/もしく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することができる。
重合において、重合性化合物は架橋ポリマーを形成し、LC媒体中のLC分子の特定のプレチルトを引き起こす。特定の理論に限定されることを望まないが、重合性化合物によって形成した少なくとも一部の架橋ポリマーが、LC媒体から層分離または沈殿し、基材または電極にポリマー層、またはその上に与えられる配向層を形成すると考えられている。顕微鏡測定データ(SEMやAFMなど)により、少なくとも一部の形成されたポリマーが、LC/基板のインターフェースに蓄積していることを確認した。
重合は1つの工程で実施できる。プレチルト角を生成するために第1の工程にて、場合によっては電圧を印加しながら、重合を最初に実施し、その後、第2の重合工程にて、電圧を印加せずに、第1の工程で反応しなかった化合物を重合または架橋する(末端硬化)こともできる。
適切で好ましい重合法は、例えば、熱重合や光重合であり、好ましくは光重合、特にUV照射への重合性化合物の曝露によって達成されることができる、UV誘発光重合である。
1種類以上の重合開始剤をLC媒体に添加してもよい。重合に適切な条件および開始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、商業的に入手可能な光重合開始剤Irgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、Irgacure907(登録商標)、Irgacure369(登録商標)またはDarocure1173(登録商標)(Ciba社)がフリーラジカル重合に適する。重合開始剤を用いる場合、開始剤の割合は、好ましくは、0.001〜5質量%、特に好ましくは、0.001〜1質量%である。
また、本発明による重合性化合物は開始剤を伴わない重合にも適しており、このことは、例えば、材料費がより低く、特に、開始剤またはその劣化生成物の残存し得る量によるLC媒体の汚染がより少ないなどの特筆すべき利点を伴う。このように、開始剤を加えることなく、重合を行うこともできる。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、LC媒体は1種類以上の安定剤を含んでもよい。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)からの商業的に入手可能な安定剤、例えば、Irganox(登録商標)1076などが特に適切である。安定剤を用いる場合、安定剤の割合は、RMまたは重合性成分(成分A)の総量を基礎として、好ましくは、10〜500,000ppm、特に好ましくは、50〜50,000ppmである。
特に、式Iの重合性化合物は良好なUV吸収を示し、このため、以下の1つ以上の特徴を含むPSAディスプレイを製造する方法に、特に適する。
・チルト角を生成するための第1のUV曝露工程(「UV−1工程」)と、重合を完成するための第2のUV曝露工程(「UV−2工程」)とを含む、2段階の工程において、ディスプレイ中で重合性媒体をUV光に曝露する。
・省エネルギー型UVランプ(「グリーンUVランプ」としても知られる。)によって発生したディスプレイ中のUV光に重合性媒体を曝露する。これらのランプは、300〜380nmの吸収スペクトルにおける比較的低い強度(従来のUV1ランプの1/100〜1/10)によって特徴づけられ、UV2工程で使用されることが好ましいが、高い強度を避ける必要がある工程の場合、UV1工程において使用してもよい。
・PS−VA法において短いUV光の曝露を避けるために、長波長、好ましくは340nm以上にシフトした放射スペクトルを有する、UVランプによって発生したディスプレイ中のUV光に、重合性媒体を暴露する。
低い強度と長波長へのUVシフトをともに使用することは、UV光によって誘発される場合がある損傷から有機層を保護する。
本発明の好ましい実施形態は、上および下で記載する通り、以下の1つ以上の特徴を含むPSAディスプレイを製造する方法に関する。
・チルト角を生成するための第1のUV曝露工程(「UV−1工程」)と、重合を完成するための第2のUV曝露工程(UV−2工程)とを含む、2段階の工程において、重合性LC媒体をUV光に曝露する。
・好ましくはUV2工程で使用されるがUV1工程において使用してもよい、波長範囲300〜380nmにおいて、0.5mW/cm〜10mW/cmの強度を有する、UVランプによって発生したUV光に、重合性LC媒体を曝露する。
・340nm以上、好ましくは400nm以下の波長を有するUV光に、重合性LC媒体を暴露する。
好ましい処理は、例えば、所望なUVランプを使用することによって、またはそれぞれの所望の波長のUV光を実質的に透過し、それぞれの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によって、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、300nm<λ<400nm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用いて、UV曝露を実施可能である。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曝露を実施可能である。
「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%の量を透過することを意味する。「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%の量を透過しないことを意味する。「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。
この好ましい方法は、より長いUV波長を用いてのディスプレイの製造を可能にし、これにより、短いUV光成分の有害作用および損傷作用を低減または回避することさえも可能にする。
UV照射エネルギーは、一般的に6〜100Jであり、製造工程の条件による。
好ましくは、本発明によるLC媒体は、上および下に記載する通りの重合性成分A)およびLC成分B)、またはLCホスト混合物から実質的になる。しかしながら、LC媒体は、好ましくは、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。
1種類、2種類または3種類の式Iの重合性化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
更に、重合性成分A)が式Iの重合性化合物を排他的に含むLC媒体が好ましい。
更に、成分B)がネマチック液晶相を有するLC化合物またはLC混合物であるLC媒体が好ましい。
更に、LC成分B)またはホスト混合物が、ネマチックLC層および好ましくは、キラルではない液晶層を有するLC媒体が好ましい。
更に、本発明によるアキラルな式Iの化合物と、成分Aおよび/またはBの化合物がアキラルな化合物から成る群より排他的に選択されるLC媒体とが好ましい。
好ましいLC媒体における重合性成分または成分A)の割合は、0%より多く5%未満、非常に好ましくは、0%より多く1%未満、最も好ましくは、0.01%〜0.5%である。
好ましいLC媒体における式Iの化合物の割合は、0%より多く5%未満、非常に好ましくは、0%より多く1%未満、最も好ましくは、0.01%〜0.5%である。
好ましいLC媒体におけるLC成分B)の割合は、好ましくは、95%〜100%未満、非常に好ましくは、99%〜100%未満である。
好ましい実施形態において、重合性化合物A)の重合性化合物は、式Iから排他的に選択される。
他の好ましい実施形態において、式Iの化合物に加えて、重合性成分A)は、1種類以上の更なる重合性化合物(「コモノマー」)、好ましくはRMから選択される重合性化合物を含む。
適切で好ましいメソゲンコモノマーは、例えば、以下の式より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、個々の基は以下の意味を有する:
、PおよびPは、それぞれ互いに独立に、アクリレートまたはメタクリレート基を表し、
Sp、SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合または上および下でSpに対して示される意味の1つを有するスペーサー基を表し、特に好ましくは、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−CO−O−、−(CHp1−O−CO−または−(CHp1−O−CO−O−を表し、式中、p1は1〜12の整数であり、ただし加えて、存在する基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−の少なくとも1つがRaaと異なることを条件として、1個以上の基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−はRaaを表してもよく、
aaは、H、F、Cl、CN、または、1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していない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、C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、特に好ましくは、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、アルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する。)を表し、
、R00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現において同一または異なって、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、CHまたはCFを表し、
、XおよびXは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−または単結合を表し、
は、−O−、−CO−、−C(R)−または−CFCF−を表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−または−(CH−を表し、ただし、nは、2、3または4であり、
Lは、それぞれの出現において同一または異なって、F、Cl、CN、または、直鎖状または分岐状で一フッ素化または多フッ素化されていてもよく1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくは、Fを表し、
L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
rは、0、1、2、3または4を表し、
sは、0、1、2または3を表し、
tは、0、1または2を表し、
xは、0または1を表す。
式M2、M13、M17、M22、M23およびM29の化合物が特に好ましい。
三反応性化合物M15〜M30、特にM17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M29およびM30が更に好ましい。
式M1〜M30の化合物において、基
Figure 0006879657
ただし、Lは、それぞれの出現において同一または異なって、上および下で与えられる意味の1つを有し、好ましくは、F、Cl、CN、NO、CH、C、C(CH、CH(CH、CHCH(CH)C、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、OCH、COCH、OCFまたはP−Sp−、より好ましくは、F、Cl、CH、OCH、COCHまたはOCF、特に、FまたはCHである。
上記の重合性化合物に加え、本発明によるLCディスプレイにおいて使用するためのLC媒体は、LC成分B)または1種類以上、好ましくは2種類以上の非重合性の低分子量化合物から選択されるLC化合物を含む、またはから成る、LCホスト混合物を含む。これらのLC化合物は、重合性化合物の重合に用いられる条件下において重合反応に対して安定および/または非反応性であるように、選択される。
原理的には、従来のディスプレイにおける使用に適する任意のLC混合物がホスト混合物として適する。適切なLC混合物は当業者に既知で文献に記載されており、例えば、欧州特許出願公開第1 378 557号公報におけるVAディスプレイ中の混合物、および、欧州特許出願公開第1 306 418号公報およびドイツ国特許出願公開第102 24 046号公報におけるOCBディスプレイ中の混合物である。
重合性化合物に加えて、本発明によるLC媒体は、アルケニル基を含む1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物(「アルケニル化合物」)を含み、ただし、このアルケニル基は、式Iの重合性化合物またはLC媒体中に含有される他の重合性化合物を重合するために使用される条件下における重合反応に対して安定であることが好ましい。
式Iの重合性化合物は、1種類以上のアルケニル基を含むメソゲンまたはLC化合物(以降、「アルケニル化合物」とも呼ぶ。)を含むLCホスト混合物における使用に、特に適し、ただし、前記アルケニル基は式Iの化合物およびLC媒体中に含有する他の重合性化合物の重合のために使用される条件下での重合反応に対して安定である。先行技術から公知のRMと比較して、式Iの化合物は、そのようなLCホスト混合物において、溶解性、反応性またはチルト角を生成する可能性などの改善した特性を示す。
LCホスト混合物は、好ましくは、ネマチックLC混合物である。
アルケニル化合物におけるアルケニル基は、好ましくは、特に2〜25個のC原子を有する、特に好ましくは2〜12個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルケニルより選択され、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、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はFおよび/またはClで置き換えられていてもよい。
好ましいアルケニル基は、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニルおよびシクロヘキセニルであり、特に、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、1,4−シクロヘキセン−1−イルおよび1,4−シクロヘキセン−3−イルである。
アルケニル基を含有する化合物のLCホスト混合物における濃度(即ち、重合性化合物は一切関与しない。)は、好ましくは5%〜100%、非常に好ましくは20%〜60%である。
アルケニル基を有する化合物を1〜5種類、好ましくは1種類、2種類または3種類含有するLC混合物が特に好ましい。
アルケニル基を含有するメソゲンおよびLC化合物は、好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0006879657
式中、個々の基は、それぞれの出現において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:
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
A1は、2〜9個のC原子を有するアルケニルで、環X、YおよびZの少なくとも1つがシクロヘキセニルを表す場合、RA2の意味の1つも表し、
A2は、1〜12個のC原子を有するアルキルで、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
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、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHFH、好ましくは、H、FまたはClであり、
xは、1または2であり、
zは、0または1である。
A2は、好ましくは、1〜8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または2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニルである。
LC媒体は、好ましくは、末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH)を含有する化合物を含まず、特に、RA1またはRA2が末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH)を表すか含有する式ANまたはAYの化合物を含まない。
好ましくは、LおよびLがFを表すか、または、LおよびLの一方がFを表し他方がClを表し、および、LおよびLがFを表すか、または、LおよびLの一方がFを表し他方がClを表す。
式ANの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。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AYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。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ANの非常好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
Figure 0006879657
式中、
mは、1、2、3、4、5または6を表し、
iは、0、1、2または3を表し、
b1は、H、CHまたはCを表す。
以下のサブ式から選択される式ANの化合物が非常に特に好ましい。
Figure 0006879657
式AN1a2およびAN1a5の化合物が最も好ましい。
式AYの非常に特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
Figure 0006879657
式中、
mおよびnは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6を表し、
alkenyl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。
第1の好ましい実施形態において、LC媒体は、負の誘電異方性を有する化合物を基礎とするLC成分B)またはLCホスト混合物を含有する。その様なLC媒体は、特に、PS−VAおよびPS−UB−FFSディスプレイにおける使用に適する。そのようなLC媒体の特に好ましい実施形態は、下の項目a)〜z)のものである。
a)式CYおよび/またはPYの1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
Figure 0006879657
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよい。)、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を表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−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、単結合を表し、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、LおよびLの両方がFを表すか、または、LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表すか、または、LおよびLの両方がFを表すか、または、LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式CYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、aは1または2を表し、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは、好ましくは、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PYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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は2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは、好ましくは、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。
b)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
Figure 0006879657
Figure 0006879657
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表す。
式ZKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
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は、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。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ZK1の化合物が特に好ましい。
特に好ましい式ZKの化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0006879657
式中、プロピル、ブチルおよびペンチル基は直鎖の基である。
式ZK1aの化合物が、最も好ましい。
c)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、個々の基は、それぞれの出現において同一または異なって、以下の意味を有する:
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−によって置き換えられていてもよく、好ましくは1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
Figure 0006879657
Figure 0006879657
および、
eは、1または2を表す。
式DKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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は、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。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。
d)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0006879657
少なくとも1つの環Fは、シクロヘキシレンではなく、
fは、1または2を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、基LおよびLの両方がFを表すか、または、基LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式LYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、Rは上で示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、vは1〜6の整数を表す。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、または、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11、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。
e)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、alkylはC1〜6−アルキルを表し、LはHまたはFを表し、Xは、F、Cl、OCF、OCHFまたはOCH=CFを表す。XがFを表す式G1の化合物が特に好ましい。
f)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、RはRに上で示される意味の1つを有し、alkylはC1〜6−アルキルを表し、dは0または1を表し、zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。これらの化合物におけるRは、特に好ましくは、C1〜6−アルキルまたは−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルであり、dは、好ましくは、1である。本発明によるLC媒体は、好ましくは、上述の式の1種類以上の化合物を、5質量%以上の量で含む。
g)以下の式から成る群より選択される1種類以上のビフェニル化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
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。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。
LC混合物における式B1〜B3のビフェニルの割合は、好ましくは、少なくとも3質量%、特に5質量%以上である。
式B2の化合物が特に好ましい。
式B1〜B3の化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
式中、alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基を表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式B1aおよび/またはB2cの1種類以上の化合物を含む。
h)以下の式の1種類以上のターフェニル化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、上で示される意味の1つを有し、および
Figure 0006879657
式中、Lは、FまたはCl、好ましくは、Fを表し、Lは、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHF、好ましくは、Fを表す。
式Tの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、R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基を表し、Rは2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、mは1〜6の整数を表す。R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。
Rは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシを表す。
本発明によるLC媒体は、好ましくは、式Tおよびその好ましいサブ式のターフェニルを、0.5〜30質量%、特に、1〜20質量%の量で含む。
式T1、T2、T3およびT21の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Rは、好ましくは、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。
混合物のΔnの値が0.1以上となる場合、好ましくは、本発明による混合物中においてターフェニルを用いる。好ましい混合物は、好ましくは、化合物T1〜T22の群より選択され、2〜20質量%の1種類以上の式Tのターフェニル化合物を含む。
i)以下の式から成る群より選択される1種類以上の4フェニル化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
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もしくはアルケニルオキシであり、ただし、これらは何れもフッ素化されてもよく、
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り、
Q1〜Q6は、互いに独立に、HまたはFであり、LQ1〜Q6の少なくとも1つはFである。
好ましい式Qの化合物は、Rが2〜6個のC原子を有する直鎖状アルキルを表し、非常に好ましくは、エチル、n−プロピルまたはn−ブチルを表す。
好ましい式Qの化合物は、LQ3およびLQ4がFのものである。更に好ましい式Qの化合物は、LQ3、LQ4ならびにLQ1およびLQ2の一方または両方がFのものである。
好ましい式Qの化合物は、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 0006879657
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。
式Q1の化合物、特にRがn−プロピルであるものが、特に好ましい。
LC媒体における式Qの化合物の割合は、好ましくは0質量%より多く5質量%以下であり、非常に好ましくは0.1〜2質量%、最も好ましくは0.2〜1.5質量%である。
LC媒体は、1〜5個、好ましくは1個または2個の式Qの化合物を含有することが好ましい。
式Qの4フェニル化合物のLC媒体混合物への添加は、高いUV吸収を維持することで早く、完全な重合を可能とし、強く、早いチルト角の生成を可能とし、およびLC媒体のUV安定性を向上するとともに、ODFのむらを低減できる。
加えて、負の誘電異方性を有するLC媒体への正の誘電異方性を有する式Qの化合物の添加は、誘電率εおよびεのより良好な制御を可能とし、そして特に誘電異方性Δεを一定に維持しながら誘電率εの高い値を達成させることができ、これによりキックバック電圧を低下し、画像の固着を低減する。
k)以下の式から成る群から選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、RおよびRは上で示される意味を有し、好ましくは、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または2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表す。
好ましい媒体は、式O1、O3およびO4より選択される1種類以上の化合物を含む。
l)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に、好ましくは3質量%より多く、特には5質量%以上、非常に特に好ましくは5〜30質量%の量で含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、
Figure 0006879657
は、H、CH、Cまたはn−Cを表し、(F)は任意のフッ素置換基を表し、qは、1、2または3を表し、RはRに示される意味の1つを有する。
式FI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 0006879657
式中、Rは、好ましくは、直鎖状のアルキルを表し、Rは、CH、Cまたはn−Cを表す。式FI1、FI2およびFI3の化合物が特に好ましい。
m)以下の式から成る群より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、RはRに示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
n)例えば、以下の式から成る群より選択される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有する1種類以上化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、
10およびR11は、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、および
10およびR11は、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシまたは2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−C−、−CH=CH−、−(CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CH−CHCH−、−CHCHCH=CH−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CH−または単結合を表す。
o)以下の式の1種類以上のジフルオロジベンゾクロマンおよび/またはクロマンを追加的に、好ましくは3〜20質量%の量、特に3〜15質量%の量で含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、
11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上でR11に示される意味の1つを有し、
環Mは、トランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、
は、−C−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−または−O−CO−であり、
cは、0、1または2である。
式BC、CRおよびRC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 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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、(O)は酸素原子または単結合を表し、cは1または2であり、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。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。
1種類、2種類または3種類の式BC−2の化合物を含む混合物が、非常に特に好ましい。
p)以下の式の1種類以上のフッ素化されたフェナントレンおよび/またはジベンゾフランを追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上でR11に示される意味の1つを有し、bは0または1を表し、LはFを表し、rは1、2または3を表す。
式PHおよびBF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 0006879657
式中、RおよびR’は、それぞれ互いに独立に、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表す。
q)以下の式の1種類以上の単環化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0006879657
式中、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキル(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよい。)、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を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHFを表す。
好ましくは、LおよびLの両方がFを表すか、LおよびLの一方がFで他方がClを表す。
式Yの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
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。
特に好ましい式Yの化合物は、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
式中、Alkoxyは、好ましくは、3個、4個または5個のC原子を有する直鎖状のアルコキシを表す。
r)特に、式Iまたはそのサブ式の本発明による重合性化合物およびコモノマーは別として、末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH)を含有する化合物を含まないLC媒体。
s)好ましくは、特に、式Iまたはそのサブ式の本発明による重合性化合物より選択され、1〜5種類、好ましくは、1、2または3種類の重合性化合物を含むLC媒体。
t)特に、式Iまたはそのサブ式の重合性化合物の割合は、混合物全体において、0.05〜5%、好ましくは、0.1〜1%であるLC媒体。
u)1〜8種類、好ましくは1〜5種類の式CY1、CY2、PY1および/またはPY2の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
v)1〜8種類、好ましくは1〜5種類の式CY9、CY10、PY9および/またはPY10の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは5〜60%、特に好ましくは10〜35%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
w)1〜10種類、好ましくは1〜8種類の式ZKの化合物、特に、式ZK1、ZK2および/またはZK6の化合物を含むLC媒体。これらの化合物の混合物全体における割合は、好ましくは3〜25%、特に好ましくは5〜45%である。これらの個々の化合物の含有量は、好ましくは、それぞれの場合で2〜20%である。
x)混合物全体における式CY、PYおよびZKの化合物の割合は70%を超え、好ましくは、80%を超えるLC媒体。
y)LCホスト混合物が、アルケニル基を含有する1種類以上の化合物、好ましくは、RおよびRの一方または両方が2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表す式CY、PYおよびLY;RおよびRの一方もしくは両方、またはRおよびRの一方もしくは両方が2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表す式ZKおよびDK;および式B2およびB3から成る群より選択される化合物、非常に好ましくは、式CY15、CY16、CY24、CY32、PY15、PY16、ZK3、ZK4、DK3、DK6、B2およびB3より選択される化合物、最も好ましくは、式ZK3、ZK4、B2およびB3より選択される化合物を含有するLC媒体。これらの化合物のLCホスト混合物中における濃度は、好ましくは、2〜70%、非常に好ましくは、3〜55%である。
z)式PY1〜PY8、非常に好ましくは式PY2より選択される1種類以上、好ましくは1〜5種類の化合物を含有するLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは1〜30%、特に好ましくは2〜20%である。これらの個々の化合物の割合は、好ましくは、それぞれの場合で1〜20%である。
z1)1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式T2の化合物を含有するLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは1〜20%である。
z2)LCホスト混合物が1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式BF1の化合物と、1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式AY14、AY15およびAY16から選択される化合物、非常に好ましくは式AY14の化合物とを含有する、LC媒体。LCホスト混合物における式AY14〜AY16の化合物の割合は、好ましくは2〜35%であり、非常に好ましくは3〜30%である。LCホスト混合物における式BF1の化合物の割合は、好ましくは0.5〜20%であり、非常に好ましくは1〜15%である。更に好ましくは、好ましい実施形態によるLCホスト混合物は、1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式Tの化合物、好ましくは、式T1、T2およびT5から選択され、非常に好ましくは式T2またはT5から選択される化合物を含有する。LCホスト混合媒体において式Tの化合物の割合は、好ましくは0.5〜15%、非常に好ましくは1〜10%である。
第2の好ましい実施形態において、LC媒体は、正の誘電異方性を有する化合物を基礎とするLCホスト混合物を含有する。そのようなLC媒体は、特に、PS−OCB、PS−TN、PS−正−VA、PS−IPSまたはPS−FFSディスプレイにおける使用に適している。
式AAおよびBB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有し、任意成分として、式AAおよび/またはBBの化合物に加え、式CCの1種類以上の化合物を含有する、この第2の好ましい実施形態のLC媒体が特に好ましい。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0006879657
Figure 0006879657
21、R31、R41、R42は、それぞれ互いに独立に、1〜9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキルまたはアルコキシアルキル、または、2〜9個のC原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシを表し、ただしこれらの何れもがフッ素化されていてもよく、
は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または、2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシを表し、
31は、−CHCH−、−CFCF−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CHO−または単結合、好ましくは、−CHCH−、−COO−、トランス−CH=CH−または単結合、特に好ましくは、−COO−、トランス−CH=CH−または単結合を表し、
41、Z42は、−CHCH−、−COO−、トランス−CH=CH−、トランス−CF=CF−、−CHO−、−CFO−、−C≡C−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
21、L22、L31、L32は、HまたはFを表し、
gは、0、1、2または3を表し、
hは、0、1、2または3を表し、
は、好ましくは、F、Cl、CF、CHF、OCF、OCHF、OCFHCF、OCFHCHF、OCFHCHF、OCFCH、OCFCHF、OCFCHF、OCFCFCHF、OCFCFCHF、OCFHCFCF、OCFHCFCHF、OCFCFCF、OCFCFCClF、OCClFCFCFまたはCH=CF、非常に好ましくは、FまたはOCFである。
式AAの化合物は、好ましくは、以下の式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
式中、A21、R21、X、L21およびL22は、式AAにおいて与えられる意味を有し、L23およびL24は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、Xは、好ましくは、Fである。式AA1およびAA2の化合物が特に好ましい。
式AA1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 0006879657
式中、R21、X、L21およびL22は、式AA1において与えられる意味を有し、L23、L24、L25およびL26は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、Xは、好ましくは、Fである。
式AA1の非常に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 0006879657
式中、R21は式AA1で定義された通りに与えられる意味を有する。
式AA2の非常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 0006879657
Figure 0006879657
式中、R21、X、L21およびL22は、式AA2において与えられる意味を有し、L23、L24、L25およびL26は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、Xは、好ましくは、Fである。
式AA2の非常に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 0006879657
Figure 0006879657
式中、R21およびXは、式AA2において定義された通りである
式AA3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 0006879657
式中、R21、X、L21およびL22は、式AA3において与えられる意味を有し、Xは、好ましくは、Fである。
式AA4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 0006879657
式中、R21は、式AA4において定義された通りである。
式BBの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0006879657
式中、g、A31、A32、R31、X、L31およびL32は、式BBにおいて与えられる意味を有し、Xは、好ましくは、Fである。式BB1およびBB2の化合物が特に好ましい。
式BB1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 0006879657
式中、R31、X、L31およびL32は、式BB1において与えられる意味を有し、Xは、好ましくは、Fである。
式BB1aの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB1において定義された通りである。
式BB1bの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB1で定義された通りである。
式BB2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 0006879657
Figure 0006879657
式中、R31、X、L31およびL32は、式BB2において与えられる意味を有し、L33、L34、L35およびL36は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、Xは、好ましくは、Fである。
式BB2の非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2bの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2cの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2dおよびBB2eの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2fの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2gの非常に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 0006879657
式中、R31は、式BB2において定義された通りである。
式BB2hの非常に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 0006879657
式中、R31およびXは、式BB2において定義された通りである。
式BB2iの非常に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 0006879657
式中、R31およびXは、式BB2において定義された通りである。
式BB2kの非常に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 0006879657
式中、R31およびXは、式BB2において定義された通りである。
式BB1および/またはBB2の化合物に代えるか加えて、LC媒体は、また、上で定義される通りの式BB3の1種類以上の化合物を含んでもよい。
式BB3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 0006879657
式中、R31は、式BB3において定義された通りである。
好ましくは、この第2の好ましい実施形態によるLC媒体は、式AAおよび/またはBBの化合物に加えて、−1.5〜+3の範囲内の誘電異方性を有し、好ましくは、上で定義される通りの式CCの化合物群より選択される1種類以上の誘電的に中性の化合物を含む。
式CC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 0006879657
Figure 0006879657
式中、R41およびR42は式CCにおいて与えられる意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、フッ素化アルキルまたはフッ素化アルコキシ、または、2〜7個のC原子を有するアルケニル、アルケニルオキシ、アルコキシアルキルまたはフッ素化アルケニルを表し、LはHまたはFである。
好ましくは、この第2の好ましい実施形態によるLC媒体は、式CCの誘電的に中性の化合物に加えるか代えて、−1.5〜+3の範囲内の誘電異方性を有し、式DDの化合物群より選択される1種類以上の誘電的に中性の化合物を含む。
Figure 0006879657
式中、A41、A42、Z41、Z42、R41、R42およびhは、式CCにおいて与えられる意味を有する。
式DD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 0006879657
式中、R41およびR42は式DDにおいて与えられる意味を有し、R41は、好ましくは、アルキルを表し、式DD1において、R42は、好ましくは、アルケニル、特に好ましくは、−(CH−CH=CH−CHを表し、式DD2において、R42は、好ましくは、アルキル、−(CH−CH=CHまたは−(CH−CH=CH−CHを表す。
本発明によるLC媒体において、式AAおよびBBの化合物は、好ましくは、混合物全体中の2%〜60%、より好ましくは、3%〜35%、非常に特に好ましくは、4%〜30%の濃度において使用する。
本発明によるLC媒体において、式CCおよびDDの化合物は、好ましくは、混合物全体中の2%〜70%、より好ましくは、5%〜65%、更により好ましくは、10%〜60%、非常に特に好ましくは、10%〜、好ましくは、15%〜55%の濃度において使用する。
上述の好ましい実施形態の化合物を、上記の重合された化合物と組み合わせることにより、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良好な低温安定性と、同時に、常に高い透明点および高いHR値とが生じ、PSAディスプレイにおいて特に低いプレチルト角を迅速に確立できる。特に、先行技術からの媒体と比較し、PSAディスプレイにおいて、LC媒体は、著しく短縮された応答時間、また、特に、短縮された中間調(灰色遮光)応答時間を示す。
本発明のLC媒体およびLCホスト混合物は、好ましくは、少なくとも80K、特に好ましくは、少なくとも100Kのネマチック相範囲、および、20℃において、250mPa・s以下、好ましくは、200mPa・s以下の回転粘度を有する。
本発明によるVAタイプのディスプレイにおいては、スイッチオフ状態で、LC媒体層における分子は電極表面に垂直に配向しているか(ホメオトロピック的)、または、チルトホメオトロピック配向を有している。電極に電圧を印加すると、分子長軸が電極表面に平行なLC分子の再配向が起きる。
特に、PS−VAおよびPS−UB−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するためで、第1の好ましい実施形態による負の誘電異方性を有する化合物を基礎とする本発明によるLC媒体は、20℃および1kHzにおいて、好ましくは、−0.5〜−10、特に、−2.5〜−7.5の負の誘電異方性Δεを有する。
PS−VAおよびPS−UB−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するためで、本発明によるLC媒体における複屈折率Δnは、好ましくは、0.16未満、特に好ましくは、0.06〜0.14、非常に特に好ましくは、0.07〜0.12である。
本発明によるOCBタイプのディスプレイにおいては、LC媒体層における分子は「ベンド(bend)」配向を有している。電圧を印加すると、分子長軸が電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。
PS−OCB、PS−TN、PS−IPS、PS−正−VAおよびPS−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するための本発明によるLC媒体は、好ましくは、第2の好ましい実施形態による正の誘電異方性を有する化合物を基礎とするものであり、20℃および1kHzにおいて、好ましくは、+4〜+17の正の誘電異方性Δεを有するのものである。
PS−OCBタイプのディスプレイにおいて使用するための本発明によるLC媒体における複屈折率Δnは、好ましくは、0.14〜0.22、特に好ましくは、0.16〜0.22である。
PS−TN、PS−正−VA、PS−IPSまたはPS−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するための本発明によるLC媒体における複屈折率Δnは、好ましくは0.07〜0.15であり、特に好ましくは0.08〜0.13である。
PS−TN、PS−正−VA、PS−IPSまたはPS−FFSタイプのディスプレイにおいて使用するためで、第2の好ましい実施形態による正の誘電異方性を有する化合物を基礎とする本発明によるLC媒体は、20℃および1kHzにおいて、好ましくは、+2〜+30、特に好ましくは、+3〜+20の正の誘電異方性を有する。
また、本発明によるLC媒体は、当業者に既知で文献に記載されている、例えば、重合開始剤、禁止剤、安定剤、表面活性化物質またはキラルドーパントなどの更なる添加剤を含んでもよい。これらは重合性でも非重合性でもよい。従って、重合性の添加剤は重合性成分または成分A)に属すると見なす。従って、非重合性の添加剤は非重合性成分または成分B)に属すると見なす。
好ましい実施形態において、LC媒体は、例えば、1種類以上のキラルドーパントを、好ましくは、0.01〜1%、非常に好ましくは、0.05〜0.5%の濃度において含有する。キラルドーパントは、好ましくは、下の表Bからの化合物から成る群より選択され、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。
もう一つの好ましい実施形態において、LC媒体は、1種類以上のキラルドーパントのラセミ体を含有し、キラルドーパントは、好ましくは、先の段落で述べたキラルドーパントより選択される。
更に、例えば、0〜15質量%の多色性色素、更に、導電性を向上するために、ナノ粒子、導電性塩、好ましくは、エチルジメチルドデシルアンモニウム4−ヘキソキシベンゾエート、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレートまたはクラウンエーテルの錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.24巻、249〜258頁(1973年)参照)、または、ネマチック相の誘電異方性、粘度および/または配向を改変するための物質をLC媒体に加えることも可能である。このタイプの物質は、例えば、独国特許出願公開第22 09 127号公報、独国特許出願公開第22 40 864号公報、独国特許出願公開第23 21 632号公報、独国特許出願公開第23 38 281号公報、独国特許出願公開第24 50 088号公報、独国特許出願公開第26 37 430号公報および独国特許出願公開第28 53 728号公報に記載されている。
本発明によるLC媒体の好ましい実施形態a)〜z)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号公報に記載されている。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号公報および独国特許出願公開第33 21 373号公報に記載されている。
本発明に従って使用できるLC媒体は、例えば、1種類以上の上述の化合物を、上で定義される通りの1種類以上の重合性化合物と、および、任意成分として、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がジュウテリウム等のような対応する同位体に置き換えられた化合物も含んでもよいことは、当業者に言うまでもない。
以下の例は、本発明を限定することなく本発明を説明する。しかしながら、それらは、当業者に対して、好ましく用いられる化合物、それらのそれぞれの濃度および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。
以下の略称を使用する:
(n、m、z:それぞれの場合において互いに独立に、1、2、3、4、5または6。)
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
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A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Bに、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 0006879657
LC媒体は、好ましくは0〜10質量%、特には0.01〜5質量%、特に好ましくは0.1〜3質量%のドーパントを含む。LC媒体は、好ましくは、表Bからの化合物から成る群より選択される1種類以上のドーパントを含む。
表Cに、本発明によるLC媒体に添加できる可能な安定剤を示す(nは、ここで、1〜12の整数、好ましくは、1、2、3、4、5、6、7または8を表し、末端のメチル基は示していない)。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
LC媒体は、好ましくは0〜10質量%、特には1ppm〜5質量%、特に好ましくは1ppm〜1質量%の安定剤を含む。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種類以上の安定剤を含む。
表Dに、本発明によるLC媒体において、好ましくは、反応性メソゲン化合物として使用できる例示的な化合物を示す。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
Figure 0006879657
本発明の好ましい実施形態において、メソゲン媒体は、表Dからの化合物群より選択される1種類以上の化合物を含む。
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]である。
他に明記しない限り、本出願において全ての濃度は質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知られている容量閾値(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。
容量閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは25μm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成り、それぞれの外板は内側に電極層および最上部にラビングされていないポリイミド配向層を有しており、液晶分子のホメオトロピックエッジ配向を生じる。
チルト角の測定用に使用されるディスプレイまたは試験用セルは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。
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UVA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重合する。例においては、他に示さない限り、重合のために、強度100mW/cmのメタルハライドランプを使用する。強度は、標準的なUVAメーター(UVAセンサーを備える高域Hoenle UVメーター)を使用して強度を測定する。
チルト角は、結晶回転実験(Autronic−Melchers TBA−105)によって決定される。ここで、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。
VHR値を以下の通り測定する:0.3%の重合性モノマー化合物をLCホスト混合物に加え、得られた混合物を、ラビングされていないVA−ポリイミド配向層を含むVA−VHR試験用セル中に導入する。他に記載しない限り、LC層厚dは、およそ6μmである。UV曝露の前後において、100℃での5分後のVHR値を1V、60Hz、64μ秒パルスにて決定する(測定装置:Autronic−Melchers VHRM−105)。
<例1>
重合性モノマー化合物1を、以下の通り調製する。
Figure 0006879657
1a:DMF(80ml)中の4−ブロモレゾルシノール(15.00g、79.4mmol)およびエチレンカーボネート(19.57g、222.2mmol)に乾燥させた炭酸カリウム(4.39g、31.7mmol)を加える。反応混合物を一晩還流する。室温に冷却後、反応混合物を100mlの水に加え、2MのHClで注意して中和する。水層を酢酸エチルで抽出する。有機層を1つにまとめ、飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、固体の残留物をヘプタン/酢酸エチル4:1で再結晶し、白色の固体である1aを得る(9.1g)。
1b:350mlの1,4−ジオキソラン中の1a(15.60g、56.3mmol)および4−ベンジルオキシフェニルホウ酸(15.4g、67.5mmol)の溶液に、73.9g(320.8mmol)のリン酸カリウムを加えた。得られた懸濁液をアルゴンで入念に脱気する。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.55g、1.7mmol)および2−ジシクロヘキシルホスフィン−2’,6’−ジメトキシビフェニル(SPhos)(2.38g、5.6mmol)を加える。反応混合物を還流に加熱し、一晩中撹拌する。室温に冷却後、400mlの蒸留水、150mlの酢酸エチルおよび150mlのTHFを加え、この混合物を冷却しながら約pH4に6MのHClの酸で注意して中和する。水層を酢酸エチルで抽出する。有機層を1つにまとめ、飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、溶離液としてTHF/トルエン3:2を使用して、カラムクロマトグラフィによって固体の残留物を精製し、白色固体である1bを得る(16.8g)。
1c:テトラヒドロフラン(160ml)中の1b(16.7g、43.9mmol)の溶液をパラジウム(5%)−活性炭(2.0g)で処理し、19時間水素添加に付す。その後、触媒をろ過し、残存した溶液を真空にて濃縮する。残留物をトルエン/酢酸エチル混合溶媒から再結晶し、白色の固体である1cを得る(12.5g)。
1:メタクリル酸(18.42g、214.0mmol)および4−(ジメチルアミノ)ピリジン(0.5g、4.1mmol)をジクロロメタン(180ml)中の1c(12.5g、42.8mmol)の懸濁液に加える。反応混合物を0℃にてジクロロメタン(20ml)中のN−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド(34.50g、222.5mmol)の溶液で滴下にて処理し、室温で20時間撹拌する。真空にて溶媒を除去した後、オイルの残留物を溶離液としてヘプタン/酢酸エチル7:3を使用してシリカゲルカラムクロマトグラフィによって精製する。得られた生成物をエタノールから再結晶し、1の白色の固体を得る(10.1g、mp.42℃)。
<例2>
重合性モノマー化合物2を以下の通り、市販の3−フルオロ−4−ベンジルオキシフェニルホウ酸から例1と類似に調製する。
Figure 0006879657
<例3>
重合性モノマー化合物3を以下の通り調製する。
Figure 0006879657
3a:460mlのエチルメチルケトン中の2−ブロモ−4−ヨードフェノール(75.00g、238.4mmol)の溶液に、炭酸カリウム(39.50g、286.0mmol)を数回に分けて加える。反応混合物を還流するまで加熱し、これにベンジルブロマイド(34.0ml、286.0mmol)を滴下して加え、還流しながら一晩中撹拌する。室温に冷却後、反応混合物をろ過する。固体の残留物をアセトンで全体的に洗浄する。真空にて溶媒を除去した後、オイルの残留物を溶離液としてヘプタン/酢酸エチル7:3を使用してシリカゲルカラムクロマトグラフィによって精製する。この粗生成物をヘプタンから更に再結晶し、白色の固体の3aを得る(85.7g)。
3b:1000mlのトルエン中の3a(85.50g、222.0mmol)および4−ベンジルオキシフェニルホウ酸(49.11g、215.3mmol)の溶液に、500mlの蒸留水および250mlのエタノールを加えた。炭酸カリウム(64.06g、604.4mmol)を加える。得られた懸濁液をアルゴンで入念に脱気する。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(9.11g、7.89mmol)を加える。反応混合物を還流に加熱し、一晩中撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を冷却しながら約pH7に6MのHClで注意して中和する。水層を酢酸エチルで抽出する。有機層を1つにまとめ、飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、固体の残留物を溶離液としてTHF/トルエン9:1を使用してカラムクロマトグラフィによって精製する。粗生成物を更に、トルエンから再結晶し、灰色の固体の3bを得る(76.3g)。
3c:340mlの1,4−ジオキサン中の3b(45.00g、99.0mmol)および4−ベンジルオキシフェニルホウ酸(15.81g、108.9mmol)の溶液に、80mlの蒸留水を加えた。炭酸カリウム(21.00g、198.0mmol)を加える。得られた懸濁液を入念にアルゴンで脱気する。その後、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド(2.18g、2.97mmol)を加える。反応混合物を還流するまで加熱し、一晩中撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を冷却しながら約pH7まで2MのHClで注意して中和する。水層をメチルt−ブチルエーテルで抽出する。有機層を1つにまとめ、飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、固体の残留物をイソプロパノールから再結晶し、白色の固体の3cを得る(41.3g)。
3d:テトラヒドロフラン(150ml)中の3c(10.0g、21.8mmol)の懸濁液をパラジウム(5%)−活性炭(10.0g)で処理し、30時間水素添加に付す。その後、触媒をろ過する。真空にて溶媒を除去した後、固体の3dを得る(6.3g)。
3:メタクリル酸(9.39g、67.0mmol)および4−(ジメチルアミノ)ピリジン(0.23g、1.9mmol)をジクロロメタン(200ml)中の3d(5.50g、19.1mmol)の懸濁液に加える。反応混合物を、ジクロロメタン(60ml)中のN−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド(16.9g、109.0mmol)の溶液で0℃にて滴下処理し、室温で20時間撹拌する。反応混合物を真空にて濃縮し、オイルの残留物を、溶離液としてクロロブタン/酢酸エチル9:1を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製する。得られた生成物をエタノールから再結晶し、白色の結晶の3を得る(2.7g、mp.105℃)。
<例4>
重合性モノマー化合物4を以下の通り調製する。
Figure 0006879657
4a:DMF(200ml)中の4−ブロモイソフタル酸(21.00g、85.7mmol)の溶液に、炭酸カリウム(27.24g、197.1mmol)を加える。得られた懸濁液に、(2−ブロモ−エトキシメチル)ベンゼン(40.00g、186.00mmol)を加える。反応混合物を70℃で4時間撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を1000mlの水に加え、300mlのメチル−t−ブチルエーテル(MTBE)で3回抽出する。有機層を飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、オイルの残留物を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル3:2を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、無色のオイルの4aを得る(36.1g)。
4b:蒸留水(20ml)中のメタホウ酸ナトリウム4水和物(5.86g、42.1mmol)の溶液に、70mlのTHF中の4a(6.00g、26.3mmol)および4−(ベンジルオキシ)フェニルホウ酸(12.00g、23.4mmol)の溶液を加える。完全にアルゴンで脱気した後、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロライド(1.24g、1.7mmol)を加え、その後ヒドラジン水和物(0.05ml、1mmol)を添加する。反応混合物を還流に加熱し、5時間撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を2MのHClで注意して中和する。水層を分離し、酢酸エチルで抽出する。有機層を1つにまとめ、無水硫酸ナトリウムで乾燥する。有機溶媒を除去した後、オイルの残留物を、溶離液としてトルエン/酢酸エチル9:1を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、茶色がかったオイルの4bを与える(13.2g)。
4c:テトラヒドロフラン(130ml)中の4b(13.0g、20.4mmol)の懸濁液をパラジウム(5%)−活性炭(10.0g)で処理し、30時間水素添加に付す。その後、触媒をろ過する。真空にて溶媒を除去した後、固体の残留物を、溶離液としてトルエン/酢酸エチル5:1を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、白色の固体の4cを得る(5.6g)。
4:メタクリル酸(6.96g、80.8mmol)および4−(ジメチルアミノ)ピリジン(0.20g、1.6mmol)をジクロロメタン(60ml)中の4c(5.60g、16.2mmol)の懸濁液に加える。反応混合物を0℃にてジクロロメタン(20ml)中のN−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド(12.9g、83.2mmol)の溶液で滴下処理し、室温で20時間撹拌する。反応混合物を真空にて濃縮し、オイルの残留物を、溶離液としてジクロロメタンを使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製する。得られた生成物をエタノールから再結晶し、白色の結晶の4を与える(3.0g、mp.54℃)。
<例5>
重合性モノマー化合物5を以下の通り、市販の4−ブロモ−3−ヒドロキシ安息香酸から以下の通り例4と類似に調製する。
Figure 0006879657
<例6>
重合性モノマー化合物6を以下の通り調製する。
Figure 0006879657
6a:DMF(140ml)中の4−ブロモ−3−ヒドロキシ安息香酸(9.8g、45.2mmol)の溶液に、炭酸セシウム(33.84g、103.9mmol)を加える。得られた懸濁液に、(2−ブロモエトキシメチル)ベンゼン(21.37g、99.3mmol)を加える。反応混合物を3時間110℃で撹拌する。室温に冷却後、800mlの水に反応混合物を加え、250mlの酢酸エチルで3回抽出する。有機層を飽和NaCl水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、オイルの残留物を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル7:3を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、無色のオイルの6aを得る(22.1g)。
6b:70mlの1,4−ジオキサン中の6a(8.00g、15.5mmol)およびビス(ピナコラト)ジボロン(4.08g、16.1mmol)の溶液に、酢酸ナトリウム(4.56g、46.6mmol)を加えた。アルゴンで完全に脱気した後、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロライド(0.45g、0.62mmol)を加える。反応混合物を還流するまで加熱し、4時間撹拌する。室温に冷却後、200mlの蒸留水を加える。水層を分離し、メチルt−ブチルエーテルで抽出する。有機層を1つにまとめ、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、シリカゲルに通じてろ過する。真空にて溶媒を除去した後、生成物6bを茶色がかったオイルとして得る(9.0g)。
6c:100mlのトルエン中の6b(9.00g、15.0mmol)および4−ブロモ−2−エチルヨードベンゼン(4.98g、16.0mmol)の溶液に、50mlの蒸留水および25mlのエタノールを加えた。炭酸カリウム(4.24g、40.0mmol)を加える。得られた懸濁液をアルゴンで入念に脱気する。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.66g、0.57mmol)を加える。反応混合物を還流するまで加熱し、一晩中撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を冷却しながらpH7未満に6MのHClで注意して中和する。水層を酢酸エチルで中和する。有機層を1つにまとめ、飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。真空にて溶媒を除去した後、固体の残留物を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル6:1を使用してカラムクロマトグラフィによって精製し、黄色がかったオイルの6cを得る(6.0g)。
6d:蒸留水(20ml)中のメタホウ酸ナトリウム4水和物(2.30g、16.5mmol)の溶液に、70mlのTHF中の6c(5.90g、9.19mmol)および4−(ベンジルオキシ)フェニルホウ酸(2.51g、11.0mmol)の溶液を加える。アルゴンで完全に脱気した後、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロライド(0.37g、0.51mmol)を加え、その後ヒドラジン水和物(0.05ml、1mmol)を加える。反応混合物を還流に加熱し、12時間撹拌する。室温に冷却後、反応混合物を2MのHClの酸で注意して中和する。水層を分離し、酢酸エチルで抽出する。有機層を1つにまとめ、無水硫酸ナトリウムで乾燥する。有機溶媒を除去した後、オイルの残留物を、溶離液としてトルエン/酢酸エチル9:1を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、無色のオイルの6dを与える(4.4g)。
6e:テトラヒドロフラン(40ml)中の6d(4.30g、6.0mmol)の懸濁液をパラジウム(5%)−活性炭(1.0g)で処理し、18時間水素添加に付す。その後、触媒をろ過する。真空にて溶媒を除去した後、オイルの残留物を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル混合溶媒を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製し、無色のオイルの6eを得る(2.3g)。
6:メタクリル酸(2.11g、24.5mmol)および4−(ジメチルアミノ)ピリジン(0.10g、0.82mmol)をジクロロメタン(30ml)中の6e(2.30g、5.44mmol)の懸濁液に加える。反応混合物を0℃にてジクロロメタン(10ml)中のN−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミド(3.89g、25.0mmol)の溶液で滴下処理し、20時間室温で撹拌する。反応混合物を真空で濃縮し、オイルの残留物を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル混合溶媒を使用してシリカゲル上でカラムクロマトグラフィによって精製する。得られた生成物をヘプタン/エタノール1:2から再結晶し、白色の結晶の6を得る(2.1g、mp.67℃)。
<混合物例1>
ネマチックLCホスト混合物1を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物1に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合例2>
ネマチックLCホスト混合物2を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物2に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例3>
ネマチックLCホスト混合物3を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物3に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合例4>
ネマチックLCホスト混合物4を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物4に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例5>
ネマチックLCホスト混合物5を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物5に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例6>
ネマチックLCホスト混合物6を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物6に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例7>
ネマチックLCホスト混合物7を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物7に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例8>
ネマチックLCホスト混合物8を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物8に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例9>
ネマチックLCホスト混合物9を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物9に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例10>
ネマチックLCホスト混合物10を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物10に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例11>
ネマチックLCホスト混合物11を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物11に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例12>
ネマチックLCホスト混合物12を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物12に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例13>
ネマチックLCホスト混合物13を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物13に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例14>
ネマチックLCホスト混合物14を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物14に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例15>
ネマチックLCホスト混合物15を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物15に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例16>
ネマチックLCホスト混合物16を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物16に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例17>
ネマチックLCホスト混合物17を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物17に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例18>
ネマチックLCホスト混合物18を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物18に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例19>
ネマチックLCホスト混合物19を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物19に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例20>
ネマチックLCホスト混合物20を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物20に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例21>
ネマチックLCホスト混合物21を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物21に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例22>
ネマチックLCホスト混合物22を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物22に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例23>
ネマチックLCホスト混合物23を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物23に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例24>
ネマチックLCホスト混合物24を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物24に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
<混合物例25>
ネマチックLCホスト混合物25を以下の通り配合する。
Figure 0006879657
ネマチックLCホスト混合物25に0.3質量%の濃度でRM1〜RM6のそれぞれ1つを加えることによって6種類の重合性混合物を調製する。
更に、比較対象用に、ネマチックLCホスト混合物1〜25それぞれに0.3質量%の濃度で従来技術の二反応性モノマーC1を加えることによって、およびネマチックLCホスト混合物1〜25それぞれに0.3質量%の濃度で従来技術の二反応性モノマーC2を加えることによって、各重合性混合物を調製する。
Figure 0006879657
Figure 0006879657
<使用例>
本発明による重合性混合物および重合性比較混合物を、それぞれ、VA e/o試験用セル中に挿入する。試験用セルはVA−ポリイミド配向層(JALS−2096−R1)を含み、該配向層は逆平行にラビングされている(ホスト混合物Cを有する試験用セルには、ポリイミドAL64101を使用した)。LC層の厚みdは、およそ4μmである。
24Vrms(交流)の電圧を印加しながら、それぞれの試験用セルに100mW/cmの強度を有するUV光を表記の時間で照射し、重合性モノマー化合物の重合を起こす。
UV照射の前後において、重合性混合物のVHR値を上に記載の通り測定する。混合物のVHR値を表1に示す。
Figure 0006879657
1)「日照試験」は、第1工程よりも低いUV強度だが長い照射時間の第2の照射工程を意味する。
2)これらの混合物に対する試験セル中において、ポリイミドAL64101を使用した。
表1より見て取れる通り、本発明によるRM1〜RM6を含む重合性混合物のUV曝露後のVHR値は、モノマーC1を含む、特にアルケニル化合物を有するホスト混合物2および4において、重合性混合物のVHR値よりも高い。
加えて、本発明によるRM1〜RM6は、2時間の日照試験後に、初期VHR値と比較すると非常に小さな減少のみ、またはVHRのいっそうの増加のいずれかを示す。
重合速度を決定するために、種々の曝露時間後においてHPLCにより、試験用セル内における未重合RMの残存含有量(質量%)を測定する。この目的のために、表記の条件下で試験用セル内において、それぞれの混合物を重合する。次いで、MEK(メチルエチルケトン)を使用して試験用セルより混合物を濯ぎ流し、測定する。
異なる曝露時間後の混合物における、それぞれのモノマーの残存濃度を表2に示す。
Figure 0006879657
表2より見て取れる通り、モノマーC1を有する重合性混合物を含有するPASディスプレイと比較して、本発明によるRM1〜RM6を有する重合性混合物を含有するPASディスプレイにおいて、著しくより迅速で完全な重合が達成される。
結晶回転実験(Autronic−Melchers TBA−105)により、UV照射の前後において、チルト角を決定する。
チルト角を表3に示す。
Figure 0006879657
表3より見て取れる通り、本発明によるRM1〜RM6を有する重合性混合物を含有するPASディスプレイにおいて、重合後に小さいチルト角が迅速に達成されており、これは、モノマーC1を有する重合性混合物を含有するPSAディスプレイよりも小さい。
前述した値は、メタルハライドUVランプおよび320nmUVフィルターでの重合性LC媒体の重合の後に得られたが、以下の表は、同じUVランプであるが340nmUVフィルターでの照射後に得られた値を示す。
これは、長波長にシフトした放射スペクトルを有するUVランプを使用するときに、および/または低い強度のUVランプを使用することによって、本発明によるRMの性能が改善されたことを示す。
試験セルおよびPIは、上の例と同一であり、例えば、ホスト混合物3を有する試験セルではポリイミドAL64101を使用した。
Figure 0006879657
C2はRM3により近い重合速度を有するので、RM3を含む重合性混合物のVHR値をRM C1の代わりにRM C2を含む重合性混合物と比較する。下の表5に示される通り、C1は340nmフィルターで遅い重合を示し、このため不都合である。
表4で示される通り、UV曝露後、RM3を有する場合のVHR値は、従来技術のモノマーC2を有する場合のVHR値よりも高い。
Figure 0006879657
表5から分かる通り、モノマーC1およびC2を有する重合性混合物を含有するPSAディスプレイと比較して顕著により早く、完全な重合が、本発明によるRM3を有する重合性混合物を含有するディスプレイにおいて達成される。
Figure 0006879657
表6から分かる通り、重合後の小さなチルト角が、本発明によるRM3を有する重合性混合物を含有するPSAディスプレイにおいて、迅速に達成される。このチルト角は、モノマーC1およびC2を有する重合性混合物を含有するPSAディスプレイ中のものよりも小さい。
溶解性を測定するために、それぞれRM1〜RM4、および従来技術のモノマーC1を、商業的に入手可能なネマチックLC混合物MJ011412(メルク・ジャパン社)に0.3〜3.0質量%の種々の濃度で、それぞれ溶解する。サンプルを室温で1000時間保存し、サンプルが均一な溶液を維持しているかチェックする。その後、サンプルを遠心分離し、濾過し、上澄み液における残存モノマー濃度を決定する。
室温における1000時間後の最大残存モノマー濃度は、以下の通りである:
C1:0.46%
RM1:1.0%
RM2:1.0%
RM3:1.0%
RM4:1.0%
本発明によるRM1〜RM4は、先行技術のモノマーC1より良好な溶解性を有する。

Claims (22)

  1. 1種以上の式Iの化合物、および式CYおよび/またはPYの1種類以上の化合物を含み、負の誘電異方性を有し、以下の化合物:
    Figure 0006879657
    を含まない、液晶(LC)媒体。
    Figure 0006879657
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    およびAは、互いに独立に、単環または多環であり、更に置換基を含んでもよい、4〜30個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリールを表し、R−(A−は、ビフェニル構造の4’位に結合し、R−(A−は、ビフェニル構造の3位または4位に結合し、但しP−Sp−の結合位置はビフェニル構造の6位であり、
    およびRは、互いに独立に、P−Spを表し、
    Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基、または、単結合を表し、単結合でない場合、−(CHp1−、−(CHp1−O−、−(CHp1−O−CO−、−(CHp1−CO−O−、−(CHp1−O−CO−O−から選択され、p1は1〜12の整数であり、
    Pは、それぞれの出現において同一または異なって、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る重合性基を表し、
    a、bは、互いに独立に、0、1または2を表し、
    式Iにおける重合性基の数は3であり、
    式Iに記載されるベンゼン環の水素は1種類以上の基Lで置換されていてもよく、
    Lは、F、Cl、−CN、−NO 、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R 、−C(=O)Y 、−C(=O)R 、N(R 、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよい5〜20個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルを表し、ただし加えて、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、−C(R )=C(R 00 )−、−C≡C−、−N(R )−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はF、ClまたはCNで置き換えられていてもよく、
    は、H、F、Cl、CNまたは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、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、FまたはClでそれぞれ置き換えられていてもよい。)を表し、
    およびR 00 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
    はハロゲンである。
    Figure 0006879657
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    aは、1または2を表し、
    bは、0または1を表し、
    Figure 0006879657
    およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
    は、−CH=CH−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−O−、−CH−、−CHCH−または単結合を表し、
    1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。)
  2. およびAが、ベンゼンおよびナフタレンから選択され、前記ベンゼンおよびナフタレンの水素は1個以上の基Lで置換されていてもよく、
    Lは、F、Cl、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、N(R、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよい5〜20個の環原子を有するアリールまたはヘテロアリール、または1〜25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルを表し、ただし加えて、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、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はF、Cl、またはNで置き換えられていてもよく、
    は、H、F、Cl、CNまたは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、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、1個以上のH原子は、FまたはClでそれぞれ置き換えられていてもよい。)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
    はハロゲンである
    ことを特徴とする請求項1に記載のLC媒体。
  3. 存在する場合、Lが、1〜10個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルを表すことを特徴とする請求項2に記載のLC媒体。
  4. 前記式Iの化合物が以下の式から選択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    (式中、PおよびSpは、請求項1において定義される通りであり、ベンゼン環の水素は1種類以上の請求項2で定義される基Lで置換されていてもよい。)
  5. 前記式Iの化合物が以下のサブ式から成る群より選択されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    (式中、P、PおよびPは、互いに独立に、請求項1においてPに与えられる意味の1つを有し、Sp、SpおよびSpは、互いに独立に、単結合以外の請求項1においてSpに与えられる意味の1つを有す。)
  6. 前記式Iの化合物が以下の化合物群から選択されることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
  7. 1種類以上のメソゲン化合物または液晶化合物を含む液晶(LC)成分B)を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のLC媒体。
  8. 以下サブ式から成る群より選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    (式中、aは1または2を表し、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、aは1または2を表す。)
  9. 以下式から選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    (式中、各基は、それぞれの出現において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:
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    A1は、2〜9個のC原子を有するアルケニル、または環X、YおよびZの少なくとも1つがシクロヘキセニルを表す場合、RA2の意味の1つでもあり、
    A2は、1〜12個のC原子を有するアルキルで、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
    は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CH−CHO−または単結合であり、
    1〜4は、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHFであり、
    xは、1または2であり、
    zは、0または1である。)
  10. 存在する場合、L1〜4が、H、FまたはClである請求項9に記載のLC媒体。
  11. 存在する場合、Zが単結合を表す、請求項9または10に記載のLC媒体。
  12. 以下サブ式から成る群より選択される1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    (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、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
  13. 以下式の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    (式中、個々の基は、以下の意味を有する:
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−O−CO−または−CO−O−で置き換えられていてもよく、
    は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−または単結合を表す。)
  14. 以下の1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657

    (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は、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
  15. 以下の1種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0006879657
    Figure 0006879657
    (式中、n、mは、それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6であり、(O)は酸素原子または単結合を表す。)
  16. 式Iの重合性化合物が重合されていることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載のLC媒体。
  17. 請求項1〜16のいずれか1項に記載のLC媒体を含むLCディスプレイ。
  18. PSA型ディスプレイである請求項17に記載のLCディスプレイ。
  19. PS−VA、PS−IPS、PS−FFS、またはPS−UB−FFSディスプレイである、請求項17に記載のLCディスプレイ。
  20. 少なくとも一方が光に対して透明である2枚の基板と、それぞれの基板上に与えられる電極または基板の一方のみに与えられる2つの電極と、基板間に配置された請求項1〜16のいずれか1項に記載のLC媒体の層(ただし、重合性化合物は、ディスプレイの基板間で重合される。)と、を含むことを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載のLCディスプレイ。
  21. 請求項17〜20のいずれか1項に記載の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、請求項1〜16のいずれか1項に記載のLC媒体を充填または供する工程と、
    重合性化合物を、重合する工程と、
    を含む方法。
  22. 請求項1〜16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、
    1種類以上のメソゲンもしくは液晶化合物または請求項7で定義される通りの液晶成分B)を、請求項1〜6のいずれか1項に定義される通りの1種類以上の式Iの化合物と、および任意に、更なる液晶化合物および/または添加剤とを混合する工程を含む方法。
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