JP6973982B2 - 液晶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、重合性化合物を含む液晶(LC:liquid crystal)媒体と、それを調製するための方法と、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、ポリマー維持配向(PSA:polymer sustained alignment)タイプのLCディスプレイ中におけるLC媒体の使用と、それを含むLCディスプレイ、特にPSAディスプレイとに関する。
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媒体は負の値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、その一方のみが櫛形の態様に構造化された形状であり、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、正の誘電異方性と、通常はポリイミドであり、LC媒体の分子にプラナー配向をもたらす、配向層とを有するLC媒体を通常は含む。
FFSディスプレイは、アクティブマトリクスディスプレイ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、集積非線形能動素子、例えば、トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT(thin−film transistor)」))によりアドレスされるが、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りアドレスされる。
更には、FFSディスプレイに類似の電極設計や層厚を有するが、正の誘電異方性を有するLC媒体の代わりに負の誘電異方性を有するLC媒体の層を含む、FFSディスプレイが開示されている(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)を参照のこと。)。負の誘電異方性を有するLC媒体は、正の誘電異方性を有するLC媒体と比較してより小さなチルトおよびより捩じれた配向を有する、より良好なダイレクタ配向を示し、その結果として、これらのディスプレイは、高い透過性を示す。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つの基板上に供され、LC媒体のLC分子のプラナー配向を誘発する、好ましくはポリイミドの配向層を含む。これらのディスプレイは、「ウルトラブライトネスFFS(UB−FFS)」モードのディスプレイとしても既知である。これらのディスプレイには、高い信頼性を有するLC媒体が求められる。
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LC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)ディスプレイにおいては、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」)タイプであり、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重量%、典型的には1重量%未満)の1種類以上の重合性化合物(1種類または多種類)、好ましくは重合性モノマー化合物(1種類または多種類)をLC媒体に添加し、LCディスプレイに充填後、任意にはディスプレイの電極に電圧を印加しながら、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、用語「PSA」を、一般にポリマー維持配向タイプのディスプレイを言及する場合に使用し、用語「PS」を、PS−VA、PS−TNなどの特定のディスプレイモードを言及する場合に使用する。
また、他に示さない限り、以降では、用語「RM」を、重合性メソゲンまたは液晶化合物を言及する場合に使用する。
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に使用されている。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、PSA−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。しかしながら、加えて、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のLC媒体への添加によるポリマー安定化が、スイッチ時間の著しい短縮を実現できるという、有利な点があることが証明されてきた。
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)」))などの集積非線形能動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む場合がある。配向層は、通常、LC媒体と接触してLC分子の初期配向を誘発するように電極上(このような電極が存在する場所)に設けられる。配向層は、例えば、ラビングされる、または光配向法で調製されるポリイミドを含む、またはから成ることができる。
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ディスプレイに使用するためのRMとしてビフェニルジアクリレートまたはジメチルアクリレート(これらは、フッ素化されていてもよい。)を提唱している。
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)がTFTディスプレイ用途にとって不適切であるため、LC混合物および1種類以上の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、高効率で完全なRMの重合を可能とする、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において観測される更なる問題は、プレチルト角の安定性である。よって、上で記載される通りにRMを重合することによるディスプレイの製造で生じたプレチルト角は、一定のままではなく、ディスプレイの操作中に電圧負荷が掛けられた後には劣化をし得ることが観測される。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、LCディスプレイ(PSAタイプのディスプレイを挙げるが限定はされない。)における従来のLC媒体の使用が、液晶滴下法(ODF:one−drop−filling)を使用して製造されるディスプレイセル中にLC媒体が充填されるとき特に、ディスプレイにおけるむらの出現をもたらすことである。この現象は、「ODFむら」としも既知である。このため、ODFむらの減少をもたらすLC媒体を提供することが望ましい。
先行技術で見られる他の問題は、PSAディスプレイ(PSAタイプのディスプレイを挙げるが限定はされない。)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減するために、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提唱されいる。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、および特にUV放射に曝露した後においてVHRの低下を示すことが観察された。PSAディスプレイにおけるRMの光重合は、LC媒体においてVHRの低下が引き起こされるUV放射への曝露によって、通常は行われるため、このことは、特にPSAディスプレイにおける使用にとって、かなり不都合である。
よって、上述の欠点を示さないか僅かな程度にのみ示し改良された特性を有する、PSAディスプレイと、その様な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と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、多様な中間調(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、高い信頼性および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では、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する、PSAディスプレイと、このような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とに対する強い要求がある。携帯電話用途のPSAディスプレイにおいて、低い閾電圧および高い複屈折率を示す、利用可能なLC媒体を所持することが特に望まれている。
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
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、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。
特に、本発明は、高い比抵抗値、高いVHR値、高い信頼性、低い閾電圧、短い応答時間、高い複屈折率を可能とし、特に長波長において良好なUV吸収を示し、含有するRMの迅速且つ完全な重合を可能とし、低いプレチルト角の可能な限り迅速な生成を可能とし、長時間後および/またはUV曝露後であっても高いプレチルトの安定性を可能とし、ディスプレイにおける「画像の固着」の出現を減ずるか防止し、およびディスプレイにおける「ODFむら」の出現を減ずるか防止する、PSAディスプレイで使用するためのLC媒体を提供する目的に基づく。
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る。特に、驚くべきことに、以降に記載する式AN1のアルケニル化合物を含有するLCホスト媒体中に、以降に記載する式Qのクオターフェニル化合物を少量であっても添加する場合に、上述した通りの有利な効果を実現できることが見出された。
従って、本発明によるLC媒体の使用は、特に、300〜380nm、とりわけ340nm超の範囲の、より長いUV波長において、迅速且つ完全なUV光重合反応を容易にし、大きく、安定なプレチルト角の迅速な生成をもたらし、画像固着およびディスプレイにおけるODFむらを低減し、UV光重合後に高いVHR値をもたらし、および迅速な応答時間、低い閾電圧および高い複屈折率を可能とする。
本発明は、1種類以上の重合性化合物と、1種類以上の式Qの化合物と、1種類以上の式AN1の化合物とを含む液晶(LC)媒体に関する。
Figure 0006973982
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:
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、これらは何れも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、
Q1〜LQ6は、HまたはFを表すが、LQ1〜LQ6の少なくとも1個はFであり、
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、
alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。
本発明は、更に、
・1種類以上の重合性化合物を含み、好ましくは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み、好ましくはから成り、少なくとも1種類の式Qの化合物および少なくとも1種類の式AN1の化合物を含み、以降ではまた「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、以降ではまた「LCホスト混合物」とも呼ばれ、好ましくは、式QおよびAN1の化合物のような非重合性の低分子量化合物から選択されるLC化合物のみを含有し、場合によっては重合開始剤、阻害剤などのような添加剤を含有してもよい。
本発明は、更に、成分A)の重合性化合物が重合されている、上および下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種類以上の式AN1の化合物および1種類以上の式Qの化合物、またはLCホスト混合物、即ちLC成分B)を、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、LCディスプレイ中、特にPSAディスプレイ中のLC媒体の使用に関する。
本発明は、更に、好ましくは電界または磁界中において、PSAディスプレイにおいて、成分B)の重合性化合物(1種類または多種類)をその場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、式Iの1種類以上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ディスプレイに関し、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、それぞれの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、基板間に配置される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およびLC成分(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。)を含むLC媒体の層とを含む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、ディスプレイの基板間に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媒体を充填する、さもなければ供する工程と、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。いくつかのディスプレイ、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。その他のディスプレイ、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。
好ましい実施形態おいて、電圧をディスプレイの電極に印加しながら、重合性成分をLCディスプレイ中で重合する。
重合性成分の重合性化合物は、好ましくは、光重合により、非常に好ましくはUV光重合により重合する。
他に記載しない限り、重合性化合物は、好ましくは、アキラルな化合物から選択される。
本明細書において使用する場合、用語「活性層」および「可スイッチ層」は、電界または磁界などの外部からの刺激で分子の配向が変化し、結果として偏光または非偏光に対する層の透過性が変化する、例えばLC分子などの構造的および光学的異方性を有する1種類以上の分子を含む電気光学的ディスプレイ、例えばLCディスプレイにおける層を意味する。
本明細書において使用する場合、用語「チルト」および「チルト角」は、LCディスプレイ(本明細書において、好ましくは、PSAディスプレイ)においてLC媒体のLC分子がセル表面に対してチルトした配向を意味することが理解されるだろう。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)を表す。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チルト角の値は、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、メソゲンまたは液晶骨格、およびそれに結合する「重合性基」または「P」とも呼ばれる1種類以上の重合に適する官能基を含有する化合物を意味すると理解されるだろう。
他に記載されない限り、本明細書において使用する場合、用語「重合性化合物」は、重合性モノマー化合物を意味すると理解されるだろう。
本明細書において使用する場合、「低分子量化合物」は、「高分子化合物」または「ポリマー」とは対照的に、モノマー性であり、および/または重合反応により調製されない化合物を意味すると理解されるだろう。
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の重合に通常用いられる条件下での重合に適した官能基を含有しない化合物を意味すると理解されるだろう。
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年、73巻(5号)、888頁およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁において与えられている。
本明細書において使用する場合、用語「スペーサー基」は、以降では「Sp」とも呼ばれ、当業者に既知で文献に記載されており、例えば、Pure Appl.Chem.2001年、73巻(5号)、888頁およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁を参照。本明細書で使用する場合、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は、重合性メソゲン化合物中でメソゲン基および重合性基(1個または複数)を連結している屈曲性の基、例えばアルキレン基を意味する。
上および下において、
Figure 0006973982
は、トランス−1,4−シクロヘキシレン環を表し、
Figure 0006973982
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 0006973982
を表す。
炭素または炭化水素基は、飽和または不飽和基のいずれでもよい。不飽和基は、例えば、アリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個より多いC原子を有する炭素または炭化水素基は、直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ連結または縮合環を含有していてもよい。
また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。
用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれらより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、1個以上のヘテロ原子、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeを含有し、上で定義される通りの「アリール」を表す。
好ましい炭素および炭化水素基は、置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜20個、非常に好ましくは1〜12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、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個以上のC原子は、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeから選択される、ヘテロ原子で置き換えられてもよい。
更に好ましい炭素および炭化水素基は、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。)、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式または多環式でもよく、即ち、これらは、1個の環(例えばフェニルなど)または2個以上の環(縮合した環(例えば、ナフチルなど)または共有結合した環(例えば、ビフェニルなど))を含有してもよく、または縮合環と結合した環の組合せを含有してもよい。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個の環原子を有する単環式、二環式または三環式ヘテロアリール基が特に好ましく、これら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。
(非芳香族の)脂環式およびヘテロ環式基は、飽和環、即ち、単結合のみ含有する環、および部分不飽和、即ち、多重結合を含有する環の両方を含む。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。
(非芳香族の)脂環式およびヘテロ環式基は単環式でもよく、即ち、1個のみの環(例えば、シクロへキセンなど)を含有してもよく、または、多環式でもよく、即ち、複数の環(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)を含有してもよい。飽和基が特に好ましい。更には、縮合環を含んでもよく、置換されていてもよい5〜25個の環原子を有する単環式基、二環式基、三環式基が好ましい。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、1〜25個のC原子をそれぞれ有するアルキル、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、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、
ただし、Rは、H、F、Cl、CN、または1〜25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(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、互いに直接結合しないようにして、−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、H原子は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 0006973982
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 0006973982
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、上で定義される通りの1個以上の基L(ただし、Lは、P−Sp−以外である。)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 0006973982
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 0006973982
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、好ましくは、それぞれの基P−Sp−が式P−Sp”−X”−に一致するように、Spは式Sp”−X”であり、ただし、
Sp”は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、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、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、−O−、−S−、−NH−、−N(R)−、−Si(R00)−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−N(R00)−CO−O−、−O−CO−N(R)−、−N(R)−CO−N(R00)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
X”は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−N(R)−CO−N(R00)−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−CO−O−、−O−CO−CH=CH−または単結合を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキルを表し、および
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。
一般的なスペーサー基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、ただし、p1は1〜12の整数であり、q1は1〜3の整数であり、RおよびR00は上で示される意味を有する。
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、ただし、p1およびq1は上で示される意味を有する。
特に好ましい基Sp”は、それぞれ直鎖状の場合、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。
LC媒体のLC成分B)、即ちLCホスト混合物は、式AN1の化合物のようにアルケニル基を含む、1種類以上のメソゲンまたはLC化合物(以降では「アルケニル化合物」とも呼ぶ。)を含み、ただし、前記アルケニル基は、LC媒体に含有する重合性化合物の重合に使用される条件下での重合反応に安定である。
式AN1の化合物において、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。
好ましい式AN1の化合物は、以下の式から選択される。
Figure 0006973982
式中、mは、1、2、3、4、5または6を表し、Rb1は、H、CHまたはCを表す。
非常に好ましい式AN1の化合物は、以下の式から選択される。
Figure 0006973982
式AN1a2およびAN1a5の化合物、特に式AN1a2の化合物が最も好ましい。
LC媒体における式AN1aの化合物の割合は、好ましくは、2〜60%、非常に好ましくは5〜45%、最も好ましくは10〜40%である。
LC媒体は、好ましくは、1〜5種類、好ましくは1、2または3種類の式AN1の化合物を含む。
早い応答時間を達成するため、低い回転粘度γのLC媒体および低いセルギャップが要求される。先行技術のLC媒体は、これらの要求を満たすためにアルケニルおよびターフェニル化合物をよく使用している。しかしながら、これらの対照LC媒体は、信頼性の低減やUV負荷後のVHRの低下による問題を有する。驚くべきことに、これらの問題を、LC媒体において式Qのクオターフェニル化合物を使用するときに低減可能であることが見出された。
従って、重合性化合物と式AN1の化合物に加えて、本発明によるLC媒体は、1種類以上の式Qのクオターフェニル化合物を含む。
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のアルキル、非常に好ましくはエチル、n−プロピルまたはn−ブチルを表すものである。
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 0006973982
式中、Rは、式Iの1つの意味または上および下で与えられるその好ましい1つの意味を有し、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−プロピルのものが特に好ましくい。
LC媒体における式Qの化合物の割合は、好ましくは、0.1〜5%、非常に好ましくは0.1〜2%、最も好ましくは0.2〜1.5%である。式Qの化合物の濃度が高くなると、溶解性に悪い影響を与え得る。
LC媒体は、好ましくは、1〜5種類、好ましくは1〜2種類の式Qの化合物を含む。
式Qおよびそのサブ式のクオターフェニル化合物を使用することにより、LCホスト混合物においてターフェニル化合物を少なくとも部分的に置き換えることができる。これにより、ODFのむらを低減でき、その一方で高いUV吸収を維持し、迅速且つ完全な重合および強いチルト角の生成を可能にする。
従って、本発明の好ましい実施形態において、LC媒体のLC成分B)は、20%を超えてターフェニル化合物を含まない。
重合性化合物は、好ましくは、式Iから選択される。
Figure 0006973982
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:
およびRは、P、P−Sp−、H、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、SF、または1〜25個のC原子を有する直鎖状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、それぞれ互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−C(R)=C(R00)−、−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、CN、PまたはP−Sp−で置き換えら得ていてもよい。)を表し、ただし、Bおよび/またはBが飽和C原子を含有する場合、Rおよび/またはRは、該飽和C原子にスピロ結合する基を表してもよく、
ただし、基RおよびRの少なくとも一方は、基PまたはP−Sp−を表すか、または含有し、
Pは、重合性基を表し、
Spは、スペーサー基または単結合を表し、
およびBは、好ましくは4〜25個の環原子を有し、縮合環を含んでもよく、無置換、またはLで一置換または多置換の芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはへテロ環式基を表し、
は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−(CHn1−、−CFCH−、−CHCF−、−(CFn1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00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1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
mは、0、1、2、3または4を表し、
n1は、1、2、3または4を表し、
Lは、P、P−Sp−、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R、置換されていてもよいシリル、6〜20個のC原子を有する置換されていてもよいアリール、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、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を表し、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えら得ていてもよく、
PおよびSpは、上で示される意味を有し、
は、ハロゲンを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していない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、Cl、PまたはP−Sp−で置き換えれれていてもよい。)、置換されていてもよく、6〜40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、2〜40個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアルールオキシ基を表す。
特に好ましい式Iの化合物は、BおよびBが、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、フェナントレン−2,7−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、アントラセン−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、クマリン、フラボン(ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、Nで置き換えられていてもよい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイル、またはオクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルを表し、ただし、これらの基は何れも、無置換であっても、上で定義された通りのLで一置換または多置換であってもよい。
特に好ましい式Iの化合物は、BおよびBが、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、ナフタレン−1,4−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルを表すものである。
非常に好ましい式Iの化合物は、以下の式から選択される。
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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:
、P、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、オキセタンまたはエポキシ基を表し、
Sp、Sp、Spは、単結合またはスペーサー基を表し、ただし加えて、存在する少なくとも1個の基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−がRaaでないことを条件として、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、それぞれ互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−C(R)=C(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−で置き換えら得ていてもよい。)、特に好ましくは、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原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、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、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、H、F、CHまたはCFを表し、
、X、Xは、−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、
、Zは、−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、F、Cl、CN、または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原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、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を表し、
L’、L”は、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およびM13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 0006973982
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。
好ましい式M1〜M30の化合物は、P、PおよびPが、アクリレート、メタクリレート、オキセタンまたはエポキシ基、非常に好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基を表すものである。
更に好ましい式M1〜M30の化合物は、Sp、SpおよびSpが単結合のものである。
更に好ましい式M1〜M30の化合物は、Sp、SpおよびSPの1つが単結合であり、他のSp、SpおよびSpの1つが単結合でないものである。
更に好ましい式M1〜M30の化合物は、単結合でない基Sp、SpおよびSpが、−(CHs1−X”−を表すものであり、ただし、s1は1〜6の整数、好ましくは2、3、4または5であり、X”は、ベンゼン環への結合であり、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または単結合である。
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。
LC媒体における式Iの化合物の割合は、好ましくは、0.01〜5%、非常に好ましくは0.05〜1%、最も好ましくは0.1〜0.5%である。
式M1〜M30の重合性化合物と、式AN1aのアルケニル化合物および式Qのクオターフェニル化合物との組み合わせが、迅速且つ完全な重合、UV曝露後において安定な低いプレチルト角の迅速な生成、同時に、UV曝露後における高い信頼性および高いVHR値を、高い複屈折率と共に達成することができるという、LC媒体の有利な挙動をもたらすことが観察された。加えて、このLC媒体は、より長いUV波長において高い吸収を示し、そのため、重合にこのような長いUV波長を使用することができ、ディスプレイ製造工程において有益である。
PSAディスプレイの製造のため、LCディスプレイの基板間で、場合によっては電極に電圧を印加しながら、LC媒体中、その場での(in−situ)重合によって、LC媒体に含まれる重合性化合物は、重合または架橋(1つの化合物に2個以上の重合性基を含む場合)される。
本発明によるPSA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ディスプレイ用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号公報に記載されている。
好ましい本発明のPSAタイプのLCディスプレイは、
・ピクセル領域を画定するピクセル電極、それぞれの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を含み、および任意に、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一の配向層を含む、第一の基板
・第一の基板に対向する第二の基板の全面に配置され得る共通電極層、および任意に、第二の配向層を含む、第二の基板
・第一の基板と第二の基板の間に配置され、上および下に記載される通りの重合性成分A(重合性成分Aは重合されてもよい。)および液晶成分Bを含むLC媒体を含む、LC層
を含む。
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ディスプレイにおいて、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取り付けることができる。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、ブラックマトリクス、パッシベーション層、光学リターデーション層、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、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/またはバンプ、または突起を有する電極を提供することによって、LC分子のマルチドメイン配向を誘発することができる。
重合において、重合性化合物は、LC媒体のLC分子の特定のプレチルトを誘発する、架橋ポリマーを形成する。特定の理論に制限されることを望まないが、重合性化合物により形成される架橋ポリマーの少なくとも一部は、LC媒体から層分離または沈殿し、電極または基板、またはその上に与えられる配向層にポリマー層を形成すると考えられる。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。
重合は単一の工程で行うことができる。また、最初に、プレチルト角を生成するために第1工程において、場合により電圧を印加して、重合を行い、続いて、第2重合工程において電圧を印加せずに、第1工程において反応しなかった化合物を重合または架橋する(「最終硬化」)ことも可能である。
適切で好ましい重合方法は、例えば、熱または光重合で、好ましくは光重合であり、特には、UV照射線に重合性化合物を曝露することにより行われる、UV光重合である。
任意成分として、1種類以上の重合開始剤をLC媒体に加えることもできる。重合に適切な条件および開始剤の適切な種類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。開始剤を用いる場合、開始剤の割合は、好ましくは、0.001〜5重量%、特に好ましくは、0.001〜1重量%である。
また、本発明による重合性化合物は開始剤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UV光にディスプレイ中の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プロセルにおいて短いUV光の曝露を避けるために、より長波長、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UV光に、ディスプレイ中の重合性媒体を暴露する。
低い強度およびより長波長へシフトしたUVの使用は、UV光によって誘発され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、以下の1つ以上の特徴を含む、上および下で記載される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段階の工程で、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光での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)(即ち、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。
重合性成分A)が式Iの重合性化合物のみから成る、LC媒体が好ましい。
他の好ましい実施形態において、重合性成分A)は、式Iの化合物に加えて、好ましくはRMから選択される、1種類以上の更なる重合性化合物(「コモノマー」)を含む。
LC媒体における重合性成分A)の割合は、好ましくは、0超〜5%未満であり、非常に好ましくは0超〜1%未満、最も好ましくは0.01〜0.5%である。
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。
上に記載した通りの重合性成分A)に加えて、本発明によるLC媒体は、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2種類以上のLC化合物を含むLC成分B)、即ち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ける重合反応に安定であり、および/または反応しないように選択される。
これらの化合物の例としては、後述する式QおよびAN1の化合物である。
LC成分B)、即ちLCホスト混合物がネマチックLC相を有し、および好ましくはキラルな液晶相を有しないLC媒体が、好ましい。
式Iのアキラル化合物、および成分Aおよび/または成分Bの化合物がアキラル化合物から成る群からのみ選択されるLC媒体が、更に好ましい。
LC成分B)、即ち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。
本発明の好ましい実施形態においては、LC媒体のLC成分B)、即ちLCホスト混合物は、式AN1aの化合物に加えて、1種類以上の更なるアルケニル基を含むメソゲンまたはLC化合物(以降では、「アルケニル化合物」とも呼ぶ。)を含み、ただし、前記アルケニル基は、LC媒体に含有する重合性化合物の重合に使用される条件下における重合反応に安定である。
これらの更なるアルケニル化合物は、好ましくは、式ANおよびAYから選択される。
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
A1は、2〜9個のC原子を有するアルケニルであり、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あり、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、H、F、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHF、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。
好ましい式ANおよびAYの化合物は、RA2がエテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルおよびへプテニルから選択されるものである。
好ましい実施形態において、LC媒体は、以下のサブ式から選択される1種類以上の式ANの化合物を含む。
Figure 0006973982
式中、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、およびalkenylおよびalkenylは、それぞれ互いに独立に、2〜7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。
他の実施形態において、LC媒体は、以下のサブ式から選択される1種類以上の式ANの化合物を含む。
Figure 0006973982
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、Rb1は、H、CHまたはCを表す。
好ましい実施形態において、LC媒体は、以下のサブ式から選択される1種類以上の式AYの化合物を含む。
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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。
他の好ましい実施形態において、LC媒体は、以下のサブ式から選択される1種類以上の式AYの化合物を含む。
Figure 0006973982
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。
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、特にRA1またはRA2が末端ビニルオキシ基を表す、または含有する式ANまたはAYの化合物を含まない。
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)、即ち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ディスプレイでの使用に適する。その様な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 0006973982
式中、
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
式中、個々の基は、以下の意味を有する:
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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=CH−CHO−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 0006973982
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。
式ZKの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0006973982
式中、プロピル、ブチルおよびペンチル基は、直鎖状の基である。
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 0006973982
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(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、
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0006973982
ただし、少なくとも1個の環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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
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重量%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 0006973982
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重量%、特に5重量%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 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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。
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、更には、アルコキシを表す。
LC媒体のLC成分B)は、好ましくは、20%超の式Tのターフェニル化合物または他の全てのターフェニル基を有する化合物を含まない。
i)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 0006973982
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。
k)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重量%より多く、特には5重量%以上、非常に特に好ましくは5〜30重量%の量で含むLC媒体。
Figure 0006973982
式中、
Figure 0006973982
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 0006973982
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。
l)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 0006973982
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。
m)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 0006973982
Figure 0006973982
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(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R10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また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
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。
n)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重量%の量、特に3〜15重量%の量で含むLC媒体。
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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。
o)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 0006973982
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 0006973982
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。
p)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 0006973982
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、または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 0006973982
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 0006973982
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。
q)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。
r)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。
s)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。
t)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。
u)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。
v)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。
w)混合物全体における式CY、PYおよびZKの化合物の割合が70%を超え、好ましくは、80%を超えるLC媒体。
x)LCホスト混合物が、アルケニル基を含有する化合物、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の一方または両方、または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1種類以上含有する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。
y)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含有量は、好ましくは、それぞれの場合で1〜20%である。
z)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含有量は、好ましくは1〜20%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 0006973982
Figure 0006973982
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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、これらは何れも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を表す。
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 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
式中、R21は式AA1において定義される通りである。
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 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
Figure 0006973982
式中、R21およびXは式AA2において定義される通りである。
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 0006973982
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 0006973982
式中、R21は式AA4において定義される通りである。
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 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
式中、R31は式BB1において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB1において定義される通りである。
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 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31およびXは式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31およびXは式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31およびXは式BB2において定義される通りである。
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 0006973982
式中、R31は式BB3において定義される通りである。
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 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
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 0006973982
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の、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、0.16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。
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、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の、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、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、この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重量%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、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が対応する同位体(重水素など)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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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 0006973982
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%のドーパントを含む。LC媒体は、好ましくは、表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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜1重量%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 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
Figure 0006973982
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。LC媒体は、非常に好ましくは、式RM−1〜RM−32、最も好ましくは、RM−1、RM−15またはRM−17から選択される化合物、または式RM41〜RM48、最も好ましくはRM−41から選択される化合物を含む。
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重量パーセントで示され、対応する混合物全体に関し、全ての固体または液晶成分を含み、溶媒を含まない。
他に明記しない限り、例えば、融点T(C,N)、スメクチック(S)からネマチック(N)相への転移T(S,N)および透明点T(N,I)などの本出願において示される全ての温度の値は摂氏度(℃)で示される。m.p.は融点を表し、cl.p.は透明点である。更に、Cは結晶状態であり、Nはネマチック相であり、Sはスメクチック相であり、Iは等方相である。これらの記号の間のデータは、転移温度を表す。
全ての物理的特性は「メルク液晶、液晶の物理的特性」1997年11月、ドイツ国メルク社に従って決定されるか決定されたものであり、それぞれの場合で他に明示しない限り、20℃の温度が適用され、Δnは589nmで決定され、Δεは1kHzで決定される。
本発明については、用語「閾電圧」は、他に明示しない限り、フレデリックス閾値としても既知の容量閾値(V)に関する。また、例において、一般的に通常であるが、10%相対コントラスト(V10)に対する光学的閾値も示す場合がある。
他に明記しない限り、上および下に記載される通り、PSAディスプレイ内で重合性化合物を重合するプロセスは、LC媒体が液晶相、好ましくは、ネマチック相を示す温度において行われ、最も好ましくは、室温において行われる。
他に明記しない限り、試験用セルを調製し、それらの電気光学的および他の特性を測定する方法は、以降に記載する通りの方法またはそれらに類似して行う。
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50mW/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。他に記載されていない限り、LC層厚dは約6μmである。1V、60Hz、64μ秒パルスで、UV曝露の前後において、VHR値を決定する(測定装置:Autronic−Melchers VHRM−105)。
<例1>
ネマチックLCホスト混合物1を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<比較例1>
ネマチックLCホスト混合物C1を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物を含有しない。
<例2>
ネマチックLCホスト混合物2を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<例3>
ネマチックLCホスト混合物3を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<比較例2>
ネネマチックLCホスト混合物C2を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物を含有しない。
<例4>
ネマチックLCホスト混合物4を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<例5>
ネマチックLCホスト混合物5を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<例6>
ネマチックLCホスト混合物6を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<例7>
ネマチックLCホスト混合物7を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
<例8>
ネマチックLCホスト混合物8を、以下の通り調合する。
Figure 0006973982
混合物は、式Qのクオターフェニル化合物PPGU−3−Fを含有する。
RM1またはRM2をそれぞれのネマチックLCホスト混合物1〜8およびC1、C2に様々な濃度で加えることによって重合性混合物をそれぞれ調製する。
Figure 0006973982
重合性混合物の組成を下の表1に示す。
Figure 0006973982
<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のそれぞれをVA e/o試験用セルに、それぞれ注入する。この試験用セルは、非平行にラビングされたVA−ポリイミド配向層(JALS−2096−R1)を含む。LC層厚dは約4μmである。
RMの重合のために、他に記載しない限り、14Vppの電圧(交流)を印加しながら、試験用セルに、ワイドバンドパスフィルター(300nm<λ<400nm)を使用して10J(50mW/cm・240s)においてUV光を照射する。
結晶回転実験(Autronic−Melchers TBA−105)により、UV照射の後において、様々な重合性混合物の(に生じる)チルト角を決定する。チルト角を表2に示す。
Figure 0006973982
式Qの化合物PPGU−3−FとともにLCホスト混合物1、2または3をそれぞれ含有する重合性LC媒体P11、P21およびP31は、式Qのクオターフェニル化合物を含まないLCホスト混合物C1またはC2をそれぞれ含有する比較重合性LC媒体C11およびC21と同等のチルト角の生成を示すことが、表2から分かる。
異なるUV光強度での、UV曝露(UV範囲300nm<λ<400nm)前後の重合性混合物のVHR値を上に記載される通りに測定する。VHR値を表3に示す。
Figure 0006973982
式Qのクオターフェニル化合物を含まないLCホスト混合物C1またはC2をそれぞれ含有する比較重合性LC媒体C11およびC21は、30JのUV強度への曝露後にVHRの大きな低下を示すことが、表3から分かる。これと比較して、式Qの化合物PPGU−3−Fを含むLCホスト混合物1、2または3をそれぞれ含有する重合性LC媒体P11、P21およびP31は、VHRの小さな低下を示す。
重合速度を決定するために、重合後においてHPLCにより、試験用セル内における未重合RMの残存含有量(重量%)を測定する。この目的のために、試験用セル内においてUV光への曝露(波長320nm超、エネルギー30J、曝露時間600秒)により、重合性混合物を重合する。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4に示す。
Figure 0006973982
式Qのクオターフェニル化合物を含まないLCホスト混合物C1またはC2をそれぞれ含有する比較重合性LC媒体C11およびC21は、UV光重合後においてより多くの残存RMの量を示すことが、表4から分かる。これと比較して、式Qの化合物PPGU−3−Fを含むLCホスト混合物1または3をそれぞれ含有する重合性LC媒体P11およびP31は、UV光重合後において著しく少ない残存RMの量を示す。

Claims (26)

  1. ・ピクセル領域を画定するピクセル電極であって、それぞれの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、ピクセル電極に配置される第1配向層とを備える第1基板と、
    ・共通電極層を備える第2基板と、
    ・第1基板および第2基板の間に配置されるLC層であって、重合性成分Aおよび液晶成分Bを含むLC媒体を含むLC層と
    を備えるPSAタイプLCディスプレイであって、ただし、
    重合性成分Aは、式M1〜M30の化合物から選択される1種類以上の重合性化合物を含み、
    液晶成分Bは、式CYまたはPYの化合物から選択される1種類以上の化合物と、1種類以上の式Qの化合物と、1種類以上の式AN1の化合物とを含み、
    式CYおよびPYの化合物の合計割合は、52.5重量%以下であり、
    式AN1の化合物は1種類以上の式AN1aの化合物を含み、式AN1aの化合物の合計割合は2〜60重量%の範囲内である
    PSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    (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:
    、P、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、オキセタンまたはエポキシ基を表し、
    Sp、Sp、Spは、単結合または−(CHs1−X”−を表し、ただし、s1は1〜6の整数であり、X”はベンゼン環への結合であって、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または単結合であり、
    ただし加えて、存在する少なくとも1個の基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−がRaaでないことを条件として、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して、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で、置き換えられていてもよく、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く、
    、R00は、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
    、X、Xは、−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Rは、H、F、CHまたはCFを表し、
    、Zは、−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、F、Cl、CN、または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原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、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を表し、
    L’、L”は、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。)
    Figure 0006973982
    (式中、
    aは、1または2を表し、
    bは、0または1を表し、
    Figure 0006973982
    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、
    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−または単結合を表し、
    〜Lは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。)
    Figure 0006973982
    (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:
    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、これらは何れも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、
    Q1〜LQ6は、HまたはFを表すが、LQ1〜LQ6の少なくとも1個はFであり、
    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、
    alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
    Figure 0006973982
    (式中、mは、1、2、3、4、5または6を表し、Rb1は、H、CHまたはCを表す。)
  2. ・ピクセル領域を画定するピクセル電極であって、それぞれの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、ピクセル電極に配置される第1配向層とを備える第1基板と、
    ・共通電極層を備える第2基板と、
    ・第1基板および第2基板の間に配置されるLC層であって、重合性成分Aおよび液晶成分Bを含むLC媒体を含むLC層と
    を備えるPSAタイプLCディスプレイであって、ただし、
    重合性成分Aは、式M1〜M30の化合物から選択される1種類以上の重合性化合物を含み、
    液晶成分Bは、52.5重量%以下の式CYまたはPYの化合物から選択される1種類以上の化合物と、1種類以上の式Qの化合物と、2〜60重量%の1種類以上の式AN1の化合物とを含む
    PSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    (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:
    、P、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、オキセタンまたはエポキシ基を表し、
    Sp、Sp、Spは、単結合または−(CHs1−X”−を表し、ただし、s1は1〜6の整数であり、X”はベンゼン環への結合であって、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または単結合であり、
    ただし加えて、存在する少なくとも1個の基P−Sp−、P−Sp−およびP−Sp−がRaaでないことを条件として、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して、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で、置き換えられていてもよく、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く、
    、R00は、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
    、X、Xは、−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Rは、H、F、CHまたはCFを表し、
    、Zは、−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、F、Cl、CN、または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原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、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を表し、
    L’、L”は、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。)
    Figure 0006973982
    (式中、
    aは、1または2を表し、
    bは、0または1を表し、
    Figure 0006973982
    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、
    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−または単結合を表し、
    〜Lは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。)
    Figure 0006973982
    (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:
    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、これらは何れも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、
    Q1〜LQ6は、HまたはFを表すが、LQ1〜LQ6の少なくとも1個はFであり、
    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、
    alkenylは、2〜7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表す。)
  3. 第2基板は、第2配向層を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  4. 配向層は、ポリイミド配向層であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  5. 配向層は、LC分子にホメオトロピック配向またはチルト配向を与えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  6. 重合性化合物は重合されて、配向層上に架橋ポリマー層を形成していることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  7. ピクセル電極は、マイクロスリットパターンを有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  8. ピクセル電極は、スリットおよび/またはバンプ、または突起を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  9. 式AN1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〜のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
  10. 式AN1の化合物が、式AN1a2(CC−3−Vとも言う。)の化合物または式AN1a5(CC−3−V1とも言う。)の化合物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PSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
  11. 式Qの化合物が以下のサブ式から選択されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (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、これらは何れもフッ素化されていてもよい。)
  12. 式Qの化合物が式Q1(PPGU−3−Fとも言う。)から選択されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (式中、
    は、n−プロピルである。)
  13. 式CYの化合物は、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1〜12のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    (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。)
  14. 式CYの化合物は、サブ式CY1、CY2、CY9またはCY10の化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項13に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  15. 式PYの化合物は、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1〜14のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    (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。)
  16. 式PYの化合物は、サブ式PY9またはPY10の化合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項15に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  17. 重合性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1〜16のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (式中、
    、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、オキセタンまたはエポキシ基を表し、
    Sp、Spは、単結合または−(CHs1−X”−を表し、ただし、s1は1〜6の整数であり、X”はベンゼン環への結合であって、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または単結合であり、
    ただし加えて、少なくとも1個の基P−Sp−およびP−Sp−がRaaでないことを条件として、基P−Sp−または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して、−C(R)=C(R00)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で、置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、CNまたはP−Sp−で置き換えら得ていてもよく、
    、R00は、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
    Lは、F、Cl、CN、または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原子を有する直鎖状または分岐状のアルキル、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を表し、
    rは、0、1、2、3または4を表す。)
  18. 重合性化合物が、以下の表Dに示される反応性メソゲン化合物から選択されることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
  19. 重合性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1〜18のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
  20. 液晶成分Bは、以下の式の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (式中、個々の基は、以下の意味を有する:
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    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=CH−CHO−または単結合、好ましくは、単結合を表す。)
  21. 液晶成分Bは、以下の式の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (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。)
  22. 液晶成分Bは、以下の式の1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜21のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    (式中、プロピル、ブチルおよびペンチル基は、直鎖状の基である。)
  23. LC媒体は、以下の表Cに示される安定剤を含むことを特徴とする請求項1〜22のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
    Figure 0006973982
  24. PS−VA、PS−OCB、PS−IPS、PS−FFS、PS−UB−FFS、PS−正−VAまたはPS−TNディスプレイである請求項1〜23のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイ。
  25. 請求項1〜24のいずれか1項に記載のPSAタイプLCディスプレイを製造する方法であって、
    請求項1〜23のいずれか1項に定義されるLC媒体をディスプレイの基板間に供する工程と、
    重合性化合物を、重合する工程と
    を含む方法。
  26. プレチルト角を生成するために場合により電圧を印加して、重合を行うことを特徴とする請求項25に記載の方法。
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