JP7274185B2 - 液晶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶媒体(LC媒体)に、電気光学目的のためのその使用に、およびこの媒体を含むLCディスプレイに関する。
液晶は、かかる物質の光学特性は印加電圧により影響を与えられ得るため、特にディスプレイデバイスにおける誘電体として、用いられている。液晶に基づく電気光学デバイスは当業者に非常に周知であり、さまざまな効果に基づき得る。この種類のデバイスは、例えば、動的拡散を伴うセル、DAPセル(変形配列相(deformation-aligned phases))、ゲスト/ホストセル、ねじれネマチック構造を有するTNセル、STNセル(「スーパーねじれネマチック(super-twisted nematic)」)、SBEセル(「超複屈折効果(superbirefringence effect)」)およびOMIセル(「光学方式干渉(optical mode interference)」)である。最も通常に用いられるディスプレイデバイスは、Schadt-Helfrich効果に基づき、ねじれネマチック構造を有する。
液晶材料は、良好な化学的および熱的安定性ならびに電界および電磁放射に関する良好な安定性を有していなければならない。さらに、液晶材料は、相対的に低い粘度を有して、短い応答時間、低い閾値電圧およびセル中に高いコントラストを与えなければならなかった。
加えて、標準的な動作温度において、つまり室温の上下の非常に広範なウィンドーにおいて、それらは、好適なメソ相、例えば上述のセルに対してはネマチックまたはコレステリックメソ相を有していなければならなかった。液晶は一般にはいくつかの成分の混合物の形式で用いられるため、成分が互いに良好な混和性を有することが重要である。さらなる特性、例えば導電性、誘電異方性および光学異方性が、セルタイプおよび用いられるフィールドに従った異なる要件を充足しなければならない。例えば、ねじれネマチック構造を有するセルのための材料は、正の誘電異方性および低い導電性を有していなければならなかった。
例えば、個々の画素の切り替えのための集積非線形素子を有するマトリクス液晶ディスプレイ(MLCディスプレイ)のためには、高い正の誘電異方性、広範なネマチック相、相対的に低い複屈折、非常に高い比抵抗、良好なUVおよび熱安定性および低い蒸気圧を有する媒体が所望される。
この種類のマトリクス液晶ディスプレイは公知である。個々の画素の個々の切り替えのために用いられる非線形素子は、例えば、能動素子(つまり、トランジスタ)であり得る。その場合において、「アクティブマトリクス」に参照がなされ、その場合において2タイプの間で識別がなされ得る:
1.基板としてのシリコンウエハ上の、MOS(金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor))または他のダイオード
2.基板としてのガラス板上の、薄膜トランジスタ(TFT(Thin-film transistor))。
接合部における異なるサブ表示のモジュール組成が問題を誘導もまたするため、基板材料としての単結晶シリコンの使用はディスプレイサイズを制限する。
好ましい、より有望なタイプ2において、用いられる電気光学効果は典型的にはTN効果である。2つの技術の間で識別がなされる:化合物半導体、例えばCdSeから作製されるTFT、または多結晶もしくは非晶質シリコンに基づくTFT。後者の技術は、高度に集約の世界的研究の主題である。
TFTマトリクスはディスプレイの1つのガラス板の内側に適用されてきたが、一方で他のガラス板は透明な対電極をその内側に担持する。画素電極のサイズと比較すると、TFTは非常に小さく、効果的にも画像を妨害しない。この技術はまた、1つのフィルター素子がそれぞれの切り替え可能な画像素子に対峙するように赤色、緑色および青色フィルターのモザイクが配置される、フルカラー可能な画像ディスプレイに拡張もまたされ得る。
TFTディスプレイは典型的には、透過に交叉偏光子を有するTNセルとして作動し、バックライト照射される。
用語「MLCディスプレイ」は本明細書では、集積非線形素子を有する、つまりアクティブマトリクスを有するのみではない、任意のマトリクスディスプレイ、ならびに受動素子、例えばバリスタまたはダイオードなどを有するディスプレイを包含する(MIM=金属-絶縁体-金属(metal-insulator-metal))。
この種類のMLCディスプレイは、TV用途(例えば、ポケットテレビ)に、またはコンピューター用途(ラップトップ)のためのおよび自動車または航空機構築における高度情報内容を有するディスプレイに、特に好適である。コントラストおよび切り替え時間の角度依存性に関する問題とともに、液晶混合物の不十分に高い比抵抗により引き起こされる困難が、MLCディスプレイの場合に起こる[非特許文献1;非特許文献2]。抵抗が低下すると、MLCディスプレイのコントラストおける劣化が存在し、「残像除去(after-image elimination)」の問題が生じ得る。液晶混合物の比抵抗は一般に、MLCディスプレイの寿命にわたりディスプレイの内部表面との相互作用により低下するため、許容可能な使用寿命(service lives)を獲得するためには、高い(初期)抵抗が非常に重要である。低電圧混合物の場合においては特に、非常に高い比抵抗を達成することは、現在まで可能ではなかった。加えて、温度上昇に伴って、および熱的ストレスおよび/またはUV曝露後に、比抵抗が最小限の増加を示すことが、重要である。他の特別な不利は、従来技術からの混合物の低温特性である。必要とされるのは、低温でおいてでさえも結晶化および/またはスメクチック相が生じないこと、および粘度の温度依存性が最小であることである。それゆえ従来技術からのMLCディスプレイは、現在の要求を充足しない。
バックライト照明を使用する、つまり透過性および可能な限り半透過性の様式で作動する液晶ディスプレイとともに、反射型液晶ディスプレイもまた、特に興味のものである。これらの反射型液晶ディスプレイは、周囲光を用いて情報を表示する。それゆえ、それらは、対応するサイズおよび解像度を有するバックライト照射液晶ディスプレイよりも、顕著にも少ないエネルギーを消費する。TN効果は非常に良好なコントラストを特徴とするため、この種類の反射型ディスプレイはなおも、明るい周囲状況下でもなお、非常に良好な可読性を有する。このことは、例えば腕時計およびポケット電卓で用いられる、単純な反射型TN表示器から既に公知である。しかし、かかる原理はまた、高品質、高解像度、アクティブマトリクス駆動ディスプレイ、例えばTFTディスプレイに適用することができる。ここで、一般に標準的な透過型TFT-TNディスプレイに対する場合に既にあるように、低い複屈折(Δn)を有する液晶の使用が、低い光学リタデーション(d・Δn)を達成するために必要である。この低い光学リタデーションは、コントラストの、通常は受容可能な低い視野角依存性を誘導する(特許文献1を参照されたい)。反射型ディスプレイにおいて光が横断する有効層厚さは、同じ層厚さを有する透過型ディスプレイの約2倍であるため、反射型ディスプレイにおいて、低い複屈折を有する液晶の使用は、透過型ディスプレイにおけるよりも、なおもより重要である。
独国特許出願公開第3022818号明細書
TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris
シャッターガラスによる3D効果の実現のためには、低い回転粘度および特には相応して高い光学異方性(Δn)を有する迅速な切り替え混合物が用いられる。ディスプレイの2次元表現を3次元オートステレオスコピック表現へと切り替えることができる電気光学レンズシステムは、高い光学異方性(Δn)を有する混合物を用いて達成することができる。
それゆえ、非常に高い比抵抗を、同時に高い動作温度範囲、低温においてでさえも短い切り替え時間、および低いしきい値電圧とともに有し、これらの不利をたとえそうであっても低減された程度にのみで呈する、MLCディスプレイに対する多大なる要求が、なおも存在する。
TN(Schadt-Helfrich)セルの場合において、セル中で以下の有利を実現する媒体が所望される:
- 拡張されたネマチック相範囲(特に、低温において)
- 極端な低温における切り替え性(アウトドア使用、自動車、アビオニクス)
- UV放射に対する上昇した抵抗性(より長い寿命)
- 低いしきい値電圧。
従来技術から利用可能な媒体を以ってしても、同時に他のパラメーターを維持しながら、これらの有利を達成することはできなかった。近代のフラットLCDスクリーンは、マルチメディアコンテンツ、例えば映画およびビデオゲームを現実的に表現できるようにするためには、なおも迅速な切り替え時間を必要とする。これは翻っては、高い光学異方性Δnとともに、非常に低い回転粘度γを有する、ネマチック液晶混合物を必要とする。必要とされる回転粘度を得るために、高い極性と共に同時に高いΔnと結びついた特に有利なγ/透明点比率を有する物質が探求されている。
より高度なねじれセル(STN)の場合において、より高度な多重化能力および/またはより低いしきい値電圧および/またはより広範なネマチック相範囲(特に低温において)を実現する媒体が所望される。この目的のために、利用可能なパラメータースペース(透明点、スメクチック-ネマチック転移、または融点、粘度、誘電パラメーター、弾性パラメータ)のさらなる拡張が、緊急に所望されている。
TVおよびビデオ用途のためのLCディスプレイ(例えば、LCD TV、モニター、PDA、ノートブック、ゲーム機)の場合において特に、切り替え時間における際立った低減が所望されている。これには、低い回転粘度および高い誘電異方性を有するLC混合物が必要とされる。同時に、LC媒体は、高い透明点を有するべきである。
本発明が基づく課題は、上で特定した不利を、そうであっても、低減された程度にのみ呈し、かつ好ましくは迅速な切り替え時間および低い回転粘度を、同時に高い透明点、および高い誘電異方性および低いしきい値電圧とともに有する、特にMLC、TN、PS-TN、STN、ECB、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFSまたは正のVAディスプレイのための媒体を提供するというものである。
本明細書に記載されるLC媒体が用いられるときに、本課題が解決され得るということが、いま、見出された。
本発明は、
式1
Figure 0007274185000001
で表される1種以上の化合物、および式2
Figure 0007274185000002
で表される1種以上の化合物、および式3、4および5
Figure 0007274185000003
から選択される1種以上の化合物、および式6および7
Figure 0007274185000004
から選択される1種以上の化合物、
式中、個々のラジカルは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、およびそれぞれ独立して以下のとおりに定義される:
”Alkenyl”は、2~6個の炭素原子を有するアルケニルであり、
は、1~6個の炭素原子を有するアルキルまたは2~6個の原子を有するアルケニルであり、
”Alkyl”は、1~6個の炭素原子を有するアルキルであり、
Lは、HまたはF、好ましくはFであり、
は、1~15個の炭素原子を有する、非置換のまたはハロゲン化された、アルキルまたはアルコキシ、ここでこれらのラジカルにおける1以上のCH基はまたそれぞれ独立して、
Figure 0007274185000005
または-O-CO-により、酸素原子が互いに直接的に結合しないように、置き換えられていてもよい、であり、
は、F、Clであるか、それぞれ6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルコキシ、ハロゲン化アルケニルまたはハロゲン化アルケニルオキシである、
を含むことを特徴とする、液晶媒体を提供する。
驚くべきことに、式1~7で表される1種以上の化合物を含むLC媒体が、高い誘電異方性Δε、高い複屈折Δnおよび同時に低い回転粘度γを有することが見出された。それゆえそれらは、低いγおよび高いΔnを有する液晶混合物の実現に、特に好適である。さらに、式1~7で表される化合物は、LC媒体中での良好な溶解性および非常に良好な相特徴を有する。
式1~7で表される化合物を含む本発明のLC媒体は、低い回転粘度、迅速な切り替え時間、高い透明点、非常に高い正の誘電異方性、相対的に高い複屈折および広範なネマチック相範囲を有する。それゆえそれらは、携帯電話およびTVおよびビデオ用途に、特に良好にも好適である。
式1~7で表される化合物は、広範な使用の範囲を有する。置換基の選択に依存して、それらは液晶媒体が専ら構成されるベース材料としての役割を果たし得るが、他の化合物クラスからの液晶ベース材料を式1~7で表される化合物に添加して、例えば、かかる誘電体の誘電異方性および/または光学異方性に影響を与えること、および/またはそのしきい値電圧および/または粘度を最適化することもまた、可能である。
式1~7で表される化合物は、相対的に低い融点を有し、良好な相特徴を呈し、純粋な状態において無色であり、および電気光学使用に好ましい温度範囲内で液晶メソ相を形成する。それらは、化学的に、熱的に、および光に対して、安定である。
本明細書における式において、アルキルラジカルまたはアルコキシラジカルは、直鎖または分枝であり得る。それは好ましくは直鎖であり、2、3、4、5,6または7個の炭素原子を有し、およびしたがって好ましくはエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシまたはヘプトキシ、および加えてメチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、メトキシ、オクトキシ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
オキサアルキルは好ましくは、直鎖の2-オキサプロピル(=メトキシメチル)、2-(=エトキシメチル)または3-オキサブチル(=2-メトキシエチル)、2-、3-、または4-オキサペンチル、2-、3-、4-または5-オキサヘキシル、2-、3-、4-、5-、または6-オキサヘプチル、2-、3-、4-、5-、6-または7-オキサオクチル、2-、3-、4-、5-、6-、7-または8-オキサノニル、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-または9-オキサデシルである。
アルケニルラジカルは、直鎖または分枝であり得る。それは好ましくは直鎖であり、および2~10個の炭素原子を有する。したがってそれは好ましくは、ビニル、プロパ-1-またはプロパ-2-エニル、ブタ-1-、2-またはブタ-3-エニル、ペンタ-1-、2-、3-またはペンタ-4-エニル、ヘキサ-1-、2-、3-、4-またはヘキサ-5-エニル、へプタ-1-、2-、3-、4-、5-またはヘプタ-6-エニル、オクタ-1-、2-、3-、4-、5-、6-またはオクタ-7-エニル、ノナ-1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-またはノナ-8-エニル、デカ-1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-またはデカ-9-エニルである。
アルキルまたはアルケニルラジカルがハロゲンにより少なくとも単置換されている場合、このラジカルは好ましくは直鎖であり、およびハロゲンは好ましくはFまたはClである。多置換の場合において、ハロゲンは好ましくはFである。得られるラジカルはまた、パーフッ素化ラジカルを含む。単置換の場合において、フッ素または塩素置換基は任意の位置であり得るが、好ましくはω位においてである。
本明細書中の式において、Xは好ましくはF、Cl、1、2または3個の炭素原子を有する一フッ素化または多フッ素化アルキルまたはアルコキシラジカル、または2または3個の炭素原子を有する一フッ素化または多フッ素化アルケニルラジカルである。Xはより好ましくは、F、Cl、CF、CHF、OCF、OCHF、OCFHCF、OCFHCHF、OCFHCHF、OCFCH、OCFCHF、OCFCHF、OCFCFCHF、OCFCFCHF、OCFHCFCF、OCFHCFCHF、OCFCFCF、OCFCFCClF、OCClFCFCF、OCH=CFまたはCH=CF、最も好ましくはFまたはOCF、およびまたCF、OCF=CF、OCHFおよびOCH=CFである。
特に好ましいのは、式1で表される化合物であって、式中、”Alkenyl”がビニル、プロパ-1-エニル、プロパ-2-エニルまたはブタ-3-エニルである、該化合物である。
好ましいのは、さらには、式1で表される化合物であって、式中、Rが、メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチルである、該化合物である。
特に好ましいのは、式2で表される化合物であって、式中、LがFである、該化合物である。
好ましいのは、さらには、式2で表される化合物であって、式中、”Alkyl”がメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチルである、該化合物である。
好ましいのは、さらには、式2で表される化合物であって、式中、”Alkenyl”が、ビニル、プロパ-1-エニル、プロパ-2-エニルまたはブタ-3-エニル、より好ましくはブタ-3-エニルである、該化合物である。
特に好ましいのは、式3、4、5、6および7で表される化合物であって、式中XがFまたはOCF、好ましくはFである、該化合物である。
好ましいのは、さらには、式6および7で表される化合物であって、式中XがOCFである、該化合物である。
好ましいのは、さらには、式3、4、5、6および7で表される化合物であって、式中、Rがメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチルである、該化合物である。
式1で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000006
式中、”Alkyl”は式1において与えられる定義を有し、およびより好ましくはメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチルである。
特に好ましいのは、式1aおよび1bで表される化合物、特に式中、”Alkyl”がn-プロピルであるものである。
式2で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000007
特に好ましいのは、式2bで表される化合物である。
式3で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000008
特に好ましいのは、式3aおよび3bで表される化合物である。
式4で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000009
特に好ましいのは、式4aおよび4bで表される化合物である。
式5で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000010
特に好ましいのは、式5aおよび5bで表される化合物である。
式6で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000011
特に好ましいのは、式6aおよび6bで表される化合物、および式6eおよび6fで表される化合物である。
式7で表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000012
特に好ましいのは、式7aおよび7bで表される化合物、および式7eおよび7fで表される化合物である。
特に好ましい媒体を、以下に記載する。
式1、2および3のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2および4のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2および5のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3および4のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3および5のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、4および5のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式6および7から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2および6のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式3、4および5から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2および7のそれぞれで表される1種以上の化合物、および式3、4および5から選択される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3および6のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、4および6のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、5および6のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3および7のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、4および7のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、5および7のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3、4および6のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3、4および7のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3、5および6のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
式1、2、3、5および7のそれぞれで表される1種以上の化合物を含む媒体。
全体の混合物中における式1で表される化合物の比率は、好ましくは20重量%~65重量%、より好ましくは25重量%~60重量%である。
全体の混合物中における式2で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~15重量%、より好ましくは3重量%~10重量%である。
全体の混合物中における式3で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~30重量%、より好ましくは3重量%~20重量%である。
全体の混合物中における式4で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~25重量%、より好ましくは3重量%~15重量%である。
全体の混合物中における式5で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~20重量%、より好ましくは3重量%~15重量%である。
全体の混合物中における式3、4および5で表される化合物の比率は、好ましくは5重量%~30重量%、より好ましくは5重量%~25重量%である。
全体の混合物中における式6で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~20重量%、より好ましくは2重量%~15重量%である。
全体の混合物中における式7で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~20重量%、より好ましくは2重量%~15重量%である。
全体の混合物中における式6および7で表される化合物の比率は、好ましくは2重量%~20重量%、より好ましくは2重量%~15重量%である。
特に好ましいのは、
- 20重量%~65重量%の、式1で表される、好ましくは式1aおよび1bから選択される、1種以上の化合物、および
- 2重量%~15重量%の、式2で表される、好ましくは式2a、2bおよび2cから選択される、1種以上の化合物、および
- 5重量%~30重量%の、式3、4および5から選択される、好ましくは式3a、3b、4a、4b、5aおよび5bから選択される、1種以上の化合物、および
- 2重量%~20重量%の、式6および7から選択される、好ましくは式6a、6b、7aおよび7bから選択される、1種以上の化合物、
を含む媒体である。
式1~7で表される化合物は、自体公知の、文献(例えば、標準的な著作物、例えばHouben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [有機化学の方法], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart))に記載される方法により、述べられる反応に対して公知かつ好適である反応条件下で、製造される。自体公知であるが、本明細書には詳細には述べられていない変形の使用もまた、可能である。
本発明による好ましい態様の混合物を、以下に特定する:
- 媒体が、式IIおよび/またはIII
Figure 0007274185000013
式中、RおよびXは、式3において与えられる定義を有し、
~Yはそれぞれ独立して、HまたはFであり、
Figure 0007274185000014
および、式IIIで表される化合物から式3で表される化合物を除く、
のものである、式1~7以外の1種以上の化合物を含む;
- 式IIで表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される;
Figure 0007274185000015
式中、RおよびXは、上で与えられる定義を有する。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、Fである。特に好ましいのは、式IIaおよびIIbで表される化合物、特には式IIaおよびIIbで表される化合物であって、式中XがFである、該化合物である;
- 式IIIで表される化合物は好ましくは、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000016
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、Fである。特に好ましいのは、式IIIdで表される化合物である;
- 媒体はさらに、以下の式:
Figure 0007274185000017
式中、R、XおよびY~Yは、式IIおよびIIIにおいて上で与えられる定義を有し、および
は、-C-、-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-または-OCF-、および式VおよびVIにおいてはまた単結合、および式VおよびVIIIにおいてはまた-CFO-であり、
rは、0または1であり、および
sは、0または1である、
から選択される、式1~7以外の1種以上の化合物を含む;
- 式IVで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000018
式中、RおよびXは、式IIおよびIIIのもとで上に与えられる定義を有する、
から選択される。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、FまたはOCF、または他にはOCF=CF、CFおよびClである;
- 式Vで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000019
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する、
から選択される。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、FまたはOCF、または他にはOCHF、CF、OCF=CFおよびOCH=CFである;
- 式VIで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000020
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する、
から選択される。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくはF、または他にはOCF、CF、CF=CF、OCHFおよびOCH=CFである。
- 式VIIで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000021
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する、
から選択される。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくはF、他にはOCF、CF、OCHFおよびOCH=CFである。
- 媒体は加えて、以下の式:
Figure 0007274185000022
式中、Xは、上に与えられる定義を有し、および、
Lは、HまたはF、好ましくはFであり、
”Alkyl”は、1~6個の炭素原子を有するアルキルあり、
R’は、1~6個の炭素原子を有するアルキル、1~6個の炭素原子を有するアルコキシ、または2~6個の炭素原子を有するアルケニルであり、および
”Alkenyl”は、2~6個の炭素原子を有するアルケニルである、
から選択される、式1~7以外の1種以上の化合物を含む。
- 式IX~XIIで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000023
式中、”Alkyl”は上に与えられる定義を有する。(O)Alkylは、”Alkyl”または”OAlkyl”(=1~6個の炭素原子を有するアルコキシ)を意味する、
から選択される。
- 媒体は加えて、以下の式:
Figure 0007274185000024
式中、LおよびLは互に独立して、HまたはFであり、好ましくはLはFであり、および最も好ましくはLおよびLの両方がFであり、およびRおよびRはそれぞれ独立して、それぞれ6個までの炭素原子を有するn-アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニル、好ましくはそれぞれ独立して、1~6個の炭素原子を有するアルキルであり;式XIIIで表される化合物において、好ましくは、RおよびRラジカルの少なくとも1つは2~6個の炭素原子を有するアルケニルである、
から選択される1種以上の化合物を含む。
- 媒体は、式XIIIで表される化合物であって、式中、RおよびRラジカルの少なくとも1つが、2~6個の炭素原子を有するアルケニルである、1種以上の該化合物、好ましくは以下の式:
Figure 0007274185000025
式中、”Alkyl”は上に与えられる定義を有し、および好ましくはメチルまたはエチルである、
から選択されるものを含む。特に好ましいのは、式XIIIdで表される化合物である。
- 媒体は、以下の式:
Figure 0007274185000026
式中、R、XおよびY~Yは、式IIおよびIIIにおいて上で与えられる定義を有し、および
Figure 0007274185000027
但し、式XVIで表される化合物から、式4で表される化合物は除く、
で表されるものである、式1~7以外の1種以上の化合物を含む。
- 式XVおよびXVIで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000028
Figure 0007274185000029
Figure 0007274185000030
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する、
から選択される。
好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、F、または他にはOCFである。式XVおよびXVIならびにその従属式で表される特に好ましい化合物は、式中YがFであり、およびYがHまたはF、好ましくはFであるものである。
- 媒体は、式XVII
Figure 0007274185000031
式中、RおよびRは、式XIIIのものに上に与えられる定義を有し、および好ましくはそれぞれ独立して1~6個の炭素原子を有するアルキルであり、およびLはHまたはF、好ましくはFであり、これらの化合物から式2で表される化合物は除く、
で表される、式1~7以外の1種以上の化合物を含む。
式XVIIで表される特に好ましい化合物は、以下の従属式
Figure 0007274185000032
式中、
alkylおよびalkylはそれぞれ独立して、1~6個の炭素原子を有する直鎖のアルキルラジカル、特にはエチル、プロピルおよびペンチルであり、
alkenylおよびalkenylはそれぞれ独立して、2~6個の炭素原子を有する直鎖のアルケニルラジカル、特にはCH=CHC、CHCH=CHC、CH=CHおよびCHCH=CHである、
で表されるものである。
特に好ましいのは、式XVII-bおよびXVII-cで表される化合物である。非常に特に好ましいのは、式
Figure 0007274185000033
で表される化合物である。
- 媒体は、以下の式:
Figure 0007274185000034
式中、RおよびRは上に与えられる定義を有し、および好ましくはそれぞれ独立して、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Lは、HまたはF、好ましくはFである、
で表される1種以上の化合物を含む。
- 媒体は加えて、以下の式:
Figure 0007274185000035
式中、RおよびXはそれぞれ独立して、上に与えられる定義の1つを有し、およびY~Yはそれぞれ独立してHまたはFであり、式XXIおよびXXIIで表される化合物から式6および7で表される化合物は除く。Xは好ましくは、F、Cl、CF、OCF、またはOCHFである。Rは好ましくは、それぞれ6個までの炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルである、
から選択される、式1~7以外の1種以上の化合物を含む。
より好ましくは、本発明による混合物は、式XXIV-a
Figure 0007274185000036
式中、Rは上に与えられる定義を有する。好ましくは、Rは直鎖のアルキル、特にはエチル、n-プロピル、n-ブチルおよびn-ペンチル、および最も好ましくはn-プロピルである、
で表される1種以上の化合物を含む。式XXIVで表される、特には式XXIV-aで表される化合物は好ましくは、本発明による混合物中で、約0.5重量%~20重量%、より好ましくは1重量%~15重量%の量で用いられる。
- 媒体は加えて、式XXV
Figure 0007274185000037
式中、R、XおよびY~Yは、式IIおよびIIIにおいて上に与えられる定義を有し、sは、0または1であり、および
Figure 0007274185000038
で表される1種以上の化合物を含む。
式XXVにおいて、Xは代わりにまた、1~6個の炭素原子を有するアルキルラジカル、または1~6個の炭素原子を有するアルコキシラジカルであり得る。好ましくは、該アルキルまたはアルコキシラジカルは、直鎖である。
好ましくは、Rは1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、Fである;
- 式XXVで表される化合物は好ましくは、以下の式:
Figure 0007274185000039
Figure 0007274185000040
式中、R、XおよびYは、上の式XXVのものに与えられる定義を有する。好ましくは、Rは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、Fであり、およびYは好ましくは、Fである、
から選択される。
Figure 0007274185000041
- Rは、2~6個の炭素原子を有する、直鎖のアルキルまたはアルケニルである;
- 媒体は、以下の式:
Figure 0007274185000042
式中、RおよびXは、上の式IIおよびIIIのもとに与えられる定義を有する。Rは好ましくは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、FまたはClである。式XXVIにおいて、Xは最も好ましくはClである、
で表される、1種以上の化合物を含む。
- 媒体は、以下の式:
Figure 0007274185000043
式中、RおよびXは、上に与えられる定義を有する。Rは好ましくは、1~6個の炭素原子を有するアルキルである。Xは好ましくは、Fである、
で表されるものである、式1~7以外の1種以上の化合物を含む;特に好ましくは、本発明による媒体は、式XXXで表される化合物であって、式中Xが好ましくはFを示す、1種以上の該化合物を含む。式XXVIII~XXXで表される化合物(単数、複数)は好ましくは、本発明による混合物中で、1重量%~20重量%、より好ましくは1重量%~15重量%の量で用いられる。特に好ましい混合物は、式XXXで表される少なくとも1種の化合物を含む。
さらに好ましい態様を、以下に特定する:
- 全体の混合物中における、式II、III、IX~XIII、XVII、XVIIIa、XVIIIbおよびXVIIIcで表される化合物の比率が、40重量%~95重量%である;
- 媒体が、10重量%~50重量%、より好ましくは12重量%~40重量%の、式IIおよび/またはIIIで表される化合物を含む;
- 媒体が、20重量%~70重量%、より好ましくは25重量%~65重量%の、式IX~XIIIで表される化合物を含む;
- 媒体が、4重量%から30重量%、より好ましくは5重量%~20重量%の、式XVIIで表される化合物を含む;
- 媒体が、1重量%から20重量%の、より好ましくは2重量%~15重量%の、式XVIIIa、XVIIIbおよびXVIIIcで表される化合物を含む;
― 媒体が、≧20重量%、好ましくは≧24重量%、好ましくは25重量%から60重量%の、式1で表される、特には式1a1
Figure 0007274185000044
で表される化合物を含む。
- 媒体が、式1aまたは1a1で表される少なくとも1種の化合物、および式1b1
Figure 0007274185000045
で表される少なくとも1種の化合物を含む。
- 媒体が、式PPGU-n-Fで表される化合物であって、式中、nが2または3である、少なくとも1種の該化合物を含む。
- 媒体が、式PGP-n-mで表される化合物であって、式中、nおよびmがそれぞれ独立して、2、3、4または5である、少なくとも1種の該化合物、好ましくは2種または3種の該化合物を含む。
標準的な液晶材料との、しかし特には式II~XXXで表される1種以上の化合物との混合物中における、上に記載される式1~7で表される化合物の使用により、光安定性におけるかなりの増加と、および複屈折に対する相対的に高い値が、低いスメクチック-ネマチック転移温度を有する広範なネマチック相の同時の観察と共に、誘導され、その結果、貯蔵安定性が改善されることが、見出された。同時に、混合物は、非常に低いしきい値電圧、およびUV曝露下のVHRに関する良好な値、および非常に高い透明点を呈する。
本願における表現「alkyl」および「alkyl」は、1~6個の炭素原子を有する、直鎖および分枝のアルキル基、特に直鎖のメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシル基を包含する。2~5個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
表現「alkenyl」または「alkenyl」は、2~6個の炭素原子を有する直鎖および分枝のアルケニル基、特には直鎖の基を包含する。好ましいアルケニル基は、C~C-1E-アルケニル、C~C-3E-アルケニル、特にはC~C-1E-アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E-プロペニル、1E-ブテニル、1E-ペンテニル、1E-ヘキセニル、3-ブテニル、3E-ペンテニル、3E-ヘキセニル、4-ペンテニル、4Z-ヘキセニル、4E-ヘキセニルおよび5E-ヘキセニルである。5個までの炭素原子を有する基、特にはCH=CH、CHCH=CHが、一般に好ましい。
表現「フルオロアルキル」は好ましくは、末端フッ素を有する直鎖の基、つまりフルオロメチル、2-フルオロエチル、3-フルオロプロピル、4-フルオロブチル、5-フルオロペンチル、6-フルオロヘキシルおよび7-フルオロヘプチルを包含する。しかし、フッ素置換に関する他の位置を除外しない。
表現「オキサアルキル」または「アルコキシ」は好ましくは、式C2n+1-O-(CH、式中nおよびmはそれぞれ独立して、1~6の整数である、で表される直鎖のラジカルを包含する。mはまた0であり得る。好ましくは、n=1かつmは1~6、またはm=0かつn=1~3である。
およびXの定義の好適な選択により、応答時間、しきい値電圧、透過特徴の急峻度などを、所望の様式で改変することが可能である。例えば、1E-アルケニルラジカル、3E-アルケニルラジカル、2E-アルケニルオキシラジカルなどは一般に、アルキルまたはアルコキシラジカルと比較して、短い応答時間、改善されたネマチック性傾向、弾性定数k33(ベンド)およびk11(スプレイ)のより高い比率を誘導する。4-アルケニルラジカル、3-アルケニルラジカルなどは、アルキルおよびアルコキシラジカルと比較して、一般により低いしきい値電圧およびより低い値のk33/k11を生じさせる。本発明による混合物は、高いΔε値が特に顕著であり、それゆえ従来技術による混合物よりも、はるかに迅速な切り替え時間を有する。
上述の式で表される化合物の最適な比率は、実質的に、所望の特性に、上述の式で表される成分の選択および存在する任意のさらなる成分の選択に、依存する。
上に特定される範囲内の好適な比率は、場合に応じて容易に決定することができる。
本発明による混合物中の、上述の式で表される化合物の合計量は、重要ではない。それゆえ混合物は、さまざまな特性の最適化の目的のために、1種以上のさらなる成分を含み得る。しかし、一般に、上述の式で表される化合物の合計濃度が高いと、混合物の特性における所望の改善に対して観察される効果が大きくなる。
特に好ましい態様において、本発明による媒体は、式II~VIII(好ましくは、II、III、IVおよびV、特にはIIaおよびIIIa)で表される化合物であって、式中、XがF、OCF、OCHF、OCH=CF、OCF=CFまたはOCF-CFHである、該化合物を含む。
本発明による媒体中で用いることができる、上述の式およびその従属式で表される個々の化合物は、公知であるか、公知の化合物に類似して製造できるかの、いずれかである。
本発明はまた、かかる媒体を含む、境界と共にセルを形成する2平面平行キャリアプレート、該キャリアプレート上の個々のピクセルの切り替えのための統合非線形素子、および該セル内において正の誘電異方性および高い比抵抗を有するネマチック液晶混合物を有し、例えばSTNまたはMLCディスプレイなどの電気光学ディスプレイ、および、電気光学目的のためのこれらの媒体の使用もまた、提供する。
本発明による液晶混合物は、利用可能なパラメータースペースの顕著な拡張を可能とする。透明点、低温での粘度、熱的およびUV安定性ならびに高い光学異方性の達成可能な組み合わせは、従来技術からの既存の材料をはるかに凌ぐ。
本発明による混合物は、モバイル用途およびTFT用途、例えば携帯電話およびPDAに、特に好適である。加えて、本発明による混合物は、FFS、VA-IPS、OCBおよびIPSディスプレイにおける使用を見出し得る。
本発明による液晶混合物は、-20℃までもの下への、および好ましくは-30℃までもの下への、より好ましくは-40℃までもの下へのネマチック相の、および≧75℃の、好ましくは≧80℃の透明点の保持をしながら、同時に≦110mPa・sの、より好ましくは≦100mPa・sの回転粘度γの到達を可能とし、その結果、迅速な切り替え時間を有する優れたMLCディスプレイを達成することが可能である。回転粘度は、20℃で決定する。
20℃における、本発明による液晶混合物の誘電異方性Δεは、好ましくは≧+7、より好ましくは≧+8、特に好ましくは≧10である。混合物はまた、小さな作動電圧を特徴とする。本発明による液晶混合物のしきい値電圧は好ましくは≦2.0Vである。20℃における、本発明による液晶混合物の複屈折Δnは、好ましくは≧0.09、より好ましくは≧0.10である。
本発明による液晶混合物のネマチック相範囲の広さは、好ましくは少なくとも90°、特には少なくとも100°である。この範囲は好ましくは、少なくとも-25°~+70°にわたる。
本発明による混合物の成分の好適な選択により、より高いしきい値電圧におけるより高い透明点(例えば、100℃の上)、またはより低いしきい値電圧におけるより低い透明点を、他の有利な特性を保持しながら達成することもまたできると、考えられるであろう。粘度における相応した小さな増加を有し、より大きなΔεおよびそれゆえ低いしきい値を有する混合物を獲得することも、同様に可能である。本発明によるMLCディスプレイは好ましくは、GoochおよびTarryによる第1透過極小において作動する[C. H. Gooch and H. A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C. H. Gooch and H. A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975];特に好ましい電気光学的特性、例えば高い急峻度の特性および低い角度依存性のコントラストに加えて(DE-C 30 22 818)、同じしきい値電圧において、より小さな誘電異方性が、第2極小における同類のディスプレイにおけるよりも十分である。これは、シアノ化合物との混合物の場合におけるよりも、本発明による混合物を用いて、第1極小における遥かに高い比抵抗を達成することが可能である。当業者は、個々の成分およびその重量比率の好適な選択により、単純な定常的な方法により、ある層厚さのMLCディスプレイに対し必要な複屈折を確立することができる。
電圧保持比(HR(holding ratio))の測定[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)]により、式1で表される1種以上の化合物、式2で表される1種以上の化合物、式3~5で表される1種以上の化合物および式6および/または7で表される1種以上の化合物を含む本発明による混合物が、式
Figure 0007274185000046
で表されるシアノフェニルシクロヘキサンまたは式
Figure 0007274185000047
で表されるエステルを含む同類の混合物よりも、UV曝露下で、HRにおける遥かに小さな低減を有することが示された。
本発明による混合物の光安定性およびUV安定性はかなり良好であり、これはそれらが光またはUVへの曝露下で、HRにおける際立って小さな低減を呈することを意味する。
偏向子、電極基板および表面処理を有する電極で構成される、本発明によるMLCディスプレイの構築は、かかるディスプレイの慣例の設計に対応する。表現「慣例の設計」は、本明細書では広範に解釈され、MLCディスプレイの全ての派生形および改変形もまた、特にポリSi TFTまたはMIMに基づくマトリクスディスプレイ素子もまた、包含する。
しかし、本発明によるディスプレイの、現在まで慣例であったねじれネマチックセルに基づくものとの本質的な差異は、液晶層の液晶パラメーターの選択である。
本発明により使用可能な液晶混合物は、慣例の方法で、例えば式1で表される1種以上の化合物および式2で表される1種以上の化合物を、式3~5で表される1種以上の化合物および式6および/または7で表される1種以上の化合物および任意に式II~XXVIIIの1種以上とまたはさらなる液晶化合物および/または添加剤と混合することにより、生産することができる。一般に、所望量の、少量で用いられる成分を、主要な構成要素を構成する成分に、適切に高温で、溶解させる。有機溶媒中の、例えばアセトン、クロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合すること、および混合後に再び、例えば蒸留により、溶媒を除去することも、可能である。
誘電体はまた、当業者に公知であり文献に記載される、さらなる添加剤、例えばUV安定剤、例えばCiba ChemicalsからのTinuvin(登録商標)など、例えばTinuvin(登録商標)770、抗酸化剤、例えばTEMPOL、微細粒子、フリーラジカル捕捉剤、ナノ粒子などを含んでいてもよい。例えば、0%~15%の多色性色素またはキラルドーパントを添加することが可能である。好適な安定剤およびドーパントを、表CおよびDにおいて以下に特定する。
反応性メソゲン(RM(reactive mesogen))と称される、重合性化合物、例えばUS 6,861,107に開示されるものを、本発明による混合物に、混合物に基づき、好ましくは0.12重量%~5重量%、より好ましくは0.2%~2%で添加することが可能である。任意に、これらの混合物はまた、例えばUS 6,781,665に記載される、開始剤を含んでもよい。開始剤、例えばCibaからのIrganox 1076を好ましくは、重合性化合物を含む混合物に、0%~1%の量で添加する。この種の混合物は、液晶混合物における反応性メソゲンの重合化が有効であるいわゆるポリマー安定化(PS(polymer-stabilized))方式、例えばPS-IPS、PS-FFS、PS-TN、PS-VA-IPSに対して用いることができる。このための必要条件は、液晶混合物自体がいかなる重合性成分をも含有しないことである。
本発明の好ましい態様において、重合性化合物は、式Mで表される化合物から選択される:
Ma-AM1-(ZM1-AM2m1-RMb
式中、個々のラジカルは以下に定義されるとおりである:
MaおよびRMbはそれぞれ独立して、P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SFであるか、1~25個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル、ここにおいて1以上の非隣接CH基はそれぞれ独立して、また、-C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、酸素および/または硫黄原子が直接的に互いにへと結合しないように、置き換えられていてもよく、およびここにおいて1以上の水素原子は、また、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP-Sp-により置き換えられていてもよい、であり、ここで好ましくはRMaおよびRMbラジカルの少なくとも1つはPまたはP-Sp-基であるか、またはPまたはP-Sp-基を含有し、好ましくは、
MaおよびRMbはそれぞれ独立して、P、P-Sp-、H、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基であり、ここで好ましくは、RMaおよびRMbラジカルの少なくとも1つは、PまたはP-Sp-基であるか、またはPまたはP-Sp-基を含有し、
Pは、重合性基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
M1およびAM2はそれぞれ独立して、芳香族、複素芳香族、脂環式または複素環式基、好ましくは4~25個の環原子、好ましくは炭素原子、を有し、これはまた縮合環を含むかまたは含有してもよく、およびこれは任意にLにより単置換または多置換されていてもよく、
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、任意に置換されているシリルであるか、6~20個の炭素原子を有する任意に置換されているアリール、または1~25個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝のアルキル、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、または2~25個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルキニル、ここにおいて1以上の水素原子は、また、F、Cl、PまたはP-Sp-により、好ましくはP、P-Sp-、H、OH、CHOH、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基により置き換えられいてもよい、であり、
は、ハロゲン、好ましくはFであり、
M1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または単結合であり、
およびR00はそれぞれ独立して、Hであるか、または1~12個の炭素原子を有するアルキルであり、
は、P、P-Sp-、H、ハロゲンであるか、1~25個の炭素原子を有する直鎖、分枝または環状アルキル、ここにおいて1以上の非隣接CH基はまた、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、酸素および/または硫黄原子が互いに直接的に結合しないように置き換えられいてもよく、およびここにおいて、1以上の水素原子はまた、F、Cl、PまたはP-Sp-により置き換えられいてもよい、6~40個の炭素原子を有する任意に置換されているアリールまたはアリールオキシ基、または2~40個の炭素原子を有する任意に置換されているヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基であり、
m1は、0、1、2、3または4であり、および
n1は、1、2、3または4であり、
ここで、RMa、RMbおよび存在する置換基Lの群からの、少なくとも1つの置換基、好ましくは1つ、2つまたは3つの置換基およびより好ましくは1つのまたは2つの置換基は、PまたはP-Sp-基であるか、または少なくとも1つのPまたはP-Sp-基を含有する。
式Mで表される特に好ましい化合物は、式中、
MaおよびRMbがそれぞれ独立して、P、P-Sp-、H、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、SFであるか、または1~25個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル、ここにおいて1以上の非隣接CH基は互いに独立して、また、-C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R00)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、酸素および/または硫黄原子が互いに直接的に結合しないように置き換えられいてもよく、およびここにおいて1以上の水素原子はまた、F、Cl、Br、I、CN、PまたはP-Sp-により置き換えられいてもよい、であり、ここで好ましくは、RMaおよびRMbラジカルの少なくとも1つは、PまたはP-Sp-基であるか、またはPまたはP-Sp-基を含有し、
MaおよびRMbがそれぞれ独立してP、P-Sp-、H、ハロゲン、SF、NO、アルキル、アルケニルまたはアルキニル基であり、ここで好ましくは、RMaおよびRMbラジカルの少なくとも1つは、PまたはP-Sp-基であるか、またはこれを含有し、
M1およびAM2はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、フェナントレン-2,7-ジイル、アントラセン-2,7-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、クマリン、フラボン、ここでこれらの基における1以上のCH基はまた、Nにより置き換えられいてもよい、シクロヘキサン-1,4-ジイル、ここにおいて1以上の非隣接のCH基はまた、Oおよび/またはSにより置き換えられいてもよい、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、ここで全てのこれらの基は非置換であるかまたはLにより単置換もしくは他置換されていてもよい、であり、
Lは、P、P-Sp-、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)Y、-C(=O)R、-N(R、任意に置換されているシリルであるか、6~20個の炭素原子を有する任意に置換されているアリール、または1~25個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル、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、または、ここにおいて1以上の水素原子はまた、F、Cl、PまたはP-Sp-により置き換えられていてもよい、であり、
Pは、重合性基であり、
は、ハロゲン、好ましくはFであり、
は、P、P-Sp-、H、ハロゲンであるか、1~25個の炭素原子を有する直鎖、分枝または環状アルキル、ここにおいて1以上の非隣接のCH基はまた、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、酸素および/または硫黄原子が互いに直接的に結合しないように置き換えられいてもよく、およびここにおいて1以上の水素原子はまた、F、Cl、PまたはP-Sp-により置き換えられいてもよい、であるか、6~40個の炭素原子を有する任意に置換されているアリールまたはアリールオキシ基であるか、または2~40個の炭素原子を有する任意に置換されているヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基である、
のものである。
非常に特に好ましいのは、式Mで表される化合物であって、式中、RmaおよびRmbの1つ、または両方が、PまたはP-Sp-である、該化合物である。
本発明による液晶媒体およびPS方式ディスプレイにおける使用に好適かつ好ましいRMは、例えば、以下の式から選択される:
Figure 0007274185000048
Figure 0007274185000049
Figure 0007274185000050
Figure 0007274185000051
Figure 0007274185000052
Figure 0007274185000053
式中、個々のラジカルは以下のとおりに定義される:
~Pはそれぞれ独立して、重合性基であり、好ましくは本明細書においてPに対して特定される定義の1つを有し、より好ましくはアクリラート、メタクリラート、フルオロアクリラート、オキセタン、ビニルオキシまたはエポキシ基であり、
Sp~Spはそれぞれ独立して、単結合またはスペーサー基であり、好ましくは本明細書中において与えられるSpの定義の1つを有し、およびより好ましくは-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-CO-O-または-(CHp1-O-CO-O-、ここにおいてp1は1~12の整数である、であり、およびここで後続の基における隣接の環への結合は酸素原子を介してである、であり、ここでP-Sp-、P-Sp-およびP-Sp-ラジカルの1つはまた、Raaであり得、
aaは、H、F、Cl、CNであるか、1~25個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル、ここにおいて1以上の非隣接のCH基はそれぞれ独立してまた、C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、酸素および/または硫黄原子が直接的に互いに結合しないように、置き換えられていてもよく、およびここにおいて、1または2以上の水素原子はまた、F、Cl、CNまたはP-Sp-により置き換えれていてもよい、であり、より好ましくは1~12個の炭素原子を有する直鎖または分枝の、任意に一フッ素化または多フッ素化されているアルキル、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、またはアルキルカルボニルオキシ(ここで該アルケニルおよびアルキニルラジカルは少なくとも2つの、および該分枝ラジカルは少なくとも3つの炭素原子を有する)であり、
およびR00はそれぞれの場合において同じであるかまたは異なり、およびそれぞれ独立してHであるかまたは1~12個の炭素原子を有するアルキルであり、
およびRはそれぞれ独立して、H、F、CHまたはCFであり、
は、-O-、-CO-、-C(R)-または-CFCF-であり,
およびZはそれぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-または-(CH-、ここでnは、2、3または4である、であり、
Lはそれぞれの場合で同一であるかまたは異なり、および上の式Mのもとに与えられる意味を有し、好ましくはF、Cl、CNであるか、または1~12個の炭素原子を有する直鎖または分枝の、任意に一フッ素化または多フッ素化されている、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またはアルキルカルボニルオキシ、好ましくはFであり、
L’およびL’’はそれぞれ独立して、H、FまたはClであり、
~Xは互いに独立して、-CO-O-、-O-CO-または単結合であり、
rは、0、1、2、3または4であり、
sは、0、1、2または3であり、
tは、0、1または2であり、および
xは、0または1である。
好適な重合性化合物を、例えば、表Eに一覧する。
好ましくは、本発明による液晶媒体は、合計で、0.01%~3%、好ましくは0.1%~1.0%、より好ましくは0.1%~0.5%の、重合性化合物を含有する。
式M2、M13、M17、M22、M23、M24およびM30で表される重合性化合物が、特に好ましい。
追加的には、式M15~M31、特にM17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M26、M30およびM31で表される重合性化合物が、好ましい。
それゆえ本発明はまた、電気光学ディスプレイにおける本発明による混合物の使用を、および、特には3D用途のためのシャッターガラスにおける、およびTN、PS-TN、STN、TN-TFT、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFSおよびPS-VA-IPSディスプレイにおける、本発明による混合物の使用を、提供する。
本出願および後続の実施例において、液晶化合物の構造は、表Aに従って化学式へと変換される略号の形式で述べる。全てのC2n+1およびC2m+1ラジカルはnまたはm個の炭素原子を有する直鎖のアルキルラジカルであり、n、mおよびkは整数であり、および好ましくは0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12でありおよび、より好ましくは1、2、3、4、5、6または7である。表Bによるコード化は、自体自明である。表Aは基本骨格のみに対する略号を述べる。いくつかの特定の場合において、基本骨格に対する略号からハイフンにより分離されて、R1*、R2*、L1*およびL2*置換基に対するコードが後続する。
Figure 0007274185000054
Figure 0007274185000055
好ましい混合物成分を、表AおよびBにおいて見出すことができる。
表A
Figure 0007274185000056
Figure 0007274185000057
Figure 0007274185000058
表B
以下に続く式において、nおよびmはそれぞれ独立して、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12、特に2、3、5または他に0、4、6であり、最も好ましくは0ではない。
Figure 0007274185000059
Figure 0007274185000060
Figure 0007274185000061
Figure 0007274185000062
Figure 0007274185000063
Figure 0007274185000064
Figure 0007274185000065
Figure 0007274185000066
Figure 0007274185000067
Figure 0007274185000068
特に好ましいのは、式1ならびに2ならびに(3~5)ならびに6および/または7で表される化合物とともに、表Bからの少なくとも1種、2種、3種、4種または5種以上の化合物を含む、液晶混合物である。
表C
表Cは、本発明による混合物に一般に添加される、可能なドーパントを特定する。好ましくは、混合物は0重量%~10重量%の、特には0.01重量%~5重量%の、およびより好ましくは0.01重量%~3重量%の、ドーパントを含む。
Figure 0007274185000069
Figure 0007274185000070
表D
例えば、本発明による混合物に0重量%~10重量%の量で加えることができる、安定剤を、以下に特定する。
Figure 0007274185000071
Figure 0007274185000072
Figure 0007274185000073
Figure 0007274185000074
Figure 0007274185000075
Figure 0007274185000076
表E
表Eは、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、用いることができる、化合物を並べる。本発明による混合物が1種以上の反応性化合物を含有する場合、それらは好ましくは0.01重量%~5重量%の量で用いられる。開始剤または2種以上の開始剤の混合物を重合化のために添加することが必要であり得る。開始剤または開始剤混合物は好ましくは、混合物に基づき、0.001重量%~2重量%の量で添加される。好適な開始剤は、例えば、Irgacure(登録商標)651(BASFから)である。
Figure 0007274185000077
Figure 0007274185000078
Figure 0007274185000079
Figure 0007274185000080
Figure 0007274185000081
Figure 0007274185000082
Figure 0007274185000083
Figure 0007274185000084
Figure 0007274185000085
Figure 0007274185000086
Figure 0007274185000087
Figure 0007274185000088
Figure 0007274185000089
Figure 0007274185000090
Figure 0007274185000091
Figure 0007274185000092
Figure 0007274185000093
Figure 0007274185000094
Figure 0007274185000095
本発明の好ましい態様において、メソゲン性媒体は、表Eからの化合物の群から選択される、1種以上の化合物を含む。
後続の混合物例は、それに限定することなく、本発明を説明することを意図する。
本明細書におけるパーセント数量は、重量パーセントである。全ての温度は、セルシウス度で報告する。M.p.は融点を意味し;C.p.=透明点。加えて、C=結晶状態、N=ネマチック相、S=スメクチック相およびI=等方相。これらの符号の間の数量は、転移温度である。加えて、
- Δnは、589nmおよび20℃における、光学異方性を意味し、
- γは、20℃における、回転粘度(mPa・s)を意味し、
- Δεは、20℃および1kHzにおける、誘電異方性を意味し(Δε=ε││-ε、式中ε││は分子の長軸に平行な誘電定数を意味し、およびεはそれに直角な誘電定数を意味する)、
- V10は、第1極小において(つまり、0.5μmのd・Δn値で)、20℃で、TNセル(90℃ねじれ)中で決定した、10%透過(平板表面に対して直角の視野方向)に対する電圧(V)を意味し、
- Vは、逆平行ラビングしたセル中20℃で、容量性手段により決定した、Freederickszしきい値電圧である。
全ての物理的特性は、"Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals" Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに従って決定し、他に明示的に言及しなければ、20℃の温度に対して適用する。
Figure 0007274185000096
例1からの混合物と比較すると、比較例1からの混合物は式2で表されるいかなる化合物をも含まず、より高い粘度を有する。
Figure 0007274185000097
例2からの混合物と比較すると、比較例2からの混合物は式2で表されるいかなる化合物をも含まず、より高い粘度を有する。
Figure 0007274185000098
例3からの混合物と比較すると、比較例3からの混合物は式2で表されるいかなる化合物をも含まず、より高い粘度を有する。
Figure 0007274185000099
例4からの混合物と比較すると、比較例4からの混合物は式2で表されるいかなる化合物をも含まず、より高い粘度を有する。
Figure 0007274185000100
Figure 0007274185000101
Figure 0007274185000102
0.04%の以下の化合物を、安定剤として、例10からの混合物の添加する:
Figure 0007274185000103
Figure 0007274185000104
Figure 0007274185000105
Figure 0007274185000106
0.04%の以下の化合物を、安定剤として、例17からの混合物に添加する:
Figure 0007274185000107
0.4%の以下の化合物を、反応性メソゲンとして、得られた混合物に添加する:
Figure 0007274185000108
Figure 0007274185000109
0.04%の以下の化合物を、安定剤として、例18からの混合物に添加する。
Figure 0007274185000110
Figure 0007274185000111
0.04%の以下の化合物を、安定剤として、例20からの混合物に添加する:
Figure 0007274185000112
Figure 0007274185000113
0.05%の以下の化合物を、安定剤として、例21からの混合物に添加する:
Figure 0007274185000114
Figure 0007274185000115
0.05%の以下の化合物を、安定剤として、例23からの混合物に添加する:
Figure 0007274185000116
Figure 0007274185000117
0.05%の以下の化合物を、安定剤として、例24からの混合物に添加する:
Figure 0007274185000118

Claims (24)

  1. 式1
    Figure 0007274185000119
    で表される1種以上の化合物と、式2
    Figure 0007274185000120
    で表される種以上の化合物と、式3、4および5
    Figure 0007274185000121
    のいずれかで表される化合物の群から選択される1種以上の化合物と、式6または7
    Figure 0007274185000122
    で表される化合物の群から選択される1種以上の化合物と、式XIII
    Figure 0007274185000123
    で表される1種以上の化合物
    式中、個々のラジカルはそれぞれの場合において同一であるかまたは異なる、およびそれぞれ独立して、以下のとおりに定義される:
    ”Alkenyl”は2~6個の炭素原子を有するアルケニルビニルであり、
    はn-プロピルであり、
    ”Alkyl”は、1~6個の炭素原子を有するアルキルであり、
    Lは、HまたはFであり、
    は、1~15個の炭素原子を有する、非置換またはハロゲン化のアルキルまたはアルコキシ、ここでこれらのラジカルにおける1以上のCH基はそれぞれ独立してまた、
    Figure 0007274185000124
    または-O-CO-により、酸素原子が互いに直接的に結合しないように置き換えられていてもよく、
    は、F、Clであるか、6個までの炭素原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルコキシ、ハロゲン化アルケニルまたはハロゲン化アルケニルオキシであり、
    およびRはそれぞれ独立して、それぞれ6個までの炭素原子を有する、n-アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルである、
    とを含むことを特徴とする、液晶媒体。
  2. 請求項1に記載の液晶媒体であって、以下の式:
    Figure 0007274185000125
    式中、”Alkyl”は、請求項1において与えられる定義を有する、
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  3. 請求項1または2に記載の液晶媒体であって、式2で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000126
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  4. 請求項1~3のいずれかに記載の液晶媒体であって、式3で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000127
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  5. 請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式4で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000128
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  6. 請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式5で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000129
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  7. 請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式6で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000130
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  8. 請求項1~7のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式7で表される化合物であって、以下の式:
    Figure 0007274185000131
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の該化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式IIまたはIII:
    Figure 0007274185000132
    式中、RおよびXは、請求項1において与えられる定義を有し、
    ~Yはそれぞれ独立して、HまたはFであり、および
    Figure 0007274185000133
    但し、式IIIで表される化合物から、式3で表される化合物は除く、
    で表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  10. 請求項1~9のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式IV~VIII
    Figure 0007274185000134
    式中、R、XおよびY~Yは、式IIおよびIIIにおいて与えられる定義を有し、
    は、-C-、-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-または-OCF-、および式VおよびVIにおいてならびに単結合、および式VおよびVIIIにおいてならびに-CFO-であり、
    rは、0または1であり、および
    sは、0または1である、
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式IX~XII
    Figure 0007274185000135
    式中、Xは請求項1において与えられる定義を有し、および
    Lは、HまたはFであり、
    ”Alkyl”は、1~6個の炭素原子を有するアルキルであり、
    R’は、1~6個の炭素原子を有するアルキル、1~6個の炭素原子を有するアルコキシ、または2~6個の炭素原子を有するアルケニルであり、および
    ”Alkenyl”は、~6個の炭素原子を有するアルケニルである、
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  12. 請求項1~11のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式XVまたはXVI
    Figure 0007274185000136
    式中、R、XおよびY~Yは請求項9において与えられる定義を有し、
    Figure 0007274185000137
    但し、式XVIで表される化合物から、式4で表される化合物は除く、
    で表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  13. 請求項1~12のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式XVII
    Figure 0007274185000138
    式中、RおよびRはそれぞれ独立して、それぞれ6個までの炭素原子を有するn-アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フロオロアルキルまたはアルケニルであり、およびLは、HまたはFである、
    で表される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  14. 請求項1~13のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、以下の式:
    Figure 0007274185000139
    式中、RおよびRはそれぞれ独立して、それぞれ6個までの炭素原子を有するn-アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルであり、およびLは、HまたはFである、
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  15. 請求項1~14のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式1~7のいずれかで表される化合物以外に、式XIX、XX、XXI、XXII、XXIIIおよびXIV
    Figure 0007274185000140
    式中、R、XおよびY~Yは、請求項9において与えられる定義を有し、但し、式XXIおよびXXIIで表される化合物から式6および7で表される化合物は除外する、
    のいずれかで表される化合物の群から選択される、1種以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  16. 請求項1~15のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、
    - 20重量%~65重量%の、式1で表される1種以上の化合物、と
    - 2重量%~15重量%の、式2で表される種以上の化合物、と
    - 5重量%から30重量%の、式3、4および5のいずれかで表される化合物の群から選択される1種以上の化合物、と
    - 2重量%から20重量%の、式6または7で表される化合物の群から選択される1種以上の化合物
    とを含む、前記液晶媒体。
  17. 請求項1~16のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、式3で表される1種以上の化合物を含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  18. 請求項1~17のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、UV安定剤、ドーパントおよび抗酸化剤の群から選択される1種以上の添加剤をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  19. 請求項1~18のいずれか一項に記載の液晶媒体であって、1種以上の重合性化合物をさらに含むことを特徴とする、前記液晶媒体。
  20. 請求項1~19のいずれか一項に記載の液晶媒体の製造方法であって、請求項1で定義される式1~7で表される1種以上の化合物を、さらなるメソゲン性化合物、および任意に1種以上の添加剤および/または少なくとも1種の重合性化合物と混合することを特徴とする、前記製造方法。
  21. 請求項1~19のいずれか一項に記載の液晶媒体の、電気光学的目的のための、使用。
  22. 請求項1~19のいずれか一項に記載の液晶媒体の、シャッターガラスにおける、3D用途のための、またはTN、PS-TN、STN、ECB、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFSもしくは正のVAディスプレイにおける、使用。
  23. 請求項1~19のいずれか一項に記載の液晶媒体を含む、電気光学液晶ディスプレイ。
  24. 請求項23に記載の電気光学液晶ディスプレイであって、TN、PS-TN、STN、ECB、OCB、IPS、PS-IPS、FFS、PS-FFSまたは正のVAディスプレイであることを特徴とする、前記電気光学液晶ディスプレイ。
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