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JP7438695B2 - 重合性化合物を含む液晶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、明細書または特許請求の範囲においてさらに特定される重合性化合物、および垂直配向用の自己配向添加剤を含む液晶(LC:liquid-crystal)媒体に関する。媒体は、LCディスプレイ、特にポリマー維持配向型のLCディプレイにおける使用に適している。
現在使用されている液晶ディスプレイ(LCD:liquid-crystal display)の一つのモードは、TN(「twisted nematic:ツイストネマチック」)モードである。しかしながら、TN LCDは、コントラストの視野角依存性が強いという不都合を有する。
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媒体の層を含み、LC媒体は通常負の誘電異方性を有する。スイッチオフ状態で、LC層の分子は電極表面に垂直に配向しているか(ホメオトロピック的)、または、チルトホメオトロピック配向を有している。2つの電極に電圧を印加すると、電極表面に平行なLC分子の再配向が起きる。
更に、複屈折効果に基づいており、所謂「ベンド(bend)」配向で通常は正の誘電異方性のLC層を有しているOCB(「optically compensated bend:光学補償ベンド」)ディスプレイが知られている。電圧を印加すると、電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。加えて、暗状態における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、ここで2つの電極の一方は櫛形の態様に構造化されており、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、ならびに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、コントラストの視野角依存性が低い。通常、FFSディスプレイは正の誘電異方性を有するLC媒体および通常ポリイミドの配向層を含有し、配向層はLC媒体の分子に平面配向を付与する。
FFSディスプレイは、アクティブマトリックスまたはパッシブマトリクスディスプレイとして動作できる。アクティブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、例えばトランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT(thin-film transistor)」))などの集積非線形アクティブ素子でアドレスされ、一方で、パッシブマトリックスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、従来技術から知られる通りのマルチプレックス法でアドレスされる。
更に、FFSディスプレイと同様の電極設計および層厚を有しているが、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 Crystals 39巻(9号)、2012年、1141~1148頁(非特許文献3)を参照)。正の誘電異方性を有するLC媒体と比較して、負の誘電異方性を有するLC媒体はチルトがより少なく、よりツイストした配向を有する好ましいダイレクタ配向を示し、その結果、これらのディスプレイは、より高い透過性を有する。ディスプレイは、更に、少なくとも一方の基板上に提供された好ましくはポリイミドの配向層を含み、配向層はLC媒体と接触してLC媒体のLC分子の平面配向を誘発する。これらのディスプレイは「超高輝度FFS(UB-FFS:Ultra Brightness-FFS)」モードディスプレイとしても知られている。これらのディスプレイは、高い信頼性を有するLC媒体を必要とする。
本明細書において使用する場合、用語「信頼性」は、時間経過、および照光による負荷、温度、湿度、電圧などの種々のストレスを負荷した際のディスプレイの性能品位を意味し、LCディスプレイ分野の当業者に知られている画像固着(ある領域および線状の画像固着)、ムラ、汚れなどのディスプレイに影響を与えるものが含まれる。信頼性を分類する標準的なパラメータとしては、通常、電圧保持率(VHR:voltage holding ratio)が使用されるが、この電圧保持率は試験用ディスプレイにおいて一定電圧を維持する尺度である。因子の中でもとりわけ、高いVHR値は、LC媒体の信頼性が高いことの前提条件となる。
より最近のタイプのVAディスプレイでは、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、コントラストおよび中間調(灰色遮光)の視野角非依存性がより大きい。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、セルのそれぞれの規定領域において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防止される。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、片方の電極側のみで突起が使用され、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、これは制御されたスイッチングが依然として達成されていることを意味する。光に対する透明性を更に改良するためにスリットと突起との間隔を大きくすることもできるが、これにより応答時間が長くなる結果となる。所謂PVA(patterned VA:パターン化VA)においては、突起は完全に不要なものとなり、両電極は対向する側のスリットによって構造化されており、これによりコントラストが増大し、光に対する透明性が改善する結果となるが、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」)タイプのディスプレイであり、これらについては、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、好ましくは重合性単量体化合物(1種類または多種類)をLC媒体に添加し、ディスプレイにLC媒体を充填後、任意で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、in situ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、一般にポリマー維持配向タイプのディスプレイを指す際に用語「PSA」を使用し、PS-VA、PS-TNなどの具体的なディスプレイのモードを指す際に用語「PS」を使用する。
また、他に示さない限り、以降では、重合性メソゲンまたは液晶化合物を指す際に用語「RM」を使用する。
当面のところ、PS(A)の原理はさまざまな従来のLCディスプレイのモードにおいて使用されている。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。RMの重合は、PS-VAおよびPS-OCBディスプレイの場合は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行われる。試験用セルにおいて示される通り、PS(A)法は結果としてセル中にプレチルトを生じる。例えばPS-OCBディスプレイの場合、オフセット電圧が不要となるか低減できるようにベンド構造を安定化することが可能である。PS-VAディスプレイの場合、プレチルトは応答時間に対して正の効果を有する。PS-VAディスプレイに対しては、標準的なMVAまたはPVAピクセルおよび電極レイアウトを使用できる。加えて、しかしながら、また、例えば、電極の一方側のみを構造化して突起を設けないで操作することも可能であり、これにより、製造が著しく簡略化され、同時に、非常に良好なコントラストおよび非常に良好な光に対する透明性が得られる。
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A2(特許文献1)、米国特許第6,861,107号(特許文献2)、米国特許第7,169,449号(特許文献3)、米国特許出願公開第2004/0191428号A1(特許文献4)、米国特許出願公開第2006/0066793号A1(特許文献5)および米国特許出願公開第2006/0103804号A1(特許文献6)に記載されている。
PSAディスプレイは、上述のプレチルト角を誘起する相分離し重合したRMによって形成される層の下に、典型的にはポリマー安定化工程の前にLC分子の初期配向をもたらす例えばポリイミドの配向層を含む。
ラビングされたポリイミド層は、配向層として長い間使用されてきた。しかしながら、ラビングプロセスは、ムラ、コンタミネーション、静電放電、デブリ等の数々の問題を引き起こす。一般に、そのようなポリイミド層の製造のための労力およびコストはかなり大きい。そのため、ラビングされたポリイミド層に代えて、LC媒体に適切な添加剤を添加することにより光配向または自己配向によって調製されるポリイミド層を使用することが提案された。
さらに、ポリイミド配向層とLC媒体のある種の化合物との好ましくない相互作用がしばしばディスプレイの電気抵抗の低下をもたらすことが観察された。したがって、適切で利用可能なLC化合物の数は大幅に減り、そのようなLC化合物の使用による改善が目的とされている視野角依存性、コントラスト、および応答時間などのディスプレイパラメータが犠牲となる。したがって、ポリイミド配向層を省くことが望まれていた。
いくつかのディスプレイモードでは、これは、自己配向メカニズムによりin situで所望の配向、例えばホメオトロピック配向を誘導する自己配向剤または添加剤をLC媒体に添加することによって達成された。それによって、一方または両方の基板上の配向層を省略することができる。これらのディスプレイモードは「自己配向」(self-aligned、self-aligning、またはself-alignment)(SA)モードとしても知られている。
SAディスプレイでは、少量、典型的には0.1~2.5%の自己配向添加剤がLC媒体に添加される。好適な自己配向添加剤は、例えば、有機コア基を有し、これに1個以上の極性アンカー基が結合しており、これは、基材表面と相互作用して、基材表面上の添加剤を整列させ、LC分子にも所望の配向を誘導することができる。好適な好ましい自己配向添加剤は、例えばメソゲン基と、例えばヒドロキシ、カルボキシ、アミノまたはチオール基から選択される1つ以上の極性アンカー基で終結する直鎖状または分枝状のアルキル側鎖とを含む。自己配向添加剤はまた、PSAプロセスにおいて使用されるRMと同様の条件下で重合することができる1つ以上の重合性基を含有してもよい。
ここまで、SA-VA(自己配向VA)ディスプレイを開示してきた。ホメオトロピック配向を誘導するのに好適な自己配向添加剤、特にVAモードのディスプレイにおいて使用するためのものは、例えば米国特許出願公開第2013/0182202号A1(特許文献7)、米国特許出願公開第2014/0138581号A1(特許文献8)、米国特許出願公開第2015/0166890号A1(特許文献9)および米国特許出願公開第2015/0252265号A1(特許文献10)に開示されている。
SAモードもまたPSAモードと組み合わせて使用することができる。したがって、そのような複合モードのディスプレイにおける使用のためのLC媒体は、1種類以上のRMと1種類以上の自己配向添加剤との両方を含有する。
上記従来のLCディスプレイと同様に、PSAディスプレイは、アクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスディスプレイとして動作できる。アクティブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、例えば、トランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(「TFT(thin-film transistor)」))などの集積非線形アクティブ素子によってアドレスされ、一方、先行技術より既知の通り、パッシブマトリクスディスプレイの場合、個々のピクセルは、通常、マルチプレックス法によってアドレスされる。
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)を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。
PSAディスプレイにおいて使用するためのRMとして、フッ素化されていてもよいビフェニルジアクリレートまたはビフェニルジメタクリレートが先行技術において示唆されてきた。
しかしながら、例えば、不適切なチルトが確立されるようになるか、全くチルトが確立されないようになるため、または、例えば、VHR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ディスプレイにおける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以外では、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、このことは特定の用途には好都合であり得るが、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、その組み合わせは、可能な限り高いVHRを有していなければならない。PSAディスプレイでは、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、完成後のディスプレイの動作中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、適切に小さいチルト角を生成するPSAディスプレイ用の新規材料が入手可能であることが望ましいであろう。本明細書において好ましい材料は、今日までに知られている材料に比べて、同じ露光時間の重合に際して、より小さなチルト角を生成する、かつ/または、その材料の使用によって、より短い露光時間後に既に所望の結果を達成することができる材料である。それにより、ディスプレイの製造時間(「タクトタイム」)を短縮することができ、製造プロセスのコストが低減される。しかしながら、垂直配向用の自己配向添加剤のような他の重合性成分と組み合わせると、チルト角が低くなり過ぎる場合がある。この場合、LC媒体におけるチルト生成挙動のさらなる調整が必要である。
PSAディスプレイの製造における更なる問題は、特に、ディスプレイ中でプレチルト角を生成するための重合工程後の、残存量の未重合RMの存在または除去である。例えば、このタイプの未反応のRMは、例えば、ディスプレイの完成後の動作中に制御されていない態様で重合することにより、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、あるいは他のピクセルがアドレスされた後においても、依然として見えたまま残る。
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」が起こることがある。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し、それにより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蓄積する場合があり、そのために、その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ディスプレイでは、未重合RMの存在によって生じるさらなる「画像の固着」の作用がしばしば観察される。この場合、環境からの、あるいはバックライトによるUV光によって残存RMの無制御の重合が開始される。このため、スイッチが入っているディスプレイ領域では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では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では透過率は不変のままとなる。
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、ディスプレイ中の未重合の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。よって、RMの高効率で完全な重合を可能とするか後押しするRMおよびLC混合物が要求される。加えて、残存量のRMの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察されてきた更なる問題は、プレチルト角の安定性である。よって、上記の通りRMの重合によりディスプレイの製造中に生成したプレチルト角が一定のままではなく、ディスプレイの動作中に電圧ストレスをディスプレイに与えた後にプレチルト角が低下することがあることが観察された。このことは、例えば、暗状態での透過が増大し、それによりコントラストが低下することで、ディスプレイの性能に悪影響を与える可能性がある。
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、混合物から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、室温においてすら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。
先行技術で観察された他の問題は、特に、液晶滴下工法(ODF:one drop filling)を使用して製造したディスプレイ・セルにLC媒体を充填する場合、LCディスプレイ(PSAタイプのディスプレイが挙げられるが、これらに限定されない。)内で従来のLC媒体を使用すると、しばしば、ディスプレイ内でのムラの発生につながることである。この現象は、「ODFムラ」としても知られている。よって、ODFムラをほとんどもたらさないLC媒体を提供することが望まれる。
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が挙げられるが、これに限定されない。)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、長いスイッチ時間を示すことである。LC媒体の粘度およびスイッチ時間を低下させるために、アルケニル基を有するLC化合物を添加することが先行技術で示唆されてきた。しかしながら、アルケニル化合物を含有するLC媒体は、しばしば信頼性および安定性の低下を示し、特にUV放射に曝露した後にVHRが低下することが観察された。特にPSAディスプレイで使用するにはこのことは多大な不利益であり、これは、PSAディスプレイにおけるRMの光重合が、通常、UV放射への曝露により行われ、よって、LC媒体においてVHRの低下を起こし得るためである。
よって、上記の欠点を示さないか僅かな程度にのみ示し、かつ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に対する強い要求が依然としてある。
特に、高い比抵抗と同時に、広い動作温度範囲、低温においてすら短い応答時間、および、低い閾電圧、低いプレチルト角、複数の中間調(灰色遮光)、高いコントラストおよび広い視野角を可能とし、UV曝露後の高い信頼性および高い値のVHRを有し、また、重合性化合物の場合、低い融点およびLCホスト混合物中での高い溶解性を有するPSAディスプレイと、その様な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に対する強い要求がある。携帯用途向けのPSAディスプレイにおいては、低い閾電圧および高い複屈折を示すLC媒体が入手可能となることが特に望まれている。
先行技術において、PSAディスプレイに使用するためのいくつかのタイプのRM、例えば、ビフェニルまたはターフェニルメソゲンコアと、それに結合した2個または3個の重合性アクリレートまたはメタクリレート基を有するRMが報告されている。ビフェニルRMは限られた重合速度を示すが高いVHRまたはチルト安定性のような良好な信頼性パラメータを示すことが示され、一方、ターフェニルRMは速い重合速度を示すが限られた信頼性パラメータを示すことが示された。そのため、速い重合速度と良好な信頼性パラメータの両方を示す入手可能なRMを有することが望ましい。
本発明は、上に示される不都合を有しないか低減された程度に有する、PSAディスプレイに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、非常に高い比抵抗値、高いVHR値、高い信頼性、低い閾電圧、短い応答時間、高い複屈折を可能とし、特により長い波長において良好なUV吸収を示し、RMの迅速かつ完全な重合を可能とし、好ましくは可能な限り迅速に好適なチルト角を生成でき、長時間後かつ/またはUV曝露後もプレチルトの高い安定性を可能とし、ディスプレイにおける「画像の固着」および「ODFムラ」の発生を低減するか防止し、RMの場合は可能な限り迅速かつ全に重合し、PSAディスプレイにおけるホスト混合物として典型的に使用されるLC媒体への高い溶解性を示す、PSAディスプレイにおいて使用するためのRMおよびそれらを含むLC媒体を提供する目的に基づく。
本発明のさらなる目的は、速い重合速度と高いVHRまたはチルト安定性のような良好な信頼性パラメータの両方を示すPSAディスプレイに使用するためのRMを提供することである。
本発明の更なる目的は、特に光学的、電気光学的および電子的用途のための新規なRMと、それらの調製に適した方法および中間体とを提供することである。
これらの目的は、本願に記載されるとおりの材料および方法により、本願発明に従って達成された。特に驚くべきことに、以降に記載されるとおりの式IのRMを式IIの自己配向添加剤と組み合わせて使用することにより、上述の有利な効果を達成できることが見出された。式Iの化合物は、1個以上のベンゼンまたはナフタレン環を有するメソゲンコアと、これに連結された1個以上の重合性反応性基、およびこれに連結された1個以上のメトキシメチル置換基を含有することを特徴とする。
驚くべきことに、これらのRMおよびそれらを含むLC媒体をPSAディスプレイで使用することで、光開始剤を添加しなくとも、特に300~380nmの範囲内、特には320nmより長いUV波長において迅速かつ完全なUV光重合反応を促進でき、好適で安定なプレチルト角の迅速な生成につながり、ディスプレイにおける画像の固着およびODFムラが低減され、特にアルケニル基を有するLC化合物を含有するLCホスト混合物の場合にUV光重合後の高い信頼性および高いVHR値につながり、速い応答時間、低い閾電圧および高い複屈折の達成が可能となることが見出された。
加えて本発明によるRMは、低い融点、広範なLC媒体、特にPSA用途用の市販のLCホスト混合物中で良好な溶解性を有し、結晶化する傾向が低い。加えて、本発明によるRMは、長波長のUV波長、特に300~380nmの範囲内で良好な吸収性を示し、迅速かつ完全な重合が可能であり、セル中の残存、未反応RMの量が少ない。
また、驚くべきことに、本発明によるRMは、ターフェニルRMと同様の速い重合速度と、ビフェニルRMと同様の良好な信頼性パラメータとを併せ持つことが見出された。これにより、最新技術のRMと比較して優れた全体的なパフォーマンスが得られる。
国際公開第2014/142168号A1(特許文献11)は、光反応性基を有する架橋性化合物を含有するLC配向剤を開示しており、以下の化合物を明示的に開示している。
Figure 0007438695000001
しかしながら、この文献は、以下に開示および請求されるようなRM、またはPSAディスプレイにおけるそれらの使用およびそれによって達成される利点を開示も示唆もしていない。
欧州特許出願公開第1 170 626号A2 米国特許第6,861,107号 米国特許第7,169,449号 米国特許出願公開第2004/0191428号A1 米国特許出願公開第2006/0066793号A1 米国特許出願公開第2006/0103804号A1 米国特許出願公開第2013/0182202号A1 米国特許出願公開第2014/0138581号A1 米国特許出願公開第2015/0166890号A1 米国特許出願公開第2015/0252265号A1 国際公開第2014/142168号A1
S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁を参照 S.H.Leeら、Appl.Phys.Lett.73巻(20号)、1998年、2882~2883頁 S.H.Leeら、Liquid Crystals 39巻(9号)、2012年、1141~1148頁
本発明は、
・1種類以上の重合性化合物(それらの少なくとも1種類は式Iの化合物である。)を含み、好ましくはそれらより成る重合性成分A)と、
・1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物を含み、好ましくはそれらより成る液晶(LC)成分B)(以下では「LCホスト混合物」とも呼ぶ。)、および
・1種類以上の式IIの垂直配向用の自己配向添加剤
を含むLC媒体に関し、
ただし、式IおよびIIは以下のとおり定義される:
Figure 0007438695000002
(式中、個々の基は、互いに独立に、それぞれの出現において同一にまたは異なって、以下の意味を有する:
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、
、Aは、独立してベンゼンまたはナフタレンを表し、これらは任意で1個以上の基L、L11またはP-Sp-により置換されていてもよく、
ただし、少なくとも1個の基AまたはAは、少なくとも1個の置換基L11により置換されており、
は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-OCH-、-CHO-、-SCH-、-CHS-、-CFO-、-OCF-、-CFS-、-SCF-、-(CHn1-、-CFCH-、-CHCF-、-(CFn1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH-CH-CO-O-、-O-CO-CH-CH-、-CR00-または単結合を表し、
、R00は、独立してHまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
11は、-CH-O-CH、-CH-O-Cまたは-CH-O-C、好ましくは-CH-O-CHを表し、
Rは、H、L、L11、P-Sp-または-Sp(P)を表し、
Lは、F、Cl、-CN、P-Sp-、または1~25個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキルを表し、ただし1個以上の隣接していないCH基は、任意で、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、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置き換えられていてもよく、ただし1個以上のH原子は、それぞれP-Sp-、FまたはClにより置き換えられていてもよく、
zは、0、1、2または3を表し、
n1は、1、2、3または4を表す。)
Figure 0007438695000003
(式中、
MESは、2個以上の環を含むカラミチックメソゲン基であり、該環は、互いに直接または間接的に連結しているか、互いに縮合しており、該環は任意に置換されていてもよく、またメソゲン基は任意に、直接またはスペーサーを介してMESに連結している1個以上の重合性基によって追加的に置換されていてもよく、
は、カラミチックメソゲン基MESの末端位に存在する極性アンカー基であり、該アンカー基は、少なくとも1個の炭素原子、および、-OH、-SH、-COOH、-CHO、または第1級もしくは第2級アミン官能基から選択される少なくとも1個の基、好ましくは2個のOH基を含み、また、任意に1または2個の重合性基Pを含んでもよい。)
以降、本発明によるLC媒体の液晶成分B)を「LCホスト混合物」または「LC成分B」とも呼ぶが、この成分は、非重合性の低分子量化合物より選択される1種類以上、好ましくは少なくとも2種類のメソゲンまたはLC化合物を好ましくは含む。
本発明はさらに、式Iの化合物または成分A)の重合性化合物が重合している、上記のとおりのLC媒体またはLCディスプレイに関する。
本発明はさらに、上および下に記載されるとおりの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とおりの1種類以上のメソゲンもしくはLC化合物、またはLCホスト混合物もしくはLC成分B)を、式Iの1種類以上の化合物と、および、任意成分としてさらなる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。
本発明はさらに、好ましくは電界または磁界を印加しながら、PSAディスプレイにおいて、式Iの化合物(1種類または多種類)のin situ重合によって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。
本発明はさらに、式IおよびIIのそれぞれを1種類以上、または本発明による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-UB-FFSまたはPS-正-VAディスプレイに関する。
本発明はさらに、ポリマー安定化SA-VAディスプレイにおける式Iの化合物および本発明によるLC媒体の使用と、1種類以上の式Iの化合物または本発明によるLC媒体を含むポリマー安定化SA-VAディスプレイとに関する。
本発明はさらに、本発明によるLC媒体の重合によって得ることが可能なポリマーを含むLCディスプレイに関し、該ディスプレイは好ましくはPSAディスプレイ、非常に好ましくはPS-VA、PS-UB-FFS、またはポリマー安定化SA-VAディスプレイである。
本発明はさらに、PSA型のLCディスプレイに関し、該ディスプレイは、2個の基板(その少なくとも一方は光透過性である。)、各基板上に設けられた電極または一方の基板上のみに設けられた2個の電極、および、基板の間に配置された上および下に記載されるとおりのLC媒体を含むLC媒体の層を備え、ここで重合性化合物は、ディスプレイの基板間で重合される。
本発明はさらに、上および下に記載されるとおりのLCディスプレイを製造する方法であって、上および下に記載されるとおりの本発明によるLC媒体をディスプレイの基板間に充填または他の方法で提供する工程と、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、基板の一方または両方に設けられた好ましくは透明層の形態の2つの電極を有する。幾つかのディスプレイ、例えばPS-VAまたはポリマー安定化SA-VAディスプレイにおいては、2枚の基板のそれぞれに1つの電極を設ける。他のディスプレイ、例えば、PS-正-VAまたはPS-IPS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を設ける。
好ましい実施形態において、ディスプレイの電極に電圧を印加しながらLCディスプレイ内で重合性成分を重合する。
重合性成分の重合性化合物は、好ましくは光重合で、非常に好ましくはUV光重合で重合する。
先行技術文献の国際公開第2014/142168号A1は、架橋性で光反応性であり、かつ架橋性基として指定されるベンジルオキシメチル基を含有するLC配向剤を開示している。しかしながら、そのようなベンジルオキシメチル基の架橋反応を開始するためには、フェノールホルムアルデヒド樹脂と同様に、強酸の存在が必要とされる。しかしながら、そのようなベンジルオキシメチル基は、本発明による式Iの化合物に使用されるような重合条件下では反応しない。したがって、本出願におけるCHOCH基は、本明細書で使用される「重合性基」という用語の意味の範囲内にあるとは見なされない。
式Iの化合物の重合条件は、L11(例えばCHOCH)置換基が重合反応に関与しないように選択されるのが好ましい。好ましくは、本出願において開示および請求されているLC媒体は、L11(例えばCHOCH)基の架橋反応への参加を可能にする光酸または他の添加剤を含まない。
式Iの化合物は、垂直自己配向PSAディスプレイで使用すると以下の有利な特性を示す:
・一定のプロセスウィンドウ内にある適切なチルト生成、
・UVプロセス後にRMの残存を最小限にする速い重合、
・UVプロセス後の高い電圧保持率、
・良好なチルト安定性、
・熱に対する十分な安定性、
・ディスプレイ製造において典型的に使用される有機溶媒における十分な溶解性。
特に、式Iの化合物は、ターフェニルRMと同様の速い重合速度と、ビフェニルRMと同様の良好な信頼性パラメータを併せ持っている。これにより、PSAディスプレイに使用した場合、最新水準のRMと比較して、化合物の優れた全体的性能がもたらされる。
式Iの化合物において、ベンゼンまたはナフチレン環上の1個以上のメトキシメチレン置換基L11の存在は、速い重合速度および良好な信頼性のような化合物の優れた性質を高めることが見出された。しかしながら、置換基L11は、化合物の重合反応に関与するべき重合性または架橋性基としては指定されていない。
したがって、本発明の好ましい実施形態は、メトキシメチレン置換基、または基L11が重合反応に関与しないように基Pの重合条件が選択される重合反応における式Iの化合物の使用に関する。
他に述べない限り、式Iの化合物は好ましくはアキラル化合物より選択される。
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分子のセル表面に対してチルトした配向を意味すると解する。本明細書において、チルト角は、LC分子の分子長軸(LCダイレクタ)と、LCセルを形成する平坦で平行な外板の表面との間の平均角(90°未満)を意味する。本明細書においては、低い値のチルト角(即ち、角度90°から大きく外れている)は、大きいチルトに対応する。チルト角を測定する適切な方法は、例において与えられている。他に示さない限り、上および下で開示するチルト角度の値は、この測定方法に関する。
本明細書で使用する場合、用語「反応性メソゲン」および「RM(reactive mesogen)」は、メソゲンまたは液晶骨格と、その骨格に連結された重合に適切な1個以上の官能基とを含有する化合物を意味すると解し、また、その官能基を「重合性基」または「P」とも呼ぶ。
他に述べない限り、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解する。
本発明によるSA-VAディスプレイは、式IのRMを含有するLC媒体を含有するか、またはそれを使用することによって製造されるので、ポリマー安定化モードのものとなることとなる。したがって、本明細書において、本発明によるディスプレイを指す場合、用語「SA-VAディスプレイ」は、明示的に言及されていなくてもポリマー安定化SA-VAを指すと理解されるであろう。
本明細書において使用する場合、用語「低分子量化合物」は「ポリマー化合物」または「ポリマー」に対する用語で、モノマーであり、および/または重合反応で調製されない化合物を意味すると解する。
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の重合のために通常適用される条件下において重合に適する官能基を含有しない化合物を意味すると解する。
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)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す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。
本明細書で使用される場合、「カラミチック」メソゲン基は、円盤状(ディスコチック基)とは対照的に、棒状の形状のメソゲン基である。該基は、棒状のコア上に側方置換基および末端置換基を有していてもよい。末端置換基は、棒状の形状の先端に位置するものである。棒状のコアは、典型的にかつ好ましくは、2つ以上の環系を組み合わせた有機基で構成される。3つ以上の環系の場合、これらは実質的に直線状に連結され、これにより棒状の形状が生じる(例えば、ターフェニル)。環は、単結合もしくは小さな有機基(ブリッジ)により連結することができ、または縮合環であってもよいが、単結合が好ましい。
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 0007438695000004
は、トランス-1,4-シクロヘキシレン環を表し、
Figure 0007438695000005
は、1,4-フェニレン環を表す。
以下の基:
Figure 0007438695000006
において、2個の環原子の間に示される単結合は、ベンゼン環の結合していない任意の位置に連結できる。
上および下において、「有機基」は、炭素基または炭化水素基を表す。
「炭素基」は、少なくとも1個の炭素原子を含有する一価または多価の有機基を表し、ただし、これは、更なる種類の原子を含有しない(例えば、-C≡C-など)か、または、例えば、N、O、S、B、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上の更なる原子を含有していてもよい(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。用語「炭化水素基」は、1個以上のH原子を追加的に含有しており、かつ任意に、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、好ましくはFまたはClを表す。
-CO-、-C(=O)-および-C(O)-は、カルボニル基、即ち、以下を表す。
Figure 0007438695000007
炭素基または炭化水素基は、飽和または不飽和基のいずれでもよい。不飽和基は、例えば、アリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個より多いC原子を有する炭素または炭化水素基は、直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ連結または縮合環を含有していてもよい。
また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。
用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれらより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する上に定義されるとおりの「アリール」を表す。
好ましい炭素基および炭化水素基は、任意に置換されていてもよい1~40個、好ましくは1~20個、特に好ましくは1~12個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル、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、任意に置換されていてもよい5~30個、好ましくは6~25個のC原子を有するアリールもしくはアリールオキシ、または、任意に置換されていてもよい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、1個以上のC原子は、好ましくはN、O、S、Se、Te、SiおよびGeより選択されるヘテロ原子で置き換えられてもよい。
更に好ましい炭素基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。
更に好ましい炭素基および炭化水素基は、直鎖状、分岐状または環状の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、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-により、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、分岐状または環状の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-で置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置き換えられていてもよい。)を表すか、あるいは、任意で置換されていてもよい6~30個のC原子を有するアリールもしくはアリールオキシ基、または任意で置換されていてもよい2~30個のC原子を有するヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシ基を表す。
好ましいアルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、2-エチルヘキシル、n-ヘプチル、シクロヘプチル、n-オクチル、シクロオクチル、n-ノニル、n-デシル、n-ウンデシル、n-ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、ペルフルオロ-n-ブチル、2,2,2-トリフルオロエチル、ペルフルオロオクチル、ペルフルオロヘキシルなどである。
好ましいアルケニル基は、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルなどである。
好ましいアルキニル基は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルなどである。
好ましいアルコキシ基は、例えば、メトキシ、エトキシ、2-メトキシエトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、2-メチルブトキシ、n-ペントキシ、n-ヘキソキシ、n-ヘプトキシ、n-オクトキシ、n-ノノキシ、n-デコキシ、n-ウンデコキシ、n-ドデコキシなどである。
好ましいアミノ基は、例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどである。
アリールおよびヘテロアリール基は単環でも多環でもよく、即ち、それらは1個の環(例えば、フェニルなど)または2個以上の環を含有してもよく、また、該基は縮合されていてもよく(例えば、ナフチルなど)または共有結合によって連結されていてもよく(例えば、ビフェニルなど)、または、縮合環および連結環の組み合わせを含有していてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくはO、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
6~25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式アリール基および5~25個の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、これらの基は縮合された環を含有していてもよく、任意で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、N、SまたはOで、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、ベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンなどの縮合基;またはこれらの基の組み合わせである。
また、上および下で述べるアリールおよびヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたは更なるアリールまたはヘテロアリール基で置換されてよい。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、飽和環、即ち、排他的に単結合を含有するものと、また、部分的に不飽和な環、即ち、多重結合も含有してよいものとの両者を包含する。ヘテロ環式環は、好ましくは、Si、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
(非芳香族)脂環式およびヘテロ環式基は、単環式、即ち、1個のみの環を含有(例えば、シクロヘキサンなど)してもよく、または、多環式、即ち、複数の環を含有(例えば、デカヒドロナフタレンまたはビシクロオクタンなど)していてもよい。飽和基が、特に好ましい。更に、単環式、二環式または三環式で、5~25個の環原子を有する基が好ましく、該基は縮合環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環式基が好ましく、ただし加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられていてもよく、かつ/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、かつ/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。
上述の環式基の好ましい置換基は、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。
上述の環式基の好ましい置換基は以降で「L」とも呼び、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、それぞれ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(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原子を有し任意で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原子を有し置換されていてもよいアリールである。
式中、R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を表し、ただし、1個以上の隣接していないCH基は、任意に、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で、O-および/S-原子が互いに直接連結しないようにし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、それぞれF、Cl、P-またはP-Sp-で置き換えられていてもよく、
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 0007438695000008
式中、Lは上に示す意味の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連鎖重合、重付加または重縮合などの重合反応、または、高分子類似反応、例えば、主鎖上への付加または縮合に適切な基である。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を伴う重合に適切な基が特に好ましい。
好ましい基Pは、CH=CW-CO-O-、CH=CW-CO-、
Figure 0007438695000009
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-からなる群から選択され、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、1~5個のC原子を有するアルキルを表し、Pheは、上に定義される通りでP-Sp-以外の1個以上の基Lで任意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 0007438695000010
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-からなる群から選択され、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カルボニルアルキルまたはオキサアルキルを表し、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は好ましくは1~10の整数を表す。
非常に特に好ましい基Pは、CH=CW-CO-O-、特には、CH=CH-CO-O-、CH=C(CH)-CO-O-およびCH=CF-CO-O-、更には、CH=CH-O-、(CH=CH)CH-O-CO-、(CH=CH)CH-O-、
Figure 0007438695000011
である。
さら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なる群から、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選択される。
スペーサー基Spが単結合とは異なる場合、それは好ましくは式Sp”-X”であり、その結果それぞれの基P-Sp-は式P-Sp”-X”-に一致し、式中、
Sp”は、1~20個、好ましくは1~12個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキレンを表し、該基は、任意でF、Cl、Br、IまたはCNで単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-、-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、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Yは、それぞれ互いに独立に、H、F、CNまたはClを表す。
X”は、好ましくは、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-COO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-NR-CO-NR00-または単結合である。
典型的なスペーサー基Spおよび-Sp”-X”-は、例えば、-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-O-CO-、-(CHp1-CO-O-、-(CHp1-O-CO-O-、-(CHCHO)q1-CHCH-、-CHCH-S-CHCH-、-CHCH-NH-CHCH-または-(SiR00-O)p1-であり、式中p1は1~12の整数であり、q1は1~3の整数であり、RおよびR00は上に示した意味を有する。
特に好ましい基Spおよび-Sp”-X”-は、-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-O-CO-、-(CHp1-CO-O-、-(CHp1-O-CO-O-であり、式中、p1およびq1は上で示される意味を有する。
特に好ましい基Sp”は、それぞれ直鎖状のエチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレンチオエチレン、エチレン-N-メチルイミノエチレン、1-メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
本発明の好ましい実施形態において、式Iおよびそのサブ式の化合物は、基R=Sp(P)を含む。この好ましい実施形態による式Iの非常に好ましい化合物は、以下の式から選択される基Rを含む。
Figure 0007438695000012
式中、Pは式Iで定義されるとおりであり、
alkylは、単結合、または1~12個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキレンを表し、ただし、該基は、非置換であるか、または、F、ClもしくはCNにより単置換もしく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、それぞれ互いに独立して、-C(R)=C(R)-、-C≡C-、-N(R)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-で、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置き換えられていてもよく、ただし、Rは上に示した意味を有し、
aaおよびbbは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3、4、5または6を表し、
Xは、X”について示した意味のうちの1つを有し、好ましくはO、CO、SO、O-CO-、CO-Oまたは単結合である。
好ましいスペーサー基Sp(P)は、式S1、S2およびS3から選択される。
非常に好ましいスペーサー基Sp(P)は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007438695000013
上および下に記載される式IおよびIIおよびそれらのサブ式の化合物において、Pは、好ましくはビニルオキシ、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なる群から選択され、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選択される。
化合物中に存在するすべての重合性基Pが同じ意味を有し、非常に好ましくはアクリレートまたはメタクリレート、最も好ましくはメタクリレートを表す、上および下に記載される式Iの化合物およびそのサブ式がさらに好ましい。
上および下に記載される式Iの化合物およびそのサブ式において、Rは好ましくはP-Sp-または-Sp(P)、最も好ましくは-Sp-Pを表す。
Spが、単結合または-(CHp1-、-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1(式中、p1は、2、3、4、5または6であり、Spが-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1の場合、それぞれO原子またはCO基がベンゼン環に連結している)を表す、上および下に記載される式Iおよびそのサブ式の化合物がさらに好ましい。
-(Z-Aがビフェニルを表し、かつ化合物が2個以上の基P-Sp-を含み、その時、化合物中に存在する少なくとも1個の基Spが単結合である、上および下に記載される式Iおよびそのサブ式の化合物がさらに好ましい。少なくとも1個の基Spが単結合である上および下に記載される式I一般およびそのサブ式の化合物がさらに好ましい。
少なくとも1個の基Spが単結合とは異なり、好ましくは-(CHp1-、-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1(式中、p1は、2、3、4、5または6であり、Spが-O-(CHp1-、-O-CO-(CHp1または-CO-O-(CHp1の場合、それぞれO原子またはCO基がベンゼン環に連結している。)から選択される、上および下に記載される式Iおよびそのサブ式の化合物がさらに好ましい。
式Iおよびそのサブ式の化合物において、AおよびAは、好ましくは、フェニレン-1,4-ジイル、フェニレン-1,3-ジイル、およびナフタレン2,6-ジイル(これらは全て、任意で式Iにおいて定義されるとおりの1個以上の基L、L11またはP-Sp-で置換されていてもよい。)から選択される。
式Iおよびそのサブ式の好ましい化合物は、式中、zが1であり、AおよびAがフェニレン-1,4-ジイルおよびナフタレン2,6-ジイルから選択されるものであり、これらは全て、任意で式Iにおいて定義される1個以上の基L、L11またはP-Sp-で置換されていてもよい。
式Iおよびそのサブ式のさらに好ましい化合物は、式中、zが2であり、AおよびAがフェニレン-1,4-ジイル、フェニレン-1,3-ジイルおよびナフタレン2,6-ジイルから選択されるものであり、これらは全て、任意で式Iにおいて定義される1個以上の基L、L11またはP-Sp-で置換されていてもよい。
式Iにおける部分基-A-(Z-A-の非常に好ましい基は、以下の式から選択される。
Figure 0007438695000014
式中、少なくとも1個の環は、少なくとも1個の基L11により置換され、ベンゼン環は任意でさらに1個以上の基LまたはP-Sp-で置換されていてもよい。
式Iの好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007438695000015
式中、P、Sp、R、およびLは、式Iで与える意味を有し、
r1、r3は、互いに独立に、0、1、2または3を表し、
r2は、0、1、2、3または4であり、
r4、r5は、互いに独立に、0、1または2であり、
式中、r1+r6≧1、r1+r2+r3≧1、r4+r5≧1、r1+r3+r4≧1であり、少なくとも1個の基Lは、-CH-O-CH、-CH-O-Cまたは-CH-O-C、好ましくは-CH-O-CHを表し、かつ
式中、式I1において、少なくとも1個の基Spは単結合である。
2個の基Rのうちの一方がHであり、他方がP-Spである式I1~I5の化合物が好ましい。
両方の基RがHを表す式I1~I5の化合物がさらに好ましい。
両方の基RがP-Spを表す式I1~I5の化合物がさらに好ましい。
式I1、I2およびI5の化合物が非常に好ましい。
式IおよびI1-I5の非常に好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007438695000016
Figure 0007438695000017
Figure 0007438695000018
式中、P、Sp、P(Sp)、Lは、式Iおよび上において与えられる意味を有し、
r1~r6は、式I1~I5について与えられる意味を有し、
少なくとも1個の基L、好ましくは1または2個、より好ましくは1個の基Lは、-CH-O-CH、-CH-O-Cまたは-CH-O-C、好ましくは-CH-O-CHを表す。
式I1~I5およびI1-1~I5-5の好ましい化合物は、全ての基Spが単結合を表すものである。
非常に好ましい式Iの化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007438695000019
Figure 0007438695000020
Figure 0007438695000021
Figure 0007438695000022
Figure 0007438695000023
Figure 0007438695000024
Figure 0007438695000025
Figure 0007438695000026
Figure 0007438695000027
Figure 0007438695000028
Figure 0007438695000029
Figure 0007438695000030
式中Lは、-CH-O-CH、-CH-O-Cまたは-CH-O-C、好ましくは-CH-O-CHであり、P、SpおよびSp(P)は上および下において与えられる意味を有するが、Spは好ましくは単結合とは異なり、L’は上および下においてLについて与えられる意味のうちの1つを有し、好ましくはLとは異なる。L’は好ましくはFを表す。
式Iおよびそれらのサブ式の好ましい化合物は、それらの任意の組み合わせを含めた以下の好ましい実施形態から選択される:
・化合物における全ての基Pが同じ意味を有する。
・-A-(Z-A-がA1、A2およびA5から選択される。
・化合物が1、2または3個の基L11を含む。
・化合物がちょうど2個の重合性基(基Pで表される)を含む。
・化合物がちょうど3個の重合性基(基Pで表される)を含む。
・Pが、アクリレート、メタクリレート、およびオキセタンからなる群より選択され、非常に好ましくはアクリレートまたはメタクリレートである。
・Pがメタクリレートである。
・全ての基Spが単結合である。
・少なくとも1個の基Spが単結合であり、少なくとも1個の基Spが単結合とは異なる。
・Spが、単結合とは異なる場合、-(CHp2-、-(CHp2-O-、-(CHp2-CO-O-、-(CHp2-O-CO-であり、式中、p2は2、3、4、5または6であり、O原子またはCO-基はそれぞれベンゼン環に連結している。
・Spが単結合であるか、-(CHp2-、-(CHp2-O-、-(CHp2-CO-O-、-(CHp2-O-CO-を表し、式中、p2は2、3、4、5または6であり、O原子またはCO基は、それぞれベンゼン環に連結している。
・Sp(P)がサブ式S11~S31から選択される。
・RがP-Sp-を表す。
・Rが、重合性基を表さないか含まない。
・Rが、重合性基を表さないか含まず、直鎖状、分岐状または環状の1~25個のC原子を有するアルキル(ただし、1個以上の隣接していないCH基は任意で、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、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置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子は、それぞれ任意で、F、Cl、またはLで置き換えられていてもよい。)を表す。
・LまたはLが、L11と異なる場合、F、ClまたはCNを表す。
・L’がFである。
・r1、r2およびr3が0または1を表す。
・r1、r2、r3、r4、r5およびr6が0または1を表す。
・r1およびr6のうちの一方が0であり、他方が1である。
・r1が1であり、r2およびr3が0である。
・r3が1であり、r1およびr2が0である。
・r4およびr5のうちの一方が0であり、他方が1である。
・r1およびr4が0であり、r3が1である。
・r1およびr3が0であり、r4が1である。
・r3およびr4が0であり、r1が1である。
特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
Figure 0007438695000031
Figure 0007438695000032
Figure 0007438695000033
Figure 0007438695000034
Figure 0007438695000035
Figure 0007438695000036
自己配向添加剤は、PSAプロセスにおいてRMに適用されるのと同様の条件下でLC媒体中で重合させることができる。
ホメオトロピック配向を誘導するのに好適なSA添加剤、特にSA-VAモードのディスプレイにおいて使用するためのものは、例えば米国特許出願公開第2013/0182202号A1、米国特許出願公開第2014/0838581号A1、米国特許出願公開第2015/0166890号A1および米国特許出願公開第2015/0252265号A1に開示されている。
式IIにおいて、基MESは好ましくは環を含み、該環は、その好ましい意味を含めて上で定義されるとおりの芳香族、脂環式、およびヘテロ環式基から選択される。最も好ましい環は、1,4フェニレン(該基は、下で定義されるLおよび-Sp-Pにより置換されていてもよい。)または1,4-シクロへキシレンである。
式IIにおいて、基MESは好ましくは以下の構造から選択される基であり、これらは、置換基Lおよび-Sp-Pのいずれかによって、単置換または多置換されていてもよい。
Figure 0007438695000037
Figure 0007438695000038
式中、
は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)R、任意に置換されていてもよいシリル、任意に置換されていてもよい3~20個のC原子を有するアリールもしくはシクロアルキル、または直鎖状もしくは分岐状の25個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、もしくはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、1個以上のH原子はそれぞれFまたはClにより置き換えられていてもよい。(ただし加えて、1個以上のH原子はそれぞれFまたはClにより置き換えられていてもよい。)を表し、
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、
点線は、極性アンカー基Rの結合点を示す。
好ましくは、垂直配向用の自己配向添加剤は、式IIaから選択される。
Figure 0007438695000039
式中、
、Aは、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、ただし該基は縮合環を含有してもよく、かつ該基はまた基Lまたは-Sp-Pで単置換または多置換されていてもよく、
は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)R、任意に置換されていてもよいシリル、任意に置換されていてもよい3~20個のC原子を有するアリールもしくはシクロアルキル、または直鎖状もしくは分岐状の25個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、もしくはアルコキシカルボニルオキシ(ただし加えて、1個以上のH原子はそれぞれFまたはClにより置き換えられていてもよい。)を表し、
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、
は、それぞれ互いに独立に、単結合、-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-、-(CR00n1-、-CH(-Sp-P)-、-CHCH(-Sp-P)-、または-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-を表し、
n1は、1、2、3または4を表し、
mは、1、2、3、4、5または6を表し、
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、
00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、
は、互いに独立して、H、ハロゲン、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、または-O-CO-O-により、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またはClで置き換えられていてもよい。)、または基-Sp-Pを表し、
は上に定義されるものであり、好ましくは、OH、-NH、NHR11、C(O)OHおよび-CHO(式中、R11は、1~12個のC原子を有するアルキルを表す。)から選択される少なくとも1個の基を有することによってさらに定義される極性アンカー基を表す。
他の好ましい実施形態では、本発明によるLC媒体またはポリマー安定化SA-VAディスプレイは、下記表Gから選択される1種類以上の自己配向添加剤を含有する。
自己配向添加剤のアンカー基Rは、より好ましくは以下のように定義される。
は、下式:
Figure 0007438695000040
または
Figure 0007438695000041
のアンカー基を表し、
式中、
pは、1または2を表し、
qは、2または3を表し、
Bは、置換または非置換の環系または縮合環系、好ましくは、ベンゼン、ピリジン、シクロヘキサン、ジオキサンまたはテトラヒドロピランから選択される環系を表し、
Yは、互いに独立に、-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NR11-または単結合を表し、
oは、0または1を表し、
は、互いに独立に、H、アルキル、フルオロアルキル、OH、NH、NHR11、NR11 、OR11、C(O)OH、または-CHOを表し、ただし、少なくとも1個の基Xは-OH、-NH、NHR11、C(O)OHおよび-CHOから選択される基を表し、
11は、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
Sp、Sp、Spは、それぞれ互いに独立に、スペーサー基または単結合を表し、そして
Spは、3価または4価の基、好ましくはCH、NまたはCを表す。
式IIおよびIIaは、任意に重合性化合物を含んでもよい。本開示において、「式II/IIaの化合物を含む媒体」は、式II/IIaの化合物を含む媒体と、それに代えて、該化合物を重合された形態で含む媒体と、の両方を指す。
式IIの1種以上の化合物が1個以上の重合性基(-Sp-P)で置換されている場合、本発明によるLC媒体は、
・重合性化合物(それらの少なくとも1種類は式Iの化合物であり、少なくとも1種類は式IIの化合物である。)を含み、好ましくはそれらより成る重合性成分A)と、
・1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物を含み、好ましくはそれらより成る液晶成分B)(以下では「LCホスト混合物」とも呼ぶ。)
を含む。
式IIaおよびそのサブ式の化合物において、ZおよびZは好ましくは単結合、-C-、-CFO-または-CHO-を表す。特に好ましい実施形態において、ZおよびZはそれぞれ独立して単結合を表す。
式IIaの化合物において、基Lは、それぞれ独立して、F、またはアルキル、好ましくはCH、CもしくはCを表す。
式IIaの好ましい化合物は、以下のサブ式II-A~II-Dによって例示される。
Figure 0007438695000042
式中、R、R、A、Z、Sp、PおよびLは、上記式IIaについて定義される意味を有し、
mは、独立して、1、2または3であり、
r1は、独立して、0、1、2、3または4、好ましくは0、1または2である。
式II-A~II-Dの化合物において、Lは、好ましくは、F、またはアルキル、好ましくはCH、CもしくはCを表す。
好ましい実施形態において、r1は0を表す。
式II、IIa、II-A~II-Dの重合性基Pは、好ましくは、メタクリレート、アクリレート、または他の置換アクリレート、最も好ましくはメタクリレートである。
上および下の式IIaまたはII-A~II-Dおよびそれらのサブ式において、Zは好ましくは独立して単結合または-CHCH-、非常に特には単結合を表す。
は、好ましくは、
Figure 0007438695000043
(式中、
p=1、2、3、4、5または6、
x=1または0、好ましくは1、
22は、H、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、または-CHCH-tert-ブチルである。)
を表し、
特には、
-O(CH-OH、-O(CH-OH、
Figure 0007438695000044
(式中、R22は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、または-CHCH-tert-ブチルである。)
または
Figure 0007438695000045
を表す。
式IIaにおいて、および式IIaのサブ式において、Rは、好ましくは、1~8個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたは分岐状のアルキル基、好ましくは直鎖状のアルキル基を表す。式IIaまたはII-A~II-Dの化合物において、Rはより好ましくはCH、C、n-C、n-C、n-C11、n-C13またはCHCH(C)Cを表す。Rはさらにはアルケニルオキシ、特にOCHCH=CH、OCHCH=CHCH、OCHCH=CHC、またはアルコキシ、特にはOC、OC、OC、OC11およびOC13を表してもよい。特に好ましいRは、直鎖状のアルキル残基、好ましくはC11である。
本発明の好ましい実施形態において、LC媒体は、重合性である式IIの化合物を含む。以下の式IおよびIIの重合性添加剤の組み合わせが好ましい。
- LC媒体が、1種類以上の式I1-1の化合物および1種類以上の式IIの化合物を含む;
- LC媒体が、1種類以上の式I1-1-1の化合物および1種類以上の式II-AまたはII-Bの化合物を含む;
- LC媒体が、1種類以上の式I1-1-1の化合物および1種類以上の式II-Bの化合物を含む;または、
- LC媒体が、1種類以上の式:
Figure 0007438695000046
の化合物、および1種類以上の式II-AまたはII-Bの化合物を含む。
式IおよびIIおよびそれらのサブ式の化合物および中間体は、当業者に既知で、例えば、Houben-Weyl、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Thieme-Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準的な著作に記載される方法に類似して調製できる。
例えば、重合性基Pを含有する対応する酸、酸誘導体、またはハロゲン化化合物を使用して、両端の基Sp-PがOHを表す中間体をエステル化またはエーテル化することで、式Iの化合物を合成できる。
例えば、ピリジンまたはトリエチルアミンおよび4-(N,N-ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP)などの塩基の存在下において、例えば、塩化(メタ)アクリルまたは(メタ)アクリル酸無水物などの酸誘導体で対応するアルコールをエステル化して、アクリル酸またはメタアクリル酸エステルを調製できる。あるいは、脱水試薬、例えばステグリッヒによるジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド(EDC)またはN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド塩酸塩およびDMAPの存在下において、(メタ)アクリル酸でアルコールをエステル化することにより、エステルを調製できる。
更なる適切な方法を例に示す。
PSAディスプレイを製造するために、任意に電極に電圧を印加しながら、LCディスプレイの基板間で、LC媒体中でのin situ重合によりLC媒体に含有される重合性化合物を重合または架橋(1つの化合物が2個以上の重合性基を含有する場合)する。
本発明による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とおりのPSAディスプレイの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ディスプレイ用の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2006/066793号明細書に記載されている。
本発明の好ましいPSAタイプ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たスイッチ素子に連結されており任意でマイクロスリットパターンが施されていてもよいピクセル電極、および任意にピクセル電極上に配置された第1配向層を含む第1基板と;
・第1基板に面している第2基板の全体部分上に配置されてもよい通常の電極層、および任意の第2配向層を含む第2基板と;
・第1基板と第2基板の間に配置されており、上および下に記載される本発明によるLC媒体を含むLC層(ただし、重合性成分(A)は、重合されていてもよい。)
を含む。
媒体に含まれる自己配向添加剤は、LC層の垂直配向(表面に対して垂直)またはチルト垂直配向を開始する。
LC媒体を有するLC層は、ディスプレイの製造で通常使用される方法、例えば、いわゆる液晶滴下工法(ODF:one drop filling)でディスプレイの基板間に配置できる。次いで、LC媒体の重合性成分を、例えばUV光重合で重合する。重合は、1つの工程または2つ以上の工程で行える。
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、光学レタデーション層、個々の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更なる要素を含んでよく、これらは全て当業者に既知である。
電極構造は、個々のディスプレイのタイプに応じて当業者が設計できる。例えば、PS-VAディスプレイ用に2個、4個またはそれ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/または隆起もしくは突起を有する電極を提供することで、LC分子のマルチドメイン配向性を誘発できる。
重合すると重合性化合物は架橋されたポリマーを形成し、LC媒体中にLC分子の一定のプレチルトが生じる。特定の理論に縛られることを望むものではないが、重合性化合物で形成される架橋されたポリマーの少なくとも一部分が、LC媒体より相分離または沈殿し、基板または電極上でポリマーの層を形成すると考えられる。顕微鏡測定データ(SEMおよびAFMなど)で、形成されたポリマーの少なくとも一部がLC/基板の界面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工程において任意に電圧を印加しながら重合を行い、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、好ましくは光重合、特にはUV誘発光重合であり、これは、重合性化合物をUV照射に曝露することで達成できる。
任意で1種類以上の重合開始剤をLC媒体に添加してもよい。重合に適切な条件および開始剤の適切なタイプおよび量は当業者に既知であり、文献に記載されている。例えば、商業的に入手可能な光重合開始剤Irgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、Irgacure907(登録商標)、Irgacure369(登録商標)またはDarocure1173(登録商標)(Ciba社)がフリーラジカル重合に適する。重合開始剤を用いる場合、開始剤の割合は、好ましくは、0.001~5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、材料費がより低い、また特には、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)の総量を基準として、好ましくは、10~500,000ppm、特に好ましくは50~50,000ppmである。
式Iの重合性化合物は、PSAディスプレイを調製する1個以上の以下の特徴を含む方法において特に良好なUV吸収性を示し、よって、その方法に特に適する:
・重合性媒体を、チルト角を生成するための第1UV曝露工程(「UV-1工程」)と、重合を完結するための第2UV曝露工程(「UV-2工程」)とを含む2段階工程でディスプレイ内においてUV光に曝露する;
・重合性媒体を、エネルギー節約UVランプ(「グリーンUVランプ」としても知られている。)で生成したUV光にディスプレイ内で曝露する。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である。)で特徴付けられ、好ましくはUV2工程で使用されるが、工程が高い強度を避ける必要がある場合はUV1工程においても使用できる;
・PS-VA工程において短い波長のUV光に曝露するのを避けるために、重合性媒体を、より長い波長(好ましくは340nm以上である。)にシフトした放射スペクトルを有するUVランプで生成したUV光にディスプレイ内で曝露する。
より低い強度を使用するか、より長い波長のUVへシフトするかの何れでも、UV光で引き起こされ得る損傷から有機層が保護される。
本発明の好ましい実施形態は、上および下に記載されるPSAディスプレイを調製する方法に関し、該方法は、1個以上の以下の特徴を含む:
・重合性LC媒体を、チルト角を生成するための第1UV曝露工程(「UV-1工程」)と、重合を完結するための第2UV曝露工程(「UV-2工程」)とを含む2段階でUV光に曝露する;
・重合性LC媒体を、300~380nmの波長範囲内で0.5mW/cm~10mW/cmの強度を有するUVランプで生成したUV光に曝露する(好ましくは、このUVランプをUV2工程で、および任意でUV1工程でも使用する。);
・重合性LC媒体を、340nm以上で、好ましくは400nm以下の波長を有するUV光に曝露する。
この好ましい方法は、例えば、所望のUVランプを使用するか、それぞれ所望の波長を有するUV光を実質的に透過し、それぞれ望ましく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で実施可能である。例えば、300~400nmの波長λのUV光で照射が望ましい場合、λが300nm超400nm未満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使用して、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%の強度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、望ましくない波長の入射光の大部分、好ましくは少なくとも50%の強度を透過しないことを意味する。「所望(望ましくない)波長」は、例えば、バンドパスフィルターの場合は、所定の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、所定のλ値より上(下)の波長を意味する。
この好ましい方法は、より長い波長のUVを用いたディスプレイの製造を可能にし、これにより、UV光の短波長成分の有害作用および損傷作用を低減できまたは回避することもできる。
UV照射エネルギーは、一般的に6~100J/cm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、上および下に記載されるとおり、重合性成分A)および1種類以上の式IIの重合性化合物と、LC成分B)またはLCホスト混合物とから本質的になる。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、展着剤、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を含むがこれらに限定されないリストより選ばれる1種類以上の更なる成分または添加剤を追加的に含んでよい。
1種類、2種類または3種類の式Iの重合性化合物を含むLC媒体が特に好ましい。
更に、重合性成分A)が式Iの重合性化合物を排他的に含むLC媒体が好ましい。
更に、液晶成分B)またはLCホスト混合物がネマチック液晶相を有し、好ましくはキラル液晶相を有さないLC媒体が好ましい。
LC成分B)または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。
更に、式Iのアキラル化合物が好ましく、成分Aおよび/またはBの化合物がアキラル化合物から成る群より排他的に選択されるLC媒体が好ましい。
好ましくは、LC媒体における重合性成分A)の割合は0.3%より多く5%未満、非常に好ましくは0.4%より多く2%未満、最も好ましくは0.5%~2.5%である。
好ましくは、LC媒体中における式Iの化合物の割合は0%より多く5%未満、非常に好ましくは0%より多く1%未満、最も好ましくは0.01%~0.5%である。
好ましくは、LC媒体中における式IIの化合物の割合は0.1%超~5%未満、非常に好ましくは0.2%超~3%未満、最も好ましくは0.2~1.5%である。
好ましくは、LC媒体中におけるLC成分B)の割合は、95%~100%未満、非常に好ましくは99%~100%未満である。
別の好ましい実施形態においては、重合性成分A)は、式Iおよび任意にIIの化合物に加えて、1種類以上の更なる重合性化合物(「コモノマー」)を含み、該化合物は好ましくはRMより選択される。
適切で好ましいメソゲンコモノマーは、以下の式より選択される。
Figure 0007438695000047
Figure 0007438695000048
Figure 0007438695000049
Figure 0007438695000050
Figure 0007438695000051
Figure 0007438695000052
式中、個々の基は以下の意味を有する:
、PおよびPは、それぞれ互いに独立に、アクリレートまたはメタクリレート基を表し、
Sp、SpおよびSpは、それぞれ互いに独立に、単結合、または、上および下で式Spについて示される意味の1つを有するスペーサー基を表し、特に好ましくは、-(CHp1-、-(CHp1-O-、-(CHp1-CO-O-、-(CHp1-O-CO-または-(CHp1-O-CO-O-(式中、p1は1~12の整数であり、ただし加えて、存在する基P-Sp-、P-Sp-およびP-Sp-の少なくとも1つがRaaと異なることを条件として、基P-Sp-、P-Sp-およびP-Sp-の1個以上がRaaを表してもよい。)を表し、
aaは、H、F、Cl、CN、または、1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル(ただし加えて、1つ以上の隣接ていないCHは、それぞれ互いに独立に、C(R)=C(R00)-、-C≡C-、-N(R)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、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、任意でF、Cl、CNまたはP-Sp-で置き換えられていてもよい。)を表し、特に好ましくは、直鎖状または分岐状の一フッ素化または多フッ素化されていてもよい1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、アルケニルおよびアルキニル基は少なくとも2個のC原子を有し、分岐状の基は少なくとも3個のC原子を有する)を表し、
、R00は、それぞれ互いに独立に、それぞれの出現において同一にまたは異なって、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、CHまたはCFを表し、
、XおよびXは、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-または単結合を表し、
は、-O-、-CO-、-C(R)-または-CFCF-を表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、-CO-O-、-O-CO-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-または-(CH-(式中、nは、2、3または4である。)を表し、
Lは、それぞれの出現において同一にまたは異なって、F、Cl、CN、または、直鎖状もしくは分岐状の一フッ素化もしくは多フッ素化されていてもよい1~12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、好ましくはFを表し、
L’およびL”は、それぞれ互いに独立に、H、FまたはClを表し、
kは、0または1を表し、
rは、0、1、2、3または4を表し、
sは、0、1、2または3を表し、
tは、0、1または2を表し、
xは、0または1を表す。
式M2、M13、M17、M22、M23、M24、M30、M31およびM32の化合物が特に好ましい。
更に、三反応性化合物M15~M30、特に、M17、M18、M19、M22、M23、M24、M25、M26、M30、M31およびM32が好ましい。
式M1~M32の化合物において、基:
Figure 0007438695000053
式中、Lは、それぞれの出現において同一にまたは異なって、上または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-、特に好ましくはF、Cl、CN、CH、C、OCH、COCH、OCFまたはP-Sp-、より好ましくはF、Cl、CH、OCH、COCHまたはOCF、特にFまたはCHである。
上記の重合性化合物に加え、本発明によるLCディスプレイにおいて使用するためのLC媒体は、非重合性の低分子量化合物より選択される1種類以上、好ましくは2種類以上のLC化合物を含むLC混合物(「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のために適用される条件下において重合反応に対して安定および/または非反応性となるようにに選択される。
原理的には、従来のディスプレイにおける使用に適する任意のLC混合物がホスト混合物として適する。適切なLC混合物は当業者に既知で文献に記載されており、例えば、欧州特許出願公開第1 378 557号明細書におけるVAディスプレイ中の混合物である。
好ましい実施形態において、LC媒体は、負の誘電異方性を有する化合物を基礎とするLC成分B)またはLCホスト混合物を含有する。その様なLC媒体は、特にPS-VAおよびPS-UB-FFSディスプレイにおける使用に適する。そのようなLC媒体の特に好ましい実施形態は、下の項目a)~z)のものである。
a)LC成分B)またはLCホスト混合物が、式CYおよびPYから選択される1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 0007438695000054
式中、
aは、1または2を表し、
bは、0または1を表し、
Figure 0007438695000055
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-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で、O原子が互いに直接連結しないようにして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、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 0007438695000056
Figure 0007438695000057
Figure 0007438695000058
Figure 0007438695000059
Figure 0007438695000060
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 0007438695000061
Figure 0007438695000062
Figure 0007438695000063
Figure 0007438695000064
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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上の以下の式の化合物を含むLC媒体。
Figure 0007438695000065
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0007438695000066
Figure 0007438695000067
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-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-または-CO-O-で、O原子が互いに直接連結しないようにして置き換えられていてもよく、
は、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-、-O-CO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CHCHO-または単結合、好ましくは、単結合を表す。
式ZKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
Figure 0007438695000068
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、以下のサブ式より選択される。
Figure 0007438695000069
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およびZK3bの化合物が最も好ましい。
c)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上の以下の式の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000070
式中、個々の基は、それぞれの出現において同一にまたは異なって、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-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で、O原子が互いに直接連結しないようにして置き換えられていてもよい。)を表し、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 0007438695000071
Figure 0007438695000072
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 0007438695000073
Figure 0007438695000074
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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上の以下の式の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000075
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0007438695000076
少なくとも1個の環Fは、シクロヘキシレンとは異なり、
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-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-により、O原子が互いに直接連結しないようにして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、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 0007438695000077
Figure 0007438695000078
Figure 0007438695000079
式中、Rは上で示した意味を有し、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基、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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000080
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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000081
Figure 0007438695000082
Figure 0007438695000083
式中、RはRについて上に示した意味のうちの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の整数を意味する。これらの化合物におけるRは、特に好ましくは、C1-6-アルキルもしくは-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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000084
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ホスト混合物における式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 0007438695000085
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、1種類以上の式B1aおよび/またはB2cの化合物を含む。
h)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上の以下の式のターフェニル化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000086
式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、上でに示される意味の1つを有し、
Figure 0007438695000087
は、それぞれ互いに独立に、
Figure 0007438695000088
を表し、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 0007438695000089
Figure 0007438695000090
Figure 0007438695000091
Figure 0007438695000092
式中、Rは1~7個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルコキシ基を表し、Rは2~7個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、mは1~6の整数を表す。Rは、好ましくはCH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
Rは、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシを表す。
本発明によるLCホスト混合物は、好ましくは、式Tおよびその好ましいサブ式のターフェニルを、0.5~30重量%、特に1~20重量%の量で含む。
式T1、T2、T3およびT21の化合物が特に好ましい。これらの化合物において、Rは、好ましくは、それぞれ1~5個のC原子を有するアルキル、更に、アルコキシを表す。
混合物のΔnの値が0.1以上となる場合、好ましくは、本発明によるLC媒体中においてターフェニルを用いる。好ましいLC媒体は、2~20重量%の、好ましくは化合物T1~T22の群より選択される1種類以上の式Tのターフェニル化合物を含む。
i)LC成分B)またはLCホスト混合物が、以下の式から成る群より選択される1種類以上のクオーターフェニル化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000093
式中、
は、1~9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、もしくはアルコキシアルキル、または2~9個のC原子を有するアルケニルもしくはアルケニルオキシであり、これらはすべて任意で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されたアルキルもしくはアルコキシ、または2~6個のC原子を有するハロゲン化されたアルケニルもしくはアルケニルオキシであり、
Q1~LQ6は、それぞれ互いに独立にHまたはFであり、ただし、LQ1~LQ6の少なくとも1個はFである。
式Qの好ましい化合物は、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-ブチルを表す化合物である。
式Qの好ましい化合物は、LQ3およびLQ4がFである化合物である。式Qの更に好ましい化合物は、LQ3、LQ4ならびにLQ1およびLQ2の1個または2個がFである化合物である。
式Qの好ましい化合物は、XがFまたはOCF、非常に好ましくはFを表す化合物である。
式Qの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
Figure 0007438695000094
式中、Rは、上および下で与えられる式Qの意味の1つまたはその好ましい意味の1つを有し、好ましくは、エチル、n-プロピルまたはn-ブチルである。
式Q1の化合物、特にRがn-プロピルである化合物が特に好ましい。
好ましくは、LCホスト混合物における式Qの化合物の割合は、0重量%超~5重量%以下、非常に好ましくは0.1~2重量%、最も好ましくは0.2~1.5重量%である。
好ましくは、LCホスト混合物は、1~5種類、好ましくは1または2種類の式Qの化合物を含有する。
LCホスト混合物に式Qのクオーターフェニル化合物を添加することで、高いUV吸収を維持しながらODFムラを低減でき、迅速および完全な重合が可能となり、強力および迅速なチルト角生成が可能となり、LC媒体のUV安定性が増大する。
加えて、負の誘電異方性を有するLC媒体に式Qの化合物を添加すると、式Qの化合物は正の誘電異方性を有しているため、誘電定数εおよびεの値をより良好に制御でき、特に、誘電異方性Δεを一定に保ちながら高い値の誘電定数εを達成することが可能となり、よって、キックバック電圧を低減し、画像の固着を低減できる。
k)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上の式Cの化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000095
式中、
は、1~9個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキルもしくはアルコキシアルキル、または2~9個のC原子を有するアルケニルもしくはアルケニルオキシを表し、該基は全て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されたアルキルもしくはアルコキシ、または2~6個のC原子を有するハロゲン化されたアルケニルもしくはアルケニルオキシを表し、
C1、LC2は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表し、ただし、LC1およびLC2の少なくとも一方はFである。
式Cの好ましい化合物は、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。
式Cの好ましい化合物は、LC1およびLC2がFであるものである。
式Cの好ましい化合物は、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Cの好ましい化合物は、以下の式から選択される。
Figure 0007438695000096
式中、Rは、上および下で与えられる式Cの意味の1つまたはその好ましい意味の1つを有し、好ましくは、エチル、n-プロピルまたはn-ブチル、非常に好ましくはn-プロピルである。
好ましくは、LCホスト混合物中における式Cの化合物の割合は、0超~10重量%以下、非常に好ましくは0.1~8重量%、最も好ましくは0.2~5重量%である。
好ましくは、LCホスト混合物は、1~5種類、好ましくは1種類、2種類または3種類の式Cの化合物を含有する。
負の誘電異方性を有するLC媒体に式Cの化合物を添加すると、式Cの化合物は正の誘電異方性を有しているため、誘電定数εおよびεの値をより良好に制御でき、特に、誘電異方性Δεを一定に保ちながら高い値の誘電定数εを達成することが可能となり、よって、キックバック電圧を低減し、画像の固着を低減できる。加えて、式Cの化合物を添加することで、LC媒体の粘度の低下および応答時間の短縮が可能となる。
l)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000097
Figure 0007438695000098
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。
m)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000099
(式中、
Figure 0007438695000100
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について示される意味の1つを有する。)を、好ましくは3重量%を超え、特には5重量%以上であり、非常に特に好ましくは5~30重量%の量で含む。
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 0007438695000101
Figure 0007438695000102
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。
n)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000103
式中、RはRについて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。
о)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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種類以上の化合物を追加的に含むLC媒体。
Figure 0007438695000104
Figure 0007438695000105
式中、
10およびR11は、それぞれ互いに独立に、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で、O原子が互いに直接連結しないようにして置き換えられていてもよく、好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
10およびR11は、好ましくは、1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ、または2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、-CHCH-、-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。
p)LC成分B)またはLCホスト混合物が、追加的に以下の式の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:
Figure 0007438695000106
(式中、
11およびR12は、それぞれ互いに独立に、R11について上で示される意味の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。)
を、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。
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 0007438695000107
Figure 0007438695000108
Figure 0007438695000109
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、O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LCホスト混合物が非常に特に好ましい。
q)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000110
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、R11について上に示される意味の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 0007438695000111
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。
r)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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 0007438695000112
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-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で、O原子が互いに直接連結しないようにして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、CHFを表す。
好ましくは、LおよびLの両方がFを表すか、LおよびLの一方がF、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 0007438695000113
Figure 0007438695000114
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 0007438695000115
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。
s)上および下に記載される重合性化合物の他に、末端ビニルオキシ基(-O-CH=CH)を含有する化合物を含有しないLC媒体。
t)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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LCホスト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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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LCホスト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)LC成分B)またはLCホスト混合物が、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ZK3の化合物を含むLC媒体。これらの化合物のLCホスト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2~25%である。
w)LCホスト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成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上、好ましくは1~5種類の式PY1~PY8、非常に好ましくは式PY2より選択される化合物を含有するLC媒体。LCホスト混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは1~30%、特に好ましくは2~20%である。これらの個々の化合物の割合は、好ましくは、それぞれの場合で1~20%である。
y)LC成分B)またはLCホスト混合物が、1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の式T1、T2およびT5、非常に好ましくは式T2から選択される化合物を含有するLC媒体。LCホスト混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは1~20%である。
z)LCホスト混合物が、式CYおよびPYから選択される1種類以上の化合物と、式ZKから選択される1種類以上の化合物と、式TおよびQから選択される1種類以上の化合物とを含有するLC媒体。
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て、LC媒体は、PSAディスプレイにおいて、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、PS-UB-FFS、およびSA-VAタイプのディスプレイにおいて使用するために、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、特には-2.5~-7.5の負の誘電異方性Δεを有する。
PS-VA、PS-UB-FFSおよびPS-VA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。
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。したがって、重合性添加剤は重合性成分または成分A)に属すると見なす。したがって、非重合性添加剤は非重合性成分またはLC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E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。
別の好ましい実施形態において、LC媒体は、1種類以上のキラルドーパントのラセミ体を含有し、キラルドーパントは、好ましくは先の段落で述べたキラルドーパントより選択される。
更に、例えば、0~15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号明細書、独国特許出願公開第22 40 864号明細書、独国特許出願公開第23 21 632号明細書、独国特許出願公開第23 38 281号明細書、独国特許出願公開第24 50 088号明細書、独国特許出願公開第26 37 430号明細書および独国特許出願公開第28 53 728号明細書に記載されている。
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、あるいは、それらの調製方法が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、当業者が先行技術より容易に導くことができる。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号明細書に記載されている。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号明細書および独国特許出願公開第33 21 373号明細書に記載されている。
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の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が重水素などの対応する同位体に置き換えられた化合物も含んでもよいことは、当業者に言うまでもない。
以下の例は、本発明を限定することなく本発明を説明する。しかしながら、それらは、当業者に対して、好ましく用いられる化合物、それらのそれぞれの濃度およびそれらの互いの組み合わせと共に、好ましい混合の考え方を示す。加えて、例は、どのような特性および特性の組み合わせが入手可能であるかを例示する。
好ましい混合物成分を下記表Dに示す。
本発明および特に以下の例において、メソゲン化合物の構造は略語で表され、これは「頭字語」とも呼ばれる。これらの頭字語において、化学式は、下記表A~Cを使用して以下のように略される。全ての基C2n+1、C2m+1およびC2l+1、またはC2n-1、C2m-1およびC2l-1は、それぞれ直鎖状のアルキルまたはアルケニル基、好ましくは1-E-アルケニルを表し、それぞれの場合でn個、m個またはl個のC原子を有する。表Aは化合物のコア構造の環要素に使用されるコードを示し、一方表Bは連結基を示す。表Cは、左手または右手側の末端基のためのコードの意味を示す。頭字語は、任意で連結基と共に環要素のコード、これに続く第1のハイフンおよび左手側末端基のコード、ならびに第2のハイフンおよび右手側末端基のコードからなる。表Dは、化合物の例示的な構造をそれぞれの略号で示す。
Figure 0007438695000116
Figure 0007438695000117
Figure 0007438695000118
Figure 0007438695000119
Figure 0007438695000120
ただし、nおよびmはそれぞれ整数を表し、3つの点「...」は、この表からの他の略号のためのスペースである。
以下の表に、例示構造を、それらのそれぞれの略号と共に示す。これらは、略号のルールの意味を示すために示される。本発明による混合物は、式Iの化合物に加えて、好ましくは下記に述べる化合物の1種類以上の化合物を含む。
以下の略号を使用する:
(n、mおよびzは、互いに独立に、それぞれの場合に整数、好ましくは1~6である。)
<表D:例示構造>
Figure 0007438695000121
Figure 0007438695000122
Figure 0007438695000123
Figure 0007438695000124
Figure 0007438695000125
Figure 0007438695000126
Figure 0007438695000127
Figure 0007438695000128
Figure 0007438695000129
Figure 0007438695000130
Figure 0007438695000131
Figure 0007438695000132
Figure 0007438695000133
Figure 0007438695000134
Figure 0007438695000135
Figure 0007438695000136
Figure 0007438695000137
Figure 0007438695000138
Figure 0007438695000139
Figure 0007438695000140
Figure 0007438695000141
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、特に負の誘電異方性を有するものは、表D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E>
表Eは、本発明によるLC媒体に添加できるキラルドーパントの候補を示す。
Figure 0007438695000142
Figure 0007438695000143
LC媒体は、好ましくは0~10重量%、特に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F>
表Fは、本発明によるLC媒体に添加できる安定剤の候補を表す。表中、nは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 0007438695000144
Figure 0007438695000145
Figure 0007438695000146
Figure 0007438695000147
Figure 0007438695000148
Figure 0007438695000149
LC媒体は、好ましくは0~10重量%、特に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F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G>
表Gに、本発明によるLC媒体において、式Iの重合性化合物と一緒に使用することができる垂直配向用の自己配向添加剤を示す。
Figure 0007438695000150
Figure 0007438695000151
Figure 0007438695000152
Figure 0007438695000153
Figure 0007438695000154
Figure 0007438695000155
Figure 0007438695000156
Figure 0007438695000157
Figure 0007438695000158
好ましい実施形態では、本発明によるLC媒体およびディスプレイは、式SA-1~SA-34、好ましくは式SA-14~SA-34、非常に好ましくは式SA-20~SA-28、最も好ましくはSA-20から選択される1種類以上のSA添加剤を、1種類以上の式IのRMと組み合わせて含む。非常に好ましいのは、下記例1の重合性化合物1、2または3、非常に好ましくは例1の重合性化合物3と、式SA-20~SA-28、非常に好ましくは式SA-20との組み合わせである。
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、これらの例は、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。
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、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とおり、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、それによ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UV光で照射することによって、ディスプレイまたは試験用セル内で重合させる。例においては、他に示さない限り、重合のために、強度100mW/cmのメタルハライドランプを使用する。強度は、標準メーター(UV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、Axometrics社製のMueller Matrix偏光計「AxoScan」を使用して決定する。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。
他に明言しない限り、用語「チルト角」はLCダイレクタと基板の間の角度を意味し、「LCダイレクタ」は均一に配向したLC分子の層におけるLC分子の光学的主軸の優先配向方向を意味し、カラミチック、即ち、単軸的で正の複屈折性LC分子の場合、「LCダイレクタ」はLC分子の分子長軸に対応する。
<例1:重合性化合物>
重合性化合物(または「RM」)を以下のように調製する。
Figure 0007438695000159
1.4:水素化ナトリウム(5.4g、鉱油中60%、135.6mmol)の懸濁液を、THF(20mL)中のベンジルアルコール1.3(20.0g、113.0mmol)の撹拌溶液に0℃で加えた。得られた混合物を同じ温度で10分間撹拌した後、ヨウ化メチル(8.7mL、135.6mmol)で処理した。反応混合物を周囲温度で4時間撹拌し、水で注意深くクエンチし、そして酢酸エチルで抽出した。水相を分離し、酢酸エチルで抽出した(2回)。合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、NaSOで乾燥させ、ろ過し、そして減圧濃縮した。残渣をフラッシュクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して1.4を無色油状物として得た(21.0g、97%;GC:99.9%)。
Figure 0007438695000160
1.6:ヒドラジン水和物(0.2mL、80%、0.004mol)を、THF中(5mL)/水(60mL)のメタホウ酸ナトリウム四水和物(43.3g、0.314mol)およびPdCl[P(cy)(3.1g、0.004mol)の撹拌溶液に室温で添加した。得られた混合物を周囲温度で5分間撹拌した後、THF(520mL)中の1.4(20.0g、0.105mol)および1.5(74.9g、0.199mol)の溶液で処理した。反応混合物を70℃で一晩撹拌し、相を分離し、そして水相をメチルtert-ブチルエーテルで抽出した(2回)。合わせた有機物を水で洗浄し、NaSOで乾燥させ、ろ過し、そして減圧濃縮した。残渣(67.0g、103%)をさらに精製することなく次の工程に使用した。
Figure 0007438695000161
1.7:TBAFの溶液(THF中、1.0M、158mL、158mmol)を、THF(500mL)中の1.6(42.0g、67.8mmol)の撹拌溶液に5℃で滴下した。得られた混合物を3℃で30分間、続いて周囲温度で1時間撹拌した後、40mLの氷上に注ぎ、pH=6になるまでHCl(2.0M)で酸性化し、酢酸エチルで抽出した(3回)。合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、NaSOで乾燥させ、ろ過し、そして減圧濃縮した。残渣をフラッシュクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール)で精製して1.7を白色結晶として得た(9.6g、46%)。
Figure 0007438695000162
<RM-1>:ジクロロメタン(150mL)中のビフェノール1.7(9.6g、31.1mmol)の撹拌溶液に、メタクリル酸(6.7g、78.3mmol)および4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、0.38g、3.1mmol)を室温で添加した。得られた混合物を3℃に冷却し、続いてジクロロメタン(20mL)中の1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(12.2g、78.3mmol)を滴下した。反応混合物を放置して室温に温め、1晩撹拌した後、減圧濃縮した。残渣をフラッシュクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル)で精製し、ヘプタン/エタノール(2:1)から再結晶し、1を白色結晶として得た(10.2g、74%;HPLC:99.7%)。H NMR(CDCl):2.12-2.13(m、6H)、3.41(s、3H)、4.43(s、2H)、5.80-5.82(m、2H)、6.41-6.42(m、2H)、7.27-7.21(m、4H)、7.40(d、J=7.9Hz、1H)、7.45-7.49(m、2H)、7.60(dd、J=7.9、2.0Hz、1H)、7.74-7.65(m、2H)、7.78(d、J=1.9Hz、1H);EI-MS:442.0.
DSC:Tg 0 K 117 I。
重合性化合物RM-1と同様にして、以下の化合物を合成した。
<例2(RM-2)>
Figure 0007438695000163
RM-2:融点:117°C。H NMR(CDCl):δ7.76(d、J=2.3Hz、1H)、7.72-7.66(m、6H)、7.62(dd、J=8.3、2.4Hz、1H)、7.27-7.22(m、3H)、6.42(dt、J=8.0、1.2Hz、2H)、5.82(dp、J=7.9、1.6Hz、2H)、4.51(s、2H)、3.43(s、3H)、2.13(t、J=1.2Hz、3H)、2.12(t、J=1.3Hz、3H)。EI-MS:442.2
<例3:RM-3>
Figure 0007438695000164
RM-3:融点:74℃。H NMR(CDCl):δ7.69(d、J=2.3Hz、1H)、7.65-7.61(m、2H)、7.55(dd、J=8.3、2.4Hz、1H)、7.26-7.19(m、3H)、6.41(dt、J=8.3、1.2Hz、2H)、5.81(dt、J=8.3、1.6Hz、2H)、4.49(s、2H)、3.42(s、3H)、2.12(t、J=1.3Hz、3H)、2.11(t、J=1.2Hz、3H)。EI-MS:366.0
<例4:RM-4>
Figure 0007438695000165
4a:250mlのTHF中の(2-ブロモ-5-ヨード-フェニル)-メタノール(100.0g、0.32mol)の溶液に、0℃で水素化ナトリウム(15.3g、0.38mol)を数回に分けて加える。反応混合物を0℃で30分間撹拌し、そこにヨウ化メチル(24.5ml、0.38mol)を滴下し、その後室温で1時間撹拌する。反応混合物を氷水で注意深く処理し、酢酸エチルで抽出する。有機相を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過する。溶媒を減圧下で除去した後、得られた粗生成物をシリカゲルのカラムクロマトグラフィーにより精製して、4aを黄色の油状物(85.5g)として得る。
4b:50mlの1,4-ジオキサン中の4a(9.5g、29.0mmol)および2-フルオロ-4-ヒドロキシルフェニルボロン酸(4.8g、30.5mmol)の溶液に、炭酸ナトリウム(6.5g、61mmol)および13mlの蒸留水を添加した。アルゴンで慎重に脱気した後、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(0.85g、1.2mmol)を添加する。反応混合物を加熱還流して、一晩撹拌する。室温に冷却した後、反応混合物を2M HClで慎重に中和する。水相を分離し、酢酸エチルで抽出する。有機相を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過する。溶媒を減圧下で除去した後、得られた粗生成物をシリカゲルのカラムクロマトグラフィーにより精製して、4bを白色固体(5.6g)として得る。
4c:125mlの1,4-ジオキサン中の4b(5.6g、18mmol)と蒸留水3ml中のKOH(2.2g、39mmol)との混合物にPd(dba)(0.56g、0.61mmol)およびBu-X-Phos(0.97g、2.23mmol)を添加した。反応混合物を加熱還流させ、一晩撹拌する。室温に冷却した後、反応混合物を2M HClで慎重に中和する。水相を分離し、トルエンで抽出する。有機相を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過する。減圧下で溶媒を除去した後、得られた粗生成物を溶離液としてヘプタン/酢酸エチル混合物を用いてシリカゲルのカラムクロマトグラフィーにより精製して、4cを褐色の油状物(1.0g)として得る。
RM-4:メタクリル酸(0.78ml、9.3mmol)および4-(ジメチルアミノ)ピリジン(0.049g、0.4mmol)をジクロロメタン中の1c(1.0g、4.0mmol)の溶液に添加する。反応混合物を、DCM中のN-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド(1.5g、9.7mmol)の溶液で0℃で滴下処理し、室温でさらに2時間撹拌する。反応混合物を減圧濃縮し、油状残渣を、溶離液としてヘプタン/酢酸エチル混合物を用いてシリカゲルのカラムクロマトグラフィーにより精製して、RM-4を白色固体として得る(0.69g)。
例4と同様にして、以下の重合性化合物を合成した。
<例5:RM-5>
Figure 0007438695000166
<例6:RM-6>
Figure 0007438695000167
<混合物例>
本発明によるLC媒体を、示された重量パーセント割合の低分子量成分からなる以下の液晶混合物を用いて調製する(頭字語は、上記表を参照)。
Figure 0007438695000168
Figure 0007438695000169
Figure 0007438695000170
Figure 0007438695000171
Figure 0007438695000172
Figure 0007438695000173
Figure 0007438695000174
Figure 0007438695000175
Figure 0007438695000176
Figure 0007438695000177
Figure 0007438695000178
Figure 0007438695000179
Figure 0007438695000180
Figure 0007438695000181
Figure 0007438695000182
Figure 0007438695000183
Figure 0007438695000184
Figure 0007438695000185
Figure 0007438695000186
Figure 0007438695000187
Figure 0007438695000188
Figure 0007438695000189
Figure 0007438695000190
Figure 0007438695000191
Figure 0007438695000192
Figure 0007438695000193
Figure 0007438695000194
Figure 0007438695000195
Figure 0007438695000196
Figure 0007438695000197
Figure 0007438695000198
Figure 0007438695000199
Figure 0007438695000200
Figure 0007438695000201
Figure 0007438695000202
Figure 0007438695000203
Figure 0007438695000204
Figure 0007438695000205
Figure 0007438695000206
Figure 0007438695000207
Figure 0007438695000208
Figure 0007438695000209
Figure 0007438695000210
Figure 0007438695000211
Figure 0007438695000212
Figure 0007438695000213
Figure 0007438695000214
<混合物例の一般的な手順>
重合性混合物は、上記ネマチックホスト混合物H1~H47のいずれかに、合成例1~6の重合性化合物(例えば、RM-3、0.3%)および表Gから選択される1種類以上の垂直配向用の自己配向添加剤(例えば、SA-20、1.0%)を添加することによって調製する。
<混合物例1:重合性混合物P1>
本発明による重合性混合物P1を、ネマチックLCホスト混合物H1に、重合性化合物3(0.30%)および自己配向添加剤SA-20を添加することによって調製する。
Figure 0007438695000215
<比較混合物例:重合性混合物C1>
比較目的で、重合性混合物C1を、重合性化合物を化合物RM-C1(ビフェニルコアを有し、側方置換基を有しない。)で置き換えることによって調製する。
Figure 0007438695000216
重合性混合物中のRMの濃度はそれぞれ0.3重量%である。個々の重合性混合物の組成を表1に示す。
<表1.液晶LC成分B)(LCホスト)、重合性化合物(RM)、および自己配向添加剤(SA、重合性)を含む混合物>
Figure 0007438695000217
<使用例>
個々の重合性混合物をPSA試験用セルに充填し、電圧の印加下でRMを重合させ、残存RM含量、バックライトストレス下のVHR、チルト角生成、およびチルト角安定性などのいくつかの特性を測定する。
<残存RMの測定>
UV曝露後の混合物中の残存未重合RMの含有量(重量%で)を測定する。UV手順は、パネル製造のプロセス条件と同様とする(2分間の第1のUV硬化、120分間の第2のUV最終硬化)。
この目的のために、重合性混合物を、6~7μmのセルギャップを有するおよそ200nm厚のITO層でコートされたソーダライムガラス製の電気光学試験セルに充填する。
試験用セルをMHランプ(UV-Cube 2000)で320nmのロングパスフィルター(N-WG320)および100mW/cmの光強度を使用して2分間照射してRMの重合を引き起こす。最終硬化はC型光源を用いて120分間行う。
重合後に試験用セルを開け、2mlのメチルエチルケトンで混合物を溶解して試験用セルから洗い出し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により分析する。結果を表2に示す。
<表2:残存RM含量>
Figure 0007438695000218
本発明による重合性混合物では、約0.001%の検出限界内では残存RMを検出できなかった。比較混合物では、0.004%のRM-C1を検出できた。
表2から、本発明によるRM-3を含む重合性混合物では、従来のRM-C1をを含む重合性混合物と比較して残存RMの量が顕著に少ないことが分かる。
<電圧保持率(VHR)>
VHRの測定のために、重合性混合物を、およそ20nm厚のITO層を有する2枚のAFガラス基板からなる電気光学試験セルに充填する。
VHRは、照射の前後に、1V/60Hzの電圧を印加して60℃で測定する。VHRは、UVプロセスの前後、および6日間のバックライトストレス後に測定する。VHR測定用のUVプロセス:40°でメタルハライドランプ(100mW/cm、320nmカットフィルターを用いて120分)。バックライトストレス:高出力バックライトの下で40℃で保管。
さまざまなRM間のVHRの差を、RM-C1を基準として次式で表す。
Figure 0007438695000219
正の値は基準RM-C1に対するVHRの改善に対応し、負の値は基準に対するVHRの低下を表す。
結果を表3に示す。
<表3:試料と基準RM-C1を用いた混合物とのVHR値の差>
Figure 0007438695000220
表3から、本発明によるRM1は、基準RM-C1のVHRレベルを維持できることが分かる。
<チルト角生成>
チルト角生成の測定のために、VAポリイミド配向層を有しないおよそ200nm厚のITO電極層でコートされた2枚のソーダライムガラス基板からなる電気光学的試験用セルに重合性混合物を充填する。セルギャップはおよそ4μmである。
MHランプ(UV-Cube 2000)を用いて、320nmのロングパスフィルター(N-WG320)および100mW/cmの光強度を使用して、20℃で、24VRMSの矩形電圧(交流、1khz)を印加しながら試験用セルを照射してRMの重合およびチルト角の生成を引き起こす。照光時間をそれぞれ表に示す。生成したチルト角を12時間後にAxometrics社製Mueller Matrix偏光計「AxoScan」を使用して測定した。結果を表4に示す。
<表4-チルト角生成>
Figure 0007438695000221
表4から、本発明によるRM-1を用いたLCホストでは、チルト角生成により望ましいチルト角85°(垂直方向から5°逸れている)がもたらされ、一方、比較例のチルト角は垂直から8°であり、これは既に最適範囲から幾分外れている。
<チルト安定性>
200nmのITO層および30nmのポリイミド層(JALS-2096-R1)でコートされたソーダライムガラスからなる試験用セル中に混合物を充填した。ポリイミド層は互いに逆平行にラビングされている。セルギャップはおよそ4μmである。
メタルハライドランプ(UV-Cube 2000)を用いて、320nmのロングパスフィルター(N-WG320)および100mW/cmの光強度を使用して、20℃で、10VRMS(1khz)の矩形電圧を印加して照射することによってチルトを生成させる。生成したチルトを12時間後にAxometrics製のMueller Matrix偏光計「AxoScan」を使用して測定する。
RM-C1の場合、N3において84.8°のプレチルトが生成し、RM-1の場合、N3において87.5°のチルト角が生成した。その後、セルに、1kHzの周波数の10VRMSの矩形波を用いて、40℃で168時間電気的ストレスをかけた。10~20分の緩和時間の後、チルト角を再び測定した。結果を以下の式に従って下記表5に示す。
Figure 0007438695000222
この値が0に近づくほど、生成されるチルトがより安定する。高いチルト安定性はまたディスプレイにおける焼き付きの減少の指標でもある。
<表5-チルト安定性>
Figure 0007438695000223
表5から、RM-3を用いて生成されたチルトが、比較例のRM-C1と同じように安定であることが分かる。
全体として、上記の結果は、本発明によるRMによれば、UVプロセス後の混合物中の低イオン含量および高VHRを維持しながら完全な重合で迅速なUV硬化が可能となり、かつ電気的応力後に高いチルト安定性を有する調整されたチルト角生成が可能となることを示す。
したがって、本発明によるRMは、従来技術のRMと比較して、より優れた全体性能を示す。

Claims (18)

  1. 液晶(LC)媒体であって、
    - 1種類以上の式Iの重合性化合物を含む重合性成分A)、
    - 1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物を含む液晶LC成分B)、および
    - 1種類以上の式IIの垂直配向用の自己配向添加剤
    を含み、
    ただし、式IおよびIIは以下のとおり定義される、液晶(LC)媒体。
    Figure 0007438695000224
    (式中、個々の基は、互いに独立に、それぞれの出現において同一にまたは異なって、以下の意味を有する:
    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、
    、Aは、ベンゼンまたはナフタレンであり、これらは任意に1個以上の基L、L11またはP-Sp-により置換されていてもよく、
    ただし、少なくとも1個の基AまたはAは、少なくとも1個の置換基L11により置換されており、
    11は、-CH-O-CH、-CH-O-C、または-CH-O-Cを表し、
    は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-OCH-、-CHO-、-SCH-、-CHS-、-CFO-、-OCF-、-CFS-、-SCF-、-(CHn1-、-CFCH-、-CHCF-、-(CFn1-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH-CH-CO-O-、-O-CO-CH-CH-、-CR00-、または単結合を表し、
    、R00は、Hまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
    Rは、P-Sp-または-Sp(P) を表し、
    Lは、F、Cl、-CN、P-Sp-、または1~25個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキルを表し、ただし1個以上の隣接していないCH基は、任意に、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、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置き換えられていてもよく、ただし1個以上のH原子は、任意に、P-Sp-、F、またはClでそれぞれ置き換えられていてもよく、
    zは、1、2、または3を表し、
    n1は、1、2、3、または4を表す。)
    Figure 0007438695000225
    (式中、
    MESは、2個以上の環を含むカラミチックメソゲン基であり、ただし、該環は、直接または間接的に互いに連結しているか、または互いに縮合しており、該環は、任意に置換されていてもよく、該メソゲン基は、任意に、直接またはスペーサーを介してMESに連結された1個以上の重合性基により追加的に置換されていてもよく、
    は、カラミチックメソゲン基MESの末端位に存在する極性アンカー基であり、該アンカー基は、少なくとも1個の炭素原子、および、-OH、-SH、-COOH、-CHO、または第1級もしくは第2級アミン官能基から選択される少なくとも1個の基を含み、かつ該アンカー基は、任意で1または2個の重合性基Pを含んでもよく、
    ここで、式IIの自己配向添加剤は、少なくとも1つの重合性基を有する。)
  2. 式Iにおいて、-A-(Z-A-が以下の式から選択される、請求項1に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000226
    (式中、少なくとも1個の環は、少なくとも1個の基L11により置換されており、ベンゼン環は、任意に、1個以上の請求項1に定義されるとおりの基LまたはP-Sp-によりさらに置換されていてもよい。)
  3. 式Iが以下のサブ式から選択される、請求項1または2に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000227
    (式中、
    r1、r3、r6は、互いに独立に、0、1、2、または3を表し、
    r2は、0、1、2、3、または4であり、
    r4、r5は、互いに独立に、0、1、または2であり、
    式中、r1+r6≧1、r1+r2+r3≧1、r4+r5≧1、r1+r3+r4≧1であり、少なくとも1個の基Lは、-CH-O-CH、-CH-O-C、または-CH-O-Cを表し、
    ただし、式I1において、少なくとも1個の基Spは単結合である。)
  4. 式Iが以下のサブ式から選択される、請求項1~3のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000228
    Figure 0007438695000229
    Figure 0007438695000230
    Figure 0007438695000231
    (式中、P、Sp、L、r1~r6は、請求項4において与えられる意味を有し、少なくとも1個の基Lは、-CH-O-CH、-CH-O-C5、または-CH-O-Cを表す。)
  5. 式Iにおいて、Pがアクリレートまたはメタクリレートを表す、請求項1~4のいずれか1項に記載のLC媒体。
  6. 式Iにおいて、Spが単結合であるか、-(CHp2-、-(CHp2-O-、-(CHp2-CO-O-、-(CHp2-O-CO-(式中、p2は2、3、4、5、または6であり、O原子またはCO基はそれぞれベンゼン環に連結している。)を表す、請求項1~5のいずれか1項に記載のLC媒体。
  7. 垂直配向用の自己配向添加剤が、式IIaの化合物である、請求項1~6のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000232
    (式中、
    、Aは、それぞれ互いに独立に、芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式、またはヘテロ環式基を表し、ただし該基はまた縮合環を含んでもよく、かつ該基はまた基Lまたは-Sp-Pにより単置換または多置換されていてもよく、
    は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)R、任意に置換されていてもよいシリル、任意に置換されていてもよい3~20個のC原子を有するアリールもしくはシクロアルキル、または直鎖状もしくは分岐状の25個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、もしく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原子はそれぞれFまたはClにより置き換えられていてもよく、
    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、
    は、それぞれ互いに独立に、単結合、-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-、-(CR00n1-、-CH(-Sp-P)-、-CHCH(-Sp-P)-、または-CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-を表し、
    n1は、1、2、3、または4を表し、
    mは、1、2、3、4、または5を表し、
    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、
    00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、
    は、互いに独立して、H、ハロゲン、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-により、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またはClにより置き換えられていてもよい。)、または基-Sp-Pを表し、
    は、請求項1において定義されるとおりの極性アンカー基を表す。)
  8. 自己配向添加剤が、以下の式から選択されるアンカー基Rを有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の液晶媒体。
    Figure 0007438695000233
    または
    Figure 0007438695000234
    (式中、
    pは、1または2を表し、
    qは、2または3を表し、
    Bは、置換または無置換の環系または縮合環系を表し、
    Yは、互いに独立に、-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NR11-、または単結合を表し、
    oは、0または1を表し、
    は、互いに独立に、H、アルキル、フルオロアルキル、OH、NH、NHR11、NR11 、OR11、C(O)OH、または-CHOを表し、
    ただし、少なくとも1個の基Xは、-OH、-NH、NHR11、C(O)OH、および-CHOから選択される基を表し、
    11は、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
    Sp、Sp、Spは、それぞれ互いに独立に、スペーサー基または単結合を表し、
    Spは、3価または4価の基を表す。)
  9. 垂直配向用の自己配向添加剤が、式II-A~II-Dの化合物から選択される、請求項1~8のいずれか一項に記載の液晶媒体。
    Figure 0007438695000235

    (式中、R、R、A、Z、Sp、P、およびLは、請求項7において式IIについて定義されるとおりの意味を有し、
    mは、1、2、3、または4を表し、
    r1は、0、1、2、3、または4である。)
  10. 1種類以上の式CYおよび/またはPYの化合物を含むことを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000236
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    aは、1または2を表し、
    bは、0または1を表し、
    Figure 0007438695000237
    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-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-、または-CO-O-により、O原子が互いに直接連結しないようにして置き換えられていてもよく、
    は、-CH=CH-、-CHO-、-OCH-、-CFO-、-OCF-、-O-、-CH-、-CHCH-、または単結合を表し、
    1~4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、またはCHFを表す。)
  11. 1種類以上の以下の式の化合物を含むことを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007438695000238
    (式中、個々の基は以下の意味を有する:
    Figure 0007438695000239
    Figure 0007438695000240
    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-、-CH=CH-、-CO-、-O-CO-、または-CO-O-により、O原子が互いに直接連結しないようにして置き換えられていてもよく、
    は、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-COO-、-OCO-、-C-、または-CF=CF-を表す。)
  12. 式Iの重合性化合物が重合されていることを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載のLC媒体。
  13. 請求項1において定義されるとおりの液晶成分B)を、請求項1~6のいずれか1項において定義されるとおりの1種類以上の式Iの化合物と、1種類以上の式IIの化合物と、任意成分としてさらなる液晶化合物および/または添加剤と混合する工程を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載のLC媒体を調製する方法。
  14. 請求項1~12のいずれか1項において定義されるとおりのLC媒体を含むLCディスプレイ。
  15. PSAディスプレイである、請求項14に記載のLCディスプレイ。
  16. PS-VA、PS-UB-FFS、PS-正-VA、またはポリマー安定化SA-VAである、請求項15に記載のLCディスプレイ。
  17. 2枚の基板(それらの少なくとも一方は光に対して透明である。)と、それぞれの基板上に提供された電極または基板の一方のみ上に提供された2つの電極と、基板間に配置された請求項1~12のいずれか1項において定義されるとおりのLC媒体の層とを含み、重合性化合物がディスプレイの基板の間で重合されることを特徴とする、請求項15または16に記載のLCディスプレイ。
  18. 請求項1~12のいずれか1項において定義されるとおりのLC媒体をディスプレイの基板間に提供する工程と、重合性化合物を重合する工程とを含む、請求項14~16のいずれか1項に記載のLCディスプレイを製造する方法。
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