説明

液晶ディスプレイ

【課題】液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】本発明は、PS(polymer stabilised:ポリマー安定化)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)タイプのLCディスプレイにおける、LC(liquid−crystal:液晶)化合物と、該LC化合物を含むLC媒体との使用に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、PS(polymer stabilised:ポリマー安定化)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)タイプのLCディスプレイにおける、LC(liquid−crystal:液晶)化合物と、該LC化合物を含むLC媒体との使用に関する。
【背景技術】
【0002】
現在使用されているLCディスプレイは、大半がTN(twisted nematic:ツイストネマチック)タイプのものである。しかしながら、これらは、コントラストの視野角依存性が強い不都合を有する。
【0003】
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媒体層を含有しており、そこでは、通常、LC媒体は負の値の誘電(DC:dielectric)異方性を有する。スイッチが切れている状態で、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。電極に電圧を印加すると、電極表面に平行な液晶分子の再配向が起きる。
【0004】
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(DC)異方性のLC層を有しているOCB(optically compensated bend:光学補償ベンド)ディスプレイが知られている。電圧を印加すると、電極表面に垂直なLC分子の再配向が起きる。加えて、暗状態においてベンドセルの光に対する望ましくない透明性を防ぐために、通常、OCBディスプレイは1枚以上の複屈折光学的リターデーションフィルムを含有する。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。
【0005】
また、2枚の基板の間にLC層を含有する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が、ただし、通常、櫛形で櫛歯状構造の基板の一方のみの上に2つの電極が配置されている。電極に電圧を印加すると、それによりLC層に平行な有意な成分を有する電界が生成される。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)ディスプレイが提案されており(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)、同様に同一の基板上に2つの電極を含有するが、IPSディスプレイとは対照的に、これらの一方のみが構造化された(櫛形)電極の形状であり、他方の電極は構造化されていない。それにより、強力な所謂「フリンジ場」、即ち、電極端の近傍における強力な電界およびセル全体にわたって強力な垂直成分および強力な水平成分の両者ともを有する電界が生成される。IPSディスプレイおよびFFSディスプレイの両者とも、コントラストの視野角依存性が低い。
【0006】
より最近のタイプのVAディスプレイにおいて、LC分子の均一な配向は、LCセル内の複数の比較的小さなドメインに限定されている。チルトドメインとしても知られるこれらのドメイン間には、ディスクリネーションが存在する場合がある。従来のVAディスプレイと比較して、チルトドメインを有するVAディスプレイは、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、スイッチが入っている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的方向は、電極を特別に設計することで制御される。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、通常、これは突起を有する電極によって達成され、局所的なプレチルトが生じる。結果として、電圧を印加すると、LC分子は電極表面に平行に、セルで異なって定義される領域中で異なる方向に配向する。それによって「制御された」スイッチングが達成され、干渉ディスクリネーション線の形成が妨げられる。この配向によってディスプレイの視野角が改良されるが、しかしながら、光に対する透明性が低下する結果となる。MVAの更なる開発のために片方の電極側のみの突起が利用され、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セル内に均一でない電界を生じるが、これは制御されたスイッチングが依然として達成されることを意味する。光に対する透明性を更に改良するためにスリットと突起との間隔を大きくすることもできるが、これにより応答時間が長くなる結果となる。所謂PVA(patterned VA:パターン化VA)においては、両電極が対向するスリットにより構造化されているという点で突起は完全に不要なものとなり、コントラストの増加および光に対する透明性が改良される結果となるが、技術的に困難でありディスプレイが機械的影響(タップなど)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)を改良することが望まれている。
【0007】
更なる開発は、「ポリマー安定化」ディスプレイとしても知られる所謂PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)ディスプレイである。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)の重合性化合物をLC媒体に添加し、LCセルに導入後、任意に電極間に電圧を印加しながら、通常UV光重合により、その場で重合または架橋する。「反応性メソゲン」(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いる。
【0008】
当面のところ、PSまたはPSAの原理は、さまざまな古典的LCディスプレイ中で使用されている。よって、例えば、PSA−VA、PSA−OCB、PS−IPSおよびPS−TNディスプレイが知られている。PSA−VAおよびPSA−OCBディスプレイにおいては、通常、電極に電圧を印加しながら重合を行い、一方、PSA−IPSディスプレイにおいては、電圧を印加するか印加せずに、好ましくは、印加せずに、重合を行う。試験用セルで示される通り、PSA法は、結果としてセル中にプレチルトを生じる。従って、PSA−OCBディスプレイの場合、オフセット電圧が不必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。PSA−VAディスプレイの場合、このプレチルトは応答時間に対して正の効果を有する。PSA−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、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が可能であり、それによって製造が著しく簡略化され、同時に結果としてコントラストが非常に良好となり、同時に光に対する透明性が非常に良好となる。
【0009】
PSA−VAディスプレイは、例えば、特開平10−036847号公報(特許文献1)、欧州特許出願公開第1 170 626号公報(特許文献2)、米国特許第6,861,107号明細書(特許文献3)、米国特許第7,169,449号明細書(特許文献4)、米国特許出願公開第2004/0191428号公報(特許文献5)、米国特許出願公開第2006/0066793号公報(特許文献6)および米国特許出願公開第2006/0103804号公報(特許文献7)に記載されている。PSA−OCBディスプレイは、例えば、T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁(非特許文献2)およびS.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁(非特許文献3)に記載されている。PS−IPSディスプレイは、例えば、米国特許第6,177,972号明細書(特許文献8)およびAppl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁(非特許文献4)に記載されている。PS−TNディスプレイは、例えば、Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁(非特許文献5)に記載されている。
【0010】
上記の従来の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のいずれとしても動作できる。アクティブマトリクスタイプのディスプレイにおいては、通常、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、パッシブマトリクスタイプのディスプレイにおいては、マルチプレックスによって個々のピクセルがアドレスされ、ただし、両者の方法は先行技術より良く知られている。
【0011】
特にモニター用、特にはテレビ用途には、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(即ち、透過性も)を最適化することも依然として要求されている。ここで、PSA法は、依然として重要な利点を提供するように見受けられる。特に、PSA−VA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、試験用セルにおいて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。
【0012】
しかしながら、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、また、これまでの全ての望ましい可溶性RMがPSAディスプレイに適しているわけでもなく、プレチルトを測定する直接PSA実験よりも更に適切な選択要件を見出すことは、しばしば困難であるように見受けられる。光開始剤を添加することなくUV光を用いて重合することが望ましい場合、特定の用途に好都合のことがあるが、選択の余地は更に狭くなる。
【0013】
加えて、LC混合物(また、「LCホスト混合物」とも言う)および重合性成分の選択される材料系は、可能な限り良好な電気特性、特に、高い「電圧保持率」(HRまたはVHR:voltage holding ratio)を有していなければならない。UV照射がPSAディスプレイの製造プロセスの不可欠な部分であり、しかしながら、また、製造後のディスプレイにおいて「通常」のストレスとしてもUV照射が起こり得るため、特に、PSAディスプレイにおいて使用するには、UV光照射後の高いHRが重要である。
【0014】
しかしながら、例えば、不適切なチルト、または、チルトが全く確立されないため、または、例えば、TFTディスプレイ用途にはHRが不適切であるため、LC混合物および重合性成分の全ての組み合わせがPSAディスプレイにおける使用に適切に働くとは限らないという問題が生じる。
【0015】
特に、小さいプレチルトの生成を可能とするPSAディスプレイ用で、入手可能であり新規で改良された材料を有することが望ましい。重合の際に、先行技術の材料で使用されるUV照射と同じ時間の後に、更に小さいプレチルトを生成するか、および/または、より短い曝露時間の後に、先行技術の材料と同じプレチルトを既に生成するかのいずれかである材料が特に望ましい。これにより、ディスプレイの製造時間(タクトタイム)および製造コストを低減できる。
【0016】
PSAディスプレイを製造する際のもう一つ問題は、チルト角を生成するために使用される重合工程後における、未反応のRMの存在および除去である。例えば、ディスプレイを動作する際のディスプレイ内における未制御な重合のために、その様な未反応のRMがディスプレイの特性および性能に悪影響を及ぼすことがある。
【0017】
よって、先行技術のPSAディスプレイは、望ましくない「画像の固着」または「画像の焼付」(この場合、選択されたピクセルをアドレスすることによってディスプレイ中に生成された画像が、このピクセルに対する電圧をスイッチオフした時でさえ、または、他のピクセルをアドレスした時においてさえも、見えるままで残る。)と言った効果をしばしば示す。
【0018】
例えば、低いHRのLCホスト混合物を使用すると、画像の固着が起こることがあり、この場合、周囲光またはディスプレイのバックライトより発せられるUV成分が、LC分子内に望ましくない開裂反応を誘発することがある。これにより、イオン性の不純物に至ることがあり、イオン性不純物は電極または配向層において濃縮され、そこで、それらによって、ディスプレイに印加された有効電圧の低下が引き起こされる。また、この効果は、高分子成分を含有しない従来のディスプレイについても知られている。
【0019】
PSAディスプレイにおいては、追加の画像固着の効果が観察されることがあり、これは、残留する未重合のRMの存在によって引き起こされる。その様なディスプレイにおいては、周囲光またはバックライトより発せられるUV成分が、未反応のRMの望ましくない自発的な重合を引き起こす。このため、アドレスされているピクセルにおいては、数回のアドレスサイクルの後に、チルト角が変化することがあり、これにより、透過率の変化が引き起こされ、一方、アドレスされていないピクセルにおいては、チルト角および透過率は影響を受けないままである。
【0020】
従って、PSAディスプレイを製造する際、重合反応が可能な限り完結していること、および、PSAディスプレイの製造後にPSAディスプレイ内に残留する未重合のRMの量が可能な限り低いことが望ましい。
【0021】
これらの目的のためには、完全で効果的な重合反応を可能とするRMおよびLCホスト混合物が望まれる。加えて、依然としてディスプレイ内に存在する任意の残留量の未反応のRMを制御して重合することを達成することが望まれる。また、現在知られている材料よりも更に速く効果的な重合を可能とするRMおよびLCホスト混合物も望まれる。
【0022】
もう一つの問題は、UV光重合によってPSAディスプレイを製造するために使用される従来のRMが、しばしば、短い波長、特に、300nm未満において最大UV吸収を示すことである。しかしながら、これらの「硬いUV成分」は有害であり、ディスプレイにおいて使用されている種々の材料および成分を損傷する危険が増大するため、PSAディスプレイの製造プロセスにおいては、その様な短い波長のUV放射への曝露を避けることが望ましい。従って、ディスプレイの製造では、好ましくは、特に320nmを超え、更には350nmを超える、より長い波長のUV曝露系を使用する。
【0023】
従って、上述の問題を解決するのに適しており、PSまたはPSAディスプレイにおいて使用するためで、入手可能な材料および材料の組み合わせ、特に、RMおよびLCホスト混合物を有することが望まれる。特に、材料は、以下の改良を1つ以上提供しなければならない:
−より長いUV波長、特に320nm以上、好ましくは350nm以上を使用する効果的な重合が可能となること、
−RMの光重合のために使用されるUV照射の負の影響に対する、より良好な保護を提供すること、
−一般的に、改良されたUV安定性を提供すること、
−より速く更に効果的な重合反応を行えること、
−ディスプレイ内において残留する未重合のRMの量を低減すること、
−先行技術のPSAディスプレイおよび材料と比較して、小さいチルト角のより速い生成、および/または、より小さいチルト角の生成が可能となること、
−PSAディスプレイにおける画像の固着が低減されること。
【0024】
新規なPSAディスプレイおよびPSAディスプレイにおいて使用するための新規な材料、特に、LCホスト混合物およびRMを提供し、それらは、上述の問題を解決するのに適しており、上記の不都合を有していないか、または、より小さい程度にのみ有し、1つ以上の上述の改良および利点を提供することが本発明の目的であった。
【0025】
加えて、PSAディスプレイは、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、低い閾電圧を有していなければならず、それらは、多数の中間調(灰色遮光)、高いコントラストおよび広い視野角を促進し、UV曝露後の高い値のHRを有する。携帯用途向けのPSAディスプレイにおいては、LC媒体は、低い閾電圧および高い複屈折を示さなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0026】
【特許文献1】特開平10−036847号公報
【特許文献2】欧州特許出願公開第1 170 626号公報
【特許文献3】米国特許第6,861,107号明細書
【特許文献4】米国特許第7,169,449号明細書
【特許文献5】米国特許出願公開第2004/0191428号公報
【特許文献6】米国特許出願公開第2006/0066793号公報
【特許文献7】米国特許出願公開第2006/0103804号公報
【特許文献8】米国特許第6,177,972号明細書
【非特許文献】
【0027】
【非特許文献1】S.H.Jungら、Jpn.J.Appl.Phys.、43巻、3号、2004年、1028頁
【非特許文献2】T.−J−Chenら、Jpn.J.Appl.Phys.45巻、2006年、2702〜2704頁
【非特許文献3】S.H.Kim、L.−C−Chien、Jpn.J.Appl.Phys.43巻、2004年、7643〜7647頁
【非特許文献4】Appl.Phys.Lett.1999年、75巻(21号)、3264頁
【非特許文献5】Optics Express 2004年、12巻(7号)、1221頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0028】
驚くべきことに、ここで、PSAディスプレイにおいて以降に記載される通りの本発明によるLC化合物、LC混合物およびLC媒体を使用することによって、これらの目的を達成できることが見出された。特に、驚くべきことに、RMと組み合わせて、特定のターフェニルまたはクオターフェニル化合物を含有するLCホスト混合物を使用する場合、先行技術のLCホスト混合物と比較して、より高い波長においてUV放射線量でRMを重合し、有害で障害を与えるUV光に対して改良された保護を提供し、より長いUV波長による光重合が可能となり、より速く、より効果的で、より完全なRMの光重合を達成することが可能であることが見出された。また、それにより、プレチルト角のより速い生成、および、UV曝露時間および/またはUV強度および/またはUV放射線量の低減が可能となり、より時間および費用効率の高い製造プロセスを行える。また、それにより、未反応のRMの残留量が低減され、画像固着の効果が抑制される。
【課題を解決するための手段】
【0029】
本発明は、好ましくは、LCディスプレイにおいて使用するためで、非常に好ましくは、PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)ディスプレイにおいて使用するためで、1種類以上の重合性化合物またはRM(reactive mesogen:反応性メソゲン)を更に含有するLC媒体において、式Iの化合物、または、式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物を使用することに関する。
【0030】
【化1】

式中、個々の基は以下の意味を有する。
【0031】
【化2】


を表し、

は1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
はRで与えられる意味の1つを有するか、または、Xを表し、
は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または、2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHF、好ましくは、FまたはCl、最も好ましくは、Fを表し、
pは0または1を表す。
【0032】
本発明は、更に、式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物と、LCディスプレイ、特に、PSまたはPSAディスプレイにおけるLC混合物の使用とに関する。
【0033】
本発明は、更に、式Iの1種類以上の化合物を含むか、または、式Iの1種類以上の化合物を含有するLC混合物を含み、および、更に、1種類以上の重合性化合物またはRMを含むLC媒体と、ディスプレイ、特に、PSまたはPSAディスプレイにおけるLC媒体の使用とに関する。
【0034】
−好ましくは、RMより選択される1種類以上の重合性化合物を含む重合性成分A)と、および
−好ましくは、ネマチック相を有し、式Iの1種類以上の化合物を含み、好ましくは、上および下に記載される通りのLC混合物より選択される液晶成分B)と
を含むLC媒体が特に好ましい。
【0035】
本発明は、更に、式Iの1種類以上の化合物を、1種類以上の重合性化合物またはRMと、および、任意成分として、1種類以上の更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って、上および下に記載される通りのLC媒体を調製する方法に関する。
【0036】
本発明は、更に、上および下に記載される通りで、好ましくは、PSまたはPSAディスプレイであり、式Iの1種類以上の化合物、または、それらを含むLC混合物またはLC媒体を含むLCディスプレイに関する。
【0037】
特に好ましいPSおよびPSAディスプレイは、PSA−VA、PSA−OCB、PS−IPS、PS−FFSおよびPS−TNディスプレイ、非常に好ましくは、PSA−VAおよびPSA−IPSディスプレイである。
【0038】
本発明は、更に、上および下に記載される通りのLC媒体と、PSおよびPSAディスプレイにおけるLC媒体の使用と、LC媒体を含むPSおよびPSAディスプレイ(ただし、重合性成分(1種類または多種類)または重合性化合物(1種類または多種類)またはRM(1種類または多種類)は重合されている。)とに関する。
【0039】
本発明は、更に、電圧を印加して重合性化合物(1種類または多種類)をその場で重合することによって、LC媒体中にプレチルト角を生成するために、1種類以上の重合性化合物を含むLC媒体において、式Iの化合物および式Iの化合物を含むLC混合物を使用することに関する。
【0040】
本発明は、更に、2枚の基板および2つの電極(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は、その上に提供された1つまたは2つの電極を有する。)と、基板間に配置され、重合された成分および低分子量成分を含むLC媒体層(ただし、重合された成分は、1種類以上の重合性化合物を、ディスプレイセルの基板間においてLC媒体中で、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合することで得ることができ、ただし、低分子量成分は上および下で記載される通りの式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物である。)とを含むディスプレイセルを含有するPSまたはPSAディスプレイに関する。
【0041】
本発明は、更に、1種類以上の重合性化合物と、上および下に記載される通りの式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物とを含むLC媒体を、2枚の基板および2つの電極を含むディスプレイセル(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は、その上に提供された1つまたは2つの電極を有する。)内に提供し、好ましくは、電極に電圧を印加しながら、1種類以上の重合性化合物を重合することによって、上および下で記載される通りのPSまたはPSAディスプレイを製造する方法に関する。
【0042】
本発明のPSおよびPSAディスプレイは、好ましくは、透明層として2つの電極を含有し、ただし、これら2つの電極は、ディスプレイセルを形成する2枚の基板の一方または両方上に提供されている。よって、例えば、VAタイプのディスプレイにおいては、2枚の基板のそれぞれの上に1つの電極が提供されているか、または、例えば、IPSまたはFFSタイプのディスプレイにおいては、一方の基板の上に2つの電極の両方が提供されており、他方の基板の上には電極が提供されていないかのいずれかである。
【発明を実施するための形態】
【0043】
<用語の定義>
他に明言しない限り、上および下において、用語「PSA」は、PSおよびPSAディスプレイの両者に対して使用される。
【0044】
用語「チルト」および「チルト角」は、LCディスプレイにおいてセル壁の表面に対するLC混合物またはLC媒体中のLC分子のチルトまたは傾いている配向を言う。本明細書において、チルト角は、LC分子の分子長軸(LCダイレクタ)と、LCセルを形成する平坦で平行な基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、例の欄に記載されている。他に明言限り、上および下で与えられる角度の値は、この測定方法について言う。
【0045】
用語「反応性メソゲン」または「RM(reactive mesogen)」は、メソゲン基および重合に適切な1個以上の官能基(重合性基または基Pとしても知られる。)を含有する化合物を表す。
【0046】
また、以降では、式Iの化合物を含有し、任意成分として、更なる液晶またはメソゲン化合物を含有するが、重合性または重合された化合物は含有せず、上および下に記載される通りのLC混合物またはLC成分B)を、「(LC)ホスト混合物」または「(LC)低分子量成分」とも呼ぶ。
【0047】
用語「低分子量」および「非重合性」は、通常、モノマー性で、当業者に既知の通常の条件下、特に、本発明のLC媒体において使用する場合、重合性化合物およびRMを重合する際に適用される条件下において重合に適する官能基を一切含有しない化合物を表す。
【0048】
用語「ネマチック成分」および「ネマチックLC混合物」は、以降において使用する場合、ネマチックLC相を有するが、加えて、他のLC相(例えば、スメクチック相など)を有してもよいLC混合物を意味するが、非常に好ましくは、ネマチックLC相のみを有し、他のLC相を有さないLC混合物を意味する。
【0049】
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、それの引力および斥力的相互作用の異方性によって、低分子量または高分子物質中で液晶(LC:liquid−crystalline)相の発生に本質的に寄与する基を表す。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液晶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、メソゲン化合物が液晶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単位である。メソゲンまたはLC化合物に関して使用される用語および定義の概説は、Pure Appl.Chem.73巻(5号)、888頁(2001年)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。
【0050】
用語「スペーサー基」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.73巻(5号)、888頁(2001年)およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁を参照。他に示さない限り、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は、上および下において、重合性メソゲン化合物またはRM中でメソゲン基および重合性基(1個または複数)を互いに接続している柔軟性の基を表す。
【0051】
<本発明の詳細な記載>
本発明によるPSAディスプレイにおいて使用するためのLC媒体は、好ましくは光放射、非常に好ましくはUV放射に曝露することによって重合できる1種類以上の重合性化合物またはRMを含有する。加えて、LC媒体は、好ましくは、式Iの1種類以上の化合物と、メソゲンまたは液晶化合物から選択され、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン化合物より選択される1種類以上の更なる化合物とを含むLC混合物を含有する。LC混合物は、好ましくは、重合性化合物またはRMを重合するために使用される条件下における重合反応に対して安定または非反応性の低分子量(即ち、モノマーまたは未重合の)化合物のみから成る。
【0052】
重合性化合物は、好ましくは、RMより選択される。
【0053】
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。
【0054】
好ましくは、本発明によるLC媒体は、上および下で記載される通り、1種類以上の重合性化合物およびLCホスト混合物より本質的に成る。しかしながら、LC媒体またはLCホスト混合物は、例えば、キラルドーパント、重合開始剤、禁止剤、安定剤、界面活性剤、ナノ粒子などから選択される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もよい。
【0055】
LCホスト混合物(即ち、重合性成分を一切有さない)における式Iの化合物の濃度は、好ましくは0.1〜30%、非常に好ましくは0.5〜25%、最も好ましくは0.5〜12%である。0.5〜5%の式Iの1種類の化合物を含有するLC混合物、または、0.5〜12%の式Iの2種類以上の化合物を含有するLC混合物が特に好ましい。
【0056】
1〜5種類、好ましくは、1種類、2種類または3種類の式Iの化合物を含有するLC混合物が特に好ましい。
【0057】
本発明は、更に、重合性化合物を含有しないが、非重合性または低分子量化合物より本質的に成り、上および下に記載される通りの新規なLC混合物に関する。これらのLC混合物は、VA−およびMVA−ディスプレイなどのVAタイプの古典的なディスプレイにおいて使用できる。本発明は、更に、その様なLC混合物を含有するLCディスプレイ、好ましくは、VAおよびMVAディスプレイに関する。
【0058】
式Iの化合物、および、それらを含むLC混合物およびLC媒体は、PSまたはPSAディスプレイにおける使用に特に適しており、特に、以下の1つ以上の改良を提供する:
−好ましくは320nm以上、非常に好ましくは350nm以上の、より長いUV波長を使用して、PSAディスプレイを製造できる、
−UV曝露時間、UV放射強度、UV放射エネルギーおよびUV放射線量の1つ以上を低減できる、
−RMの光重合のために使用されるUV照射の負の影響に対する、より良好な保護が提供される、
−全体として、LC媒体およびLCディスプレイのUV安定性が改良される、
−より速く更に効果的に重合反応を行うことができ、RMの重合度を増加でき、また、それにより、ディスプレイ内に残留する未重合のRMの量も低減される、
−先行技術の材料を使用するディスプレイ内と同一の小さいチルト角を更に速く生成できるか、および/または、先行技術の材料を使用するPSAディスプレイ内より更に小さいチルト角を生成できる、
−PSAディスプレイにおける画像の固着を低減できる。
【0059】
また、重合性LC媒体において式Iの化合物は、UV放射のエネルギーを移動させることによって増感剤のように振る舞い、RMの重合を活性化することも観察された。
【0060】
加えて、本発明のLC媒体およびLC混合物は、高い比抵抗値および望ましくない自発的な結晶化に対する良好な低温安定性(LTS:low temperature stability)を有し、PSAディスプレイにおいて使用する場合、光開始剤を使用しないですら、適正なチルト角を示す。また、本発明によるLC混合物およびLC媒体は、先行技術において開示される通りのLC混合物を含むディスプレイと比較して、著しく更に低い閾電圧および更に高い複屈折を示すため、本発明によるLC混合物およびLC媒体は有利である。従って、本発明によるLC混合物およびLC媒体は、携帯用途向けのディスプレイにおける使用に特に適している。
【0061】
本発明の第1の好ましい実施形態は、以下より選択される1個以上の環を含む式Iの化合物より成る第1のサブ群に関する。
【0062】
【化3】

式中、LおよびLは式Iにおいて与えられる意味を有し、ただし、RはXを表し、pは0または1である。この第1のサブ群の化合物は、好ましくは、1.5より大きい正の誘電異方性Δεを有する。
【0063】
好ましくは、この第1のサブ群の化合物において、環
【0064】
【化4】

は、以下の環から成る群より選択される。
【0065】
【化5】

式中、LおよびLは、式Iにおいて与えられる意味を有する。
【0066】
非常に好ましくは、この第1のサブ群の化合物は、1個以上の環
【0067】
【化6】

および/または、2個以上の環
【0068】
【化7】

を含有し、ただし、LおよびLは、式Iにおいて与えられる意味を有する。
【0069】
本発明の第2の好ましい実施形態は、以下より選択される1個以上の環を含む式Iの化合物より成る第2のサブ群に関する。
【0070】
【化8】

式中、LおよびLは式Iにおいて与えられる意味を有し、ただし、RはRの意味の1つを有し、pは0または1、好ましくは、1である。この第2のサブ群の化合物は誘電的に中性であるか、または、より好ましくは、−1.5より小さい負の誘電異方性Δεを有する。
【0071】
好ましくは、この第2のサブ群の化合物において、環
【0072】
【化9】

は、以下の環から成る群より選択される。
【0073】
【化10】

式中、LおよびLは、式Iにおいて与えられる意味を有する。
【0074】
非常に好ましくは、この第2のサブ群の化合物は、1個以上の環
【0075】
【化11】

および/または、1個以上の環
【0076】
【化12】

および、1個以下の環
【0077】
【化13】

を含有し、ただし、LおよびLは、式Iにおいて与えられる意味を有する。
【0078】
上および下において、「誘電的に中性」は、−1.5〜+1.5の誘電異方性Δεを有する化合物を意味する。
【0079】
−LおよびLは、FまたはCl、好ましくは、Fを表す、
−pは0である、
−pは1である、
−Rは、直鎖状で1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ、または、直鎖状で2〜6個のC原子を有するアルケニルである、
−Rは、Rの意味の1つを有する、
−RはXを表し、好ましくは、F、Cl、CF、CHF、OCF、OCHF、OCFHCF、OCFHCHF、OCFHCHF、OCFCH、OCFCHF、OCFCHF、OCFCFCHF、OCFCFCHF、OCFHCFCF、OCFHCFCHF、OCFCFCF、OCFCFCClF、OCClFCFCFまたはCH=CF、非常に好ましくは、FまたはOCF、最も好ましくは、Fより選択される
式Iおよび上および下に記載される通りの好ましい実施形態の化合物が特に好ましい。
【0080】
第1のサブ群の化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
【0081】
【化14】

式中、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O原子または単結合を表し、Xは、FまたはOCF、好ましくは、Fを表す。
【0082】
式IA1およびIA2の化合物が特に好ましい。
【0083】
第2のサブ群の化合物は、好ましくは、以下のサブ式から成る群より選択される。
【0084】
【化15】

【0085】
【化16】

【0086】
【化17】

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O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。
【0087】
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。
【0088】
式IB1、IB2、IB21、IB22およびIB23の化合物、特に、Rが、好ましくは、1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキルであり、Rが、好ましくは、CH=CHCHCH−である式IB2、IB21およびIB23のものが特に好ましい。
【0089】
本発明のもう一つの好ましい実施形態はLC混合物および該LC混合物を含むLC媒体に関し、該LC混合物は、
−好ましくは、0.5〜5%の濃度において、上に記載される通りの第1のサブ群より選択される1種類以上の化合物(好ましくは、正のΔεを有する化合物)と、および
−好ましくは、0.5〜12%の濃度において、上に記載される通りの第2のサブ群より選択される1種類以上の化合物(好ましくは、誘電的に中性であるか、または、負のΔεを有する化合物)とを含む。
【0090】
この好ましい実施形態による好ましいLC混合物は、式IA1〜IA4から成る群より選択される1種類以上の化合物と、式IB1〜IB21から成る群より選択される1種類以上の化合物とを含む。
【0091】
この好ましい実施形態による非常に好ましいLC混合物は、好ましくはXがFである式IA1の1種類以上の化合物と、好ましくはRが1〜7個のC原子を有する直鎖状のアルキル基であり、(O)が単結合である式IB2の1種類以上の化合物とを含む。
【0092】
本発明のもう一つの好ましい実施形態は、
−1種類以上の重合性化合物またはRMと、および
−好ましくは、pが1であり(クオターフェニル類)、非常に好ましくは、上に記載される通りの第1のサブ群より選択される式Iの1種類以上の化合物(好ましくは、正のΔεを有する化合物)、または、その様な化合物を含有するLC混合物とを含むLC媒体と、
および、上および下に記載される通りのPSAディスプレイを調製するプロセス(ただし、重合性化合物は、320nm以上、好ましくは330nm以上、非常に好ましくは350nm以上、および、好ましくは400nm以下の波長を有するUV光を照射することによって重合される。)において、その様なLC媒体を使用することとに関する。
【0093】
この好ましいプロセスは、例えば、帯域通過フィルターおよび/または遮断フィルター(それらは、それぞれの所望の波長(1つまたは複数)を有するUV光に対して実質的に透過性であり、それぞれの望まない波長を有する光を実質的に遮断する。)を使用することによって行える。例えば、300〜400nmの波長λのUV光による照射が望ましい場合、300nmより大きく400nm未満の波長λに対して実質的に透過性の広帯域通過フィルターを使用し、UV曝露を行うことができる。320nmより大きい波長λのUV光による照射が望ましい場合、320nmより大きい波長λに対して実質的に透過性の遮断フィルターを使用し、UV曝露を行うことができる。
【0094】
「実質的に透過性」とは、所望の波長(1つまたは複数)の入射光の実質的な部分、好ましくは、強度の少なくとも50%をフィルターが伝送することを意味する。「実質的に遮断する」とは、望まない波長の入射光の実質的な部分、好ましくは、強度の少なくとも50%をフィルターが伝送しないことを意味する。「所望の(望まない)波長」とは、例えば、帯域通過フィルターの場合、λの所与の範囲内(外)の波長を意味し、遮断フィルターの場合、λの所与の値より高い(低い)波長を意味する。
【0095】
この好ましいプロセスによって、より長いUV波長を使用することによるディスプレイの製造が可能となり、それにより、短UV光成分の有害で障害を与える効果が低減または更に回避される。
【0096】
UV放射エネルギーは、製造プロセス条件に依存して、一般に、6〜100Jである。
【0097】
特に好ましいLC媒体およびLCホスト混合物を下に示す。
【0098】
a)以下の式より選択される1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物。
【0099】
【化18】

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、
【0100】
【化19】

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またはアルケニル(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよい。)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CH−CHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHF、好ましくは、FまたはClを表す。
【0101】
特に好ましくは、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。更に好ましくは、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。
【0102】
式CYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
【0103】
【化20】

【0104】
【化21】

【0105】
【化22】

【0106】
【化23】

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O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。
【0107】
式PYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
【0108】
【化24】

【0109】
【化25】

【0110】
【化26】

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O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。
【0111】
b)以下の式の1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物:
【0112】
【化27】

式中、個々の基は、以下の意味を有する:
【0113】
【化28】

【0114】
【化29】

およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表す。
【0115】
式ZKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される:
【0116】
【化30】

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。
【0117】
c)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0118】
【化31】

式中、個々の基は、それぞれの出現において同一または異なって、以下の意味を有する:
およびRは、それぞれ互いに独立に、上でRに示される意味の1つを有し、
【0119】
【化32】

【0120】
【化33】

および、
eは、1または2を表す。
【0121】
式DKの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される:
【0122】
【化34】

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。
【0123】
d)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0124】
【化35】

式中、個々の基は以下の意味を有する:
【0125】
【化36】

fは、0または1を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
【0126】
好ましくは、両方の基LおよびL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。
【0127】
式LYの化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される。
【0128】
【化37】

【0129】
【化38】

【0130】
【化39】

式中、Rは上述の意味を有し、(O)はO原子または単結合を表し、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、vは1〜6の整数を表す。Rは、好ましくは、1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル、または、2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル、特に、CH、C、n−C、n−C、n−C11、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−またはCH−CH=CH−(CH−を表す。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、0重量%より多く10重量%以下の量で含む。
【0131】
e)以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0132】
【化40】

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。
【0133】
f)以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0134】
【化41】

【0135】
【化42】

式中、RはRに上で示される意味の1つを有し、alkylはC1〜6−アルキルを表し、dは0または1を表し、zおよびmは、それぞれ互いに独立に、1〜6の整数を表す。これらの化合物におけるRは、特に好ましくは、C1〜6−アルキルまたは−アルコキシまたはC2〜6−アルケニルであり、dは、好ましくは、1である。本発明によるLC媒体は、好ましくは、上述の式の1種類以上の化合物を、0重量%より多く10重量%以下の量で含む。
【0136】
g)以下の式の1種類以上のビフェニル化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0137】
【化43】

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。
【0138】
LC混合物における式B1〜B3のビフェニル類の割合は、好ましくは、少なくとも3重量%、特に5重量%以上である。
【0139】
式B2の化合物が特に好ましい。
【0140】
式B1〜B3の化合物は、好ましくは、以下のサブ式より選択される:
【0141】
【化44】

式中、alkylは、1〜6個のC原子を有するアルキル基を表す。本発明による媒体は、特に好ましくは、式B1aおよび/またはB2cの1種類以上の化合物を含む。
【0142】
h)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0143】
【化45】

式中、RおよびRは上述の意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に、直鎖状のアルキルまたはアルケニルを表す。
【0144】
好ましい混合物は、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。
【0145】
i)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に、好ましくは3重量%より多く、特には5重量%以上、非常に特に好ましくは5〜30重量%の量で含むLCホスト混合物:
【0146】
【化46】

式中、
【0147】
【化47】

は、H、CH、Cまたはn−Cを表し、(F)は任意成分としてのフッ素置換基を表し、qは、1、2または3を表し、RはRに示される意味の1つを有する。
【0148】
式FIの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される:
【0149】
【化48】

式中、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。
【0150】
k)以下の式の1種類以上の化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0151】
【化49】

式中、RはRに示される意味を有し、alkylは1〜6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
【0152】
m)例えば以下の式より選択される化合物などのテトラヒドロナフチルまたはナフチル単位を含有する1種類以上化合物を追加的に含むLCホスト混合物:
【0153】
【化50】

【0154】
【化51】

式中、R10およびR11は、それぞれ互いに独立に、Rに示される意味の1つを有し、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直鎖状のアルコキシまたは2〜6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表し、ZおよびZは、それぞれ互いに独立に、−C−、−CH=CH−、−(CH−、−(CHO−、−O(CH−、−CH=CHCHCH−、−CHCHCH=CH−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CH−または単結合を表す。
【0155】
n)以下の式の1種類以上のジフルオロジベンゾクロマン類および/またはクロマン類を追加的に、好ましくは3〜20重量%の量、特に3〜15重量%の量で含むLCホスト混合物:
【0156】
【化52】

式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上述の意味を有し、cは0または1を表す。
【0157】
式BCおよびCRの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される:
【0158】
【化53】

【0159】
【化54】

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。
【0160】
1種類、2種類または3種類の式BC−2の化合物を含む混合物が、非常に特に好ましい。
【0161】
o)以下の式の1種類以上のフッ素化されたフェナントレン類またはジベンゾフラン類を追加的に含むLCホスト混合物:
【0162】
【化55】

式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に、上述の意味を有し、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。
【0163】
式PHおよびBFの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される:
【0164】
【化56】

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。
【0165】
p)1種類以上、好ましくは3〜20種類の式CY、PYおよび/またはTYの化合物を含むLCホスト混合物。これらの化合物のホスト混合物全体における割合は、好ましくは10〜80%、非常に好ましくは20〜70%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重量%である。
【0166】
q)式CY、PYおよびTYの化合物は、式CY1、CY2、CY9、CY10、PY1、PY2、PY9およびPY10から成る群より選択されるLCホスト混合物またはネマチック成分。
【0167】
r)1種類以上、好ましくは3〜20種類の式ZKおよびDKの化合物を含むLCホスト混合物。これらの化合物のホスト混合物全体における割合は、好ましくは5〜50%、非常に好ましくは10〜40%である。これらの式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重量%である。
【0168】
s)式ZKおよびDKの化合物は、式ZK1、ZK2、ZK5、ZK6、DK1およびDK2から成る群より選択されるLCホスト混合物またはネマチック成分。
【0169】
t)式Iの化合物に加え、アルケニル基を含有し、好ましくは、式CY、PY、ZKおよびDK、更にはLYから成る群より選択される1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物またはネマチック成分。式CY、PY、ZKおよびDKの好ましいアルケニル含有化合物において、1個以上のRおよびR、または、RおよびR、または、RおよびRは、それぞれ、2〜12個、好ましくは2〜6個のC原子を有するアルケニルを表す。アルケニル基は、好ましくは、CH=CH−、CH=CHCHCH−、CH−CH=CH−、CH−CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−、CH−(CH−CH=CH−およびCH−CH=CH−(CH−から成る群より選択される。式ZK3、ZK4およびDK3から成る群より選択される化合物が特に好ましい。式CY7、CY8、CY15、CY16、PY7、PY8、PY15、PY16から成る群より選択される化合物が更に好ましい。式B2、B3およびそれらのサブ式から成る群より選択される化合物が更に好ましい。式LYおよびそれらのサブ式から成る群より選択される化合物が更に好ましい。ホスト混合物における、これらの化合物の全体の割合は、好ましくは2〜70%、最も好ましくは10〜60%である。これらの式の個々の化合物の含有量は、好ましくは、2〜50%である。
【0170】
u)式Iの化合物に加え、最も好ましくは、アルケニルが、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−を表し、式ZK3、ZK4およびDK3から成る群より選択される1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物またはネマチック成分。ホスト混合物における、これらの化合物の全体の割合は、好ましくは2〜70%、最も好ましくは10〜60%である。これらの式の個々の化合物の含有量は、好ましくは、2〜50%である。
【0171】
v)上および下に記載される通りの重合性化合物は別として、末端ビニルオキシ基(−O−CH=CH)を含有する化合物を含有しないLC媒体。
【0172】
w)1〜5種類、好ましくは、1種類、2種類または3種類の重合性化合物を含むLC媒体。
【0173】
x)媒体全体における重合性化合物の割合は0.05〜5%、好ましくは0.1〜1%であるLC媒体。
【0174】
y)加えて1種類以上の、非常に好ましくは、表Bより選択され、好ましくは、低分子量および/または非重合性のキラルドーパントを、好ましくは、表Bで与えられる濃度範囲において含むLC媒体。
【0175】
上および下に記載される重合された化合物と、上述の好ましい実施形態の化合物を組み合わせることにより、本発明によるLC媒体において、高い透明点および高いHR値を維持しながら低い閾電圧および非常に良好な低温安定性に効果があり、PSAディスプレイにおいてプレチルト角を設定できる。特に、先行技術からの媒体と比較し、PSAディスプレイにおいて、LC媒体は、著しく短縮された応答時間、また、特に、短縮された中間調(灰色遮光)応答時間を示す。
【0176】
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、450mPa・s以下、好ましくは、350mPa・s以下の回転粘度を有する。
【0177】
LCホスト混合物は、好ましくは、負の誘電異方性、好ましくは、20℃および1kHzにおいて、約−0.5〜−7.5、特には、約−2.5〜−6.0のΔεを有する。
【0178】
LCホスト混合物は、好ましくは0.06より高く、非常に好ましくは0.09より高く、最も好ましくは0.12より高い複屈折率Δnを有し、好ましくは0.20より低く、非常に好ましくは0.18より低く、最も好ましくは0.16より低い複屈折率Δnを有する。
【0179】
また、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。これらの添加剤は重合性でも非重合性でもよい。従って、重合性添加剤は重合性成分に属することとなり、非重合性添加剤はLC媒体のネマチック成分に属することとなる。
【0180】
LC媒体は、例えば、好ましくは、下の表Bからの化合物から成る群より選択される1種類以上のキラルドーパントを含有してよい。
【0181】
例えば、0〜15重量%の多色性色素を加えることができ、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類の錯塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.24巻、249〜258頁(1973年)参照)を加えることができ、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加えることができる。このタイプの物質は、例えば、独国特許出願公開第22 09 127号公報、独国特許出願公開第22 40 864号公報、独国特許出願公開第23 21 632号公報、独国特許出願公開第23 38 281号公報、独国特許出願公開第24 50 088号公報、独国特許出願公開第26 37 430号公報および独国特許出願公開第28 53 728号公報に記載されている。
【0182】
本発明によるLC媒体の好ましい実施形態の個々の成分は既知であるか、それらを調製する手法は文献に記載されている標準的な方法に基づいているため、それらを調製する手法は当業者によって先行技術より容易に導くことができるかの何れかである。式CYの対応する化合物は、例えば、欧州特許出願公開第0 364 538号公報に記載されている。式ZKの対応する化合物は、例えば、独国特許出願公開第26 36 684号公報および独国特許出願公開第33 21 373号公報に記載されている。
【0183】
上および下に記載される通りの1種類、2種類または3種類の重合性化合物を含むLC媒体が更に好ましい。
【0184】
アキラルな重合性化合物およびアキラルな化合物を含むか、好ましくは、排他的に成るLC媒体が更に好ましい。
【0185】
重合性成分が、1個の重合性基(一反応性)を含有する1種類以上の重合性化合物および2個以上、好ましくは2個の重合性基(二反応性または多反応性)を含有する1種類以上の重合性化合物を含むPSAディスプレイおよびLC媒体が更に好ましい。
【0186】
重合性成分が、2個の重合性基(二反応性)を含有する重合性化合物から排他的に成るPSAディスプレイおよびLC媒体が更に好ましい。
【0187】
重合性化合物はLC媒体に個別に加えることができるが、また、本発明による2種類以上の重合性化合物を含む混合物を使用することも可能である。そのような混合物を重合するとコポリマーが形成される。本発明は、更に、上および下で述べる重合性混合物に関する。重合性化合物はメソゲンまたは非メソゲン、好ましくは、メソゲンまたは液晶である。
【0188】
LC媒体における重合性成分の割合は、好ましくは5%未満、特には1%未満、非常に好ましくは0.5%未満である。
【0189】
LC媒体におけるLCホスト混合物の割合は、好ましくは95%より多く、非常に好ましくは99%より多い。
【0190】
本発明の好ましい実施形態において、重合性化合物は式Iより選択される。
【0191】
【化57】

式中、個々の基は、以下の意味を有する:
およびRは、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、ハロゲン、SF、NO、カルビル基またはヒドロカルビル基を表し、
Pは、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基または単結合を表し、
およびBは、それぞれ互いに独立に、好ましくは4〜25個の環原子を有する芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、また、該基は縮合環を含有してもよく、該基はLにより一置換または多置換されていてもよく、
は、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−(CHn1−、−CFCH−、−CHCF−、−(CFn1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00または単結合を表し、
Lは、P、P−Sp−、H、OH、CHOH、ハロゲン、SF、NO、カルビル基またはヒドロカルビル基を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、
n1は、1、2、3または4を表し、
ただし、基R、RおよびLの少なくとも1つは、基PまたはP−Sp−を表すか、または、含有する。
【0192】
式Iの特に好ましい化合物は、
およびBは、それぞれ互いに独立に、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(ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、Nで置き換えられていてもよい。)、シクロヘキサン−1,4−ジイル(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、ピペリジン−1,4−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイル、オクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイル、または、フェナントレン−2,7−ジイルを表し、ただし、これら全ての基は無置換であっても、Lにより一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、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよく6〜20個のC原子を有するアリール、直鎖状または分岐状で1〜25個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシ、直鎖状または分岐状で2〜25個のC原子を有するアルケニル、アルキニル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシを表し、ただし加えて、これら全ての基において、1個以上のH原子は、F、ClまたはP−Sp−で置き換えられていてもよく、
はハロゲンを表し、
は、P、P−Sp−、H、ハロゲン、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(ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、ClまたはP−Sp−で置き換えられていてもよい。)、置換されていてもよく6〜40個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または置換されていてもよく2〜40個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表し、
ただし、基R、RおよびLの少なくとも1つはPまたはP−Sp−を表すのものである。
【0193】
基RおよびRの一方または両方はPまたはP−Sp−を表す式Iの化合物であることが特に好ましい。
【0194】
式Iの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
【0195】
【化58】

【0196】
【化59】

式中、P、Sp、LおよびZは、それぞれの出現において同一または異なって、上述の意味の1つを有し、Pは、好ましくは、アクリレートまたはメタクリレートを表し、Spは、好ましくは、単結合を表し、
Rは、Rに示される意味の1つを有し、好ましくは、PまたはP−Sp−、または、直鎖状または分岐状で1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
Lは、上に定義される通りであり、好ましくは、FまたはCHを表し、
は、好ましくは、−COO−、−OCO−または単結合を表し、
は、−O−、−CO−またはCRを表し、
およびRは、互いに独立に、H、F、CHまたはCFを表し、
m2およびm3は、それぞれ互いに独立に、1〜8の整数を表し、
o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。
【0197】
本発明の更に好ましい実施形態において、重合性化合物は式IIより選択されるキラル化合物である:
【0198】
【化60】

式中、B、Zおよびm1は、それぞれの出現において同一または異なって、式Iにおいて示される意味の1つを有し、
は、それぞれの出現において同一または異なって、式IにおけるRに示される意味の1つを有し、
Qは、Lにより一置換または多置換されていてもよいk価のキラル基を表し、
kは、1、2、3、4、5または6であり、
ただし、化合物は、上に定義される通りの基P−Sp−を表すか含有する基RまたはLの少なくとも一方を含有する。
【0199】
式IIの特に好ましい化合物は、式IIIの1価基Qを含有する。
【0200】
【化61】

式中、Lおよびrは、それぞれの出現において同一または異なって、上で示される意味を有し、
およびBは、それぞれ互いに独立に、縮合されたベンゼン、シクロヘキサンまたはシクロヘキセンを表し、
tは、それぞれの出現において同一または異なって、0、1または2を表し、および
uは、それぞれの出現において同一または異なって、0、1または2を表す。
【0201】
xが1または2を表す式IIIの基が特に好ましい。
【0202】
式IIの更に好ましい化合物は、式IVの1価基Qまたは1個以上の基Rを含有する。
【0203】
【化62】

式中、
は、1〜9個のC原子を有するアルキレンまたはアルキレンオキシまたは単結合を表し、
は、1〜10個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルまたはアルコキシを表し、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および/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−、−O−COO−、−S−CO−、−CO−S−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
は、F、Cl、CNまたはQで定義される通りであるがQとは異なるアルキルまたはアルコキシを表す。
【0204】
式IVの好ましい基は、例えば、2−ブチル(即ち、1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に、2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチルオキシカルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイルオキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチルバレリルオキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。
【0205】
式IIの更に好ましい化合物は、式Vの2価基Qを含有する。
【0206】
【化63】

式中、L、r、t、AおよびBは、上に示される意味を有する。
【0207】
式IIの更に好ましい化合物は、以下の式より選択される2価基Qを含有する。
【0208】
【化64】

式中、Pheは、Lにより一置換または多置換されていてもよいフェニルを表し、および、Rは、Fまたは1〜4個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルを表す。
【0209】
式IIの特に好ましい化合物は、以下のサブ式より選択される。
【0210】
【化65】

【0211】
【化66】

【0212】
【化67】

式中、L、P、Sp、m1、rおよびtは、上に示される意味を有し、ZおよびAは、それぞれの出現において同一または異なって、それぞれZおよびAに示される意味の1つを有し、t1は、それぞれの出現において同一または異なって、0または1を表す。
【0213】
式IIのキラル化合物は、光学的に活性な形態、即ち、純粋なエナンチオマーとして、または、2種類のエナンチオマーの任意の所望の混合物として、または、それらのラセミ化合物のいずれでも使用できる。ラセミ化合物の使用が好ましい。例えば、合成が著しくより単純で材料コストがより低いなど、ラセミ化合物の使用は純粋なエナンチオマーの使用に勝る幾つかの利点を有する。
【0214】
上および下において、「カルビル基」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、該基は更なる原子を含有していない(例えば、−C≡C−など)か、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの更なる1個以上の原子を含有してもよい(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。「ヒドロカルビル基」は、1個以上のH原子を追加的に、および、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1個以上ヘテロ原子を任意成分として含有するカルビル基を表す。
【0215】
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを表す。
【0216】
カルビルまたはヒドロカルビル基は、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原子を有するカルビルまたはヒドロカルビル基は、直鎖状、分岐状および/または環状のいずれでもよく、また、スピロ結合または縮合環を有していてもよい。
【0217】
上および下において、また、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは、多価の基、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなども包含する。用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれらより誘導される基を表す。用語「ヘテロアリール」は、1個以上のヘテロ原子を含有し、上の定義に従う「アリール」を表す。
【0218】
好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基は、置換されていてもよく、1〜40個、好ましくは1〜25個、特に好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ、置換されていてもよく、6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ、または、置換されていてもよく、6〜40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る。
【0219】
更に好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基は、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリル、C〜C40アルキルジエニル、C〜C40ポリエニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、C〜C40アリールアルキル、C〜C40アルキルアリールオキシ、C〜C40アリールアルキルオキシ、C〜C40ヘテロアリール、C〜C40シクロアルキル、C〜C40シクロアルケニルなどである。C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アルキニル、C〜C22アリル、C〜C22アルキルジエニル、C〜C12アリール、C〜C20アリールアルキルおよびC〜C20ヘテロアリールが特に好ましい。
【0220】
更に好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基は、1〜40個、好ましくは1〜25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状アルキル基であり、該基は無置換であるか、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されており、ただし、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−C(R)=C(R)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよい。
【0221】
は、好ましくは、H、ハロゲン、直鎖状、分岐状または環状で、1〜25個のC原子を有するアルキル鎖(ただし加えて、1個以上の隣接していないC原子は、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし、1個以上のH原子はフッ素で置き換えられていてもよい。)、置換されていてもよく、6〜40個のC原子を有するアリールまたはアリールオキシ基、または、置換されていてもよく、2〜40個のC原子を有するヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシ基を表す。
【0222】
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。
【0223】
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。
【0224】
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。
【0225】
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−ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、n−ウンデシルオキシ、n−ドデシルオキシなどである。
【0226】
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。
【0227】
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個以上の環を有していてもよく、また、該基は縮合されていてもよく(例えば、ナフチルなど)、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)、縮合および連結された環の組み合わせを含有していてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくは、O、N、SおよびSeより選択される1個以上のヘテロ原子を含有する。
【0228】
単環式、二環式または三環式で、6〜25個のC原子を有するアリール基、および、単環式、二環式または三環式で、2〜25個のC原子を有するへテロアリール基が特に好ましく、該基は縮合された環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員または7員のアリールおよびヘテロアリール基が好ましく、ただし加えて、1個以上のCH基は、O原子および/またはS原子が互いに直接連結されないようにして、N、SまたはOで置き換えられていてもよい。
【0229】
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、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。
【0230】
好ましいヘテロアリール基は、例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソキサゾール、1,2−チアゾール、1,3−チアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾールなどの5員環;ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,3,5−テトラジンなどの6員環;またはインドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフタイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリダイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾキサゾール、ナフトキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ[2,3b]チオフェン、チエノ[3,2b]チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェンなどの縮合基;またはこれらの基の組み合わせである。また、ヘテロアリール基は、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フルオリン、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。
【0231】
(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。
【0232】
(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、3〜25個のC原子を有する基が好ましく、該基は縮合環を含有していてもよく、置換されていてもよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環式基が好ましく、ただし加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよく、および/または、1個以上の隣接していないCH基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよい。
【0233】
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。
【0234】
アリール、ヘテロアリール、カルビルおよびヒドロカルビル基は、好ましくは、シリル、スルホ、スルホニル、ホルミル、アミン、イミン、ニトリル、メルカプト、ニトロ、ハロゲン、C1〜12アルキル、C6〜12アリール、C1〜12アルコキシ、ヒドロキシル、またはこれらの基の組み合わせを含む群より選択される1個以上の置換基を有してもよい。
【0235】
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。
【0236】
下で「L」とも呼ばれる好ましい置換基は、例えば、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−N(R(ただし、Rは上述の意味を有し、Yはハロゲンを表す。)、置換されていてもよく、6〜40個、好ましくは6〜20個のC原子を有するシリルまたはアリール、および、直鎖状または分岐状で、1〜25個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(ただし、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。)である。
【0237】
「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は上述の意味を有する。
【0238】
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。
【0239】
【化68】

式中、Lは上述の意味の1つを有する。
【0240】
重合性基Pは、例えば、フリーラジカルまたはイオン性連鎖重合、重付加または重縮合などの重合反応に適するか、または、例えば、ポリマー主鎖上への付加または縮合といったポリマー類似反応に適する基である。連鎖重合のための基、特に、C=C二重結合またはC≡C三重結合を含有するもの、および、例えば、オキセタンまたはエポキシド基などの開環重合に適する基が特に好ましい。
【0241】
好ましい重合性基は、CH=CW−COO−、CH=CW−CO−、
【0242】
【化69】

CH=CW−(O)k3−、CW=CH−CO−(O)k3−、CW=CH−CO−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH−CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH−CHCH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−CO−、HO−CW−、HS−CW−、HWN−、HO−CW−NH−、CH=CW−CO−NH−、CH=CH−(COO)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(CO)k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−およびWSi−から成る群より選択され、式中、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特に、H、F、ClまたはCHを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特に、H、メチル、エチルまたはn−プロピルを表し、W、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、Cl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルを表し、WおよびWは、それぞれ互いに独立に、H、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルを表し、Pheは、上で定義される通りであるがP−Spとは異なる1個以上の基Lで置換されていてもよい1,4−フェニレンを表し、k、kおよびkは、それぞれ互いに独立に、0または1を表し、kは、好ましくは、1を表し、kは1〜10の整数である。
【0243】
特に好ましい基Pは、CH=CH−COO−、CH=C(CH)−COO−、CH=CF−COO−、CH=CH−、CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OCO−、(CH=CH)CH−O−、
【0244】
【化70】

特に、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である。
【0245】
本発明の更に好ましい実施形態において、式IおよびIIおよびそれらのサブ式の重合性化合物は、1個以上の基P−Sp−に代えて、2個以上の重合性基Pを含有する1個以上の分岐状の基(多官能重合性基)を含有する。このタイプの適切な基およびそれらを含有する重合性化合物は、例えば、米国特許第7,060,200号明細書または米国特許出願公開第2006/0172090号公報に記載されている。以下の式より選択される多官能重合性基が特に好ましい。
【0246】
【化71】

式中、
alkylは、単結合、または、直鎖状または分岐状で、1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、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、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−C(R)=C(R)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、F、ClまたはCNで置き換えられていてもよく、ただし、Rは上述の意味を有し、好ましくは、上で定義される通りのRを表し、
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’に示される意味の1つを有し、および
1〜5は、それぞれ互いに独立に、上でPに示される意味の1つを有する。
【0247】
好ましいスペーサー基Spは、基「P−Sp−」が式「P−Sp’−X’−」と整合するように式Sp’−X’より選択され、ただし、
Sp’は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレンを表し、該基は、F、Cl、Br、IまたはCNで一置換または多置換されていてもよく、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、それぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−NR00−CO−O−、−O−CO−NR−、−NR−CO−NR−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−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−COO−、−OCO−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1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、および
およびYは、それぞれ互いに独立に、H、F、ClまたはCNを表す。
【0248】
X’は、好ましくは、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−または単結合である。
【0249】
典型的なスペーサー基Sp’は、例えば、−(CHp1−、−(CHCHO)q1−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−、−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)p1−であり、式中、p1は1〜12の整数、q1は1〜3の整数、およびRおよびR00は上述の意味を有する。
【0250】
特に好ましい基−X’−Sp’−は、−(CHp1−、−O−(CHp1−、−OCO−(CHp1−、−OCOO−(CHp1−である。
【0251】
特に好ましい基Sp’は、例えば、それぞれの場合で直鎖状のエチレン、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。
【0252】
重合性化合物は、当業者に既知で、例えば、Houben−Weyl編、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの有機化学の標準的な著作に記載されている方法に類似して調製される。式Iの重合性アクリレートおよびメタクリレートの合成は、米国特許第5,723,066号明細書に記載される方法に類似して行うことができる。更に、特に好ましい方法が例において与えられる。
【0253】
最も単純な場合、例えば、2,6−ジヒドロキシナフタレン(ナフタレン−2,6−ジオール)または1−(4−ヒドロキシフェニル)フェニル−4−オールなどの一般式HO−A−(Z−Am1−OH(式中、A、A、Zおよびm1は、上述の意味を有する。)の商業的に入手可能なジオール類を、例えば、塩化メタクリロイルまたはメタクリル酸などの基Pを含有する対応する酸、酸誘導体またはハロゲン化された化合物を使用して、例えば、DCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)などの脱水剤存在下において、エステル化またはエーテル化することで合成を行う。
【0254】
重合性化合物は、電圧を印加してLCディスプレイの基板間のLC媒体中において、その場での重合により重合または架橋(化合物が2個以上の重合性基を含有する場合)される。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光重合である。また必要に応じて、ここに1種類以上の開始剤を加えることもできる。重合の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。開始剤を用いる場合、混合物全体における開始剤の比率は、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。しかしながら、また、開始剤を添加することなく、重合を行うこともできる。更なる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。
【0255】
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、重合性成分または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)の商業的に入手可能な安定剤が特に適切である。安定剤を用いる場合、RMまたは重合性成分A)の総量を基礎とする安定剤の割合は、好ましくは10〜5000ppm、特に好ましくは50〜500ppmである。
【0256】
また、本発明による重合性化合物は開始剤のない重合にも適しており、このことは、例えば、材料費がより低く、開始剤またはそれの劣化生成物の残留し得る量によるLC媒体の不純物が特により少ないなどの特筆すべき利点を伴う。
【0257】
本発明による重合性化合物はLC媒体に個別に加えることができるが、また、2種類以上の重合性化合物を含む混合物を使用することも可能である。このタイプの混合物を重合するとコポリマーが形成される。本発明は、更に、上および下で述べる重合性混合物に関する。
【0258】
本発明によって使用できるLC媒体は、例えば、1種類以上の上述の化合物を、上で定義される通りの1種類以上の重合性化合物と、および、任意成分として、更なる液晶化合物および/または添加剤と混合することにより、それ自身は従来の方法で調製される。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媒体を調製するための方法にも関する。
【0259】
また、本発明によるLC媒体が、例えば、H、N、O、Cl、Fが対応する同位体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。
【0260】
本発明によるLCディスプレイの構成は、冒頭で引用した先行技術に記載される通りのPSAディスプレイに対する通常の構造に対応している。突起のない構造、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側の電極のみがスリットを有するものが好ましい。PSA−VAディスプレイ用に特に適切で好ましい電極構造は、例えば、米国特許出願公開第2006/0066793号公報に記載されている。
【0261】
文意が明らかに他を示さない限り、本明細書において複数形として使用される用語は本明細書において単数形を含むとして解釈されるべきであり、逆もまた同様である。
【0262】
本明細書の記載および請求項を通して、単語「含む(comprise)」および「含有する(contain)」および該単語の活用、例えば「comprising」および「comprises」は「含むが限定されない」ことを意味し、他の成分を排除することを意図しない(排除しない)。
【0263】
本発明の範囲内に収まりながら、本発明の前述の実施形態に対して改変を行うことができることが分かるであろう。本明細書において開示されるそれぞれの態様は、他に明言しない限り、同一、均等または同様の目的のために働く代替の態様によって置き換えてもよい。よって、他に明言しない限り、開示されるそれぞれの態様は、均等または同様な態様の包括的なシリーズの一例に過ぎない。
【0264】
本明細書において開示される全ての態様は、少なくとも幾つかのそのような態様および/または工程が互いに排他的な組み合わせを除いて、任意の組み合わせにおいて組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい態様は本発明の全ての形態に適用することができ、任意に組み合わせて使用してもよい。同様に、本質的でない組み合わせにおいて記載される態様は、別途(組み合わせず)に使用してもよい。
【0265】
以下の例は、本発明を限定することなく説明する。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の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。
【0266】
下の表においては、以下の略称を使用する:
(n、m、z:それぞれ互いに独立に、1、2、3、4、5または6)
【0267】
【表1】

【0268】
【表2】

【0269】
【表3】

【0270】
【表4】

【0271】
【表5】

本発明の好ましい実施形態において、本発明によるLC媒体は、表Aからの化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物を含む。
【0272】
表Bに、本発明によるLC媒体に添加できる可能なドーパントを示す。
【0273】
【表6】

LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には0.01〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%のドーパントを含む。LC媒体は、好ましくは、表Bからの化合物から成る群より選択される1種類以上のドーパントを含む。
【0274】
表Cに、本発明によるLC媒体に添加できる可能な安定剤を示す(nは、ここで、1〜12の整数を表し、末端のメチル基は示していない)。
【0275】
【表7】

【0276】
【表8】

【0277】
【表9】

【0278】
【表10】

LC媒体は、好ましくは0〜10重量%、特には1ppm〜5重量%、特に好ましくは1ppm〜3重量%の安定剤を含む。LC媒体は、好ましくは、表Cからの化合物から成る群より選択される1種類以上の安定剤を含む。
【0279】
表Dに、本発明によるLC媒体の重合性成分において使用できる可能な反応性メソゲンを示す。
【0280】
【表11】

【0281】
【表12】

【0282】
【表13】

【0283】
【表14】

LC媒体は、好ましくは、表Dからの化合物から成る群より選択される1種類以上の反応性メソゲンを含む。
【0284】
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]を表し、
は20℃および589nmにおける異常光屈折率を表し、
は20℃および589nmにおける常光屈折率を表し、
Δnは20℃および589nmにおける光学的異方性を表し、
εは20℃および1kHzにおけるダイレクターに垂直な誘電率を表し、
εは20℃および1kHzにおけるダイレクターに平行な誘電率を表し、
Δεは20℃および1kHzにおける誘電異方性を表し、
cl.p.、T(N,I)は透明点[℃]を表し、
γは20℃における回転粘度[mPa・s]を表し、
は20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
は20℃における「ツイスト(twist)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
は20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数[pN]を表し、
LTSは試験用セル中で決定される低温安定性(相)を表し、
HR20は20℃における電圧保持率[%]を表し、および
HR100は100℃における電圧保持率[%]を表す。
【0285】
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ており、他に明示しない限り、対応する混合物または混合物成分に関する。
【0286】
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。
【0287】
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。
【0288】
本発明において、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%相対コントラストに対する光学的閾値(V10)も示される場合がある。
【0289】
容量閾電圧の測定用に使用されるディスプレイは4μmの間隔で離れている2枚の平坦で平行な外板と、外板の内側にラビングされたポリイミドの配向層を覆う電極層とを有し、該配向層は液晶分子のホメオトロピックエッジ配向を生じる。
【0290】
重合性化合物は、所定の時間のUV照射により、同時に電圧をディスプレイに印加(通常、10V〜30Vの交流、1kHz)して、ディスプレイ内で重合する。例においては、他に示さない限り、25mW/cmの水銀蒸気ランプを使用し、所望のUV波長を伝送する帯域通過フィルターおよび/または遮断フィルターが装着された標準的なUVメーター(モデル Ushio UNIメーター)を使用して強度を測定した。
【0291】
チルト角は、回転結晶実験(Autronic−Melchers TBA−105)によって決定される。ここで、低い値(即ち、角度90°から大きく外れている)が大きなチルトに対応する。
【実施例】
【0292】
<例1>
以下のネマチックLCホスト混合物H1を配合する。
【0293】
【表15】

混合物は、第1のサブ群(誘電的に正)より選択され、pが1である式Iの化合物PPGU−3−Fを含有する。
【0294】
<例2>
以下のネマチックLCホスト混合物H2を配合する。
【0295】
【表16】

混合物は、第1のサブ群(誘電的に正)より選択され、pが0である式Iの化合物PGU−3−Fを含有する。
【0296】
<例3>
以下のネマチックLCホスト混合物H3を配合する。
【0297】
【表17】

混合物は、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PGP−2−2Vを含有する。
【0298】
<例4>
以下のネマチックLCホスト混合物H4を配合する。
【0299】
【表18】

混合物は、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PGP−2−3を含有する。
【0300】
<例5>
以下のネマチックLCホスト混合物H5を配合する。
【0301】
【表19】

混合物は、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PYP−2−4を含有する。
【0302】
<例6>
以下のネマチックLCホスト混合物H6を配合する。
【0303】
【表20】

混合物は、第1のサブ群(誘電的に正)より選択され、pが1である式Iの化合物PPGU−3−Fと、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PYP−2−3とを含有する。
【0304】
ネマチックLCホスト混合物H6に対して、それぞれ、下に示す通りの0.20%の反応性メソゲンR1または反応性メソゲンR4のいずれかを加え、それぞれ、重合性LC媒体M61およびM64を形成する。
【0305】
【化72】

上記の通り調製した試験用セル中にLC媒体M61およびM64を充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。
【0306】
<例7>
以下のネマチックLCホスト混合物H7を配合する。
【0307】
【表21】

混合物は、第1のサブ群(誘電的に正)より選択され、pが1である式Iの化合物PPGU−3−Fと、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PYP−2−3とを含有する。
【0308】
ネマチックLCホスト混合物H7に対して0.20%の反応性メソゲンR1を加え、重合性LC媒体M7を形成する。LC媒体M7を上記の通り調製した試験用セル中に充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。
【0309】
<例8>
以下のネマチックLCホスト混合物H8を配合する。
【0310】
【表22】

混合物は、第1のサブ群(誘電的に正)より選択され、pが1である式Iの化合物PPGU−3−Fを含有する。
【0311】
ネマチックLCホスト混合物H8に対して0.30%の反応性メソゲンR1を加え、重合性LC媒体M8を形成する。LC媒体M8を上記の通り調製した試験用セル中に充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。
【0312】
<例9>
以下のネマチックLCホスト混合物H9を配合する。
【0313】
【表23】

混合物は、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PGP−2−3、PGP−2−4およびPYP−2−3を含有する。
【0314】
ネマチックLCホスト混合物H9に対して0.30%の反応性メソゲンR1を加え、重合性LC媒体M9を形成する。LC媒体M9を上記の通り調製した試験用セル中に充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。
【0315】
<例10>
以下のネマチックLCホスト混合物H10を配合する。
【0316】
【表24】

混合物は、第2のサブ群(誘電的に中性または負)より選択され、pが0である式Iの化合物PGP−2−3、PGP−2−4およびPYP−2−3を含有する。
【0317】
ネマチックLCホスト混合物H10に対して0.30%の反応性メソゲンR1を加え、重合性LC媒体M20を形成する。LC媒体M10を上記の通り調製した試験用セル中に充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。
【0318】
<比較例1>
以下のネマチックLCホスト混合物HCを配合する。
【0319】
【表25】

混合物は、本発明による式Iの化合物を含有しない。
【0320】
<使用例A>
例1〜5のネマチックLCホスト混合物H1〜H5および比較例6のネマチックLCホスト混合物HCのそれぞれに、0.20%の反応性メソゲンR1を、それぞれ加え、重合性LC媒体M1〜M5およびMCを、それぞれ与える。
【0321】
【化73】

LC媒体M1〜M5およびMCを上記の通り調製した試験用セル中に充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。重合後にLCホスト混合物中に生成されたプレチルト角を、上記の通り決定する。結果を下の表1に示す。
【0322】
【表26】

LCホスト混合物が本発明による式Iの化合物を含有するLC媒体M1〜M5において、LCホスト混合物が式Iの化合物を含有しないLC媒体MCよりも、より小さいチルト角が生成されたことが見て取れる。
【0323】
<使用例B>
例AのLC媒体M1〜M5を試験用セルに充填し、使用例Aにおいて記載される通りUV光に曝露するが、帯域通過フィルターの代わりにλが320nmより長い遮断フィルターを使用して、反応性メソゲンを光重合する。重合後にLCホスト混合物中に生成されたプレチルト角を、上記の通り決定する。結果を下の表2に示す。
【0324】
【表27】

より高い波長によってさえ、プレチルト角を生成できることが見て取れる。pが1である式Iの化合物を含有するLC媒体M1において、pが0である式Iの化合物を含有するLC媒体M2〜M5よりも、垂直方向からのチルト角は更により大きい。
【0325】
これは、また、本発明によるLC媒体、特に、pが1である式Iの化合物を含有するものは、より長いUV波長での重合によるPSAディスプレイの調製にも適していることを示す。
【0326】
<使用例C>
例1、4および5のネマチックLCホスト混合物H1、H4およびH5のそれぞれに対して、0.20%の1種類の反応性メソゲンR1、R2およびR3を加える。
【0327】
【化74】

化合物R1においては、両方の重合性官能基がメソゲン核に直接つながっている。化合物R2およびR3においては、一方の重合性官能基がスペーサー基を介してメソゲン核につながっており、他方は直接つながっている。結果として生じる重合性LC媒体M11〜M53の組成を下の表3に示す。
【0328】
【表28】

次いで、使用例Aにおいて記載される通りの試験用セル中に、LC媒体M11〜M53を充填し、λが300nmより長く400nm未満の広帯域通過フィルターを使用してUV光(25mW、4分)に曝露し、反応性メソゲンを光重合する。重合後にLCホスト混合物中に生成されたプレチルト角を、上記の通り決定する。結果を下の表4に示す。
【0329】
【表29】

反応性メソゲンの効果を比較すると、反応性メソゲンR2またはR3を含有する他のLC媒体と比較して、反応性メソゲンR1(スペーサー基なし)を含有するLC媒体M11、M41およびM51において、最も小さいチルト角が生成されていることが見て取れる。
【0330】
ホスト混合物の効果を比較すると、LCホスト混合物H4またはH5を含有するLC媒体と比較して、pが1である式Iの化合物と共にLCホスト混合物H1を含有するLC媒体M11、M12およびM13において、異なる反応性メソゲンを使用する場合のチルト角の変動がより小さいことが見て取れる。
【0331】
これは、pが1である式Iの化合物、および、それらを含有するLC媒体が、スペーサー基を有する、または有しないかのいずれかの反応性メソゲンを使用するPSAディスプレイの調製に特に適していることを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
PS(polymer sustained:ポリマー維持)またはPSA(polymer sustained alignment:ポリマー維持配向)ディスプレイにおいて使用するためで、1種類以上の重合性化合物またはRM(reactive mesogen:反応性メソゲン)を更に含有するLC媒体における、式Iの化合物、または、式Iの1種類以上の化合物を含むLC(liquid crystal:液晶)混合物の使用。
【化1】

(式中、個々の基は以下の意味を有する:
【化2】

を表し、
は1〜12個のC原子を有するアルキルまたはアルケニルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
はRで与えられる意味の1つを有するか、または、Xを表し、
は、F、Cl、1〜6個のC原子を有するハロゲン化アルキルまたはアルコキシ、または、2〜6個のC原子を有するハロゲン化アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHF、好ましくは、FまたはCl、最も好ましくは、Fを表し、
pは0または1を表す。)
【請求項2】
式Iの化合物において、RはXを表し、環
【化3】

は、以下の環から成る群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の使用。
【化4】

(式中、LおよびLは、請求項1において与えられる意味を有する。)
【請求項3】
式Iの化合物は、1個以上の環
【化5】

および/または、2個以上の環
【化6】

を含有し、ただし、LおよびLは、式Iにおいて与えられる意味を有することを特徴とする請求項2に記載の使用。
【請求項4】
式Iの化合物は以下のサブ式より選択されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。
【化7】

(式中、
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O原子または単結合を表し、および
Qは、FまたはOCFを表す。)
【請求項5】
LC混合物は以下の式より選択される1種類以上の化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物の使用。
【化8】

(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、
【化9】

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またはアルケニル(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよい。)、好ましくは、1〜6個のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−CO−O−、−O−CO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CH−CHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
1〜4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHF、好ましくは、FまたはClを表す。)
【請求項6】
LC混合物は以下の式より選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項5に記載の使用。
【化10】

(式中、個々の基は、以下の意味を有する:
【化11】

【化12】

【化13】

およびRは、それぞれ互いに独立に、1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基は、O原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−または−COO−で置き換えられていてもよく、
は、−CHCH−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−、−COO−、−OCO−、−C−、−CF=CF−、−CH=CHCHO−または単結合、好ましくは、単結合を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、上でRに示される意味の1つを有し、
および、eは1または2を表す。)
【請求項7】
式Iの化合物に加え、請求項5および6において定義される通りの式CY、PY、ZKおよびDKから成る群より選択され、アルケニル基を含有する1種類以上の化合物をLC混合物が含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
【請求項8】
重合性化合物またはRMは式IまたはIIより選択されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
【化14】

(式中、個々の基は、以下の意味を有する:
およびRは、それぞれ互いに独立に、P、P−Sp−、H、ハロゲン、SF、NO、カルビル基またはヒドロカルビル基を表し、ただし、基RおよびRの少なくとも一方はP−Sp−を表し、
Pは、それぞれの出現において同一または異なって、重合性基を表し、
Spは、それぞれの出現において同一または異なって、スペーサー基または単結合を表し、
およびBは、それぞれ互いに独立に、好ましくは4〜25個のC原子を有する芳香族、ヘテロ芳香族、脂環式またはヘテロ環式基を表し、また、該基は縮合環を含有してもよく、該基はLにより一置換または多置換されていてもよく、
は、それぞれの出現において同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−(CHn1−、−CFCH−、−CHCF−、−(CFn1−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00または単結合を表し、
Lは、P、P−Sp−、H、OH、CHOH、ハロゲン、SF、NO、カルビル基またはヒドロカルビル基を表し、
およびR00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
m1は、0、1、2、3または4を表し、
n1は、1、2、3または4を表し、
は、それぞれの出現において同一または異なって、式IにおけるRに示される意味の1つを有し、
Qは、Lにより一置換または多置換されていてもよいk価のキラル基を表し、
kは、1、2、3、4、5または6を表す。)
【請求項9】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の式Iの1種類以上の化合物を含むか、または、請求項5、6または7に記載のLC混合物を含み、および、好ましくは、請求項8において定義される通りの式IまたはIIより選択される1種類以上の重合性化合物またはRMを更に含むLC媒体。
【請求項10】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の式Iの1種類以上の化合物を含むか、または、請求項5、6または7に記載のLC混合物または請求項9に記載のLC媒体を含むPSまたはPSAディスプレイ。
【請求項11】
PS−VAまたはPS−IPSモードのディスプレイであることを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項12】
重合性化合物(1種類または多種類)または反応性メソゲン(1種類または多種類)は重合済みである請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用、請求項9に記載のLC媒体、または、請求項10または11に記載のディスプレイ。
【請求項13】
2枚の基板および2つの電極(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は、その上に提供された1つまたは2つの電極を有する。)と、基板間に配置され、重合された成分および低分子量成分を含むLC媒体層(ただし、重合された成分は、1種類以上の重合性化合物を、ディスプレイセルの基板間においてLC媒体中で、好ましくは、電極に電圧を印加しながら重合することで得ることができる。)とを含むディスプレイセルを含有し、低分子量成分は請求項1〜4のいずれか一項に記載の式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物であることを特徴とするPSまたはPSAディスプレイ。
【請求項14】
1種類以上の重合性化合物と、請求項1〜4のいずれか一項に記載の式Iの1種類以上の化合物を含むLC混合物とを含むLC媒体を、2枚の基板および2つの電極を含むディスプレイセル(ただし、少なくとも一方の基板は光に対して透明であり、少なくとも一方の基板は、その上に提供された1つまたは2つの電極を有する。)内に提供し、好ましくは、電極に電圧を印加しながら、1種類以上の重合性化合物を重合することによって、請求項13に記載のPSまたはPSAディスプレイを製造する方法。
【請求項15】
320nm〜400nmの波長を有するUV光に曝露することによって、重合性化合物を重合することを特徴とする請求項14に記載の方法。

【公表番号】特表2013−503952(P2013−503952A)
【公表日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−528241(P2012−528241)
【出願日】平成22年8月13日(2010.8.13)
【国際出願番号】PCT/EP2010/004962
【国際公開番号】WO2011/029510
【国際公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【出願人】(591032596)メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung
【住所又は居所原語表記】Frankfurter Str. 250,D−64293 Darmstadt,Federal Republic of Germany
【Fターム(参考)】