(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第1の添加剤分子を含む添加剤であって、前記第1の添加剤分子が式(I)で表される構造を有する、添加剤。
【化1】
(式(I)中、
R
i1は、フッ素、塩素、水素、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
20分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
i1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
i2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
iは単結合
を表し;
m
1は
1、2、3または4を表し、m
1が2、3または4を表すとき、2つまたはそれ以上の前記A
i1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
2は
2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記R
i2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
i2は、式(Ia)、式(Ib)、または式(Ic)で示される構造を表し、少なくとも1つのR
i2は式(Ib)または式(Ic)で示される前記構造を表し:
【化2】
R
i3は式(Id)、式(Ie)、または式(If)で示される構造を表し:
【化3】
式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、および式(If)中、
A
i3は1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、または1,3−シクロブチレンを表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記1,3−シクロペンチレンもしくは前記1,3−シクロブチレンは非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記1,3−シクロペンチレンもしくは前記1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記1,3−シクロペンチレンもしくは前記1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの−CH=が−N=で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記1,3−シクロペンチレンもしくは前記1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−NR
e−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−NR
e−および−S−は互いに直接結合せず、このうちR
eは水素、C
1−C
4直鎖アルキル基、またはC
3−C
4分岐アルキル基を表し;
R
i4、R
i5、およびR
i6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
20分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
20直鎖アルキル基、前記C
3−C
20分岐アルキル基、前記C
1−C
20直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
Li7、Li8、およびLi9の各々は−O−または−COO−を表し;
L
i1、L
i2、L
i3、L
i4、L
i5、L
i6、およびL
i10の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
3は1または2を表し、m
3が2を表すとき、2つの前記A
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つの前記L
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
4は1または2を表し、m
4が2を表すとき、2つの前記A
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つの前記L
i5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
5+m
6=3であり、m
5は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
i6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
7+m
8=3であり、m
7は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
i10基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
i5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
Y
i1は、−OH、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、前記C
1−C
15アルキル基または前記C
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
i2は水素、ハロゲン、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、前記C
1−C
15アルキル基もしくは前記C
2−C
15アルケニル基は非置換である、または前記C
1−C
15アルキル基もしくは前記C
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている。)
第2の添加剤分子をさらに含み、前記第2の添加剤分子が式(I−1)で表される構造を有する、請求項2に記載の添加剤。
【化11】
(式(I−1)中、
R
1はフッ素、塩素、水素、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
15分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
1は単結合、C
1−C
15アルキレン基、C
1−C
15アルキレンオキシ基、−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−、−OCO−、−OOC−、−CF
2−CF
2−、または−CF=CF−を表し;
n
1は1、2、または3を表し、n
1が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記A
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記Z
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
2は0または1を表し;かつ
K
1は式(I−1−a)、式(I−1−b)、または式(I−1−c)で示される構造を表し:
【化12】
式(I−1−a)、式(I−1−b)、および式(I−1−c)中、
L
2およびL
3の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、このうちR
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合した2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、およびR
4の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
8分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
3+n
4=3であり、n
4は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記X
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
5+n
6=3であり、n
6は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記X
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
このうちY
1は−OH、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、前記C
1−C
8アルキル基または前記C
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
2は水素、ハロゲン、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、前記C
1−C
8アルキル基もしくは前記C
2−C
8アルケニル基は非置換である、または前記C
1−C
8アルキル基もしくは前記C
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
K
2は式(I−1−d)、式(I−1−e)、または式(I−1−f)で示される構造を表し:
【化13】
K
3は式(I−1−g)または式(I−1−h)で示される構造を表し:
【化14】
式(I−1−d)、式(I−1−e)、式(I−1−f)、式(I−1−g)、および式(I−1−h)中、
L
1、L
2、L
3、L
4、L
5、L
6、およびL
7の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、R
4、R
5およびR
6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
10分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
9+n
10=3であり、n
10は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
7基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
12は1、2、または3を表し、n
11+n
12=3であり、n
12が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
11が2を表すとき、2つの前記R
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
14は1、2、または3を表し、n
13+n
14=3であり、n
14が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
13が2を表すとき、2つの前記R
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
前記第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、前記第2の添加剤分子の量が0.01〜60重量部であり、前記第3の添加剤分子の量が0.01〜80重量部である、請求項5に記載の添加剤。
第3の添加剤分子をさらに含み、前記第3の添加剤分子が式(I−1)で表される構造を有する、請求項2に記載の添加剤。
【化15】
(式(I−1)中、
R
1はフッ素、塩素、水素、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
15分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキル基、前記C
3−C
15分岐アルキル基、前記C
1−C
15直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、前記1,3−シクロペンチレン、前記1,3−シクロブチレンもしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基は非置換である、または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または前記1,4−フェニレン基、前記1,4−シクロヘキシレン基、前記ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくは前記インダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ前記−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
1は単結合、C
1−C
15アルキレン基、C
1−C
15アルキレンオキシ基、−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−、−OCO−、−OOC−、−CF
2−CF
2−、または−CF=CF−を表し;
n
1は1、2、または3を表し、n
1が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記A
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記Z
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
2は0または1を表し;かつ
K
1は式(I−1−a)、式(I−1−b)、または式(I−1−c)で示される構造を表し:
【化16】
式(I−1−a)、式(I−1−b)、および式(I−1−c)中、
L
2およびL
3の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、このうちR
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合した2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、およびR
4の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
8分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
8直鎖アルキル基、前記C
3−C
8分岐アルキル基、前記C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
3+n
4=3であり、n
4は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記X
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
5+n
6=3であり、n
6は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上の前記X
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
このうちY
1は−OH、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、前記C
1−C
8アルキル基または前記C
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
2は水素、ハロゲン、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、前記C
1−C
8アルキル基もしくは前記C
2−C
8アルケニル基は非置換である、または前記C
1−C
8アルキル基もしくは前記C
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
K
2は式(I−1−d)、式(I−1−e)、または式(I−1−f)で示される構造を表し:
【化17】
K
3は式(I−1−g)または式(I−1−h)で示される構造を表し:
【化18】
式(I−1−d)、式(I−1−e)、式(I−1−f)、式(I−1−g)、および式(I−1−h)中、
L
1、L
2、L
3、L
4、L
5、L
6、およびL
7の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
15直鎖アルキレン基、前記C
3−C
15分岐アルキレン基、前記C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくは前記C
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、R
4、R
5およびR
6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
10分岐アルコキシ基を表し、前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基は非置換である、または前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/または前記C
1−C
10直鎖アルキル基、前記C
3−C
10分岐アルキル基、前記C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくは前記C
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
9+n
10=3であり、n
10は2または3を表し、2つまたはそれ以上の前記L
7基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
12は1、2、または3を表し、n
11+n
12=3であり、n
12が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
11が2を表すとき、2つの前記R
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
14は1、2、または3を表し、n
13+n
14=3であり、n
14が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上の前記L
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上の前記X
6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
13が2を表すとき、2つの前記R
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
【発明を実施するための形態】
【0020】
本明細書において、用語“約”または“およそ”は、所定の値または範囲の20%、好ましくは10%、より好ましくは5%の範囲内にあることを意味する。本明細書において、特に説明がなければ、所定の値または範囲は、“約”または“およそ”の意味を含み得る近似値を意味する。
【0021】
本明細書において、1つの化学式中に同じ符号を用いる2つまたはそれ以上の官能基が含まれるとき、それら2つの基は互いに同じであるか、または互いに異なっていてよい。例えば、式(1)中、m
1が2であるとき、2つのA
i1基は互いに同じであるか、または互いに異なっていてよく、2つのZ
i基も互いに同じであるか、または互いに異なっていてよい。言い換えると、“2つのA
i1基およびZ
i基が独立に、互いに同じであるか、または互いに異なる”という記載には、以下全てのケースが含まれ得る:(1)2つのA
i1基が互いに同じであり、かつ2つのZ
i基が互いに同じである;(2)2つのA
i1基が互いに異なるが、2つのZ
i基は互いに同じである;(3)2つのA
i1基が互いに同じであるが、2つのZ
i基は互いに異なる;および(4)2つのA
i1基が互いに異なり、かつ2つのZ
i基が互いに異なる。
【0022】
本明細書において、その官能基の、別の官能基に結合している原子を示すのに波線が用いられる。
【0023】
本開示のいくつかの実施形態において、添加剤が提供される。当該添加剤は、液晶組成物の垂直配向の程度、電圧保持率、および配向能の安定性を大幅に向上させることができる。本明細書において、用語“添加剤分子の垂直配向能”とは、添加剤が液晶組成物に添加されているときの液晶組成物における液晶分子の垂直配向の程度を意味する。より具体的には、液晶組成物に添加剤分子を加えることにより、従来の配向膜(例えばポリイミドフィルム)を用いることなく、大部分の液晶分子が良好に垂直配向できるようになる。さらに、添加剤を用いた液晶ディスプレイデバイスは、高い電圧保持率および優れた性能を備える。
【0024】
いくつかの実施形態において、添加剤が提供される。添加剤は第1の添加剤分子を含み、第1の添加剤分子は式(I)で表される構造を有する:
【0026】
式(I)中、
R
i1は、フッ素、塩素、水素、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
20分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
i1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−シクロブチレン、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3、もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
i2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基,ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3、もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
iは単結合、C
1−C
15アルキレン基、C
1−C
15アルキレンオキシ基、−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−、−OCO−、−OOC−、−CF
2−CF
2−、または−CF=CF−を表し;
m
1は0、1、2、3または4を表し、m
1が2、3または4を表すとき、2つまたはそれ以上のA
i1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のZ
i基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
2は1、2または3を表し、m
2が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のR
i2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
i2は、式(Ia)、式(Ib)、または式(Ic)で示される構造を表し、少なくとも1つのR
i2が式(Ib)または式(Ic)で示される構造を表し:
【0028】
R
i3は式(Id)、式(Ie)、または式(If)で示される構造を表し:
【0030】
式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、および式(If)中、
A
i3は1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、または1,3−シクロブチレンを表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、もしくは1,3−シクロブチレンは非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、もしくは1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3、もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、もしくは1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの−CH=が−N=で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロペンチレン、もしくは1,3−シクロブチレンの少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−NR
e−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−NR
e−および−S−は互いに直接結合せず、このうちR
eは水素、C
1−C
4直鎖アルキル基、またはC
3−C
4分岐アルキル基を表し;
R
i4、R
i5、およびR
i6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
20分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
20直鎖アルキル基、C
3−C
20分岐アルキル基、C
1−C
20直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
20分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
L
i1、L
i2、L
i3、L
i4、L
i5、L
i6、L
i7、L
i8、L
i9、およびL
i10の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
3は1または2を表し、m
3が2を表すとき、2つのA
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つのL
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
4は1または2を表し、m
4が2を表すとき、2つのA
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つのL
i5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
5+m
6=3であり、m
5は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
i6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
i3基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
m
7+m
8=3であり、m
7は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
i10基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
i5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
Y
i1は、−OH、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、C
1−C
15アルキル基またはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
i2は水素、ハロゲン、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、C
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている。
【0031】
別の実施形態において、上記添加剤は第1の添加剤分子を含み、第1の添加剤分子は式(I’)で表される構造を有する:
【0033】
式(I’)中、
R
i1は、フッ素、塩素、水素、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
12分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
i1およびZ
iの定義はそれぞれ、先の段落で定義されたA
i1およびZ
iの定義と同じであり;
m
1は0、1、2、3、または4を表し、m
1が2、3、または4を表すとき、2つまたはそれ以上のA
i1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のZ
i基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
i2は、式(Ia)、式(Ib)、または式(Ic)で示される構造を表し、少なくとも1つのR
i2が式(Ib)または式(Ic)で示される構造を表し:
【0035】
R
i3は式(Id)、式(Ie)、または式(If)で示される構造を表し:
【0037】
式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、および式(If)中、
R
i4、R
i5、およびR
i6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
12分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
1−C
12直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
12分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
L
i1、L
i2、L
i3、L
i4、L
i5、L
i6、L
i7、L
i8、L
i9、L
i10、A
i3、m
3、m
4、m
5、m
6、m
7、およびm
8の定義はそれぞれ、先の段落で定義されたL
i1、L
i2、L
i3、L
i4、L
i5、L
i6、L
i7、L
i8、L
i9、L
i10、A
i3、m
3、m
4、m
5、m
6、m
7、およびm
8の定義と同じであり;
Y
i1は、−OH、C
1−C
10アルキル基、またはC
2−C
10アルケニル基を表し、C
1−C
10アルキル基またはC
2−C
10アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
i2は水素、ハロゲン、C
1−C
10アルキル基、またはC
2−C
10アルケニル基を表し、C
1−C
10アルキル基もしくはC
2−C
10アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
10アルキル基もしくはC
2−C
10アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている。
【0038】
式(I)または式(I’)で表される構造は実質的に棒状構造(rod-shaped structure)である。この棒状構造は第1の軸方向および第2の軸方向を有する。第1の軸方向は実質的に棒状構造の長軸方向である、つまり、官能基R
i1と官能基R
i3とがつながる方向である。第2の軸方向は棒状構造の短軸方向である、つまり第1の軸方向に垂直な方向である。
【0039】
いくつかの実施形態において、上記式(I)または式(I’)中、官能基X
i1、X
i2、X
i3、X
i4、およびX
i5のうちの少なくとも1つがアンカー基(anchoring group)を含んでいてよい。かかる実施形態において、第1の添加剤分子は基板(例えば
図1に示される第1の基板110または第2の基板120)に固定され得る。他の実施形態では、上記式(I)または式(I’)中、官能基X
i1、X
i2、X
i3、X
i4、およびX
i5の全てがアンカー基を含まない。かかる実施形態では、第1の添加剤分子は、アンカー基および重合性基を有する他の添加剤分子(例えば、後述する第2の添加剤分子または第3の添加剤分子)と共に用いられ得る。
【0040】
アンカー基は、より高い極性を有する官能基であり得る。アンカー基は基板(例えばガラスまたはITO)と結合または水素結合を生じることができるため、第1の添加剤分子は基板に吸着(または固定)され得る。
【0041】
液晶分子が良好に垂直配向する状態を実現するために、第1の軸方向が基板の上面に垂直となるような方式で、第1の添加剤分子を基板に固定することができる。いくつかの実施形態において、アンカー基は、式(I)または式(I’)で表される分子の右端に最も近いX
i1、X
i2、X
i3、X
i4、およびX
i5のうちの1つであり、これにより第1の軸が基板の上面と垂直となる。
【0042】
上記式(I)または式(I’)中、官能基R
i3に結合している環状官能基A
i2は、少なくとも1つの側鎖官能基R
i2を有し得る。側鎖官能基R
i2の一端は環状官能基A
i2に結合し、側鎖官能基R
i2の他端は重合性基(polymerizable group)を含み得る。重合性基は、照射または加熱により別の重合性基と重合反応することができ、それら2つの重合性基は互いに結合し得る。複数の添加剤分子が基板に固定されると、添加剤分子の重合性基は、隣接する添加剤分子の重合性基と重合反応する。このようにして、基板に垂直であると共に互いに平行に配列した複数の添加剤分子がネットワーク構造を形成し得る。このネットワーク構造は、添加剤分子の傾きを防ぐことができる。結果として、液晶分子の垂直配向の程度がより一層改善され、かつ配向能の安定性も改善される。また、添加剤分子がOH官能基を有する場合、電圧が印加されたとき、液晶組成物中の添加剤分子はイオン化状態になり得る。このことは電圧保持率を低下させてしまう。かかるケースにおいて、重合性基を介してこの添加剤分子を他の添加剤分子と重合させると、電圧が印加されたときに添加剤が自由状態になるのを回避することができる。その結果、電圧保持率が向上し得る。重合性基にはアクリル基、メタクリル基、またはその誘導体が含まれ得る。いくつかの実施形態において、官能基X
i1、X
i2、X
i3、X
i4、およびX
i5のうちの少なくとも1つは、次の構造:
を有する重合性基であり、このうちY
i1は−OH、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、C
1−C
15アルキル基またはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;かつY
i2は水素、ハロゲン、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、C
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基は非置換であるか、またはC
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている。
【0043】
上記(I)または式(I’)において、側鎖官能基R
i2は少なくとも1つの環状官能基A
i3を含み得る。環状官能基A
i3は、側鎖官能基R
i2の剛性(rigidity)を高めることができ、それは液晶分子の配向能の安定性を改善するのに有利である。より詳細には、上記ネットワーク構造が形成されたとき、側鎖官能基R
i2は、隣接する添加剤分子の間を特定の距離に保つことができる。側鎖官能基R
i2の剛性がより高いと、異なる添加剤分子間におけるこの特定の距離の差(ばらつきの程度)がより小さくなる。言い換えると、形成されたネットワーク構造において、隣接する添加剤分子の間の距離は一定かつ均一である。その結果、液晶分子の配向能の安定性が大幅に向上し得る。
【0044】
環状官能基A
i3は芳香族環、脂肪族環、またはこれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、環状官能基A
i3の全てが芳香族環であり、これにより側鎖官能基R
i2はより高い剛性を備え得る。他の実施形態では、環状官能基A
i3の全てが脂肪族環であり、これにより液晶組成物中への添加剤分子の溶解性がより良好となり得る。また他の実施形態では、環状官能基A
i3の一部は脂肪族環であり、残りの環状官能基A
i3は芳香族環である。かかる実施形態では、環状官能基A
i3を調整することによって、添加剤分子の溶解性および配向能の安定性を必要な範囲にそれぞれ調整することが可能となる。
【0045】
いくつかの実施形態に置いて、第1の添加剤分子は1つの側鎖官能基R
i2を含む。他の実施形態では、第1の添加剤分子は2つの側鎖官能基R
i2を含み、これら2つの側鎖官能基R
i2は、環状官能基A
i2の対向する側にそれぞれ配置されている。例えば、いくつかの実施形態において、環状官能基A
i2は6員環であり、主鎖官能基Z
iおよびR
i3は第1および第4の炭素原子にそれぞれ配置されている。かかる実施形態では、2つの側鎖官能基R
i2の位置は次の状況の全部を含み得る:(1)2つの側鎖官能基R
i2が第2および第5の炭素原子にそれぞれ配置されている;(2)2つの側鎖官能基R
i2が第2および第6の炭素原子にそれぞれ配置されている;(3)2つの側鎖官能基R
i2が第3および第5の炭素原子にそれぞれ配置されている;ならびに(4)2つの側鎖官能基R
i2が第3および第6の炭素原子にそれぞれ配置されている。このようであると、液晶分子の配向能の安定性がさらに向上し得る。
【0046】
上述したように、式(I)または式(I’)で表される構造は、実質的に棒状構造であり、この棒状構造は第1の軸方向および第2の軸方向を有する。第1の軸方向の分子鎖長が 第2の軸方向の分子鎖長よりも長い場合、添加剤分子にはより良好な垂直配向能が備わり得る。よって、各側鎖官能基R
i2の分子鎖長を、主鎖のそれ(つまり、官能基R
i1から官能基R
i3までの分子鎖の全長)よりも短くすることができる。
【0047】
いくつかの実施形態において、上記添加剤は第2の添加剤分子をさらに含み、第2の添加剤分子は式(I−1)で表される構造を有する:
【0049】
式(I−1)中、
R
1はフッ素、塩素、水素、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
15分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3、もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3、もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
1は単結合、C
1−C
15アルキレン基、C
1−C
15アルキレンオキシ基、−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−、−OCO−、−OOC−、−CF
2−CF
2−、または−CF=CF−を表し;
n
1は1、2、または3を表し、n
1が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のA
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のZ
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
2は0または1を表し;かつ
K
1は式(I−1−a)、式(I−1−b)、または式(I−1−c)で示される構造を表し:
【0051】
式(I−1−a)、式(I−1−b)、および式(I−1−c)中、
L
2およびL
3の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、このうちR
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合した2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、およびR
4の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
8分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
3+n
4=3であり、n
4は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
5+n
6=3であり、n
6は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
このうちY
1は−OH、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基またはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
2は水素、ハロゲン、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
K
2は式(I−1−d)、式(I−1−e)、または式(I−1−f)で示される構造を表し:
【0053】
K
3は式(I−1−g)または式(I−1−h)で示される構造を表し:
【0055】
式(I−1−d)、式(I−1−e)、式(I−1−f)、式(I−1−g)、および式(I−1−h)中、
L
1、L
2、L
3、L
4、L
5、L
6、およびL
7の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、R
4、R
5およびR
6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
10分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐 アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
9+n
10=3であり、n
10は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
7基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
12は1、2、または3を表し、n
11+n
12=3であり、n
12が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
11が2を表すとき、2つのR
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
14は1、2、または3を表し、n
13+n
14=3であり、n
14が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
13が2を表すとき、2つのR
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
【0056】
いくつかの実施形態において、上述した添加剤は第3の添加剤分子をさらに含み、第3の添加剤分子は式(I−1)で表される構造を有する:
【0058】
式(I−1)中、
R
1はフッ素、塩素、水素、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
15分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−、もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキル基、C
3−C
15分岐アルキル基、C
1−C
15直鎖アルコキシ基、もしくはC
3−C
15分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
A
1は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレン、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロブチレンもしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
A
2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、もしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子、−CH
3、−CH
2CH
3もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基もしくはインダン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−および−S−は互いに直接結合せず;
Z
1は単結合、C
1−C
15アルキレン基、C
1−C
15アルキレンオキシ基、−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−OCF
2−、−COO−、−OCO−、−OOC−、−CF
2−CF
2−、または−CF=CF−を表し;
n
1は1、2、または3を表し、n
1が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のA
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のZ
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
2は0または1を表し;かつ
K
1は式(I−1−a)、式(I−1−b)、または式(I−1−c)で示される構造を表し:
【0060】
式(I−1−a)、式(I−1−b)、および式(I−1−c)中、
L
2およびL
3の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、このうちR
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、およびR
4の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
8分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
8直鎖アルキル基、C
3−C
8分岐アルキル基、C
1−C
8直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
8分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
3+n
4=3であり、n
4は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
5+n
6=3であり、n
6は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、2つまたはそれ以上のX
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
このうちY
1は−OH、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基またはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;
Y
2は水素、ハロゲン、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
K
2は式(I−1−d)、式(I−1−e)、または式(I−1−f)で示される構造を表し:
【0062】
K
3は式(I−1−g)または式(I−1−h)で示される構造を表し:
【0064】
式(I−1−d)、式(I−1−e)、式(I−1−f)、式(I−1−g)、および式(I−1−h)中、
L
1、L
2、L
3、L
4、L
5、L
6、およびL
7の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基、またはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−SiR
a2−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
1−C
15直鎖アルキレンオキシ基もしくはC
3−C
15分岐アルキレンオキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており、R
aはC
1−C
10直鎖アルキル基またはC
3−C
10分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
a基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
R
2、R
3、R
4、R
5およびR
6の各々は独立に、フッ素、塩素、水素、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基、またはC
3−C
10分岐アルコキシ基を表し、C
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基は非置換である、またはC
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの−CH
2−が−C≡C−、−CH=CH−、−CF
2O−、−O−、−COO−、−OCO−もしくは−OOC−で置換されている、および/またはC
1−C
10直鎖アルキル基、C
3−C
10分岐アルキル基、C
1−C
10直鎖アルコキシ基もしくはC
3−C
10分岐アルコキシ基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されており;
n
9+n
10=3であり、n
10は2または3を表し、2つまたはそれ以上のL
7基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
12は1、2、または3を表し、n
11+n
12=3であり、n
12が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
5基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
11が2を表すとき、2つのR
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
n
14は1、2、または3を表し、n
13+n
14=3であり、n
14が2または3を表すとき、2つまたはそれ以上のL
2基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のX
6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;n
13が2を表すとき、2つのR
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
【0065】
式(I−1)で表される構造も棒状構造である。この棒状構造は第1の軸方向および第2の軸方向を有する。上記第1の軸方向は棒状構造の長軸方向である、つまり、官能基R
1と官能基K
1とがつながる方向である。第2の軸方向は棒状構造の短軸方向である、つまり第1の軸方向に垂直な方向である。
【0066】
上述の式(I−1)において、官能基X
1、X
2、X
3、X
4、X
5、およびX
6のうちの少なくとも1つはアンカー基(anchoring group)を含み得る。アンカー基は基板(例えばガラスまたはITO)と結合または水素結合を生じることができるため、添加剤分子は基板に吸着(または固定)され得る。
【0067】
いくつかの実施形態において、アンカー基は、式(I−1)で表される分子の右端に最も近いX
1、X
2、X
3、X
4、X
5および、X
6のうちの1つであり、これにより第1の軸が基板の上面と垂直となる。その結果、液晶分子の垂直配向が良好に達成され得る。
【0068】
いくつかの実施形態において、添加剤分子の各々はアンカー基を1つだけ有する。よって、添加剤分子の各々は基板上で同じ配向方向を有する。換言すると、それぞれ異なる添加剤分子の第1の軸方向は互いに平行である。その結果、液晶分子は均一な状態で配向できるようになり、欠陥(例えば暗状態において生じる局部の輝点)が生じにくくなる。他の実施形態では、添加剤分子の各々は2つのアンカー基を有する。よって、基板への添加剤分子の固定に役立ち、容易に脱離しない。その結果、欠陥の発生が同じく低減され得る。加えて、添加剤分子の極性が過度に高くなって液晶組成物に溶解しなくなることを回避するため、1つの添加剤分子中のアンカー基の数は3以下である。
【0069】
上記式(I−1)中、環状官能基(つまりA
1およびA
2)は脂肪族環または芳香族環であり得る。環状官能基は液晶分子の配向に貢献する。より具体的には、芳香族環状官能基はπ−πスタッキングを生じさせて、棒状液晶分子が特定の方向に配向するようにできる。脂肪族環状官能基は、立体障害により、特定の方向に棒状液晶分子を配向させることができる。いくつかの実施形態において、添加剤分子の第1の軸方向は基板の上面に垂直であり、かつ棒状液晶分子の長軸は添加剤分子の第1の軸方向に平行である。故に、棒状液晶分子の長軸は添加剤分子によって基板に垂直となり得る。換言すると、液晶分子の垂直配向が達成され得る。
【0070】
一部の負イオン(例えば、フッ素イオン)は液晶組成物中に残り得る。ディスプレイの動作中に、それらイオンが残余電流を引き起こし、電圧保持率を低下させる可能性がある。より具体的には、負イオンの濃度が高いほど、電圧保持率が低くなってしまう。ケイ素原子は炭素原子よりも電子に欠けており(electron-poor)、よってケイ素原子は液晶組成物中の負イオンを引き付ける(または捉える)ことができる。その結果、液晶組成物中の負イオンの濃度が低下し得ると共に、液晶ディスプレイデバイスの電圧保持率が高まり得る。換言すると、式(I-1)で表される分子において、ケイ素原子は電圧保持率を高める機能を有する。さらに、負イオンを引き付けるために、式(I−1)で表される分子中のケイ素原子は酸素原子と直接結合しない。加えて、ケイ素原子はアルキル基と結合するため、液晶組成物中の式(I−1)で表される分子の溶解度も改善され得る。
【0071】
いくつかの実施形態において、上記式(I−1)中、官能基X
1、X
2、X
3、X
4、X
5、およびX
6のうちの少なくとも1つは重合性基(polymerizable group)を含んでいてよい。重合性基は、添加剤分子に上述したネットワーク構造を形成させることができる。結果として、液晶分子の垂直配向の程度がより一層改善され、かつ配向能の安定性が高まる。重合性基にはアクリル基、メタクリル基、またはその誘導体が含まれ得る。いくつかの実施形態において、官能基X
1、X
2、X
3、X
4、X
5、およびX
6のうちの少なくとも1つは、次の構造:
を有する重合性基であり、このうち、Y
1は−OH、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基またはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が−OHで置換されており;かつY
2は水素、ハロゲン、C
1−C
8アルキル基、またはC
2−C
8アルケニル基を表し、C
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
8アルキル基もしくはC
2−C
8アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている。
【0072】
特定の例示的な第1の添加剤分子を以下の表1に示す。特定の例示的な第2の添加剤分子を以下の表2に示す。特定の例示的な第3の添加剤分子を以下の表3に示す。
【0079】
表1を参照すると、第1の添加剤分子において、分子の主鎖の最も右の環状官能基は、その対向する側にそれぞれ側鎖官能基を含んでいる。これら側鎖官能基の各々は、少なくとも1つの環状官能基および少なくとも1つの重合性基を含む。よって、第1の添加剤分子は、隣接する添加剤分子(例えば、第1の添加剤分子、第2の添加剤分子、および/または第3の添加剤分子)と共に上述したネットワーク構造を形成することができる。さらに、形成されたネットワーク構造において、隣接する添加剤分子間の距離は一定かつ均一である。結果として、液晶分子の配向能の安定性が大幅に向上し得る。
【0080】
表2を参照すると、第2の添加剤分子において、分子主鎖の末端における官能基は重合性基およびアンカー基を含む。第2の添加剤分子は、第1の軸方向が基板の上面に垂直となるように基板に吸着(または固定)され得るため、良好な垂直配向能が得られる。さらに、基板に垂直であり、かつ互いに平行に配列する複数の第2の添加剤分子は、隣接する添加剤分子(例えば、第1の添加剤分子、第2の添加剤分子、および/または第3の添加剤分子)と共に上述したネットワーク構造を形成することができる。このネットワーク構造は、液晶分子の垂直配向の程度をより一層改善することができると共に、配向能の安定性を改善することができる。
【0081】
表3を参照すると、第3の添加剤分子において、分子側鎖は少なくとも1つの重合性基を含む。第3の添加剤分子は、隣接する添加剤分子(例えば、第1の添加剤分子、第2の添加剤分子、および/または第3の添加剤分子)と共に上述したネットワーク構造を形成することができる。結果として、配向能の安定性がより改善され得る。
【0082】
いくつかの実施形態において、添加剤は1つまたはそれ以上の第1の添加剤分子を含む。よって、この添加剤は、良好な配向能の安定性を有し得る。
【0083】
いくつかの実施形態において、添加剤は、1つまたはそれ以上の第1の添加剤分子、および1つまたはそれ以上の第2の添加剤分子を含む。かかる実施形態では、アンカー基を有する第2の添加剤分子(または第1の添加剤分子)は基板に垂直に固定され得ると共に、隣接する第1の添加剤分子または第2の添加剤分子と結合して、上述したネットワーク構造を形成することができる。よって、この添加剤は、優れた垂直配向能および優れた配向能の安定性を備え得る。かかる実施形態では、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.01〜60重量部である。他の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.02〜40重量部である。また別の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.05〜20重量部である。
【0084】
いくつかの実施形態において、添加剤は、1つまたはそれ以上の第1の添加剤分子、および1つまたはそれ以上の第3の添加剤分子を含む。かかる実施形態では、アンカー基を有する第1の添加剤分子は基板に垂直に固定され得ると共に、隣接する第1の添加剤分子または第3の添加剤分子と結合して、上述したネットワーク構造を形成することができる。よって、この添加剤は、優れた垂直配向能および優れた配向能の安定性を備え得る。かかる実施形態では、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第3の添加剤分子の量は0.01〜80重量部である。他の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第3の添加剤分子の量は0.05〜70重量部である。また別の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第3の添加剤分子の量は0.07〜60重量部である。
【0085】
いくつかの実施形態において、添加剤は、1つまたはそれ以上の第1の添加剤分子、1つまたはそれ以上の第2の添加剤分子、および1つまたはそれ以上の第3の添加剤分子を含む。かかる実施形態において、アンカー基を有する第2の添加剤分子(または第1の添加剤分子)は基板に垂直に固定され得ると共に、隣接する第1の添加剤分子、第2の添加剤分子、または第3の添加剤分子と結合して、上述したネットワーク構造を形成することができる。よって、この添加剤は、優れた垂直配向能および優れた配向能の安定性を備え得る。かかる実施形態では、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.01〜60重量部、第3の添加剤分子の量は0.01〜80重量部である。他の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.03〜45重量部、第3の添加剤分子の量は0.04〜65重量部である。また別の実施形態において、第1の添加剤分子の量を1重量部としたとき、第2の添加剤分子の量は0.06〜25重量部、第3の添加剤分子の量は0.06〜55重量部である。
【0086】
他の実施形態において、液晶組成物が提供される。液晶組成物は第1の成分および第2の成分を含む。第1の成分は、少なくとも1つの上述した添加剤を含み、第2の成分は、少なくとも1つの式(II)で表される化合物を含む。
【0088】
式中、
R
21およびR
22の各々は独立に、水素、ハロゲン、C
1−C
15アルキル基、またはC
2−C
15アルケニル基を表し、C
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基は非置換である、またはC
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている、および/またはC
1−C
15アルキル基もしくはC
2−C
15アルケニル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−で置換されており、かつ−O−は別の−O−と直接結合せず;
B
1、B
2、およびB
3の各々は独立に、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基もしくはテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基は非置換である、または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基もしくはテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子もしくは−CN基で置換されている、および/または1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、インダン−2,5−ジイル基もしくはテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−N−もしくは−S−で置換されており、かつ−O−、−N−、および−S−は互いに直接結合せず;
Z
21およびZ
22の各々は独立に、単結合、C
1−C
4アルキレン基、C
2−C
4アルケニレン基、またはC
2−C
4アルキニレン基を表し、C
1−C
4アルキレン基、C
2−C
4アルケニレン基もしくはC
2−C
4アルキニレン基は非置換である、またはC
1−C
4アルキレン基、C
2−C
4アルケニレン基もしくはC
2−C
4アルキニレン基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子もしくは−CN基で置換されている、および/またはC
1−C
4アルキレン基、C
2−C
4アルケニレン基もしくはC
2−C
4アルキニレン基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−もしくは−S−で置換されており、−O−は−O−もしくは−S−とは直接結合せず、かつ−S−は−S−と直接結合せず;
n
21は0、1、または2を表し、n
21が2を表すとき、2つのB
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なる。
【0089】
いくつかの実施形態によれば、上述した第2の成分は、少なくとも1つの式(II−1)または式(II−2)で表される化合物を含む。
【0091】
R
21、R
22、B
1、B
2、Z
22、およびn
21の定義はそれぞれ、先の段落で定義したR
21、R
22、B
1、B
2、Z
22、およびn
21の定義と同じである。
【0092】
式(II−1)で表される化合物の環状基がフッ素原子を有さないため、液晶組成物の粘度は低下し得、電圧が印加されたときの液晶分子の応答速度が向上し得る。式(II−2)で表される化合物は少なくとも1つのフェニレン基を含み、かつこのフェニレン基の同じ側における2つの水素原子がフッ素原子で置換されている。式(II−2)の化合物は、液晶組成物の誘電率異方性(△ε)を調整するのに用いることができる。
【0093】
いくつかの実施形態によれば、上述の液晶組成物は第3の成分をさらに含み、第3の成分は、少なくとも1つの式(III)、式(IV)、または式(V)で表される化合物を含む。
【0095】
式中、
K
21、K
22、K
23、およびK
24の各々は独立に水素またはメチル基を表し;
Z
23およびZ
24の各々は独立に、単結合、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基、またはC
3−C
15分岐アルケニレン基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−CO−、−COO−、もしくは−OCO−で置換されており、かつ−O−、−CO−、−COO−、および−OCO−は互いに直接結合せず;
Z
25、Z
26、Z
27、およびZ
28の各々は独立に、単結合、−C≡C−、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基、またはC
3−C
15分岐アルケニレン基を表し、C
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基は非置換である、またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている、および/またはC
1−C
15直鎖アルキレン基、C
3−C
15分岐アルキレン基、C
2−C
15直鎖アルケニレン基もしくはC
3−C
15分岐アルケニレン基の少なくとも1つの−CH
2−が−SiR
e2−、−S−、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−NR
e−もしくは−NR
e−CO−で置換されており、かつSiR
e2−、−S−、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CO−NR
e−、および−NR
e−CO−は互いに直接結合せず、R
eは水素、C
1−C
4直鎖アルキル基、またはC
3−C
4分岐アルキル基を表し、同じSi原子に結合している2つのR
e基は互いに同じであるかまたは互いに異なり;
B
4、B
5、B
6およびB
7の各々は独立に、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、またはインダン−2,5−ジイル基を表し、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ベンゾフラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、二価ジオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、二価トリオキサビシクロ[2.2.2]オクチレン基、テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基もしくはインダン−2,5−ジイル基は非置換であるか、または少なくとも1つの置換基で置換されており、少なくとも1つの置換基は、フッ素、塩素、−CN基、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
2−C
12直鎖アルケニル基、C
2−C
12直鎖アルキニル基、C
4−C
12分岐アルケニル基、またはC
4−C
12分岐アルキニル基から選択され、C
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
2−C
12直鎖アルケニル基、C
2−C
12直鎖アルキニル基、C
4−C
12分岐アルケニル基もしくはC
4−C
12分岐アルキニル基は非置換である、またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
2−C
12直鎖アルケニル基、C
2−C
12直鎖アルキニル基、C
4−C
12分岐アルケニル基、もしくはC
4−C
12分岐アルキニル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている、および/またはC
1−C
12直鎖アルキル基、C
3−C
12分岐アルキル基、C
2−C
12直鎖アルケニル基、C
2−C
12直鎖アルキニル基、C
4−C
12分岐アルケニル基もしくはC
4−C
12分岐アルキニル基の少なくとも1つの−CH
2−が−O−、−CO−、−COO−もしくは−OCO−で置換されており、かつ−O−、−CO−、−COO−、および−OCO−は互いに直接結合せず;
M
1は単結合、−CH
2O−、−OCH
2−、−CH
2CH
2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH
2−、−C(CH
3)
2−、−C(CF
3)
2−、−SiH
2−、−Si(CH
3)
2−、または−Si(CF
3)
2−を表し;
R
23およびR
24の各々は独立に、C
1−C
30直鎖アルキル基またはC
3−C
30分岐アルキル基を表し、C
1−C
30直鎖アルキル基もしくはC
3−C
30分岐アルキル基は非置換である、またはC
1−C
30直鎖アルキル基もしくはC
3−C
30分岐アルキル基の少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されている、および/またはC
1−C
30直鎖アルキル基もしくはC
3−C
30分岐アルキル基の少なくとも1つの−CH
2−が−Si−、−O−、−CO−、−COO−もしくは−OCO−で置換されており、かつ−Si−、−O−、−CO−、−COO−、および−OCO−は互いに直接結合せず;
n
22およびn
23の各々は独立に0から3の整数を表し、n
22が2またはそれ以上であるとき、2つまたはそれ以上のB
4基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のM
1基は互いに同じであるかまたは互いに異なり; n
23が2またはそれ以上であるとき、2つまたはそれ以上のB
6基は互いに同じであるかまたは互いに異なり、かつ2つまたはそれ以上のZ
27基は互いに同じであるかまたは互いに異なる。
【0096】
第3の成分の化合物は少なくとも1つの重合性基を含み、重合性基はアクリル基、メタクリル基、またはその誘導体を含み得る。より具体的には、式(IV)および式(V)で表される化合物の各々は、分子の一端に重合性基を有する。式(III)で表される化合物の各々は、分子の両端に重合性基を有する。第3の成分の重合性基は、照射または加熱により、上述した式(I)で表される添加剤分子の別の重合性基と重合反応することができる。このようであると、上述したネットワークを形成する助けとなり、かつ液晶分子の垂直配向の程度がより一層向上し得る。
【0097】
第1の成分の含有量が低すぎると、液晶組成物の垂直配向の程度および電圧保持率が有効に改善されない可能性がある。反対に、第1の成分の含有量が高すぎると、第1の成分が液晶組成物中によく溶解できず、沈殿する可能性がある。このような液晶組成物は使用できない。また、第1の成分が特定の含有量を超えると、第1の成分をさらに増やしたとしても、液晶組成物の垂直配向の程度はより一層の改善がされ得ない。また、第1の成分は、比較的高い極性を有する基(例えば、アンカー基)を備える。よって、第1の成分の含有量が高すぎると、液晶組成物の電圧保持率が低下する可能性がある。上述したように、液晶組成物の垂直配向の程度および電圧保持率のバランスをとるために、第1の成分の含有量を適切な範囲内に制御することができる。
【0098】
いくつかの実施形態において、液晶組成物は第1の成分および第2の成分を含む。かかる実施形態において、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.01〜10重量部である。他の実施形態では、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.05〜6重量部である。また他の実施形態では、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.1〜4重量部である。
【0099】
いくつかの実施形態において、液晶組成物は第1の成分、第2の成分、および第3の成分を含む。かかる実施形態において、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.01〜10重量部であり、かつ第3の成分は0.01〜10重量部である。他の実施形態では、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.04〜5重量部であり、かつ第3の成分は0.04〜4重量部である。また他の実施形態では、第2の成分の総重量が100重量部であるとき、第1の成分は0.07〜3.5重量部であり、かつ第3の成分は0.07〜2.5重量部である。
【0100】
当業者には、液晶組成物が、上述した第1の成分、第2の成分および第3の成分以外に他の成分をさらに含み得ることが理解されるはずである。例えば、適した量の他の従来の液晶化合物または他の添加剤である。いくつかの実施形態において、上記他の添加剤には、例えばカイラルドーパント(chiral dopants)、UV安定剤、抗酸化剤、フリーラジカル消去剤、ナノ粒子などが含まれ得る。
【0101】
本開示では、上述した液晶組成物を用いた液晶ディスプレイデバイスも提供される。
図1は、本開示のいくつかの実施形態による液晶ディスプレイデバイス100を示す断面図である。
【0102】
図1を参照すると、液晶ディスプレイデバイス100は、第1の基板110と、第1の基板110に対向して配置された第2の基板120とを含む。液晶ディスプレイデバイス100はまた、第1の基板110と第2の基板120との間に配置された液晶層130も含む。第1の基板110および第2の基板120はそれぞれ従来の薄膜トランジスタ基板および従来のカラーフィルター基板である。記載を簡潔にするため、第1の基板110および第2の基板120の材料、構造および製造方法についてはここでは詳細に説明しない。
【0103】
本開示の液晶ディスプレイデバイス100の液晶層130は上述した液晶組成物を用い、液晶組成物は式(I)および/または式(I−1)で表される添加剤を含む(つまり、添加剤は第1の添加剤分子、第2の添加剤分子、および/または第3の添加剤分子を含む)。上述したように、かかる添加剤は、液晶組成物の垂直配向の程度、電圧保持率、および配向能の安定性を大幅に向上させることができる。上記添加剤を液晶組成物に加えることにより、従来の配向膜を用いることなく、液晶分子が良好に垂直配向できるようになる。また、上記添加剤を用いた液晶ディスプレイデバイス100は、高い電圧保持率および優れた耐久性という長所を有する。本開示の液晶組成物は、すべてのタイプの液晶ディスプレイデバイスに適用可能である。
【0104】
本開示の前述の内容およびその他の目的、特徴、ならびに利点をより簡潔かつ明らかとするため、いくつかの実施例を挙げて本開示の添加剤および液晶組成物を説明する。実施例の液晶組成物に用いられる第2の成分および第3の成分の化合物に対応する化学構造および含有量が、以下の表4に示されている。参考例の添加剤分子は表5に示されている。
【0107】
実施例および参考例の添加剤分子の合成方法を以下に記載する。
【0108】
作製例1 添加剤分子Exp−A1の作製
【0110】
添加剤分子Exp−A1の合成フローが上に示されている。化合物1(30g、 91.3mmol)、ジイソプロピルアミン(1.3g、12.8mmol)、N−ブロモスクシンイミド(NBS、33.3g、187.2mmol)、およびジクロロメタン(400mL)を1000mLの反応フラスコに入れ攪拌して溶解させた。室温(20〜30℃)で6時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、ジクロロメタンおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物2を得た。
【0111】
水素化ナトリウム(4.2g、173mmol)、ジメチルホルムアミド(DMF、200mL)、および化合物2(24.0g、49.4mmol)を500mLの二口丸底フラスコ中に入れ、30分撹拌した。次いで、ヨードエタン(23.1g、148.1mmol)を0℃で加え、100℃で8時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物3を得た。
【0112】
化合物3(8.0g、15.6mmol)、4−ヒドロキシフェニルボロン酸(5.4g、38.9mmol)、テトラヒドロフラン(THF、140mL)、水(30mL)、および炭酸カリウム(17.2g、124.5mmol)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。窒素を導入することにより脱酸素を30分行った。次いで、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.8g、1.6mmol)を加え、その混合物を24時間加熱還流して反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物4を得た。
【0113】
化合物4(3.0g、5.6mmol)、化合物5(4.7g、25.0mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP、0.68g、5.6mmol)、およびテトラヒドロフラン(40mL)を100mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC、3.0g、14.4mmol)を0℃で加え、室温(20〜30℃)で24時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物6を得た。
【0114】
化合物6(1.8g、2.1mmol)、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム(1.0g、4.1mmol)、メタノール(40mL)、およびテトラヒドロフラン(40mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。50℃で10時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−A1(白色の固体)を得た。
【0115】
添加剤分子Exp−A1を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400MHz):δ0.82−1.38(m,23H),1.72−2.06(m,11H),2.45−2.55(m,2H),3.30(q,J=7.2Hz,2H),4.50(s,4H),6.09(s,2H),6.57(s,2H),7.20−7.22(m,6H),7.69(d,J=8.8Hz,4H)。
【0116】
作製例2 添加剤分子Exp−A2の作製
【0118】
添加剤分子Exp−A2の合成フローが上に示されている。化合物4(3.0g、5.6mmol)、メタクリル酸(2.6g、30.6mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.68g、5.6mmol)、およびテトラヒドロフラン(100mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(2.7g、13.3mmol)を0℃で加え、室温(20〜30℃)で24時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行ってExp−A2(白色の固体)を得た。
【0119】
添加剤分子Exp−A2を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400MHz):δ0.82−1.50(m,25H),1.72−1.99(m,8H),2.11(s,6H),2.48−2.54(m,1H),3.30(q,J=6.8Hz,2H),5.79(s,2H),6.40(s,2H),7.19−7.21(m,6H),7.67(d,J=8.8Hz,4H)。
【0120】
作製例3 添加剤分子Exp−A3の作製
【0122】
添加剤分子Exp−A3の合成フローが上に示されている。化合物4(1.89g、3.5mmol)およびジメチルホルムアミド(50mL)を250mLの反応フラスコに入れ、溶解させた。次いで、水素化ナトリウム(0.4g、16mmol)を氷浴下で加え、その混合物を室温で30分撹拌した。次いで、(3−ブロモプロポキシ)−tert−ブチルジメチルシラン(4.0g、16mmol)を加え、室温で2時間反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物7(透明なオイル)を得た。
【0123】
化合物7(2.79g、3.2mmol)およびテトラヒドロフラン(50mL)を250mLの反応フラスコに入れて溶解させ、0℃まで冷却した。次いで、テトラブチルアンモニウムフルオリド溶液(溶媒:テトラヒドロフラン;1M、9.6ml、9.6mmol)をゆっくり加え、その混合物を室温まで加温し、2時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物8(白色の固体)を得た。
【0124】
化合物8(1.97g、3mmol)、メタクリル酸(0.77g、9mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.21g、1.8mmol)、およびテトラヒドロフラン(50mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、反応フラスコの温度を0℃まで冷却した。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(1.9g、9mmol)をテトラヒドロフラン(20mL)中に溶解して溶液を作り、その溶液を反応フラスコにゆっくり滴下して加えた。その混合物を0℃で30分撹拌してから、室温まで加温して8時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−A3(白色の固体)を得た。
【0125】
添加剤分子Exp−A3を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400mHz):δ0.82−1.48(m,32H),1.75−1.84(m,8H),1.96(s,6H),2.21(m,4H),2.47(m,1H),3.27(q,J=6.8Hz,2H),4.12(t,J=6.4Hz,4H),4.38(t,J=6.4Hz,4H),5.58(t,J=1.2Hz,2H),6.13(q,J=0.8Hz,2H),6.94(d,J=9.2Hz,4H),7.11(s,2H),7.56(d,J=8.8Hz,4H)。
【0126】
作製例4 添加剤分子Exp−A4の作製
【0128】
添加剤分子Exp−A4の合成フローが上に示されている。化合物2(17.8g,37mmol)およびジメチルホルムアミド(200mL)を500mLの反応フラスコに入れ、溶解させた。次いで、水素化ナトリウム(2.7g、111mmol)を氷浴下で加え、その混合物を室温で30分撹拌した。次いで、2−(3−ブロモプロポキシ)テトラヒドロピラン(24.8g、111mmol)を加え、室温で4時間反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物9(透明なオイル)を得た。
【0129】
化合物9(16.3g、26mmol)、4−ヒドロキシフェニルボロン酸(9.0g、65mmol)、炭酸カリウム(18.0g、130mmol)、テトラヒドロフラン(200mL)、および水(60mL)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。窒素を導入することにより脱酸素を行い、その混合物を1時間激しく撹拌した。次いで、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.751g、0.65mmol)を加え、その混合物を70℃で8時間加熱還流して反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物10(薄い黄色の固体)を得た。
【0130】
化合物10(8.3g、10.4mmol)、メタクリル酸(2.24g、26mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.79g、6.5mmol)、およびテトラヒドロフラン(120mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、反応フラスコの温度を0℃に冷却した。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(5.4g、26mmol)をテトラヒドロフラン(30mL)に溶解して溶液を作り、その溶液を反応フラスコにゆっくり滴下して加えた。その混合物を0℃で30分撹拌してから、室温まで加温して3時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物11(白色の固体)を得た。
【0131】
化合物11(6.2g、7.8mmol)、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム(0.49g、3.9mmol)、テトラヒドロフラン(60mL)、およびメタノール(60mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。その混合物を50℃で3時間撹拌した。反応が完了した後、ろ過により不溶物を分離した。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−A4(白色の固体)を得た。
【0132】
添加剤分子Exp−A4を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400mHz):δ0.89−1.50(m,29H),1.72−2.0(m,7H),2.09(s,6H),2.50(m,1H),3.28(t,J=5.2Hz,2H),3.34(t,J=0.8Hz,2H),5.79(s,2H),6.39(s,2H),7.17(s,2H),7.19(d,J=2Hz,4H),7.63(d,J=8.8Hz,4H)。
【0133】
作製例5 添加剤分子Exp−A5の作製
【0135】
添加剤分子Exp−A5の合成フローは上に示すとおりである。化合物2(15.4g、32mmol)、2、2、5−トリメチル−[1、3]ジオキサン−5−カルボン酸(8.4g、48mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(1.17g、9.6mmol)、およびテトラヒドロフラン(200mL)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、反応フラスコの温度を0℃まで冷却した。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(9.9g、48mmol)をテトラヒドロフラン(50mL)に溶解して溶液を作り、その溶液を反応フラスコにゆっくり滴下して加えた。その混合物を0℃で30分撹拌してから、室温まで加温して3時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物12(白色の固体)を得た。
【0136】
化合物12(16.7g、26mmol)、4−ヒドロキシフェニルボロン酸(9.0g、65mmol)、炭酸カリウム(18.0g、130mmol)、テトラヒドロフラン(200mL)、および水(60mL)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。窒素を導入することにより脱酸素を行い、その混合物を1時間激しく撹拌した。次いで、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.751g、0.65mmol)を加え、その混合物を70℃で8時間加熱還流して反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物13(薄い黄色の固体)を得た。
【0137】
化合物13(6.9g、10.4mmol)、メタクリル酸(2.24g、26mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.79g、6.5mmol)、およびテトラヒドロフラン(120mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、反応フラスコの温度を0℃に冷却した。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(5.4g、26mmol)をテトラヒドロフラン(30mL)に溶解して溶液を作り、その溶液を反応フラスコにゆっくり滴下して加えた。その混合物を0℃で30分撹拌してから、室温まで加温して3時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物14(白色の固体)を得た。
【0138】
化合物14(4.1g、5.1mmol)を250mLの反応フラスコに入れ、テトラヒドロフラン(120mL)中に溶解した。次いで、塩酸(12M、2mL)を反応フラスコにゆっくり滴下して加え、その混合物を室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、その混合物を0℃に冷却し、水を加えて中和反応を進行させた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−A5(白色の固体)を得た。
【0139】
添加剤分子Exp−A5を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3、400mHz):δ0.89−1.50(m、29H)、1.72−2.0(m、9H)、2.09(s、6H)、2.50(m、1H)、3.28(t、J=5.2Hz、2H)、3.34(t、J=0.8Hz、2H)、5.79(s、2H)、6.39(s、2H)、7.17(s、2H)、7.19(d、J=2Hz、4H)、7.63(d、J=8.8Hz、4H)。
【0140】
作製例6 添加剤分子Exp−A6の作製
【0142】
添加剤分子Exp−A6の合成フローが上に示されている。化合物13(5.3g、8mmol)およびジメチルホルムアミド(100mL)を250mLの反応フラスコに入れ、溶解させた。次いで、水素化ナトリウム(0.8g、32mmol)を氷浴下で加え、その混合物を室温で30分撹拌した。次いで、(3−ブロモプロポキシ)−tert−ブチルジメチルシラン(8.1g、32mmol)を加え、室温で4時間反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物15(透明なオイル)を得た。
【0143】
化合物15(5.3g、5mmol)およびテトラヒドロフラン(100mL)を250mLの反応フラスコに入れ、溶解して0℃まで冷却した。次いで、テトラブチルアンモニウムフルオリド溶液(1M、17.5ml、17.5mmol)をゆっくりと加え、その混合物を室温まで加温して2時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物16(白色の固体)を得た。
【0144】
化合物16(2.7g、3mmol)、メタクリル酸(1.24g、12mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(0.29g、2.4mmol)、およびテトラヒドロフラン(100mL)を250mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、反応フラスコの温度を0℃に冷却した。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(2.5g、12mmol)をテトラヒドロフラン(30mL)に溶解して溶液を作り、その溶液を反応フラスコにゆっくり滴下して加えた。その混合物を0℃で30分撹拌してから、室温まで加温して3時間撹拌した。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物17(白色の固体)を得た。
【0145】
化合物17(0.46g、0.5mmol)を250mLの反応フラスコに入れ、テトラヒドロフラン(50mL)中に溶解した。次いで、塩酸(12M、0.5mL)を反応フラスコにゆっくり滴下して加え、その混合物を室温で3時間撹拌した。反応が完了した後、その混合物を0℃に冷却し、水を加えて中和反応を進行させた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、その混合物を硫酸マグネシウムで乾燥させた。有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−A6(白色の固体)を得た。
【0146】
添加剤分子Exp−A6を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400mHz):δ0.77−1.44(m,32H),1.71−1.84(m,8H),1.96(s,6H),2.05(s,1H),2.18(t,J=6Hz,2H),3.41(dd,J=2.8Hz,4H),4.10(t,J=2Hz,4H),4.36(t,J=2.4Hz,2H),5.58(t,J=1.6Hz,2H),6.12(s,2H),6.93(d,J=8.8Hz,4H),7.14(s,2H),7.31(d,J=8.8Hz,4H)。
【0147】
作製例7 添加剤分子Exp−B1の作製
【0149】
添加剤分子Exp−B1の合成フローが上に示されている。化合物18(24.7g、63.2mmol)および無水テトラヒドロフラン(400mL)を1000mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、n−ブチルリチウム(2.5M、溶媒:テトラヒドロフラン;26.5mL、66.2mmol)を−78℃で反応フラスコにゆっくり滴下して加え、反応を1時間進行させた。次いで、トリクロロ(メチル)シラン(9.0g、60.2mmol)を−78℃で反応フラスコに加え、室温(20〜30℃)で3時間反応を進行させた。次いで、アリルマグネシウムクロリド(濃度:2.0M、溶媒:テトラヒドロフラン;63.2mL、126.4mmol)を加え、その混合物を8時間加熱(100℃)還流して反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って、化合物19を得た。
【0150】
化合物19(17.0g、38.9mmol)およびテトラヒドロフラン(550mL)を1000mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、ボラン−ジメチルスルフィドコンプレックス(borane-dimethyl sulfide complex)(濃度:2.0M、溶媒:テトラヒドロフラン;42.8mL、85.6mmol)を0℃で反応フラスコに加え、3時間反応を進行させた。次いで、水酸化ナトリウム(4.2g、105.1mmol)を0℃で純水34mL中に溶解し、0.5時間攪拌した。次いで、過酸化水素(30%、55mL)を0℃でその反応フラスコに加え、室温(20〜30℃)で5時間反応を進行させた。反応が完了した後、飽和炭酸カリウム水溶液を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って、化合物20を得た。
【0151】
化合物20(6.0g、12.7mmol)、アクリル酸(4.6g、63.5mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(1.5g、12.7mmol)、およびテトラヒドロフラン(120mL)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、N、N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(6.3g、30.5mmol)を0℃でその反応フラスコに加え、室温(20〜30℃)で24時間反応を進行させた。反応が完了した後、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物21を得た。
【0152】
化合物21(3.0g、5.2mmol)、パラホルムアルデヒド(1.4g、46.5mmol)、1、4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(2.3g、20.7mmol)、水(22mL)、およびテトラヒドロフラン(45mL)を250mLの反応フラスコに入れ、攪拌して溶解させた。次いで、70℃で24時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って添加剤分子Exp−B1を得た。
【0153】
添加剤分子Exp−B1を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400mHz):δ0.29(s,3H),0.80−1.46(m,26H),1.68−1.92(m,12H),2.33−2.36(m,2H),2.42−2.45(m,1H),4.15(t,J=6.8Hz,4H),4.34(d,J=6.4Hz,4H),5.84(s,2H),6.26(s,2H),7.20(d,J=8.0Hz,2H),7.40(d,J=8.0Hz,2H)。
【0154】
作製例8 添加剤分子Exp−C1の作製
【0156】
添加剤分子Exp−C1の合成フローが上に示されている。水素化ナトリウム(NaH、4.2g、173mmol)、ジメチルホルムアミド(200mL)、および化合物2(24.0g、49.4mmol)を500mLの二口フラスコに入れ、30分撹拌した。次いで、ヨードエタン(23.1g、148.1mmol)を0℃で加え、100℃で8時間反応を進行させた。反応が完了した後、水を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物22を得た。
【0157】
化合物22(8.0g、15.6mmol)および無水テトラヒドロフラン(100mL)を500mLの反応フラスコに入れ、撹拌して溶解させた。次いで、n−ブチルリチウム(2.5M、溶媒:テトラヒドロフラン;22.4mL、56.0mmol)を−78℃でゆっくりその反応フラスコに加え、1時間反応を進行させた。次いで、ジメチルクロロシラン.(5.3g、56.0mmol)を−78℃でその反応フラスコに加え、室温(20〜30℃)で2時間反応を進行させた。反応が完了した後、希塩酸(1N、60mL)を加えた。次いで、酢酸エチルおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って化合物23を得た。
【0158】
化合物23(1.0g、2.1mmol)、トルエン(15mL)および白金含有触媒(Pt/C、Pt含有量:5wt%、0.2g)を100mLの二口フラスコ中に入れ、窒素ガスを導入した。次いで、メタクリル酸アリル(1.1g、8.5mmol)を加え、100℃に加熱し8時間反応を進行させた。反応が完了した後、ろ過により白金含有触媒を除去した。次いで、トルエンおよび水を用いて抽出を行い、有機相を収集した。収集した有機相の溶媒を回転式濃縮装置を用いて除去した。次いで、カラムクロマトグラフィーを行って、添加剤分子Exp−C1を得た。
【0159】
添加剤分子Exp−C1を核磁気共鳴スペクトル測定法により分析した。得られたスペクトル情報は次のとおりであった:
1H NMR(CDCl
3,400MHz):δ0.32(s,12H),0.83−1.45(m,29H),1.65−1.96(m,18H),2.39−2.45(m,1H),3.78(q,J=7.2Hz,2H),4.12(t,J=6.8Hz,4H),5.55(s,2H),6.11(s,2H),7.26(s,2H)。
【0162】
添加剤分子Refの合成フローが上に示されている。添加剤分子Refは、化合物24を出発物質として用い、化合物16を合成するのに用いた手順にしたがって合成することができる。
【0163】
以下の実施例および参考例において、すべての液晶組成物を、表4にしたがって式(II)の分子100重量部からなる母液を形成することにより作製してから、表4に示される式(III)の分子0.3重量部を加えた。次いで、表1〜3または表5に示される添加剤分子を、表6に示される添加の量にしたがって上記液晶組成物にさらに加えた。例えば、実施例9の液晶組成物は、表4に示される式(II)の分子からなる100重量部の母液であり、0.3重量部の式(III)の分子、0.50重量部の添加剤分子Exp−A2、および0.20重量部の添加剤分子Exp−B1がさらに添加されている。また、表6に示される参考例および実施例1〜7の液晶組成物中に、表1〜3または表5に示される添加剤分子は1種のみ添加されている。
【0165】
式(II)の分子からなる母液100重量部中に、表4に示される式(III)の分子0.3重量部、ならびに表1〜3または表5に示される添加剤分子(添加の量は表6に示されている)を加え、その混合物を均一に混合し、透明点(clearing point)まで加熱した。次いで、それを室温まで冷却し、参考例または実施例の液晶組成物を形成した。実施例または参考例の液晶組成物を、3.5μmの間隔を有し、かつ配向層の無い2枚の酸化インジウムスズ(ITO)基板の間に注入し、実施例または参考例の液晶ディスプレイ素子をそれぞれ形成する。12VのDC電圧および紫外線照射(ピーク波長:313nm)を液晶ディスプレイ素子に印加して、実施例または参考例の液晶ディスプレイデバイスを形成した。
【0167】
[垂直配向]
液晶ディスプレイデバイスを、偏光素子およびアナライザが直交するように配置されている偏光顕微鏡中に配した。素子に下方から光を照射し、光漏れの有無を観察して垂直配向について判断した。垂直配向の実験結果は表7に示されている。
〇:光が素子のどの部分も透過しない(一枚全体が均一で光の透過がない)。この結果は、デバイスが垂直配向を有することを示す。
△:光が素子の一部分を透過する。この結果は、デバイスは垂直配向を有するが、垂直配向の程度は比較的低いことを示す。
×:光が素子の全ての部分を透過する(一枚全体に均一に光が透過する)。この結果は、デバイスが垂直配向を有さないことを示す。
【0168】
[電圧保持率]
DC電圧(充電電圧5V、動作周波数60Hz)を周囲温度60℃で、実施例または参考例の液晶ディスプレイに印加した。印加を解除して1.667secに至った後の電圧値V2を液晶物理パラメータ計測装置(製品番号:ALCT-IV1、INSTEC社製)で測定した。電圧保持率の実験結果を表7に示した。液晶ディスプレイデバイスの電圧保持率(VHR)を計算する式は次のとおりである。
【0169】
(数1)
VHR=(V2/印加電圧値)×100%
【0170】
[配向能の安定性]
0Vから10Vの電圧を液晶ディスプレイデバイスに連続的に印加し、異なる電圧に対応する液晶ディスプレイデバイスの光透過率を測定した。0.1Vごとに光透過率を記録し、実験結果に基づいて電圧対透過率のグラフを描いた。透過率1%の液晶ディスプレイデバイスに対応する電圧をV(th,i)と定義する。次に、液晶ディスプレイデバイスに対して劣化実験を行った。劣化実験のステップは次のとおりである。液晶ディスプレイデバイスをオーブン(温度:60℃)に入れ、電圧(AC、10V)を4日間印加した。劣化実験を行った後、その液晶ディスプレイデバイスに上述した実験を行って、電圧対透過率のグラフを描いた。透過率1%の液晶ディスプレイデバイスに対応する電圧をV(th,f)と定義する。液晶ディスプレイデバイスのΔVth値(単位:ボルト)は以下の式にしたがって算出される。ΔVthの絶対値が小さいほど、添加剤分子の配向能の安定性は優れる。ΔVth値の実験結果を表7に示した。
【0171】
(数2)
△Vth=V(th,f)−V(th,i)
【0174】
表7の参考例を参照にすると、参考例は添加剤分子Refを含んでいる。添加剤分子Refはシリコン原子および重合性基を有さないため、参考例の液晶組成物の電圧保持率は良好でない。また、添加剤分子Refは重合性基を有さないため、参考例の液晶組成物の垂直配向能の安定性は良好ではない。
【0175】
表7の実施例1〜20を参照にすると、実施例1〜20の各々は、少なくとも1つの式(I)または式(I’)で表される第1の添加剤分子を含む。結果は、実施例1〜20の液晶分子がいずれも垂直に配向することを示している。実施例2では、1つの第1の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A2)のみが用いられている。添加剤分子Exp−A2はアンカー基を有さないため、添加剤分子Exp−A2は基板に垂直に固定され難い。結果として、液晶分子の垂直配向の程度が良好でなくなる。しかしながら、液晶分子の垂直配向の程度は、アンカー基を有する他の添加剤分子を加えることによって改善することができる。例えば、実施例8〜11では、添加剤分子Exp−A2および少なくとも1つの他の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A1または添加剤分子Exp−B1)が共に用いられている。表7に示されるように、添加剤分子Exp−A1および添加剤分子Exp−B1はいずれもアンカー基を有しており、液晶分子の垂直配向の程度を高めることができる。
【0176】
実施例1、5、および6では、添加された第1の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A1、添加剤分子Exp−A5、および添加剤分子Exp−A6)の量が少なすぎるため、液晶分子の垂直配向の程度が良好でない。液晶分子の垂直配向の程度は、添加される量を調整することによって改善することができる。表7に示されるように、例えば実施例4では、添加される添加剤分子の量を1.5重量部に調製することにより、液晶分子の垂直配向の程度を改善できている。また、液晶分子の垂直配向の程度は、アンカー基を有する他の添加剤分子を加えることによっても改善することができる。表7に示されるように、例えば実施例8では、添加剤分子Exp−A1および添加剤分子Exp−A2を共に用いることによって、液晶分子の垂直配向の程度を高めることができている。
【0177】
表7の実施例1〜20を参照にすると、実施例1〜20の各々は、少なくとも1つの式(I)または式(I’)で表される第1の添加剤分子を含む。これら第1の添加剤分子において、分子の主鎖の最も右の環状官能基は、その対向する両側にそれぞれ側鎖官能基を含んでいる。これら側鎖官能基の各々は、少なくとも1つの環状官能基および少なくとも1つの重合性基を含む。結果は、実施例1〜20の△Vthの絶対値がそれぞれ非常に小さいことを示している。特に、実施例1〜7では、1つの第1の添加剤分子のみが用いられている。実施例1〜7各々における△Vthの絶対値は、0.10V以下である。第1の添加剤分子が液晶分子の垂直配向能の安定性を大幅に改善できるということが、証明され得る。
【0178】
表7の実施例1〜20を参照すると、実施例1〜20の各々は、少なくとも1つの式(I)または式(I’)で表される第1の添加剤分子を含んでいる。結果は、実施例1〜20の各々において、電圧保持率が90%より大きいことを示している。特に、実施例1〜7では、1つの第1の添加剤分子のみが用いられている。実施例1〜7各々において、電圧保持率は95%より大きい。第1の添加剤分子が電圧保持率を大幅に改善できるということが証明され得る。
【0179】
表7の実施例8を参照すると、アンカー基を有する第1の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A1)およびアンカー基を有さない第1の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A2)が共に用いられている。結果は、液晶分子の垂直配向の程度、垂直配向能の安定性、および電圧保持率が、わずか0.53重量部の添加剤分子を加えることによって、大幅に改善できることを示している。
【0180】
表7の実施例9〜13を参照すると、アンカー基を有さない第1の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−A2または添加剤分子Exp−A3)およびアンカー基を有する第2の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp−B1)が共に用いられている。結果は、液晶分子の垂直配向の程度、垂直配向能の安定性、および電圧保持率が、ごく少量(例えば1.20重量部よりも少ない総量)の添加剤分子を加えることによって、大幅に改善できることを示している。
【0181】
表7の実施例7および16を参照すると、第1の添加剤分子の種類およびその添加される量は同じである。実施例16では、重合性基を有する第3の添加剤分子(つまり、添加剤分子Exp-C1)が加えられている。結果は、液晶分子の垂直配向能の安定性および電圧保持率がさらに改善され得たことを示している。
【0182】
まとめると、本開示の添加剤分子は、高い電圧保持率を有すると同時に、優れた垂直配向能の安定性を備え得るものである。上述の添加剤分子を液晶組成物に加えることにより、従来の配向膜を用いずに、大部分の液晶分子が安定かつ良好に垂直配向するという状態を実現することが可能となる。液晶組成物の垂直配向の程度と配向能の安定性とのバランスをとるために、第1の添加剤分子の含有量を調整することができる、または2種類以上の添加剤分子を共に用いることができる。さらに、本開示の実施形態の添加剤分子を用いた液晶ディスプレイデバイスは、高い電圧保持率(例えば、90%より大きい電圧保持率)および優れた配向能の安定性を有し得る。結果として、液晶ディスプレイデバイスの性能および耐久性が格段に向上し得る。
【0183】
実施例の方式により、かつ好ましい実施形態の観点から本開示を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義された本開示の精神および範囲から逸脱することなく、(当業者には明らかであろう)各種変更および類似の構成を本明細書に加え得るということが、理解されなければならない。