液晶混合物を精製する方法

本発明は、液晶混合物を精製する方法に関する。

液晶混合物は結晶様の方向依存性物理的特性を有する流体物質で、例えば、液晶ディスプレイで使用される。ディスプレイで有利に用いることができる商業的に入手可能な液晶混合物は、互いに予め特定された比率で互いに混合された種々の構成成分を有する。個々の用途で必要な液晶混合物の特性および利点は、個々の構成成分および配合割合を適切に特定することで特に達成できる。

液晶混合物に僅かでも不純物が混入していると結果として、意図する用途に必要で所望の液晶混合物の特性が低下し、特定の用途向けに予め特定された液晶混合物を経済的に実行可能に使用することが更に困難となり不可能になることすらあることが見出された。

よって、液晶混合物を精製できる種々の精製方法が実施され開示されてきた。種々の精製方法は、異なる方法に基づく。工業的な生産および加工方法において、機械的な濾過法または溶媒を添加し引き続き除去することが、頻繁に用いられる精製方法を代表する。

多くの場合、実際に既知精製方法は液晶混合物の精製の効率が低いにも関わらず、比較的高価である。

従って、液晶混合物の可能な限り高効率な精製を可能な限り安価に信頼性高く行うことができるように、液晶混合物の精製方法を設計することが本発明の目的と見なされる。

この目的は、第1電気透析セルに液晶混合物を通過させ、第1電気透析セルに隣接しイオン交換膜で分離されている第2電気透析セルに濃縮溶液を通過させ、および、液晶混合物のイオン化構成成分が第1電気透析セルより排出され、液晶混合物から除去されるように、電気透析セルの外側に配置されるアノード/カソードの配置によって、第1電気透析セルを通過する液晶混合物の方向を横切る電界を発生する精製方法で達成される。結果として、本発明による方法は、液晶混合物に対して電気透析を行うことに本質的に対応する。電気透析を使用することで、実際に関連する多くの不純物を液晶混合物より分離および除去できることが見出された。濃縮溶液および第1電気透析セルの限界を決定するイオン交換膜を適切に予め規定することで、イオン化不純物を信頼性高く高効率で液晶混合物より除去できる。

適切な電気透析装置で行われる本発明による精製方法の概略図を示す。

精製方法の性能の持続時間にわたる液晶混合物の比抵抗の変化の概略図を示す。

個々の液晶混合物、液晶混合物に混入している不純物および精製される液晶混合物の純度の目標程度に応じて方法の適切な継続時間を決定でき、精製方法を行っている間に制御が必要な場合は、既に達成された精製をモニターできるように、本発明による方法を連続操作で行うことができ、これにより連続的なサンプリングおよび精製方法の制御が可能となる。

本発明の考え方の有利な実施形態によれば、第1電気透析セルに液晶混合物を多数回通過させることが提供される。同様に、第1電気透析セルに相応する、イオン交換膜および隣接する第2電気透析セルおよび電界の配置を有する複数の電気透析セルに、液晶混合物を引き続き通過させることも可能である。いずれの場合も、これにより、液晶混合物の通過速度および第1電気透析セル中または相応する電気透析セルの配置中での液晶混合物の総滞留時間を互いに独立に予め決定できる状態を達成することが可能である。よって例えば、高効率で除去できる不純物の場合、短時間の方法の継続時間を採用および維持することが可能である。一方、液晶混合物中の不純物を比較的ゆっくりとしか液晶混合物より分離および除去できないことが観察される場合、予め特定された精製効果を実現し信頼性高く保証するために、精製方法を十分に長時間行うことができる。間歇または連続してサンプリングすることで、既に達成された精製効果を決定および制御することが可能となる。従って、本発明による生成によって精製の予め特定された目標とする必要な程度も達成することを確証できるように、本発明による精製方法で液晶混合物の制御された精製も可能になる。

本発明の考え方の実施形態によれば、1時間より長く、好ましくは4時間より長い時間をかけて、第1電気透析セルに液晶混合物を通過させることが提供される。液晶混合物を複数の相応する電気透析セルに引き続き通過させる場合、これらの電気透析セル中の液晶混合物の総滞留時間を1時間より長く、好ましくは4時間より長くすることが同様に提供されてよい。約4時間〜8時間の時間にわたる方法の継続時間に応じて、液晶混合物の純度の便宜な基準と見なすことができる比抵抗を20倍より多く増加できることが見出された。

使用する濃縮溶液が脱イオン水であることが有利であることが証明された。脱イオン水中での比較的有効な電荷輸送に加え、濃度勾配がイオン交換膜を通して浸透を促進し、付加的な精製効果との結果となる。

しかしながら、液晶混合物の組成に応じて、使用する濃縮溶液が、変圧器油、ドデカンまたは他の有機溶媒などの他の適切な溶液であることも同様に可能である。

検討により、第1電気透析セルを通して流れる液晶混合物の方向を横切る大きな電位差およびその結果である大きな電界は、効果的な精製効果に特に有利であるが示された。従って本発明の考え方の実施形態によれば、使用するイオン交換膜は、10ボルトより高く、好ましくは80ボルトより高く、特に好ましくは400ボルト以上の破壊電圧を有する膜であり、イオン交換膜における電圧の最大限の低下に影響を与えるが、破壊電圧よりは低い電位差を、アノード/カソードの配置によって予め特定することが提供される。破壊電圧とは、膜がもはや信頼性をもって絶縁体として作用せず、膜を流れる電流が電気透析を損なう可能性がある電圧を表す。第1電気透析セル内の10および1000ボルトの間の電圧降下が、精製方法を行うのに適切であると見なされる。第1電気透析セル内の電圧降下は、好ましくは、80ボルトおよび120ボルトの間の範囲内であるべきで、この範囲が精製方法に特に有利であることが証明された。

水または他の混合物の構成成分が電極で破壊されるのを防ぐために、本発明の考え方の有利な実施形態によれば、当該方法を行っている間、アノードおよびカソードを変圧器油で勢いよく流すことが提供される。アノードおよびカソードの接触可能な活性表面を、連続的または間歇的に変圧器油で勢いよく流すことができる。アノードおよびカソードとして使用する電極材料は、好ましくはステンレス鋼でよく、しかしまた、グラファイト、混合酸化物または他の適切な電極材料であってもよい。

精製操作後に第1電気透析セル内に留まり、精製された液晶混合物が残存および付着して滞留するのを防ぐために、可能であれば、精製される液晶混合物と接触する全ての表面を、例えば、パーフルオロアルコキシポリマー(PFA)で作製するか、それで被覆することが提供される。同様に、例えば電気透析セル、しかしまた、チューブ、イオン交換膜または電気透析セル内のスペーサー部品などの製品と接触する構成要素を、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの不活性ポリマーで作製することが可能である。製品と接触する構成要素を、有利には、新たな精製方法を開始する前に、例えば、アセトンまたはトルエンなどの有機溶媒で洗浄する。

隣接する電気透析セル間の漏れの原因となる場合のある、精製方法を行っている間の第1電気透析セル内の望ましくない圧力変動を防ぐために、液晶混合物および濃縮溶液を搬送するには低脈動ポンプを使用する。例えば、ギアポンプを使用することで、非常に一定の圧力で液晶混合物を搬送することが可能となり、例えば、漏れまたは精製効果の低下などの望ましくない効果を大幅に低減または完全に防ぐことが見出された。

可能な限り短時間で液晶混合物の可能な限り高効率の精製を達成するために、第1電気透析セルに導入する前に、液晶混合物を完全に混合および均質化することが提供される。

本発明による方法を行うことができる装置は、液晶混合物が通過方向に第1電気透析セルを通過することを可能とする供給ラインおよび排出ラインを有する第1電気透析セルと、第1電気透析セルに隣接し、濃縮溶液が第2電気透析セルを通過することを可能とする適切なイオン交換膜で分離され、供給ラインおよび排出ラインを有する第2電気透析セルとを有する。第1電気透析セルおよび第2電気透析セルは、第1電気透析セル内の液晶混合物の通過方向を横切る電界がアノード/カソードの配置によって発生できるようにアノード/カソードの配置の間に配置される。

アノードおよびカソードは、第1電気透析セルおよび第2電気透析セルから、それぞれの場合でイオン交換膜によって分離されており、イオン交換膜は、第1電気透析セルおよび第2電気透析セルの間のイオン交換膜で交換される溶解イオンと反対の電荷の符号を有する電荷を有する溶解イオンを交換する。例えば、第1電気透析セルおよび第2電気透析セルの間にカチオン交換膜が位置している場合、アノードおよびカソードは第1および第2電気透析セルよりアニオン交換膜で分離される。

イオン交換膜は、好ましくは、不均質な設計を有し、ベースポリマーに埋め込まれたイオン交換粒子を含有できるか、あるいは、均質な設計を有し、イオン性ポリマーから成ることもできる。使用する電極材料は、好ましくは、ステンレス鋼であり、しかしまた、グラファイトまたは適切な混合酸化物である。

スペーサーとして既知で、また、電気透析セル内で有効な流体分布にも役立つ間隔を空けるための手段は、それぞれ隣接したイオン交換膜の間に配置される。スペーサーは、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンおよびポリアミドなどの不活性なプラスチック材料またはプラスチック材料の混合物からか、または、ポリ塩化ビニルおよびポリエチレンテレフタレートから作製する。適切なスペーサーの典型的な厚さは0.3mmおよび1.5mmの間で、好ましくは、約0.5mmである。

液晶混合物および濃縮溶液を搬送するために、例えばギアポンプなどの低脈動で可能な限り定圧のポンプを有利に使用する。

例えば、電気透析セル、イオン交換膜、スペーサーならびに供給ラインおよび排出ラインに使用するチューブなどの液晶混合物と接触する全ての構成要素を、好ましくは、不活性ポリマーから作製するか、対応するコーティングで提供する。適切な不活性ポリマーは、例えば、PFAまたはPTFEである。

本発明の考え方の例示的な実施形態を下に詳細に説明し、図面に図示する。

図1は、適切な電気透析装置で行われる本発明による精製方法の概略図を示す。

図2は、精製方法の性能の持続時間にわたる液晶混合物の比抵抗の変化の概略図を示す。

液晶混合物を精製する本発明による方法を行うことができ、図1に例として図示する精製装置1は、液晶混合物リザーバー5に連結する供給ライン3および排出ライン4を有する第1電気透析セル2を有する。周回路が形成され、液晶混合物7が第1電気透析セル2を連続して通過するように、ある量の液晶混合物7の流体を液晶混合物リザーバー5からギアポンプ6で搬出し、第1電気透析セル2を通して、液晶混合物リザーバー5に戻すことができる。図1による表示においては、上から下に通過する方向で液晶混合物7が第1電気透析セル2を通って流れる。

第1電気透析セル2に隣接する第2電気透析セル8は、適切なアニオン交換膜9で第1電気透析セル2から分離される。ギアポンプ13によって濃縮溶液14が第2電気透析セル8を通過できるように、第2電気透析セル8は、同様に、濃縮溶液リザーバー12に連結されている供給ライン10および排出ライン11を有する。使用する濃縮溶液14は、脱イオン水である。

このアノード/カソードの配置によって、第1電気透析セル2中に液晶混合物7の通過方向を横切る電界を生成できるように、第1電気透析セル2および第2電気透析セル8をアノード15およびカソード16の間に配置する。

アノード15およびカソード16は、それぞれの場合でカチオン交換膜17によって第1電気透析セル2および第2電気透析セル8から分離され、連続的にまたは必要な際に変圧器油の周回路18によって変圧器油19で勢いよく流すことができる。

例えば、電気透析セル2および8、イオン交換膜9および17、スペーサーならびに供給ライン3および10および排出ライン4および11に使用するチューブなどの液晶混合物7と接触する全ての構成要素を不活性ポリマーから作製するか、対応するコーティングで提供する。適切な不活性ポリマーは、例えば、PFAまたはPTFEである。

精製方法を行うために、例えば80ボルトまたは120ボルトの電位差をアノード15およびカソード16の間に直流電圧源によって生成する。ギアポンプ6および13を起動し、第1電気透析セル2に液晶混合物7を一様に通過させ、第2電気透析セル8に濃縮溶液14を一様に通過させる。液晶混合物7が第1電気透析セル2を通って流れる間に、電界によって、アニオン交換膜9において第2電気透析セル8の方向か、イオン化不純物の電荷の符号が反対の場合、カチオン交換膜17においてカソード16の方向かのいずれかにイオン化不純物が方向を変え、これにより、流れて通過する液晶混合物7より除去される。

液晶混合物を、十分に長い時間にわたって第1電気透析セル2を通過させることができる。精製方法が行われている間、既に達成された液晶混合物7の精製を決定しモニターするために、サンプルを連続的にまたは間歇的に採取できる。

図2は、精製継続時間t(時間を単位とする。)の関数として液晶混合物7の精製方法が行われている間に決定された比抵抗ρ(Ω×cmを単位とする。)を図示する。比抵抗ρは液晶混合物7中の溶解イオンの割合を意味し、よって、液晶混合物7中に存在するイオン化不純物の割合を少なくとも間接的に測定していることを意味する。比抵抗ρが大きくなるほど、イオン化不純物の割合が低く、液晶混合物7の純度が高い。僅か1時間後には典型的な液晶混合物7の比抵抗ρが約10倍増加し、約4時間後には約40倍増加することが見出された。

本発明による精製方法は標準的な実験室用の電気透析装置を使用して行うことができ、ギアポンプを連続運転する必要があるのみである。それに対応して、簡単な装置を使用して安価に精製方法を行うことができ、液晶混合物7を非常に効果的に容易に精製する。他の方法に基づく更なる精製方法を前もって追加して行うことで、更に効率を向上できる。

上記精製方法は、特に、少なくとも2種類の有機物質、好ましくはメソゲン、特に液晶物質を含む液晶混合物に適しており、有機物質は、好ましくは、一般式Iの化合物より選択される。

式中、 R¹およびR²は、それぞれ互いに独立に、H、15個までの炭素原子を有するアルキル基を表し、該基は置換されていないか、CNまたはCF₃によって一置換されているか、またはハロゲンによって少なくとも一置換されており、ただし加えて、これらの基の中の1個以上のCH₂基は、酸素原子が互いに直接結合しないようにして、−O−、−S−、

−C≡C−、−CH=CH−、−CF₂O−、−OCF₂−、−OC−O−または−O−CO−で置き換えられていてもよく、およびR¹およびR²の一方は、F、Cl、CN、SF₅、NCS、SCN、OCNも表してよい。

環A、B、C、DおよびEは、それぞれ互いに独立に、以下を表し、

r、sおよびtは、それぞれ互いに独立に、0、1、2または3を表し、ただし、r+s+t≦3であり、 Z^1〜4は、それぞれ互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CF₂O−、−OCF₂−、−CH₂O−、−OCH₂−、−CH₂CH₂−、−(CH₂)₄−、−CH=CH−CH₂O−、−C₂F₄−、−CH₂CF₂−、−CF₂CH₂−、−CF=CF−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CH=CH−、−C≡C−または単結合を表し、 L¹およびL²は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。

r+s+t=0の場合、Z¹およびZ⁴は、好ましくは、それらが単結合を表さない場合、それらが2個の酸素を介して互いに結合しないように選択される。

また、個々のメソゲン物質を含む用いられる液晶混合物は、例えば米国特許6,861,107号中で開示されている通りの1種類以上の重合性化合物、いわゆる反応性メソゲン(RM)を、混合物を基礎として好ましくは0.1〜5重量%、特に好ましくは0.2〜2重量%の濃度で追加的に含んでよい。このタイプの混合物は、いわゆる高分子安定化VA(PS−VA)モード、負のIPS(PS−IPS)、または負のFFS(PS−FFS)モード用に使用でき、反応性メソゲンの重合は液晶混合物中で起こるよう意図されている。このための条件は、液晶混合物自身が個々の重合性物質を一切有していないことである。

このための前提条件は、式Mの化合物が重合する条件下で同様に重合する重合性成分を液晶混合物自体が一切含まないことである。

重合は、好ましくは、以下の条件下で行う。

重合性成分は、規定の強度のUV−Aランプを規定の時間使用し、電圧(典型的には10V〜30Vの交流電圧、60HZ〜1kHzの範囲の周波数)を印加してセル中で重合する。用いるUV−A光源は、典型的には50mW/cm²の強度を有するメタルハライドランプまたは高圧水銀ランプである。これらは、例えば、アルケニルまたはアルケニル側鎖を含有する液晶性化合物は、例えば、下式の化合物などが重合しない条件である。

重合性メソゲンまたは「反応性メソゲン」(RM)としても知られる液晶化合物は、式IIの化合物より好ましくは選択される。

式中、個々の基は以下の意味を有する: A¹およびA²は、それぞれ互いに独立に、芳香族、複素環式芳香族、脂環式または複素環式基を表し、好ましくは、4〜25個の炭素原子を有し、縮合環も含んでもよく、Lによって一置換または多置換されていてもよく、 Z¹は、存在するそれぞれで同一または異なって、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH₂−、−CH₂O−、−SCH₂−、−CH₂S−、−CF₂O−、−OCF₂−、−CF₂S−、−SCF₂−、−(CH₂)_n−、−CF₂CH₂−、−CH₂CF₂−、−(CF₂)_n−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−CR⁰R⁰⁰−または単結合を表し、 L、R^aおよびR^bは、それぞれ互いに独立に、H、ハロゲン、SF₅、NO₂、炭素基または炭化水素基を表し、ただし、化合物は、P−Sp−基を表すかまたは含むL、R^aおよびR^bの少なくとも1個の基を含み、 R⁰およびR⁰⁰は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を表し、 Pは、重合性基を表し、 Spは、スペーサー基または単結合を表し、 mは、0、1、2、3または4を表し、 nは、1、2、3または4を表す。

重合性化合物は、1つの重合性基(単反応性)、2またはそれより多く(二または多反応性)、好ましくは2つの重合性基を有することができる。

上および下において、以下の意味を適用する。

用語「メソゲン基」は当業者には既知であり文献に記載されており、引力的および斥力的相互作用の異方性のために、低分子または高分子物質中において液晶(LC)相の発生に本質的に寄与する基を表す。メソゲン基を有する化合物(メソゲン化合物)は、それ自身では必ずしもLC相を有する必要はない。メソゲン化合物は、他の化合物と混合後および/または重合後のみにLC相挙動を示すことも可能である。典型的なメソゲン基は、例えば、剛直な棒または円盤形状の単位である。メソゲンまたはLC化合物の関連で使用される用語および定義の概説が、Pure Appl.Chem.第73巻(第5号)、第888頁(2001年)およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、第116巻、第6340〜6368頁に与えられている。

用語「スペーサー基」は上および下で「Sp」とも呼ばれ、当業者には既知であり文献に記載されており、例えば、Pure Appl.Chem.第73巻(第5号)、第888頁(2001年)およびC.Tschierske、G.Pelzl、S.Diele、Angew.Chem.2004年、第116巻、第6340〜6368頁を参照。他に示さない限り、上および下において、用語「スペーサー基」または「スペーサー」は、屈曲性の基を表し、重合性メソゲン化合物(「RM」)中でメソゲン基および重合性基を互いに結合している。Spは、好ましくは、単結合または1〜16個の炭素原子のアルキレンを表し、ただし、1個以上のCH₂基は、2個の酸素原子が互いに直接結合しないように、−O−、−CO−、−COO−または−OCO−で置き換えられていてもよい。

用語「有機基」は、炭素基または炭化水素基を表す。

用語「炭素基」は、少なくとも1つの炭素原子を有し、更なる種類の原子を含まないか(例えば、−C≡C−のように)、または、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの更なる1種類以上の原子を含んでいてもよい(例えば、カルボニル基など)一価または多価の有機基を表す。用語「炭化水素基」は、1個以上の水素原子を付加的に含み、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1種類以上ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素基を表す。

「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを表す。

用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などは多価の基も包含し、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなどである。

本出願において用語「アルキル」は、1〜9個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基を包含し、好ましくは、直鎖状の基メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチルおよびノニルである。1〜5個の炭素原子を有する基が特に好ましい。

本出願において用語「アルケニル」は、2〜9個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基を包含し、好ましくは、2〜7個の炭素原子を有する直鎖状の基である。特に好ましいアルケニル基は、C₂〜C₇−1E−アルケニル、C₄〜C₇−3E−アルケニル、C₅〜C₇−4−アルケニル、C₆〜C₇−5−アルケニルおよびC₇−6−アルケニル、特には、C₂〜C₇−1E−アルケニル、C₄〜C₇−3E−アルケニルおよびC₅〜C₇−4−アルケニルである。好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までの炭素原子を有する基が特に好ましい。

本出願において用語「フルオロアルキル」は末端フッ素を有する直鎖状の基を包含し、即ち、フルオロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロヘキシルおよび7−フルオロヘプチルである。しかしながら、フッ素の他の位置が除外されるわけではない。

本出願において用語「オキサアルキル」または「アルコキシ」は、式C_nH_2n+1−O−(CH₂)_mの直鎖状の基を包含し、ただし、nおよびmは、それぞれ互いに独立に1〜6を表す。好ましくは、n=1およびm=1〜6である。

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つ以上のヘテロ原子を含む上の定義による「アリール」を表す。

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、高分子主鎖上への付加または縮合といった高分子類似反応に適する基である。特に好ましくは連鎖重合のための基で、特に、C=C二重結合またはC≡C三重結合を含むものであり、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である。

重合性化合物は、当業者に既知で、例えば、Houben−Weyl、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Thieme−Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準的な著作に記載されている方法に類似して調製される。

典型的で好ましい反応性メソゲン(RM)は、例えば、国際公開パンフレット第93/22397号公報、欧州特許第0 261 712号、ドイツ国特許第195 04 224号、国際公開パンフレット第95/22586号、国際公開パンフレット第97/00600号、米国特許第5,518,652号、米国特許第5,750,051号、米国特許第5,770,107号および米国特許第6,514,578号に記載されている。より特に参照される反応性メソゲンを表Eに記載する。

本方法は有機化合物からなる混合物の調製のために使用でき、1種類以上の有機化合物は、好ましくは、メソゲン性、好ましくは、それ自体が液晶である。メソゲン化合物は、好ましくは、1種類以上の液晶化合物を含む。本方法の生成物は、好ましくは、均一な液晶混合物である。より広義には、本方法は、均一な液相の有機物質よりなりそれらの中では不溶(例えば、微粒子)な添加剤を含む混合物の調製も包含する。よって、本方法は、連続で均一な有機相に基づく懸濁状または乳濁状の混合物を調製するためにも使用できる。しかしながら、このタイプの変法は、一般にはそれほど好ましくない。

適切な添加剤によって、これまでに開示されてきた任意のタイプのLCDディスプレイ、例えば、ECB、VAN、IPS、FFS、TN、TN−TFT、STN、OCB、GH、PS−IPS、PS−FFS、PM−VA、PVA、PSA、PS−VAまたはASM−VAディスプレイ中で用いることができるように、少なくとも2種類の式Iの化合物を含む液晶混合物を改変できる。

また、液晶混合物は、例えばBASF社製Tinuvin(登録商標)、例えばTinuvin(登録商標)770などのUV安定剤、例えばBASF社製Irganox(登録商標)、例えばIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル)などの酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤、ナノ粒子、ミクロ粒子および1種類以上のドーパントなどの例えば当業者に既知で文献に記載されている添加剤も更に含んでよい。例えば、0〜15%の多色性色素を添加でき、導電性を改良するために更に導電性塩、好ましくは、4−ヘキソキシ安息香酸エチルジメチルドデシルアンモニウム、テトラフェニルホウ酸テトラブチルアンモニウムまたはクラウンエーテルの錯形塩(例えば、Hallerら、Mol.Cryst.Liq.Cryst.第24巻、第249〜258頁(1973年)参照)を、または、誘電異方性、粘度および/もしくはネマチック相の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、ドイツ国出願公開第22 09 127、22 40 864、23 21 632、23 38 281、24 50 088、26 37 430および28 53 728号公報に記載されている。

液晶混合物の調製において電気透析セル中の式Iの化合物と組み合わせることができる適切な安定剤およびドーパントは、下の表CおよびDで与えられている。

以下の例は、本発明を限定することなく説明することを意図する。上および下において、パーセントのデータは重量パーセントを表し、全ての温度は摂氏度で示される。

本出願全体で、1,4−シクロヘキシレン環および1,4−フェニレン環は以下の通りに表される。

シクロヘキシレン環はトランス−1,4−シクロヘキシレン環である。

本出願および以下の例において、液晶化合物の構造は頭文字で示されており、その化学式への変換は下の表AおよびBに従って行われる。全ての基C_nH_2n+1およびC_mH_2m+1は、nおよびm個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキル基であり;n、m、kおよびzは整数であり、好ましくは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12を表す。用語「(O)C_mH_2m+1」はOC_mH_2m+1またはC_mH_2m+1を意味する。表Bのコードは、それ自体で明らかである。

表Aには、親構造のための頭文字のみが示されている。それぞれの場合において、これは親構造のための頭文字の後にダッシュにより分離され、置換基R^1*、R^2*、L^1*およびL^2*のためのコードが続く。

液晶混合物の調製に適切であり、本発明による精製方法において使用できる好ましいメソゲンまたは液晶物質を、表AおよびBに特に列記する。

式Iの1種類以上の化合物に加えて、表Bの少なくとも1、2、3、4または4種類以上の化合物を含む液晶混合物が特に好ましい。

<表C> 表Cは、液晶混合物に一般に添加される使用可能なドーパントを示す。混合物は、好ましくは、0〜10質量%、特には、0.01〜5質量%、特に好ましくは、0.01〜3質量%のドーパントを含む。

<表D> 液晶混合物中に例えば、0〜10質量%の量で添加できる安定剤を以下に示す(式中、n=1〜12)。

本発明による混合物中での使用、好ましくはPSAおよびPSA−VA用途またはPS−IPS/FFS用途に、適切な重合性化合物(反応性メソゲン)を以下の表Eに示す。

<表E> 表Eに、本発明による液晶混合物中の反応性メソゲン化合物として好ましく使用できる例示的化合物を示す。液晶混合物が1種類以上の反応性化合物を含む場合、反応性化合物は0.01〜5質量%の量で好ましくは使用される。1種類の重合開始剤または2種類以上の重合開始剤の混合物を添加することが必要な場合もある。開始剤または開始剤の混合物は、混合物に基づいて0.001〜2質量%の量で、好ましくは添加される。適切な開始剤は、例えばIrgacure(BASF)またはIrganox(BASF)である。

本発明による混合物中で、特にPSAおよびPS−VA用途またはPS−IPS/FFS用途での使用に適切な重合性化合物(反応性メソゲン)を下の表Eに示す。

好ましい実施形態において、液晶混合物は表Eの化合物の群より選択される1種類以上の化合物を含む。

以下の実施例は、本発明を制限せずに説明することを意図する。

上および下で、パーセントデータは質量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度(セルシウス)で示される。m.pは融点を表し、cl.p=透明点である。さらに、C=結晶状態、N=ネマチック相、S=スメチック相およびI=等方相である。これらの記号の範囲のデータは転移温度を表す。さらに、 V₀は、20℃における容量閾電圧(V)を表す。 Δnは、20℃および589nmにおいて測定した光学的異方性を表す。 Δεは、20℃および1kHzにおける誘電異方性を表す。 cl.pは、透明点を表す。 K₁は、20℃における「スプレイ(splay)」変形に対する弾性定数(pN)を表す。 K₃は、20℃における「ベンド(bend)」変形に対する弾性定数(pN)を表す。 γ₁は、20℃において磁場の回転法により決定される回転粘度(mPa・s)を表す。 LTSは、試験セル中で決定される低温安定性(ネマチック相)を表す。

以下の例は、本発明を限定することなく説明することを意図する。

上および下で、パーセンテージは重量パーセントを表す。全ての温度は摂氏度で示される。

<実施例> <例1> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例2> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例3> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例4> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例5> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例6> 例えばIPSまたはFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例7> 例えばIPSまたはFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例8> 例えばIPSまたはFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例9> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例10> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例11> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例12> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例13> 例えばIPSまたはFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例14> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例15> 例えばVA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例16> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例17> 例えばVA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

混合物例1〜17は、1種類以上、例えば1種類または2種類の表CおよびDからの安定剤(1種類または複数種類)および/またはドーパントも追加的に含んでよい。

<例18> 例えばTN用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例19> 例えばTN用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例20> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例21> 例えばVA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例22> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例23> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例24> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例25> 例えばTN用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例26> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例27> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例28> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例29> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例30> 例えばVA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例31> 例えばPVA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例32> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例33> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例34> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例35> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例36> 例えばIPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例37> 例えばIPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例38> 例えばPS−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例39> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を本発明による方法を使用して精製し、続いて0.005%のSTAB−35を添加する。

<例40> 例えばPS−IPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例41> 例えばPS−IPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例42> 例えばTN用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例43> 例えばTN−TFT用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例44> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例45> 例えばIPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例46> 例えばIPS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例47> 例えばPM−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例48> 例えばPS−FFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例49> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例50> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例51> 例えばTN用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例52> 例えばPA−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例53> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例54> 例えばFFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例55> 例えばPM−VA用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

<例56> 例えばPS−FFS用途向けで以下の組成の液晶混合物を、本発明による方法を使用して精製する。

本発明による方法を使用して、以下の混合物を同様に精製する。

<例57>

<例57a> 例57による混合物は、0.025%のSTAB−35を追加的に含む。

<例58>

<例59>

<例60>

<例61>

<例62>

<例63>

<例64>

<例65>

<例66>

<例67>

<例68>

<例68a> 例68による混合物は、2%のR−5011を追加的に含む。

<例69>

<例70>

<例71>

<例72>

<例73>

<例74>

<例75>

<例76>

<例77>

<例78>

<例79>

<例80>

<例81>

<例82>

<例83>

<例84>

<例84a> 例84による混合物は、0.4%のRM−1を追加的に含む。

<例85>

<例86>

<例86a> 例86からの混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例87>

<例88>

<例89>

<例89a> 例89からの混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例90>

<例90a> 例90からの混合物は、0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例91>

<例91a> 例91からの混合物は、0.001%のSTAB−35を追加的に含む。

<例92>

<例93>

<例94>

<例95>

<例95a> 例95からの混合物は、5%のRM−41を追加的に含む。

<例96>

<例97>

<例98>

<例99>

<例100>

<例100a> 例100からの混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.45%のRM−1を追加的に含む。

<例101>

<例102>

<例102a> 例102による混合物は、以下を追加的に含む。

<例103>

<例103a> 例103による混合物は、以下を追加的に含む。

<例104>

<例104a> 例104からの混合物は、以下を追加的に含む。

<例105>

<例105a> 例105による混合物は、以下を追加的に含む。

<例106>

<例106a> 例106による混合物は、以下を追加的に含む。

<例107>

<例107a> 例107による混合物は、以下を追加的に含む。

<例108>

<例109>

<例110>

<例111>

<例112>

<例113>

<例113a> 例113による混合物は、0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例114>

<例115a> 例115による混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例116>

<例117>

<例118>

<例119>

<例119a> 例119による混合物は、以下を追加的に含む。

<例120>

<例120a> 例120からの混合物は、以下を追加的に含む。

<例121>

<例121a> 例121からの混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.45%のRM−1を追加的に含む。

<例122>

<例123>

<例124>

<例125>

<例126>

<例127>

<例128>

<例129>

<例130>

<例131>

<例132>

<例133>

<例134>

<例135>

<例136>

<例137>

<例138>

<例139>

<例140>

<例141>

<例142>

<例143>

<例143a> 例143による混合物は、以下を追加的に含む。

<例144>

<例145>

<例146>

<例147>

<例148>

<例149>

<例150>

<例151>

<例152>

<例153>

<例154>

<例155>

<例156>

<例157>

<例157a> 例157による混合物は、以下を追加的に含む。

<例157b> 例157による混合物は、以下を追加的に含む。

<例158>

<例159>

<例160>

<例161>

<例162>

<例163>

<例164>

<例165>

<例166>

<例167>

<例168>

<例169>

<例170>

<例171>

<例172>

<例173>

<例174>

<例175>

<例176>

<例177>

<例178>

<例179>

<例180>

<例180a> 例180による混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例181>

<例181a> 例181による混合物は、以下を追加的に含む。

<例182>

<例183>

<例184>

<例185>

<例185a> 例185による混合物は、0.25%のRM−35

を追加的に含む。

<例186>

<例186a> 例186による混合物は、以下を追加的に含む。

<例186b> 例186による混合物は、以下を追加的に含む。

<例187>

<例188>

<例189>

<例189a> 例189による混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.3%のRM−1を追加的に含む。

<例190>

<例191>

<例192>

<例193>

<例194>

<例195>

<例196>

<例196a> 例196による混合物は、以下を追加的に含む。

<例197>

<例197a> 例197による混合物は、以下を追加的に含む。

<例198>

<例198a> 例198による混合物は、0.25%のRM−41を追加的に含む。

<例198b> 例198による混合物は、0.3%のRM−17を追加的に含む。

<例199>

<例200>

<例201>

<例202>

<例203>

<例204>

<例205>

<例205a> 例205による混合物は、以下を追加的に含む。

<例206>

<例207>

<例208>

<例209>

<例210>

<例210a> 例210による混合物は、以下を追加的に含む。

<例211>

<例211a> 例211による混合物は、以下を追加的に含む。

<例212>

<例212a> 例212による混合物は、以下を追加的に含む。

<例213>

<例213a> 例213による混合物は、以下を追加的に含む。

<例214>

<例215>

<例216>

<例217>

<例217a> 例217による混合物は、以下を追加的に含む。

<例218>

<例218a> 例218による混合物は、以下を追加的に含む。

<例219>

<例220>

<例221>

<例221a> 例221による混合物は、以下を追加的に含む。

<例222>

<例223>

<例223a> 例223による混合物は、0.001%のIrganox(登録商標)1076(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル、BASF社)および0.4%のRM−8を追加的に含む。

<例224>

<例225>

<例226>

<例226a> 例226による混合物は、以下を追加的に含む。

<例227>

<例227a> 例227による混合物は、以下を追加的に含む。

<例228>

<例229>

<例230>

<例231>

<例231a> 例231による混合物は、以下を追加的に含む。

<例232>

<例232a> 例232による混合物は、以下を追加的に含む。

<例233>

<例233a> 例233による混合物は、以下を追加的に含む。

<例234>

<例234a> 例234による混合物は、以下を追加的に含む。

<例235>

<例236>

<例236a> 例236による混合物は、以下を追加的に含む。

<例237>

<例237a> 例237による混合物は、以下を追加的に含む。

<例238>

<例239>

<例240>

<例240a> 例240による混合物は、以下を追加的に含む。

<例241>

<例242>

<例242a> 例242による混合物は、0.25%のRM−41を追加的に含む。

<例243>

<例244>

<例245>

<例246>

<例247>

<例247a> 例247による混合物は、以下を追加的に含む。

<例248>

<例248a> 例248による混合物は、以下を追加的に含む。

<例249>

<例249a> 例249による混合物は、以下を追加的に含む。

<例249b> 例249による混合物は、以下を追加的に含む。

<例250>