JP7447099B2 - アゾ色素 - Google Patents

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Description

本発明はアゾ色素と、アゾ色素を含む液晶媒体と、光学的、電気光学的および電子的目的のためであって、特に外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスにおいて、例えば窓における媒体の使用とに関する。本発明は更に、本発明による液晶媒体を含むデバイスに関する。
液晶は、印加電圧によってその様な物質の光学的特性に影響を与えることができるため、特にディスプレイ装置の誘電体として使用されている。液晶に基づく電気光学的デバイスは、当業者には極めてよく知られており、様々な効果に基づくことができる。このタイプのデバイスは、例えば、動的散乱を有するセル、DAP(配向相の変形:deformation of aligned phases)セル、ツイストネマチック構造を有するTNセル、STN(「スーパーツイストネマティック:supertwisted nematic」)セル、SBE(「超複屈折効果:superbirefringence effect」)セル、OMI(「光学モード干渉:optical mode interference」)セルおよびゲスト-ホストセルである。
ゲスト-ホスト効果に基づく最後に述べたデバイスは、HeilmeierおよびZanoniによって初めて記載され(G.H.Heilmeierら、Appl.Phys.Lett.、1968年、第13巻、91f(非特許文献1))、それ以来、主にLCディスプレイ素子で広範な使用が見いだされている。ゲスト-ホストシステムでは、LC媒体は液晶に加えて1種類上の二色性色素を含む。色素分子による吸収の方向依存性のために、色素が液晶と共にそれらの配列を変える場合、光に対する液晶の透明性を調節できる。
LCディスプレイでの使用に加えて、このタイプのデバイスは光またはエネルギーの通過を制御するためのスイッチ素子として、例えば、国際公開第2009/141295号(特許文献1)および国際公開第2010/118422号(特許文献2)から知られている。エネルギーの通過を制御するためのデバイスは、本出願において、比較的低いエネルギー伝達率の構造内に配置された領域を通るエネルギーの通過を制御するデバイスを意味すると解釈される。例えば、比較的高いエネルギー透過率の領域は、ガラス領域または開放領域であり得て、より高いエネルギー透過率の領域を含むより低いエネルギー透過率の構造は、壁であり得る。
デバイスは、好ましくは、直接的または間接的に、日射からのエネルギーの通過を制御する。
エネルギーの制御された通過は、外部空間、好ましくは直接日射にさらされた環境から、内部空間、例えば建物もしくは車両、または環境から実質的に密閉された別ユニットへと起こる。
外側の空間から内側の空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスの分野では、過去数年間に多くの異なる技術的解決策が提案されてきた。
有利な解決策は、1種類以上の二色性色素と組み合わせた液晶媒体を含むスイッチ層の使用である。電圧を印加することで二色性化合物の分子の空間的配向の変化を、これらのスイッチ層内において達成でき、それらの方向に依存する吸収のためにスイッチ層の透過率の変化を引き起こす。対応するデバイスは、例えば、国際公開第2009/141295号(特許文献1)に記載されている。
あるいは、そのような透過率の変化は、例えば、米国特許出願公開第2010/0259698号明細書(特許文献3)に記載されているように、液晶媒体の等方性状態から液晶状態への温度誘起転移によって電圧なしで達成することもできる。
従来技術には、シアノビフェニル誘導体および1種類以上の二色性色素を含むゲスト-ホスト型のディスプレイ素子用の液晶媒体が開示されている(国際公開第2009/141295号(特許文献1)および国際公開第2010/118422号(特許文献2))。同じ用途について、米国特許第6033598号明細書(特許文献4)および米国特許第5762824号明細書(特許文献5)には、1種類以上の二色性色素に加えて、それぞれ1個以上のフッ素原子で置換された3個の環要素からなる1種類上の化合物を含むLC媒体が記載されている。
リレン色素は、上記のデバイスで使用するために、例えば、国際公開第2009/141295号(特許文献1)、国際公開第2013/004677号(特許文献6)および国際公開第2014/090373号(特許文献7)に記載されている。しかしながら、リレン色素は一般にいくつかの欠点を有し、特にそれらはしばしばLC媒体への溶解度が低く、その結果、液晶混合物の低温安定性が低くなり、しばしば低い色純度を示し、このため特に、建築上の理由から審美的印象が重要であって可能な限り純粋な色が望まれる窓での使用がより困難になる。国際公開第2014/187529号(特許文献8)には上の用途のために、ベンゾチアジアゾール色素が提案されている。しかしながら、これらの化合物は高い蛍光性をしばしば示し、例えばスイッチ層における蛍光色素から発せられる内部空間でのカラー発光など審美的に好ましくないことがある追加の色効果をもたらす。このような発光は、色純度に悪影響を及ぼす。色純度の低さは、建築上の理由から審美的印象が重要であり可能な限り純粋な色が望まれる窓用途において特に好ましくない。
国際公開第2009/141295号 国際公開第2010/118422号 米国特許出願公開第2010/0259698号明細書 米国特許第6033598号明細書 米国特許第5762824号明細書 国際公開第2013/004677号 国際公開第2014/090373号 国際公開第2014/187529号
G.H.Heilmeierら、Appl.Phys.Lett.、1968年、第13巻、91f
本発明は、上述の欠点を示さないか、または僅かな程度でしか示さない新規な二色性色素を提供することを目的とし、加えて、以下の所望の特性:液晶媒体中での色素の良好な溶解性、良好な光および温度安定性、および吸収の高い異方性、即ち、液晶と共に配向するための色素の高い能力のうち少なくとも1つ、好ましくはいくつかを有し、電磁スペクトルのVIS領域において、非常に僅かか好ましくは全く蛍光を発しない。加えて、色素は、光のVISおよび/またはNIR領域での強い光吸収性を有するべきである。更に本発明は用途的パラメータの好ましい組み合わせを有するだけでなく、加えて、特に高い色純度によって区別される化合物を提供するという目的に基づいた。
驚くべきことに、上記の1つ以上の要件が、下に記載される式Iの化合物によって充足されることが見出された。
本発明は、式Iの化合物に関する。
Figure 0007447099000001
式中、
11、W12は同一または異なって、O、SまたはSeを表し、
Figure 0007447099000002
11、R12は同一または異なって、H、F、1~25個のC原子を有する直鎖状または分岐状のアルキルを表し、該基において加えてO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、1個以上の隣接しないCH基は、それぞれ互いに独立に、-C(R)=C(R)-、-C≡C-、-N(R)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、および該基において加えて、1個以上のH原子は、F、Cl、Br、IまたはCNで置き換えられてよく、
は、それぞれの出現で同一または異なって、H、ハロゲン、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキルを表し、該基において加えてO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、1個以上の隣接しないCH基は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、および該基において加えて、1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよく、
11、A12は、それぞれ互いに独立に、アリールまたはヘテロアリール基を表し、該基は、1個以上の基Lで置換されてよく、
21、A22は、それぞれ互いに独立に、A11の通り定義されるか、または3~10個のC原子を有する環状アルキル基を表し、該基において1~4個の隣接しないCH基は、2個のO原子が隣接しないようにして、Oで置き換えられてよく、
Lは、それぞれの出現で同一または異なって、OH、CHOH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、SF、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)R、-N(R、置換されてよいシリル、6~20個のC原子を有する置換されてよいアリール、または1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、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(該基において加えて、1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)、アリールまたはヘテロアリール基(該基は、1個以上の基Lで置換されてよい。)を表し、あるいは、また2個の隣接する基Lは共に、2~10個C原子を有する直鎖状または分岐状のアルキレン基(該基において、1個、数個または全てのH原子は、Fで置き換えられてよく、該基において1個以上の-CHCH-基は、-CH=CH-で置き換えられ得る。)を表し、
10、Z11、Z12は、それぞれの出現で同一または異なって、単結合、-N=N-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N(O)-、-N(O)=N-、-CRx1=CRx2-、-(CRx1=CRx2-、-C≡C-、-C(=O)-、-CH=CH-C(=O)-、-C(=O)-CH=CH-、-CH=CH-COOまたは-OCO-CH=CH-を表し、
21、Z22は、それぞれの出現で同一または異なってZ10の意味の1つを有するか、または-O-、-S-、-CRy1y2-、-CFO-、-OCF-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-O-C(O)-O-、-OCH-、-CHO-、-SCH-、-CHS-、-CFS-、-SCF-、-(CHn1-、-CFCH-、-CHCF-または-(CFn1-を表し、
x1、Rx2は互いに独立に、H、F、Cl、CNまたは1~12個のC原子を有するアルキルを表し、
y1、Ry2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、
x11、Rx12、Rx13、Rx14は互いに独立に、H、F、Cl、CNまたは1~12個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシを表し、
rおよびtは互いに独立に、0、1または2、好ましくは0または1を表し、
sは0または1、好ましくは0であり、および
n1は、1、2、3または4を表し、
ただしZ10、Z11、Z12、Z21、Z22の1個以上、好ましくは1個、2個または3個は-N=N-を表す。
本発明は更に、
式Iの1種類以上の化合物および任意の更なる二色性色素を含む色素成分A)と、
1種類以上、好ましくは2種類以上のメソゲン化合物を含み、下で「LCホスト混合物」とも呼ばれる液晶成分B)と
を含むLC媒体に関する。
成分B)がネマチック液晶相を有するLC化合物またはLC混合物であるLC媒体が好ましい。
本発明は更に、光学的、電気光学的および電子的目的のために、特に外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスにおいて、上記および下記の通りの式Iの1種類以上の二色性色素を含むLC媒体の使用に関する。
本発明は更に上と下に記載されるLC媒体を含み、外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスに関する。
本発明の有利な実施形態は従属請求項において特定されており、発明の詳細な説明から収集し得る。
本明細書においては、以下の意味が適用される。
本発明の目的のために、エネルギーという用語は、特に、UV-A、VISおよびNIR領域における電磁放射によるエネルギーを意味すると解釈される。特に、窓に通常使用される材料(例えば、ガラス)によって吸収されない、またはごくわずかしか吸収されない放射線によるエネルギーを意味すると解釈される。通常使用される定義によれば、UV-A領域は320~380nmの波長を意味し、VIS領域は380nm~780nmの波長を意味し、NIR領域は780nm~2000nmの波長を意味する。これに対応して、光という用語は、一般に、320および2000nmの間の波長を有する電磁放射を意味すると解釈される。
本発明の目的のために、二色性色素は、吸収特性が光の偏光方向との化合物の配向に依存する光吸収化合物を意味すると解釈される。本発明による二色性色素化合物は、典型的には細長い形状を有し、即ち、化合物は、他の2つの空間方向よりも1つの空間方向(縦軸)において著しく長い。
「有機基」という用語は、炭素基または炭化水素基を表す。
「炭素基」という用語は、少なくとも1個の炭素原子を含む一価または多価の有機基を表し、ただし、これは更なる原子を含まない(例えば、-C≡C-など)か、または例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、Te、またはGeなどの更なる原子を含んでよい(例えば、カルボニルなど)かのいずれかである。「炭化水素基」という用語は、1個以上のH原子を追加して含み、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeなどの1個以上のヘテロ原子を含んでよい炭素基を表す。
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを表す。
炭素基または炭化水素基は、飽和または不飽和基であり得る。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個以上の原子を有する炭素基または炭化水素基は、直鎖状、分岐状および/または環状であり得て、また、スピロ結合または縮合環を含んでよい。
また、「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などの用語は、例えば、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなどの多価基を包含する。
「アリール」という用語は、芳香族炭素基またはそれに由来する基を表す。「ヘテロアリール」という用語は、1個以上のヘテロ原子を含む上で定義される「アリール」を表す。
好ましい炭素基および炭化水素基は、1~40個、好ましくは1~25個、特に好ましくは1~18個のC原子を有する置換されてよいアルキル、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、6~40個、好ましくは6~25個のC原子を有する置換されてよいアリールもしくはアリールオキシ、または6~40個、好ましくは6~25個のC原子を有する置換されてよいアルキルアリール、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。
更に好ましい炭素基および炭化水素基は、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~Cアルキルジエニル、C~C40ポリエニル、C~C40アリール、C~C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~C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。
更に好ましい炭素基および炭化水素基は、1~40個、好ましくは1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル基であり、該基は無置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNで一置換もしくは多置換されており、該基において1個以上の隣接しない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-で置き換えられてよい。
は好ましくは、H、ハロゲン、1~25個のC原子を有する直鎖状、分岐状または環状のアルキル鎖(該基において加えて1個以上の隣接しないC原子は、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-または-O-CO-O-で置き換えられてよく、該基において1個以上のH原子はフッ素で置き換えられてよい。)、6~40個のC原子を有する置換されてよいアリールもしくはアリールオキシ基、または2~40個のC原子を有する置換されてよいヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシ基を表す。
好ましいアルキル基は例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、2-エチルヘキシル、n-ヘプチル、シクロヘプチル、n-オクチル、シクロオクチル、n-ノニル、n-デシル、n-ウンデシル、n-ドデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロ-n-ブチル、2,2,2-トリフルオロエチル、パーフルオロオクチルおよびパーフルオロヘキシルである。
好ましいアルケニル基は例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニルおよびシクロオクテニルである。
好ましいアルキニル基は例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニルおよびオクチニルである。
好ましいアルコキシ基は例えば、メトキシ、エトキシ、2-メトキシ-エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、2-メチルブトキシ、n-ペントキシ、n-ヘキソキシ、n-ヘプトキシ、n-オクトキシ、n-ノノキシ、n-デコキシ、n-ウンデコキシおよびn-ドデコキシである。
好ましいアミノ基は例えば、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノおよびフェニルアミノである。
アリール基およびヘテロアリール基は単環式または多環式であり得て、即ち、それらは、1個の環(例えば、フェニルなど)、縮合(例えば、ナフチルなど)されてもよいか、共有結合(例えば、ビフェニルなど)されてもよい2個以上の環、または縮合環および連結された環の組み合わせを含み得る。ヘテロアリール基は、好ましくはO、N、SおよびSeから選択される1個以上のヘテロ原子を含む。このタイプの環系は、例えばフルオレン基本構造の場合のように、個々の非共役単位も含んでよい。
6~25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式のアリール基および2~25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式のヘテロアリール基が特に好ましく、該基は縮合環を含んでよく、置換されてよい。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しないようにしてN、SまたはOで置き換えられてよい。
好ましいアリール基は例えば、親構造のベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、[1,1’:3’,1”]ターフェニル、ナフタレン、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、ペリレル、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から誘導される。
好ましいヘテロアリール基は例えば、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、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、または、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、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフトミダゾール、フェナントイミダゾール、ピリジミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントオキサゾール、フェナントオキサゾール、イソオキサゾール、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、ジヒドロチエノ[3,4-b]-1,4-ジオキシン、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、フッ素、フルオロアルキル、または1個の更なるアリールまたはヘテロアリール基で置換されてよい。
(非芳香族)脂環式基および複素環式基は、飽和環、即ち単結合のみを含む環、および、また部分的に不飽和の環、即ち多重結合を含んでよい環の両方を包含する。ヘテロ環は、好ましくは、Si、O、N、SおよびSeから選択される1個以上のヘテロ原子を含む。
(非芳香族)脂環式基およびヘテロ環式基は、単環式、即ち1個の環のみを含み(例えば、シクロヘキサンなど)、または多環式、即ち複数の環を含み(例えば、デカヒドロナフテンサレンまたはビシクロオクタンなど)得る。飽和基が特に好ましい。更に、3~25個のC原子を有する一環式、二環式または三環式基が特に好ましく、該基は縮合環を含んでよく、置換されてよい。更に、5員、6員、7員または8員の炭素環が好ましく、該基において加えて、1個以上のC原子はSiで置き換えられてよく、および/または1個以上のCH基はNで置き換えられてよく、および/または1個以上の隣接しないCH基は-O-および/または-S-で置き換えられてよい。
好ましい脂環式基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員環、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員環、シクロヘプタンなどの7員環、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-ジイルなどの縮合環である。
アリール、ヘテロアリール、炭素基および炭化水素基は1個以上の置換基を有してよく、該置換基は好ましくは、シリル、スルホ、スルホニル、フォルミル、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、またはこれらの基の組み合わせを含む群から選択される。
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性促進基、およびフッ素、ニトロまたはニトリルなどの電子吸引性基である。
上および下では「L」とも呼ばれる好ましい基は、F、Cl、Br、I、-CN、-NO、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(R、-C(=O)Y、-C(=O)R、-N(Rであって、該基中、Rは上で示される意味を有し、Yはハロゲン、6~40個、好ましくは6~20個のC原子を有する置換されてよいシリルまたはアリール、および1~25個、好ましくは2~12個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ(該基において1個以上のH原子は、FまたはClで置き換えられてよい。)を表す。
「置換されたシリルまたはアリール」は好ましくは、ハロゲン、-CN、Ry1、-ORy1、-CO-Ry1、-CO-O-Ry1、-O-CO-Ry1または-O-CO-O-Ry1で置換されることを意味し、該基中、Ry1は上で示される意味を有する。
特に好ましい置換基Lは例えば、F、Cl、CN、CH、C、-CH(CH、OCH、OC、CF、OCF、OCHF、OC、更にはフェニルである、
好ましい実施形態において式IにおけるWは、-S-を表す。
11およびZ12は、好ましくは互いに独立に単結合、-N=N-、-CH=CH-、-CF=CF-または-C≡C-、特に好ましくは-N=N-または単結合を表す。
21およびZ22は、好ましくは互いに独立に単結合、-N=N-、-CHCH-、-CFCF-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-OCH-、-CHO-、-OCF-または-CFO-、特に好ましくは-N=N-、-OCF-、-CFO-または単結合、非常に特に好ましくは-N=N-または単結合を表す。
11、A12、A21、A22は好ましくは、それぞれの出現で同一または異なって、6~15個のC原子を有するアリール基または2~15個のC原子を有するヘテロアリール基を表し、該基は1個以上の基Lで置換されてよい。
11、A12、A21、A22は好ましくは、それぞれの出現で同一または異なって、親構造のベンゼン、フルオレン、ナフタレン、ピリジン、ピリミジン、チオフェン、チアジアゾール、ジヒドロチエノジオキシン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾジチオフェン、シクロペンタジチオフェン、チエノチオフェン、インデノチオフェン、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフランおよびキノリン、非常に特に好ましくはベンゼン、ナフタレン、チアゾール、チエノチオフェンおよびチオフェンから誘導され、基Lで置換されてよい基から選択される。
特に好ましい置換基Lは例えばF、Cl、CN、CH、C、OCH、CF、OCF、OCHF、OC、更にフェニルである。
他の好ましい実施形態において、1個の置換基LはOHである。
基R11およびR12は好ましくは互いに独立に、3~25個のC原子を有する分枝状のアルキル基であり、該基において1個以上のH原子はFで置き換えられてよく、1個以上のCH基はOおよび/またはNHで置き換えられてよく、1個以上のCH基はNで置き換えられてよい。
基R11およびR12は特に好ましくは互いに独立に分岐状のアルキル基を表し、好ましくはエチル、n-プロピル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニルまたはn-デシル基に結合されるメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチルまたはn-ペンチル基、例えば2-エチルヘキシル、2-エチルヘプチル、2-エチルオクチル、2-エチルノニル、2-エチルデシル、3-エチルヘキシル、3-エチルヘプチル、3-エチルオクチル、3-エチルノニル、3-エチルデシルなどである。
別の好ましい実施形態において、基R11およびR12は互いに独立に、アルキル基あたり1~25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキルまたはジアルキルアミノ基を表す。
基Rx1およびRx2は好ましくは、それぞれの出現で同一または異なって、H、Fまたは1~6個のC原子を有するアルキル基である。Rx1およびRx2は特に好ましくは、それぞれの出現で同一または異なってHまたはF、非常に特に好ましくはHである。
好ましくは式Iの化合物は、式I-1、I-2、I-3およびI-4の化合物の群から選択される。
Figure 0007447099000003
式中、出現する基は上で式Iに与えられる意味を有し、好ましくは単独または互いに組み合わせて、
11、Z12、Z22は、それぞれの出現で同一または異なって単結合、-CRx1=CRx2-または-C≡C-、特に好ましくは単結合を表し、
11およびR12は互いに独立に、1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基、特に好ましくはn-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチルまたは2-エチルヘキシル、2-エチルヘプチル、2-エチルオクチル、2-エチルノニル、2-エチルデシル、3-エチルヘキシル、3-エチルヘプチル、3-エチルオクチル、3-エチルノニル、3-エチルデシル、2-オクチルドデシルを表し、
11、A12は、1,4-フェニレン、1,4-ナフチレン、2,6-ナフチレン、チアゾール-2,5-ジイル、チオフェン-2,5-ジイルまたはチエノチオフェン-2,5-ジイルを表す。該基は上で定義される1個以上の基L、特にF、Cl、それぞれ1~5個のC原子を有する分岐状もしくは分岐していないアルキル、アルケニルもしくはアルコキシ、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルまたはOHで置換されてよく、
Figure 0007447099000004
式中、
x11、Rx12、Rx13、Rx14は互いに独立に、H、F、Cl、CN、それぞれ1~12個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシ、好ましくはHまたは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。
式Iの特に好ましい化合物は式I-1-1~I-4-7、非常に特にはサブ式I-1-1~I-1-8の化合物の群から選択される。
Figure 0007447099000005
Figure 0007447099000006
Figure 0007447099000007
Figure 0007447099000008
Figure 0007447099000009
Figure 0007447099000010
式中、
11およびR12は互いに独立に、1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基、特に好ましくはn-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチルまたは2-エチルヘキシル、2-エチルヘプチル、2-エチルオクチル、2-エチルノニル、2-エチルデシル、3-エチルヘキシル、3-エチルヘプチル、3-エチルオクチル、3-エチルノニル、3-エチルデシルまたは2-オクチルドデシルを表す。
式Iの化合物は、当業者に知られており、有機化学の標準的な著作、例えば、Houben-Weyl、Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry]、Thieme Verlag、Stuttgartに記載されているプロセスに類似して調製できる。式Iの化合物の調製のための具体的なプロセスについては、既知の文献および実施例が更に参照される。
一般的な形での特に適切なプロセスを以下に示す。式Iの化合物を調製するための具体的なプロセスについては、更に公知の文献および実施例を参照されたい。
式Iの化合物を調製するための好ましいプロセスを、スキーム1および2に示す。
Figure 0007447099000011
スキーム1~3においてR’はH、アルキルまたはアルキレンを表し、=X-X=は上で式Iにおいて定義されており、Lgは脱離基であって好ましくはCl、Br、I、トシレート、メシレートおよびトリフレートから選択され、Ar、Ar’は上で式Iにおいて定義されるA11の意味の1つを有する芳香環である。Halは同一または異なってCl、Br、Iを表す。
適切な構築ブロックは商業的に入手可能であるか、文献において既知であるか適宜調製し得る。適切なベンゾチアジアゾール誘導隊は、国際公開第2014/187529号、国際公開第2016/177449号、国際公開第2017/174619号、国際公開第2018/015320号および国際公開第2018/001919号に記載されている。
スキーム1におけるカップリング反応のためのアゾアレーンは好ましくは例えばDrillaud、N.ら著、Journal of Organic Chemistry、第77巻(第21号)、第9553~9561頁、2012年に記載される通り、ニトロソアレーンおよびアミノアレーンから調製される。
式I-3およびI-4の化合物は好ましくは、スキーム2~4に従って構築ブロック2から出発して調製される。化合物2は文献で知られているか、または類似して調製し得るかのいずれかである。化合物I-3-1の調製により合成を例示する(スキーム2)。
Figure 0007447099000012
式I-4の化合物は、アゾ基に酸化され得る基であるジアリールヒドラジン3を介して入手可能である。(スキーム3)。
Figure 0007447099000013
次いで中間体5から本発明による式I-4の化合物を、スキーム4に示す化合物I-4-4を与えるためのスティルカップリングに例示される通り一般に知られている変換を使用して調製する。
Figure 0007447099000014
式Iの化合物は好ましくは正の二色性色素、即ち正の異方性Rを有する色素である。異方性度Rは分子が光の偏光方向に平行に配向した場合における色素を含むLC混合物の消散係数の値と、分子が光の偏光方向に垂直に配向した場合の消散係数の値とから決定される。異方性度Rは、特に好ましくは0.4より大きく、非常に特に好ましくは0.6より大きく、最も好ましくは0.7より大きい。
吸収は好ましくは、光の偏光方向が式Iの分子の最長伸長方向に平行なときに最大に達し、光の偏光方向が式Iの分子の最長伸長方向に垂直なときに最小に達する。
原則として適切なホスト混合物は、従来のVA、TN、IPSまたはFFSディスプレイにおける使用に適した任意の誘電的に負または正のLC混合物である。
適切なLC混合物は当業者には知られており、文献に記載されている。負の誘電異方性を有するVAディスプレイ用のLC媒体は、例えば欧州特許出願公開第1378557号明細書に記載されている。
LCDおよび特にIPSディスプレイに適する正の誘電異方性を有する適切なLC混合物は例えば、特開平07-181439号公報、欧州特許第0667555号明細書、欧州特許第0673986号明細書、独国特許第19509410号明細書、独国特許第19528106号明細書、独国特許第19528107号明細書、国際公開第96/23851号、国際公開第96/28521号および国際公開第2012/079676号より既知である。
本発明による負または正の誘電異方性を有する液晶媒体の好ましい実施形態を、下に示す。
LCホスト混合物は好ましくはネマチックLC混合物で、好ましくはキラルLC相を有さない。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、負の誘電異方性を有するLCホスト混合物を含む。そのようなLC媒体および対応するLCホスト混合物の好ましい実施形態は、下の段落a)~w)のものである。
a)式CY、PYおよびACの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含むLC媒体。
Figure 0007447099000015
式中、
aは、1または2であり、
bは、0または1であり、
cは、0、1または2であり、
dは、0または1であり、
Figure 0007447099000016
Figure 0007447099000017

Figure 0007447099000018
、R、RAC1、RAC2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(該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよい。)、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、
、Z、ZAC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、および
1~4は、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CN、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、LおよびLの両者がFを表すか、またはLおよびLの一方がFを表し、他方がClを表すか、またはLおよびLの両者がFを表すか、またはLおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式CYの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000019
Figure 0007447099000020
Figure 0007447099000021
Figure 0007447099000022
Figure 0007447099000023
Figure 0007447099000024
式中、aは1または2を表し、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
式PYの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000025
Figure 0007447099000026
Figure 0007447099000027
Figure 0007447099000028
Figure 0007447099000029
式中、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
式ACの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000030
b)以下の式の1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000031
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0007447099000032
Figure 0007447099000033
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、該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよく、
は、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-、-O-CO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CH-CHO-または単結合、好ましくは単結合を表す。
式ZKの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000034
Figure 0007447099000035
式中、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
式ZK1およびZK3の化合物が特に好ましい。
式ZKの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007447099000036
Figure 0007447099000037
式中、プロピル基、ブチル基およびペンチル基は直鎖状の基である。
式ZK1aおよびZK3aの化合物が最も好ましい。
c)以下の式の1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000038
式中、個々の基は、それぞれの出現で同一または異なって、以下の意味を有する:
およびR6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(該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよい。)、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、
Figure 0007447099000039
Figure 0007447099000040
eは、1または2を表す。
式DKの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000041
Figure 0007447099000042
式中、alkylおよびalkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、alkenylは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
式DK1、DK4、DK7、DK 9、DK10およびDK11の化合物が特に好ましい。
d)以下の式の1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000043
式中、個々の基は以下の意味を有する:
Figure 0007447099000044
ただし少なくとも1個の環Fは、シクロヘキシレンと異なり、
fは、1または2を表し、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよく、
は、-CHCH-、-CH=CH-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-、-O-CO-、-C-、-CF=CF-、-CH=CH-CHO-または単結合、好ましくは単結合を表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、基LおよびLの両者がFを表すか、または基LおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式LYの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000045
Figure 0007447099000046
Figure 0007447099000047
Figure 0007447099000048
Figure 0007447099000049
式中、Rは上で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し、(O)は酸素原子または単結合を表し、vは1~6の整数を表す。Rは好ましくは、1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルキレン、特にCH、C、n-CH、n-C、n-C11、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
e)以下の式から成る群から選択される1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000050
Figure 0007447099000051
式中、alkylはC1~6アルキルを表し、LはHまたはFを表し、Xは、F、Cl、OCF、OCHFまたはOCH=CFを表す。XがFを表す式G1の化合物が特に好ましい。
f)以下の式から成る群から選択される1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000052
Figure 0007447099000053
Figure 0007447099000054
Figure 0007447099000055
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いてRは特に好ましくはC1~6アルキルもしくはアルコキシまたはC2~6アルケニルであり、dは好ましくは1である。本発明によるLC媒体は好ましくは、5重量%以上の量で上述の式の1種類以上の化合物を含む。
g)以下の式から成る群から選択される1種類以上のビフェニル化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000056
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し、(O)は酸素原子または単結合を表す。alkenylおよびalkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
LC混合物中の式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%、特には少なくとも5重量%である。
式B2の化合物が特に好ましい。
式B1~B3の化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000057
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。
h)以下の式の1種類以上のターフェニル化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000058
式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に上で示される意味の1つを有し、および
Figure 0007447099000059
式中、RはFまたはCl、好ましくはFを表し、RはF、Cl、OCF、CF、CH、CHFまたはCHF、好ましくはFを表す。
式Tの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000060
Figure 0007447099000061
Figure 0007447099000062
Figure 0007447099000063
Figure 0007447099000064
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キレン基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、mは1~6の整数を表す。Rは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
Rは好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシまたはペントキシを表す。
i)以下の式Oの1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000065
式中
Figure 0007447099000066
O1およびRO2は、それぞれ同一または異なって、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよく、
O1は、-CHCH-、-CFCF-、-C=C-または単結合を表し、
O2は、CHO、-C(O)O-、-CHCH-、-CFCF-または単結合を表し、
oは、1またh2である。
式Oの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000067
Figure 0007447099000068
Figure 0007447099000069
式中、RO1およびRO2は上で示される意味を有し、好ましくは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルキレンを表す。
好ましい媒体は、式O3、O4およびO5から選択される1種類以上の化合物を含む。
k)以下の式から成る群から選択される1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000070
式中
Figure 0007447099000071
式中、RはH、CH、Cまたはn-C表し、(F)は任意のフッ素置換基を表し、qは1、2または3を表し、RはRで示される意味の1つを有し、好ましくは3重量%より多く、特に5重量%以上、非常に特に好ましくは5~30重量%の量である。
式FIの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000072
Figure 0007447099000073
式中、Rは好ましくは直鎖状のアルキルを表し、RはCH、Cまたはn-C表す。式FI1、FI2およびFI3の化合物が特に好ましい。
l)以下の式から成る群から選択される1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000074
式中、RはRで示される意味の1つを有し、alkylは1~6のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表す。
m)例えば以下の式から成る群から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む1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000075
Figure 0007447099000076
Figure 0007447099000077
式中、
10およびR11は、それぞれ互いに独立に、1~12個のC原子を有するアルキル(該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよい。)、好ましくは1~6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R10およびR11は好ましくは、1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシまたは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルキレンを表し、
およびZは、それぞれ互いに独立に、-C-、-CH=CH-、-(CH-、-(CHO-、-O(CH-、-CH=CH-CHCH-、-CHCHCH=CH-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-、-O-CO-、-C-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CH-または単結合を表す。
n)以下の式の1種類以上のジフルオロベンゾクロマン類および/またはクロマン類を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000078
式中、
11およびR12は、それぞれ互いに独立に上でR11に示される意味の1つを有し、
環Mは、trans-1,4-シクロヘキシレンまたは1,4-フェニレンであり、
は、-C-、-CHO-、-OCH-、-CO-O-または-O-CO-であり、
cは、0、1または2であり、
好ましくは3~20重量%の量、特に3~15重量%の量である。
式BC、CRおよびRCの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000079
Figure 0007447099000080
Figure 0007447099000081
Figure 0007447099000082
式中、AlkylおよびAlkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、(O)は酸素原子または単結合を表し、cは1または2であり、および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。
式BC-2の1種類、2種類または3種類の化合物を含む混合物が非常に特に好ましい。
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および/またはジベンゾフラン類を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000083
式中、R11およびR12は、それぞれ互いに独立に上でR11に示される意味の1つを有し、bは0または1を表し、LはFを表し、およびrは1、2または3を表す。
式PHおよびBFの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000084
Figure 0007447099000085
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。
p)以下の式の1種類以上の単環式化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000086
式中、
およびRは、それぞれ互いに独立に、1~12個のC原子を有するアルキル(該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよい。)、好ましくは1~6のC原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
およびLは、それぞれ互いに独立に、F、Cl、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表す。
好ましくは、LおよびLの両方がFを表すか、またはLおよびLの一方がFを表し、他方がClを表す。
式Yの化合物は好ましくは、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000087
Figure 0007447099000088
式中、AlkylおよびAlkylは、それぞれ互いに独立に1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、Alkoxyは1~6個のC原子を有する直鎖状のアルコキシ基を表し、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し、Oは酸素原子または単結合を表す。AlkenylおよびAlkenylは好ましくは、CH=CH-、CH=CHCHCH-、CH-CH=CH-、CH-CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-、CH-(CH-CH=CH-またはCH-CH=CH-(CH-を表す。
式Yの特に好ましい化合物は、以下のサブ式から成る群から選択される。
Figure 0007447099000089
式中、Alkoxyは好ましくは、3個、4個または5個のC原子を有する直鎖状のアルコキシを表す。
q)式CY1、CY2、PY1、PY2、AC1、AC2および/またはAC3の1~15種類、好ましくは3~12種類の化合物を含むLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは20~99%、より好ましくは30~95%、特に好ましくは40~90%である。これらの個々の化合物の含有量は好ましくは、それぞれの場合で2~20%である。
r)1~10種類、好ましくは1~8種類の式ZKの化合物、特にZK1、ZK2および/またはZK6の化合物を含むLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは3~25%、特に好ましくは5~45%である。これらの個々の化合物の含有量は好ましくは、それぞれの場合で2~20%である。
s)混合物全体における式CY、PYおよびZKの化合物の割合は70%より大きく、好ましくは80%より大きいLC媒体。
t)式PY1~PY8から選択され、非常に好ましくは式PY2の1種類以上、好ましくは1~5種類の化合物を含むLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の割合は、好ましくは1~30%、特に好ましくは2~20%である。これらの個々の化合物の含有量は好ましくは、それぞれの場合で1~20%である。
u)式T2の1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の化合物を含むLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の含有量は好ましくは、1~20%である。本発明によるLC媒体は好ましくは、式Tおよびその好ましいサブ式のターフェニル類を0.5~30重量%、特に1~20重量%の量で含有する。式T1、T2、T3およびT21の化合物が特に好ましい。これらの化合物においてRは、好ましくはアルキル、更にアルコキシを表し、それぞれが1~5個のC原子を有する。ターフェニル類は好ましくは混合物のΔn値が0.1以上の場合に、本発明による混合物において採用される。好ましい混合物は式Tの、好ましくは化合物T1~T22の群から選択される2~20重量%の1種類以上のターフェニル化合物を含む。
v)式BF1および/またはBSF1の1種類以上、好ましくは1種類、2種類または3種類の化合物を含むLC媒体。混合物全体におけるこれらの化合物の合計含有量は好ましくは1~15%、好ましくは2~10%、特に好ましくは4~8%である。
v)好ましい媒体は、式Oの、好ましくは式O3、O4およびO5から選択される1種類以上の化合物を、2~25%、好ましくは3~20%、特に好ましくは5~15%の合計濃度で含む。
w)好ましい媒体は、式DKの、好ましくは式DK1、DK4、DK7、DK9、DK10およびDK11から選択される1種類以上の化合物を含む。式DK9、DK10およびDK11の化合物の合計濃度は好ましくは2~25%、より好ましくは3~20%、特に好ましくは5~15%のである。
本発明の好ましい実施形態においてLC媒体は、正の誘電異方性を有するLCホスト混合物を含む。そのようなLC媒体および対応するLCホスト混合物の好ましい実施形態は、下の段落aa)~zz)のものである。
aa)式IIおよびIIIの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含むことを特徴とするLC媒体。
Figure 0007447099000090
式中、
20は、それぞれ同一または異なって、1~15個のC原子を有するハロゲン化もしくは無置換のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基においてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、-C≡C-、-CFO-、-CH=CH-、
Figure 0007447099000091
-O-、-CO-O-または-O-CO-で置き換えられてよく、
20は、それぞれ同一または異なって、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を表し、
20~24は、それぞれ同一または異なって、HまたはFを表し、
Figure 0007447099000092
式IIの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000093
Figure 0007447099000094
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFを表す。式IIaおよびIIbの化合物、特にXがFを表す式IIaおよびIIbの化合物が特に好ましい。
式IIIの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000095
Figure 0007447099000096
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFを表す。式IIIaおよびIIIeの化合物、特に式IIIaの化合物が特に好ましい。
bb)以下の式から選択される1種類以上の化合物を追加して含むLC媒体。
Figure 0007447099000097
式中、
20、X20およびY20~23は、上で示される意味を有し、および
20は、-C-、-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-または-OCF-、また式VおよびVIにおいては単結合も、また式VおよびVIIIにおいては-CFO-も表し、
rは、0または1を表し、および
sは、0または1を表す。
・式IVの化合物は好ましくは、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007447099000098
Figure 0007447099000099
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはF、CNまたはOCF、更にはOCF=CFまたはClを表す。
・式Vの化合物は好ましくは、以下のサブ式から選択される。
Figure 0007447099000100
Figure 0007447099000101
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFおよびOCF、更にはOCHF、CF、OCF=CFおよびOCH=CFを表す。
・式VIの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000102
Figure 0007447099000103
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはF、更にはOCF、CF、CF=CF、OCHFおよびOCH=CFを表す。
・式VIIの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000104
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。
20は好ましくは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはF、更にはOCF、OCHFおよびOCH=CFを表す。
cc)媒体は、上で与えられる式ZK1~ZK10から選択される1種以上の化合物を追加して含む。式ZK1およびZK3の化合物が特に好ましい。特に好ましい式ZKの化合物は、サブ式ZK1a、ZK1b、ZK1c、ZK3a、ZK3b、ZK3cおよびZK3dから選択される。
dd)媒体は、上で与えられる式DK1~DK12から選択される1種類以上の化合物を追加して含む。特に好ましい化合物は、DK1、DK4、DK7、DK9、DK10およびDK11である。
ee)媒体は、以下の式から選択される1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 0007447099000105
式中、X20は上で示される意味を有し、および
Lは、HまたはFを表し、
「alkenyl」は、C2~6アルケニルを表す。
ff)式DK-3aおよびIXの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000106
式中、「alkyl」は、C1~6アルキル、好ましくはn-C、n-Cまたはn-C11、特にn-Cを表す。
gg)媒体は、上で与えられる式B1、B2およびB3から、好ましくは式B2から選択される1種以上の化合物を追加して含む。式B1~B3の化合物は特に好ましくは、式B1a、B2a、B2bおよびB2cから選択される。
hh)媒体は、以下の式から選択される1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 0007447099000107
式中、L20、L21はHまたはFを表し、およびR21およびR22は、それぞれ同一または異なって、それぞれ6個までのC原子を有するn-アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを表し、および好ましくは、それぞれ同一または異なって、1~6個のC原子を有するアルキルを表す。
ii)媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。
Figure 0007447099000108
式中、R20、X20およびY20~23は、式IIIにおいて示される意味を有し、および

Figure 0007447099000109
および
Figure 0007447099000110
式XIおよびXIIの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000111
Figure 0007447099000112
Figure 0007447099000113
式中、R20およびX20は上で示される意味を有し、および好ましくはR20は1~6個のC原子を有するアルキルを表し、およびX20はFを表す。本発明による混合物は特に好ましくは、式XIIaおよび/またはXIIeの少なくとも1種類の化合物を含む。
jj)媒体は、上で与えられる式Tの、好ましくは式T21~T23およびT25~T27の化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む。
式T21~T23の化合物が特に好ましい。次の式の化合物が非常に特に好ましい。
Figure 0007447099000114
Figure 0007447099000115
kk)媒体は、上で与えられるDK9、DK10およびDK11の群から選択される1種以上の化合物を含む。
ll)媒体は、以下の式から選択される1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 0007447099000116
Figure 0007447099000117
式中、R20およびX20は、それぞれ互いに独立に、上で示される意味の1つを有し、およびY20~23は、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。X20は好ましくは、F、Cl、CF、OCFまたはOCHFである。、R20は好ましくは、それぞれ6個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、フルオロアルキルまたはアルケニルを表す。
本発明による混合物は特に好ましくは、式XVIII-aの1種類以上の化合物を含む。
Figure 0007447099000118
式中、R20は上で示される意味を有する。R20は好ましくは直鎖状のアルキル、特にエチル、n-プロピル、n-ブチルおよびn-ペンチル、非常に特に好ましくはn-プロピルを表す。式XVIII、特に式XVIII-aの化合物(1種類または多種類)は本発明による混合物において、0.5~20重量%、特に好ましくは1~15重量%の量で採用される。
mm)媒体は、式XIXの1種類以上の化合物を追加して含む。
Figure 0007447099000119
式中、R20、X20およびY20~25は、式Iにおいて示される意味を有し、sは0または1を表し、および
Figure 0007447099000120
を表す。
式XIXにおいて、またX20は1~6個のC原子を有するアルキル基または1~6個のC原子を有するアルコキシ基も表してよい。アルキルまたはアルコキシ基は好ましくは、直鎖状である。
20は好ましくは、1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくは、Fを表す。
・式XIXの化合物は好ましくは、以下の式から選択される。
Figure 0007447099000121
Figure 0007447099000122
式中、R20、X20およびY20は上で示される意味を有する。R20は好ましくは、1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFを表し、およびY20は好ましくはFである。
Figure 0007447099000123
・R20は直鎖状のアルキルまたは2~6個のC原子を有するアルケニルである。
nn)媒体は上で与えられる式G1~G4の、好ましくはalkylがC1~6アルキルを表すG1およびG2から選択される1種類以上の化合物を含み、LはHを表し、およびXはFまたはClを表す。G2において、Xは特に好ましくはClを表す。
oo)媒体は、以下の式の1種類以上の化合物を含む。

Figure 0007447099000124
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。R20は好ましくは、1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFを表す。本発明による媒体は特に好ましくは、X20が好ましくはFを表す式XXIIの1種類以上の化合物を含む。式XX~XXIIの化合物(1種類または多種類)は本発明による混合物において、1~20重量%、特に好ましくは1~15重量%の量で好ましくは採用される。特に好ましい混合物は、式XXIIの少なくとも1種類の化合物を含む。
pp)媒体は、以下の式のピリミジンまたはピリジン化合物の1種類以上の化合物を含む。

Figure 0007447099000125
式中、R20およびX20は上で示される意味を有する。R20は好ましくは、1~6個のC原子を有するアルキルを表す。X20は好ましくはFを表す。本発明による媒体は特に好ましくは、X20が好ましくはFを表す式M-1の1種類以上の化合物を含む。式M-1~M-3の化合物(1種類または多種類)は本発明による混合物において、1~20重量%、特に好ましくは1~15重量%の量で好ましくは採用される。
更なる好ましいい実施形態を下に示す。
qq)媒体は、式XIIの、特に式XIIaおよび/またはXIIeの2種類以上の化合物を含む。
rr)媒体は、2~30重量%、好ましくは3~20重量%、特に好ましくは3~15重量%の式XIIの化合物を含む。
ss)式XIIの化合物の他に媒体は、式II~XVIIIの化合物の群から選択される更なる化合物を含む。
tt)混合物全体における式II~XVIIIの化合物の割合は、40~95重量%、好ましくは50~90重量%、特に好ましくは55~88重量%である。
uu)媒体は、好ましくは10~40重量%、より好ましくは12~30重量%、特に好ましくは15~25重量%の式IIおよび/またはIIIの化合物を含む。。
vv)媒体は、1~10重量%、特に好ましくは2~7重量%の式XVおよび/またはXVIの化合物を含む。
ww)媒体は、式XIIaの少なくとも1種類の化合物および/または式XIIeの少なくとも1種類の化合物および式IIIaおよび/またはIIaの少なくとも1種類の化合物を含む。
xx)好ましい媒体は、式Oの、好ましくは式O3、O4およびO5から選択される1種類以上の化合物を、2~25%、好ましくは3~20%、特に好ましくは5~15%の合計濃度で含む。
yy)好ましい媒体は、式DKの、好ましくは式DK1、DK4、DK7、DK9、DK10およびDK11から選択される1種類以上の化合物を含む。式DK9、DK10およびDK11の化合物の合計濃度は、好ましくは2~25%、より好ましくは3~20%、特に好ましくは5~15%である。
zz)好ましい媒体は、式IV~VIの、好ましくは式IVa、IVb、IVc、IVd、Va、VcおよびVIbから選択される1種類以上の化合物を、10~80%、好ましくは12~75%、特に好ましくは15~70%の濃度で含む。
媒体が負の誘電異方性(Δε)を有する場合、Δεの値は、好ましくは-2.0~-8.0の範囲内、より好ましくは-3.0~-6.0の範囲内、特に好ましくは-3.5~5.0である。
媒体が正の誘電異方性を有する場合、Δεの値は、好ましくは3.0~60.0の範囲内、より好ましくは5.0~30.0の範囲内、特に好ましくは8.0~15.0である。
本発明による液晶媒体は、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、更により好ましくは105℃以上、特に好ましくは110℃以上の透明点を有する。
本発明による媒体のネマチック相は好ましくは、少なくとも-10℃以下~80℃以上、好ましくは90℃以上まで、より好ましくは少なくとも-20℃以下~100℃以上、特に好ましくは-30℃以下~110℃以上に及ぶ。
本発明の好ましい実施形態において液晶媒体の複屈折率(Δn)は、0.040以上~0.080以下の範囲内、より好ましくは0.045以上~0.070以下の範囲内、最も好ましくは0.050以上~0.060以下の範囲内である。この実施形態において誘電異方性は正または負、好ましくは負である。
本発明の別の好ましい実施形態において液晶媒体のΔnは、0.075以上~0.130以下の範囲内、より好ましくは0.090以上~0.125以下の範囲内、最も好ましくは0.095以上~0.120以下の範囲内である。
本発明の更に別の好ましい実施形態において液晶媒体のΔnは、0.100以上~0.200以下の範囲内、より好ましくは0.110以上~0.180以下の範囲内、最も好ましくは0.120以上~0.160以下の範囲内である。
式Iの二色性化合物は、好ましくは0.01~10重量%、特に好ましくは0.05~7重量%、非常に特に好ましくは0.1~7重量%の割合でスイッチ層に存在する。媒体は好ましくは、本発明による式Iの1種類、2種類、3種類、4種類または5種類の化合物を含む。
本発明によるLC媒体は好ましくは、ネマチック液晶である。
本発明による媒体は、それ自体は従来の方法で調製される。一般に好ましくは昇温して、成分は互いに溶解される。混合は好ましくは不活性ガス下、例えば窒素またはアルゴン下で行われる。続いて好ましくは昇温して、特に好ましくは40℃より高くで、非常に特に好ましくは50より高くで、式Iの1種類以上の色素および任意の更なる二色性色素が添加される。一般に、より少量使用される所望量の成分が主成分を構成する成分に溶解される。また有機溶媒、例えばアセトン、トルエン、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、混合後に例えば蒸留によって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媒体の調製方法に関する。
本発明は更に、ゲスト-ホスト型の液晶ディスプレイにおける式Iの少なくとも1種類の化合物を含むLC媒体の使用に関する。
本発明は更に、式Iの少なくとも1種類の化合物を含むLC媒体を含むゲスト-ホスト型の液晶ディスプレイに関する。
本発明は更に、外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスにおける液晶媒体および式Iの少なくとも1種類の化合物を含む混合物の使用に関する。
本発明によるデバイスは式Iの1種類以上の化合物に加え、および好ましくは液晶媒体は、また好ましくは式Iと異なる構造を有する更なる二色性色素をスイッチ層において含む。液晶媒体は特に好ましくは、式Iと異なる構造を有する1種類、2種類、3種類または4種類の更なる色素、非常に特に好ましくは2種類または3種類の更なる色素、最も好ましくは3種類の更なる色素を含む。
二色性の特性に関し式Iの化合物について記載した好ましい特性は、任意の更なる二色性色素にも好ましい。
スイッチ層の二色性色素の吸収スペクトルは好ましくは、目に黒色の印象が生じるように互いに補完し合う。本発明による液晶媒体の2種類以上の二色性色素は好ましくは、可視スペクトルの大部分をカバーする。目に黒または灰色に見える色素の混合物を調製することができる正確な方法は当業者に知られており、例えばManfred Richter、Einfuhrung in die Farbmetrik[Introduction to Colorimetry]、第2版、1981年、ISBN 3-11-008209-8、Verlag Walter de Gruyter & Coに記載されてる。
色素混合物の色位設定は、比色分析の分野で説明されている。この目的のために個々の色素のスペクトルはランベルト-ベール則を考慮して計算され、全体的なスペクトルが得られ、複合照明、例えば昼光用の照明D65の下で比色分析の規則に従って対応する色位および輝度値に変換される。それぞれの光源、例えばD65によって白色点の位置が固定され、表で引用される(例えば、上の文献)。さまざまな色素の比率を変えることで、異なる色位を設定し得る。
好ましい実施形態によればスイッチ層は、赤色およびNIR領域において、即ち600~2000nmの波長において、好ましくは650~1800nmの範囲内、特に好ましくは650~1300nmの範囲内で光を吸収する1種類以上の二色性色素を含む。好ましい実施形態において、これらの二色性色素は、アゾ化合物、アントラキノン類、メチン化合物、アゾメチン化合物、メロシアニン化合物、ナフトキノン類、テトラジン類、ペリレン類、テリレン類、クアテリレン類、高級リレン類、ピロメテン類、アゾ色素、ニッケルジチオレン類、(メタル)フタロシアニン類、(メタル)ナフタロシアニン類および(メタル)ポルフィリン類から選択される。これらのうち、ペリレン類およびテリレン類が特に好ましい。
スイッチ層の式Iと異なる構造を有する更なる二色性色素は、好ましくはB.Bahadur著、Liquid Crystals-Applications and Uses、第3巻、1992年、World Scientific Publishing社、第11.2.1章に示される色素類から、特に好ましくは本明細書に存在する表に与えられる明示的な化合物から選択される。
前記色素は、当業者に既知で文献に幾度も記載されている二色性色素類に属する。よって例えば、アントラキノン色素は、欧州特許第34832号明細書、欧州特許第44893号明細書、欧州特許第48583号明細書、欧州特許第54217号明細書、欧州特許第56492号明細書、欧州特許第59036号明細書、英国特許第2065158号明細書、英国特許第2065695号明細書、英国特許第2081736号明細書、英国特許第2082196号明細書、英国特許第2094822号明細書、英国特許第2094825号明細書、特開昭55-123673号公報、独国特許第3017877号明細書、独国特許第3040102号明細書、独国特許第3115147号明細書、独国特許第3115762号明細書、独国特許第3150803号明細書および独国特許第3201120号明細書に記載され、ナフトキノン色素は、独国特許第3126108号明細書および独国特許第3202761号明細書に記載され、アゾ色素は、欧州特許第43904号明細書、独国特許第3123519号明細書、国際公開第82/2054号、英国特許第2079770号明細書、特開昭56-57850号公報、特開昭56-104984号公報、米国特許第4308161号明細書、米国特許第4308162号明細書、米国特許第4340973、T.Uchida、C.Shishido、H.SekiおよびM.Wada著:Mol.Cryst.Lig.Cryst.第39巻、第39~52頁(1977年)、およびH.Seki、C.Shishido、S.YasuiおよびT.Uchida著:Jpn.J.Appl.Phys.第21巻、第191~192頁(1982年)に記載され、およびペリレン類は、欧州特許第60895号明細書、欧州特許第68427号明細書および国際公開第82/1191号に記載されている。リレン色素は例えば、欧州特許第2166040号明細書、米国特許出願公開第2011/0042651号明細書、欧州特許第68427号明細書、欧州特許第47027号明細書、欧州特許第60895号明細書、独国特許第3110960号明細書および欧州特許第698649号明細書に記載されている。
好ましい実施形態によれば本発明によるデバイスのスイッチ層は式Iの化合物の他に、リレン色素から選択される二色性色素のみを含む。
デバイスのスイッチ層に存在してよい好ましい更なる二色性色素の例を、下の表1に示す。
Figure 0007447099000126
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Figure 0007447099000131
好ましい実施形態において、本発明によるデバイスのスイッチ層は1種類以上のクエンチャー化合物を含む。これは、本発明によるデバイスがスイッチ層に1種類以上の蛍光色素を含む場合、特に好ましい。
クエンチャー化合物は、蛍光をクエンチする化合物である。クエンチャー化合物は、スイッチ層中の、例えば、蛍光色素などの隣接する分子の電子励起エネルギーを接収でき、進行中の電子励起状態への遷移を経ることができる。よって、クエンチされた蛍光色素は電子基底状態に変換され、よって、蛍光を発しないようにされ、引き続く反応を経ないようにされる。クエンチャー化合物自体は、非放射性の不活性化を介するか発光して基底状態に戻り、再び更なるクエンチが可能となる。
クエンチャー化合物は、本発明によるデバイスのスイッチ層において様々な機能を有してよい。第一に、クエンチャー化合物は電子励起エネルギーを非活性化することで、色素系の寿命の延長に寄与できる。第二に、クエンチャー化合物は、審美的に望ましくないことがある追加の着色効果、例えば、スイッチ層における蛍光色素から発せられる内部空間での着色放射を取り除く。
効果的なクエンチを達成するために、クエンチャー化合物を、それぞれの色素系、特に、色素の組み合わせにおいて最も長い波長で吸収のある色素に適合させなければならない。これを行う方法は、当業者に既知である。
好ましいクエンチャー化合物は、例えば、Joseph R.Lakowicz、Principles of Fluorescence Spectroscopy、第3版、2010年、ISBN 10:0-387-31278-1、Verlag Springer Science社およびBusiness Media社、第279頁、表8.1に記載されている。更なる分子類は、例えば、Dark QuencherまたはBlack Hole Quencherをキーワードとして、当業者によく知られている。アゾ色素およびアミノアントラキノンが例である。また、本発明によるデバイスのスイッチ層で使用するクエンチャー化合物は非蛍光色素でもよく、NIRにおいてのみ蛍光を発する色素でもよい。
本発明によるスイッチ層の好ましい実施形態において、スペクトルの可視部分での蛍光が抑制されるように、本発明のクエンチャー化合物は任意に選択される。
好ましくは電磁スペクトルの可視範囲で蛍光を示さない本発明による化合物のみを液晶媒体に使用し、追加のクエンチャー化合物は使用しない。
別の実施形態において蛍光を消光するために式Iの化合物に加えてまたは代わりに、遊離フェノール性OH基を有する色素を使用し得る。しかしながら、そのような化合物は低い電圧保持率を引き起こすときがあり、それらの酸性の性質のために特にUV負荷下で色素またはホスト分子の分解を開始し得るため、遊離フェノール性基を有する化合物を液晶混合物において使用しないのが有利である。
好ましくは本発明によるデバイスは、太陽が発する光の形態のエネルギーが環境から内部空間へ通過するのを制御するのに適する。本明細書において制御されるエネルギーの通過は、環境(外部空間)から内部空間に向かっておきる。
本明細書において、内部空間は環境から実質的に密閉されている任意の所望の空間、例えば、建物、車両または容器でよい。
従って更に本発明は、外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するデバイスの使用に関する。
しかしながら例えば、デバイスは照明および色効果などの審美的な部屋のデザインにも用いられる。例えば、本発明によるデバイスを灰色または有色で含有するドアおよび壁要素を、透明にスイッチできる。また更にデバイスは、青色ゲスト-ホストディスプレイを用いて色が変調される高輝度または黄色平坦バックライト中で変調される白色または有色平坦バックライトも含んでよい。照明に連結するためおよび/または照明効果を生じるために、本発明によるデバイスのガラスの片面または両面に粗面化または構造化ガラスを提供できる。
更なる代わりの使用においては、目への光の入射を制御するために、例えば、保護ゴーグル、バイザーまたはサングラスにおいてデバイスを用い、一方のスイッチ状態で目への光の入射を低く維持し、他方のスイッチ状態で光の入射を減少させる。
好ましくは本発明によるデバイスは、比較的大きな二次元構造の開口部に配置され、ただし二次元構造自体はエネルギーを僅かに通過させるのみか全く進入させず、開口部が相対的に高いエネルギー透過度を有する。好ましくは二次元構造は、壁または外部空間に対する内部空間の他の境界である。更に好ましくは、本発明によるデバイスが配置されている二次元構造において、二次元構造は開口部の大きさと少なくとも等しい大きさ、特に好ましくは少なくとも2倍の領域を覆う。
好ましくはデバイスは、少なくとも0.05m、好ましくは少なくとも0.1m、特に好ましくは少なくも0.5mおよび非常に特に好ましくは少なくとも0.8mの領域を有することを特徴とする。
好ましくはデバイスは、建物、容器、車両または他の実質的に閉鎖された空間内に、上記の通り比較的高いエネルギー透過率を有する開口に収容される。デバイスは、特に環境との空気の交換が限られており、光エネルギーの形態で外部からのエネルギーの入力が可能な光透過境界面を有するのであれば、一般に任意で所望の内部空間のために使用できる。光透過領域、例えば窓領域を介して強い日射を受ける内部空間用のためにデバイスを使用することは特に関連性がある。
本発明によるデバイスはスイッチ可能である。本明細書においてスイッチとは、デバイスを介するエネルギーの通過の変化を意味すると解する。好ましくは本発明によるデバイスは、例えば、国際公開第2009/141295号および国際公開第2014/090373号に記載される通り電気的にスイッチ可能である。
しかしながら本発明によるデバイスは、また例えば、国際公開第2010/118422号に記載されるように熱的にスイッチ可能でもよい。この場合、好ましくはスイッチは、式Iの化合物および液晶媒体を含むスイッチ層の温度の変化を介して、ネマチック状態から等方状態への転移によって起こる。ネマチック状態において液晶媒体の分子は配向した形態であり、よって例えば、配向層の作用によってデバイスの表面に平行に配向した式Iの化合物も同様である。等方状態では分子は配向していない形態であり、よって式Iの化合物も同様である。光の振動面に対する配向に依存して二色性化合物がより高いかより低い吸収係数を有する原理に従い、式Iの二色性化合物が配向するか配向しないで存在する差異によって本発明によるデバイスのスイッチ層の光透過率に差が生じる。
デバイスが電気的にスイッチ可能の場合、好ましくはデバイスは、スイッチ層の両側に設置される2個以上の電極を含む。電極は、好ましくは、ITO、または薄い、好ましくは透明な金属および/もしくは金属酸化物層、例えば銀もしくはFTO(フッ素をドープした酸化スズ)またはこの使用のために当業者に既知な代替の物質から成る。電極は、好ましくは電気的接続を備えている。電圧は、好ましくは、電池、充電式電池または外部の電力供給によって提供される。
電気的にスイッチする場合、電圧の印加による液晶媒体の分子の配向を通してスイッチの動作が起こる。
好ましい実施形態において、デバイスは、高吸収の状態、即ち、電圧なしで出現する低い光透過性を有する状態から、より低吸収の状態、即ち、より高い光透過性を有する状態にスイッチする。好ましくはスイッチ層の液晶媒体は、両方の状態でネマチックである。好ましくは電圧を印加していない状態は、液晶媒体の分子および、よって式Iの化合物の分子がスイッチ層面に平行に配向することを特徴とする。これは、好ましくは、対応して選択された配向層で達成される。好ましくは電圧下の状態は、液晶媒体の分子および、よって式Iの化合物の分子がスイッチ層面に対して垂直であることを特徴とする。
上述の実施形態に代わる実施形態において、デバイスは、低吸収の状態、即ち、電圧なしで出現する高い光透過性を有する状態から、より高吸収の状態、即ち、より低い光透過性を有する状態に変換する。好ましくはスイッチ層の液晶媒体は、両方の状態でネマチックである。電圧を印加していない状態は、好ましくは、スイッチ層の液晶媒体の分子および、よって式Iの化合物の分子がスイッチ層面に垂直に配向することを特徴とする。これは、好ましくは、対応して選択された配向層で達成される。電圧下の状態は、好ましくは、スイッチ層の液晶媒体の分子および、よって式Iの化合物の分子がスイッチ層面に対して平行であることを特徴とする。
本発明の好ましい実施形態によれば、デバイスは、外部からの電力供給なしで、デバイスに接続されており、太陽電池または光および/もしくは熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための他のデバイスによって必要なエネルギーを供給して動作できる。太陽電池によるエネルギーは、直接的または間接的に、即ち電池もしくは充電池またはそれらの間に接続されるエネルギー貯蔵のための他のユニットを介して供給される。太陽電池は、好ましくは例えば国際公開第2009/141295号で開示されるように、デバイスの外側に施されるか、デバイスの内部素子である。本明細書において、散光の場合に特に効率的な太陽電池および透明太陽電池の使用が好ましい。
本発明によるデバイスは、好ましくは、以下の層順序を有し、更なる層が追加して存在してもよい。下に示す層は、好ましくは、デバイス中で互いに直接隣接する:
・基板層、好ましくはガラスまたはポリマーを含む
・導電性層、好ましくはITOを含む
・配向層
・式Iの1種類以上の化合物を含むスイッチ層
・配向層
・導電性層、好ましくはITOを含む
・基板層、好ましくはガラスまたはポリマーを含む。
個々の層の好ましい実施形態を、下に記載する。
本発明によるデバイスは、好ましくは、1層以上、特に好ましくは2層の配向層を含む。配向層は、好ましくは、式Iの化合物を含むスイッチ層の両側に直接隣接している。
本発明によるデバイスで使用する配向膜は、この目的のために当業者に既知の任意の層でよい。ポリイミド層、特に好ましくはラビングされたポリイミドを含む層が好ましい。分子が配向層に対して平面(面配向)の場合、当業者に既知の特定の様式でラビングしたポリイミドによって、ラビングの方向に液晶媒体の分子が配向する結果となる。本明細書においては、液晶媒体の分子が配向層上で完全に平面となっているのではなく、代わりに、僅かにチルト角を有することが好ましい。配向層の表面に対して液晶媒体の分子の垂直配向(ホメオトロピック配向)を達成するには、特定の様式で処理したポリイミド(非常に高いプレチルト角用のポリイミド)が配向層用の材料として、好ましく用いられる。更に、液晶媒体の化合物の配向軸に沿う配向を達成するために、偏光に曝露処理して得られるポリマーを配向層として使用できる(光配向)。
更に好ましくは、本発明によるデバイス中のスイッチ層は、2層の基板層の間に配置されるか、基板層に囲まれる。基板層は、例えば、ガラスまたはポリマーから、好ましくは、光透過ポリマーから成り得る。
デバイスは、好ましくは、ポリマー系偏光板を含まず、特に好ましくは固形材料相の偏光板を含まず、非常に特に好ましくは偏光板を一切含まないことを特徴とする。
しかしながら代わりの実施形態によれば、デバイスは、1枚以上の偏光板を含んでもよい。この場合、偏光板は、好ましくは、直線偏光板である。
1枚のみの偏光板が存在する場合、その吸収方向は、好ましくは、偏光板が配置されるスイッチ層側において、本発明によるデバイスの液晶媒体の分子の配向軸に対して垂直である。
本発明によるデバイスにおいて、吸収偏光板およびまた反射偏光板の両方を用いることができる。光学的フィルムの形態の偏光板を使用することが好ましい。本発明によるデバイスで使用できる反射偏光板の例は、DRPF(拡散反射偏光板フィルム(diffusive reflective polariser film)3M社)、DBEF(二重明度増強フィルム(dual brightness enhanced film)3M社)、DBR(層化ポリマー分散ブラッグ反射板(layered-polymer distributed Bragg reflectors)米国特許第7,038,745号明細書および米国特許第6,099,758号明細書に記載される)およびAPFフィルム(進化型偏光膜(advanced polariser film)3M社、Technical Digest SID 2006年、第45.1頁、米国特許出願公開第2011/0043732号明細書および米国特許第7023602号明細書を参照)である。更に、赤外光またはVIS光を反射しワイヤグリッドを基礎とする偏光板(WGP、ワイヤグリッド偏光板(wire-grid polarisers))を用いることが可能である。本発明によるデバイスにおいて用いることができる吸収偏光板の例は、Itos社XP38偏光フィルムおよび日東電工社GU-1220DUN偏向フィルムである。本発明により用いることができる円偏光板の例は、APNCP37-035-STD偏光板(American Polarizers社)である。更なる例は、CP42偏光板(ITOS社)である。
本発明によるデバイスは、更に好ましくは、好ましくは国際公開第2009/141295号に記載される通りで、太陽電池または光および/もしくは熱エネルギーを電気エネルギーに変換するための他のデバイスに光を導く導光波システムを含む。導光波システムは、デバイスに衝突する光を収集し濃縮する。導光波システムは、好ましくは、液晶媒体を含むスイッチ層中の蛍光性二色性化合物により発せられる光を収集し濃縮する。導光波システムは、収集された光が濃縮された形態で変換デバイスに衝突するように、光エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイス、好ましくは太陽電池に接続される。本発明の好ましい実施形態において、光エネルギーを電気エネルギーに変換するためのデバイスはデバイスの端部に搭載され、デバイスに組み込まれ、本発明によるデバイスの電気的スイッチ手段に電気的に接続されている。
好ましい実施形態において、本発明によるデバイスは、窓、特に好ましくはガラス表面の少なくとも一部分を含む窓、非常に特に好ましくは多重絶縁ガラスを含む窓の構成要素である。
本明細書において、窓は、特に、建物において枠およびこの枠に囲まれた少なくとも1枚の窓ガラスを含む構造を意味する。窓は、好ましくは、断熱枠および2枚以上の窓ガラスを含む(多重絶縁ガラス)。
好ましい実施形態によれば、本発明によるデバイスは、窓のガラス表面に直接、特に好ましくは、多重絶縁ガラスの2枚の窓ガラスの間の内部空間内に設ける。
本発明は、更に、本発明によるデバイスを含み、好ましくは上に示す好ましい特徴を有する窓に関する。
本発明による化合物の電子特性のために、これらの化合物は色素としての使用の他に有機半導体としても適している。従って本発明は更に例えば、有機発光ダイオード(OLED:organic light-emitting diode)、有機電界効果トランジスタ(OFET: organic field-effect transistor)、プリント回路、無線周波数識別素子(RFID:radio frequency identification element)、照明素子、光起電デバイスおよび光センサーなどの有機電子部品における式Iの化合物の使用にも関する。
発色性および有機材料への溶解性が良好であるため、本発明による化合物は色素として非常に適している。従って同様に本発明は、ポリマーを着色するための式Iの色素の使用に関する。
本発明および特に以下の実施例において、メソゲン化合物の構造は頭文字とも呼ばれる略語で示される。これらの頭文字において、化学式は下の表A~Cを使用して以下のように略記する。全ての基C2n+1、C2m+1およびC2l+1またはC2n-1、C2m-1およびC2l-1は、それぞれn、mおよびl個のC原子をそれぞれ有する直鎖状のアルキルまたはアルケニル、好ましくは1Eアルケニルを表す。表Aは化合物の核構造の環要素のために使用されるコードを列記し、一方、表Bは連結基を示す。表Cは、左末端基または右末端基のためのコードの意味を与える。頭字語は、任意の連結基を有する環要素のコードに続き、第1のハイフンおよび左末端基のためのコード、第2のハイフンおよび右末端基のためのコードから構成される。表Dは化合物の例示構造を、それぞれ、それらの略語と共に示す。
Figure 0007447099000132
Figure 0007447099000133
Figure 0007447099000134
Figure 0007447099000135
Figure 0007447099000136
表中、nおよびmは各々整数を表し、3つの点「...」は、この表からの他の略語のためのプレースホルダーである。
以下の表は例示構造を、それぞれ、それらの略語と共に示す。これらは、略語の規則の意味を説明するために示される。それらは更に、好ましく使用される化合物を表す。
Figure 0007447099000137
Figure 0007447099000138
Figure 0007447099000139
Figure 0007447099000140
Figure 0007447099000141
Figure 0007447099000142
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Figure 0007447099000149
Figure 0007447099000150
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Figure 0007447099000152
Figure 0007447099000153
Figure 0007447099000154
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Figure 0007447099000160
Figure 0007447099000161
Figure 0007447099000162
Figure 0007447099000163
表中、n、mおよびlは好ましくは互いに独立に、1~7を表す。
<表E>
表Eは、本発明によるLC媒体に添加し得る可能性のある安定剤を示す。
(ここでnは1~12の整数、好ましくは1、2、3、4、5、6、7または8を表し、末端メチル基は示されていない)。
Figure 0007447099000164
Figure 0007447099000165
Figure 0007447099000166
Figure 0007447099000167
Figure 0007447099000168
Figure 0007447099000169
Figure 0007447099000170
LC媒体は、好ましくは0~10重量%、特に1ppm~5重量%、特に好ましくは1ppm~1重量%の安定剤を含む。
下表Fは、本発明によるメソゲン媒体中で好ましくはキラルドーパントとして使用し得る例示化合物を示す。
Figure 0007447099000171
Figure 0007447099000172
Figure 0007447099000173
Figure 0007447099000174
本発明の好ましい実施形態においてメソゲン媒体は、表Fからの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む。
本願によるメソゲン媒体は好ましくは、上表からの化合物から成る群から選択される2種類以上、より好ましくは4種類以上の化合物を含む。
本願発明による液晶媒体は好ましくは、表Dからの化合物の群から選択される7種類以上、好ましくは8種類以上の個々の化合物と、好ましくは3種類以上、特に好ましくは4種類以上の異なる式を含む。これらの化合物および微量に存在する他の成分の割合は、液晶化合物および二色性色素の割合を示す場合には無視される。
また本発明によるLC媒体が、例えばH、N、O、ClまたはFが対応する同位体で置き換えられた化合物も含んでいてもよいことは当業者に言うまでもない。
全てのパーセントデータおよび量比は、重量%である。
以下、非限定的な実施例により本発明を詳細に記載する。
それぞれの場合で明示的に示されている場合を除き全ての物理的特性は、「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」1997年11月発行、メルク社、ドイツ国に従って決定され、20℃の温度を適用する。Δnの値は589nmで決定され、Δεの値は1kHzで決定される。それぞれの場合でneおよびnoは、上に示す条件下での異常光線および通常光線の屈折率である。
異方性度Rを、消散係数E(p)(分子の配向が光の偏光方向に平行な場合の混合物の消散係数)の値および混合物の消散係数E(s)(分子の配向が光の偏光方向に垂直な場合の混合物の消散係数)の値より、それぞれの場合で検討する色素の吸収帯の最大波長において決定する。色素の吸収帯が複数ある場合、最も強い吸収帯を選択する。混合物の分子配向は、LCディスプレイ技術の当業者に既知の通りの配向膜で達成する。液晶媒体、他の吸収または反射による影響を排除するために、それぞれの色素を含まない同一の混合物に対して測定を行い、得られた値を差し引く。
振動方向が配向方向に平行(E(p)の定義)または垂直(E(s)の定義)のいずれかで、直線偏光を使用して測定を行う。これは直線偏光子によって、2つの異なる振動方向を達成するためにデバイスに対して偏光子を回転することで達成できる。よって入射偏光の振動方向を回転をして、E(p)およびE(s)の測定を行う。
E(p)およびE(s)について得られた値より、とりわけ、「Polarized Light in Optics and Spectroscopy」、D.S.Kligerら著、Academic Press社、1990年刊行に示される通り、下式に従って異方性度Rを計算する。また二色性色素を含む液晶媒体の異方性度を決定する方法の詳細な説明は、B.Bahadur、Liquid Crystals-Applications and Uses、第3巻、1992年、World Scientific Publishing社、第11.4.2章にも与えられている。
R=[E(p)-E(s)]/[E(p)+2×E(s)]
<合成例>
例1[Azo-1]
Figure 0007447099000175
4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(50.0mg)および(4-ブロモフェニル)-(4-プロピルフェニル)ジアゼン(76.0mg)、水(3.20ml;0.178mol)、ナトリウム(20.22mg;0.241mmol)およびTHF(6ml)をアルゴン雰囲気下の丸底フラスコに入れ、ビス(トリ-tert-ブチルホスフィン)パラジウム(0)(0.12mg;0.241μmol)を添加する。反応物を還流下で加熱し、室温で一晩撹拌する。粗生成物を水系作業し、シリカを通してトルエンで濾過して、(4-プロピルフェニル)-[4-[4-[4-[(4-プロピルフェニル)アゾ]フェニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]ジアゼンを与える。
相シーケンス K183N290I(分解)
例2[Azo-2]
Figure 0007447099000176
例1に類似して、4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)-ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールおよび(4-ブロモフェニル)-(2-フルオロ-4-(3-エチルヘプチル)フェニル)-ジアゼンから、[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]-[4-[4-[4-[[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]アゾ]フェニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]ジアゼンを得る。
相シーケンス:K102SmA164N208I
例3[Azo-3]
Figure 0007447099000177
例1に類似して、4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールおよび(4-ブロモフェニル)-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]ジアゼンから、[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]-[4-[4-[4-[[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]アゾ]フェニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]ジアゼンを得る。相シーケンス:K188N(168)I。
例4[Azo-4]
Figure 0007447099000178
例1に類似して、4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)-ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールおよび(4-ブロモフェニル)-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-フェニル]ジアゼンから、[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]-[4-[4-[4-[[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-フェニル]アゾ]フェニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]ジアゼンを得る。
相シーケンス:K129SmX203N246I
例5[Azo-5]
Figure 0007447099000179
例1に類似して、4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)-ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールならびに各0.5当量の(4-ブロモフェニル)-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]ジアゼンおよび2-ブロモ-5-[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]チオフェンから、[4-[4-[5-[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]-2-チエニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-ナフチル]ジアゼンを得る。
相シーケンス:Tg-5K92N(85.2)I
例6[Azo-6]
Figure 0007447099000180
例1に類似して、4,7-ビス-(4,4,5,5-テトラメチル-[1,3,2]ジオキサボロラン-2-イル)-ベンゾ[1,2,5]チアジアゾールならびに各0.5当量の(4-ブロモフェニル)-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-フェニル]ジアゼンおよび2-ブロモ-5-[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]チオフェンから、[4-[4-[5-[4-(3-エチルヘプチル)-2-フルオロフェニル]-2-チエニル]-2,1,3-ベンゾチアジアゾール-7-イル]フェニル]-[4-(2-エチルヘキソキシ)-1-フェニル]ジアゼンを得る。
相シーケンス:K124SmX(121)I
上記手順に類似して、以下の例を得る。
Figure 0007447099000181
<使用例>
調製された色素はエネルギーの通過を制御するためのデバイスにおける使用のためのそれらの適合性を確立するために、それらの物理的性質に関して検討される。比較のために、BTD-1~BTD-3およびAD-1~AD-3の状態で知られている化合物の対応する特性が与えられる。
Figure 0007447099000182
任意に安定剤ST-1またはST-2を媒体に添加する。
Figure 0007447099000183
<液晶色素混合物の調製>
ネマチックLCホスト混合物N-1~N-20を、以下の通り調製する。
Figure 0007447099000184
Figure 0007447099000185
Figure 0007447099000186
Figure 0007447099000187
Figure 0007447099000188
Figure 0007447099000189
Figure 0007447099000190
Figure 0007447099000191
Figure 0007447099000192
Figure 0007447099000193
Figure 0007447099000194
Figure 0007447099000195
Figure 0007447099000196
Figure 0007447099000197
Figure 0007447099000198
Figure 0007447099000199
Figure 0007447099000200
Figure 0007447099000201
Figure 0007447099000202
<混合物N-20>
Figure 0007447099000203
上で与えられるホスト混合物に、本発明による色素を下表1に与える濃度で添加する。
<表1>
Figure 0007447099000204
それぞれ色素Azo-1~Azo-5を含む混合物M-25~M-29について、最大吸収波長(λmax)、吸収極大における消衰係数(ε(λmax))および異方性度(R)を以下の通り決定する(表2)。
<表2>
Figure 0007447099000205
比較のために、以下の比較混合物C-1~C-4を調製する(表3)。
<表3>
Figure 0007447099000206
表3において1種類以上の色素、任意の安定剤およびホスト混合物の所定の濃度は、合計100%の濃度に加算される。
化合物Azo-1~Azo-5は化合物BTD-1~BTD-3と同様の吸収特性およびR値を有し、本発明による用途、特に外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するデバイス、好ましくは窓に同様に適していることが見て分かる。
本発明による化合物は、液晶媒体における驚くほど高い溶解度および高い異方性度(R)により際立っている。
蛍光スペクトルは、Monoscan2000モノクロメーターおよびUV/Vis/NIR DH-2000-BAL光源を備えたOcean Optics社USB-400蛍光スペクトロメーターを使用して、10mg/lの濃度においてTHF溶液中で測定される。
驚くべきことに本発明による式Iの色素は最先端技術の化合物と比較して、電磁スペクトルの可視領域において許容できる低い蛍光を示す。色素の蛍光による発光は結果として生じる着色のために例えば窓用途では望ましくないので、本発明による色素は窓用途に特に適している。
以下の蛍光値が観測される(表4)。
<表4>
Figure 0007447099000207
色素BTD-1、BTD-2およびBTD-3は可視領域で強い発光を示し、表4に与えるそれぞれの波長で発光ピークを有する。同じ条件下で化合物Azo-1~Azo-6には、蛍光が検出されない。

Claims (16)

  1. 式I-1~I-4の化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物および任意の更なる二色性色素を含む色素成分A)と、および
    1種類以上のメソゲン化合物を含み、「LCホスト混合物」とも呼ばれる液晶成分B)と
    を含むことを特徴とする、LC媒体。
    Figure 0007447099000208
    (式中、
    11 、Z 12 およびZ 22 は、単結合を表し、
    11 およびR 12 は互いに独立に、1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基を表し、
    11 、A 12 は、1,4-フェニレン、1,4-ナフチレン、2,6-ナフチレン、チアゾール-2,5-ジイル、チオフェン-2,5-ジイルまたはチエノチオフェン-2,5-ジイルを表し、該基はF、Cl、それぞれ1~5個のC原子を有する分岐状もしくは分岐していないアルキル、アルケニルもしくはアルコキシ、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルまたはOHで置換されてよく、
    Figure 0007447099000209
    を表し、
    式中、
    x11 、R x12 、R x13 、R x14 は、互いに独立にHまたは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。)
  2. 式I-1-1~I-4-7の化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物および任意の更なる二色性色素を含む色素成分A)と、および
    1種類以上のメソゲン化合物を含み、「LCホスト混合物」とも呼ばれる液晶成分B)と
    を含むことを特徴とする、LC媒体。
    Figure 0007447099000210
    Figure 0007447099000211
    Figure 0007447099000212
    Figure 0007447099000213
    Figure 0007447099000214
    Figure 0007447099000215
    (式中、
    11 およびR 12 は、互いに独立に1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基を表す。)
  3. 11およびR12は互いに独立に3~25個のC原子を有する分岐状のアルキル基を表し、ただし1個以上のH原子はFで置き換えられ得て、1個以上のCH基はOおよび/またはNHで置き換えられ得て、1個以上のCH基はNで置き換えられ得る請求項1または2に記載のLC媒体
  4. 式Azo-1~Azo-10の化合物から成る群より選択される1種類以上の化合物および任意の更なる二色性色素を含む色素成分A)と、および
    1種類以上のメソゲン化合物を含み、「LCホスト混合物」とも呼ばれる液晶成分B)と
    を含むことを特徴とする、LC媒体。
    Figure 0007447099000216
    Figure 0007447099000217
    Figure 0007447099000218
    Figure 0007447099000219
    Figure 0007447099000220
    Figure 0007447099000221
    Figure 0007447099000222
  5. 式I-1~I-4の化合物。
    Figure 0007447099000223
    (式中、
    11 、Z 12 およびZ 22 は、単結合を表し、
    11 およびR 12 は互いに独立に、1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基を表し、
    11 、A 12 は、1,4-フェニレン、1,4-ナフチレン、2,6-ナフチレン、チアゾール-2,5-ジイル、チオフェン-2,5-ジイルまたはチエノチオフェン-2,5-ジイルを表し、該基はF、Cl、それぞれ1~5個のC原子を有する分岐状もしくは分岐していないアルキル、アルケニルもしくはアルコキシ、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルまたはOHで置換されてよく、
    Figure 0007447099000224
    を表し、
    式中、
    x11 、R x12 、R x13 、R x14 は、互いに独立にHまたは1~6個のC原子を有するアルキルを表す。)
  6. 式I-1-1~I-4-7の化合物。
    Figure 0007447099000225
    Figure 0007447099000226
    Figure 0007447099000227
    Figure 0007447099000228
    Figure 0007447099000229
    Figure 0007447099000230
    (式中、
    11 およびR 12 は、互いに独立に1~15個のC原子を有する直鎖状のアルキルもしくはアルコキシ基または3~25個のC原子を有する分岐状のアルキルもしくはアルコキシ基を表す。)
  7. 11およびR12は互いに独立に3~25個のC原子を有する分岐状のアルキル基を表し、ただし1個以上のH原子はFで置き換えられ得て、1個以上のCH基はOおよび/またはNHで置き換えられ得て、1個以上のCH基はNで置き換えられ得る請求項5または6に記載の化合物。
  8. 式Azo-1~Azo-10の化合物。
    Figure 0007447099000231
    Figure 0007447099000232
    Figure 0007447099000233
    Figure 0007447099000234
    Figure 0007447099000235
    Figure 0007447099000236
    Figure 0007447099000237
  9. 媒体は、負の誘電異方性を有し、式CY、PYおよびACの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物を含む請求項1~4のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007447099000238
    (式中、
    Figure 0007447099000239

    Figure 0007447099000240
    Figure 0007447099000241
    、R、RAC1、RAC2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、該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよく、
    、Z、ZAC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-または単結合を表し、
    1~4は、それぞれ互いに独立にF、Cl、CN、OCF、CF、CH、CHF、CHFを表し、
    aは、1または2であり、
    bは、0または1であり、
    cは0、1または2であり、
    dは、0または1である。)
  10. 媒体は、正の誘電異方性を有し、式II~VIIIの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含むLCホスト混合物を含む請求項1~4または9のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007447099000242

    Figure 0007447099000243
    (式中、
    Figure 0007447099000244
    20は、それぞれ同一または異なって、1~15個のC原子を有するハロゲン化もしくは無置換のアルキルまたはアルコキシ基を表し、ただし加えて、これらの基においてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個以上のCH基は、-C≡C-、-CFO-、-CH=CH-、
    Figure 0007447099000245
    -O-、-CO-O-または-O-CO-で置き換えられてよく、
    20は、それぞれ同一または異なって、F、Cl、CN、SF、SCN、NCS、それぞれ6個までのC原子を有するハロゲン化されたアルキル基、ハロゲン化されたアルケニル基、ハロゲン化されたアルコキシ基またはハロゲン化されたアルケニルオキシ基を表し、
    20~24は、それぞれ同一または異なって、HまたはFを表し、
    20は、-C-、-(CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C-、-CHCF-、-CFCH-、-CHO-、-OCH-、-COO-または-OCF-、また式VおよびVIにおいては単結合も、また式VおよびVIIIにおいては-CFO-も表し、
    rは、0または1を表し、および
    sは、0または1を表す。)
  11. 媒体は、式DKおよびOの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む請求項1~4、9または10のいずれか1項に記載のLC媒体。
    Figure 0007447099000246
    (式中、
    、R、RO1およびRO2は、それぞれ同一または異なって、1~12個のC原子を有するアルキルを表し、該基において加えてO原子が互いに直接連結されないようにして、1個または2個の隣接しないCH基は、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-または-COO-で置き換えられてよく、
    Figure 0007447099000247
    O1は、-CHCH-、-CFCF-、-C=C-または単結合を表し、
    O2は、CHO、-C(O)O-、-CHCH-、-CFCF-または単結合を表し、
    oは、1またh2であり、
    eは、1または2である。)
  12. サブ式O3~O5の化合物の群から選択される式Oの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項11に記載のLC媒体。
    Figure 0007447099000248
    (式中、RO1およびRO2は同一または異なって、1~6個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたは2~6個のC原子を有する直鎖状のアルケニルを表す。)
  13. サブ式DK1~DK12の化合物の群から選択される式DKの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項11に記載のLC媒体。
    Figure 0007447099000249
    Figure 0007447099000250
    (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。)
  14. 電気光学ディスプレイ、外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイス、電子半導体、有機電界効果トランジスタ(OFETs:organic field-effect transistors)、プリント回路、無線周波数識別素子(RFIDs:radio frequency identification elements)、有機発光ダイオード(OLEDs:organic light-emitting diodes)、照明素子、光起電素子、光学センサー、効果顔料、装飾素子におけるまたはポリマーを着色するための色素としての請求項5~8のいずれか1項に記載の化合物の使用。
  15. 外部空間から内部空間へのエネルギーの通過を制御するためのデバイスであって、請求項1~4または9~13のいずれか1項に記載のLC媒体を含むスイッチ層を含むデバイス。
  16. 請求項15に記載のデバイスを含む窓。
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