KR101612577B1 - 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PS(중합체 안정화) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 액정(LC) 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 PS(중합체 안정화) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 액정(LC) 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 대부분 TN(비틀린 네마틱) 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 콘트라스트(contrast)의 시야각 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다.
또한, 더 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(수직 정렬) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(cell)은 두 개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음(-)의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 수직으로 정렬되거나(호메오트로픽(homeotropic)) 또는 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전기 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 정렬 및 일반적으로 양(+)의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 층을 갖는 OCB(광학 보상 벤드) 디스플레이가 공지되어 있다. 전기 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 대하여 수직으로 재정렬된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로 어두운 상태에서 벤드 셀의 원치않는 투광성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답 시간을 갖는다.
두 개의 기판 사이에 LC 층을 함유하며(그러나, 이때 상기 기판들 중 단지 하나 위에만 두 개의 전극들이 위치함) 일반적으로는 머리빗 모양의 인터디지털(interdigital) 구조를 가진 IPS(인-플레인 스위칭) 디스플레이도 또한 공지되어 있다. 전극들에 전압을 인가하였을 때, LC 층에 평행한 주성분을 갖는 전기장이 생성된다. 이에 의해 층 평면에서 LC 분자가 재정렬된다. 또한, 유사하게는 동일한 기판 위에 두 개의 전극을 함유하지만, IPS 디스플레이와 달리 이들 중 단지 하나만이 구조화된 (머리빗 모양의) 전극이고 다른 하나의 전극은 비-구조화된, 소위 FFS(프린지 필드 스위칭) 디스플레이도 제안되어 있다(특히, 문헌[S.H.Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참조). 이에 의해, 강한 소위 "프린지 필드", 즉 전극의 가장자리에 근접해서 강한 전기장 및 셀 전체에 걸쳐 수직 성분과 수평 성분 둘 다가 강한 전기장이 생성된다. IPS 디스플레이 및 FFS 디스플레이는 둘 다 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.
더욱 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자들의 균일한 정렬은 LC 셀 내에 있는 복수 개의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 틸트 도메인(tilt domain)으로도 알려져 있는 이들 도메인 사이에는 사선(disclination)이 존재할 수 있다. 틸트 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 통상적인 VA 디스플레이에 비해 콘트라스트와 회색 음영의 시야각 의존성이 더 크다. 또한, 스위치-온(switched-on) 상태에서 예를 들어 러빙(rubbing)에 의한 분자들의 균일한 정렬을 위한 전극 표면의 추가적인 처리가 더 이상 필요하지 않기 때문에 이러한 유형의 디스플레이는 더욱 간단히 제조될 수 있다. 대신에, 틸트 또는 프리틸트 각도의 선호 방향은 전극의 특정 디자인에 의해 제어된다. 소위 MVA(다중도메인 수직 정렬) 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로 국소 프리틸트를 야기하는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, LC 분자는 전압 인가 시에 셀의 서로 다른 한정된 영역에서 서로 다른 방향으로 전극 표면에 대해 평행하게 정렬된다. 이에 의해 "제어된" 스위칭이 달성되며, 간섭 사선 라인(interfering disclination line)의 형성이 억제된다. 이러한 배열이 디스플레이의 시야각을 개선하지만, 그의 빛에 대한 투광성은 감소시킨다. MVA의 추가적인 개선은 단지 하나의 전극 면 상에만 돌출부를 사용하고 반대 전극은 슬릿(slit)을 가짐으로써 투광성을 개선한다. 슬릿을 갖는 전극은 전압 인가 시에 LC 셀 내에 균일하지 않은 전기장을 발생시키는데, 이는 제어된 스위칭이 여전히 달성되고 있음을 의미한다. 투광성을 더욱 개선하기 위해, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 결국 응답 시간을 연장시킨다. 소위 PVA(패턴화된 VA)의 경우, 2개의 전극 모두가 반대 면 상에 슬릿에 의해 구조화되므로 콘트라스트가 증가하고 투광성이 개선되지만, 이는 기술적으로 어렵고 디스플레이가 기계적인 영향(탭핑(tapping) 등)에 더 민감하게 된다는 점에서 돌출부는 완전히 부적절한 것이 된다. 그러나, 예를 들어 모니터, 특히 TV 스크린과 같은 많은 용도에 있어서, 디스플레이의 응답 시간 단축 및 콘트라스트 및 휘도(투과도)는 개선되어야 한다.
소위 PS(중합체 안정화된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이가 추가로 개발되었다. 이들의 경우, 소량(예를 들어, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만)의 중합가능한 화합물이 LC 매질에 첨가되고, LC 셀로 도입된 후에, 일반적으로 전극들 사이에 전기 전압을 인가하여 UV 광중합시킴으로써 동일 반응계 내에서 중합되거나 가교결합된다. 또한, LC 혼합물에 "반응성 메소젠(RM)"으로도 알려진 중합가능한 메소제닉 또는 액정 화합물을 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되었다.
한편, PS 또는 PSA 원리는 다양한 종래의 LC 디스플레이에도 사용된다. 예를 들어, PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS 및 PS-TN 디스플레이가 알려져 있다. 테스트 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PSA 방법은 셀 내에 프리틸트를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시키는 것이 가능하다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 이러한 프리틸트는 응답 시간에 대해 긍정적인 영향을 미친다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들어 단지 하나의 구조화된 전극 면만을 갖고 돌출부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 생산을 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 콘트라스트와 함께 매우 양호한 투광성을 얻을 수 있다.
달리 기재되지 않는 한, "PSA"라는 용어는 PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이를 나타내는 데 사용된다.
PSA-VA 디스플레이는 예를 들어 JP 10-036847 A, EP 1 170 626 A2, US 6,861,107, US 7,169,449, US 2004/0191428 A1, US 2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기술되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는 예를 들어 문헌[T. -J-. Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 문헌[S. H. Kim, L. -C-. Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PS-IPS 디스플레이는 예를 들어 US 6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PS-TN 디스플레이는 예를 들어 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.
특히, 모니터, 특히 TV 용도의 경우, LC 디스플레이의 응답 시간의 최적화뿐만 아니라 콘트라스트와 휘도(즉, 투과도)의 최적화가 여전히 요구된다. 여기서는 PSA 방법이 여전히 결정적인 이점을 제공하는 것으로 보인다. 특히 PSA-VA의 경우, 다른 파라미터에 대한 중대한 부작용 없이도 테스트 셀 내에서 측정될 수 있는 프리틸트와 상호 관련된 응답 시간을 단축할 수 있다.
그러나, 종래 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에서 사용하는 경우에 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 목적하는 모든 가용성 RM이 PSA 디스플레이에 적합한 것은 아니며, 때로는 프리틸트를 측정하는 직접적 PSA 실험보다 더 적합한 선택 기준을 확인하는 것은 어려운 것으로 보인다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광선을 사용한 중합이 바람직한 경우 선택의 여지는 더욱 작아지는데, 이것이 특정 용도에서는 이로울 수 있다.
또한, LC 혼합물(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨) + 중합가능한 성분의 선택된 "물질 시스템"은 최고로 가능한 전기적 성질, 특히 "전압 보전율"(HR 또는 VHR)을 가져야 한다. PSA-VA와 관련하여, (UV) 광선을 조사한 후의 높은 HR은 특히 이것이 공정의 절대적으로 필요한 부분이기 때문에 중요하지만, 물론 최종 디스플레이에서는 "정상(normal)" 응력으로서 나타난다.
그러나, 예를 들어 부적당한 틸트가 발생하거나 또는 전혀 발생하지 않거나, 또는 예를 들어 HR이 TFT 디스플레이 용도에 부적당하기 때문에, LC 혼합물 + 중합가능한 성분의 조합 모두가 "기능"하는 것은 아니라는 문제가 발생한다.
따라서, 이러한 단점을 갖지 않거나 또는 적은 정도로만 가지면서 개선된 특성을 갖는, PSA 디스플레이, 특히 VA 유형의 디스플레이, 및 이와 같은 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질 및 중합가능한 화합물에 대한 요구가 여전히 크다. 특히, 다수의 회색 음영, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각을 조장하고 UV 노출 후에 높은 전압 보전율(HR) 값을 갖는, 큰 작업 온도 범위, 저온에서의 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압과 동시에 높은 비저항을 갖는 PSA 디스플레이 또는 물질에 대한 요구가 크다. 모바일 용도를 위한 PSA 디스플레이에 있어서는 특히 낮은 문턱 전압과 높은 복굴절율을 나타낼 수 있는 LC 매질을 가질 필요가 있다.
본 발명은 프리틸트 각도를 설정할 수 있고, 바람직하게는 그와 동시에 매우 높은 비저항 값, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간을 갖는, 상기에서 기재한 단점들을 갖지 않거나 또는 단지 적은 정도로만 가지는 PSA 디스플레이를 제공하는 것이 목적이다.
놀랍게도, 이러한 목적은 본 발명에서 기재한 LC 매질을 함유하는 본 발명에 따른 PSA 디스플레이를 사용함으로써 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 특히 놀랍게도, 비-중합가능한 성분(호스트 성분)이, 본질적으로 F 및/또는 Cl, 바람직하게는 F에 의해 2- 및 3-위치에서 이치환되는 하나 이상의 페닐렌 기를 갖는 메소젠성 또는 액정 화합물로 이루어진 네마틱 혼합물인 LC 혼합물을 사용하는 경우, 종래 기술에 개시되어 있는 LC 매질 및 LC 호스트 성분에 비해 상당히 낮은 문턱 전압 및 높은 복굴절율을 달성할 수 있음을 발견하였다. 또한, 본 발명의 LC 매질은 높은 비저항 값 및 원치 않는 동시적 결정화에 대해 우수한 저온 안정성(LTS)을 가지며, PSA 디스플레이에 사용되는 경우, 광개시제를 사용하지 않고도 적절한 틸트 각을 나타낸다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 및 네마틱 성분을 포함하는 액정(LC) 매질에 관한 것으로서, 상기 네마틱 성분은, F 및/또는 Cl에 의해 2- 및 3-위치에서 치환되는 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 포함하는, 바람직하게는 메소젠성 또는 액정 화합물로부터 선택되는 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 초과 100 중량%의 하나 이상의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술되어 있는 LC 매질에 관한 것으로서, 이때 상기 네마틱 성분은 하기 화학식 CY, PY 및 TY로 구성된 군으로부터 선택되는 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 초과 100 중량%의 화합물을 함유한다:
Figure 112011014114074-pct00001
상기 식에서, 각각의 라디칼은 다음과 같은 의미를 갖는다:
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure 112011014114074-pct00002
는
Figure 112011014114074-pct00003
을 나타내고,
Figure 112011014114074-pct00004
는 서로 독립적으로
Figure 112011014114074-pct00005
를 나타내되,
Figure 112011014114074-pct00006
중 하나 이상은
Figure 112011014114074-pct00007
를 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일을 나타내며, 이때 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 가지며,
Zx는 -CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CH2-, -CH2CH2- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 -4는 각각 서로 독립적으로 F 또는 Cl을 나타내고,
L5 및 L6은 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
또한, 본 발명은 LC 디스플레이, 바람직하게는 PS(중합체 안정화) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 디스플레이에서 상기 및 하기에 기술되어 있는 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술되어 있는 LC 매질의 용도에 관한 것으로서, 이때 상기 중합가능한 성분은 LC 디스플레이, 바람직하게는 PS(중합체 안정화) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 디스플레이에서 중합된다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술되어 있는 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이, 바람직하게는 PS 또는 PSA 유형의 디스플레이, 매우 바람직하게는 PSA-VA 또는 PSA-IPS 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 중합가능한 성분이 중합되는 상기 및 하기에 기술되어 있는 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이, 바람직하게는 PS 또는 PSA 유형의 디스플레이, 매우 바람직하게는 PSA-VA 또는 PSA-IPS 디스플레이에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 PSA 디스플레이는, 하나 이상의 기판이 투광성이고 하나 이상의 기판이 그 상부에 하나 또는 두 개의 전극 층을 갖는 두 개의 기판, 및 두 개의 전극; 및 상기 기판들 사이에 위치한 중합된 성분 및 저-분자량 성분을 포함하고, 이때 상기 중합된 성분이 상기 전극들에 전압을 인가하면서 디스플레이 셀의 기판들 사이의 LC 매질에서 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시켜 수득될 수 있고, 상기 저-분자량 성분이 상기 및 하기에 기술되어 있는 네마틱 성분인, LC 매질 층을 포함하는 디스플레이 셀을 함유한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 중합가능한 성분 및 상기 및 하기에 기술되어 있는 네마틱 성분을 포함하는 LC 매질을 2개의 기판 및 2개의 전극을 포함하는 디스플레이 셀 내로 제공하고, 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합함으로써 상기 및 하기에 기술되어 있는 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이때 하나 이상의 기판은 투광성이고 하나 이상의 기판은 그 위에 제공된 하나 또는 두 개의 전극을 갖는다.
본 발명의 PS- 및 PSA-디스플레이는 바람직하게는 투명한 층으로서 2개의 전극을 함유하며, 이때 이들 2개의 전극은 상기 디스플레이 셀을 형성하는 2개의 기판 중 하나 또는 둘 다에 제공된다. 그러므로, 예를 들어 본 발명의 VA 유형의 디스플레이에서는 어느 하나의 전극이 2개의 기판 각각에 제공되거나, 또는 본 발명의 IPS 또는 FFS 유형의 디스플레이에서는 상기 2개의 전극 모두가 하나의 기판에 제공되고 다른 기판에는 전극이 제공되지 않는다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은 하나 이상의 중합가능한 화합물, 및 일반적으로 메소젠성 또는 액정 화합물로부터 선택되는 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 저-분자량(즉, 단량체성 또는 비-중합된) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. LC 혼합물은 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에 중합 반응에 대해 안정하거나 비-반응성이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 LC 매질은 본질적으로 상기 및 하기에 기술되어 있는 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 네마틱 성분(또는 호스트 LC 혼합물)로 이루어진다. 그러나, 상기 LC 매질은 예를 들어 키랄 도판트, 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면활성제, 나노입자 등으로부터 선택되는 하나 이상의 추가의 성분 또는 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 네마틱 성분 또는 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이다. 본원에서 "네마틱 성분" 및 "네마틱 LC 혼합물"이라는 용어는 네마틱 LC 혼합물을 가지지만 추가로 다른 LC 상들(예컨대, 스멕틱 상)을 가질 수 있는 LC 혼합물, 매우 바람직하게는 단지 네마틱 LC 상을 가지고 다른 LC 상들은 갖지 않는 LC 혼합물을 의미한다.
본 발명에 따른 LC 호스트 혼합물 및 LC 매질은 종래 기술에 개시되어 있는 LC 호스트 성분을 포함하는 PSA 디스플레이에 비해 상당히 낮은 문턱 전압 및 높은 복굴절율을 나타내기 때문에 유리하다. 따라서 이들은 모바일 용도를 위한 PSA 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술되어 있는 신규의 네마틱 성분 및 LC 호스트 혼합물(즉, 중합가능한 화합물을 함유하지는 않지만, 본질적으로 비-중합가능한 또는 저-분자량 화합물로 이루어진)에 관한 것이다. 이들 LC 혼합물은 VA- 및 MVA-디스플레이와 같은 전통적인 VA 유형의 디스플레이에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 LC 디스플레이, 바람직하게는 이와 같은 LC 혼합물을 함유하는 VA 및 MVA 디스플레이에 관한 것이다.
상기 네마틱 성분에 있어서, 특히 바람직한 것은 F에 의해 2- 및 3-위치에서 이치환되는 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 포함하는 화합물이다. 추가로 바람직한 것은 화학식 CY, PY 및 TY의 화합물(여기서, L1, L2, L3 및 L4는 F)이다.
화학식 CY, PY 및 TY에서, 바람직하게는 라디칼 L1 및 L2 모두가 F를 나타내거나, 또는 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타내고, 바람직하게는 라디칼 L3 및 L4 모두가 F를 나타내거나, 또는 라디칼 L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
특히 바람직한 것은 화학식 CY의 화합물을 하나 이상 함유하는 LC 혼합물이다. 추가로 바람직한 것은 하나 이상의 화학식 CY의 화합물 및 하나 이상의 화학식 PY의 화합물을 포함하는 LC 혼합물이다. 추가로 바람직한 것은 화학식 CY, PY 및 TY 각각의 화합물을 하나 이상 함유하는 LC 혼합물이다.
추가로 바람직한 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 하기에 기재되어 있다:
a) 하기 부-화학식 CY1 내지 CY28로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00008
Figure 112011014114074-pct00009
Figure 112011014114074-pct00010
Figure 112011014114074-pct00011
Figure 112011014114074-pct00012
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다. 알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
b) 하기 부-화학식 PY1 내지 PY20으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00013
Figure 112011014114074-pct00014
Figure 112011014114074-pct00015
Figure 112011014114074-pct00016
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다. 알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
c) 하기 부-화학식 TY1 내지 TY18로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00017
Figure 112011014114074-pct00018
Figure 112011014114074-pct00019
상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고, R*은 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
d) 하나 이상의 하기 화학식 LY의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00020
상기 식에서,
각각의 라디칼은 아래와 같은 의미를 갖는다:
Figure 112011014114074-pct00021
는
Figure 112011014114074-pct00022
을 나타내고,
f는 0 또는 1을 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L5 및 L6은 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, 라디칼 L5 및 L6 모두가 F를 나타내거나, 또는 라디칼 L5 및 L6중 하나가 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 부-화학식 LY1 내지 LY18부터 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00023
Figure 112011014114074-pct00024
Figure 112011014114074-pct00025
상기 식에서,
R1은 상기 기재된 의미를 갖고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R1은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬을 나타내거나 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기 언급된 화학식의 화합물을 0 초과 10 중량% 이하의 양으로 포함한다.
e) 하기 화학식 Y1 내지 Y16으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00026
Figure 112011014114074-pct00027
Figure 112011014114074-pct00028
상기 식에서,
R5는 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 가지고, 알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고, d는 0 또는 1을 나타내며, z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다. 이들 화합물에서, R5는 특히 바람직하게는 C1 -6-알킬 또는 -알콕시 또는 C2 -6-알켄일이며, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기 언급된 화학식의 화합물을 0 초과 10 중량% 이하의 양으로 포함한다.
f) 하기 하나 이상의 하기 화학식 FI의 화합물을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00029
상기 식에서,
Figure 112011014114074-pct00030
는
Figure 112011014114074-pct00031
를 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고, (F)는 임의적인 불소 치환체를 나타내고, q는 1, 2 또는 3을 나타내며, R7은 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 FI의 화합물은 하기 부-화학식 FI1 내지 FI8의 화합물 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00032
Figure 112011014114074-pct00033
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬을 나타내고, R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다. 화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
g) 하나 이상의 하기 화학식 VK1 내지 VK4의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00034
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
h) 예를 들어 하기 화학식 N1 내지 N10의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 화합물과 같은, 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00035
Figure 112011014114074-pct00036
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 직쇄 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타내고, Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
i) 하나 이상의 하기 화학식 BC 또는 CR의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00037
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 언급된 의미를 가지며, c는 0 또는 1을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 BC 및 CR의 화합물은 하기 부-화학식 BC1 내지 BC7 및 CR1 내지 CR5의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00038
Figure 112011014114074-pct00039
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다. 1, 2 또는 3개의 화학식 BC2의 화합물을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
k) 하나 이상의 하기 화학식 PH 또는 BF의 플루오르화된 페난트렌 또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00040
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 언급된 의미를 갖고, b는 0 또는 1을 나타내고, L은 F를 나타내고, r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 PH 및 BF의 화합물은 하기 부-화학식 PH1, PH2, BF1 및 BF2의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00041
Figure 112011014114074-pct00042
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
l) 호스트 화합물(또는 네마틱 성분)과 관련된 F 및/또는 Cl에 의해 2- 및 3-위치에서 치환되는 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 함유하는 화합물의 비율이 전체적으로 90 중량% 초과, 바람직하게는 95 중량% 초과, 매우 바람직하게는 98 중량% 초과, 가장 바람직하게는 100 중량%인 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분.
m) 하나 이상, 바람직하게는 3 내지 20개의 화학식 CY, PY 및/또는 TY의 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분. 상기 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 전체적으로 90 초과 100 중량%, 매우 바람직하게는 95 중량% 초과, 가장 바람직하게는 100 중량%이다. 이들 각각의 화합물의 양은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 30 중량%이다.
n) 화학식 CY, PY 및 TY의 화합물이 화학식 CY1, CY2, CY9, CY10, PY1, PY2, PY9, PY10, TY1 및 TY2의 화합물로 이루어진 군 중에서, 매우 바람직하게는 화학식 CY1, CY2, CY9, CY10, PY9, PY10 및 TY1의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분.
o) 상기 및 하기에 기재되어 있는 중합가능한 화합물을 제외하고 말단 비닐 또는 비닐옥시 기(-CH=CH2, -O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 전혀 포함하지 않는 LC 매질.
p) 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질.
q) 매질 중의 중합가능한 화합물의 비율이 전체적으로 0.05 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%인 LC 매질.
r) 하나 이상의 바람직하게는 저-분자량 및/또는 비-중합가능한 키랄 도판트, 매우 바람직하게는 표 B로부터 선택되는 것들을 바람직하게는 표 B에 주어진 농도 범위로 추가로 포함하는 LC 매질.
또한, 상기 LC 호스트 혼합물은, F 및/또는 Cl에 의해 2- 및 3-위치에서 이치환되는 페닐렌 고리가 없는 0 초과 10 중량% 미만의 화합물을 함유할 수 있다. 이와 같은 화합물은 존재하는 경우 바람직하게는 하기 실시양태로부터 선택된다:
1) 하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00043
상기 식에서,
각각의 라디칼은 아래와 같은 의미를 갖는다:
Figure 112011014114074-pct00044
는
Figure 112011014114074-pct00045
를 나타내고,
Figure 112011014114074-pct00046
는
Figure 112011014114074-pct00047
를 나타내고,
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이며, 여기서 또한 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 부-화학식 ZK1 내지 ZK10의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00048
Figure 112011014114074-pct00049
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
2) 하나 이상의 하기 화학식 DK의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00050
상기 식에서,
각각의 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기의 의미를 갖는다:
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Figure 112011014114074-pct00051
는
Figure 112011014114074-pct00052
를 나타내고,
Figure 112011014114074-pct00053
는
Figure 112011014114074-pct00054
를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
하기 화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 부-화학식 DK1 내지 DK10의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00055
Figure 112011014114074-pct00056
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
3) 하기 화학식 G1 내지 G4의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00057
Figure 112011014114074-pct00058
상기 식에서,
알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고, L*은 H 또는 F를 나타내고, X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다. X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
4) 하나 이상의 하기 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00059
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
LC 혼합물에서 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 부-화학식 B1a, B2a, B2b 및 B2c의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00060
상기 식에서,
알킬*는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.
5) 하나 이상의 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00061
상기 식에서,
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Figure 112011014114074-pct00062
는 각각 서로 독립적으로
Figure 112011014114074-pct00063
를 나타내고, 여기서 L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내며, L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 부-화학식 T1 내지 T6의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00064
상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, R*은 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
6) 하나 이상의 하기 화학식 O1 내지 O11의 화합물을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure 112011014114074-pct00065
Figure 112011014114074-pct00066
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기 언급된 의미를 가지며, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 직쇄 알킬 또는 알켄일을 나타낸다.
바람직한 혼합물은 화학식 O1, O3 및 O4의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
상기 언급된 바람직한 실시양태의 화합물과 상기 및 하기 기재되어 있는 중합된 화합물의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질 내에서 높은 등명점 및 높은 HR 값을 유지하면서 낮은 문턱 전압 및 매우 양호한 저온 안정성을 달성하며 프리틸트 각이 PSA 디스플레이에서 설정되도록 한다. 특히, 상기 LC 매질은 종래 기술의 매질에 비해 PSA 디스플레이에서의 상당히 짧아진 응답 시간, 특히 회색-음영 응답 시간을 나타낸다.
상기 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 20℃에서 80 K 이상, 특히 바람직하게는 100 K 이상의 네마틱상 범위 및 450 mPa·s 이하, 바람직하게는 350 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
상기 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 -0.5 내지 -7.5, 특히 -2.5 내지 -6.0 범위의 음성 유전 이방성 Δε을 갖는다.
상기 LC 호스트 혼합물은 복굴절율 Δn이 바람직하게는 0.06 초과, 매우 바람직하게는 0.09 초과, 가장 바람직하게는 0.12 초과, 및 복굴절율 Δn이 바람직하게는 0.20 미만, 매우 바람직하게는 0.18 미만, 가장 바람직하게는 0.16 미만이다.
상기 LC 매질은 또한 당해 분야 숙련자에게 알려져 있고 문헌에 기술되어 있는 추가의 첨가제 예를 들어 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 중합가능하거나 또는 비-중합가능하다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 상기 중합가능한 성분에 속하고, 비-중합가능한 첨가제는 LC 매질의 네마틱 성분에 속할 것이다.
LC 매질은 예를 들어 하나 이상의 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물들로 구성된 군 중에서 선택된 것을 함유할 수 있다.
예를 들면, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료가 첨가될 수 있고, 더욱이 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트, 또는 크라운 에터의 착염(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)] 참조)이 전도성을 개선하기 위해 첨가될 수 있거나, 또는 네마틱상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 개선하기 위한 물질을 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어 DE-A-22 09 127, DE-A-22 40 864, DE-A-23 21 632, DE-A-23 38 281, DE-A-24 50 088, DE-A-26 37 430 및 DE-A-28 53 728에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태의 개개 성분들은 공지되어 있거나, 또는 관련 분야의 숙련자들은 종래 기술로부터 이들의 제조 방법을 문헌에 기술되어 있는 표준 방법에 기초하여 쉽게 유도해낼 수 있다. 화학식 CY에 상응하는 화합물은 예를 들어 EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK에 상응하는 화합물은 예를 들어 DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 기술되어 있다.
상기 및 하기에 기재되어 있는 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질이 더욱 바람직하다.
비키랄 중합가능한 화합물, 및 비키랄 화합물을 포함하고, 바람직하게는 오직 비키랄 화합물로만 이루어진 LC 매질이 더욱 바람직하다.
중합가능한 성분이 중합가능한 기(1반응성)를 함유한 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 둘 이상, 바람직하게는 2개의 중합가능한 기(2- 또는 다반응성)를 함유한 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 PSA 디스플레이 및 LC 매질이 더욱 바람직하다.
중합가능한 성분이 2개의 중합가능한 기(2반응성)를 함유한 중합가능한 화합물로만 이루어진 PSA 디스플레이 및 LC 매질이 더욱 바람직하다.
상기 중합가능한 화합물은 LC 매질에 개별적으로 첨가될 수 있지만, 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 둘 이상 포함하는 혼합물을 사용할 수도 있다. 이와 같은 혼합물의 중합시에 공중합체가 형성된다. 더 나아가, 본 발명은 상기 및 하기에서 언급하고 있는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 중합가능한 화합물은 메소제닉 또는 비-메소제닉, 바람직하게는 메소제닉 또는 액정이다.
LC 매질 중의 중합가능한 성분의 비율은 바람직하게는 5% 미만, 특히 1% 미만, 매우 바람직하게는 0.5% 미만이다.
LC 매질 중의 네마틱 성분의 비율은 바람직하게는 95% 초과, 매우 바람직하게는 99% 초과이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 중합가능한 화합물은 하기 화학식 I로부터 선택된다:
[화학식 I]
Figure 112011014114074-pct00067
상기 식에서, 각각의 라디칼은 아래와 같은 의미를 갖는다:
Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
P는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 중합가능한 기를 나타내고,
Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 스페이서(spacer) 기 또는 단일 결합을 나타내고,
A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로 바람직하게는 4 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환식 기를 나타내고, 이들은 또한 융합 고리를 함유할 수 있으며 임의적으로 L에 의해 일치환 또는 다치환되고,
Z1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
L은 P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내며,
이때 상기 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 하나 이상은 P-Sp-를 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은,
A1 및 A2가 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(여기서, 또한 이들 기 내의 하나 이상의 CH 기는 N에 의해 대체될 수 있다), 사이클로헥세인-1,4-다이일(여기서, 또한 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 O 및/또는 S에 의해 대체될 수 있다), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵테인-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인데인-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인데인-2,5-다이일 또는 페난트렌-2,7-다이일(여기서, 이들 기 모두는 치환되지 않거나 또는 L로 일치환 또는 다치환될 수 있다)을 나타내고,
L은 P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환되는 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서, 이들 기 중에서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있다)를 나타내고,
Y1은 할로겐을 나타내고,
Rx는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있다), 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고,
Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-, H, 상기에서 정의된 바와 같은 L, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있다)을 나타내며,
이때 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 하나 이상은 P-Sp-를 나타낸다.
라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 또는 둘 다가 P-Sp-를 나타내는 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 부-화학식 I1 내지 I17의 화합물로부터 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00068
Figure 112011014114074-pct00069
Figure 112011014114074-pct00070
상기 식에서,
P, Sp, L 및 Z1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기 언급된 의미 중 하나를 갖고,
R은 Rx에 대해 기재된 의미 중 하나를 가지며, 바람직하게는 P-Sp-를 나타내거나 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
L은 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 F 또는 CH3을 나타내고,
Z1은 바람직하게는 -COO-, -OCO- 또는 단일 결합을 나타내고,
Zx는 -O-, -CO- 또는 CRyRz를 나타내고,
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CH3을 나타내고,
m2 및 m3은 각각 서로 독립적으로 1 내지 8의 정수를 나타내고,
o는 0 또는 1을 나타내고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타낸다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 중합가능한 화합물은 하기 화학식 II로부터 선택되는 키랄 화합물이다:
[화학식 II]
Figure 112011014114074-pct00071
상기 식에서,
A1, Z1 및 m1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 화학식 I에서 기재된 의미 중 하나를 갖고,
R*는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 화학식 I에서 Ra에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Q는 임의적으로 L에 의해 일치환 또는 다치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,
k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내며,
이때, 상기 화합물은 상기에서 정의된 바와 같은 P-Sp- 기를 나타내거나 또는 이를 함유하는 하나 이상의 라디칼 R* 또는 L을 함유한다.
특히 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 III의 1가 Q 기를 함유한다:
[화학식 III]
Figure 112011014114074-pct00072
상기 식에서,
L 및 r은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기에서 기재한 의미를 갖고,
A* 및 B*는 각각 서로 독립적으로 융합 벤젠, 사이클로헥세인 또는 사이클로헥센을 나타내고,
t는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1 또는 2를 나타내며,
u는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1 또는 2를 나타낸다.
x가 1 또는 2를 나타내는 화학식 III의 기가 특히 바람직하다.
또 다른 바람직한 화학식 II의 화합물은 1가 Q 기 또는 하나 이상의 하기 화학식 IV의 R* 기를 함유한다:
[화학식 IV]
Figure 112011014114074-pct00073
상기 식에서,
Q1은 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일 결합을 나타내고,
Q2는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 플루오르화된 알킬 또는 알콕시를 나타내며, 여기서, 또한 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-에 의해 대체될 수 있고,
Q3은 F, Cl, CN, 또는 Q2에 대해 정의된 바와 같은 알킬 또는 알콕시를 나타내지만, Q2와는 다르다.
바람직한 화학식 IV의 기는 예를 들어 2-부틸(= 1-메틸-프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥스옥시, 1-메틸헥스옥시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥트옥시, 6-메틸옥트옥시, 6-메틸옥타노일-옥시, 5-메틸헵틸옥시카본일, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사-펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로-메틸옥틸옥시이다.
또 하나의 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 V의 2가 Q 기를 함유한다:
[화학식 V]
Figure 112011014114074-pct00074
상기 식에서,
L, r, t, A* 및 B*는 상기에서 기재한 의미를 갖는다.
또 하나의 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 2가 Q 기를 함유한다:
Figure 112011014114074-pct00075
상기 식에서,
Phe는 임의적으로 L로 일치환 또는 다치환된 페닐을 나타내며,
Rx는 F, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 플루오르화된 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 부-화학식 II1 내지 II11의 화합물로부터 선택된다:
Figure 112011014114074-pct00076
Figure 112011014114074-pct00077
Figure 112011014114074-pct00078
Figure 112011014114074-pct00079
상기 식에서,
L, P, Sp, m1, r 및 t는 상기에서 기재한 의미를 갖고,
Z 및 A는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 Z1 및 A1에 대해 기재된 의미 중 하나를 가지며,
t1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0 또는 1을 나타낸다.
상기 화학식 II의 키랄 화합물은 광학적 활성 형태, 즉 순수 거울상 이성질체 또는 두 거울상 이성질체들의 임의의 바람직한 혼합물, 또는 이들의 라세미체로서 이용될 수 있다. 라세미체의 사용이 바람직하다. 라세미체의 사용은 순수 거울상 이성질체의 사용보다 예를 들어 합성 복잡성이 훨씬 더 낮고 재료비가 더 싸다는 점에서 약간의 이점을 갖는다.
상기 및 하기에서 하기의 의미가 적용된다.
용어 "메소제닉 기"는 당해 분야 숙련자들에게 알려져 있고 문헌에 기술되어 있으며, 그의 유인 및 반발 상호작용의 이방성으로 인하여 본질적으로 저-분자량 또는 중합체성 물질 내에서 액정 상(LC phase)을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소제닉 기를 함유하는 화합물("메소제닉 화합물")은 반드시 그들 스스로가 LC 상을 가져야만 하는 것은 아니다. 또한, 메소제닉 화합물은 단지 다른 화합물과의 혼합 후에 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소제닉 기는 예를 들어 강성 막대-형상 또는 디스크-형상 단위이다. 메소제닉 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개략적인 내용은 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888(2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 개시되어 있다.
또한, 상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭되는 용어 "스페이서 기"는 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888(2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 기술되어 있다. 달리 지적되지 않는 한, 상기 및 하기에서 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 중합가능한 메소제닉 화합물("RM")에서 메소제닉 기 및 중합가능한 기(들)를 서로 연결하는 유연한 기를 나타낸다.
용어 "반응성 메소젠" 또는 "RM"은 중합에 적합한 메소제닉 기 또는 하나 이상의 작용기(또한 중합가능한 기 또는 P 기로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
용어 "저-분자량 화합물" 및 "비-중합가능한 화합물"은 당해 분야 숙련자에게 공지된 통상의 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에서 중합에 적합한 임의의 작용기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성인 화합물을 나타낸다.
용어 "유기 기"는 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
용어 "탄소 기"는 추가의 원자를 전혀 함유하지 않거나(예를 들어, -C≡C-), 또는 임의적으로 예를 들어 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge와 같은 하나 이상의 추가의 원자를 함유하는(예를 들어, 카본일 등), 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가의 유기 기를 나타낸다. 용어 "탄화수소 기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 예를 들어 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 추가로 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
탄소 기 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는 예를 들어 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환식일 수 있으며, 또한 스피로 결합 또는 축합 고리를 가질 수 있다.
용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가의 기 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등도 포함한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 그로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는, 상기에서 정의된 바와 같은 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시; 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴 또는 아릴옥시; 또는 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시이다.
또 하나의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C40 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬다이엔일, C4-C40 폴리엔일, C6-C40 아릴, C6-C40 알킬아릴, C6-C40 아릴알킬, C6-C40 알킬아릴옥시, C6-C40 아릴알킬옥시, C2-C40 헤테로아릴, C4-C40 사이클로알킬, C4-C40 사이클로알켄일 등이다. C1-C22 알킬, C2-C22 알켄일, C2-C22 알킨일, C3-C22 알릴, C4-C22 알킬다이엔일, C6-C12 아릴, C6-C20 아릴알킬 및 C2-C20 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
또 하나의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 치환되지 않거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 에 의해 대체될 수 있는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬 라디칼이다.
Rx는 바람직하게는 H; 할로겐; 또한, 하나 이상의 비-인접 탄소 원자가 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 플루오르에 의해 대체될 수 있는, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬 쇄; 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴 또는 아릴옥시 기; 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
바람직한 알킬 기는 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, s-뷰틸, t-뷰틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는 예를 들어 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는 예를 들어 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는 예를 들어 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, n-운데실옥시, n-도데실옥시 등이다.
바람직한 아미노 기는 예를 들어 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 1환식 또는 다환식일 수 있다. 즉, 이들은 1개의 고리(예를 들어, 페닐)를 함유할 수 있거나 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있으며, 이들은 또한 융합되거나(예를 들어, 나프틸) 공유결합되거나(예를 들어, 바이페닐), 또는 융합 고리와 결합 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
이들 중에서 특히 바람직한 것은 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 1환식, 2환식 또는 3환식 아릴 기 및 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 1환식, 2환식 또는 3환식 헤테로아릴 기이며, 이는 임의적으로 융합 고리를 함유하고 임의적으로 치환된다. 또한 하나 이상의 CH 기가 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O에 의해 대체될 수 있는 5-, 6- 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 더욱더 바람직하다.
바람직한 아릴 기는 예를 들어 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는 예를 들어 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸과 같은 5원 고리; 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진과 같은 6원 고리; 또는 인돌, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 아이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 아이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜과 같은 축합 기; 또는 이들 기들의 조합이다. 헤테로아릴 기는 또한 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오르, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴 기 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수도 있다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환식 기는 오직 단일 결합만을 함유하는 포화 고리, 및 또한 다중 결합을 함유할 수도 있는 부분 불포화 고리 둘 다를 포함한다. 헤테로환식 고리는 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환식 기는 1환식, 즉 단지 하나의 고리만을 함유하거나(예를 들어, 사이클로헥세인), 또는 다환식, 즉 다수의 고리를 함유할 수 있다(예를 들어, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥테인). 이들 중에서 특히 바람직한 것은 포화 기이다. 임의적으로 융합 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 1환식, 2환식 또는 3환식 기가 더욱더 바람직하다. 또한, 하나 이상의 탄소 원자가 Si에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-에 의해 대체될 수 있는 5-, 6-, 7- 또는 8원 카보환식 기가 더욱더 바람직하다.
바람직한 지환족 및 헤테로환식 기는 예를 들어 사이클로펜테인, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘과 같은 5원 기; 사이클로헥세인, 실리네인, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥세인, 1,3-다이티안, 피페리딘과 같은 6원 기; 사이클로헵테인과 같은 7원 기; 및 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인데인, 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵테인-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인데인-2,5-다이일과 같은 융합 기이다.
아릴, 헤테로아릴, 탄소 및 탄화수소 라디칼은 바람직하게는 실릴, 설포, 설폰일, 포르밀, 아민, 이민, 나이트릴, 메르캅토, 나이트로, 할로겐, C1-C12 알킬, C6-C12 아릴, C1-C12 알콕시, 하이드록실 또는 이들 기의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 치환기를 임의적으로 갖는다.
바람직한 치환기는 예를 들어 알킬 또는 알콕시와 같은 용해도-촉진성 기, 플루오르, 나이트로 또는 나이트릴과 같은 전자-끌기 기, 또는 중합체의 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 예를 들어 t-부틸 또는 임의적으로 치환되는 아릴 기와 같은 벌크상 기(bulky group)이다.
또한, 이하에서 "L"이라 지칭되기도 하는 바람직한 치환기는 예를 들어 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2(여기서, Rx는 상기에서 기재한 의미를 가지며, Y1은 할로겐, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 실릴 또는 아릴, 및 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl에 의해 임의적으로 대체된다)를 나타낸다)이다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, RO, -ORO, -CO-RO, -CO-O-RO, -O-CO-RO, 또는 -O-CO-O-RO(여기서, RO은 상기에서 기재한 의미를 갖는다)로 치환된 것을 의미한다.
특히 바람직한 치환기 L은 예를 들어 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 및 또한 페닐이다.
Figure 112011014114074-pct00080
는 바람직하게는
Figure 112011014114074-pct00081
이며, 이때 L은 상기에서 기재한 의미 중 하나를 갖는다.
중합가능한 기 P는 유리-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중합첨가 또는 중축합과 같은 중합 반응, 또는 중합체 주 쇄 내로의 첨가 또는 축합과 같은 중합체-유사 반응에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중 결합 또는 C≡C 삼중 결합을 함유하는 것들 및 고리 개환에 의한 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세테인 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 중합가능한 기는
Figure 112011014114074-pct00082
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si- 중에서 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 라디칼 L에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이고, 바람직하게는 k3은 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
특히 바람직한 P 기는 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, CH2=CH-, CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure 112011014114074-pct00083
및
Figure 112011014114074-pct00084
이고, 특히 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세테인 및 에폭사이드이다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I 및 II, 및 이들의 부-화학식의 중합가능한 화합물은 하나 이상의 라디칼 -P-Sp- 대신에 둘 이상의 중합가능한 기 P(다작용성 중합가능한 라디칼)를 함유하는 하나 이상의 분지된 라디칼을 함유한다. 이러한 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합가능한 화합물은 US 7,060,200 B1 또는 US 2006/0172090 A1에 개시되어 있다. 하기 화학식 I*a 내지 I*k 중에서 선택되는 다작용성 중합가능한 라디칼이 특히 바람직하다:
Figure 112011014114074-pct00085
상기 식에서,
알킬은 단일 결합, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN에 의해 대체될 수 있고, 여기서 Rx는 상기 언급한 의미를 갖고, 바람직하게는 상기 정의한 바와 같은 R0을 나타내고,
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 X'에 대해 기재한 의미 중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로 상기 P에 대해 기재한 의미 중 하나를 갖는다.
바람직한 스페이서 기 Sp는 라디칼 "P-Sp-"가 화학식 "P-Sp'-X'-"에 상응하도록 화학식 Sp'-X' 중에서 선택되며,
Sp'는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 또한 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NRO-, -SiROROO-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NRO-CO-O-, -O-CO-NRO-, -NRO-CO-NRO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 대체될 수 있고,
X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRO-, -NRO-CO-, -NRO-CO-NRO-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CRO-, -CY2=CY3-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
RO 및 ROO은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내며,
Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRO-, -NRO-CO-, -NRO-CO-NRO- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp'는 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-, -CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiROROO-O)p1-(여기서, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이며, RO 및 ROO은 상기에서 기재한 의미를 갖는다)이다.
특히 바람직한 기 -X'-Sp'-는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -OCO-(CH2)p1-, -OCOO-(CH2)p1-이다.
특히 바람직한 기 Sp'는 예를 들어 각각의 경우에 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
중합가능한 화합물은 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있고, 예를 들어 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에서와 같이 유기 화학의 표준 작업에 기술되어 있는 공정과 유사하게 제조된다. 화학식 I의 중합가능한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 합성은 US 5,723,066에 기술되어 있는 방법과 유사하게 수행될 수 있다. 또한, 특히 바람직한 방법이 하기 실시예에 나타나 있다.
가장 간단한 경우, 이러한 합성은 예를 들어 2,6-다이하이드록시나프탈렌(나프탈렌-2,6-다이올) 또는 1-(4-하이드록시페닐)페닐-4-올과 같은 상업적으로 입수가능한 화학식 HO-A1-(Z1-A2)m1-OH(여기서, A1, A2, Z1 및 m은 상기에서 기재한 의미를 갖는다)의 다이올을, 예를 들어 DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드)와 같은 탈수제의 존재 하에, 예를 들어 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴산과 같은, P 기를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화하거나 에터화함으로써 수행된다.
중합가능한 화합물은 전압의 인가와 함께 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질에서 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우). 적합하고 바람직한 중합 방법은 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 여기에, 필요한 경우, 하나 이상의 개시제가 첨가될 수 있다. 적합한 중합 조건, 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있다. 유리-라디칼 중합에 적합한 개시제는 예를 들어 상업적으로 입수가능한 광개시제인 이가큐어(Irgacure, 등록상표) 651, 이가큐어(등록상표) 184, 이가큐어(등록상표) 907, 이가큐어(등록상표) 369 또는 다로큐어(Darocure, 등록상표) 1173(시바 아게(Ciba AG))이다. 개시제가 사용되는 경우, 전체 혼합물 중에서 그의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다. 그러나, 이러한 중합은 또한 개시제의 첨가 없이 일어날 수 있다. 추가의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
중합가능한 성분 또는 LC 매질은 예를 들어 저장 또는 운송 도중에 RM의 원치않는 자발적 중합을 방지하기 위하여 하나 이상의 안정화제를 또한 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있다. 특히 적합한 것은 예를 들어 상업적으로 입수가능한 이가녹스(Irganox, 등록상표) 계열(시바 아게)의 안정화제이다. 안정화제가 사용되는 경우, 그들의 비율은 RM 또는 중합가능한 성분(A)의 총량을 기준으로 바람직하게는 10 내지 5000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 또한 개시제 없이 중합시키는 데에도 적합하며, 이는 예를 들어 낮은 재료비 및 특히 개시제 또는 그의 분해 생성물의 가능한 잔류량에 의한 LC 매질의 낮은 오염도와 같은 상당한 잇점과 관련된다.
본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 미만의 중합가능한 화합물, 특히 상기 언급된 화학식의 중합가능한 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 개별적으로 LC 매질에 첨가될 수 있지만, 둘 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 유형의 혼합물의 중합 시에 공중합체가 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 및 하기에 언급한 중합가능한 혼합물에 관한 것이다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 자체, 예를 들어 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조된다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 승온에서 주성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매 예컨대 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올에서 성분의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예컨대 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소에 의해 대체된 화합물을 포함할 수도 있다는 사실은 당해 분야 숙련자들에게는 당연하다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는 상기 인용된 종래 기술에 기술되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이에 대한 통상의 기하구조에 상응한다. 돌출부가 없는 기하구조, 특히 또한 컬러 필터 면 상의 전극이 구조화되지 않고 단지 TFT 면 상의 전극만이 슬릿을 갖는 기하구조가 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는 예를 들어 US 2006/0066793 A1에 기재되어 있다.
문맥상 달리 명백히 기재하지 않는 한, 본원에서 사용되는 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본원의 명세서 및 특허청구범위에 걸쳐 사용되는, 용어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 이의 변형 예를 들어 "포함하는" 및 "포함한다"는 "포함하나 이(들)에 국한되지 않는" 것을 의미하며 다른 성분들을 (의도적으로) 배제하지 않음을 의미한다.
본 발명의 상기 실시양태들에 대한 변형은 가능하며 이 역시 본 발명의 범주 내에 드는 것으로 생각된다. 달리 언급이 없는 한, 본원에 개시된 각각의 특징은 동일하거나 균등한 또는 유사한 목적을 제공하는 대안의 특징들에 의해 대체될 수 있다. 그러므로, 달리 언급이 없는 한, 개시된 각각의 특징은 단지 균등하거나 유사한 특징들의 일반 시리즈물의 하나의 예에 불과하다.
본원에 개시된 특징 및/또는 단계들 중 적어도 일부가 상호 배타적으로 조합되는 경우를 제외하면, 본원에 개시된 특징들 모두는 임의로 조합되어 결합될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징들은 본 발명의 모든 양태에 적용될 수 있으며 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 유사하게, 비-필수적 조합으로 기재된 특징들은 개별적으로(조합되지 않고) 사용될 수 있다.
하기 실시예들은 본 발명을 제한 없이 설명한 것이다. 그러나, 당해 분야 숙련자들은 바람직하게 사용되는 화합물 및 이들 개개의 농도 및 이들 서로 간의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 개념을 알 수 있을 것이다. 또한, 하기 실시예들은 이용될 수 있는 특성 및 특성의 조합을 예시하고 있다.
하기 표에서는 하기의 약어들이 사용된다:
(n, m, z: 각각 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다)
[표 A]
Figure 112011014114074-pct00086
Figure 112011014114074-pct00087
Figure 112011014114074-pct00088
Figure 112011014114074-pct00089
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸 것이다.
[표 B]
Figure 112011014114074-pct00090
Figure 112011014114074-pct00091

LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 상기 표 B의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 나타낸 것이다. (여기서, n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다)
[표 C]
Figure 112011014114074-pct00092
Figure 112011014114074-pct00093
Figure 112011014114074-pct00094
Figure 112011014114074-pct00095
Figure 112011014114074-pct00096
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 안정화제를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589 ㎚에서의 비정상 굴절율(extraordinary refractive index)을 나타낸다.
n0은 20℃ 및 589 ㎚에서의 정상 굴절율(ordinary refractive index)을 나타낸다.
Δn은 20℃ 및 589 ㎚에서의 광학 이방성을 나타낸다.
ε⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 수직인 유전율을 나타낸다.
ε∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율을 나타낸다.
Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타낸다.
γ1은 20℃에서의 회전 점도[mPa.s]를 나타낸다.
K1은 20℃에서의 탄성 상수, "스플레이(splay)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K2는 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K3은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.
LTS는 테스트 셀 내에서 측정된 저온 안정성(상)을 나타낸다.
HR20은 20℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
HR100은 100℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
달리 명백히 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되고 그 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.
달리 명백히 기재되지 않는 한, 본원에 기재된 모든 온도 값, 예를 들어 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 표시된다.
각각의 경우에 달리 명백히 기재되지 않는 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도에 대해 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명에 있어서, 용어 "문턱 전압"은 달리 명백히 기재되지 않는 한 프레데릭츠(Freedericks) 문턱값으로도 불리는 용량성 문턱값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서는 일반적으로 10% 상대 콘트라스트에 대한 광학 문턱값(V10)으로 표시될 수도 있다.
용량성 문턱 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 외측 플레이트, 및 액정 분자들의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시키는, 상기 외측 플레이트 내면 상의 전극 층들 및 그 상부의 러빙된 폴리이미드 정렬 층을 갖는다.
중합가능한 화합물은 디스플레이에 전압(일반적으로는 10 내지 30 V 교류 전류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서 예정된 시간 동안 UV 조사하여 디스플레이 내에서 중합된다. 실시예에서, 달리 명백히 기재되지 않는 한, 28 mW/㎠ 수은 증기 램프를 사용하였으며, 강도는 365 ㎚ 밴드-통과 필터가 장착된 표준 UV 미터(유시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 측정하였다.
회전 결정 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 틸트 각을 측정하였다. 여기서, 작은 값(즉, 90°각에서 편차가 큰 값)은 큰 틸트에 해당한다.
실시예 1
하기 성분 a) 내지 c)로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다:
a) 하기에 나타낸 조성을 갖는 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1 99.00%:
Figure 112011014114074-pct00097
b) 하기에 나타낸 중합가능한 단량체성 화합물 A 0.25%:
Figure 112011014114074-pct00098
c) 키랄 도판트 S-4011 0.75%.
실시예 2
99.50%의 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1(실시예 1 참조) 및 0.50%의 중합가능한 단량체성 화합물 A(실시예 1 참조)로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다.
실시예 2
99.50%의 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1(실시예 1 참조), 0.25%의 중합가능한 단량체성 화합물 A(실시예 1 참조), 및 0.25%의 키랄 도판트 S-5011로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다.
실시예 3
99.00%의 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1(실시예 1 참조), 0.25%의 하기에 나타낸 중합가능한 단량체성 화합물 B, 및 0.75%의 키랄 도판트 S-4011로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다.
Figure 112011014114074-pct00099
실시예 4
99.50%의 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1(실시예 1 참조) 및 0.50%의 하기에 나타낸 중합가능한 단량체성 화합물 C로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다.
Figure 112011014114074-pct00100
실시예 5
99.00%의 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1(실시예 1 참조), 0.25%의 하기에 나타낸 중합가능한 단량체성 화합물 D, 및 0.75%의 키랄 도판트 S-2011로 구성된 LC 매질이 PS-VA 디스플레이에 사용하는 데 적합하다.
Figure 112011014114074-pct00101

Claims (19)

  1. 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 성분, 및
    네마틱 성분
    을 포함하고, PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이에 사용되는 액정 매질로서,
    상기 네마틱 성분이 화학식 CY, PY 및 TY로 구성된 군으로부터 선택되는 90 내지 100 중량%의 화합물을 함유하되, 화학식 CY의 화합물을 하나 이상 함유하는, PSA 디스플레이에 사용되는 액정 매질:
    Figure 112015101772514-pct00102

    상기 식에서, 각각의 라디칼은 아래와 같은 의미를 갖는다:
    a는 1 또는 2를 나타내고,
    b는 0 또는 1을 나타내고,
    Figure 112015101772514-pct00103
    는
    Figure 112015101772514-pct00104
    을 나타내고,
    Figure 112015101772514-pct00105
    는 서로 독립적으로
    Figure 112015101772514-pct00121
    를 나타내되,
    Figure 112015101772514-pct00107
    중 하나 이상은
    Figure 112015101772514-pct00108
    를 나타내고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일을 나타내며, 이때 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
    R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 가지며,
    Zx는 -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2- 또는 단일 결합을 나타내고,
    L1-6는 F를 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 CY1, CY2, CY7 내지 CY10 및 CY15 내지 CY18의 화합물로 구성된 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure 112015101772514-pct00122

    Figure 112015101772514-pct00123

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 나타내고, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 PY1, PY2, PY7 내지 PY10 및 PY15 내지 PY18의 화합물로 구성된 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure 112015101772514-pct00124

    Figure 112015101772514-pct00125

    상기 식에서,
    알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 TY1 내지 TY10 및 TY12 내지 TY18의 화합물로 구성된 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure 112015101772514-pct00116

    Figure 112015101772514-pct00126

    Figure 112015101772514-pct00118

    상기 식에서,
    R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고, R*은 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합가능한 화합물이 하기 화학식 I 또는 II의 화합물 중에서 선택되는, 액정 매질:
    [화학식 I]
    Figure 112015101772514-pct00119

    [화학식 II]
    Figure 112015101772514-pct00120

    상기 식에서, 각각의 라디칼은 아래와 같은 의미를 갖는다:
    Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고, 라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 이상은 P-Sp-를 나타내고,
    P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합가능한 기를 나타내고,
    Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서(spacer) 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    A1 및 A2는, 각각 서로 독립적으로, 4 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환식 기를 나타내고, 이들은 또한 융합 고리를 함유할 수 있으며, 임의적으로 L에 의해 일치환 또는 다치환되고,
    Z1은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
    L은 P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
    R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내며,
    R*는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 화학식 I에서 Ra에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,
    Q는, 임의적으로 L에 의해 일치환 또는 다치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,
    k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다.
  7. 제 1 항에서 정의된 네마틱 성분인 액정 매질로서, 상기 네마틱 성분에서 2- 및 3- 위치에 F가 치환된 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 함유하는 화합물의 비율이 95% 초과인 액정 매질.
  8. 삭제
  9. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 액정 매질을 포함하고, PSA, PS-VA 또는 PS-IPS 모드인, 액정 디스플레이.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 액정 매질을 포함하고, PSA, PS-VA 또는 PS-IPS 모드인, 액정 디스플레이로서,
    하나 이상의 기판이 투광성이고 하나 이상의 기판이 그 상부에 하나 또는 두 개의 전극 층을 갖는 두 개의 기판, 및 두 개의 전극; 및
    상기 기판들 사이에 위치한 중합된 성분 및 저-분자량 성분을 포함하고, 이때 상기 중합된 성분이 상기 전극들에 전압을 인가하면서 디스플레이 셀의 기판들 사이의 액정 매질에서 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시켜 수득될 수 있고, 상기 저-분자량 성분이 제 1 항에 따른 네마틱 성분인, 액정 매질 층
    을 포함하는 디스플레이 셀을 함유하는, 액정 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 Zx가 단일 결합인 액정 매질.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 네마틱 성분에서 2- 및 3- 위치에 F가 치환된 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 함유하는 화합물의 비율이 95% 초과인, 액정 매질.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 네마틱 성분에서 2- 및 3- 위치에 F가 치환된 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 함유하는 화합물의 비율이 98% 초과인, 액정 매질.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 네마틱 성분이 하나 이상의 화학식 CY의 화합물 및 하나 이상의 화학식 PY의 화합물을 함유하는, 액정 매질.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 네마틱 성분이 화학식 CY, PY 및 TY의 화합물을 각각 하나 이상 함유하는, 액정 매질.
  16. 제 3 항에 있어서,
    화학식 CY의 화합물이 화학식 CY1, CY2, CY7 내지 CY10, CY15 및 CY16로부터 선택되는, 액정 매질.
  17. 제 4 항에 있어서,
    화학식 PY의 화합물이 화학식 PY1, PY2, PY7 내지 PY10, PY15 및 PY16로부터 선택되는, 액정 매질.
  18. 제 5 항에 있어서,
    화학식 TY의 화합물이 화학식 TY1, TY2, TY4 및 TY5로부터 선택되는, 액정 매질.
  19. 중합가능한 성분 및 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 및 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 정의된 네마틱 성분을 포함하는 액정 매질로서,
    상기 네마틱 성분에서 2- 및 3- 위치에 F가 치환된 하나 이상의 1,4-페닐렌 기를 함유하는 화합물의 비율이 95% 초과인, 액정 매질.
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