KR101780514B1 - 중합가능한 화합물 및 이의 액정 디스플레이에서의 용도 - Google Patents

중합가능한 화합물 및 이의 액정 디스플레이에서의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중합가능한 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 및 이의 광학, 전기-광학 및 전자 용도, 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS("중합체-지속된") 또는 PSA("중합체-지속된 정렬") 유형의 LC 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다.

Description

중합가능한 화합물 및 이의 액정 디스플레이에서의 용도{POLYMERIZABLE COMPOUNDS AND USE THEREOF IN LIQUID CRYSTAL DISPLAYS}
본 발명은, 중합가능한 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 및 광학, 전기-광학 및 전자 목적, 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS("중합체-지속된") 또는 PSA("중합체-지속된 정렬") 유형의 LC 디스플레이에서의 이의 용도에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 대개 TN(비틀린 네마틱) 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 명암비(contrast)의 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다. 또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(수직 정렬) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각으로(호메오트로픽하게(homeotropically)) 정렬되거나 또는 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 두 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 정렬 및 일반적으로 양의 (DC) 이방성을 갖는 LC 층을 갖는 OCB(광학적으로 보상된 벤드) 디스플레이가 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 수직 방향으로 재정렬된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로는 어두운 상태에서 벤드 셀의 바람직하지 않은 투광성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답 시간을 갖는다.
또한, 2개의 기판(이때, 2개의 전극은 이들 2개의 기판 중 한 기판에만 배치되어 있다) 사이에 LC 층을 함유하고, 바람직하게는 들어맞는(intermeshed) 빗-형상 구조를 가진 소위 IPS("평면 내 스위칭") 디스플레이도 공지되어 있다. 상기 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 층에 평행한 유의적 성분을 갖는 전기장이 이들 전극 사이에 생성된다. 이는, 층 평면에서 LC 분자의 재정렬을 유발한다.
또한, 유사하게 동일 기판상에 2개의 전극을 함유하나, IPS 디스플레이와는 달리, 기판들 중 하나만이 빗-형상 방식으로 구조화된 전극이고 나머지 하나의 전극은 구조화되지 않은 소위 FFS(프린지 필드 스위칭) 디스플레이도 제안되었다(특히, 문헌[S.H.Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참고). 이에 의해, 강한, 소위 "프린지 필드," 즉 전극의 엣지에 인접한 강한 전기장, 및 셀 전체에 걸쳐, 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 갖는 강한 전기장이 생성된다. IPS 디스플레이뿐만 아니라 FFS 디스플레이도, 명암비의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 균일한 정렬이 LC 셀 내의 다수의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 또한 경사 도메인(tilt domain)으로도 알려진 이들 도메인 사이의 전경(disclination)이 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 종래의 VA 디스플레이에 비해 명암비 및 회색 색조의 더 큰 시야각 의존성을 갖는다. 또한, 스위치-온 상태에서 분자의 균일한 정렬을 위한 전극 표면의 추가 처리, 예컨대 러빙(rubbing)이 더 이상 필요하지 않기 때문에 이러한 유형의 디스플레이는 더 간단하게 제조될 수 있다. 대신에, 전극의 특별한 디자인에 의해 경사(tilt) 또는 선경사(pretilt) 각도의 우선적 방향이 제어된다.
소위 MVA(다중도메인 수직 정렬) 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로 국부적인 선경사를 야기시키는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, LC 분자는 전압의 인가시에 셀의 한정된 상이한 영역 내에서 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 정렬된다. 이에 의해 "제어된" 스위칭이 달성되며, 간섭 전경 라인(interfering disclination line)의 형성이 억제된다. 이러한 배열은 디스플레이의 시야각을 개선시키지만, 그의 투광성은 감소시킨다.
MVA의 추가적인 개발은 단지 하나의 전극 면 상에서만 돌출부를 사용하고 반대편 전극은 슬릿(slit)을 갖는 것이며, 이로써 투광성이 개선된다. 슬롯화된 전극은 전압의 인가시에 LC 셀 내에서 불균일한 전기장을 발생시키며, 이는 여전히 제어된 스위칭이 달성되고 있다는 의미이다. 투광성을 더욱 개선하기 위하여, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 실제로는 응답 시간을 연장시킨다. 소위 PVA(패턴화된 VA)의 경우, 2개의 전극 모두가 양쪽 면 상에 슬릿으로 구조화된다는 점에서 돌출부가 완전히 불필요하며, 이로써 명암비가 증가되고 투광성은 개선되지만, 이는 기술적으로 어려우며 디스플레이를 기계적인 영향("탭핑" 등)에 더 민감하게 만든다. 그러나, 예를 들어 모니터, 특히 TV 스크린과 같은 많은 용도의 경우, 디스플레이의 응답 시간의 단축 및 명암비 및 휘도(투과도)의 개선이 요구된다.
"PS(중합체-안정화된)"라는 용어로도 또한 공지되어 있는 소위 PS 또는 PSA(중합체-지속된 또는 중합체 지속된 정렬) 디스플레이가 또한 개발되었다. 이 경우, 소량(예를 들면, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만)의 중합가능한 화합물이 LC 매질에 첨가되고, LC 셀로 도입된 후에, 전극들 사이에 전압을 인가하거나 인가하지 않고 일반적으로는 UV 광중합시킴으로써 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 또한, "반응성 메소젠(RM)"으로도 알려진 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다.
달리 언급되지 않는 한, 용어 "PSA"는 이후 PS 디스플레이 또는 PSA 디스플레이를 나타내는 것으로 사용된다.
한편, PS(A) 원리는 다양한 종래의 LC 디스플레이에도 사용되고 있다. 이에 따라, 예를 들면 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 일반적으로, 중합가능한 화합물의 중합은 바람직하게는 PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하여 수행되고, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 인가하지 않고 수행된다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀 내에 선경사를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 이러한 선경사가 응답 시간에 대해 긍정적인 영향을 준다. 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 제조를 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 명암비와 함께 매우 양호한 투광성을 얻을 수 있다.
또한, 소위 포지티브-VA 디스플레이는 특히 바람직한 실시양태인 것으로 입증되었다. 종래의 VA 디스플레이에서와 같이, 포지티브-VA 디스플레이에서의 LC 분자들의 초기 정렬은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 호메오트로픽, 즉 기판에 실질적으로 수직이다. 그러나, 종래의 VA 디스플레이와 달리, 포지티브-VA 디스플레이에서는 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질이 사용된다. 일반적으로 사용되는 IPS 디스플레이에서와 같이, 포지티브-VA 디스플레이에서의 2개의 전극은 2개의 기판 중 한 기판 위에만 배열되고, 바람직하게는 상호맞물린 빗-형(인터디지털(interdigital)) 구조를 나타낸다. LC 매질 층에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하는 인터디지털 전극에 전압이 인가되면, LC 분자들은 기판에 실질적으로 평행한 정렬로 변한다. 중합체 안정화(PSA), 즉 셀 내에서 중합되는 RM을 LC 매질에 첨가하여 반응 시간을 상당히 감소시킬 수 있으며, 이는 포지티브-VA 디스플레이의 경우, 유리한 것으로 입증되었다.
PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면 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 들면 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. PSA-IPS 디스플레이는, 예를 들면 US 6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PSA-TN 디스플레이는, 예를 들면 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.
전술된 통상의 LC 디스플레이와 마찬가지로, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 구동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 집적화된 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대, 박막 트랜지스터("TFT"))에 의해 어드레싱되지만, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 종래 기술로부터 공지된 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱된다.
특히, 모니터 및 특히 TV 용도에서, LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 휘도(따라서 투과도)를 최적화하는 것이 계속 요구되고 있다. 상기 PSA 방법은 여기서 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-VA, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-포지티브-VA 디스플레이의 경우에, 다른 변수에 대한 심각한 부정적인 영향 없이 응답 시간의 단축(이는 시험 셀에서 측정가능한 선경사와 관련됨)이 달성될 수 있다.
종래 기술에서, 예컨대 하기 화학식의 중합가능한 화합물이 사용되었다:
Figure 112012042077647-pct00001
상기 식에서, P는 중합가능한 기, 일반적으로 예컨대 US 7,169,449에 기재된 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타낸다.
그러나, LC 혼합물(또한 이하에서는 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨) + 중합가능한 성분(전형적으로 RM)으로 이루어진 모든 조합이 PSA 디스플레이에 적합하지는 않다는 문제가 발생하는데, 이는 예컨대 부적절한 경사가 형성되거나 또는 전혀 형성되지 않기 때문이거나, 또는 예컨대 소위 "전압 보전율"(VHR 또는 HR)이 TFT 디스플레이 제품에서 부적절하기 때문이다. 또한, PSA 디스플레이서 사용 시, 종래 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, LC 혼합물에 가용성인 모든 공지의 RM이 PSA 디스플레이에 사용하는 데 적합한 것은 아니다. 또한, 종종 PSA 디스플레이에서 선경사의 직접적 측정 외에 RM에 대한 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광선을 사용한 중합(이는, 특정 용도에서 이로울 수 있음)이 바람직한 경우, 적합한 RM의 선택의 여지는 더욱 줄어든다.
또한, 선택된 LC 호스트 혼합물/RM의 조합은 최소 가능한 회전 점도 및 최고 가능한 전기적 성질을 가져야 한다. 특히, 가능한 최고의 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 필요하며, 그 이유는, UV 노출은 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이지만 최종 디스플레이의 구동 중에 정상적인 노출로서 또한 일어나기 때문이다.
특히, 작은 선경사 각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규 물질이 바람직할 것이다. 동일한 노출 시간으로 중합하는 동안 지금까지 공지된 물질보다 더 작은 선경사 각을 생성하는 물질이 바람직하고/하거나, 사용시, 공지된 물질을 사용하여 달성할 수 있는 (더 큰) 선경사 각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 특히 바람직할 것이다. 따라서, 상기 디스플레이의 제조 시간("택트 시간"(tact time))이 단축되고, 제조 공정의 비용이 감소될 수 있다.
PSA 디스플레이의 제조시 또 하나의 문제는, 특히 디스플레이에서 선경사 각을 생성하기 위한 중합 단계 후의 중합되지 않은 RM 잔류량의 존재 또는 제거이다. 예를 들어, 이러한 유형의 미반응된 RM은, 디스플레이 마감 후의 구동 동안에 제어되지 않은 방식으로 중합됨으로써 디스플레이의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 종래 기술에서 공지된 PSA 디스플레이는 종종 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)", 즉 개별적인 픽셀들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱된 후에도 이들 픽셀들의 일시적인 어드레싱이 여전히 가시적으로 남아있는 현상을 보인다.
이러한 "잔상"은 한편으로는 낮은 VHR을 가진 LC 호스트 혼합물이 사용되는 경우 일어날 수 있다. 일광 또는 백라이팅의 UV 요소는 내부의 LC 분자의 바람직하지 못한 분해 반응을 일으킬 수 있고, 따라서 이온성 또는 자유-라디칼 불순물을 생성시킨다. 이들은 특히 전극 또는 정렬 층에 축적될 수 있으며, 여기서 이들은 유효 인가 전압을 감소시킨다. 이러한 효과는 또한 중합체 성분을 포함하지 않는 통상의 LC 디스플레이에서 관찰될 수 있다.
또한, 미중합된 RM의 존재에 의해 유발된 추가의 "잔상" 효과가 종종 PSA 디스플레이에서 관찰된다. 잔상 RM의 비제어된 중합은 환경에 의해 또는 백라이팅에 의해 여기서 시작된다. 스위칭된 디스플레이 영역에서, 이는 많은 어드레싱 사이클 후에 경사 각을 변화시킨다. 따라서, 스위칭된 영역에서는 투과율의 변화가 일어날 수 있지만, 비스위칭된 영역에서는 변화가 없을 수 있다.
그러므로, RM의 중합이 PSA 디스플레이의 제조 동안 가능한 완전하게 진행되는 것이 바람직하고, 디스플레이 내의 미중합된 RM의 존재는 가능한 한 배제되거나 최소한도로 감소되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 고도로 효과적이고 완전한 중합을 가능케 하는 물질이 요구된다. 또한, 이들 잔량의 제어 반응이 바람직할 것이다. 이는, RM이 현재까지 공지된 물질보다 더욱 신속하고 효과적으로 중합하는 경우 더 단순해질 것이다.
따라서, 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 개선된 특성을 갖는, 특히 VA 및 OCB 유형의 PSA 디스플레이, 및 이들 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합가능한 화합물이 여전히 많이 요구되고 있다. 특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답 시간, 낮은 문턱 전압, 작은 선경사 각, 다수의 회색 색조, 높은 음영비 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후 높은 전압 보유 비(VHR) 및 "LTS"로 알려진 저온 안정성, 즉, 개별 성분들로부터의 자발적 결정화에 대한 LC 혼합물의 안정성을 갖는 PSA 디스플레이에 대한 많은 요구가 존재한다.
본 발명은, 전술된 단점을 갖지 않거나 감소된 정도로 갖고, 가능한 신속하고 완전하게 중합되고, 가능한 빨리 낮은 경사 각이 형성될 수 있게 하고, 디스플레이에서 "잔상"의 발생을 감소 또는 방지하고, 바람직하게는 동시에 매우 높은 비저항 값, 낮은 문턱 전압 및 짧은 반응 시간을 가능케 하는, PSA 디스플레이에서 사용하기에 적합한 신규의 물질, 특히 RM 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 목적에 기초한다. 또한, LC 매질은 바람직한 LC 상 특성 및 높은 VHR 및 LTS 값을 가져야 한다.
본 발명의 추가의 목적은 특히 광학, 전기-광학 및 전자 제품용 신규 RM, 및 이의 제조에 적합한 제조 방법 및 중간체를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 중합 후 더욱 큰 최대 선경사를 생성하는 중합가능한 화합물을 제공하는 것이며, 이는 목적하는 선경사를 더욱 신속하게 성취시켜 LC 디스플레이의 제조 시간을 현저히 단축시킨다.
이러한 목적은 본원에 기재된 물질, 공정 및 LC 디스플레이의 제공에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 특히, 놀랍게도, 전술된 목적의 일부 또는 전부는 본 발명에 따른 중합된 화합물을 하나 이상 함유하는 PSA 디스플레이를 제공함으로써 또는 상기 유형의 PSA 디스플레이를 제조하기 위해 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질을 사용함으로써 성취될 수 있다. 본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 하나 이상의 중합가능한 기 뿐만 아니라, 메소젠성 기로서, 할로겐 원자로 적어도 일치환된 터페닐 기를 함유한다. 2개 초과의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명의 화합물이 특히 바람직하고, 이때 이러한 중합가능한 기 중의 하나 이상이 스페이서 기를 통해 터페닐 기와 연결되고, 이러한 중합가능한 기 중 하나 이상은 직접, 즉, 스페이서 기를 통하지 않고 터페닐 기와 연결된다.
본 발명에 따른 LC 매질 및 PSA 디스플레이에서의 이러한 유형의 중합가능한 화합물의 사용은 목적하는 선경사가 보다 신속하게 성취되게 하고, 디스플레이의 제조 시간을 상당히 단축시킨다. 이는 VA 경사 측정 셀에서 노출 시간-의존성 선경사 측정에 의해 LC 매질과 연계되어 입증된다. 특히, 광개시제의 첨가 없이 선경사를 성취하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 디스플레이에서의 중합가능한 화합물이 상당히 더욱 높은 중합 속도를 보이기 때문에, 보다 적은 미반응된 잔량이 또한 셀에 남아 있어서 이의 전기-광학적 성질을 개선하고, 이러한 잔량의 제어 반응이 보다 단순해진다.
중합가능한 터페닐 화합물은 이미 종래 기술에 기재되어 있다. WO 2009/030329 A1은 RM을 함유하는 PSA 디스플레이를 공개하고, 이는 단지 하나의 스페이서 기를 함유하고, 또한 터페닐 기를 함유할 수 있으나 측부 할로겐 치환체를 포함하는 본 발명에 따른 반응성 터페닐 기를 명시적으로 공개하지는 않았다. WO 93/22397 A1 및 US 5,723,066은, 측부 불소 치환체를 포함하는 이반응성 터페닐 RM 및 광학적으로 등방성이고 투명한 중합체 매트릭스에서 LC 혼합물의 상-분리된 미세액적을 함유한 PDLC 디스플레이는 공개하나 단지 하나의 스페이서 기를 함유하는 본 발명에 따른 반응성 터페닐 또는 PSA 디스플레이에서의 반응성 터페닐의 일반적 사용은 명백하게 공개하지 않는다.
따라서, 전기장에서 동일 반응계 내 중합에 의해 경사 각의 빠른 세팅을 위한 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 반응성 할로겐-치환된 터페닐의 구체적 용도는 종래 기술에 기재되어 있지 않고 종래 기술로부터 자명하지도 않다.
또한, 놀랍게도, 단지 하나의 스페이서 기 및 할로겐으로 적어도 일치환된 메소젠성 터페닐 기를 함유하는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물은, PSA 디스플레이에서 사용시 비치환된 메소젠성 터페닐 기를 함유한 구조적으로 유사한 중합가능한 화합물보다 상당히 빠른 경사 각 생성 및 보다 빠르고 완전한 중합을 생성한다. 이는 직접적인 비교 실험을 통해 확인되었다. 이 결과는 종래 기술에 기재되어 있지 않고 종래 기술로부터 자명하지도 않다.
따라서, 본 발명은, LC 매질 및 PS 또는 PSA(중합체 지속된 정렬)유형의 LC 디스플레이에서 할로겐 원자, 바람직하게는 F 또는 Cl로 적어도 일치환된 터페닐 기 및 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 중합가능한 화합물의 용도에 관한 것이며, 이때, 이러한 중합가능한 기 중 하나 이상은 바람직하게는 스페이서 기를 통해 터페닐 기와 연결되며, 이러한 중합가능한 기 중 하나 이상은 직접, 즉, 스페이서 기(또한, 하기에 "본 발명에 따른 중합가능한 화합물"이라고 지칭됨)를 거치지 않고 터페닐 기와 연결된다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 및 하나 이상의 추가적인 화합물(이는 또한 메소젠성, 액정이고/이거나 중합가능할 수 있음)을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 및 하나 이상의 추가적인 화합물(이는 또한 메소젠성, 액정이고/이거나 중합가능한 화합물일 수 있음)을 중합시켜 수득할 수 있는 중합체를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은
- 본 발명에 따른 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 성분 (A), 및
- 전술 및 후술되는 저분자량 화합물(단량체성 및 비-중합가능한)을 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상 포함하는 액정 성분 (B)(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"이라고도 함)
를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 저분자량 액정 화합물, 또는 전술 및 후술되는 LC 호스트 혼합물은 하나 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 및 임의로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는, 전술 또는 후술되는 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 바람직하게는 전기장 또는 자기장의 인가에 의해, PSA 디스플레이에서 본 발명에 따른 중합가능한 화합물의 동일 반응계 내 중합에 의해 LC 매질의 경사 각을 생성하기 위한, PS 및 PSA 디스플레이, 및 LC 매질을 함유하는 PS 및 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 또는 본 발명에 따른 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS, PSA-포지티브-VA 또는 PSA-TN 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 2개의 기판 및 2개의 전극(이때, 하나 이상의 기판은 광에 투명하고, 하나 이상의 기판은 1개 또는 2개의 전극을 가짐), 및 상기 기판들 사이에 배치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층(이때, 상기 중합된 성분은 전극에 전압을 인가하여 LC 셀의 기판들 사이의 LC 매질 내의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합함으로써 수득가능하고, 상기 중합가능한 화합물 중 하나 이상은 본 발명에 따른 중합가능한 화합물로부터 선택된다)을 갖는 LC 셀을 포함하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 전술 또는 후술되는 LC 호스트 혼합물과 본 발명에 따른 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질을 전술 및 후술되는 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀에 도입하고, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가함에 의해 상기 중합가능한 화합물을 중합하는, 전술 및 후술되는 LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PS 및 PSA 디스플레이는, LC 셀을 형성하는 기판들 중 하나 또는 둘 다에 적용되는 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-VA, PSA-OCB 또는 PSA-TN 디스플레이에서와 같이 하나의 전극이 2개의 기판에 각각 적용되거나, 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-포지티브-VA, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에서와 같이 2개의 기판 중 하나에만 2개의 전극이 적용되고 나머지 기판은 전극을 갖지 않는다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 신규의 중합가능한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이러한 방법에 사용되거나 이로부터 수득되는 신규의 중간체에 관한 것이다.
하기 의미들이 상기 및 하기에 적용된다.
"경사(tilt)" 및 "경사 각(경사각)"이라는 용어는, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자들의 경사 정렬에 관한 것이다. 본원에서 경사 각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축과 평면-평행 외측 플레이트(이는 LC 셀을 형성함) 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다. 경사 각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다. 경사 각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기에 기재된 경사 각 값은 이러한 측정법과 관련된다.
"메소젠성 기"라는 용어는, 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 비등방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합가능한 물질 중에 액정(LC) 상을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
"스페이서 기"(상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭됨)라는 용어는 또한 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌(예컨대, 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조)에 기술되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기의 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는, 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합가능한 기를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
"반응성 메소젠" 또는 "RM"이라는 용어는, 메소젠성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기(이는 또한 중합가능한 기 또는 P 기로도 공지됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
"저분자량 화합물" 및 "비-중합가능한 화합물"이라는 용어는, 당해 분야의 숙련자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 중합가능한 화합물은 하기 화학식 I의 화합물이다:
[화학식 I]
Figure 112012042077647-pct00002
상기 식에서,
Pa 및 Pb은 각각 서로 독립적으로, 중합가능한 기를 의미하고,
Sp는 각 경우에서 동일하거나 상이하게, 이탈기를 의미하고,
L1, L2 및 L3는 각각 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 의미하며, 상기 라디칼 L1, L2 및 L3 중 하나 이상은 또한, 전체적으로 또는 부분적으로 플루오르화된 탄소수 1, 2 또는 3의 알킬 또는 알콕시, Pa 또는 Pa-Sp-를 의미하고, 이때 상기 라디칼 L1, L2 및 L3 중 하나 이상은, F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 의미하고,
r1, r2 및 r3는 각각 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4를 의미하고, 이때 (r1+r2+r3)은 1 이상이고,
s1 및 s2는 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 의미한다.
중합가능한 기 Pa 및 Pb는 중합 반응, 예컨대 자유-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중부가 또는 중축합 및 중합체-유사 반응, 예컨대 주요 중합체 쇄 상의 첨가 또는 축합 반응에 적합하다. 특히 C=C 이중 결합 또는 C≡C 삼중 결합, 및 고리 열림 반응을 포함한 중합 반응에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기를 함유한 쇄 중합 반응에 대한 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 Pa 및 Pb는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure 112012042077647-pct00003
Figure 112012042077647-pct00004
, 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-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히, H, F, Cl 또는 CH3을 의미하고, W2 및 W3는 각각 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 의미하고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 의미하고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 의미하고, Phe는 P-Sp-이 아닌, 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌을 의미하고, k1, k2 및 k3는 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 의미하고, k3는 바람직하게는 1을 의미하고, k4는 1 내지 10의 정수를 의미한다.
특히 바람직한 기 Pa 및 Pb는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure 112012042077647-pct00005
Figure 112012042077647-pct00006
, CH2=CW2-O-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH- 및 W4W5W6Si-으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 의미하고, W2 및 W3는 각각 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 의미하며, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 의미하고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 의미하고, Phe은 1,4-페닐렌을 의미하고, k1, k2 및 k3는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 의미하고, k3는 바람직하게는 1을 의미하고, k4는 1 내지 10의 정수를 의미한다.
매우 특히 바람직한 기 Pa 및 Pb는 CH2=CW1-CO-O-, 특히 CH2=CH-CO-O-, CH2=C(CH3)-CO-O- 및 CH2=CF-CO-O-, 추가로 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure 112012042077647-pct00007
및
Figure 112012042077647-pct00008
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가의 매우 특히 바람직한 기 Pa 및 Pb는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 의미한다.
바람직한 스페이서 기 Sp는, 라디칼 "Pa /b-Sp-"이 화학식 "Pa /b-Sp"-X"-"에 일치되도록 화학식 Sp"-X"로부터 선택되며, 이때
Sp"는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌을 의미하고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, N(R0)-, -Si(R00R000)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, CO-S-, N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R00)-, -N(R00)-CO-N(R00)-, CH=CH- 또는 C≡C-로 대체될 수 있고,
X"는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R00)-, N(R00)-CO-, -N(R00)-CO-N(R00)-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY2=CY3-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합을 의미하고,
R00 및 R000는 각각 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 의미하고,
Y2 및 Y3는 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 의미한다.
X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp"는, 예컨대 (CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR00R000-O)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12개의 정수이고, q1은 1 내지 3개의 정수이고, R00 및 R000는 상기에 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -Sp"-X"-는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 이때 p1 및 q1는 상기에 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"은 예를 들어 각각의 경우에서 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.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I에서 Ra 및/또는 Rb는, 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 라디칼(다작용성 중합가능한 라디칼)을 나타낸다. 이러한 유형의 적합한 라디칼, 및 이를 함유하는 중합가능한 화합물 및 이의 제조 방법은, 예를 들어 US 7,060,200 B1 또는 US 2006/0172090 A1에 기술되어 있다. 특히 바람직한 다작용성 중합가능한 라디칼은 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00009
Figure 112012042077647-pct00010
상기 식에서,
알킬은, 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, R00 및 R000은 상기 기재된 의미를 갖고,
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 X'에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로 P에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.
전술 및 후술된 화학식들에서,
Figure 112012042077647-pct00011
는 바람직하게는
Figure 112012042077647-pct00012
Figure 112012042077647-pct00013
또는
Figure 112012042077647-pct00014
를 의미하고,
이때, L은 각 경우에서 동일하거나 상이하게, 전술 및 후술된 의미를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 PSp-를 의미하고, 특히 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-이고, 매우 특히 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3이다.
특히 바람직한 전술 및 후술된 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물은 하기와 같다:
- L1, L2 및 L3는 Pa-(Sp)s1- 및 Pb-(Sp)s2-이 아니고,
- 라디칼 L1, L2 및 L3 중의 하나 이상, 바람직하게는 이들 모두가 F 및/또는 Cl, 특히 바람직하게는 F를 의미하고,
- r1+r2+r3의 합이 1, 2, 3 또는 4이고,
- r1, r2 및 r3 중의 1 또는 2개가 0을 의미하고,
- r2는 1 또는 2를 의미하고,
- r1 및/또는 r3은 1을 의미하고,
- 각 s1 및 s2는 0을 의미하고,
- 각 s1 및 s2는 1을 의미하고,
- s1 및 s2는 0을 의미하거나, s1는 0을 의미하고, s2는 1을 의미하고,
- 지수 s1 및 s2 중의 하나는 0을 의미하고, 지수 s1 및 s2 중의 다른 하나는 1을 의미한다.
매우 특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00015
Figure 112012042077647-pct00016
상기 식에서,
Pa, Pb, Sp 및 s1은 전술 및 후술된 의미 중 하나를 가지고, s1은 바람직하게는 1이다.
화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물에 Pa 및 Pb는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 추가로 플루오로아크릴레이트를 의미한다.
화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물에 Sp는 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-를 의미하고, 이때 p1은 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개, 특히 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 정수를 의미하며, 이때 이러한 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 Pa 또는 Pb에 연결된다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술된 신규의 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물들에 관한 것이며, 이때 s1 및 s2는 동시에 1을 의미하지 않는다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 II로부터 선택된 화학식 I의 화학물의 제조를 위한 신규 중간체에 관한 것이다:
[화학식 II]
Figure 112012042077647-pct00017
상기 식에서,
Sp, L1, L2, L3, r1, r2, r3, s1 및 s2는 화학식 I에 기재되거나 전술 및 후술된 의미를 가지며, 이때 s1 및 s2 모두 동시에 1을 의미하지 않고, G 및 G'는 각각 서로 독립적으로, H 또는 보호기를 의미한다.
적합한 보호기 G는 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 보호기는 알킬, 아실 및 알킬실릴 또는 아릴실릴 기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸이다.
화학식 II의 특히 바람직한 중간체는 상기 언급된 하위화학식 I1 내지 I9로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때, Pa는 각 경우에서 GO-를 의미하고, Pb는 각 경우에서 -OG'를 의미하고, 이때 G 및 G'는 바람직하게는 H를 의미한다.
본 발명의 추가 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 중합가능한 화합물에서의 스페이서 기는 C-C 삼중 결합(-C≡C-)을 함유하지 않거나, 화학식 I 및 II 및 이의 하위화학식에서의 Sp 및 상기에 기재된 바와 같은 Sp"는 C-C 삼중 결합(-C≡C-)을 함유하지 않는다.
특히 적합하고 바람직한 화학식 I 및 II 및 이의 하위화학식의 화합물 및 중간체의 제조 방법이 하기 반응식에 예로 도시되고, 바람직하게는 하기 기재된 단계 중 하나 이상을 포함한다.
화학식 I 및 II 및 이의 하위화학식의 화합물 및 중간체는 당업자에게 공지된 방법과 유사하게 제조될 수 있고, 유기 화학의 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된다.
예컨대, 화학식 I의 화합물은, 상응하는 산, 산 유도체, 또는 기 P를 함유한 할로겐화된 화합물을 사용하여 화학식 II의 중간체를 에스터화 또는 에터화시켜 합성된다. 반응식 1(이때, R은 H 또는 CH3를 의미함)에 도시된 바와 같이, 화학식 I의 화합물(이때, Pa 및 Pb는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 의미함)은 염기 및 임의적으로 4(N,N-다이메틸아미노)피리딘(DMAP)의 존재 하에 산 유도체, 예컨대 (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴계 무수물을 사용하여 G=G'=H인 화학식 II의 상응하는 알콜의 에스터화로 수득될 수 있다. 또한, 상기 알콜은, 예컨대 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)를 사용한 스테글리히(Steglich) 방법으로 탈수제의 존재 하에 (메트)아크릴산을 사용하여 에스터화 될 수 있다.
반응식 1
Figure 112012042077647-pct00018
(R은 H 또는 CH3이고, "(Sp)"는 Sp 또는 단일 결합임)
화학식 II의 중간체를, 예컨대 아릴 할라이드(Hal는 Cl, Br, I, OTf)의 전이 금속-촉매화된 교차커플링(반응식 2 참조), 스즈키 커플링(M은 B(OH)2, B(OR)2), 네기시 커플링(M은 ZnHal) 또는 쿠마다 커플링(M은 MgHal)하여 아릴금속 화합물로 합성한다.
반응식 2
Figure 112012042077647-pct00019
상기 아릴금속 화합물은, 직접 마그네슘과 반응시켜 그리냐르(Grignard) 화합물을 수득함에 의해 또는 부틸리튬을 사용하여 할로겐-리튬 교환시키고, 이어서 아연 염 또는 마그네슘 염을 사용한 트랜스금속화에 의해 아릴 할라이드로부터 수득 가능하다. 리튬 화합물과 트라이알킬 보레이트의 반응으로 보론산 에스터를 수득하고, 이로부터 유리 보론산을 가수분해함으로써 수득할 수 있다.
반응식 2에 도시된 바이페닐 합성 빌딩 블록을, 다이할로 방향족 화합물과 아릴금속 화합물을 교차 커플링 반응으로 반응시킴으로써 유사하게 제조할 수 있다(반응식 3 참조). 치환체 Hal 및 Hal'는 본원에서 동일하거나 상이할 수 있다.
반응식 3
Figure 112012042077647-pct00020
PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 상기 중합가능한 화합물은 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우) 전압의 인가시 상기 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 내에서 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다. 상기 중합은 단일 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저, 선경사 각을 생성하기 위해 전압을 인가하여, 제 1 단계로 중합을 수행하고, 후속적으로 제 2 중합 단계로, 상기 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 전압의 인가 없이 중합 또는 가교결합시키는 것도 가능하다(최종 경화).
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 필요한 경우, 여기에 하나 이상의 개시제를 또한 가할 수 있다. 이러한 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG)이다. 개시제가 사용되는 경우, 그 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 또한 개시제가 없는 중합에 적합하며, 이는, 예를 들어 더 낮은 재료 비용, 및 특히 개시제의 가능한 잔량 및 이의 분해 생성물로 인한 LC 매질의 오염이 더 적은 것과 같은 상당한 이점을 수반한다. 따라서, 상기 중합은 또한 개시제의 첨가 없이 수행될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 중합 개시제를 전혀 포함하지 않는다.
상기 중합가능한 성분 (A) 또는 상기 LC 매질은 또한 예를 들어 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수도 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어, 시판되는 안정화제 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(시바 아게), 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합성 성분 (A)의 총량을 기준으로 안정화제의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
PSA 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 중합가능한 화합물, 특히 전술된 화학식의 중합가능한 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분(성분 (A))이 오로지 본 발명에 따른 중합가능한 화합물만을 포함하는 LC 매질이 바람직하다.
또한, 성분 (B)가 LC 화합물 또는 LC 혼합물(이는 네마틱 액정 상을 가짐)인 LC 매질이 바람직하다.
또한, 성분 (A) 및/또는 (B)의 화합물이 오로지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 발명에 따른 비키랄 중합가능한 화합물 및 LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분 또는 성분 (A)가, 하나의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합가능한 화합물(일반응성); 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합가능한 화합물(이반응성 또는 다중반응성)을 포함하는, LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분 또는 성분 (A)가 2개의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물(이반응성)만을 포함하는 LC 매질 및 PSA 디스플레이가 바람직하다.
본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 중합가능한 성분 또는 성분 (A)의 비율은 바람직하게는 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 미만이다.
본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 액정 성분 또는 성분 (B)의 비율은 바람직하게는 95% 초과, 특히 바람직하게는 99% 초과이다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 개별적으로 중합될 수 있지만, 또한 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 2종 이상 포함하는 혼합물, 또는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 하나 이상 및 추가의 중합가능한 화합물(공단량체)(이는 바람직하게는 메소젠성 또는 액정임) 하나 이상을 포함하는 혼합물을 중합시킬 수도 있다. 이러한 혼합물의 중합의 경우에, 공중합체가 형성된다. 본 발명은 또한, 상기 및 하기에 언급되는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합가능한 화합물 및 공단량체는 메소젠성 또는 비-메소젠성이고, 바람직하게는 메소젠성 또는 액정이다.
특히 PSA 디스플레이에 사용하기 적합하고 바람직한 메소젠성 공단량체는 예를 들어 하기 화학식들로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00021
Figure 112012042077647-pct00022
Figure 112012042077647-pct00023
Figure 112012042077647-pct00024
상기 식에서,
P1 및 P2는 각각 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 P에 대해 전술 및 후술되는 의미들 중 하나를 갖는 것을 나타내고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드 기를 나타내고,
Sp1 및 Sp2는 각각 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 스페이서 기, 바람직하게는 Sp에 대해 전술 및 후술되는 의미들 중 하나를 갖는 것을 나타내고, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-을 나타내며, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, 상기에서 최후에 언급된 기의 인접 고리에 대한 연결은 O 원자를 통해 일어나고,
또한, 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 하나 이상은 Raa를 나타낼 수 있으나, 단, 존재하는 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 적어도 하나는 Raa를 나타내지 않고,
Raa는 H, F, Cl, CN 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 또한, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고, 특히 바람직하게는 임의적으로 단일플루오르화된 또는 다중플루오르화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(이때 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 갖는다)를 나타내고,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고,
Z2 및 Z3는 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-을 나타내고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,
L은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN 또는 임의적으로 단일플루오르화된 또는 다중플루오르화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 바람직하게는 F를 나타내고,
L' 및 L"는 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl을 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 1이다.
화학식 M1 내지 M29의 화합물들에서,
Figure 112012042077647-pct00025
는 바람직하게는
Figure 112012042077647-pct00026
Figure 112012042077647-pct00027
또는
Figure 112012042077647-pct00028
이고,
상기 식에서,
L은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 전술 또는 후술되는 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-이고, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-이고, 더욱 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3이고, 특히 F 또는 CH3이다.
전술된 중합가능한 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은, 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 저분자량(즉, 단량체성 또는 비-중합된) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. 2종 이상의 저분자량 화합물을 포함하는 LC 혼합물은 중합가능한 화합물의 중합에 사용되는 조건하에 중합 반응에 대해 안정하거나 비반응성이다. 대체로, 적합한 호스트 혼합물은, 통상의 VA 및 OCB 디스플레이에 사용하기 적합한 임의의 LC 혼합물이다. 적합한 LC 혼합물은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있으며, 예를 들어 VA 디스플레이용 혼합물은 EP 1 378 557 A1에 기술되어 있고, OCB 디스플레이용 혼합물은 EP 1 306 418 A1 및 DE 102 24 046 A1에 기술되어 있다.
하기에 언급된 LC 디스플레이, LC 호스트 혼합물 및 LC 매질이 특히 바람직하다:
제 1의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 특히 PSA-VA 디스플레이에 사용하기 적합하다. 이러한 LC 매질의 특히 바람직한 실시양태는 하기 섹션 (a) 내지 (x)에 언급된다:
(a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00029
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure 112012042077647-pct00030
는
Figure 112012042077647-pct00031
또는
Figure 112012042077647-pct00032
를 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고(이때, 1개 또는 2개의 비-인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl를 나타내거나, 라디칼 L3 및 L4는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00033
Figure 112012042077647-pct00034
Figure 112012042077647-pct00035
Figure 112012042077647-pct00036
Figure 112012042077647-pct00037
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 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.
상기 화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00038
Figure 112012042077647-pct00039
Figure 112012042077647-pct00040
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 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 화학식 ZK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00041
상기 식에서,
Figure 112012042077647-pct00042
는
Figure 112012042077647-pct00043
Figure 112012042077647-pct00044
또는
Figure 112012042077647-pct00045
를 나타내고,
Figure 112012042077647-pct00046
는
Figure 112012042077647-pct00047
또는
Figure 112012042077647-pct00048
를 나타내고,
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00049
Figure 112012042077647-pct00050
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 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.
(c) 하기 화학식 DK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00051
상기 식에서, 각 경우에서 개별 라디칼은 동일하거나 상이하게 하기의 의미를 갖는다:
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 상기 R1에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
Figure 112012042077647-pct00052
는
Figure 112012042077647-pct00053
또는
Figure 112012042077647-pct00054
를 나타내고,
Figure 112012042077647-pct00055
는
Figure 112012042077647-pct00056
또는
Figure 112012042077647-pct00057
를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
상기 화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00058
Figure 112012042077647-pct00059
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 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.
(d) 하기 화학식 LY의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00060
상기 식에서,
Figure 112012042077647-pct00061
는
Figure 112012042077647-pct00062
또는
Figure 112012042077647-pct00063
를 나타내고,
f는 0 또는 1을 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이고,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F를 나타내거나, L1 및 L2 라디칼 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00064
Figure 112012042077647-pct00065
Figure 112012042077647-pct00066
상기 식에서,
R1은 상기 기재된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R1은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 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.
(e) 하기 화학식 G1 내지 G4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00067
상기 식에서,
알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고,
Lx는 H 또는 F를 나타내고,
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
(f) 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00068
Figure 112012042077647-pct00069
Figure 112012042077647-pct00070
상기 식에서,
R5는 상기 R1에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고,
d는 0 또는 1을 나타내고,
z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
상기 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1 -6-알킬, C1 -6-알콕시 또는 C2 -6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는, 전술된 화학식의 화합물 하나 이상을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
(g) 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00071
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 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.
상기 LC 혼합물 중의 상기 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 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00072
상기 식에서, 알킬*은 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.
(h) 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00073
상기 식에서,
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로, 상기 R1에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
Figure 112012042077647-pct00074
및
Figure 112012042077647-pct00075
는 각각 서로 독립적으로,
Figure 112012042077647-pct00076
또는
Figure 112012042077647-pct00077
를 나타내고,
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00078
Figure 112012042077647-pct00079
Figure 112012042077647-pct00080
Figure 112012042077647-pct00081
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
R*은 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CH-CH2CH2-, 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.
본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 T 및 이의 하위화학식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
상기 화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 알콕시이다.
본 발명에 따른 혼합물의 Δn이 0.1 이상인 것으로 의도되는 경우, 바람직하게는 터페닐이 상기 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 상기 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 상기 화학식 T1 내지 T22의 화합물의 군으로부터 선택되는 터페닐 화합물 하나 이상을 2 내지 20 중량% 포함한다.
(i) 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00082
Figure 112012042077647-pct00083
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 상기 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
(k) 하기 화학식 FI의 화합물 하나 이상을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00084
상기 식에서,
Figure 112012042077647-pct00085
은
Figure 112012042077647-pct00086
를 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고,
(F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고,
q는 1, 2 또는 3을 나타내고,
R7은 R1에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 상기 화학식 FI의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00087
Figure 112012042077647-pct00088
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고,
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(m) 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00089
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 기재된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이다.
(n) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 화합물, 예를 들어 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00090
Figure 112012042077647-pct00091
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로, R1에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타내고,
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
(o) 하기 화학식들의 다이플루오로-다이벤조크로만 및/또는 크로만 하나 이상을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00092
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 기재된 의미를 갖고,
고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥센 또는 1,4-페닐렌이고,
Zm은 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고,
c는 0 또는 1이다.
특히 바람직한 상기 화학식 BC, CR 및 RC의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00093
Figure 112012042077647-pct00094
Figure 112012042077647-pct00095
Figure 112012042077647-pct00096
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
c는 1 또는 2이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 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.
상기 화학식 BC2의 화합물 1종, 2종 또는 3종을 포함하는 화합물이 매우 특히 바람직하다.
(p) 하기 화학식 PH 및 BF의 플루오르화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112012042077647-pct00097
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 기재된 의미를 갖고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
L은 F를 나타내고,
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학식 PH 및 BF의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure 112012042077647-pct00098
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(q) 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 이의 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물 외에, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 않는 LC 매질.
(r) 바람직하게는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물로부터 선택된 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질.
(s) 전체 혼합물 중에서 중합가능한 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 비율이 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.
(t) 상기 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(u) 상기 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(v) 상기 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물 1 내지 10종, 바람직하게는 1 내지 8종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(w) 전체 혼합물 중에서 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 LC 매질.
(x) 선경사 각이 바람직하게는 85°이하, 특히 바람직하게는 80°이하인 PSA-VA 디스플레이.
상기 LC 매질의 제 2의 바람직한 실시양태는 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 특히 PSA-OCB-, PSA-TN-, PSA-포지티브-VA-, PSA-IPS- 또는 PSA-FFS-디스플레이에 사용하기 적합하다.
이러한 제 2의 바람직한 실시양태의 LC 매질이 특히 바람직하며, 이는 하기 화학식 AA 및 BB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 함유한다:
Figure 112012042077647-pct00099
임의적으로 화학식 AA 및/또는 BB의 화합물과 함께, 하기 화학식 CC의 화합물 하나 이상을 함유한다:
Figure 112012042077647-pct00100
상기 식에서,
개별적 라디칼은 하기의 의미를 갖는다:
Figure 112012042077647-pct00101
는 각각 서로 독립적으로 각각의 경우에 동일하거나 상이하게
Figure 112012042077647-pct00102
을 나타내고,
Figure 112012042077647-pct00103
는 각각 서로 독립적으로 각각의 경우에 동일하거나 상이하게
Figure 112012042077647-pct00104
을 나타내고,
R21, R31, R41 및 R42는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 9의 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 플루오로알킬, 또는 탄소수 2 내지 9의 알켄일을 나타내고,
X0은 F, Cl, 탄소수 1 내지 6의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 6의 할로겐화된 알켄일, 알켄일옥시를 나타내고,
Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
Z41 및 Z42는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C=C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
L21, L 22, L31 및 L 32는 H 또는 F이고,
g는 1, 2 또는 3이고,
h는 0, 1, 2 또는 3이다.
X0는 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2이고, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
상기 화학식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00105
Figure 112012042077647-pct00106
상기 식에서,
A21, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA에서 기재된 의미를 갖고,
L23 및 L24는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 화학식 AA1 및 AA2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 AA1의 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00107
Figure 112012042077647-pct00108
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
X0, L21 및 L22는 화학식 AA1에서 기재된 의미를 갖고,
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F를 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 AA1의 화합물은 하기 하위화학식들의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00109
Figure 112012042077647-pct00110
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 바람직한 화학식 AA2의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00111
Figure 112012042077647-pct00112
Figure 112012042077647-pct00113
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미를 갖고,
X0, L21 및 L22는 화학식 AA에 기재된 의미를 갖고,
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 AA2의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00114
Figure 112012042077647-pct00115
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 AA3의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00116
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미를 갖고,
X0, L21 및 L22는 화학식 AA3에 기재된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
특히 바람직한 화학식 AA4의 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00117
상기 식에서,
R0은 화학식 AA1에서 R21에 대해 기재된 의미를 갖는다.
상기 화학식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00118
상기 식에서,
A31, A32, R31, X0, L31, L32 및 g는 화학식 BB에서 기재된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
상기 화학식 BB1 및 BB2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 BB1의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00119
Figure 112012042077647-pct00120
상기 식에서,
R3은 화학식 BB1에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖고,
X0, L31 및 L32는 화학식 BB1에 기재된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB1a의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00121
Figure 112012042077647-pct00122
상기 식에서,
R3은 화학식 BB1에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB1b의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00123
상기 식에서,
R3은 화학식 BB1에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 BB2의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00124
Figure 112012042077647-pct00125
상기 식에서,
R0은 화학식 BB2에서 R21에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
X0, L31 및 L32는 화학식 BB2에 기재된 의미를 갖고,
L33, L34, L35 및 L36은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00126
Figure 112012042077647-pct00127
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2b의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00128
Figure 112012042077647-pct00129
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2c의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00130
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2d 및 BB2e의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00131
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2f의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00132
Figure 112015094419580-pct00191
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2g의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00134
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2h의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00135
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2i의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00136
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2k의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00137
상기 식에서,
R3은 화학식 BB2에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
상기 화학식 BB1 및/또는 BB2의 화합물에 대한 대안으로 또는 이에 추가하여, 상기 LC 매질은 또한 상기 정의된 바와 같은 화학식 BB3의 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
특히 바람직한 화학식 BB3의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00138
상기 식에서,
R3은 화학식 BB3에서 R31에 대해 기재된 의미를 갖는다.
바람직하게는 상기 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은, 화학식 AA 및/또는 BB의 화합물에 더하여, 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 화학식 CC의 화합물 군으로부터 선택되는, -1.5 내지 +3 범위의 유전 이방성을 갖는 유전적으로 중성인 화합물을 하나 이상 포함한다.
특히 바람직한 화학식 CC의 화합물은 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00139
Figure 112012042077647-pct00140
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 CC에서 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알켄일을 나타내고,
L4는 H 또는 F이다.
바람직하게는 상기 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은, 화학식 CC의 유전적으로 중성인 화합물에 더하여 또는 그 대신에, 하기 화학식 DD의 화합물 군으로부터 선택되는, -1.5 내지 +3 범위의 유전 이방성을 갖는 유전적으로 중성인 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure 112012042077647-pct00141
상기 식에서,
A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 CC에서 기재된 의미들을 갖는다.
특히 바람직한 화학식 DD의 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112012042077647-pct00142
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 DD에서 기재된 의미를 갖고, R41은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 화학식 DD1에서 R42는 바람직하게는 알켄일, 특히 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3를 나타내고, 화학식 DD2에서 R42는 바람직하게는 알킬, -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
화학식 AA 및 BB의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물 중의 2 내지 60%, 더욱 바람직하게는 3 내지 35%, 매우 특히 바람직하게는 4 내지 30%의 농도로 본 발명에 따른 LC 매질에 사용된다.
화학식 CC 및 DD의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물 중의 2% 내지 70%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 65%, 더욱더 바람직하게는 10% 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 10%(바람직하게는 15%) 내지 50%의 농도로 본 발명에 따른 LC 매질에 사용된다.
전술된 바람직한 실시양태의 화합물과, 전술된 중합된 화합물과의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질 내에서 낮은 문턱 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 양호한 저온 안정성과 동시에 높은 등명점 및 높은 HR 값을 달성하며, PSA 디스플레이에서 특히 작은 선경사 각이 빨리 생성되게 한다. 특히, 종래 기술로부터의 매질에 비해, PSA 디스플레이에서 상기 LC 매질은 상당히 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색-색조 응답 시간을 나타낸다.
상기 액정 혼합물은 20℃에서 바람직하게는 80K 이상, 특히 바람직하게는 100K 이상의 네마틱상 범위 및 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형 디스플레이에서, 상기 LC 매질의 층 중의 분자는 스위치-오프 상태에서 전극 표면에 대하여 직각으로 정렬(호메오트로픽 정렬)되거나 또는 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 평행하도록 재정렬된다.
특히 PSA-VA 유형의 디스플레이에 사용되는, 본 발명의 제 1의 바람직한 실시양태에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 약 -0.5 내지 -10, 특히 약 -2.5 내지 -7.5 범위의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
PSA-VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 0.07 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, LC 매질의 층 중의 분자는 "벤드" 정렬 상태이다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 수직이 되도록 재정렬된다.
PSA-OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 것이고, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +17 범위의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
PSA-OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 0.16 내지 0.22이다.
PSA-TN-, PSA-포지티브-VA-, PSA-IPS- 또는 PSA-FFS-유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +3 내지 +20 범위의 양의 유전 이방성을 갖는다.
PSA-TN-, PSA-포지티브-VA-, PSA-IPS- 또는 PSA-FFS-유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
본 발명에 따른 LC 매질은 또한, 당해 분야의 숙련자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합가능하거나 비-중합가능한 것일 수 있다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 중합가능한 성분 또는 성분 (A)로 분류된다. 따라서, 비-중합가능한 첨가제는 비-중합가능한 성분 또는 성분 (B)로 분류된다.
상기 LC 매질은 예를 들어 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 개질하기 위해, 상기 LC 매질에, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 나노입자, 전도성 염, 착체 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예를 들면, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)] 참조)을 가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들어 DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 (a) 내지 (z)의 개별적인 성분들은 공지되어 있거나, 또는 관련 분야의 숙련자들은, 종래 기술로부터 표준 방법에 기초한 종래 기술로부터 그들을 제조할 수 있는 방법을 쉽게 유도할 수 있다. 상기 화학식 CY의 대응 화합물은, 예를 들면 EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK에 대응하는 화합물은, 예를 들면 DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 자체, 예를 들면 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조한다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 승온에서 주성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이, 예를 들면 H, N, O, Cl, F가 대응하는 동위원소로 대체된 화합물을 포함할 수도 있다는 사실은 당해 분야의 숙련자들에게는 두말할 나위도 없다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는, 상기 인용된 종래 기술에 기술되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하구조에 대응한다. 특히, 컬러 필터 면 상의 전극은 또한, 구조화되지 않고 단지 TFT 면 상의 전극만이 슬롯을 갖는, 돌출부가 없는 기하구조가 바람직하다. PSA-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예를 들면 US 2006/0066793 A1에 기술되어 있다.
하기 실시예들은 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물들, 및 그들 각각의 농도 및 서로 간의 그들의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 개념을 당해 분야의 숙련자에게 보여준다. 또한, 하기 실시예들은, 이용가능한 특성 및 특성들의 조합을 예시한다.
다음 약어들이 사용된다:
(n, m, z: 각각의 경우에 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다)
[표 A]
Figure 112012042077647-pct00143
Figure 112012042077647-pct00144
Figure 112012042077647-pct00145
Figure 112012042077647-pct00146
Figure 112012042077647-pct00147
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸다.
[표 B]
Figure 112012042077647-pct00148
Figure 112012042077647-pct00149
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 상기 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 나타낸다(여기서 n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8을 나타내고, 말단 메틸 기는 도시되지 않는다).
[표 C]
Figure 112012042077647-pct00150
Figure 112012042077647-pct00151
Figure 112012042077647-pct00152
Figure 112012042077647-pct00153
Figure 112012042077647-pct00154
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 D는, 본 발명에 따른 LC 매질에서 바람직하게는 반응성 메소젠 화합물로서 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 도시한다.
[표 D]
Figure 112012042077647-pct00155
Figure 112012042077647-pct00156
Figure 112012042077647-pct00157
Figure 112012042077647-pct00158
Figure 112012042077647-pct00159
Figure 112012042077647-pct00160
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소젠성 매질은 표 D의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률을 나타낸다.
n0은 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률을 나타낸다.
Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.
ε⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 수직인 유전율(dielectric permittivity)을 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, "펼침(splay)" 변형률[pN]을 나타내다.
K2는 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K3은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 용매 없이 전부 고체 또는 액정 성분을 전체로 포함하는 대응 혼합물에 관한 것이다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 온도 값, 예를 들면, 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도(℃)로 표시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우에 달리 명백하게 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 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명에 있어서, "문턱 전압"이라는 용어는 달리 명백하게 기재되지 않는 한 프레데릭츠(Freedericksz) 문턱값으로도 알려져 있는 용량성 문턱값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서, 일반적인 일이지만, 10% 상대 명암비에 대한 광학 문턱값(V10)이 표시될 수도 있다.
용량성 문턱 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는, 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킴)을 갖는다.
경사 각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평형하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킨다.
상기 중합가능한 화합물은, 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 예정된 시간 동안, 정의된 강도의 UV 광(일반적으로 365 nm)을 조사함으로써 디스플레 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 28 mW/cm2 수은 증기 램프를 사용하였으며, 강도는, 365 nm 밴드-통과 필터가 장치된 표준 UV 미터(유시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 측정하였다.
회전 결정 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 경사 각을 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사를 나타낸다.
VHR 값은 다음과 같이 측정된다: 0.3%의 중합가능한 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 가하고, 생성 혼합물을 TN-VHR 시험 셀(90°로 러빙됨, TN-폴리이미드 정렬 층, 층 두께 d는 약 4 μm)에 도입한다. HR 값은, 1V, 60 Hz, 64 μs 펄스로 2시간 동안 UV 노출(태양 시험) 전후로, 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105).
또한, "LTS"라 지칭되는 저온 안정성(즉, 저온에서 자발적으로 개별 성분이 결정화되어 나오는 것에 대한 LC 혼합물의 안정성)을 조사하기 위하여 1 g의 LC/RM 혼합물이 함유된 병을 -10℃에 저장하고, 상기 혼합물이 결정화되어 나오는지 규칙적으로 확인한다.
실시예 1
화합물 1을 하기와 같이 제조하였다:
1.1 3-(4- 브로모페닐 )프로판-1-올
Figure 112012042077647-pct00161
초기에 30.0 g(0.128 mol)의 3-(4-브로모페닐)프로피온산을 300 ml의 THF에 도입하고, THF 중의 257 ml(0.257 mol)의 1M 보론 하이드라이드 용액을 빙냉에 적가하였다. 배취를 실온에서 밤새 교반하면서 두고, 냉각물로 조심스럽게 가수분해하고, MTB 에터로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 포화 나트륨 클로라이드 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시켰다. 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 MTB 에터로 실리카 겔을 통하여 여과하여, 3-(4-브로모페닐)프로판-1-올을 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
1.2 3-[4-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 다이옥사보롤란 -2-일) 페닐 ]프로판-1-올
Figure 112012042077647-pct00162
26.5 g(0.123 mol)의 3-(4-브로모페닐)프로판-1-올 및 36.0 g(0.139 mol)의 비스(피나콜레이토)다이보론을 400 ml의 다이옥산에 용해시키고, 36.5 g(0.372 mol)의 칼륨 아세테이트 및 2.80(3.82 mmol)의 [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 다이클로라이드를 첨가한 후 밤새 가열 환류시켰다. 이어서, 배취를 묽은 염산을 사용하여 산성화시키고, MTB 에터로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 진공에서 증발시켰다. 잔류물을 헵탄/MTB 에터(4:1)를 포함한 실리카 겔을 통하여 여과하고, 비스(피나콜레이토)다이보론의 잔류물을 160℃에서 미세 진공에서 제거하여 3-[4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페닐]프로판-1-올을 황색 오일로서 수득하고, 이는 추가 반응시키기에 충분히 순수하다.
1.3 3-(4'- 브로모 -3'- 플루오로바이페닐 -4-일)프로판-1-올
Figure 112012042077647-pct00163
초기에 18 g(65 mmol)의 나트륨 메타보레이트 옥타하이드레이트 및 2.8 g(3.9 mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드를 200 ml의 물 및 100 ml의 THF에 도입하고, 1-브로모-2-플루오로-4-아이오도벤젠을 첨가한 후 100 ml THF 중의 21.5 g(0.082 mol)의 3-[4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페닐]프로판-1-올의 용액을 적가하였다. 배취를 환류 하에 밤새 가열하고, MTB 에터에 취하고, 물로 3회 세척하였다. 유기상을 나트륨 설페이트 상에 건조시키고, 용매를 진공에서 제거하였다. 조질 생성물을 톨루엔/에틸 아세테이트(7:1)를 포함한 실리카 겔 상에서 크로마토그래피하여 3-(4'-브로모-3'-플루오로바이페닐-4-일)프로판-1-올을 무색 오일로서 수득하였다.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 1.93 ppm (mc, 2 H, CH2), 2.76 (dd, J =7.4 Hz, J = 8.7 Hz, 2 H, Ar-CH 2-), 3.71 (dd, J = 6.1 Hz, J = 11.2 Hz, 2 H, -CH 2OH), 7.2-7.4 (m, 4 H, Ar-H), 7.47 (AB-mc, 2 H, Ar-H), 7.57 (dd, J = 7.3 Hz, J = 8.3 Hz, 1 H, Ar-H).
1.4 2,2'- 다이플루오로 -4''-(3- 하이드록시프로필 )-[1,1';4',1''] 터페닐 -4-올
Figure 112012042077647-pct00164
초기에 16.5 g(59 mmol)의 나트륨 메타보레이트 옥타하이드레이트 및 1.3 g(1.8 mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드를 150 ml의 물 및 50 ml의 THF에 도입하고, 12.5 g(38.5 mmol)의 3-(4'-브로모-3'-플루오로바이페닐-4-일)프로판-1-올을 첨가한 후 50 ml의 THF 중의 12.5 g(0.053 mol)의 3-플루오로-4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페놀의 용액을 적가하였다. 배취를 환류 하에 밤새 가열하고, MTB 에터를 취하고, 물로 3회 세척하였다. 유기상을 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 용매를 진공에서 제거하고, 조질 생성물을 톨루엔/에틸 아세테이트(9:1)로 재결정화하여 2,2'-다이플루오로-4''-(3-하이드록시프로필)-[1,1';4',1'']터페닐-4-올을 무색 결정으로서 수득하였다.
1.5 2,2'- 다이플루오로 -4''-[3-(2- 메틸아크릴로일옥시 )프로필]-[1,1';4',1'']터페닐-4- 일 2- 메틸아크릴레이트 (1)
Figure 112012042077647-pct00165
초기에 3.0 g(8.81 mmol)의 2,2'-다이플루오로-4''-(3-하이드록시프로필)[1,1';4',1'']터페닐-4-올을 60 ml의 다이클로로메탄에 도입하고, 4 ml의 트레틸아민을 첨가하고, 5 ml의 다이클로로메탄 중의 2.2 ml(22.5 mmol)의 아크릴로일 클로라이드의 용액을 빙냉으로 적가하였다. 냉각물을 제거하고, 배취를 실온에서 3시간 동안 교반하면서 두었다. 이어서, 용액을 실리카 겔을 통하여 여과하고, 증발시키고, 잔류물을 에탄올로 재결정화하여 2,2'-다이플루오로-4''-[3-(2-메틸아크릴로일옥시)프로필][1,1';4',1'']터페닐-4-일 2-메틸아크릴레이트 (1)를 m.p. 67℃인 무색 결정으로서 수득하였다.
실시예 2
화합물 2를 하기에 따라 제조하였다:
2.1 2'- 플루오로 -4''-(3- 하이드록시프로필 )[1,1';4',1''] 터페닐 -4-올
Figure 112012042077647-pct00166
1.4에 기재된 합성법과 유사하게, 3-(4'-브로모-3'-플루오로바이페닐-4-일)프로판-1-올 및 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)페놀로부터 2'-플루오로-4''-(3-하이드록시프로필)[1,1';4',1'']터페닐-4-올을 무색 고체로서 수득하였다.
1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6)
δ = 1.80 ppm (mc, 2 H, CH2), 2.71 (7, J =7.8 Hz, 2 H, Ar-CH 2-), 3.71 (7, J = 6.5 Hz, 2 H, -CH 2OH), 4.53 (s, br. 1 H, OH), 6.93 (AB-mc, 2 H, Ar-H), 7.35 (d, J = 8.25, 2 H, Ar-H), 7.47 (AB-dd, J = 1.5 Hz, J = 8.6 Hz, 2 H, Ar-H), 7.54 - 7.64 (m, 3 H, Ar-H), 7.70 (d, J = 8.3 Hz, 2 H, Ar-H), 9.70 (s, 1 H, Ar-OH).
2.2 2'- 플루오로 -4''-[3-(2- 메틸아크릴로일옥시 )프로필][1,1';4',1'']터페닐-4-일 2- 메틸아크릴레이트 (2)
Figure 112012042077647-pct00167
실시예 1과 유사하게, 2'-플루오로-4''-(3-하이드록시프로필)-[1,1';4',1'']터페닐-4-올로부터 2'-플루오로-4''-[3-(2-메틸아크릴로일옥시)프로필]-[1,1';4',1'']터페닐-4-일 2-메틸아크릴레이트 (2)를 m.p. 76℃인 무색 결정으로서 수득하였다.
실시예 3-7
하기 화합물을 실시예 1 및 2에 기재된 절차와 유사하게 제조하였다:
Figure 112012042077647-pct00168
Figure 112012042077647-pct00169
혼합물 실시예 A
네마틱 LC 혼합물 N1을 하기에 따라 배합하였다:
Figure 112012042077647-pct00170
각 경우에, 실시예 1 내지 6으로부터의 화학식 1, 2, 3, 4, 5 또는 6의 0.3%의 중합가능한 단량체를 LC 혼합물 N1에 첨가하였다.
이러한 방법으로 제조된 혼합물을 VA e/o 시험 셀(역평행 방향으로 러빙됨, VA-폴리이미드 정렬층, 층 두께 d는 약 4 μm)에 도입하였다. 상기 셀을 단량체성 화합물의 중합을 유도하는 24 V(교류)의 전압의 사용을 나타내는 시간 동안 50 mW/cm2의 세기를 갖는 UV 광으로 조사하였다. 결정 회전 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)으로 UV 조사 전후에 경사각을 측정하였다.
중합 속도를 측정하기 위하여, 다양한 노출 시간 후에 시험 셀 내의 미중합된 단량체의 잔류물 함량(중량%)을 HPLC 방법으로 측정하였다. 이를 위해, 각 혼합물을 지시된 조건 하에 시험 셀 내에서 중합하였다. 그 후, 혼합물을 MEK(메틸 에틸 케톤)를 사용하여 시험 셀로부터 헹구고, 측정하였다.
또한, LC 혼합물 N1 및 단량체 1 또는 2를 포함하는 LC 매질의 LC 상 특성을 DSC 측정기로 측정하고, 여기서 상기에 기재된 바와 같이 -10℃에서의 LTS 및 2시간 동안 태양 노출 시험 전후의 VHR 값을 측정하였다.
비교할 목적으로, 하기에 기재된 실험은 선행 기술(예컨대, WO 2009/030329 A1)로부터 공지된 중합가능한 화합물 C1 및 C2를 사용하여 수행하였다.
Figure 112012042077647-pct00171
단량체 1 내지 6 및 C1 및 C2에 대한 비교 경사각 결과를 표 1에 기재하였다.
표 1 (t = 노출 시간)
Figure 112012042077647-pct00172
표 1에 나타낸 바와 같이, N1 및 단량체 C1을 포함하는 LC 매질과 비교하여 LC 혼합물 N1 및 단량체 1 내지 6 중 하나를 포함하는 본 발명에 따른 LC 매질을 함유하는 PSA 디스플레이에서 동일한 조건(50 mW/cm2, UVA; 24 V) 하에 선경사각의 상당히 빠른 생성을 성취하였다.
50 mW/cm2, 2분 및 24 V 전압에 노출시킨 후 PSA 디스플레이에서의 LC 혼합물 N1 내의 단량체 C1의 선경사각이, 예컨대, 1.1°로 변화되었다. 본 발명에 따른 N1 내의 단량체 1을 함유한 PSA 디스플레이의 경우, 동일한 조건 하에서 4.8°, 즉, 4배 정도 많은 선경사각의 변화 및 본 발명에 다른 N1 내의 단량체 2를 함유한 경우, 8.1°, 즉, 7배 정도 많은 선경사각의 변화를 달성하였다. 2가지 예에서, 겨우 240초(4분) 후에 경사 범위의 포화가 관찰되었다. 단량체 C1에서는 일어나지 않았다.
다양한 노출 시간 후 디스플레이에서의 단량체 농도를 표 2에 기재하였다.
표 2 (t = 노출 시간)
Figure 112012042077647-pct00173
잔여 단량체 농도의 상이함이 매우 놀라웠다. 표 2에 나타난 바와 같이, N1 내의 단량체 C1을 포함한 PSA 디스플레이에서 360초(6분) 동안 노출된 후 초기값이 0.3%인 단량체의 0.241%가 여전히 존재하였다. 반면에, 예컨대 동일한 노출시간 후 본 발명에 따른 N1 내의 단량체 1(초기값이 0.3%)을 포함하는 PSA 디스플레이는 단지 0.082%, 본 발명에 따른 N1 내의 단량체 2(초기값이 0.3%)를 포함하는 PSA 디스플레이는 단지 0.037%이 존재하였다.
e 함수는 노출 시간에 대한 단량체 성분으로 도시한 측정 데이터의 곡선에 도시될 수 있다. 이 함수는 중합 속도(표 2 참조)의 척도인 실험적 인자 c를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, N1 내의 단량체 1은 N1 내의 단량체 C1보다 7배 빨리 중합되었고, N1 내의 단량체 2는 N1 내의 단량체 C1보다 12배 빨리 중합되었다.
LC 상 거동 및 LC 매질의 LTS 및 VHR 값을 표 3에 기재하였다.
표 3
Figure 112012042077647-pct00174
표 3에 나타낸 바와 같이, 또한, LC 혼합물 N1 내의 본 발명에 따른 단량체 1 내지 6의 LTS 및 VHR 값은 매우 우수하고, N1 내의 단량체 C1의 LTS 및 VHR 값과 대등하거나 심지어 더욱 우수하였다.
LC 혼합물 N1 내의 단량체 C2가 본 발명의 단량체 1 내지 6보다 매우 빠른 선경사 생성(표 1 참조)을 보이고, 심지어 매우 빠른 중합 속도(표 2 참조)를 보인다고 하지만, 표 3에 보이는 바와 같이 LC/단량체 혼합물의 태양 노출 시험 전후로 매우 낮은 용해성 및 나쁜 LTS 및 VHR 값을 나타내었다.

Claims (16)

  1. 할로겐 원자로 적어도 일치환된 터페닐 기 및 하나 이상의 중합가능한 기를 함유하는 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질로서,
    상기 중합가능한 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하고, 이들 중합가능한 기 중 하나 이상이 스페이서 기를 통해 상기 터페닐 기에 연결되고, 이들 중합가능한 기 중 하나 이상이 상기 터페닐 기에 직접 연결되는 것으로서,
    상기 중합가능한 화합물이 하기 화학식 I로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, LC 매질:
    [화학식 I]
    Figure 112017065846450-pct00175

    상기 식에서,
    Pa 및 Pb는 각각 서로 독립적으로, 중합가능한 기를 의미하며,
    Sp는 각 경우에서 동일하거나 상이하게, 스페이서 기를 의미하며,
    L1, L2 및 L3는 각각 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 의미하며, 상기 라디칼 L1, L2 및 L3 중 하나 이상은 또한 전체적으로 또는 부분적으로 플루오르화된 탄소수 1, 2 또는 3의 알킬 또는 알콕시, Pa 또는 Pa-Sp-를 의미하고, 이때 상기 라디칼 L1, L2 및 L3 중 하나 이상은 F 또는 Cl을 의미하고,
    r1, r2 및 r3는 각각 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4를 의미하고, 이때 (r1+r2+r3)은 1 이상이고,
    s1 및 s2 중 하나는 0, 다른 하나는 1을 의미한다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 화합물이 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, LC 매질:
    Figure 112017065846450-pct00176

    Figure 112017065846450-pct00177

    상기 식에서,
    Pa, Pb 및 Sp는 제 1 항에 기재된 의미를 갖고, s1은 1이다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하나 이상의 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, LC 매질:
    Figure 112017065846450-pct00178

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 의미하고,
    b는 0 또는 1을 의미하고,
    Figure 112017065846450-pct00179
    는
    Figure 112017065846450-pct00180
    또는
    Figure 112017065846450-pct00181
    를 의미하고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 의미하며, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
    Zx는 -CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CH2-, -CH2CH2- 또는 단일 결합을 의미하고,
    L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 의미한다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, LC 매질:
    Figure 112015094419580-pct00182

    상기 식에서,
    Figure 112015094419580-pct00183
    는
    Figure 112015094419580-pct00184
    Figure 112015094419580-pct00185
    또는
    Figure 112015094419580-pct00186
    를 의미하고,
    Figure 112015094419580-pct00187
    는
    Figure 112015094419580-pct00188
    또는
    Figure 112015094419580-pct00189
    를 의미하고,
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 의미하며, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
    Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 단일 결합을 의미한다.
  7. - 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 (A), 및
    - 하나 이상의 저분자량 화합물을 포함하는 액정 성분 (B)
    를 포함하며, 이때
    성분 (A)가 제 1 항에 정의된 중합가능한 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, LC 매질.
  8. 제 7 항에 있어서,
    성분 (B)가 하기 화학식 CY, PY 및 ZK로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는, LC 매질:
    Figure 112015094419580-pct00192

    Figure 112015094419580-pct00193

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 의미하고,
    b는 0 또는 1을 의미하고,
    Figure 112015094419580-pct00194
    는
    Figure 112015094419580-pct00195
    또는
    Figure 112015094419580-pct00196
    를 의미하고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 의미하며, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
    Zx는 -CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CH2-, -CH2CH2- 또는 단일 결합을 의미하며,
    L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 의미하고,
    Figure 112015094419580-pct00197
    는
    Figure 112015094419580-pct00198
    Figure 112015094419580-pct00199
    또는
    Figure 112015094419580-pct00200
    를 의미하고,
    Figure 112015094419580-pct00201
    는
    Figure 112015094419580-pct00202
    또는
    Figure 112015094419580-pct00203
    를 의미하고,
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 의미하며, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
    Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 단일 결합을 의미한다.
  9. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 LC 디스플레이가 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS, PSA-포지티브-VA 또는 PSA-TN 디스플레이인 것을 특징으로 하는, LC 디스플레이.
  11. 2개의 기판 및 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 위치하며 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층을 갖는 LC 셀을 함유하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이로서, 하나 이상의 기판이 광에 투명하고 하나 이상의 기판이 1 또는 2개의 전극을 갖고, 상기 중합된 성분은, 상기 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 LC 셀의 기판들 사이에서 상기 LC 매질 중의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시켜 수득가능하고, 이때 상기 하나 이상의 중합가능한 화합물은 제 1 항 또는 제 4 항에 정의된 중합가능한 화합물인, LC 디스플레이.
  12. 제 1 항에 정의된 화학식 I의 화합물.
  13. 하기 화학식 II의 화합물:
    [화학식 II]
    Figure 112017065846450-pct00190

    상기 식에서,
    Sp, L1, L2, L3, r1, r2 및 r3는 제 1 항에 기재된 의미를 갖고,
    G 및 G'는 각각 서로 독립적으로, H 원자 또는 보호기를 의미하는 것으로서, 상기 보호기는 알킬, 아실, 알킬실릴 또는 아릴실릴 기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸을 의미한다.
  14. 탈수제의 존재 하에, 제 13 항에 따른 화합물을, 중합가능한 기인 Pa 또는 Pb 기를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체, 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화 또는 에터화하는, 제 1 항 또는 제 4 항에 정의된 화합물의 제조 방법.
  15. 2개의 기판 및 2개의 전극을 가지며, 이때 하나 이상의 기판은 광에 투명하고 하나 이상의 기판은 1 또는 2개의 전극을 포함하는 LC 셀에, 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 LC 매질을 도입하고, 상기 전극에 전압을 인가하여, 중합가능한 화합물을 중합시키는, PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    L1 내지 L3는 F를 의미하는, LC 매질.
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