KR101823151B1 - 중합성 화합물, 및 액정 매질 및 액정 디스플레이에서의 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 중합성 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 광학, 전광 및 전자 목적을 위한 이의 용도, 구체적으로는 중합체-안정화된 청색 상(blue phase)을 갖는 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 및 PS 또는 PSA("중합체-지속된" 또는 "중합체-지속된 배향") 유형의 LC 디스플레이용 LC 매질에서의 이의 용도, 및 이들 화합물을 포함하는 LC 매질 및 LC 디스플레이에 관한 것이다.

Description

중합성 화합물, 및 액정 매질 및 액정 디스플레이에서의 이의 용도{POLYMERISABLE COMPOUNDS AND THE USE THEREOF IN LIQUID-CRYSTAL MEDIA AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAYS}
본 발명은 중합성 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 광학, 전광 및 전자 목적을 위한 이의 용도, 구체적으로는 중합체-안정화된 청색 상(blue phase)을 갖는 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 및 PS 또는 PSA("중합체-지속된" 또는 "중합체-지속된 배향) 유형의 LC 디스플레이용 LC 매질에서의 이의 용도, 및 이 화합물을 포함하는 LC 매질 및 LC 디스플레이에 관한 것이다.
액정 청색 상(간략히, 청색 상)에서 작동하는 디스플레이 소자용 매질은 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 디스플레이는 예컨대 WO 2004/046805 A1 호 및 WO 2008/061606 A1 호에 기재되어 있다.
청색 상은 일반적으로 네마틱 상태에서 광학 등방성 상태로 전이될 때 관찰된다. 액정 청색 상의 매질은 이름에서 알 수 있듯이 청색일 수 있고 또한 무색일 수도 있다. 현재까지의 노력의 목표는 청색 상의 온도 범위를 1도 미만으로부터 실제로 유용한 범위까지 연장시키는 것이었다[키쿠치(H. Kikuchi) 등, Nature Materials (2002), 1(1), 64-68; 키쿠치 등, Polymeric Materials Science and Engineering, (2003), 89, 90-91 참조].
이 목적을 위하여, 종래 기술에서는 중합성 화합물을 LC 매질에 첨가한 다음 이 중합체를 LC 매질 중에서 동일 반응계 내에서 중합시키는 것을 제안하였다. 이 방법으로 제조된 중합체 또는 중합체 망상 조직은 청색 상을 안정화시키는 것으로 주장된다.
현재까지 종래 기술에 기재되어 있는 중합체-안정화된 청색 상은 예를 들어 단량체로서 이반응성 메소겐성(mesogenic) 단량체와 함께 일반응성 비-메소겐성 단량체를 사용한다.
WO 2005/080529 A1 호는 예를 들어 일반응성 단량체 및 다반응성 단량체를 포함하는 중합체-안정화된 청색 상을 기재하고 있다.
본 발명은 청색 상을 안정화시키는데 적합한 단량체 및 상응하는 중합체를 발견하고자 하는 목적에 기초를 두고 있다. 중합체는 특히 안정화된 LC 상의 특성에 대한 하기 효과를 갖도록 의도된다:
- 넓은 청색 상 온도 범위,
- 빠른 응답 시간,
- 중합시 작은 등명점 차이,
- 낮은 작동 전압(Vop),
- 온도에 따른 작동 전압의 적은 변화,
- 한정된 회색조를 획득하기 위하여 작동 전압을 변화시킬 때 셀의 투과율의 낮은 이력현상(hysteresis).
또한, 우수한 "전압 보전율(voltage holding ratio; VHR)"을 갖고 높은 등명점을 가지며 광 및 온도에의 노출에 대해 안정한 단량체가 요구된다. LC 매질에서의 우수한 분포를 달성하기 위해서는 LC 물질에서의 우수한 가용성 또는 LC 매질과의 우수한 혼합성이 추가로 필요하다.
따라서, 본 발명은 특히 중합체-안정화된 청색 상을 갖는 LC 디스플레이에 사용하기 위한 개선된 중합성 화합물 및 이러한 화합물을 포함하는 LC 매질을 제공하는 목적에 기초를 두고 있다. 본 발명에 따른 중합성 화합물은 청색 상을 안정화시키고자 한다. 본 발명에 따른 LC 매질은 특히 상기 언급된 특성으로부터 선택된 하나 이상의 개선된 특성을 갖도록 의도된다. 특히, LC 매질은 넓은 청색 상을 갖고 신속한 스위칭을 가능케 하며 우수한 전압 보전율(VHR)을 갖고 공정을 스위칭시키는데 낮은 전압(Vop)이 요구되며 낮은 이력현상(ΔV)을 나타내고 낮은 메모리 효과(ME)를 갖도록 의도된다. LC 매질은 광 및 온도에의 노출에 안정하도록 의도된다.
뿐만 아니라, 소위 PS 및 PSA(각각 "중합체-지속된" 및 "중합체-지속된 배향")(가끔은 "중합체-안정화된"이라는 용어도 사용됨) 디스플레이도 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이들 디스플레이에서는, 하나 이상의 중합성 화합물(들) 소량(예를 들어, 0.3중량%, 전형적으로는 1중량% 미만)을 LC 매질에 첨가하고, LC 셀 내로 도입한 후, 전극 사이에 전압을 인가하거나 인가하지 않은 상태로 통상 UV 광중합에 의해 동일 반응계 내에서 중합시키거나 가교결합시킨다. 반응성 메소겐 또는 "RM"으로도 알려져 있는 중합성 메소겐성 또는 액정 화합물을 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되었다.
아래에서는, 달리 표시되지 않는 한, 용어 "PSA"는 PS 디스플레이와 PSA 디스플레이를 대표하는 것으로 사용된다.
한편, PS(A) 원리는 다양한 전통적인 LC 디스플레이에 이용되고 있다. 따라서, 예를 들어 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-TN 디스플레이가 공지되어 있다. PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 인가한 상태에서, 또한 PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 인가하지 않은 상태에서, 중합성 화합물(들)의 중합을 바람직하게 수행한다. 시험 셀에서 볼 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀 내에 "선경사(pretilt)"를 야기한다. 예컨대 PSA-OCB 디스플레이의 경우, 벤드 구조가 안정화될 수 있어서 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 선경사가 응답 시간에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계(layout)가 이용될 수 있다. 그러나, 또한 예를 들면 단지 하나의 구조화된 전극 면 및 돌출부의 부재만으로도 충분한데, 이는 제조를 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 명암비(contrast)와 함께 매우 양호한 투광성을 야기한다.
PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면 JP 10-036847 A 호, EP 1 170 626 A2 호, US 6,861,107 호, US 7,169,449 호, US 2004/0191428 A1 호, US 2006/0066793 A1 호 및 US 2006/0103804 A1 호에 기술되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들면 문헌[첸(T. -J- Chen) 등, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704 및 킴(S. H. Kim), 치엔(L. -C- Chien), Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PS-IPS 디스플레이는, 예를 들면 US 6,177,972 호 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.
상기 기재된 종래의 LC 디스플레이와 마찬가지로 PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 디스플레이 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우에는 예를 들어 트랜지스터(예를 들어, 박막 트랜지스터 또는 "TFT") 같은 집적 비-선형 활성 소자에 의해 어드레싱되는 반면, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우에는 통상 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱이 수행되는데, 두 방법 모두 종래 기술로부터 알려져 있다.
그러나, LC 혼합물과 중합성 성분으로 이루어진 조합이 모두 PSA 디스플레이에 적합한 것은 아닌데, 예를 들어 부적절한 경사가 확립되거나 경사가 확립되지 않기 때문이거나, 또는 예컨대 소위 "전압 보전율"(VHR 또는 HR)이 TFT 디스플레이 용도에 부적절하기 때문이다. 또한, 선행 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에 사용되는 경우 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, LC 혼합물에 가용성인 모든 공지 RM이 PSA 디스플레이에 사용하기 적합한 것은 아니다.
또한, LC 호스트 혼합물/RM의 선택된 조합은 가능한 최저 회전 점도 및 가능한 최고의 전기적 특성을 가져야 한다. 특히, 이는 가능한 최고의 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서는, UV 노출이 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이고 최종 디스플레이의 작동 도중에 정상 노출로서도 일어나기 때문에, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 필요하다.
특히, 작은 선경사 각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규 물질이 바람직할 것이다. 동일한 노출 시간으로 중합하는 동안 지금까지 공지된 물질보다 더 작은 선경사 각을 생성시키고/시키거나 사용시 공지된 물질을 사용하여 달성할 수 있는 (더 큰) 선경사 각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 바람직하다. 따라서, 상기 디스플레이의 제조 시간(택트 시간(tact time))이 단축되고, 제조 공정의 비용이 감소될 수 있다.
PSA 디스플레이 제조시의 다른 문제는 특히 디스플레이의 선경사 각 생성을 위한 중합 단계 후 잔량의 중합되지 않은 RM의 존재 또는 제거이다. 예를 들어, 이 유형의 미반응 RM은 예를 들어 디스플레이 완성 후 작동 동안 제어되지 않은 방식으로 중합됨으로써 디스플레이의 특성에 유해한 영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 종래 기술로부터 공지되어 있는 PSA 디스플레이는 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)", 즉 개별적인 픽셀들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱된 후에도 이들 픽셀들의 일시적인 어드레싱에 의해 LC 디스플레이에 생성된 상이 여전히 가시적으로 남아있는 현상을 나타낸다.
그러므로, PSA 디스플레이의 제조 동안 RM의 중합이 가능한한 완결되도록 진행되고, 디스플레이중의 중합되지 않은 RM의 존재가 가능한한 배제되거나 최소량으로 감소되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 가장 효과적이고 완벽한 중합을 가능케 하는 물질이 요구된다.
전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 개선된 특성을 갖는, PSA 디스플레이 및 이러한 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합성 화합물이 여전히 많이 요구되고 있다. 또한, 유리한 특성을 갖는, 구체적으로는 높은 비저항과 동시에 넓은 작업 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답 시간, 낮은 문턱 전압, 작은 선경사 각, 다수의 회색조, 높은 명암비 및 넓은 시야각, UV 노출 후 높은 전압 보전율(VHR) 및 LTS로도 알려져 있는 저온 안정성, 즉 LC 혼합물이 개별 성분으로 자발적으로 결정화되어 나오는 안정성을 가능케 하는 PSA 디스플레이 및 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 물질이 크게 요구되고 있다.
그러므로, 본 발명은 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 감소된 정도로 갖고, 가능한 빨리 및 완전히 중합되고, 가능한한 신속하게 작은 선경사 각이 달성되도록 할 수 있고, 디스플레이에서 잔상의 발생을 감소시키거나 방지하고, 바람직하게는 동시에, 매우 높은 비저항 값, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간을 가능하게 하는 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 신규의 적합한 물질, 특히 RM 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 추가의 목적에 기초를 두고 있다. 또한, LC 매질은 바람직한 LC 상 특성 및 높은 VHR과 LTS 값을 가져야 한다.
본원에 기재되어 있는 물질, 공정 및 LC 디스플레이를 제공함으로써 본 발명에 따라 상기 기재된 목적을 달성하였다. 특히, 놀랍게도, 이러한 LC 디스플레이를 제조하기 위하여 상기 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질을 사용함으로써, 또는 청색 상을 갖는 LC 디스플레이 또는 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 중합된 형태로 함유하는 PSA 디스플레이를 제공함으로써, 상기 기재된 목적을 부분적으로 또는 완전히 달성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 중앙의 메소겐성 기 및 메소겐성 기에 직접 또는 스페이서 기를 통해 연결되어 있는 둘 이상의 중합성 기를 함유하며, 이 때 중앙의 메소겐성 기는 2개의 다이플루오로메틸렌옥시 가교(CF2O 또는 OCF2)에 의해 서로 연결된 3개의 환상 라디칼로 이루어진다.
중합체-안정화된 청색 상을 갖는 LC 디스플레이를 위해 본 발명에 따른 LC 매질에 본 발명에 따른 중합성 화합물을 사용하면 청색 상이 상당히 안정화된다. 또한, 놀랍게도, 중합체-안정화된 청색 상을 갖는 LC 매질에 본 발명에 따른 중합성 화합물을 사용하면 종래 기술에 기재되어 있는 중합성 화합물 및 LC 매질에 비해 이력현상(ΔV50)이 상당히 감소되고 명암비가 증가하는 것으로 밝혀졌다.
PSA 디스플레이에서는, 본 발명에 따른 LC 매질에 본 발명에 따른 중합성 화합물을 사용하면 디스플레이 제조시 목적하는 선경사가 특히 빨리 또한 상당히 단축된 시간에 달성된다.
예를 들어 US 7,440,160 호(WO 2004/046805 A1 호) 및 그에 인용된 문헌 같은 종래 기술에는 액정 청색 상(간략히, 청색 상)에서 작동하는 LC 디스플레이 소자용 LC 매질이 기재되어 있다. WO 2005/080529 A1 호는 일반응성 및 다반응성 단량체를 포함하는 중합체-안정화된 청색 상을 기재하고 있다. US 2009/0267025 A1 호(WO 2006/063662 A1 호), US 2009/0518855 A1 호, US 2009/0059132 A1 호, US 2009/0059157 A1 호 및 WO 2008/061606 A1 호에는 액정 반응성 성분(반응성 메소겐으로도 알려져 있음, 간략하게 "RM")을 포함하는 청색 상의 중합체 안정화가 기재되어 있다. 그러나, 상기 언급된 문헌에는 직접 또는 에스터기를 통해 연결된 페닐 라디칼을 함유하는 RM, 예컨대 하기 RM을 사용하는 것이 바람직한 것으로 되어 있다:
Figure 112011030743586-pat00001
상기 식에서, x는 3 또는 6이다.
그러나, 중합체-안정화된 청색 상에 또는 PSA 디스플레이에 본 발명에 따른 중합성 화합물로 바람직하게 이루어진 반응성 성분을 사용하는 것은 종래 기술에 기재되어 있지도 않고 종래 기술로부터 명백하지도 않다.
US 7,070,838 호는 2-다이- 또는 -트라이플루오로메틸-1,4-페닐 고리를 함유하는 중합성 화합물 및 중합성 혼합물, LC 중합체 및 콜레스테릭 상을 갖는 LC 디스플레이 및 광학 필름에서의 이의 용도를 기재하고 있다. 하기 구조를 갖는 화학식 1a-2-19의 구체적인 화합물도 또한 상기 문헌에 개시되어 있다:
Figure 112011030743586-pat00002
그러나, LC 디스플레이에서의 사용시 이 화합물의 특성은 개시되어 있지 않다. 또한, 청색 상의 안정화 또는 PSA 디스플레이에서의 이 유형의 화합물의 용도는 US 7,070,838 호에 기재되어 있지도 않고 상기 문헌으로부터 명백하지도 않다.
JP 2005-015473 A 호는 불포화 스페이서 기(알킨일렌 또는 알켄일렌)를 함유하는 중합성 화합물을 개시한다. CF2O 가교를 통해 연결되어 있는 페닐 고리를 함유하는 화학식 1-13-77 내지 1-13-84, 1-13-134, 1-13-135, 1-56-9, 1-56-10, 1-56-23, 1-56-24의 구체적인 화합물 및 광학 이방성 필름의 제조 및 강유전성 LC 매질에서의 이의 용도 또한 상기 문헌에 개시되어 있다. 예컨대 하기 구조를 갖는 구체적인 화합물도 상기 문헌에 개시되어 있다:
Figure 112011030743586-pat00003
그러나, 청색 상의 안정화 또는 PSA 디스플레이에서의 이 유형의 화합물의 용도는 JP 2005-015473 A 호에 기재되어 있지도 않고 상기 문헌으로부터 명백하지도 않다.
본 발명은 청색 상(blue phase)을 갖는 LC 디스플레이, 또는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에서의, 하기 화학식 I의 화합물의 용도, 또는 화학식 I의 화합물 하나 이상을 중합시킴으로써 수득될 수 있는 중합체의 용도에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure 112016039383377-pat00004
상기 식에서,
Pa 및 Pb는 각각 서로 독립적으로 중합성 기이고,
Spa 및 Spb는 각각 서로 독립적으로 스페이서 기이고,
s1 및 s2는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이며,
Q1 및 Q2는 각각 서로 독립적으로 -CF2O- 또는 -OCF2-이며,
A1, A2 및 A3은 각각 서로 독립적으로
a) 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 1,4'-바이사이클로헥실렌으로 이루어진 군,
b) 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는, 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌으로 이루어진 군,
c) 각각 L에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 테트라하이드로퓨란-2,5-다이일, 사이클로뷰트-1,3-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 티오펜-2,5-다이일 및 셀레노펜-2,5-다이일로 이루어진 군, 및
d) 하나 이상이 또한 헤테로원자로 대체될 수 있는, 5 내지 20개의 환상 C 원자를 갖는, 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환되는, 다환상 라디칼로서, 바람직하게는 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵테인-2,6-다이일,
Figure 112011030743586-pat00005
로 이루어진 군으로부터 선택되고, 추가로 상기 라디칼 중 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중 결합이 단일 결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH기가 N으로 대체될 수 있는, 다환상 라디칼로 이루어진 군,
중에서 선택되는 라디칼이며,
각각의 L은 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5이거나, 또는 각각의 경우 임의적으로 플루오르화되는, C 원자 1 내지 12개의, 직쇄 또는 분지된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이며,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, F, 또는 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는 C 원자 1 내지 12개의 직쇄 또는 분지된 알킬이고,
M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-이고,
Y1 및 Y2는 각각 서로 독립적으로 R0에 대해 상기 나타낸 의미중 하나를 갖거나, 또는 Cl 또는 CN이고, 바람직하게는 H, F, Cl, CN, OCF3 또는 CF3이다.
본 발명은 또한 화학식 I의 화합물 하나 이상, 및 임의적으로 추가로 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한 화학식 I의 화합물 하나 이상 및 메소겐성, 액정 및/또는 중합성일 수 있는 하나 이상의 추가적인 화합물을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한 화학식 I의 화합물 하나 이상을 중합시킴으로써 수득될 수 있는 중합체를 포함하고 메소겐성, 액정 및/또는 중합성일 수 있는 하나 이상의 추가적인 화합물을 임의적으로 포함하는 LC 매질에 관한 것이다
본 발명은 추가로,
화학식 I의 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합성 성분 또는 이 중합성 성분의 중합된 형태, 및
상기 및 하기에 기재되는 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 저분자량(즉, 단량체 및 비중합성) 화합물(이는 바람직하게는 메소겐성 또는 액정임)을 포함하는, 하기에서 "LC 호스트 혼합물"로 일컬어지는 액정 성분
을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한 청색 상을 갖는 LC 디스플레이 또는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에서의, 화학식 I의 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 상기 및 하기에 기재되는 LC 호스트 혼합물을 화학식 I의 화합물 하나 이상 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는, 상기 및 하기 기재되는 LC 매질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 특히 가능한 최대 온도 범위에 걸쳐 청색 상을 안정화시키기 위한, LC 디스플레이에서의 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 이를 포함하는 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 바람직하게는 전기장 또는 자기장을 인가한 상태에서 PSA 디스플레이에서 화학식 I의 화합물(들)의 동일 반응계내 중합에 의해 LC 매질에 경사각을 생성시키기 위한, PS 및 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 이를 포함하는 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 하나 이상 또는 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 청색 상을 갖는 디스플레이, PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 또는 PSA-TN 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 또한 중합성 화합물중 하나 이상이 화학식 I로부터 선택됨을 특징으로 하는, 2개의 기판 및 2개의 전극, 및 기판들 사이에 위치하고 중합된 성분과 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질 층을 갖는 LC 셀을 함유하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것으로, 이 때 하나 이상의 상기 기판은 투광성이고, 하나 이상의 상기 기판은 1 또는 2개의 전극을 가지며, 상기 중합된 성분은 LC 매질에서 LC 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 바람직하게는 전극에 전압을 인가하면서 중합시킴으로써 수득될 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 상기 및 하기 기재되는 LC 호스트 혼합물 및 하나 이상의 중합성 화합물(이들중 적어도 하나는 화학식 I로부터 선택됨)을 포함하는 LC 매질을, 상기 및 하기 기재되는 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀 내로 도입하고, 바람직하게는 전압을 전극에 인가하면서 중합성 화합물을 중합시키는, 상기 및 하기 기재되는 LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PS 및 PSA 디스플레이는 바람직하게는 LC 셀을 구성하는 기판중 하나 또는 둘 다에 도포되는 투명한 층의 형태의 전극 2개를 갖는다. 각각의 경우, 예컨대 본 발명에 따른 PSA-VA, PSA-OCB 또는 PSA-TN 디스플레이에서와 같이 2개의 기판 각각에 하나의 전극이 도포되거나, 또는 예를 들어 본 발명에 따른 PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에서와 같이 2개의 전극이 2개의 기판중 하나에만 도포되고 다른 기판에는 전극이 없다.
본 발명은 또한 화학식 I의 신규 화합물, 이의 제조 방법, 및 이러한 방법에 사용되거나 이러한 방법으로부터 수득되는 신규 중간체, 구체적으로는 라디칼 A1, A2 및 A3중 하나 이상이, 5 내지 20개의 환상 C 원자(이들중 하나 이상은 또한 헤테로원자로 대체될 수 있음)를 갖는 임의적으로 치환되는 포화 또는 부분 또는 완전 불포화 다환상 라디칼로 이루어진, 화학식 I에 정의된 바와 같은 군 d)로부터 선택되는 상기 및 하기 정의되는 화학식 I 및 그의 하위 화학식의 화합물에 관한 것이다.
LC 매질 또는 그에 존재하는 중합성 또는 중합된 성분이 하기 화학식 M의 임의의 화합물을 함유하지 않는, 상기 및 하기 기재되는 LC 매질, LC 디스플레이, 방법 또는 용도가 특히 바람직하다:
Figure 112011030743586-pat00006
상기 식에서,
Pa, Pb, Spa, Spb, s1, s2 및 L은 상기 및 하기에서 나타내는 의미를 갖고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
Z2 및 Z3은 각각 서로 독립적으로 -COO- 또는 -OCO-이다.
상기 및 하기에서는 하기 의미가 적용된다:
용어 "환상 C 원자"는 다른 C 원자 및/또는 헤테로원자와 함께 탄소환상 또는 헤테로환상 라디칼을 형성하는 C 원자를 말한다.
"경사" 및 "경사 각"이라는 용어는, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자들의 경사 배향에 관한 것이다. 본원에서 경사 각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축과 평면-평행 외측 플레이트(이는 LC 셀을 형성함) 표면 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다. 여기에서 경사 각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 상응한다. 경사 각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 표시되지 않는 한, 상기 및 하기 개시되는 경사 각 값은 이러한 측정법과 관련된다.
"메소겐성 기"라는 용어는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 이방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합성 성분 중에 액정(LC) 상을 유발하는데 기여하는 기를 나타낸다. 메소겐성 기를 함유하는 화합물(메소겐성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소겐성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소겐성 기는 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소겐성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001) 및 취어스크(C. Tschierske), 펠즐(G. Pelzl) 및 디엘(S. Diele), Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
"스페이서 기" 또는 "스페이서"(상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭됨)라는 용어는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌, 예컨대 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001) 및 취어스크, 펠즐 및 디엘, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368 참조]에 기술되어 있다. 달리 표시되지 않는 한, 상기 및 하기의 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는, 중합성 메소겐성 화합물에서 메소겐성 기와 중합성 기(들)를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
"반응성 메소겐" 또는 "RM"이라는 용어는, 하나의 메소겐성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용기(이는 또한 중합성 기 또는 P 기로도 일컬어짐)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
"저분자량 화합물" 및 "비중합성 화합물"이라는 용어는, 당업자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에 중합에 적합한 작용기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성인 화합물을 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
"1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시" 같은 정의는 카본일기(CO)를 함유하는 라디칼 및 알켄일 및 알킨일 같은 불포화 라디칼이 둘 이상의 C 원자를 갖고, 분지된 라디칼이 셋 이상의 C 원자를 가짐을 의미한다.
중합성 기 Pa 및 Pb는 예컨대 자유-라디칼 또는 이온성 연쇄 중합, 다중부가 또는 중축합 같은 중합 반응, 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 중합체 주쇄 상으로의 부가 또는 축합 등의 중합 반응에 적합한 기이다. 연쇄 중합을 위한 기, 구체적으로는 C=C 이중 결합 및 -C≡C- 삼중 결합을 함유하는 기, 및 예컨대 옥세테인 또는 에폭사이드기 같은 개환 중합에 적합한 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 Pa 및 Pb는
Figure 112011030743586-pat00007
로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이 때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H 또는 C 원자 1 내지 5개의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이며, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, C 원자 1 내지 5개의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이며, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl 또는 C 원자 1 내지 5개의 알킬이고, Phe는 P-Sp-가 아닌 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌이며, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이며, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
특히 바람직한 기 Pa ,b는
Figure 112016039383377-pat00172
로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이 때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H 또는 C 원자 1 내지 5개의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이며, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, C 원자 1 내지 5개의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이며, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이며, Phe는 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이며, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 특히 바람직한 기 Pa,b는 CH2=CW1-CO-O-, 특히 CH2=CH-CO-O-, CH2=C(CH3)-CO-O- 및 CH2=CF-CO-O-, 또한 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure 112016039383377-pat00173
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
다른 매우 특히 바람직한 기 Pa,b는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세테인 및 에폭사이드기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기이다.
바람직한 스페이서 기 Spa,b는 화학식 Sp"-X"으로부터 선택되어 라디칼 Pa/b-Spa/b-가 화학식 Pa/b-Sp"-X"에 상응하도록 하는데, 이 때 Sp"은, F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 임의적으로 일치환 또는 다치환된 C 원자 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 알킬렌이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 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 있으며, X"은 -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 결합이며, R00 및 R000은 각각 서로 독립적으로 H 또는 C 원자 1 내지 12개의 알킬이며, Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이다.
X'은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp"은 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR00R000-O)p1-이고, 이 때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R00 및 R000은 상기 나타낸 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -Sp"-X"-은 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-O-CO-O-이며, 이 때 p1 및 q1은 상기 나타낸 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"은 예컨대 각각의 경우에 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시뷰틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 뷰텐일렌이다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 Pa 및/또는 Pb는 둘 이상의 중합성 기를 함유하는 라디칼(다작용성의 중합성 라디칼)이다. 이 유형의 적합한 라디칼 및 이들을 함유하는 중합성 화합물 및 이의 제조 방법은 예를 들어 US 7,060,200 B1 호 또는 US 2006/0172090 A1 호에 기재되어 있다.
하기 화학식으로부터 선택되는 다작용성의 중합성 라디칼이 특히 바람직하다:
Figure 112011030743586-pat00010
상기 식에서,
알킬은 단일 결합, 또는 C 원자 1 내지 12개의 직쇄 또는 분지된 알킬렌이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고,
R00 및 R000은 상기 나타낸 의미를 가지며,
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
X는 X'에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로 Pa에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖는다.
화학식 I의 A1은 바람직하게는 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이다:
Figure 112011030743586-pat00011
상기 식에서, 개별적인 고리는 또한 상기 및 하기에 기재되는 바와 같은 L에 의해 추가로 일치환 또는 다치환될 수 있다.
화학식 I의 A1은 특히 바람직하게는 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이다:
Figure 112011030743586-pat00012
Figure 112011030743586-pat00013
.
화학식 I의 A2 및 A3은 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이다:
Figure 112011030743586-pat00014
.
상기 식에서, 개별적인 고리는 또한 상기 및 하기에서 기재되는 바와 같은 L에 의해 추가로 일치환 또는 다치환될 수 있다.
화학식 I의 A2 및 A3은 특히 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 구조식
Figure 112016039383377-pat00174
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이고, 매우 특히 바람직하게는
Figure 112016039383377-pat00016
이다.
화학식 I의 A2 및 A3은 더욱 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이다:
Figure 112011030743586-pat00017
.
화학식 I 및 상기 및 하기 표시되는 그의 하위 화학식의 더욱 특히 바람직한 화합물은 Q1이 -CF2O-이고 Q2가 -OCF2-이고; Q1이 -OCF2-이고 Q2가 -CF2O-이고; Q1 및 Q2가 -CF2O-이고; Q1 및 Q2가 -OCF2-이고; s1 및 s2가 각각 0이고; s1 및 s2가 각각 1이며; s1이 1이고 s2가 0이거나, 또는 s1이 0이고 s2가 1이며; A2 및 A3이 동일한 의미를 갖는 화합물이다.
화학식 I 및 상기 및 하기에 나타내는 그의 하위 화학식의 매우 특히 바람직한 화합물은 Q1이 -CF2O-이고 Q2가 -OCF2-인 화합물이다.
화학식 I의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00018
Figure 112011030743586-pat00019
Figure 112011030743586-pat00020
Figure 112011030743586-pat00021
Figure 112016039383377-pat00175
Figure 112016039383377-pat00176
Figure 112016039383377-pat00177
Figure 112011030743586-pat00025
Figure 112011030743586-pat00026
Figure 112011030743586-pat00027
상기 식에서,
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기 및 하기에 나타내는 의미중 하나를 갖고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
n은 1 내지 24, 바람직하게는 1 내지 12, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 8의 정수이며,
단일 결합 또는 이중 결합 끝에 라디칼이 언급되어 있지 않은 경우, 이는 말단 CH3 또는 CH2 기이다.
상기 화학식 I1 내지 I73에서,
Figure 112016039383377-pat00028
는 바람직하게는 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기이다:
Figure 112011030743586-pat00029
화학식 I 및 그의 하위 화학식의 화합물의 Pa 및 Pb는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 추가로 플루오로아크릴레이트이다.
화학식 I 및 그의 하위 화학식의 화합물의 Spa 및 Spb는 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O- 및 이들의 거울상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼이고, 이들 기는 O 원자가 바로 인접하지 않도록 하는 방식으로 Pa 또는 Pb에 연결되며, 이 때 p1은 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6의 정수이고, 특히 바람직하게는 1, 2 또는 3이다.
본 발명은 또한 하기 화학식 I의 신규 화합물에 관한 것이다:
화학식 I
Pa-(Spa)s1-A2-Q1-A1-Q2-A3-(Spb)s2-Pb
상기 식에서,
Pa, Pb, Spa, Spb, s1, s2, Q1, Q2, A1, A2 및 A3은 상기 및 하기에서 나타내는 의미를 갖고,
라디칼 A1, A2 및 A3중 하나 이상은 또한
하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는 1,3-페닐렌으로 이루어진 군 b1), 및
하나 이상이 헤테로원자로 대체될 수 있는, 환상 C 원자 5 내지 20개의, 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환되는, 다환상 라디칼로 이루어진 군 d)
로부터 선택되며,
바람직하게는 라디칼 A1, A2 및 A3중 하나 이상은 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중 결합이 단일 결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,3-페닐렌, 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵테인-2,6-다이일,
Figure 112016039383377-pat00030
로 이루어진 군으로부터 선택되며, L, R0, R00, M, Y1 및 Y2는 화학식 I에 제시된 의미를 갖는다.
이들 신규 화합물 중에서,
A1이 군 b1) 및 d)로부터 선택되는 라디칼이고; A2 및/또는 A3이 군 b1) 및 d)로부터 선택되는 라디칼이고;
A1이 군 b1) 및 d)로부터 선택되는 라디칼이고, A2 및 A3이 군 d)로부터 선택되는 라디칼이 아니며;
A2 및/또는 A3이 군 b1) 또는 d)로부터 선택되는 라디칼이고, A1이 군 b1) 및 d)로부터 선택되는 라디칼이 아니며;
A1 및/또는 A2 및/또는 A3이 군 d)로부터 선택되는 라디칼이고;
군 d)로부터의 라디칼이,
Figure 112011030743586-pat00031
로 이루어진 군 d1)으로부터 선택되고(이때 또한 하나 이상의 H 원자는 화학식 I에 정의된 L로 대체될 수 있고, L은 특히 바람직하게는 F, CN, SCN, SF5, CH2F, CHF2, CF3, OCH2F, OCHF2 또는 OCF3임);
군 d)로부터의 라디칼이,
Figure 112011030743586-pat00032
로 이루어진 군 d2)로부터 선택되고(이때 또한 하나 이상의 H 원자는 화학식 I에 정의된 L로 대체될 수 있고, L은 특히 바람직하게는 F, CN, SCN, SF5, CH2F, CHF2, CF3, OCH2F, OCHF2 또는 OCF3임);
라디칼 Pa 및 Pb가 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세테인 및 에폭사이드기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
라디칼 Spa 및 Spb가 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO- 및 -(CH2)p1-O-CO-O- 및 이들의 거울상으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이들 라디칼은 O 원자가 바로 인접하지 않도록 하는 방식으로 Pa 또는 Pb에 연결되며, 이 때 p1이 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6의 정수이고, 특히 바람직하게는 1, 2 또는 3이며;
Q1이 -CF2O-이고, Q2가 -OCF2-이고;
Q1이 -OCF2-이고, Q2가 -CF2O-이며;
Q1 및 Q2가 -CF2O-이고;
Q1 및 Q2가 -OCF2-이고;
s1 및 s2가 각각 0이고;
s1 및 s2가 각각 1이며;
s1이 1이고 s2가 0이거나, 또는 s1이 0이고 s2가 1인 화합물이 특히 바람직하다.
이들 신규 화합물 중에서, Q1이 -CF2O-이고 Q2가 -OCF2-인 화합물이 매우 특히 바람직하다.
이들 신규 화합물 중에서, 화학식 I9 내지 I14로 이루어진 군, 화학식 I19 내지 I24로 이루어진 군, 화학식 I33 내지 I38로 이루어진 군, 화학식 I43 내지 I48로 이루어진 군, 화학식 I57 내지 I62로 이루어진 군, 및 화학식 I67 내지 I72로 이루어진 군중 하나 이상으로부터 선택되는 화합물이 또한 매우 특히 바람직하며, 이 때 L은 상기 및 하기에서 나타내는 의미중 하나를 갖고, n은 1 내지 24, 바람직하게는 1 내지 12, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 8의 정수이다.
본 발명은 또한 하기 화학식 IA로부터 선택되는, 화학식 I의 화합물을 제조하기 위한 신규 중간체에 관한 것이다:
[화학식 IA]
Figure 112016039383377-pat00033
상기 식에서,
Q1, Q2, A1, A2, A3, Spa, Spb, s1 및 s2는 화학식 I 또는 그의 하위 화학식에서 나타낸 의미, 또는 상기 및 하기에서 나타내는 바람직한 의미중 하나를 갖고,
G 및 G'은 각각 서로 독립적으로 H 원자 또는 보호기이다.
적합한 보호기 G는 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 보호기는 알킬, 아크릴 및 알킬실릴 또는 아릴실릴기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸이다.
화학식 I과 IA 및 이들의 하위 화학식의 화합물 및 중간체는 당업자에게 공지되어 있고 또한 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie(Methods of Organic Chemistry), Thieme-Verlag, Stuttgart] 같은 유기 화학 분야의 표준 연구에 기재되어 있는 방법과 유사하게 제조될 수 있다.
화학식 I과 IA 및 이들의 하위 화학식의 화합물 및 중간체를 제조하는데 특히 적합하고 바람직한 방법은 하기 반응식에 예로서 도시되어 있고, 바람직하게는 아래 기재되는 단계중 하나 이상을 포함한다.
당업자는 적합한 방식으로 합성을 변형시켜 본 발명에 따른 추가의 화합물을 수득할 수 있을 것이다. 예를 들어 화합물(2) 같은 다이하이드로퀴논 유도체를 다이티아닐륨 염(3)과 반응시킴으로써, 고리에 직접 결합된 알콕시 스페이서 또는 아크릴레이트를 함유하는 특히 바람직한 화합물을 수득한다. 여기에서 최초로 형성된 화합물(4)을 화합물(5)로 전환시킨다. 이어, 예를 들어 메타크릴산을 사용하여 에스터화시킴으로써 하이드록실기를 적합하게 작용화시킨다(반응식 1 참조).
반응식 1: 직접 결합된 아크릴레이트를 함유하는 본 발명에 따른 화합물의 합성 예
Figure 112011030743586-pat00034
Figure 112011030743586-pat00035
알콕시 스페이서를 함유하는 본 발명에 따른 화합물(예를 들어, 반응식 2의 화합물(8))을 수득하고자 하는 경우에는, 화합물(5)을 적합한 염기의 존재하에서 브로모알칸올(6)과 반응시킨다. 아크릴산을 사용하여 생성물을 다시 후속 에스터화시킬 수 있다.
반응식 2: 알콕시 스페이서를 함유하는 본 발명에 따른 화합물의 합성 예
Figure 112011030743586-pat00036
다르게는, 미쓰노부(Mitsunobu) 반응에서 스페이서를 도입할 수도 있다(반응식 3 참조).
반응식 3: 미쓰노부 반응에 의한, 알콕시 스페이서를 함유하는 본 발명에 따른 화합물의 합성 예
Figure 112011030743586-pat00037
본 발명에 따른 PSA 디스플레이를 제조하기 위하여, 전압을 인가하면서 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 중에서 동일 반응계내 중합시킴으로써 중합성 화합물을 중합 또는 가교결합시킨다(하나의 화합물이 둘 이상의 중합성 기를 함유하는 경우). 하나의 단계로 중합을 수행할 수 있다. 또한, 선경사 각을 생성시키기 위하여 먼저 제 1 단계에서 전압을 인가하면서 중합을 수행한 후, 전압을 인가하지 않고 제 2 중합 단계에서 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 중합 또는 가교결합시킬 수도 있다("후경화").
적합하고 바람직한 중합 방법은 예를 들어 열 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 하나 이상의 개시제를 여기에 임의적으로 첨가할 수도 있다. 적합한 중합 조건 및 적합한 개시제 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은 예를 들어 시판중인 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651®, 이르가큐어184®, 이르가큐어907®, 이르가큐어369® 또는 다로큐어(Darocure)1173®[시바 아게(Ciba AG)]이다. 개시제를 사용하는 경우, 그의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1중량%이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 개시제를 사용하지 않는 중합에도 적합한데, 이러한 중합은 예를 들어 물질 비용이 적고 특히 가능한 잔류량의 개시제 또는 그의 분해 생성물에 의한 LC 매질의 오염이 적은 것과 같은 상당한 이점을 수반한다. 따라서, 개시제를 첨가하지 않고서도 중합을 수행할 수 있다. 그러므로, 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
중합성 성분 또는 LC 매질은 또한 RM의 목적하지 않는 자발적인 중합을 방지하기 위하여 하나 이상의 안정화제도 포함할 수 있다. 적합한 안정화제의 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기재되어 있다. 특히 적합한 것은 예컨대 이르가녹스(Irganox)® 1076 같은 이르가녹스® 씨리즈(시바 아게)로부터의 시판중인 안정화제이다. 안정화제를 사용하는 경우, RM 또는 중합성 성분의 총량을 기준으로 한 이들의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500ppm이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물을 개별적으로 중합시킬 수 있으나, 또한 본 발명에 따른 둘 이상의 중합성 화합물을 포함하는 혼합물 또는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합성 화합물과 바람직하게는 메소겐성 또는 액정인 하나 이상의 다른 중합성 화합물(공단량체)을 포함하는 혼합물을 중합시킬 수도 있다. 이러한 혼합물을 중합시키는 경우에는, 공중합체가 형성된다. 본 발명은 또한 상기 및 하기에 언급되는 중합성 혼합물에 관한 것이다. 중합성 화합물 및 공단량체는 메소겐성 또는 비-메소겐성이고, 바람직하게는 메소겐성 또는 액정이다.
본 발명에 따른 디스플레이에 사용하기 적합하고 바람직한 공단량체는 예를 들어 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00038
Figure 112011030743586-pat00039
Figure 112011030743586-pat00040
Figure 112011030743586-pat00041
상기 식에서,
P1 및 P2는 각각 서로 독립적으로 바람직하게는 P에 대해 상기 및 하기에 나타내는 의미중 하나를 갖는 중합성 기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세테인, 비닐옥시 또는 에폭사이드기이고,
Sp1 및 Sp2는 각각 서로 독립적으로 단일 결합 또는 바람직하게는 Spa에 대해 상기 및 하기에 나타내는 의미중 하나를 갖는 스페이서 기, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-(이 기에서 인접한 고리로의 연결은 O 원자를 통해 이루어짐)이며,
p1은 1 내지 12의 정수이고,
라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2-중 하나 이상은 라디칼 Raa이나, 단 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2-중 적어도 하나는 Raa가 아니고,
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 C 원자 1 내지 25개의 직쇄 또는 분지된 알킬, 특히 바람직하게는 임의적으로 일플루오르화 또는 다플루오르화된 직쇄 또는 분지된 C 원자 1 내지 12개의 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일 또는 알킬카본일옥시(여기에서, 알켄일 및 알킨일 라디칼은 둘 이상의 C 원자를 갖고, 분지된 라디칼은 셋 이상의 C 원자를 가짐)이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 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 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-으로 대체될 수 있으며,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이며,
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3이고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고,
Z2 및 Z3은 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이고,
n은 2, 3 또는 4이고,
L은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5 또는 임의적으로 일플루오르화 또는 다플루오르화된 직쇄 또는 분지된 C 원자 1 내지 12개의 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 바람직하게는 F이며,
L' 및 L"은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
s는 0, 1, 2 또는 3이며,
t는 0, 1 또는 2이고,
x는 0 또는 1이다.
화학식 I 또는 IA의 화합물에 더하여, LC 매질 또는 중합성 성분은 바람직하게는 화학식 M16 내지 M29로 이루어진, 특히 바람직하게는 화학식 M16 내지 M21로 이루어진, 매우 특히 바람직하게는 화학식 M16, M17 및 M18로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
LC 매질 또는 중합성 성분은 바람직하게는 Z2 및 Z3이 -COO- 또는 -OCO-인 화학식 M10의 화합물을 포함하지 않는다.
상기 기재된 중합성 화합물 외에, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 저분자량(즉, 단량체 또는 중합되지 않은) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. LC 혼합물은 중합성 화합물의 중합에 이용되는 조건하에서 중합 반응에 대해 안정하거나 비반응성이다. 원칙적으로, 통상적인 VA 및 OCB 디스플레이에 사용하기 적합한 임의의 LC 혼합물이 호스트 혼합물로서 적합하다.
적합한 LC 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. VA 디스플레이용 LC 매질은 EP 1 378 557 A1 호에 기재되어 있다. OCB 디스플레이용 LC 매질은 EP 1 306 418 A1 호 및 DE 102 24 046 A1 호에 기재되어 있다. 청색 상을 갖는 LC 디스플레이용 LC 매질은 WO 2006/063662 A1 호 및 그에 인용된 문헌에 기재되어 있다.
청색 상을 갖는 LC 디스플레이에 사용하기 특히 바람직한 LC 매질이 아래에 기재된다.
청색 상을 갖는 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 I의 화합물 하나 이상 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 중합성 화합물을 포함하고, 바람직하게는 주로 화학식 I의 화합물 하나 이상으로 이루어지며, 매우 특히 바람직하게는 화학식 I의 화합물 하나 이상으로만 이루어지는 중합성 성분 A 1 내지 25%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%, 매우 특히 바람직하게는 3 내지 15%; 바람직하게는 양의 유전 이방성을 갖는 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 저분자량(즉, 단량체 및 비중합성) 화합물을 포함하고, 바람직하게는 주로 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물로 이루어지고, 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물로만 이루어지는 액정 성분 B 20 내지 100%; 임의적으로 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 저분자량(즉, 단량체 및 비중합성) 화합물을 포함하고, 바람직하게는 주로 하기 화학식 III의 하나 이상의 화합물로 이루어지고, 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 III의 하나 이상의 화합물로만 이루어지는 액정 성분 C 1 내지 25%; 및 바람직하게는 20㎛-1 이상, 바람직하게는 40㎛-1 이상, 매우 특히 바람직하게는 60㎛-1 이상의 HTP를 갖는 하나 이상의 광학 활성 및/또는 키랄 화합물을 포함하는 성분 D 1 내지 20%를 포함한다:
[화학식 II]
Figure 112016039383377-pat00042
[화학식 III]
Figure 112016039383377-pat00043
상기 식에서,
R22는 H, F, Cl, CN, NCS, SF5, SO2CF3, 또는 치환되지 않거나 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환되고 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기가 또한 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR01-, -SiR01R02-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY01-CY02- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있는 C 원자 1 내지 20개의 직쇄 또는 분지된 알킬이고,
Y01 및 Y02는 각각 서로 독립적으로 F, Cl 또는 CN이고, 라디칼 Y01 및 Y02 중 하나는 또한 H이며,
R01 및 R02는 각각 서로 독립적으로 H 또는 C 원자 1 내지 12개의 알킬이고,
A21, A22 및 A23은, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게
Figure 112016039383377-pat00044
이고,
Z21 및 Z22는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 단일 결합, -(CH2)4-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CF-, -C≡C-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이며,
X22는 F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, -SO2CF3이거나, 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된, C 원자 1 내지 3개의, 알킬, 알켄일, 알켄일옥시, 알킬알콕시 또는 알콕시이며,
L21 및 L22는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
m은 0, 1 또는 2이고,
n은 0, 1, 2 또는 3이고,
o는 0, 1 또는 2이고,
m+n+o는 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0, 1 또는 2이며,
a, b, c 및 d는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고,
a+b+c+d는 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
A31, A32, A33 및 A34는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게,
Figure 112011030743586-pat00045
이고,
Z31, Z32, Z33, Z34는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게, 단일 결합, -(CH2)4-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CF-, -C≡C-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이며,
R33은, 치환되지 않거나 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된, C 원자 1 내지 15개의, 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 치환되지 않거나 또는 F 또는 Cl에 의해 일치환 또는 다치환된 C 원자 10개 이하의 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O- 라디칼이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 방식으로 -O-, -S-, -SiRxRy-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며,
L31, L32, L33 및 L34는, 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, CN이거나, 또는 치환되지 않거나 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된 C 원자 1 내지 15개의, 알킬 또는 알콕시이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 방식으로 -O-, -S-, -SiRxRy-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 대체될 수 있되, 단 라디칼 L31, L32, L33 및 L34중 적어도 하나는 H가 아니며,
X33은 F, Cl, CF3, OCF3, CN, NCS, -SF5 또는 -SO2-Rz이고,
Rx 및 Ry는 각각 서로 독립적으로 H, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필 또는 뷰틸이고,
Rz는, 치환되지 않거나 또는 F 또는 Cl에 의해 일치환 또는 다치환된 알킬, 바람직하게는 CF3, C2F5 또는 n-C4F9이다.
키랄 성분 D는 바람직하게는 메소겐성 구조를 갖는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 메조 상, 특히 바람직하게는 하나 이상의 콜레스테릭 상을 갖는다. 성분 D의 바람직한 키랄 화합물은 예를 들어 종래 기술로부터 공지되어 있고/있거나 콜레스테릴 노나노에이트(CN), R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, R/S-5011 또는 CB-15[메르크 카게아아(Merck KGaA), 다름스타트] 같은 시판중인 키랄 도판트이다. 예를 들어 DE 34 25 503 호, DE 35 34 777 호, DE 35 34 778 호, DE 35 34 779 호, DE 35 34 780 호, DE 43 42 280 호, EP 01 038 941 호 및 DE 195 41 820 호에 개시되어 있는 바와 같은 하나 이상의 키랄 기와 하나 이상의 메소겐성 기를 함유하는 키랄 도판트가 특히 바람직하다. 또한, 예컨대 WO 98/00428 A1 호에 기재되어 있는 솔비톨, 예컨대 GB 2 328 207 A 호에 기재되어 있는 하이드로벤조인, 예컨대 WO 02/94805 A1 호에 기재되어 있는 키랄 바이나프톨, 예를 들어 WO 02/34739 A1 호에 기재되어 있는 키랄 바이나프톨 아세탈, 예컨대 WO 02/06265 A1 호에 기재되어 있는 키랄 타돌(TADDOL), 또는 예를 들어 WO 02/06196 A1 호 또는 WO 02/06195 A1 호에 기재되어 있는 플루오르화된 가교 기를 함유하는 키랄 화합물도 바람직하다.
청색 상을 갖는 본 발명에 따른 LC 매질의 등명점은 바람직하게는 -30 내지 100℃이다.
LC 매질은 바람직하게는 1 내지 4개 이상의 키랄 화합물을 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 키랄 화합물을 0.01 내지 25%, 바람직하게는 0.1 내지 20%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 20%, 매우 특히는 3 내지 15%의 총 농도로 포함한다.
LC 매질중 모든 중합성 화합물의 총 함량중 화학식 I의 화합물의 비율, 또는 중합성 성분 A)중 화학식 I의 화합물의 비율은 바람직하게는 20 내지 80%, 특히 바람직하게는 40 내지 60%이다.
다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질중 모든 중합성 화합물의 총 함량중 화학식 I의 화합물의 비율, 또는 중합성 성분 A)중 화학식 I의 화합물의 비율은 50% 이상, 특히 바람직하게는 60 내지 100%이다.
다른 특히 바람직한 실시양태가 아래에 기재된다.
- LC 매질은 1, 2 또는 3개의 화학식 I의 화합물을 포함한다;
- 성분 B는 화학식 II의 화합물에 더하여 하기 화학식 Z의 하나 이상의 에스터 화합물을 바람직하게는 5 내지 35%, 특히 바람직하게는 10 내지 30%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 20%의 농도로 포함한다:
Figure 112011030743586-pat00046
상기 식에서,
Rz는 화학식 II의 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
Figure 112016039383377-pat00047
는
Figure 112016039383377-pat00048
이고,
Xz는 F, Cl, CN, NCS, OCF3, CF3 또는 SF5이고,
(F)는 F 또는 H이다;
- 성분 B는 화학식 II의 화합물에 더하여 하기 화학식 N의 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure 112011030743586-pat00049
상기 식에서,
RN은 화학식 II의 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고, 바람직하게는 알킬 또는 알킬-C≡C-이고,
"알킬"은 바람직하게는 직쇄인 C 원자 1 내지 7개의 알킬이며,
(F)는 F 또는 H이고,
n은 0 또는 1이다;
- 성분 B는 화학식 II의 화합물에 더하여 하기 화학식 E의 하나 이상의 화합물을 바람직하게는 10 내지 30%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%의 농도로 포함한다:
Figure 112011030743586-pat00050
상기 식에서,
RE는 화학식 II의 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고, 바람직하게는 C1-C7-알킬이며,
Figure 112011030743586-pat00051
는
Figure 112011030743586-pat00052
이다;
- LC 매질은 하기 화학식 Q1 및/또는 Q2의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure 112011030743586-pat00053
상기 식에서,
RQ는 화학식 II의 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
XQ는 화학식 Z의 Xz에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
YQ는 H 또는 F이고,
n 및 m은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이다;
- LC 매질은 하기 화학식 Dx1 및/또는 Dx2의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure 112011030743586-pat00054
상기 식에서, RD는 화학식 II의 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖는다.
화학식 I의 화합물 하나 이상 외에, X22가 F, Cl, CN, NCS, CF3 또는 OCF3인 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
화학식 I, II, III, Z, N, E, Q1, Q2, Dx1 및 Dx2의 화합물은 무색이고 안정하며 서로 또는 다른 액정 성분과 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 개별 성분 및 화학식 I, II, III, Z, N, E, Q1, Q2, Dx1 및 Dx2의 화합물은 공지되어 있거나, 또는 관련 분야의 당업자가 이의 제조 방법을 종래 기술로부터 용이하게 유추할 수 있는데, 왜냐하면 이들 방법이 문헌에 기재되어 있는 표준 방법에 기초를 두고 있기 때문이다.
그 자체로 통상적인 방식으로, 예를 들면 상기 언급된 화합물중 하나 이상을 상기 정의된 하나 이상의 중합성 화합물과, 또한 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써, 본 발명에 따른 LC 매질을 제조한다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 성분의 목적량을 유리하게는 승온에서 주요 구성요소를 구성하는 성분에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올중 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합시킨 후에 예컨대 증류에 의해 다시 용매를 제거하는 것도 가능하다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
청색 상을 갖는 LC 디스플레이용의 본 발명에 따른 LC 매질은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는 추가의 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 억제제, 안정화제 또는 표면-활성 성분도 포함할 수 있다. 이들은 중합성이거나 비중합성일 수 있다. 따라서, 중합성 첨가제는 중합성 성분에 속하는 것으로 생각된다. 따라서, 비중합성 첨가제는 액정 성분에 속하는 것으로 생각된다.
편광판, 전극 기판 및 표면-처리된 전극 층을 갖는, 청색 상을 갖는 본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는 종래 기술, 예컨대 DE 102 41 301 호, DE 102 17 273 A1 호, DE 102 41 301 호, DE 102 536 06 호, DE 103 13 979 호에 기재되어 있는 바와 같이 당업자에게 공지되어 있는 이 유형의 디스플레이에 통상적인 구조에 상응한다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이는 바람직하게는 하기 구성요소를 포함하며, 이 디스플레이는 스위칭되지 않은 상태의 LC 매질이 광학 등방성 상, 바람직하게는 청색 상을 갖는 온도에서 작동된다:
- 1 또는 2개의 기판,
- 2개의 기판중 하나 상에만 2개의 전극을 갖거나 또는 2개의 기판 각각 상에 하나의 전극을 갖는 전극 배열,
- 1 또는 2개의 편광판, 및
- 2개 기판들 사이에 위치하는 본 발명에 따른 LC 매질 층.
청색 상으로의 LC 매질의 상 전이는 통상 청색 상보다 저온에서 존재하는 콜레스테릭 상으로부터 출발하여 이루어진다. 본 발명에 따른 LC 디스플레이(즉, 중합체 안정화 후)의 작동 온도는 바람직하게는 청색 상으로의 LC 매질의 상 전이(즉, 통상적으로는 콜레스테릭 상-청색 상 전이) 온도보다 높으며, 특히 바람직하게는 이 상-전이 온도보다 0.2 내지 50°, 매우 특히 바람직하게는 0.1 내지 40° 더 높다. 또한, LC 디스플레이의 작동 온도는 바람직하게는 청색 상으로부터 등방성 상으로의 LC 매질의 상 전이 온도(등명점으로도 알려져 있음)보다 낮다. 그러나, 디스플레이는 또한 등방성 상에서, 즉 등명점보다 높은 온도에서 작동될 수도 있다.
청색 상을 갖는 본 발명에 따른 LC 매질은 예컨대 물리적 특성을 개조하기 위하여, 상기 언급된 화학식 II 및 III의 화합물에 더하여, 또한 상기 언급된 화학식 Z, N, E, Q1, Q2, Dx1 및 Dx2의 화합물에 더하여 또는 이들 화합물을 대신하여, 추가의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 당업자에게 공지되어 있다. LC 매질중 이들의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 특히 바람직하게는 0 내지 20%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 15%이다.
본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분(즉, 중합체 안정화 전)은 바람직하게는 전체 폭이 2℃ 이상, 바람직하게는 5℃ 이상, 특히 바람직하게는 10℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 20℃ 이상인 청색 상 온도 범위, 또는 복수개의 연속적인 청색 상이 발생되는 경우에는 모든 청색 상의 조합된 온도 범위를 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분(즉, 중합체 안정화 전)은 바람직하게는 적어도 10 내지 30℃, 특히 바람직하게는 10 내지 40℃, 매우 특히 바람직하게는 0 내지 50℃ 범위의 청색 상(들) 온도 범위를 나타낸다.
상기 및 하기에서 "적어도"는 또한 각각의 경우에 표시되는 하한값 미만 및/또는 각각의 경우에 표시되는 상한값 초과로 연장될 수도 있다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분(즉, 중합체 안정화 전)은 20 내지 40℃ 이상, 특히 바람직하게는 30 내지 80℃ 이상, 매욱 특히 바람직하게는 30 내지 90℃ 이상의 청색 상(들) 온도 범위를 나타낸다. -20 내지 50℃ 이상의 청색 상(들) 온도 범위를 갖는 LC 매질이 추가로 바람직하다.
중합된 성분을 포함하는 본 발명에 따른 LC 매질(즉, 중합체 안정화 후)은 바람직하게는 적어도 30 내지 70℃, 바람직하게는 20 내지 70℃, 특히 바람직하게는 0 내지 80℃, 매우 특히 바람직하게는 -20 내지 80℃의 청색 상(들) 온도 범위를 나타낸다.
중합성 성분을 포함하는 본 발명에 따른 LC 매질의 상-전이 온도와 관련하여, 콜레스테릭 상으로부터 청색 상으로의 전이 온도(T(Ch,BP))[T(N*,BP)로도 알려져 있음]는 중합 동안 일정하거나 낮아지지만(즉, 감소되지만), 바람직하게는 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이 온도(T(BP,I))는 중합 동안 일정하거나 증가된다(즉, 감소되지 않는다). 이는, 청색 상(들)의 중합체 안정화가 바람직하게, 상기 상-전이 온도 중 T(Ch,BP)는 유지되거나 저온쪽으로 이동하는 반면, T(BP,I)는 저온쪽으로 이동되지 않는 방식으로, 즉, 청색 상(들)의 온도 범위가 바람직하게는 적어도 더 저온쪽 또는 더 고온쪽으로, 특히 바람직하게는 더 저온 및 더 고온 양쪽으로 넓어지도록 하는 방식으로 수행된다는 뜻이다(한편, 본 발명에 따른 LC 매질의 등명점도 이와 유사한 방식으로 거동할 것이다).
PSA 디스플레이, 특히 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 또는 PSA-TN 디스플레이에 사용하기 특히 바람직한 LC 매질이 아래에 기재된다.
본 발명에 따라 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 또는 PSA-TN 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하기 성분을 포함한다:
- 중합성 성분 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 미만;
- 액정 성분 95% 초과, 특히 바람직하게는 99% 초과;
- 중합성 화합물, 특히 상기 언급된 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 중합성 화합물 5중량% 미만, 특히 바람직하게는 1중량% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5중량% 미만;
- 본 발명에 따른 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 중합성 화합물 하나, 둘 또는 셋;
- 본 발명에 따른 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 중합성 화합물만 포함하는 중합성 성분;
- 네마틱 액정 상을 갖는 LC 화합물 또는 LC 혼합물인 액정 성분;
- 비키랄 화합물만 포함하는 중합성 및/또는 액정 성분;
- 바람직하게는 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 화합물 및 임의적으로 화학식 M1 내지 M29를 포함하는 목록으로부터 선택되는 상기 언급된 공단량체로부터 선택되는, 하나의 중합성 기를 함유하는 하나 이상의 중합성 화합물(일반응성) 및 둘 이상, 바람직하게는 2개의 중합성 기를 함유하는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합성 화합물(이반응성 또는 다반응성)을 포함하는 중합성 성분;
- 바람직하게는 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 화합물 및 임의적으로 추가로 화학식 M1 내지 M29를 포함하는 목록으로부터의 상기 언급된 공단량체로부터 선택되는, 2개의 중합성 기를 함유하는 본 발명에 따른 중합성 화합물(이반응성)만 포함하는 중합성 성분;
- 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 본 발명에 따른 중합성 화합물 및 공단량체를 제외하고는 말단 비닐옥시기(-O-CH=CH2)를 함유하지 않는 화합물;
- 본 발명에 따른, 특히 화학식 I 또는 그의 하위 화학식의 중합성 화합물로부터 바람직하게 선택되는, 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 중합성 화합물.
PSA-VA 디스플레이에 사용하기 특히 바람직한 LC 매질이 아래에 표시된다:
a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00055
상기 식에서,
a는 1 또는 2이고,
b는 0 또는 1이고,
Figure 112011030743586-pat00056
는
Figure 112011030743586-pat00057
이고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, C 원자 1 내지 12개의 알킬, 바람직하게는 C 원자 1 내지 6개의 알킬 또는 알콕시이고, 이때 또한 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 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 결합, 바람직하게는 단일 결합이며,
L1-4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2이다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F이거나, 또는 라디칼 L1 및 L2중 하나는 F이고 다른 하나는 Cl이거나, 또는 라디칼 L3 및 L4는 둘 다 F이거나, 또는 라디칼 L3과 L4중 하나는 F이고 다른 하나는 Cl이다.
화학식 CY의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00058
Figure 112011030743586-pat00059
Figure 112011030743586-pat00060
Figure 112011030743586-pat00061
상기 식에서,
a는 1 또는 2이고,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이며,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합이다.
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-이다.
화학식 PY의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00062
Figure 112011030743586-pat00063
Figure 112011030743586-pat00064
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬이고,
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합이다.
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-이다.
b) 하기 화학식 ZK의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00065
상기 식에서,
Figure 112011030743586-pat00066
는
Figure 112011030743586-pat00067
Figure 112011030743586-pat00068
이고,
Figure 112011030743586-pat00069
는
Figure 112011030743586-pat00070
이며,
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 C 원자 1 내지 12개의 알킬이고, 이때 또한 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 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 결합, 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 ZK의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00071
Figure 112011030743586-pat00072
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼, 및 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
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-이다.
c) 하기 화학식 DK의 하나 이상의 화합물을 추가적으로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00073
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 나타낸 의미중 하나를 갖고,
Figure 112011030743586-pat00074
는
Figure 112011030743586-pat00075
이고,
Figure 112011030743586-pat00076
는
Figure 112011030743586-pat00077
이며,
e는 1 또는 2이다.
화학식 DK의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00078
Figure 112011030743586-pat00079
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
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-이다.
d) 하기 화학식 LY의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00080
상기 식에서,
Figure 112011030743586-pat00081
는
Figure 112011030743586-pat00082
또는
Figure 112011030743586-pat00083
이고,
f는 0 또는 1이고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 C 원자 1 내지 12개의 알킬이고, 이때 또한 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있으며,
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 결합이며,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2이다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F이거나, 또는 라디칼 L1과 L2중 하나는 F이고 다른 하나는 Cl이다.
화학식 LY의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00084
Figure 112011030743586-pat00085
Figure 112011030743586-pat00086
상기 식에서,
R1은 상기 나타낸 의미를 갖고,
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합이고,
v는 1 내지 6이다.
R1은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 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-이다.
e) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00087
Figure 112011030743586-pat00088
상기 식에서,
알킬은 C1-6-알킬이고,
Lx는 H 또는 F이고,
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2이다.
X가 F인 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
f) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00089
Figure 112011030743586-pat00090
Figure 112011030743586-pat00091
상기 식에서,
R5는 R1에 대해 상기 나타낸 의미중 하나를 갖고,
알킬은 C1-6-알킬이고,
d는 0 또는 1이고,
z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수이다.
이들 화합물의 R5는 특히 바람직하게는 C1-6-알킬 또는 -알콕시 또는 C2-6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 화학식의 하나 이상의 화합물을 5중량% 이상의 양으로 바람직하게 포함한다.
g) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00092
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
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-이다.
LC 혼합물중 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3중량% 이상, 특히 5중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00093
상기 식에서, 알킬*은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이다.
본 발명에 따른 매질은 화학식 B1a 및/또는 B2c의 하나 이상의 화합물을 특히 바람직하게 함유한다.
h) 하기 화학식 T의 하나 이상의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00094
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 상기 나타낸 의미중 하나를 갖고,
Figure 112011030743586-pat00095
및
Figure 112011030743586-pat00096
는 각각 서로 독립적으로
Figure 112011030743586-pat00097
이며,
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F이고,
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F이다.
화학식 T의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00098
Figure 112011030743586-pat00099
Figure 112011030743586-pat00100
Figure 112011030743586-pat00101
상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼이고,
R*은 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합이며,
m은 1 내지 6의 정수이다.
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-이다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시 또는 펜톡시이다.
본 발명에 따른 LC 매질은 화학식 T 및 그의 바람직한 하위 화학식의 터페닐을 0.5 내지 30중량%, 특히 1 내지 20중량%의 양으로 바람직하게 포함한다.
화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 및 알콕시이다.
혼합물의 Δn이 0.1 이상이면 터페닐을 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게 사용한다. 바람직한 혼합물은 바람직하게는 화합물 T1 내지 T22의 군으로부터 선택되는 화학식 T의 하나 이상의 터페닐 화합물 2 내지 20중량%를 포함한다.
i) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00102
Figure 112011030743586-pat00103
상기 식에서, R1 및 R2는 상기 나타낸 의미를 가지며, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일이다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
k) 하기 화학식 FI의 하나 이상의 화합물을 바람직하게는 3중량% 초과, 특히 5중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00104
상기 식에서,
Figure 112011030743586-pat00105
는
Figure 112011030743586-pat00106
이고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7이고,
(F)는 임의적인 플루오르 치환기이고,
q는 1, 2 또는 3이며,
R7은 R1에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖는다.
화학식 FI의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00107
Figure 112011030743586-pat00108
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬이고,
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7이다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
m) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00109
Figure 112011030743586-pat00110
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 나타낸 의미를 갖고,
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이다.
n) 예를 들어 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 같은, 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00111
Figure 112011030743586-pat00112
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 R1에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일이며,
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-0-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합이다.
o) 하기 화학식의 하나 이상의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을 바람직하게는 3 내지 20중량%, 특히 3 내지 15중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00113
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 나타낸 의미를 갖고,
c는 0 또는 1이다.
화학식 BC 및 CR의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00114
Figure 112011030743586-pat00115
Figure 112011030743586-pat00116
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
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-이다.
화학식 BC2의 1, 2 또는 3개의 화합물을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
p) 하기 화학식의 하나 이상의 플루오르화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00117
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 나타낸 의미를 갖고,
b는 0 또는 1이고,
L은 F이며,
r은 1, 2 또는 3이다.
화학식 PH 및 BF의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00118
상기 식에서, R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼이다.
q) 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개를 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
r) 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개를 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
s) 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개를 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 45%, 특히 바람직하게는 5 내지 25%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
t) 전체 혼합물중 화학식 CY, PY 및 ZK의 혼합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 LC 매질.
u) 선경사 각이 바람직하게는 86° 이하인 PSA-VA 디스플레이.
PSA-OCB, PSA-TN, PSA-IPS 또는 PSA-FFS에 사용하기 특히 바람직한 LC 매질이 아래에 기재된다:
a) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질:
Figure 112011030743586-pat00119
상기 식에서,
R0은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 각각 9개 이하의 C 원자를 갖는 n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일이고,
X0은 F, Cl 또는 각각의 경우에 각각 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시이며,
Z0은 -CF2O- 또는 단일 결합이고,
Y1-6은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이다.
X0은 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2이고, 특히 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
화학식 AA의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00120
Figure 112011030743586-pat00121
상기 식에서, R0 및 X0은 상기 나타낸 의미를 갖고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 AA2 및 AA6의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 BB의 화합물은 하기 하위 화학식으로 이루어진 군으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00122
상기 식에서, R0 및 X0은 상기 나타낸 의미를 갖고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 BB1, BB2 및 BB5의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 CC의 화합물은 하기 하위 화학식으로부터 바람직하게 선택된다:
Figure 112011030743586-pat00123
상기 식에서, R0은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 상기 나타낸 의미를 갖고, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬이다.
상기 기재된 중합된 화합물과 상기 언급된 바람직한 실시양태 a) 내지 y)의 화합물의 조합은 항상 높은 등명점 및 높은 HR 값과 동시에 낮은 문턱 전압, 낮은 회전 점도 및 본 발명에 따른 LC 매질 중에서의 매우 우수한 저온 안정성을 야기하고, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 선경사 각을 신속하게 확립시킨다. 특히, LC 매질은 종래 기술로부터의 매질과 비교하여 상당히 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색조 응답 시간을 나타낸다.
액정 혼합물은 80K 이상, 특히 바람직하게는 100K 이상의 네마틱 상 범위, 및 20℃에서 250mPa·s 이하, 바람직하게는 200mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
PSA-VA 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 20℃ 및 1kHz에서 약 -0.5 내지 -10, 특히 약 -2.5 내지 -7.5의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형의 디스플레이에서, 스위치-오프 상태의 LC 매질 층의 분자는 전극 표면에 수직으로 배향되거나(호메오트로픽) 또는 경사 호메오트로픽 배향을 갖는다. 전극에 전압을 인가하면, 종방향 분자 축이 전극 표면에 평행하도록 LC 분자의 재배향이 이루어진다.
본 발명에 따른 OCB-형 디스플레이에서, LC 매질 층의 분자는 "벤드" 배향을 갖는다. 전압을 인가하면, 종방향 분자 축이 전극 표면에 수직이 되도록 LC 분자의 재배향이 이루어진다.
PSA-OCB 형 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1kHz에서 바람직하게는 약 +4 내지 +17의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
VA 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 특히 0.07 내지 0.12이다.
OCB 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 0.16 내지 0.22이다.
PSA-TN, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 0.08 내지 0.13이다. 이들 매질의 유전 이방성은 바람직하게는 +2 내지 +17, 특히 +3 내지 +15이다.
본 발명에 따른 LC 매질은 또한 예컨대 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 성분 또는 키랄 도판트 같은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 이들은 중합성일 수 있거나 또는 비중합성일 수 있다. 따라서, 중합성 첨가제는 중합성 성분에 속하는 것으로 생각된다. 그러므로, 비중합성 첨가제는 액정 성분에 속하는 것으로 생각된다.
LC 매질은 예를 들어 하나 이상의 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 키랄 도판트를 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어 다색성 염료, 다른 나노입자, 전도성을 개선시키기 위한 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라뷰틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착염[예를 들어, 할러(Haller) 등, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973) 참조], 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 배향을 변화시키기 위한 성분 0 내지 15중량%를 LC 매질에 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 성분은 예컨대 DE-A 22 09 127 호, 22 40 864 호, 23 21 632 호, 23 38 281 호, 24 50 088 호, 26 37 430 호 및 28 53 728 호에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 a) 내지 z)의 개별적인 성분은 공지되어 있거나, 또는 이의 제조 방법은 관련 분야의 당업자가 종래 기술로부터 용이하게 유도해낼 수 있는데, 이들 방법이 문헌에 기재되어 있는 표준 방법에 기초하고 있기 때문이다. 화학식 CY의 상응하는 화합물은 예를 들어 EP-A-0 364 538 호에 기재되어 있다. 화학식 ZK의 상응하는 화합물은 예컨대 DE-A-26 36 684 호 및 DE-A-33 21 373 호에 기재되어 있다.
그 자체로 통상적인 방식으로, 예를 들어 상기 언급된 화합물중 하나 이상을 상기 정의된 하나 이상의 중합성 화합물 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질을 제조한다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 성분의 목적량을 유리하게는 승온에서 주요 구성요소를 구성하는 성분에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올중 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합한 후 예컨대 증류에 의해 용매를 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이 또한 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물도 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이의 구조는 도입부에 인용된 종래 기술에 기재되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하학적 구조에 상응한다. 돌출부가 없는 기하학적 구조, 특히 또한 색필터 쪽의 전극이 구조화되지 않고 TFT 쪽의 전극만 슬롯을 갖는 것이 바람직하다. PSA-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극은 예를 들어 US 2006/0066793 A1 호에 기재되어 있다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 본 발명을 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 당업자에게 바람직하게 사용되는 화합물과의 바람직한 혼합물 컨셉 및 이들의 개별적인 농도 및 서로의 조합을 보여준다. 또한, 본 실시예는 어떤 특성 및 특성 조합이 획득가능한지를 예시한다.
하기 약어가 사용된다:
(n, m, z: 각각의 경우, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6임)
표 A
Figure 112011030743586-pat00124
Figure 112011030743586-pat00125
Figure 112011030743586-pat00126
Figure 112011030743586-pat00127
Figure 112011030743586-pat00128
Figure 112011030743586-pat00129
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 표 A로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표 B
표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 보여준다.
Figure 112011030743586-pat00130
Figure 112011030743586-pat00131
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 0,01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 도판트를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
표 C
표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 보여준다.
(여기에서, n은 1 내지 12의 정수이고, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이며, 말단 메틸기는 도시되지 않음)
Figure 112011030743586-pat00132
Figure 112011030743586-pat00133
Figure 112011030743586-pat00134
Figure 112011030743586-pat00135
Figure 112011030743586-pat00136
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 1ppm 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 1ppm 내지 1중량%의 안정화제를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 표 C로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
표 D
표 D는 바람직하게는 반응성 메소겐성 화합물로서 본 발명에 따른 LC 매질에 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 보여준다.
Figure 112011030743586-pat00137
Figure 112011030743586-pat00138
Figure 112011030743586-pat00139
Figure 112011030743586-pat00140
Figure 112011030743586-pat00141
Figure 112011030743586-pat00142
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 메소겐성 매질은 표 D로부터의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 부호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589nm에서의 비정상(extraordinary) 굴절률을 나타낸다.
n0은 20℃ 및 589nm에서의 정상(ordinary) 굴절률을 나타낸다.
Δn은 20℃ 및 589nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.
ε⊥은 20℃ 및 1kHz에서 방향자(director)에 수직인 유전율(dielectric permittivity)을 나타낸다.
ε∥은 20℃ 및 1kHz에서 방향자에 평행인 유전율을 나타낸다.
Δε은 20℃ 및 1kHz에서의 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 나타낸다.
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, 본 출원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 용매 없이 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본 출원에 표시되는 모든 온도 값, 예를 들면 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 표시된다. M.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, Tg는 유리 상태이고, 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, 메르크 카게아아, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589nm에서 측정되며, Δε은 1kHz에서 측정된다.
본 발명에서 "문턱 전압"이란 용어는 달리 명백하게 기재되지 않는 한 또한 프레데릭스(Freedericks) 문턱값으로도 알려져 있는 용량성 문턱값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서는, 일반적으로 있는 일이지만, 10% 상대 명암비에 대한 광학 문턱값(V10)이 표시될 수도 있다.
용량성 문턱 전압을 측정하는데 사용되는 디스플레이는 20㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트로 이루어지며, 이들 각각은 내측에 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은(unrubbed) 폴리이미드 배향 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 배향을 유발시킴)을 갖는다.
경사 각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은 4㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트로 이루어지며, 이들 각각은 내측에 전극 층 및 상부의 폴리이미드 배향 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평형하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 배향을 유발시킨다.
중합성 화합물은 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류, 1kHz)을 동시에 인가하면서 예정된 시간 동안 한정된 강도의 UVA 광(통상 365nm)을 조사함으로써 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 기재되지 않는 한, 50mW/cm2 수은 증기 램프를 사용하며, 강도는 365nm 밴드-통과 필터가 장치된 표준 UV 미터(모델 유시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 측정한다.
결정 회전 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 경사 각을 측정한다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다.
VHR 값은 다음과 같이 측정된다: 0.3%의 중합성 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 가하고, 생성 혼합물을 TN-VHR 시험 셀(90°로 러빙됨, TN-폴리이미드 배향 층, 층 두께 d는 약 6㎛)에 도입한다. HR 값은, 1V, 60Hz, 64μs 펄스로 2시간 동안 UV 노출(태양 시험)시킨 전후에, 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105).
"LTS"로도 일컬어지는 저온 안정성, 즉 LC 혼합물이 저온에서 자발적으로 개별 성분으로 결정화되어 나오는 안정성을 조사하기 위하여, LC/RM 혼합물 1g을 함유하는 병을 -10℃의 저장고에 넣고, 혼합물이 결정화되어 나오는지를 주기적으로 점검한다.
소위 "HTP"("나선형 꼬임력")은 LC 매질중 광학 활성 또는 키랄 성분의 나선형 꼬임력(㎛)을 말한다. 달리 표시되지 않는 한, 20℃에서 시판중인 네마틱 LC 호스트 혼합물 MLD-6260(메르크 카게아아) 중에서 HTP를 측정한다.
실시예 1
화합물 (1): 5-{4-[(4-{[4-(5-아크릴로일옥시펜트-1-인일)페닐]다이플루오로메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인일 아크릴레이트
1.1. 1,4-비스[(4-브로모페닐)다이플루오로메톡시]-2-메틸벤젠
Figure 112011030743586-pat00143
2-(4-브로모페닐)-5,6-다이하이드로-4H-1,3-다이티인-1-일륨 트라이플레이트 102g(0.24몰)을 먼저 -70℃에서 다이클로로메테인 500ml에 도입하고, 트라이에틸아민 38ml(0.27몰)를 첨가한 다음, 다이클로로메테인 100ml중 2-메틸하이드로퀴논 9.0g(72.5밀리몰)의 용액을 첨가한다. 30분 후, 트라이에틸아민 트리스하이드로플루오라이드 117ml(0.73몰)를 첨가하고, 이어 다이클로로메테인 100ml중 브롬 37ml(0.72몰)의 용액을 적가한다. 그 후, 혼합물을 1시간동안 교반하고 냉각을 제거한 다음, 배치를 5℃로 해동시키고 10% 수산화나트륨 용액 1리터를 첨가한다. 수성 상을 분리해내고 다이클로로메테인으로 3회 추출한다. 합쳐진 유기 상을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시킨 다음 용매를 진공에서 제거한다. 헵테인/톨루엔(4:1)을 사용하여 실리카겔을 통해 잔사를 여과하고, 조질 생성물을 에탄올로부터 재결정화시켜, 1,4-비스[(4-브로모페닐)다이플루오로-메톡시]-2-메틸벤젠을 무색 고체로서 수득한다.
1.2. 5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜트-1-인일)페닐]메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인-1-올
Figure 112011030743586-pat00144
1,4-비스-[(4-브로모페닐)다이플루오로메톡시]-2-메틸벤젠 29.5g(55.2밀리몰)을 먼저 DMF 400ml에 도입하고, 트라이에틸아민 30ml, 요오드화구리(I) 1g(5.2밀리몰) 및 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드 4.0g(5.7밀리몰)을 첨가한 다음, 혼합물을 60℃로 가온하고, DMF 100ml중 1-펜틴올 17.0g(0.2몰)의 용액을 첨가한다. 배치를 75℃에서 하룻밤동안 교반하고 MTB 에터를 첨가한 후 혼합물을 물로 2회 세척한다. 수성 상을 MTB 에터로 추출하고, 합쳐진 유기 상을 포화 염화나트륨 용액으로 세척한 다음 황산나트륨 상에서 건조시킨다. 용매를 진공에서 제거하고, 잔사를 헵테인/톨루엔(1:1)으로부터 재결정화시켜, 5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜트-1-인일)페닐]메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인-1-올을 무색 고체로서 수득한다.
1.3. 5-{4-[(4-{[4-(5-아크릴로일옥시펜트-1-인일)페닐]다이플루오로메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인일 아크릴레이트
Figure 112011030743586-pat00145
5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜트-1-인일)페닐]-메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인-1-올 2.20g(4.07밀리몰)을 먼저 다이클로로메테인 70ml에 도입하고, 트라이에틸아민 2.5ml(18밀리몰) 및 이어 다이클로로메테인 10ml중 아크릴로일 클로라이드 1.2ml(15밀리몰)를 빙냉하면서 첨가한다. 냉각을 제거하고 배치를 실온에서 2시간동안 교반한다. 용매를 진공에서 제거하고, 헵텐/MTB 에터(3:2)로 실리카겔 상에서 잔사를 크로마토그래피로 처리하여, 5-{4-[(4-{[4-(5-아크릴로일옥시펜트-1-인일)-페닐]다이플루오로메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인일 아크릴레이트를 융점 51℃의 무색 고체로서 수득한다.
상 거동 Tg -50 C 51 I.
실시예 2
화합물 (2): 5-{4-[(4-{[4-(5-메타크릴로일옥시펜틸)페닐]다이플루오로-메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜틸 메타크릴레이트
2.1. 5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜틸)페닐]메톡시}-2-메틸-페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜탄-1-올
Figure 112011030743586-pat00146
5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜트-1-인일)페닐]메톡시}-3-메틸-페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜트-4-인-1-올을 THF 중에서 팔라듐/활성탄 촉매 상에서 완전히 수소화시킨다. 촉매를 여과해내고 여액을 진공에서 증발시켜, 5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜틸)페닐]메톡시}-2-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}-펜탄-1-올을 수득하는데, 이는 추가 반응에 사용하기에 충분히 순수하다.
2.2. 5-{4-[(4-{[4-(5-메타크릴로일옥시펜틸)페닐]다이플루오로메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로메틸]페닐}펜틸 메타크릴레이트
Figure 112011030743586-pat00147
Figure 112011030743586-pat00148
5-{4-[(4-{다이플루오로-[4-(5-하이드록시펜틸)페닐]메톡시}-2-메틸페녹시)다이플루오로-메틸]페닐}펜탄-1-올 및 메타크릴로일 클로라이드로부터 출발하여 1.3.하에 기재된 것과 유사하게 합성시켜, 5-{4-[(4-{[4-(5-메타크릴로일옥시펜틸)페닐]다이플루오로메톡시}-3-메틸페녹시)다이플루오로-메틸]페닐}펜틸 메타크릴레이트를 융점 26℃의 무색 고체로서 수득한다.
상 거동 Tg -56 C 26 N (-11) I
실시예 3 내지 25
실시예 1 및 2와 유사하게 본 발명에 따른 하기 화합물을 제조한다:
Figure 112011030743586-pat00149
Figure 112011030743586-pat00150
Figure 112011030743586-pat00151
Figure 112011030743586-pat00152
Figure 112011030743586-pat00153
Figure 112011030743586-pat00154
Figure 112011030743586-pat00155
Figure 112011030743586-pat00156
용도 실시예 1
하기 단량체를 사용한다:
Figure 112011030743586-pat00157
하기 첨가제를 사용한다:
Figure 112011030743586-pat00158
Figure 112016039383377-pat00178
하기 기본 혼합물(호스트) H1을 사용한다:
Figure 112011030743586-pat00160
실시예 5로부터의 본 발명에 따른 단량체(5)를 포함하는 본 발명에 따른 중합성 LC 혼합물 M1, 및 종래 기술로부터의 단량체 RM257을 포함하는 대조용 혼합물 C1 내지 C3을, 상기 언급한 단량체와 첨가제를 혼합함으로써 기본 혼합물 H1로부터 제조한다. 혼합물의 조성은 표 1에 기재된다.
Figure 112011030743586-pat00161
중합 전에 아래 기재되는 바와 같이 혼합물의 특징을 결정한다. 이어, 1회 조사함으로써(180초) 청색 상에서 반응성 성분을 중합시키고, 생성된 매질의 특징을 다시 결정한다.
중합에 대한 설명
샘플의 중합 이전에, 약 10마이크론의 두께 및 2×2.5cm의 면적을 갖는 시험 셀에서 매질의 상 특성을 정립한다. 75℃의 온도에서 모세관 작용으로 충전을 수행한다. 1℃/분의 온도 변화로 스테이지를 가열하면서 편광 현미경 하에서 측정한다.
상기 매질의 중합은 180초 동안 약 3.0mW/cm2의 유효 전력을 갖는 UV 램프[다이맥스(Dymax), 블루웨이브 200, 365nm 간섭 필터]를 사용한 조사에 의해 수행된다. 중합은 전광 시험 셀에서 직접 수행된다.
중합은 초기에 매질이 청색 상 I(BP-I)으로 존재하는 온도에서 수행된다. 중합은 점차적으로 중합을 완결시키는 복수개의 부분-단계들로 수행된다. 일반적으로 청색 상의 온도 범위는 중합 동안 변한다. 그러므로, 매질이 계속 청색 상으로 존재하게 하는 방식으로 각 부분-단계 사이에서 온도를 조절한다. 실제로, 약 5초 이상의 매 조사 처리 후 편광 현미경 하에서 샘플을 관찰함에 의해 이를 수행할 수 있다. 샘플이 보다 어두워지면, 이는 등방성 상으로의 전이를 나타낸다. 다음 부분-단계에서의 온도를 상응하게 감소시킨다.
최대 안정화를 이루는 전체 조사 시간은 기재된 조사 전력에서 전형적으로 180초이다. 추가의 중합은 최적화된 조사/온도 프로그램에 따라 수행될 수 있다.
다르게는, 또한 중합은, 특히 넓은 청색 상이 중합 이전에 이미 존재하는 경우 단일 조사 단계로 수행될 수도 있다.
전광 특성화
청색 상의 전술된 중합 및 안정화 후에, 청색 상의 상 폭을 결정한다. 이어서 전광 특성화를 이 범위 내에서, 필요한 경우 또한 그 밖에서의 다양한 온도에서 수행한다. 사용되는 시험 셀의 한 면에서 셀 표면 상에 인터디지털(interdigital) 전극을 고정시킨다. 셀 갭, 전극 간격(separation) 및 전극 폭은 전형적으로 각각 10마이크론이다. 이런 균일한 치수는 이하에서 갭 폭으로 불린다. 전극에 의해 덮힌 면적은 약 0.4cm2이다. 시험 셀은 배향 층을 갖지 않는다.
전광 특성화를 위해, 셀을 교차된 편광 필터들 사이에 위치시키는데, 이 때 전극들의 종방향은 편광 필터의 축에 대해 45° 각도를 갖는다. 측정은 셀 평면에 대해 직각에서 DMS301(오트로닉-멜쳐스)을 사용하거나 편광 현미경 상에서 고감도(highly sensitive) 카메라에 의해 수행된다. 무-전압 상태에서, 기재된 배열은 본질적으로 어두운 이미지(0% 투과율로 정의됨)를 생성한다.
먼저, 특성 구동 전압 및 그 후 응답 시간을 시험 셀에서 측정한다. 후술되는 바와 같이 교대되는 신호(주파수 100Hz) 및 가변 진폭을 갖는 방형 전압 형태로 셀 전극에 작동 전압을 인가한다.
투과율은 작동 전압을 증가시키면서 측정된다. 투과율의 최대값 도달은 특징적인 양의 작동 전압(V100)을 정의한다. 동일하게, 최대 투과율의 10%에서 특성 전압(V10)이 결정된다. 이들 값은 청색 상의 영역에서의 다양한 온도에서 측정된다.
청색 상의 온도 범위의 상한 및 하한에서, 비교적 높은 특성 작동 전압(V100)이 관찰된다. 최소 작동 전압의 영역에서, V100은 일반적으로 단지 온도와 함께 천천히 증가한다. 이 온도 범위(T1 및 T2에 의해 한정됨)는 사용가능한 평탄 온도 범위(flat temperature range, FR)로 일컬어진다. 이 '평탄 범위'(FR)의 폭은 (T2-T1)이고, 평탄 범위의 폭(WFR)으로 공지되어 있다.
T1 및 T2의 정확한 값은 V100/온도 그래프의 평탄 곡선 부분 FR과 인접한 급경사 곡선 부분에서의 접선들의 교차부분에 의해 결정된다.
측정의 두번째 부분에서는, 온(on) 및 오프(off)(τon, τoff)를 스위칭하는 동안 응답 시간을 측정한다. 응답 시간(τon)은 선택된 온도에서 V100의 수준에서의 전압 인가 후에 90% 강도를 달성하는데 걸린 시간으로 정의된다. 응답 시간(τoff)은 0V로 전압을 감소시킨 후 V100에서의 최대 강도로부터 출발하여 90%가 감소되는데 걸리는 시간으로 정의된다. 응답 시간은 또한 청색 상의 영역에서의 다양한 온도에서 측정된다.
추가 특성화로서, 0V와 V100 사이에서 연속적으로 증가 및 감소하는 작동 전압에서의 투과율을 FR 내의 온도에서 측정한다. 두 곡선 사이의 차이는 이력 현상으로 알려져 있다. 예컨대 0.5·V100에서의 투과율 차이 및 50% 투과율에서의 전압 차이는 특성 이력현상 값이고, 각각 ΔT50 및 ΔV50으로서 공지되어 있다. 또한, 제 1 스위칭-온 동안과 후속 스위칭 오프 동안의 명암비는 개별적인 최대 투과율과 최소 투과율의 비로서 구별된다.
결과는 표 2에 요약되어 있다.
측정값 M1 C1 C2 C3
중합 전의 전이점 32.6 44.1 44.1 49.6
청색 상의 온도 범위 - - - -
V10(20℃)
V100(20℃) 74.6V 67.9V 80.5V 55.3
ΔV50(20℃) 5.7 6.5 6.9 4.2
명암비, 스위칭 온 403 500 494 45
명암비, 스위칭 오프 371 33 68 50
갭폭 10㎛ 10㎛ 10㎛ 10㎛
본 발명에 따른 단량체(5)를 사용하여 제조된 중합체-안정화된 매질 M1은 중합체-안정화된 매질 C1 및 C2에 비해 이력현상(ΔV50)의 감소를 나타내고, 종래 기술의 단량체 RM257을 사용하여 제조된 중합체-안정화된 매질 C1 내지 C3과 비교하여 다소 더 낮은 스위칭 온에서의 명암비 및 상당한 스위칭 오프에서의 명암비 증가를 나타낸다. 특히, 본 발명에 따른 매질 M1에서의 스위칭 온에서의 명암비 및 스위칭 오프에서의 명암비는 서로 근접하는데, 이는 청색 상의 매우 우수한 안정화를 의미한다. 혼합물 C2와 유사하지만 더 적은 키랄 도판트를 포함하는 혼합물 C3의 경우, 스위칭 온 및 오프에서의 명암비가 마찬가지로 매우 유사하다. 따라서, M1, C1 및 C2와 비교하여 더 낮은 명암비는 C3의 경우 가시적인 청색 상이 존재한다는 사실 때문이다.
이로부터, 본 발명에 따른 단량체가 특히 고농도의 키랄 도판트를 갖는 매질의 경우 청색 상의 안정화에 특히 적합함이 명백하다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 I의 화합물을 포함하거나, 하기 화학식 I의 화합물 하나 이상을 중합시킴으로써 수득될 수 있는 중합체를 포함하는 청색 상을 나타내는 액정(LC) 매질:
    화학식 I
    Pa-(Spa)s1-A2-Q1-A1-Q2-A3-(Spb)s2-Pb
    상기 식에서,
    Pa 및 Pb는 각각 서로 독립적으로 중합성 기이고,
    Spa 및 Spb는 각각 서로 독립적으로 스페이서 기이고,
    s1 및 s2는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이며,
    Q1 및 Q2는 각각 서로 독립적으로 -CF2O- 또는 -OCF2-이며,
    A1, A2 및 A3은 각각 서로 독립적으로
    a) 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 1,4'-바이사이클로헥실렌으로 이루어진 군,
    b) 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는, 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌으로 이루어진 군,
    c) 각각 L에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 테트라하이드로퓨란-2,5-다이일, 사이클로뷰트-1,3-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 티오펜-2,5-다이일 및 셀레노펜-2,5-다이일로 이루어진 군, 및
    d) 하나 이상의 환상 C 원자가 또한 헤테로원자로 대체될 수 있는, 5 내지 20개의 환상 C 원자를 갖는, 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환되는, 다환상 라디칼로서, 추가로 상기 라디칼 중에서 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중 결합이 단일 결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH기가 N으로 대체될 수 있는, 다환상 라디칼로 이루어진 군
    중에서 선택되는 라디칼이며,
    각각의 L은 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5이거나, 또는 각각의 경우 임의적으로 플루오르화되는, C 원자 1 내지 12개의, 직쇄 또는 분지된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이며,
    R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, F, 또는 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는 C 원자 1 내지 12개의 직쇄 또는 분지된 알킬이고,
    M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-이고,
    Y1 및 Y2는 각각 서로 독립적으로 상기 R0에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖거나, 또는 Cl 또는 CN이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 중합성 화합물, 하나 이상의 액정 화합물 또는 이들 둘 다를 추가로 포함하는 청색 상을 나타내는 액정 매질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질이,
    제 1 항에 따른 화학식 I의 화합물 하나 이상을 포함하는 중합성 성분 A,
    하기 화학식 II의 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 성분 B,
    임의적으로, 하기 화학식 III의 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 성분 C, 및
    하나 이상의 광학 활성 화합물 및/또는 키랄 화합물을 포함하는 성분 D
    를 포함함을 특징으로 하는, 청색 상을 나타내는 액정 매질:
    화학식 II
    Figure 112017089968765-pat00163

    화학식 III
    Figure 112017089968765-pat00164

    상기 식에서,
    R22는 H, F, Cl, CN, NCS, SF5, SO2CF3이거나, 또는 치환되지 않거나 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된 C 원자 1 내지 20개의 직쇄 또는 분지된 알킬이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR01-, -SiR01R02-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY01-CY02- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
    Y01 및 Y02는 각각 서로 독립적으로 F, Cl 또는 CN이고, 라디칼 Y01과 Y02 중 하나는 또한 H이며,
    R01 및 R02는 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이며,
    A21, A22 및 A23은, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게,
    Figure 112017089968765-pat00165
    이며,
    Z21 및 Z22는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게, 단일 결합, -(CH2)4-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CF-, -C≡C-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고,
    X22는 F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, -SO2CF3이거나, 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된, C 원자 1 내지 3개의, 알킬, 알켄일, 알켄일옥시, 알킬알콕시 또는 알콕시이며,
    L21 및 L22는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
    m은 0, 1 또는 2이고,
    n은 0, 1, 2 또는 3이고,
    o는 0, 1 또는 2이며,
    m+n+o는 0, 1, 2 또는 3이고,
    a, b, c 및 d는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고,
    a+b+c+d는 0, 1, 2, 3 또는 4이며,
    A31, A32, A33 및 A34는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게,
    Figure 112017089968765-pat00166
    이며,
    Z31, Z32, Z33 및 Z34는, 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우에 동일하거나 상이하게, 단일 결합, -(CH2)-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CF-, -C≡C-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이며,
    R33은, 치환되지 않거나 또는 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된 C 원자 1 내지 15개의 알킬 또는 알콕시이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -SiRxRy-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며,
    L31, L32, L33 및 L34는, 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN이거나, 또는 치환되지 않거나 F, Cl 또는 CN에 의해 일치환 또는 다치환된, C 원자 1 내지 15개의, 알킬 또는 알콕시이고, 이때 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -SiRxRy-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 대체될 수 있되, 단 라디칼 L31, L32, L33 및 L34중 적어도 하나는 H가 아니며,
    X33은 F, Cl, CF3, OCF3, CN, NCS, -SF5 또는 -SO2-Rz이고,
    Rx 및 Ry는 각각 서로 독립적으로 H, C 원자 1 내지 7개의 알킬 또는 알콕시이고,
    Rz는, 치환되지 않거나 또는 F 또는 Cl에 의해 일치환 또는 다치환된 C 원자 1 내지 7개의 알킬이다.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 매질이, 하기 화학식 Z, Q1 및 Q2로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는, 청색 상을 나타내는 액정 매질:
    Figure 112017089968765-pat00167

    Figure 112017089968765-pat00168

    상기 식에서,
    RZ는 화학식 II에서 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
    Figure 112017089968765-pat00169
    는
    Figure 112017089968765-pat00170
    이고,
    Xz는 F, Cl, CN, NCS, OCF3, CF3 또는 SF5이며,
    RQ는 화학식 II에서 R22에 대해 나타낸 의미중 하나를 가지며,
    XQ는 화학식 Z에서 XZ에 대해 나타낸 의미중 하나를 갖고,
    YQ는 H 또는 F이고,
    (F)는 F 또는 H이고,
    n 및 m은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이다.
  5. 하나 이상의 액정 화합물을 제 1 항에 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물 하나 이상 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 청색 상을 나타내는 LC 매질의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물 하나 이상을 함유하거나 또는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 LC 매질을 함유하는 청색 상을 나타내는 LC 디스플레이.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 LC 디스플레이가, 2개의 기판 및 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 위치하고 중합된 성분과 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질 층을 갖는 LC 셀을 포함하고, 이 때
    하나 이상의 상기 기판이 투광성이고, 하나 이상의 상기 기판이 1 또는 2개의 전극을 가지며,
    상기 중합된 성분이, LC 매질에서 LC 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합시킴으로써 수득될 수 있고,
    상기 중합성 화합물 중 하나 이상이 상기 화학식 I의 화합물임을 특징으로 하는, 청색 상을 나타내는 LC 디스플레이.
  9. 제 8 항에 따른 청색 상을 나타내는 LC 디스플레이의 제조 방법으로서,
    상기 LC 매질을, 제 8 항에 기술된 바와 같은 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀 내로 도입하고, 임의적으로 전극에 전압을 인가하면서, 상기 중합성 화합물을 중합시키는, 제조 방법.
  10. 하기 화학식 I의 화합물:
    화학식 I
    Pa-(Spa)s1-A2-Q1-A1-Q2-A3-(Spb)s2-Pb
    상기 식에서,
    Pa, Pb, Spa, Spb, s1, s2, A1, A2 및 A3은 제 1 항에 기재된 의미를 갖고,
    라디칼 A1, A2 및 A3 중 하나 이상은,
    1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는 1,3-페닐렌으로 이루어진 군 b1), 및
    하나 이상의 환상 C 원자가 또한 헤테로원자로 대체될 수 있는, 환상 C 원자 5 내지 20개의, 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환되는, 다환상 라디칼로 이루어진 군 d)
    로부터 선택되며,
    이 때 이들 라디칼의 하나 이상의 H 원자는 L로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중 결합은 단일 결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있으며,
    L, R0, R00, M, Y1, Y2, Q1 및 Q2는 제 1 항에 나타낸 의미를 갖는다.
  11. 하기 화학식 IA의 화합물:
    화학식 IA
    G-O-(Spa)s1-A2-Q1-A1-Q2-A3-(Spb)s2-O-G'
    상기 식에서,
    Q1, Q2, A1, A2, A3, Spa, Spb, s1 및 s2는 제 1 항에 나타낸 의미를 갖고,
    G 및 G'은 각각 서로 독립적으로 H 원자, 알킬, 아크릴, 알킬실릴, 아릴실릴기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸이다.
  12. 제 10 항에 따른 화학식 I의 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 매질 또는 LC 디스플레이.
  13. 삭제
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