KR102285831B1 - 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 음의 유전 이방성 및 이- 또는 다-반응성 중합성 화합물을 갖는 액정(LC) 매질, 및 LC 매질 내에서 평면 정렬을 유도하는 정렬 층을 포함하는, FFS 유형의 액정(LC) 디스플레이에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질 및 이- 또는 다-반응성 중합성 화합물, 및 LC 매질 내에서 평면 정렬을 유도하는 정렬 층을 포함하는 FFS 유형의 액정(LC) 디스플레이에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 통상적으로 TN("비틀린 네마틱") 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 콘트라스트(contrast)의 시야각 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다.
또한, 보다 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA("수직 정렬") 디스플레이가 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀은 2개의 투명한 전극 사이에 통상적으로 음의 값의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 매질 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 수직으로 정렬(호메오트로픽(homeotropically))되거나 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 두 전극에 전압을 인가했을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 동일한 기판에 2개의 전극을 갖고, 이들 중 하나가 빗살형(comb-shaped)으로 구조화되고 다른 하나는 구조화되지 않은, 소위 FFS("프린지 필드 스위칭") 디스플레이가 제안되었다(특히, 문헌[S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참조). 이에 따라, 강한, 소위 "프린지-필드", 즉, 전극의 모서리에 근접한 강한 전기장, 및 셀 전체에 걸쳐 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 갖는 전기장이 생성된다. FFS 디스플레이는 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다. FFS 디스플레이는 통상적으로, 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질, 및 통상적으로 폴리이미드로된 정렬 층(이는 LC 매질의 분자의 평면 정렬을 제공한다)을 포함한다.
FFS 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 픽셀은 통상적으로 집적화된 비선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대 박막 트랜지스터("TFT"))에 의해 어드레싱되지만, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 픽셀은 통상적으로 종래 기술로부터 공지된 다중 방법에 의해 어드레싱된다.
또한, FFS 디스플레이들이 문헌에 기술되어 있으며(문헌 [S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 [S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참조), 이들은 FFS 디스플레이로서 유사한 전극 설계 및 층 두께를 갖지만, 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질 대신에 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 포함한다. 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질은, 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 비해 덜 경사지고 더 비틀린 배향을 갖는 더욱 유리한 방향자 배향을 나타내고, 이는 이들 디스플레이가 더 높은 투과율을 갖도록 한다.
하지만, FFS 디스플레이에서의 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질의 사용은 또한 몇가지 단점을 갖는다. 예를 들어, 이들은 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 비해 상당히 낮은 신뢰성을 갖는다.
본원에서 용어 "신뢰성"은 시간 및 상이한 스트레스 부하(예컨대 광(light) 부하, 온도, 습도, 전압)에 따른 디스플레이의 성능의 질을 의미하고, LC 디스플레이의 분야에서 당업계 숙련자에게 공지된 디스플레이 효과, 예컨대 잔상(영역 및 선 잔상), 뮤라(mura), 요고레(yogore) 등을 포함한다. 신뢰성을 분류하기 위한 표준 변수로서 통상적으로 전압 보유율(VHR) 값이 사용되고, 이는 시험 디스플레이 내에서 일정한 전기 전압을 유지하기 위한 척도이다. VHR 값이 더 높을수록, 매질의 신뢰성이 더 우수해진다.
FFS 디스플레이 내에서 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질의 감소된 신뢰성은 정렬 층의 폴리이미드와 LC분자의 상호작용(그 결과 폴리이미드 정렬 층으로부터 이온이 추출되고, 이때 음의 유전 이방성을 갖는 LC 분자는 이러한 이온을 더욱 효과적으로 추출한다)에 의해 설명될 수 있다.
이는 FFS 디스플레이에 사용되는 LC 매질에 대한 새로운 요건을 초래한다. 특히, UV 노출 이후, LC 매질은 높은 신뢰성 및 높은 VHR 값을 나타내야 한다. 추가의 요건은 높은 비저항, 넓은 일-온도 범위, 낮은 온도에서조차도 짧은 반응 시간, 낮은 역치 전압, 다수의 그레이 셰이드, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각, 및 감소된 잔상이다.
따라서, 종래 기술로부터 공지된 디스플레이에서, 종종 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)", 즉, 개별적인 픽셀에서의 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱 된 후에도 이들 픽셀들의 일시적인 어드레싱에 의해 LC 디스플레이에 생성된 이미지가 여전히 가시적으로 남아있는 바람직하지 않은 효과가 관찰된다.
이러한 "잔상"은 한편으로는 낮은 VHR을 갖는 LC 호스트 혼합물이 사용되는 경우 발생할 수 있다. 일광 또는 백라이팅의 UV 요소는 내부 LC 분자의 목적하지 않은 분해 반응을 야기할 수 있고, 따라서, 이온성 또는 자유-라디칼 불순물의 생성을 개시한다. 이들은 특히 전극 또는 정렬 층에 축적될 수 있고, 이때, 이들은 유효 인가 전압을 감소시킬 수 있다.
종래 기술에서 관찰된 또 다른 문제점은, FFS 디스플레이(이에 한정되지 않음)를 비롯한 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질이, 종종 높은 점도, 따라서, 높은 스위칭 시간을 나타낸다는 것이다. LC 매질의 점도 및 스위칭 시간을 감소시키기 위해, 종래 기술에서는 알켄일 기를 가진 LC 화합물을 첨가하는 것이 제안되었다. 하지만, 알켄일 화합물을 포함하는 LC 매질이 종종 신뢰성 및 안정성을 감소시키고, 특히 UV 조사 후에 VHR을 감소시키는 것으로 관찰되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기 기술된 단점을 보이지 않거나 또는 단지 작은 정도로만 갖고 개선된 특성들을 갖는, FFS 디스플레이, 특히 UB-FFS 모드의 디스플레이에 사용하기 위한 개선된 LC 매질을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은, 우수한 투과율, 높은 신뢰도, 특히 UV 노출 후 VHR 값, 높은 비저항, 넓은 일-온도 범위, 저온에서도 짧은 반응 시간, 낮은 역치 전압, 다수의 그레이 셰이드, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각, 및 감소된 잔상을 갖는 FFS 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 본원에서 이후 기술되고 청구된 바와 같은 FFS 디스플레이 및 여기에 사용된 LC 매질을 제공함으로써 달성될 수 있다. 특히, 본 발명의 발명자들은, 상기 목적이, 본원에서 이후 기술되는 이- 또는 다-반응성 중합성 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 알켄일 화합물을 포함하는 LC 매질을 FFS 디스플레이에 사용하여 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. FFS 디스플레이용 LC 매질에 이러한 이- 또는 다-반응성 화합물을 사용할 경우, 놀랍게도 신뢰도 및 UV 노출 후의 VHR 값이, 중합성 화합물이 없는 LC 매질에 비해 더 높은 것이 확인되었다.
또한, 본원에서 후술된 이- 또는 다-반응성 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질의 사용은, 알켄일-함유 LC 매질의 공지된 장점, 예컨대 감소된 점도 및 더 빠른 스위칭 시간을 이용하게 함과 동시에 개선된 신뢰도, 및 특히 UV 노출 후의 높은 VHR 값을 가능하게한다.
본 발명은, 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드의 액정(LC) 디스플레이에 관한 것으로서, 이는 2개의 기판, 상기 기판 중 하나에 제공된 2개의 전극(다른 기판에는 제공되는 전극이 없음), 상기 기판들 사이에 위치하고, 음의 유전 이방성을 갖고, LC 분자, 및 둘 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정(LC) 매질의 층을 포함하며, 추가로, 상기 LC 매질과 접촉되고 LC 매질의 LC 분자의 평면 정렬을 유도하는, 상기 기판 중 하나 이상에 제공된 정렬 층을 포함한다.
바람직하게는, 상기 정렬 층은 폴리이미드를 포함하고, 매우 바람직하게는 폴리이미드로 이루어진다.
바람직하게는, 기판 상에 제공된 전극 중 하나는 빗살형 구조를 갖고, 다른 전극은 바람직하게는 구조화되지 않는다.
바람직하게는, 상기 중합성 화합물은 액정 골격을 갖고, 반응성 메소젠으로부터 선택된다.
바람직하게는, 상기 중합성 화합물은, 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택되는 3개 이상의 중합성 기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 중합성 화합물의 중합성 기는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택된다.
본 발명은 또한, 상기 및 하기에 기술된 LC 디스플레이에 관한 것이고, 이때 상기 중합성 화합물은 LC 디스플레이에서 중합된다.
본 발명은 또한, 상기 및 하기에 기술된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질을 디스플레이의 기판들 사이에 충전하는 단계, 및 상기 중합성 화합물을 중합하는 단계를 포함하는, 상기 및 하기에 기술된 FFS 모드의 LC 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
용어의 정의
본 발명에 개시되고 청구된 디스플레이는 본원 하기에서 "초 휘도(Ultra Brightness) FFS (UB-FFS)" 모드의 디스플레이로도 불린다.
본원에서 용어 "메소젠성 기"는 당업계 숙련자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있고, 이의 유인 및 반발 작용의 이방성 때문에, 본질적으로 저분자량 또는 중합체성 물질에서 액정(LC) 상을 유도하는데 기여하는 기를 의미한다. 메소젠성 기를 포함하는 화합물(메소젠성 화합물)은 LC 상 자체를 반드시 가져야 하는 것은 아니다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과 혼합한 후 및/또는 중합한 후에만 LC 상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어, 경질(rigid) 로드(rod)- 또는 디스크-형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용된 용어 및 정의의 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 주어져 있다.
본원에서 이후 "Sp"로도 일컬어지는 용어 "스페이서 기"는, 당업계 숙련자에게 공지되어 있고, 예컨대 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 기술되어 있다. 본원에서 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 가요성 기, 예를 들어 알킬렌 기로서 중합성 메소젠성 화합물 내에서 상기 메소젠성 기를 상기 중합성 기와 연결하는 기를 의미한다.
본원에서 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은, 하나의 메소젠성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용기를 포함하는 화합물을 의미하고, 후자는 또한 "중합성 기" 또는 "P"로 일컬어진다.
본원에서 이후 사용되는 용어 "중합성 화합물"은, 달리 기술하지 않는 한, 중합가능한 단량체성 화합물을 의미한다.
본원에서 이후 사용된 용어 "중합성"은, 달리 기술하지 않는 한, 기 P 또는 P1-3를 포함하는 화합물, 예컨대 상기 및 하기에 기술되는 화학식 I의 화합물 또는 중합성 화합물 또는 RM을 중합하는데 사용되는 조건 하에서 중합가능함을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "저분자량 화합물" 및 "비중합성 화합물"은, 통상적으로 단량체이며, 당업계 숙련자에게 공지된 통상의 조건, 특히 기 P 또는 P1 -3를 포함하는 화합물, 예컨대 상기 및 하기에 기술되는 중합성 화합물 또는 RM을 중합하는데 사용되는 조건 하에서 중합하기에 적합한 작용기를 포함하지 않는 화합물을 의미한다.
본원에서 용어 "능동 층" 및 "스위치가능한 층"은, 구조적 및 광학적 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예컨대 전기 또는 자기장과 같은 외부 자극시 배향이 변하는 LC 분자를 포함하여, 편광되거나 편광되지 않은 광의 층 투과의 변화를 유발시키는, 전기광학 디스플레이, 예를 들어, LC 디스플레이에서의 층을 의미한다.
상기 및 하기에서 "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
상기 및 하기에서,
Figure 112015005917024-pat00001
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리를 나타내고,
Figure 112015005917024-pat00002
는 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.
"탄소 기"는, 하나 이상의 탄소 원자를 포함하는 일가 또는 다가 유기 기를 나타내고, 이때 이는 추가의 원자를 포함하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 임의적으로 하나 이상의 추가의 원자, 예컨대, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 포함한다(예컨대 카보닐 등). 용어 "탄화수소 기"는 추가적으로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge을 포함하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카보닐 기, 즉
Figure 112015005917024-pat00003
를 나타낸다.
"공액 라디칼" 또는 "공액 기"는, 이론적으로 sp2-혼성된(또는 가능하게는 또한 sp-혼성된으로 일컬어짐) 탄소 원자(이는 또한, 해당되는 헤테로원자에 의해 대체될 수 있다)를 포함하는 라디칼 또는 기를 나타낸다. 간략한 예로, 이는 이중결합과 단일 결합이 교대로 존재함을 의미한다. 이와 관련하여, "이론적으로"는, 공액 방해를 유발시키는 자연적으로(랜덤이 아닌) 발생하는 결함이 용어 "공액된"의 의미를 평가절하하게 하지 않는 것을 의미한다. 또한, 용어 "공액된"은, 본 출원에서, 예컨대, 아릴아민 단위 또는 특정 헤테로사이클(즉, N, O, P 또는 S 원자를 통해 공액)이 라디칼 또는 기에 위치된 경우, 유사하게 사용된다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예컨대, 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기를 의미한다. 탄소, 또는 3개의 탄소를 포함하는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결 또는 융합된 고리를 포함할 수 있다.
용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은, 또한, 다가 기, 예컨대, 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은, 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 상기 정의된 "아릴"을 의미한다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 또는 아릴콕시카본일옥시이다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C40 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬다이엔일, C4-C40 폴리엔일, C6-C40 아릴, C6-C40 알킬아릴, C6-C40 아릴알킬, C6-C40 알킬아릴옥시, C6-C40 아릴-알킬옥시, C2-C40 헤테로아릴, C4-C40 사이클로알킬, C4-C40 사이클로알켄일 등이다. 특히 바람직한 것은 C1-C22 알킬, C2-C22 알켄일, C2-C22 알킨일, C3-C22 알릴, C4-C22 알킬다이엔일, C6-C12 아릴, C6-C20 아릴알킬 및 C2-C20 헤테로아릴이다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄 알킬 라디칼로서, 이는 비치환되거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 단일- 또는 다중치환되고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 쇄를 나타내고, 이때, 하나 이상의 비인접 C 원자는 또한, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 플루오린, 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 알킬 기는, 예컨대, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로-펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는, 예를 들어, 비닐, 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예를 들어, 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예를 들어, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 바람직하게는 3 내지 20개의 고리 원자를 포함하는 아릴 및 헤테로아릴 기이다. 상기 아릴 및 헤테로아릴 기는 모노사이클릭, 즉 하나의 고리를 포함하는 것, 또는 폴리사이클릭, 즉 2개 이상의 고리를 포함하는 것일 수 있다. 다환형 아릴 또는 헤테로아릴 기는 융합된 고리 (예컨대 나프탈렌 기에서와 같음) 또는 공유결합된 고리(예컨대 바이페닐 기에서와 같음), 또는 융합된 고리 및 공유결합된 고리 모두를 포함할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함한다.
특히 바람직한 것은, 5 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 모노-, 바이- 또는 트라이사이클릭 아릴 기, 및 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 모노-, 바이- 또는 트라이사이클릭 헤테로아릴 기이고, 이는 임의적으로 융합된 고리를 포함하고, 임의적으로 치환된다. 바람직한 것은 또한, 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기이고, 이때, 하나 이상의 CH 기는 또한, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는, 예컨대, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1'']터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 펜안트렌, 9,10-다이하이드로-펜안트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노 플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예컨대, 5-원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-트라이아졸, 1,3-트라이아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 6-원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프티미다졸, 펜안트리이미다졸, 피리디이미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 펜안트록사졸, 이속사졸, 벤조트라이아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조-피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 펜아진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 펜안트리딘, 펜안트롤린, 티에노[2,3b]-티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조-티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아디아조티오펜, 또는 이들 기의 조합물이다.
상기 및 하기에 언급된 아릴 및 헤테로아릴 기는 또한, 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오린, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 바람직하게는 3 내지 20개의 고리 원자를 포함하는 비-방향족 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 기이다. 상기 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭 기는, 포화 고리, 즉, 독점적으로 단일 결합으로 이루어진 고리 및/또는 부분 불포화된 고리, 즉, 단일 결합 및 다중 결합, 예컨대 이중 결합으로 이루어진 고리를 포함할 수 있다. 헤테로사이클릭 기는 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함한다.
상기 비-방향족 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭 기는, 모노사이클릭, 즉 단 하나의 고리만을 포함하는 것, 또는 폴리사이클릭, 즉 2개 이상의 고리를 포함하는 것일 수 있다. 폴리사이클릭 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 기는, 융합된 고리(예컨대 데카하이드로-나프탈렌 또는 바이사이클로[2.2.1]옥탄에서) 또는 공유 결합된 고리(예컨대 1,1'-바이사이클로헥산에서), 또는 융합된 고리 및 공유결합된 고리 둘 다를 포함할 수 있다.
특히 바람직한 것은, 단지 포화된 고리만을 포함하는 비방향족 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭 기이다. 바람직한 것은 또한, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖고, 임의적으로 융합된 고리를 포함하고, 임의적으로 치환된, 모노-, 바이 또는 트라이사이클릭인 비-방향족 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭 기이다. 바람직한 것은 또한, 5-, 6-, 7- 또는 8-원 카보사이클릭 기이고, 이때, 하나 이상의 탄소 원자는 또한 Si로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다.
바람직한 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 기는, 예컨대, 5-원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘, 6-원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이싸이엔, 피페리딘, 7-원 기, 예컨대 사이클로헵탄, 및 융합 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로-[3.3]-헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 2H-크로멘 (2H-1-벤조피란), 4H-크로멘(4H-1-벤조피란), 쿠마린 (2H-크로멘-2-온)이다.
바람직한 치환체는, 예컨대, 가용성-증진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-유인 기, 예컨대 플루오린, 나이트로 또는 나이트릴, 또는 중합체 내에서 유리 전환 온도(Tg)를 높이는 치환체, 특히 벌키(bulky)기, 예컨대, t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
상기 및 하기에서 "L"로도 일컬어지는 추가로 바람직한 치환체는, 예컨대, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2이고, 이때 Rx는 상기에 주어진 의미를 갖고, Y1는 할로겐, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 실릴 또는 아릴, 및 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(이때 하나 이상의 H 원자가 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있음)를 나타낸다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0로 치환된 것을 의미하고, 이때 R0는 상기 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 치환체 L은, 예컨대 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 또는 페닐이다.
Figure 112015005917024-pat00004
는 바람직하게는
Figure 112015005917024-pat00005
또는
Figure 112015005917024-pat00006
이고,
이때, L은 상기 기재된 의미 중 하나를 갖는다.
Sp, Sp1, Sp2 및 Sp3와 같은 스페이서 기는 바람직하게는 화학식 Sp'-X'로부터 선택되고, 이때 Sp'는 중합성 기에 연결되고(예컨대, 라디칼 P-Sp-, P1-Sp1-, P2-Sp2- 또는 P3-Sp3-은 각각 화학식 P-Sp'-X' 또는 P1 /2/3-Sp'-X'-일 수 있음), 이때 Sp' 및 X'는 하기 의미를 가진다:
Sp'는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌(이때 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I, CN 또는 P로 단일- 또는 다중치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, 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 각각 대체됨)을 나타내고,
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 나타내고, 이때 X"는, 화학식 I의 에스터 기(O-CO 또는 CO-O)와 인접한 경우 단일 결합을 나타내고,
R00 및 R000는 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Y2 및 Y3는 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타내고,
P는 상기 및 하기에 정의된 바와 같다.
X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 -O- 또는 단일 결합을 나타낸다.
바람직한 기 Sp, Sp1, Sp2,Sp3 및 Sp'-X'는, 제한 없이, *-(CH2)p1-, *-(CH2)p2-O-(CH2)p3-, *-(CH2)p2-S-(CH2)p3-, *-(CH2)p2-NH-(CH2)p3-, *-(CH2)p1-O-, *-(CH2)p1-CO-, *-(CH2)p1-CO-O-, *-(CH2)p1-O-CO- 및
Figure 112015005917024-pat00007
을 포함하고, 이때 별표(*)는 각각의 중합성 기에 대한 연결을 나타내고, p1은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1 내지 6이고, p2 및 p3은 각각 독립적으로, 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 1, 2 또는 3이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 스페이서 기 Sp, Sp1, Sp2 및 Sp3은 Sp'-X'를 나타내며, 이때 Sp'는 상기 정의된 직쇄 알킬렌으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 화합물은 하나 이상의 기 P-Sp-, P1-Sp1-, P2-Sp2- 또는 P3-Sp3-를 포함하고, 이때 Sp, Sp1, Sp2 또는 Sp3은, 각각, Sp'-X'를 나타내고, 이때 Sp'는 상기 및 하기에 정의된 기 P로 치환되는 분지쇄 알킬렌이다.
중합성 기 P, P1, P2 또는 P3은 중합 반응, 예컨대 자유라디칼 또는 이온 쇄 중합, 다중부가 또는 중축합, 또는 중합-유사체 반응, 예컨대 중합체 주쇄 상으로의 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 바람직한 것은 쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중 결합 또는 -C≡C- 3중 결합을 포함하는 것, 및 고리 개환 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기이다.
바람직한 중합성 기는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure 112015005917024-pat00008
Figure 112015005917024-pat00009
, 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 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6는, 각각, 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이고, W7 및 W8은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 상기 정의된 하나 이상의 비-중합성 라디칼 L에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k3는 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
매우 바람직한 중합성 기는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure 112015005917024-pat00010
Figure 112015005917024-pat00011
, CH2=CW2-O-, CH2=CW2-, 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-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 나타낸다. W2 및 W3은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은, 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고, W7 및 W8은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
추가의 바람직한 중합성 기는, 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 112015005917024-pat00012
및
Figure 112015005917024-pat00013
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가로 바람직한 기는 비닐, 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드기로 이루어진 군, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 중합성 화합물은 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합성 기를 포함하는 경우) LC 디스플레이의 기판 사이의 LC 매질 내에서의 동일반응계의 중합에 의해 중합되거나 교차결합된다. 중합체 안정화된 디스플레이 모드, 예컨대 PS-VA, PS-IPS와 대조적으로, 통상적으로 중합성 화합물을 중합하는 동안에 LC 분자의 오프 상태 정렬을 지속하기 위해서 전극이 인가되지 않는다. 정전하의 축적을 방지하기 위해, 바람직하게는 0 볼트(0V)가 전극에 인가되도록 한다.
중합시, 중합성 화합물은 교차결합된 중합체를 형성하고, 이는 LC 매질에서 특정 선경사각을 유도한다. 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 중합성 화합물에 의해 형성된 교차결합된 중합체의 적어도 한 부분은 상-분리되거나 LC 매질로부터 석출되고, 기판 및 전극 상에 제공되는 정렬 층 상에 중합체 층을 형성하는 것으로 여겨진다. 현미경 측정 데이타(예컨대 SEM 및 AFM)는, 형성된 중합체의 적어도 일부가 LC-폴리이미드 계면에 축적됨을 확인해주었다.
본 발명의 발명자들은 또한, 본 발명에 따라 하나 이상의 중합성 화합물 또는 반응성 메소젠을 포함하는 LC 매질의 사용이, 디스플레이 내의 LC 매질의 더 우수한 신뢰도 및 더 높은 VHR 값을 유도한다는 것을 발견하였다. 놀랍게도, 하나 이상의 반응성 메소젠을 갖는 LC 매질을 포함하는 본 발명에 따른 중합체 안정화된 FFS 디스플레이가, 반응성 메소젠 없이 LC 매질을 포함하는 FFS 디스플레이와 비교할 때, UV 노출 후에 더 높은 VHR 값을 보이는 것을 발견하였다. 당업계 숙련자는 반응성 기, 예컨대 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트를 갖는 반응성 메소젠의 첨가가 UV 노출 후의 LC 매질의 VHR 값을 감소시킬 것으로 예상했기 때문에, 이는 전혀 기대치 못한 것이다. 특정 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 디스플레이에서 중합 이후에 반응성 메소젠이, 폴리이미드 정렬 층과 LC 매질 사이에서 중합성 반응성 메소젠으로 이루어진 블로킹 층의 분리를 유도하는 것으로 여겨진다. 블로킹 층은 UV 노출시 폴리이미드 층으로부터의 이온 추출을 막고, VHR 값을 증가시킨다.
상기 정렬 층은 바람직하게는 폴리이미드를 포함하고, 매우 바람직하게는 폴리이미드로 이루어진다. 상기 폴리이미드는 LC 매질의 층에서 LC 분자의 평면 정렬을 유도하도록 선택되고/되거나, 상기 폴리이미드는 예컨대 러빙 또는 광정렬에 의해 처리되어 목적 평면 정렬을 제공한다. "평면 정렬"은, 층에 실질적으로 평행인 분자 장축으로 LC 분자가 정렬됨을 의미한다. 적합한 폴리이미드 정렬 층 물질은 예컨대 JSR로부터 상업적으로 입수가능한 AL-3046 또는 AL-16301, 및 닛산으로부터 상업적으로 입수가능한 SE- 2414, SE 6514, SE 6414 또는 SE-5811이다.
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예컨대 열 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 조사에 중합성 화합물이 노출됨으로써 달성될 수 있는, UV 유도된 광중합이다. 하나 이상의 개시제가 또한 임의적으로 첨가될 수 있다. 중합을 위한 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업계의 숙련자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예컨대, 상업적으로 입수가능한 광개시제 이르가큐어651®, 이르가큐어184®, 이르가큐어907®, 이르가큐어369® 또는 다로큐어1173®(시바 아게(Ciba AG))이다. 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
상기 중합성 화합물은 또한, 개시제 첨가 없이 중합할 수 있고, 이는 상당한 장점, 예컨대, 더 낮은 재료 비용 및 특히 개시제 또는 이의 분해 생성물의 가능한 잔여량에 의한 LC 매질 오염의 감소가 수반된다. 따라서, 상기 중합은 또한, 개시제의 첨가 없이 수행될 수도 있다. 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 따라서 아무런 중합체 개시제도 포함하지 않는다.
상기 LC 매질은 또한, RM의 비바람직한 자발적인 중합을 예방하기 위해, 하나 이상의 안정화제 또는 개시제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업계 숙련자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다. 특히 바람직한 안정화제는 하기 표 C에 나와있다.
특히 적합한 것은, 예컨대, 이르가녹스(Irganox)® 시리즈(시바 아게)로부터 상업적으로 입수가능한 안정화제, 예컨대, 이르가녹스® 1076이다. 안정화제가 사용되는 경우, 이의 비율은, LC 매질 내에서 RM의 총량을 기준으로, 바람직하게는 10 내지 500,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 50,000　ppm이다.
상기 LC 매질은 또한, 예를 들어 뒤틀린 분자 구조를 유도하기 위해 하나 이상의 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 키랄 도판트의 적합한 유형 및 양은 당업계 숙련자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다. 특히 적합한 것은, 예컨대, 상업적으로 입수가능한 키랄 도판트 R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, 또는 R/S-5011(메르크 카게아아)이다. 키랄 도판트가 사용되는 경우, LC 매질에서의 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 15 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다. 특히 바람직한 키랄 도판트는 하기 표 BC에 나와있다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 아무런 키랄 화합물을 포함하지 않는다.
바람직하게는 본 발명에 따른 LC 매질은 기본적으로 하나 이상의 중합성 화합물 및 상기 및 하기에 기술된 LC 호스트 혼합물로 이루어진다. 하지만, LC 매질 또는 LC 호스트 혼합물은 하나 이상의 추가 성분 및 첨가제를 포함할 수 있고, 이는 바람직하게는, 비제한적으로, 공단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자를 포함하는 리스트로부터 선택된다.
바람직한 것은, 또한, 네마틱 액정 상을 갖는, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는 LC 매질이다.
바람직한 것은 또한, 단지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물만을 포함하는, 비키랄 중합성 화합물 및 LC 매질이다.
상기 LC 매질은 2개 이상의 중합성 기(이- 또는 다-반응성)를 포함하는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다. 바람직한 것은 2개 또는 3개의 중합성 기, 매우 바람직하게는 3개의 중합성 기(삼반응성)를 포함하는 화합물이다.
바람직한 것은 또한, 2개 또는 3개의 중합성 기를 포함하는 중합성 화합물을 독점적으로 포함하는 디스플레이 및 LC 매질이다.
또한, LC 매질이 2개 이상의 상이한 중합성 화합물을 포함하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 중합성 화합물의 비율은, 바람직하게는 0 초과 5% 미만, 특히 바람직한 것은 0 초과 1% 미만, 매우 특히 바람직한 것은 0.01 내지 0.5%이다.
상기 중합성 화합물은 바람직하게는, 반응성 메소젠과 같이 액정 골격을 갖는다. 바람직하게는 중합성 화합물은 하기 화학식 I*로부터 선택된다:
Ra-A1-(Z1-A2)m1-Rb I*
상기 식에서,
Ra 및 Rb는, 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
P는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택되는 중합성 기를 나타내고,
Sp는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
A1 및 A2는, 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로사이클릭 기(이는 또한 융합된 고리를 포함할 수 있으며, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중치환됨)를 나타내고,
Z1은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
L은 P, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
R0 및 R00는, 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
이때, 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 적어도 2개 이상은 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 포함한다.
특히 바람직한 화학식 I*의 화합물은,
A1 및 A2가, 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,2-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일(이때, 이러한 기에서 하나 이상의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 9,10-다이하이드로-펜안트렌-2,7-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,6-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,8-다이일, 또는 2H-크로멘-2-온-3,7-다이일을 나타내고, 이때, 이들 모든 기는 비치환되거나 L로 단일- 또는 다중치환될 수 있고,
L이, P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄 알켄일, 알킨일, 알킬-카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 이때, 이들 모든 기 내에서, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
Y1이 할로겐을 나타내고,
Rx가 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있음), 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고,
이때, 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 하나 이상은 P 또는 P-Sp-를 나타내는 화합물이다.
특히 바람직한 것은 하기 기 정의를 가진 화학식 I*의 화합물이다.
- m은 1 또는 2이고,
- Ra 및 Rb 중 하나 또는 둘 모두는 P 또는 P-Sp-를 나타내고,
- Ra 및 Rb 둘 모두는 P 또는 P-Sp-를 나타내고,
- 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 3개 이상, 바람직하게는 정확하게 3개는 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 포함하고,
- A1 및 A2 중 하나 이상은, P 또는 P-Sp-를 나타내는 기 L에 의해 치환되거나,
- P는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택되고,
- Sp는 *-(CH2)p1-, *-(CH2)p2-O-(CH2)p3-, *-(CH2)p2-S-(CH2)p3-, *-(CH2)p2-NH-(CH2)p3-, *-(CH2)p1-O-, *-(CH2)p1-CO-, *-(CH2)p1-CO-O-, *-(CH2)p1-O-CO- 및
Figure 112015005917024-pat00014
로부터 선택되고, 이때, 별표(*)는 반응성 중합성 기에 대한 연결을 나타내고, p1은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1 내지 6이고, p2 및 p3은 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 1, 2 또는 3이고,
- A1 및 A2는 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌-, 1,2-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로-펜안트렌-2,7-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,6-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,8-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,7-다이일로부터 이루어진 군으로부터 선택된 기이고, 이때 이러한 기에서 하나 또는 2개의 CH 기는 또한, 임의적으로 N으로 대체되고, 이러한 기는 임의적으로, 상기 및 하기에 기술된 L로 단일 또는 다중치환되고,
- A1 및 A2는 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,2-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,6-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,8-다이일, 및 2H-크로멘-2-온-3,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되고,
- A1 및 A2는 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,2-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되고,
- A1-(Z1-A2)m1-는 바이페닐-4,4'-다이일, 터페닐-4,4"-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 6-(페닐-4'일)-나프탈렌-2-일, 3-(페닐-4'일)-크로멘-2-온-6-일, 3-(페닐-4'일)-크로멘-2-온-7-일, 3-(페닐-4'일)-크로멘-2-온-8-일을 나타내고,
- Z1은 -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, 및 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
- Z1은 단일 결합이고,
- A1 및 A2 중 하나 이상은 기 L로 치환되고, L은 중합가능하지 않은 기이며, 바람직하게는 F, Cl, -CN 및 1개 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄 알킬로부터 선택되고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, 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 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있다.
특히 바람직한 화학식 I*의 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00015
Figure 112015005917024-pat00016
Figure 112015005917024-pat00017
Figure 112015005917024-pat00018
Figure 112015005917024-pat00019
상기 식에서,
P1, P2 및 P3은, 각각 서로 독립적으로, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타내고,
Sp1, Sp2 및 Sp3은, 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 Sp1에 대해 상기 및 하기에 기재된 의미 중 하나를 갖는 스페이서 기, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-(이때, p1은 1 내지 12의 정수임)를 나타내고, 이때, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타낼 수 있되, 단 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa와 상이하고,
Raa는, H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, 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-로 대체될 수 있음), 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(이때, 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐)를 나타내고,
R0, R00은, 각각, 서로 독립적으로 및 각각의 경우 동일하게 또는 상이하게, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Ry 및 Rz는, 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3를 나타내고,
X1, X2 및 X3는, 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 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-를 나타내고, 이때, n은 2, 3 또는 4이고,
L은, 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 바람직하게는 F를 나타내고,
L' 및 L"은, 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 1을 나타낸다.
특히 바람직한 것은, 화학식 M2, M13, M17, M23 및 M29의 화합물이다.
추가의 바람직한 것은, 삼반응성 화합물 M15 내지 M30, 특히 M17, M18, M19, M23, M24, M25, M29 및 M30이다.
화학식 M1 내지 M30의 화합물에서, 기
Figure 112015005917024-pat00020
는 바람직하게는
Figure 112015005917024-pat00021
Figure 112015005917024-pat00022
또는
Figure 112015005917024-pat00023
이고,
이때, L은 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게 상기 및 하기 의미를 가지며, 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-, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 더욱 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
추가로 바람직한 중합성 화합물은 하기 화학식 II*로부터 선택되는 키랄 화합물이다:
(R*-(B1-Z1)m1)k-Q II*
상기 식에서, B1, Z1 및 m1은, 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게, 화학식 I*에 기재된 의미 중 하나를 갖고,
R*은, 각각의 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게, 화학식 I*에서 Ra로 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Q는, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,
k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내며,
이때 상기 화합물은 하나 이상의 라디칼 R* 또는 L을 포함하고, 이는 상기 정의된 기 P-Sp-를 나타내거나 포함한다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 III*의 1가 기 Q를 포함한다:
Figure 112015005917024-pat00024
이때, L 및 r은 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게, 상기 기재된 의미를 갖고,
A* 및 B*는, 각각 서로 독립적으로, 융합된 벤젠, 사이클로헥산 또는 사이클로헥센을 나타내고,
t는, 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타내고,
u는, 각각의 경우, 서로 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타낸다.
특히 바람직한 것은 화학식 III*의 기이고, 이때 x가 1 또는 2를 나타낸다.
추가의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 IV*의 1가 기 Q 또는 하나 이상의 기 R*을 포함한다:
Figure 112015005917024-pat00025
상기 식에서,
Q1는, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 또는 알킬렌옥시 또는 단일 결합을 나타내고,
Q2는, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
Q3는, Q2에 대해 정의된 바와 같이 F, Cl, CN 또는 알킬 또는 알콕시를 나타내지만 Q2와는 상이하다.
바람직한 화학식 IV* 기는, 예를 들어, 2-부틸(= 1-메틸프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸옥틸옥시이다.
추가의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 V*의 2가 기 Q를 포함한다:
Figure 112015005917024-pat00026
상기 식에서, L, r, t, A* 및 B*는 상기 기재된 의미를 갖는다.
추가의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 2가 기 Q를 포함한다:
Figure 112015005917024-pat00027
상기 식에서, Phe는, 임의적으로 L로 모노- 또는 다중치환된 페닐을 나타내고, Rx는 F, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00028
Figure 112015005917024-pat00029
Figure 112015005917024-pat00030
상기 식에서, L, P, Sp, m1, r 및 t는 상기 기재된 의미를 갖고, Z 및 A는, 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, 각각 Z1 및 A1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고, t1은 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 II*의 키랄 화합물은 광학적으로 활성인 형태, 즉, 순수한 광학이성질체, 또는 2개의 광학이성질체의 임의의 바람직한 혼합물, 또는 이의 라세미체로 사용될 수 있다. 라세미체의 사용이 바람직하다. 상기 라세미체의 사용은 순수한 광학이성질체의 사용에 비해 몇가지 장점, 예컨대 상당히 더 간단한 합성 및 더 낮은 재료 비용을 갖는다.
상기 기술된 중합성 화합물 이외에, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용되는 LC 매질은, 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 LC 분자(이는 저분자량(즉 단량체성 또는 비중합성) 화합물로부터 선택된다)를 포함하는, LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. 이러한 LC 분자는 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서 중합 반응에 안정하거나 비반응성이도록 선택된다.
중합성 화합물 이외에, 본 발명에 따른 LC 매질은, 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물("알켄일 화합물")을 포함하고, 이때 이 알켄일 기는 바람직하게는, 화학식 I의 중합성 화합물 또는 LC 매질에 포함되는 다른 중합성 화합물의 중합을 위한 조건 하에서 중합 반응에 대해 안정하다.
상기 LC 매질은 바람직하게는 하기를 포함한다:
- 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합 성분 A), 및
- 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 혼합물을 포함하는 액정 성분 B(하기에서 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨).
상기 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이고, 바람직하게는 키랄 LC 상을 갖지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하고, 이때 상기 알켄일 기는 바람직하게는 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서 중합 반응에 안정하다. 이러한 화합물은 본원에서 이후 "알켄일 화합물"로도 일컬어진다.
알켄일 화합물 내의 알켄일 기는 바람직하게는, 특히 2 내지 25개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알켄일이고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 및/또는 S원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 이때, 하나 이상의 H 원자는 F 및/또는 Cl로 대체될 수 있다.
바람직한 알켄일 기는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일, 사이클로헥센일, 특히 에텐일(비닐), 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일, 헵텐일, 1,4-사이클로헥센-1-일 및 1,4-사이클로헥센-3-일이다.
LC 호스트 혼합물(즉, 임의의 중합성 화합물이 없음)에서 알켄일 기를 포함하는 화합물의 농도는, 바람직하게는 5% 내지 100%, 매우 바람직하게는 20% 내지 60%이다.
특히 바람직한 것은, 알켄일 기를 갖는 화합물을 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종 포함하는 LC 혼합물이다.
알켄일 기를 포함하는 메소젠성 및 LC 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00031
상기 식에서, 개별적인 라디칼들은 각각의 경우 서로 동일하거나 상이하게 서로 독립적으로 하기 의미를 가지며,
Figure 112015005917024-pat00032
RA1은, 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이거나, 또는, 고리 X, Y 및 Z중 적어도 하나 이상이 사이클로헥센일을 나타내는 경우, 또한 RA2의 의미 중 하나를 나타내고,
RA2는, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
Zx는, -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 -4는, 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl을 나타내고,
x는 1 또는 2를 나타내고,
z는 0 또는 1을 나타낸다.
RA2는 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타낸다.
상기 LC 매질은 바람직하게는, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 포함하는 화합물, 특히, RA1 또는 RA2가 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 나타내거나 포함하는 화학식 AN 또는 AY의 화합물을 포함하지 않는다.
바람직하게는, L1 및 L2는 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타내고, L3 및 L4는 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 AN의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00033
Figure 112015005917024-pat00034
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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.
하기 화학식 AY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00035
Figure 112015005917024-pat00036
Figure 112015005917024-pat00037
Figure 112015005917024-pat00038
Figure 112015005917024-pat00039
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 7　개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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.
매우 바람직한 화학식 AN의 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00040
상기 식에서, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
화학식 AN의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00041
가장 바람직한 것은 화학식 AN1a2 및 AN1a5의 화합물이다.
화학식 AY의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00042
상기 식에서, m 및 n은, 각각 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, 알켄일은 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.
첫번째로 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 음의 유전이방성을 갖는 화합물 기반의 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 이러한 LC 매질은 특히 PS-VA 및 PS-UB-FFS 디스플레이에서의 용도로 적합하다. 이러한 LC 매질의 특히 바람직한 실시양태는 하기 항목 a) 내지 z)의 것들이다:
a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00043
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure 112015005917024-pat00044
는
Figure 112015005917024-pat00045
또는
Figure 112015005917024-pat00046
를 나타내고,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시로 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 결합을 나타내고,
L1 -4는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2 둘 모두 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 다른 하나가 Cl을 나타내거나, 또는 L3 및 L4 둘 모두 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고 다른 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00047
Figure 112015005917024-pat00048
Figure 112015005917024-pat00049
Figure 112015005917024-pat00050
Figure 112015005917024-pat00051
상기 식에서, a는 1 또는 2를 나타내고, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내며, 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.
화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00052
Figure 112015005917024-pat00053
Figure 112015005917024-pat00054
Figure 112015005917024-pat00055
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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 화학식의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00056
상기 식에서,
Figure 112015005917024-pat00057
는
Figure 112015005917024-pat00058
Figure 112015005917024-pat00059
또는
Figure 112015005917024-pat00060
를 나타내고,
Figure 112015005917024-pat00061
는
Figure 112015005917024-pat00062
또는
Figure 112015005917024-pat00063
를 나타내고,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시로 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 결합을 나타낸다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00064
Figure 112015005917024-pat00065
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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.
특히 바람직한 것은 화학식 ZK1의 화합물이다.
특히 바람직한 화학식 ZK의 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00066
상기 식에서, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
가장 바람직한 것은 화학식 ZK1a의 화합물이다.
c) 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00067
상기 식에서,
개별적인 라디칼들은 각각의 경우 서로 동일하거나 상이하게 하기 의미를 가지며,
R5 및 R6는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시로 대체될 수 있고,
Figure 112015005917024-pat00068
는
Figure 112015005917024-pat00069
또는
Figure 112015005917024-pat00070
를 나타내고,
Figure 112015005917024-pat00071
는
Figure 112015005917024-pat00072
또는
Figure 112015005917024-pat00073
를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식의 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00074
Figure 112015005917024-pat00075
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은 2 내지 6　개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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.
d) 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00076
상기 식에서,
Figure 112015005917024-pat00077
는
Figure 112015005917024-pat00078
Figure 112015005917024-pat00079
또는
Figure 112015005917024-pat00080
를 나타내고,
단, 적어도 하나 이상의 고리 F는 사이클로헥실렌과 상이하고,
f는 1 또는 2를 나타내고,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
Zx는 -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 및 L2는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2 둘 모두 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00081
Figure 112015005917024-pat00082
Figure 112015005917024-pat00083
Figure 112015005917024-pat00084
상기 식에서, R1은 상기 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R1은, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-을 나타낸다.
e) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00085
상기 식에서, 알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고, Lx는 H 또는 F를 나타내고, X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다. 특히 바람직한 것은 화학식 G1의 화합물로 주어지고, 이때 X는 F를 나타낸다.
f) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00086
Figure 112015005917024-pat00087
Figure 112015005917024-pat00088
상기 식에서, R5는 R1에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고, 알킬은 C1 -6-알킬을 나타내고, d는 0 또는 1을 나타내고, z 및 m은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6의 정수를 나타낸다. 이러한 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1 -6-알킬 또는 -알콕시 또는 C2 -6-알켄일을 나타내고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 상기 언급된 하나 이상의 화합물을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
g) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00089
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
LC 혼합물 중의 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3중량% 이상, 특히 5중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00090
상기 식에서, 알킬*은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 의미한다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.
h) 하기 화학식의 터페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00091
상기 식에서, R5 및 R6는, 각각 서로 독립적으로, 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Figure 112015005917024-pat00092
및
Figure 112015005917024-pat00093
는,
각각 서로 독립적으로,
Figure 112015005917024-pat00094
또는
Figure 112015005917024-pat00095
를 나타내고,
상기 식에서, L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고, L6는 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00096
Figure 112015005917024-pat00097
Figure 112015005917024-pat00098
Figure 112015005917024-pat00099
상기 식에서, R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, R*는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 T의 터페닐 및 이의 바람직한 하위화학식을 0.5 내지 30중량%, 특히 1 내지 20중량%로 포함한다.
특히 바람직한 것은 화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이다. 이러한 화합물에서, R은 바람직하게는, 각각 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 또한 알콕시를 나타낸다.
상기 터페닐은 바람직하게는, 본 발명에 따른 혼합물에, 혼합물의 △n 값이 0.1 이상일 경우에 사용된다. 바람직한 혼합물은 2 내지 20중량%의 화학식 T의 하나 이상의 터페닐 화합물, 바람직하게는 화학식 T1 내지 T22의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
i) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00100
Figure 112015005917024-pat00101
상기 식에서, R1 및 R2는 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
k) 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00102
상기 식에서,
Figure 112015005917024-pat00103
는
Figure 112015005917024-pat00104
Figure 112015005917024-pat00105
를 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고, (F)는 임의적인 플루오린 치환체를 나타내고, q는 1, 2 또는 3을 나타내고, R7은 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를, 3중량% 초과, 특히 5중량% 이상 및 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30중량%의 양으로 갖는다.
화학식 Fl의 특히 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00106
Figure 112015005917024-pat00107
상기 식에서, R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고, R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다. 특히 바람직한 것은 화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물로 주어진다.
l) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00108
Figure 112015005917024-pat00109
상기 식에서, R8은 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
m) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위, 예컨대, 하기 화학식의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00110
Figure 112015005917024-pat00111
상기 식에서,
R10 및 R11은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
R10 및 R11는, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 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.
n) 하기 화학식의 다이플루오로벤조-크로만 및/또는 크로만 하나 이상을, 바람직하게는 3 내지 20중량%의 양으로, 특히 3 내지 15중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00112
상기 식에서,
R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11로 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고,
고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고,
Zm는 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고,
c는 0, 1 또는 2이다.
화학식 BC, CR 및 RC의 특히 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00113
Figure 112015005917024-pat00114
Figure 112015005917024-pat00115
Figure 112015005917024-pat00116
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, c는 1 또는 2를 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6　개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며, 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.
매우 특히 바람직한 것은, 화학식 BC-2의 화합물을 1, 2 또는 3 종 포함하는 혼합물이다.
o) 하기 화학식의 불소화된 펜안트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00117
상기 식에서, R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11로 상기 기재된 의미 중 하나를 갖고, b는 0 또는 1을 나타내고, L은 F를 나타내고, r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
화학식 PH 및 BF의 특히 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00118
상기 식에서, R 및 R'는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
p) 하기 화학식의 모노사이클릭 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure 112015005917024-pat00119
상기 식에서,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
L1 및 L2는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2 둘 모두는　F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 특히 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00120
Figure 112015005917024-pat00121
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알콕시는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6　개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고, O는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내며, 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.
화학식 Y의 특히 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112015005917024-pat00122
Figure 112015005917024-pat00123
상기 식에서, 알콕시는 바람직하게는 3, 4, 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
q) 본 발명에 따른 중합성 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물 및 공단량체와는 별도로, 말단 비닐 옥시 기(-O-CH=CH2)를 포함하는 화합물을 포함하지 않는, LC 매질.
r) 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의, 중합성 화합물, 바람직하게는 본 발명에 따른 중합성 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물로부터 선택되는 화합물을 포함하는 LC 매질.
s) 전체 혼합물 중, 중합성 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물의 비율이, 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.
t) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의, 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
u) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의, 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
v) 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개의, 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이들 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
w) 전체 혼합물 중 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인, LC 매질.
x) LC 호스트 혼합물이, 알켄일 기를 포함하는 화합물, 바람직하게는 화학식 CY, PY 및 LY(R1 및 R2 중의 하나 또는 둘 모두가 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타냄), 화학식 ZK 및 DK(이때 R3 및 R4 중 하나 또는 둘 모두 또는 R5 및 R6 중 하나 또는 둘 모두가 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일임), 및 화학식 B2 및 B3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 및 B3로부터 선택되는 화합물, 가장 바람직하게는 화학식 ZK3, ZK4, B2 및 B3으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는, LC 매질. LC 호스트 혼합물에서의 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
y) 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 5개의, 화학식 PY1-PY8로부터 선택된, 매우 바람직하게는 화학식 PY2의 화합물을 포함하는, LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 이들 개별적인 화합물의 농도는 바람직하게는, 각각의 경우 1 내지 20%이다.
z) 1개 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의, 화학식 T2의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 20%이다.
상기 언급된 바람직한 실시양태의 화합물과 상기 기술된 중합성 화합물의 조합은, 본 발명에 따른 LC 매질에서 낮은 역치 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 우수한 저온 안정도, 동시에 일정하게 높은 등명점 및 높은 HR 값을 제공한다. 특히, LC 매질은, 선행 기술의 디스플레이와 비교할 때 상당하게 짧아진 응답 시간, 특히 또한 그레이-셰이드 응답 시간을 보인다.
상기 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은, 바람직하게는 80 K 이상, 특히 바람직하게는 100 K 이상의 네마틱 상 범위를 갖고, 20℃에서, 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하, 매우 바람직하게는 150 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서, 바람직하게는 -0.5 내지 -10, 매우 바람직하게는 -2.5 내지 -7.5의 음의 유전 이방성 △ε를 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질은, 바람직하게는 0.16 미만, 매우 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.12의 복굴절률 △n을 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질은 또한, 당업계 숙련자에게 공지되어 있고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예컨대, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 성분 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합가능하거나 또는 중합가능하지 않을 수 있다. 따라서 중합가능한 첨가제는 중합가능한 성분 또는 성분 A)로 여겨진다. 따라서 중합가능하지 않은 첨가제는 중합가능하지 않은 성분 또는 성분 B)로 여겨진다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를, 바람직하게는 0.01 내지 1%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 0.5%의 농도로 함유한다. 상기 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 매우 바람직하게는 R- 또는 S-1011, R- 또는 S-2011, R- 또는 S-3011, R- 또는 S-4011, 및 R- 또는 S-5011로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 포함하고, 이는 바람직하게는 이전 문단에서 언급된 키랄 도판트로부터 선택된다.
또한, LC 매질에, 예컨대 전도도를 개선하기 위해 0 내지 15중량%의 다색성 염료, 또한 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착물 염을 첨가(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조), 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 조정하기 위한 물질을 첨가하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 물질은, 예컨대, 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 개별 성분은 공지되어 있거나, 이의 제조 방법은, 문헌에 기술된 표준 방법에 기초하기 때문에, 관련 분야에서 숙련된 기술자에 의해 용이하게 유도될 수 있다. 화학식 CY의 상응하는 화합물은, 예컨대 EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK의 상응하는 화합물은, 예컨대 DE-A-26　36　684 및 DE-A-33 21 373에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방법 자체로, 예컨대 상기 언급된 화합물 하나 이상을 상기 정의된 중합성 화합물 하나 이상, 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합시켜서 제조될 수 있다. 일반적으로, 유리하게는 상승된 온도에서, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 바람직한 양이, 주요 구성 성분을 이루는 성분에 용해된다. 또한, 성분들의 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중의 용액들을 혼합시키고, 완전 혼합시킨 후, 예컨대 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것이 가능하다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 LC 매질이 예를 들면 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 포함할 수 있는 것은 당업계 숙련자들에게 자명하다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는, 초기에 인용된 종래 기술에서 기술된 FFS 디스플레이의 통상의 기하구조에 해당된다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 하지만, 이들은 당업계의 숙련자에게, 바람직하게 사용될 화합물과 각각의 이의 농도 및 다른 것과의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 개념을 나타낸다. 또한, 실시예는 어떠한 특성 및 특성조합이 접근가능한지를 설명한다.
하기 약어가 사용된다:
(n, m, z는, 각각의 경우, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다).
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 하기 표 A의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표A
Figure 112015005917024-pat00124
Figure 112015005917024-pat00125
Figure 112015005917024-pat00126
Figure 112015005917024-pat00127
Figure 112015005917024-pat00128

하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 보여준다.
표 B
Figure 112015005917024-pat00129
Figure 112015005917024-pat00130

상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 0.01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 도판트를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 보여준다(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 112015005917024-pat00131
Figure 112015005917024-pat00132
Figure 112015005917024-pat00133
Figure 112015005917024-pat00134
Figure 112015005917024-pat00135
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 1 ppm 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 표 C의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 D는, 본 발명에 따른 LC 매질에 바람직하게는 반응성 메소젠성 화합물로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 보여준다.
표 D
Figure 112015005917024-pat00136
Figure 112015005917024-pat00137
Figure 112015005917024-pat00138
Figure 112015005917024-pat00139
Figure 112015005917024-pat00140
Figure 112015005917024-pat00141
Figure 112015005917024-pat00142
Figure 112015005917024-pat00143
Figure 112015005917024-pat00144
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소젠성 매질은 표 D의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 상징이 사용된다:
V0 20℃에서의 용량성 역치 전압[V],
ne 20℃ 및 589　nm에서 측정된 이상(extraordinary) 굴절률,
no 20℃ 및 589　nm에서 측정된 정상(ordinary) 굴절률,
△n 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성,
ε⊥ 20℃ 및 1 kHz에서 디렉터에 수직인 유전율,
ε∥ 20℃ 및 1 kHz에서 디렉터에 평행인 유전율,
△ε 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성
cl.p., T(N,I) 등명점[℃],
γ1 20℃에서의 회전 점도[mPaㆍs],
K1 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형율[pN],
K2 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형율[pN],
K3 20℃에서의 탄성 상수, "굽힘(bend)" 변형율[pN],
달리 명시하지 않는 한, 본원에서 모든 농도는 중량 퍼센트로 인용되고, 용매를 제외한 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
달리 명시하지 않는 한, 본 발명에 기재된 모든 온도 값, 예컨대, 녹는점 T(C,N), 스메틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은, 섭씨 온도(℃)로 기재된다. M.p.= 녹는점, cl.p. = 등명점. 또한, C = 결정 상태, N = 네마틱 상, S = 스메틱 상 및 I = 등방성 상. 이러한 부호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
모든 물리적 특성은, 각각의 경우에 달리 명백히 기재하지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되었고, 20℃의 온도에 대해, △n은 589 nm에서 결정되고, △ε는 1 kHz에서 결정된다.
본 발명에 대한 용어 "역치 전압"은, 달리 명백히 기재하지 않는한, 용량 역치(V0)(프레드릭스(Freedericks) 역치로도 공지)를 나타낸다. 실시예에서, 광학 역치는 또한, 통상적으로, 10% 상대 콘트라스트 (V10)로 인용된다.
달리 기술하지 않는 한, 상기 및 하기에 기술된 디스플레이 내에서 중합가능한 화합물을 중합하는 방법은, LC 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상을 나타내는 온도에서 수행되고, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다.
달리 기술하지 않는 한, 시험 셀을 제조하고 이의 전기광학적 및 다른 특성들을 측정하는 방법은 본원 하기에 기술된 방법 또는 이와 유사하게 수행된다.
VHR의 제조에 사용되는 디스플레이는, 평행 플레이트 캐퍼시터의 일부를 형성하는(유리 기판이 또 다른 동일한 기판과 대칭적으로 샌드위치되므로) ITO 층으로 코팅된 유리 기판으로 이루어진다. ITO 층의 상부에, 전술된 바와 같은 상업적으로 수득가능한 폴리이미드 물질을 사용하여 폴리이미드의 층이 제공된다. 두 개의 코팅된 유리 기판의 거리는 스페이서 물질을 통해 조절된다. 임의적으로 상기 폴리이미드 물질은 러빙 공정 또는 광정렬 공정에 의해 처리된다.
선경사 각의 측정을 위해 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 3 내지 4 μm의 간격으로 2개의 평면-평행 유리 외부 플레이트로 이루어지되, 이중 하나는, 절연 층에 의해 분리된 구조화되지 않은 전극 층 및 빗살형 상대 전극, 및 상기 빗살형 전극 상부의 폴리이미드 정렬 층을 내부에 갖고, 이때 상기 폴리이미드 층은 기계적인 러빙 공정, 또는 달리, 특정 방향으로 편광된 UV 광 조사를 사용하는 광 정렬 공정에 의해 처리되어 LC 분자의 평면 정렬에 영향을 미친다.
디스플레이 또는 시험 셀 내에서, 미리지정된 시간 동안 지정된 강도의 UVA 광을 조사하여, 상기 중합성 화합물을 중합시킨다(오프 상태 정렬을 지속시키기 위해 전압은 인가하지 않음). 실시예에서, 달리 기술하지 않는 한, 금속 할라이드 램프 및 100 mW/cm2 강도가 중합에 사용된다. 상기 강도는 표준 UVA 미터(UVA 센서를 갖는 호엔르(Hoenle) UV-미터 하이 엔드)를 사용하여 측정된다.
VHR 값은 하기와 같이 측정된다. 0.3%의 중합가능한 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성 혼합물을 FFS-VHR 시험 셀(임의적으로, 광정렬 공정 단계로 러빙되거나 처리됨, 폴리이미드 정렬 층, LC-층 두께 d는 3 내지 6 μm임) 내로 도입한다. VHR 값은, 1　V, 60 Hz, 64 μs 펄스에서 UV 노출 이전 및 이후에 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장비: 오트로닉-멜처스(Autronic-Melchers) VHRM-105).
A) LC 호스트 혼합물
실시예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 N1은 하기와 같이 배합된다.
Figure 112015005917024-pat00145
실시예 2
네마틱 LC 호스트 혼합물 N2는 하기와 같이 배합된다.
Figure 112015005917024-pat00146
실시예 3
각각의 경우에서, 표 1의 단량체 중 하나를 0.3 중량%의 농도로 LC 호스트 혼합물 N1 및 N2에 각각 첨가함으로써 중합성 혼합물을 제조한다.
표 1
Figure 112015005917024-pat00147
실시예 4
각각의 중합성 혼합물을 FFS e/o 시험 셀(광정렬에 의해 러빙되거나 처리된 폴리이미드 정렬 층, LC-층 두께 d는 3 내지 4 μm임)로 삽입하였다. 24 Vrms(교류)의 전압을 적용하면서 기재된 시간 동안 100 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광으로 상기 시험 셀을 조사하여, 중합성 단량체 화합물의 중합을 야기하였다.
UV 노출 이전 및 이후의 중합성 혼합물의 VHR 값을 상기 기술된 바와 같이 측정하였다. 비교를 위해, 중합성 화합물을 사용하지 않은 순수한 호스트 혼합물 N1 및 N2(참조용)에 대해 유사한 측정을 수행하였다. 그 결과를 표 2 및 3에 나타내었고, 이때 "일광 시험(suntest)"은 더 낮은 UV 강도지만 UV 단계보다 더 긴 노출 시간을 갖는 조사 단계를 의미한다.
표 2
Figure 112015005917024-pat00148
표 3
Figure 112015005917024-pat00149
상기 표 2 및 표 3으로부터, 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질에서, 중합한 후의 VHR 값은, 초기 값에 비해 및 또한 중합성 화합물을 포함하지 않는 참조 LC 매질의 VHR 값에 비해, 10분의 UV 조사 후 증가함을 알 수 있다. 또한, 30분의 일광 시험의 전형적인 광 부하 후, VHR 값은 중합된 화합물을 가진 LC 매질에서 안정한 반면에, 참조 LC 매질에서는 감소한다. 이는, 중합성 화합물이 없는 표준 FFS LC 매질에 비해, 본 발명에 따른 FFS LC 매질이 신뢰성 거동의 상당한 개선을 달성할 수 있음을 보여준다.

Claims (22)

  1. 2개의 기판,
    상기 기판 중 하나에 제공된 2개의 전극,
    상기 기판 사이에 위치하고, 음의 유전 이방성을 갖고, LC 분자, 및 둘 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는, 액정(LC) 매질의 층
    을 포함하며,
    상기 LC 매질과 접촉되고 LC 매질의 LC 분자의 평면 정렬을 유도하는, 기판 중 하나 이상에 제공된 정렬 층
    을 추가로 포함하는 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드의 액정(LC) 디스플레이로서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식 CY 및 PY로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 및 하기 화학식 PY1 내지 PY8로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정(LC) 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00182

    [상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 나타내고,
    b는 0 또는 1을 나타내고,
    Figure 112021038373966-pat00183
    는
    Figure 112021038373966-pat00184
    또는
    Figure 112021038373966-pat00185
    를 나타내고,
    R1 및 R2는, 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 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 나타내고,
    L1, L2, L3 및 L4는, 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다]
    Figure 112021038373966-pat00186

    Figure 112021038373966-pat00187

    [상기 식에서, 알킬 및 알킬*은, 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일은, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    전극 중 하나가 빗살형(comb-shaped) 구조를 갖고 다른 전극이 구조화되지 않은, LC 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 층이 폴리이미드를 포함하는, LC 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물이 LC 디스플레이 내에서 중합되는, LC 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00150

    상기 식에서,
    개별적인 라디칼들은 각각의 경우 서로 동일하거나 상이하게 서로 독립적으로 하기 의미를 가지며,
    Figure 112021038373966-pat00151

    RA1은, 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이거나, 또는, 고리 X, Y 및 Z중 적어도 하나 이상이 사이클로헥센일을 나타내는 경우, 또한 RA2의 의미 중 하나를 나타내고,
    RA2는, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
    Zx는, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O-, 또는 단일 결합을 나타내고,
    L1, L2, L3 및 L4는, 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H를 나타내고,
    x는 1 또는 2를 나타내고,
    z는 0 또는 1을 나타낸다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00152

    Figure 112021038373966-pat00153

    상기 식에서, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 AN1 내지 AN12의 화학식에서, 알켄일 및 알켄일*은 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 나타내는, LC 디스플레이.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00154

    상기 식에서, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00188
    .
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00160

    상기 식에서,
    Figure 112021038373966-pat00161
    는
    Figure 112021038373966-pat00162
    Figure 112021038373966-pat00163
    또는
    Figure 112021038373966-pat00164
    를 나타내고,
    Figure 112021038373966-pat00165
    는
    Figure 112021038373966-pat00166
    또는
    Figure 112021038373966-pat00167
    를 나타내고,
    R3 및 R4는, 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때, 하나 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자가 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 나타낸다.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Ra-A1-(Z1-A2)m1-Rb I*
    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는, 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
    P는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,
    Sp는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    A1 및 A2는, 각각, 서로 독립적으로, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로사이클릭 기(이는 또한 융합된 고리를 포함할 수 있으며, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중치환됨)를 나타내고,
    Z1은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
    L은 P, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
    R0 및 R00는, 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    이때, 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 적어도 하나 이상은 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 포함한다.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 화학식 I*에서,
    P는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택되는 중합성 기를 나타내는,
    LC 디스플레이.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 화학식 I*에서,
    A1 및 A2는, 각각, 서로 독립적으로, 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로사이클릭 기(이는 또한 융합된 고리를 포함할 수 있으며, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중치환됨)를 나타내는,
    LC 디스플레이.
  14. 제 11 항에 있어서,
    화학식 I*의 중합성 화합물에서,
    A1 및 A2가, 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,2-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일(이때, 이러한 기에서 하나 이상의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 9,10-다이하이드로-펜안트렌-2,7-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,6-다이일, 2H-크로멘-2-온-3,8-다이일, 또는 2H-크로멘-2-온-3,7-다이일을 나타내고, 이때, 이들 모든 기는 비치환되거나 L로 단일- 또는 다중치환될 수 있고,
    L이, P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄 알켄일, 알킨일, 알킬-카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 이때, 이들 모든 기 내에서, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
    Y1이 할로겐을 나타내고,
    Rx가 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있음), 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고,
    이때, 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 하나 이상은 P 또는 P-Sp-를 나타내는,
    LC 디스플레이.
  15. 제 1 항에 있어서,
    중합성 화합물이 하기 화학식으로부터 선택되는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00168

    Figure 112021038373966-pat00169

    Figure 112021038373966-pat00170

    Figure 112021038373966-pat00171

    Figure 112021038373966-pat00172

    상기 식에서,
    P1, P2 및 P3은, 각각, 서로 독립적으로, 중합성 기를 나타내고,
    Sp1, Sp2 및 Sp3은, 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, 또는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-(p1은 1 내지 12의 정수임)로부터 선택되는 스페이서 기이고, 이때, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타낼 수 있되, 단 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa와 상이하고,
    Raa는, H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한, 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-로 대체될 수 있음)을 나타내고,
    R0, R00은, 각각, 서로 독립적으로 및 각각의 경우 동일하게 또는 상이하게, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    Ry 및 Rz는, 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3를 나타내고,
    X1, X2 및 X3 는, 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 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-를 나타내고, 이때, n은 2, 3 또는 4이고,
    L은, 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고,
    L' 및 L"은, 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 1을 나타낸다.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 화학식 M1 내지 M30에서,
    P1, P2 및 P3은, 각각, 서로 독립적으로, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로부터 선택되는 중합성 기를 나타내는,
    LC 디스플레이.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 화학식 M1 내지 M30에서,
    Raa는, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(이때, 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐)를 나타내는,
    LC 디스플레이.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00173

    Figure 112021038373966-pat00174

    Figure 112021038373966-pat00175

    Figure 112021038373966-pat00176

    Figure 112021038373966-pat00177

    Figure 112021038373966-pat00178

    Figure 112021038373966-pat00179

    Figure 112021038373966-pat00180

    Figure 112021038373966-pat00181
    .
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하는, LC 디스플레이:
    Figure 112021038373966-pat00189

    Figure 112021038373966-pat00190
    .
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함하는, LC 디스플레이:

    Figure 112021038373966-pat00191

    Figure 112021038373966-pat00192

    Figure 112021038373966-pat00193

    Figure 112021038373966-pat00194

    Figure 112021038373966-pat00195

    상기 식에서, n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 LC 디스플레이의 제조 방법으로서, 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 정의된 LC 매질을 디스플레이의 기판 사이에 충전하는 단계, 및 중합성 화합물을 중합시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    중합성 화합물을 중합시키는 단계에서 전극에 전기장을 인가하는, LC 디스플레이의 제조 방법.
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