KR102564639B1 - 중합가능한 화합물 및 액정 디스플레이에서 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중합가능한 화합물, 이의 제조 방법 및 이의 제조를 위한 중간체, 이를 포함하는 액정(LC) 매질, 및 광학, 전자-광학 및 전자 목적을 위한, 특히 LC 디스플레이, 특히 중합체 지속된 정렬 유형의 LC 디스플레이에서 중합가능한 화합물 및 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 중합가능한 화합물, 이의 제조 방법 및 이의 제조를 위한 중간체, 이를 포함하는 액정(LC) 매질, 및 광학, 전자-광학 및 전자 목적을 위한, 특히 LC 디스플레이, 특히 중합체 지속된 정렬 유형의 LC 디스플레이에서 중합가능한 화합물 및 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
관심 및 상업적 용도로 그동안에 널리 보급된 액정 디스플레이 모드는 소위 PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 모드이고, "중합체 안정화된"이란 용어가 또한 때때로 사용된다. PSA 디스플레이에서 LC 혼합물(이하에서 "호스트 혼합물"로도 지칭됨) 및 소량의, 예를 들어, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만의 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 중합가능한 단량체성 화합물을 함유하는 LC 매질이 사용된다. LC 매질을 디스플레이에 채운 후, 중합가능한 화합물은 임의적으로 디스플레이의 전극에 전압을 인가하면서, 일반적으로 UV 광중합에 의해 동일 반응계에서 중합되거나 가교 결합된다. 중합은 LC 매질이 액정 상을 나타내는 온도, 일반적으로 실온에서 수행된다. 또한, 반응성 메소젠 또는 "RM"으로도 공지된 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되었다.
PS(A) 모드는 다양한 종래의 LC 디스플레이 유형에서 그동안에 사용되었다. 이에 따라, 예를 들어 PS-VA(수직적으로 정렬됨), PS-OCB(광학적으로 보상된 벤드), PS-IPS(평면내 스위칭), PS-FFS(프린지-필드 스위칭), PS-UB-FFS(초명도 FFS) 및 PS-TN(비틀린 네마틱) 디스플레이가 공지되어 있다. RM의 중합은 바람직하게는 PS-VA 및 PS-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하여 수행되고, PS-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 인가하지 않고, 바람직하게는 인가하지 않고 수행된다. 결과적으로, LC 분자의 선경사 각은 디스플레이 셀 내에서 생성된다. 예를 들어, PS-OCB 디스플레이의 경우, 오프 셋 전압이 필요하지 않거나 감소될 수 있도록 안정화된 벤드 구조가 가능하다. PS-VA 디스플레이의 경우, 선경사는 응답 시간에 긍정적인 효과를 갖는다. PS-VA 디스플레이를 위해, 표준 MVA(다중 도메인 VA) 또는 PVA(패턴화된 VA) 픽셀 및 전극 레이아웃이 사용될 수 있다. 또한 돌출부 없이 단지 하나의 구조화된 전극만을 사용하여, 제품을 상당히 단순화시키고 명암비와 투과성을 개선할 수 있다.
또한, 소위 포지-VA 모드("포지티브 VA")가 특히 적합한 것으로 입증되었다. 통상의 VA 및 PS-VA 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이 내의 LC 분자의 초기 정렬은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 호메오트로픽, 즉 기판에 실질적으로 수직이다. 그러나, 통상의 VA 및 PS-VA 디스플레이와는 달리, 포지-VA 디스플레이에서는 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질이 사용된다. IPS 및 PS-IPS 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이에서의 2개 전극은 2개의 기판 중 단지 1개의 기판 위에만 배열되어 있고, 바람직하게는 상호 맞물리는 빗-형상(인터디지털(interdigital)) 구조를 나타낸다. LC 매질 층에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하는 인터디지털 전극에 전압이 인가되면, LC 분자들은 기판에 실질적으로 평행한 정렬으로 스위칭된다. 포지-VA 디스플레이에서는, RM을 LC 매질에 첨가한 후 디스플레이에서 중합되는 중합체 안정화가 또한 유리한 것으로 입증되었다. 따라서, 스위칭 시간의 상당한 감소가 달성될 수 있다.
PSA-VA 디스플레이는, 예를 들어 EP 1170626 A2, US 6,861,107, US 7,169,449, US 2004/0191428 A1, US 2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기술되어 있다. PS-OCB 디스플레이는, 예를 들어 문헌[T. -J-. Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 문헌[S. H. Kim, L. -C-. Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PSA-IPS 디스플레이는, 예를 들어 US 6177972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PS-TN 디스플레이는, 예를 들어 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.
PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 예를 들어 트랜지스터(예컨대 박막 트랜지스터 또는 "TFT")와 같은 집적화된 비-선형 능동 소자에 의해 어드레싱되는 반면, 수동-매트릭스 디스플레이에서는, 개별 픽셀이 보통 종래 기술로부터 공지된 다중화 방법에 의해 어드레싱된다.
또한, PSA 디스플레이는 디스플레이 셀을 형성하는 기판들 중 1 또는 2개 상에 정렬 층을 포함할 수 있다. 정렬 층은 일반적으로, LC 매질과 접촉하고 LC 분자의 초기 정렬을 유도하도록 전극에 인가된다(상기 전극이 존재하는 경우에). 정렬 층은 예를 들어, 러빙되거나 광정렬 방법에 의해 제조될 수 있는 폴리이미드를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다.
특히, 모니터 및 특히 TV 용도에서, LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 휘도(및 따라서 투과도)를 최적화하는 것이 여전히 바람직하다. 상기 PSA 방법은 여기서 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-포지-VA 디스플레이의 경우에, 다른 변수에 대한 심각한 부정적인 영향 없이 응답 시간의 단축(이는 시험 셀에서 측정가능한 선경사와 관련됨)이 달성될 수 있다.
종래 기술은, PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 중합가능한 화합물로서, 임의적으로 불화된 바이페닐 다이아크릴레이트 또는 다이메타크릴레이트를 제안하고 있다.
그러나, LC 호스트 혼합물과 중합가능한 화합물의 모든 조합이 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합하지 않다는 문제가 발생하며, 예컨대 부적절한 경사각이 형성되거나 또는 경사각이 전혀 형성되지 않기 때문이거나, 예컨대 "전압 보전율"(VHR)이 TFT 디스플레이 제품에 부적절하기 때문이다. 또한, PSA 디스플레이서 사용시, 종래 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 중합가능한 화합물은 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, LC 호스트 혼합물에 가용성인 모든 공지된 중합가능한 화합물이 PSA 디스플레이에 사용하는 데 적합한 것은 아니다. 또한, 종종 PSA 디스플레이에서 선경사의 직접적 측정 외에 중합가능한 화합물에 대한 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광중합이 바람직한 경우(이는, 특정 용도에서 유리할 수 있음), 적합한 중합가능한 화합물의 선택의 여지는 더욱 줄어든다.
또한, 선택된 LC 호스트 혼합물/중합가능한 화합물의 조합은 낮은 회전 점도 및 우수한 전기적 성질, 특히 높은 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 중요하며, UV 노출은 최종 디스플레이의 작동 중에 정상 노출로서 발생할 뿐만 아니라 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이기 때문이다.
특히, 작은 선경사각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 개선된 물질이 바람직하다. 바람직한 물질은 종래 기술의 물질과 비교하여, 동일한 노출 시간 후 더 작은 선경사각을 생성할 수 있고/있거나 더 짧은 노출 시간 후 적어도 동일한 선경사각을 생성할 수 있는 것이다. 이는 디스플레이 제조 시간("택트 시간"(tact time)) 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
종래 기술에서 발견된 또 하나의 문제는, 비제한적으로 PSA 유형의 디스플레이를 비롯한 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질이 결과적으로 종종 높은 점도 및 높은 스위칭 시간을 나타낸다는 점이다. LC 매질의 점도 및 응답 시간을 줄이기 위해, 알켄일 기를 갖는 LC 화합물을 첨가하는 것이 종래 기술에서 제안되었다. 그러나, 알켄일 화합물을 함유하는 LC 매질은 종종 신뢰성 및 안정성의 감소를 나타냈고, 특히 UV 방사선에 노출 후 VHR의 감소를 나타내는 것으로 관찰되었다. 특히, PSA 디스플레이에서 중합가능한 화합물의 광중합은 보통 UV 방사선에 노출시 수행되고, 이는 LC 매질에서 VHR 강하를 야기할 수 있기 때문에 PSA 디스플레이에서 사용하기가 상당히 불리하다.
해결할 또 하나의 문제는 PSA 디스플레이에서 중합된 화합물로 사용된 종래 RM이 종종 높은 융점을 갖고, 많은 통상적으로 사용된 LC 혼합물에서 제한된 가용성만을 나타낸다는 점이다. 결과적으로, 이러한 RM은 LC 혼합물을 자발적으로 결정화하는 경향이 있다. 또한, 자발적 중합의 위험 요소는 LC 호스트 혼합물이 RM을 잘 용해하기 위해 가온될 수 있는 것을 방지하기 때문에, 심지어 실온에서 높은 가용성이 필요하다. 또한, 예를 들어, LC 매질을 LC 디스플레이에 채울 때(크로마토그래피 효과), 상 분리의 위험이 존재하고, 이는 디스플레이의 균질성을 크게 악화시킬 수 있다. LC 매질이 보통 자발적인 중합의 위험을 줄이기 위해 저온에서 디스플레이에 채워진다는 사실에 의해 추가로 악화되고(상기 참조), 이는 가용성에 악영향을 미친다.
PSA 디스플레이의 제조시 또 하나의 문제는, 디스플레이에서 선경사각의 생성을 위해 필요한 중합 단계 동안 중합하지 않는 단량체의 잔여량의 존재 및 제거이다. 이러한 중합되지 않은 단량체는 예를 들어, 디스플레이 작동 동안 제어되지 않은 방식으로 중합됨으로써 디스플레이의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 종래 기술에서 공지된 PSA 디스플레이는 종종 소위 "잔상"(image sticking) 또는 "이미지 번(image burn)"의 목적하지 않은 효과, 즉 개별 픽셀들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱된 후에도 개별 픽셀들의 일시적인 어드레싱이 여전히 가시적으로 남아있는 현상을 보인다.
예를 들어, "잔상"은, 낮은 VHR을 가진 LC 호스트 혼합물이 사용되는 경우 발생할 수 있다. 일광 또는 디스플레이 역광의 UV 성분은 LC 분자의 목적하지 않은 분해 반응을 야기하고, 이온성 또는 자유-라디칼 불순물의 생성을 개시할 수 있다. 이들은 특히 전극 또는 정렬 층에 축적될 수 있으며, 여기서 이들은 유효하게 인가된 전압을 감소시킨다. 또한, 이러한 효과는 중합체 성분을 포함하지 않는 통상의 LC 디스플레이에서 관찰될 수 있다.
중합되지 않은 단량체의 존재에 의해 야기된 추가의 "잔상" 효과는 종종 PSA 디스플레이에서 관찰된다. 잔여 단량체의 제어되지 않은 중합은 환경 또는 디스플레이 역광으로부터 UV 광에 의해 시작될 수 있다. 스위칭된 디스플레이 영역에서, 이는 많은 어드레싱 사이클 후에 경사각을 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 스위칭된 영역에서는 투과율의 변화가 일어날 수 있지만, 비스위칭된 영역에서는 투과율이 변하지 않고 남아있다.
따라서, PSA 디스플레이의 제조 동안, 단량체의 중합이 가능한 완전하게 진행되고, 디스플레이 내의 중합되지 않은 단량체의 존재가 배제되거나 최소한으로 감소하는 것이 바람직하다. 따라서, 신속하고 완전한 중합을 가능케 하거나 지지하는 중합가능한 단량체 및 LC 호스트 혼합물이 요구된다. 또한, 잔여량의 단량체 제어 반응이 바람직하다. 이는, 종래 기술의 물질보다 더 신속하고 더욱 효과적으로 중합하는 개선된 중합가능한 화합물을 제공함으로써 달성될 수 있다.
PSA 디스플레이에서 관찰된 다른 문제는 불충분한 선경사 각 안정성이다. 따라서, 디스플레이에서 생성된 선경사 각이 일정하게 유지되지 않지만 디스플레이 작동 동안 디스플레이가 전압 응력에 이용된 후 악화될 수 있다는 점이 관찰되었다. 이는, 예를 들어 블랙(black) 상태 투과율을 증가시키고 이에 따라 명암비를 낮춤으로써 디스플레이 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
종래 기술에서 관찰된 또 다른 문제는 비제한적으로 PSA 유형의 디스플레이를 포함하는 LC 디스플레이에서 통상적인 LC 매질의 사용이, 종종 디스플레이에서 얼룩(mura)의 발생을 야기하고, 특히 LC 매질이 액정 적하(ODF) 방법을 사용하여 디스플레이에 채워진다는 점이다. 이 현상은 "ODF 얼룩"으로도 알려져 있다. 따라서, ODF 얼룩을 감소시키는 LC 매질을 제공하는 것이 바람직하다.
비제한적으로 PSA 유형 디스플레이를 포함하는 LC 디스플레이에서 관찰된 또 다른 문제는 소위 "프레임 얼룩"이다. 이는 LC 매질이 디스플레이 셀의 2개 기판을 연결하고 모서리를 밀봉하기 위해 사용되는 밀봉제 물질과 접촉하는 경우 디스플레이 셀의 모서리에서 발생할 수 있고, LC 층에서 정렬 결함을 야기할 수 있다. 밀봉제 물질은 전형적으로 LC 매질을 디스플레이 셀에 채운 후 적절한 광개시제를 사용하여 UV 광중합에 의해 경화된 아크릴레이트를 함유한다. 따라서, PSA 디스플레이에서, LC 매질에 함유된 중합가능한 화합물이 밀봉제 물질의 경화 공정 동안 바람직하지 않은 예비-중합을 나타낼 수 있다는 문제가 또한 있다.
PSA 디스플레이를 위한 LC 매질에서 중합가능한 화합물의 바람직하지 않은 예비-중합을 억제하기 위해, LC 매질에 소분자 억제제를 첨가할 수 있다. 그러나, 이는 디스플레이에서 바람직하지 않은 불순물을 야기할 수 있다.
따라서, 개선된 특성을 갖고 전술된 단점을 완전히 또는 적어도 부분적으로 피하도록 도울 수 있는, PSA 디스플레이 및 LC 매질, 및 상기 디스플레이에서 사용하기 위한 중합가능한 화합물이 여전히 강력히 요구된다.
특히, 개선된 PSA 디스플레이 및 LC 매질, 및 LC 호스트 혼합물, 이에 사용된 중합가능한 화합물 또는 성분을 제공하는 것이 바람직하고, 이때 중합가능한 화합물은 LC 호스트 혼합물에서 낮은 용융점 및 높은 가용성이 있어야 하고, LC 매질 및 PSA 디스플레이는 하기 개선사항 중 하나 이상을 나타내야 한다: 높은 비저항, 특히 UV 및/또는 열 노출 후 높은 VHR 값 및 높은 신뢰도, 낮은 역치 전압, 큰 작동 온도 범위, 낮은 점도, 저온에서도 짧은 체류 시간, 높은 복굴절, 특히 긴 파장에서 우수한 UV 흡수력, 중합가능한 화합물의 신속하고 완전한 중합, 중합가능한 화합물의 바람직하지 않은 예비-중합의 감소, 낮은 선경사각의 신속한 생성, 긴 작동 시간 후 및 UV 또는 열 노출 후에도 선경사각의 높은 안정성, 감소된 잔상, 디스플레이에서 감소된 ODF 얼룩 및 감소된 프레임 얼룩, 회색 색조의 다양성, 높은 대비 및 광범위한 시야각.
본 발명은 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한, 전술된 종래 기술의 LC 매질 및 디스플레이에서 관찰된 단점 및 결점을 갖지 않고, 전술된 목적한 개선사항 중 하나 이상을 나타내는, 신규한 적합한 물질, 특히 중합가능한 화합물 또는 성분, LC 호스트 혼합물, 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 목적에 기초한다.
본 발명은 또한 높은 비저항 값, 낮은 점도 및 높은 VHR이 가능하면서 중합가능한 화합물의 중합을 신속하고 완전하게 할 수 있는, PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질을 제공하는 목적에 기초한다.
본 발명의 추가의 목적은, 특히 광학, 전자-광학 및 전기 용도에 적합한 신규하고 개선된 중합가능한 화합물, 및 신규한 중합가능한 화합물의 제조를 위한 적합한 합성 방법 및 중간체를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 본원에 기재되고 청구된 물질 및 방법에 의해 달성되었다.
놀랍게도 이하에 개시되고 청구된 중합가능한 화합물 및/또는 LC 매질을 사용하여, 특히 LC 호스트 혼합물 및 중합가능한 성분을 포함하는 LC 매질을 사용하여 전술된 문제 중 적어도 일부가 해결될 수 있고, 전술된 개선 사항 중 하나 이상이 달성될 수 있고, 이때 중합가능한 성분은 후술된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나 이로 이루어지고, 바람직하게는 하나 이상의 RM을 포함한다는 것이 밝혀졌다.
화학식 I의 화합물은 자유 라디칼을 잡을 수 있는 안정화 작용기를 함유하고, 추가적으로 하나 이상의 중합가능한 작용기를 함유하는 것을 특징으로 한다. 안정화 기는 예를 들어 2,6-다이-t-부틸페놀, 또는 장애 아민 광 안정화제(HALS) 기, 예컨대 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘일-옥시(NO-HALS), 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘일-하이드록시 또는 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘일이다. 종래 기술에 알려진 비-중합가능한 안정화제와 비교하여, 화학식 I의 중합가능한 안정화제는 PSA 공정 후 지연된 중합, 높은 신뢰도 및 높은 VHR 값과 같은 장점을 제공한다.
놀랍게도, 이하에서 청구되고 기재된 바와 같이, PSA 디스플레이에서 중합가능한 성분 및 이를 포함하는 LC 매질의 사용은 우수한 중합 제어 및 경사 생성 공정을 허용하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 임의적으로 통상적인 RM과 함께 화학식 I의 화합물의 사용은 중합의 지연 및 선경사각 생성 공정을 야기하는 것으로 밝혀졌고, 그 이유는 화학식 I의 화합물이 중합 공정을 개시하는 자유 라디칼을 잡는 억제제로서 작용하기 때문이다. 상 지연 후, 중합 및 경사 발생은 최종적으로 달성된 목적한 직은 선경사 및 소량의 잔여 단량체에서 상당한 부정적인 영향 없이 진행되고, 이는 화학식 I의 화합물을 안정화하지 않는 LC 매질에 필적한다.
이하에 기재되고 청구된 바와 같이, PSA 디스플레이에서 중합가능한 성분 및 이를 포함하는 LC 매질의 사용은 또한, 예를 들어 밀봉제 물질의 경화 공정(이는 프레임 얼룩을 줄이도록 예상됨) 동안 목적하지 않은 공정-유도된 예비 중합을 억제하도록 한다.
본 발명의 중합가능한 성분 및 LC 매질은 또한 예를 들어 단량체 농도, LC 호스트 혼합물 조성, UV 조사 강도, 조사 시간, 램프 스펙트럼, 온도, 전압 또는 정렬 층 물질에 관하여 공정 조건이 변하고 공정 창이 확대하는 더 큰 유연성을 가능하게 한다.
또한, 화학식 I의 화합물은 종종 LC 매질에 첨가되어 예를 들어 저장 및 운송 동안 중합가능한 성분의 목적하지 않은 자발적인 중합을 막는 소분자 안정화제를 대체하기 위해 사용될 수도 있다.
마지막으로, PSA 디스플레이에서 본 발명에 따른 중합가능한 성분 및 LC 매질의 사용은 완전한 UV-광중합 반응을 허용하고, 크고 안정한 선경사각의 형성을 제어하고, 디스플레이에서 잔상 및 얼룩을 줄이고, 특히 알켄일 기를 갖는 LC 화합물을 함유하는 LC 호스트 혼합물의 경우 UV 광중합 후 높은 VHR 값을 가능하게 하고, 빠른 응답 시간, 낮은 역치 전압 및 높은 복굴절을 달성하게 한다.
US 2005/0192419 A1은 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘일옥시아크릴레이트 및 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘일옥시메타크릴레이트, 및 스카치-지연제 조성물에서 이들의 사용을 개시하지만, LC 매질 또는 PSA 디스플레이에서 이들 화합물의 용도를 개시하지 않고 제시하지도 않는다.
본 발명은 하기 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:
P-Sp-(A2-Z2-A1)m1-Z1-T I
상기 식에서,
개별 라디칼은, 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
T는 하기 화학식 1 내지 4에서 선택된 기이고:
Ra 내지 Rf는 1 내지 10개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자, 매우 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 나타내고;
Rg는 H, 또는 1 내지 10 개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자, 매우 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 또는 벤질, 가장 바람직하게는 H를 나타내고;
P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 엑세탄 또는 에폭시, 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 나타내고;
Sp는 이격기 또는 단일 결합을 나타내고;
A1 및 A2는 융합된 고리도 함유할 수 있고 임의적으로 하나 이상의 기 L 또는 R-(A3-Z3)m2-로 치환된, 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환식, 헤테로환식, 방향족 또는 헤테로방향족 기를 나타내고, A1 및 A2 중 하나는 또한 단일 결합을 나타낼 수 있고;
A3은 융합된 고리도 함유할 수 있고 임의적으로 하나 이상의 기 L로 치환된, 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환식, 헤테로환식, 방향족 또는 헤테로방향족 기를 나타내고;
Z1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR00R000-, 또는 단일 결합을 나타내되, m1이 0이고 Sp가 단일 결합이면, Z1은 단일 결합을 나타내고;
Z2 및 Z3은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR00R000-, 또는 단일 결합을 나타내고;
R00 및 R000은 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
R은 P-Sp-, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl 또는 P-Sp-, 또는 화학식 1, 2, 3 및 4의 화합물로부터 선택된 기로 임의적으로 대체되고;
L은 P-Sp-, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl 또는 P-Sp-, 또는 화학식 1, 2, 3 및 4의 화합물로부터 선택된 기로 임의적으로 대체되고;
m1은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
m2는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
n은 1, 2, 3 또는 4이다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물 및 화학식 I의 화합물이 아닌 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 물질에 관한 것이고, 바람직하게는 반응성 메소젠으로부터 선택된다. 중합가능한 물질은 예를 들어 LC 매질에서 중합가능한 성분으로서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 하나가 화학식 I의 화합물인 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 2개 이상의 중합가능한 화합물을 포함하거나, 2개 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이고, 상기 2개 이상의 중합가능한 화합물 중 적어도 하나는 화학식 I의 화합물이고, 상기 2개 이상의 중합가능한 화합물 중 적어도 다른 하나는 화학식 I의 화합물이 아니다.
또한, 본 발명은 LC 매질 및 LC 디스플레이에서, 특히 매질에서 중합가능한 화합물, LC 디스플레이의 활성층 또는 정렬층으로서 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이며, 이때 상기 LC 디스플레이는 바람직하게는 PSA 디스플레이이다.
또한, 본 발명은 바람직하게는 m1이 O이 아니고/아니거나 T가 화학식 1, 2 또는 3의 기인 화학식 I의 신규한 화합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물의 제조 방법, 및 상기 방법에 사용되거나 상기 방법에서 수득된 신규한 중간체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하기 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:
- 하나 이상의 중합가능한 화합물(이들 중 하나 이상이 화학식 I의 화합물임)을 포함하는 중합가능한 성분 (A), 및
- 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지는 액정 성분 (B)(이후로 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨).
또한, 본 발명은 바람직하게는 하기 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:
- 2개 이상의 중합가능한 화합물(이들 중 하나 이상이 화학식 I의 화합물이고, 다른 하나 이상이 화학식 I의 화합물이 아님)을 포함하는 중합가능한 성분 (A), 및
- 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지는 액정 성분 (B)(이후로 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨).
본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분 (B)는 이후로 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭되고, 바람직하게는, 중합가능하지 않은 저분자량 화합물로부터 선택되는, 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 메소젠성 또는 LC 화합물을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 기술되는 LC 매질에 관한 것이며, 이때 LC 호스트 혼합물 또는 성분 (B)는, 알켄일 기를 포함하는 메소젠성 또는 LC 화합물을 하나 이상 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 기술되는 LC 매질 또는 LC 디스플레이에 관한 것이며, 이때 성분 화학식 I의 화합물 또는 (A)의 중합가능한 화합물은 중합된다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 메소젠성 또는 LC 화합물, 또는 상기 및 하기 기술되는 LC 호스트 혼합물 또는 LC 성분 (B)를 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 임의적으로 추가의 LC 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 것을 포함하는, 상기 및 하기 기술되는 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 PSA 디스플레이에서, 특히 LC 매질을 포함하는 PSA 디스플레이에서, 바람직하게는 전기장 또는 자기장 내에서, PSA 디스플레이 중의 화학식 I의 화합물을 동일-반응계 내 중합에 의해 중합함으로써, LC 매질에 경사각을 생성하기 위한, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물 또는 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물 또는 전술된 중합가능한 성분 (A)를 중합시킴으로써 수득가능한 중합체를 포함하거나, 본 발명에 따른 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이에 관한 것이며, 이는 바람직하게는 PSA 디스플레이, 매우 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이이다.
또한, 본 발명은 2개의 기판(이들 중 하나 이상은 투광성임), 상기 기판들 각각에 제공되는 전극 또는 상기 기판들 중 하나에만 제공되는 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 위치하고 상기 및 하기 기술되는 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 LC 성분을 포함하는 LC 매질 층을 포함하는, PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이며, 이때 상기 중합가능한 화합물은 상기 디스플레이의 기판들 사이에서 중합된다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 기술되는 중합가능한 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질을 LC 디스플레이의 기판들 사이에 충전하거나 제공하는 단계, 및 상기 중합가능한 화합물을 중합하는 단계를 포함하는, 상기 및 하기 기술되는 LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이는, 기판들 중 1 또는 2개에 적용되는, 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 몇몇 디스플레이, 예를 들어 PS-VA, PS-OCB 또는 PS-TN 디스플레이에서는, 하나의 전극이 2개의 기판 각각에 적용된다. 다른 디스플레이, 예를 들어 PS-포지-VA, PS-IPS 또는 PS-FFS 또는 PS-UB-FFS 디스플레이에서는, 2개의 전극이 2개의 기판들 중 하나에만 적용된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 중합가능한 성분은, LC 디스플레이의 전극에 전압이 인가되는 동안, LC 디스플레이에서 중합된다.
상기 중합가능한 성분의 중합가능한 화합물은 바람직하게는 광중합, 매우 바람직하게는 UV 광중합에 의해 중합된다.
달리 언급되지 않는 한, 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 비키랄 화합물로부터 선택된다.
본원에서 용어 "활성 층" 및 "스위칭가능한 층"은, 전광 디스플레이, 예를 들어 LC 디스플레이에서, 구조 이방성 및 광학 이방성을 갖는 분자(예컨대, LC 분자)를 하나 이상 포함하고, 외부 자극시(예컨대, 전기장 또는 자기장) 이의 정렬이 변하여, 편광 또는 비편광의 투과도를 변화시키는 층을 의미한다.
본원에서 용어 "경사" 및 "경사각"은, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자들의 경사 정렬을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 본원에서 경사각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축과 평면-평행 외측 플레이트(이는 LC 셀을 형성함) 사이의 평균 각(90° 미만)을 나타낸다. 경사각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다. 경사각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기에 기재된 경사각 값은 이러한 측정법과 관련된다.
본원에서 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은, 메소젠성 또는 액정 골격, 및 이에 부착되고 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기("중합가능한 기" 또는 "P"로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에서 용어 "중합가능한 화합물"은, 중합가능한 단량체성 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 용어 "저분자량 화합물"은, 단량체이고/이거나, "중합체성 화합물" 또는 "중합체"와 달리 중합 반응으로 제조되지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 용어 "중합가능하지 않은 화합물"은, 일반적으로 중합가능한 화합물의 중합에 적용되는 조건하에 중합되기에 적합한 작용 기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 용어 "메소젠성 기"는, 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 비등방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합가능한 물질 중에 액정(LC) 상을 유발하는 데 기여하는 기를 의미한다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
또한, 본원에서 용어 "이격기"(이후로 "Sp"로도 지칭됨)는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌(예컨대, 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조)에 기술되어 있다. 본원에 용어 "이격기" 또는 "스페이서"는, 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합가능한 기를 연결하는 가요성 기, 예를 들어 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
상기 및 하기에서 "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
"탄소 기"는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이때 이는 다른 원자를 함유하지 않거나(예를 들어, -C≡C-), 임의적으로 하나 이상의 다른 원자(예컨대, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유한다(예를 들어, 카본일 등). 용어 "탄화수소 기"는, 추가로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예를 들어, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
-CO-, -C(=O)- 및 -(CO)-는 카본일 기, 즉 
를 나타낸다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화 기는, 예컨대 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 탄소 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 선형, 분지형 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결 또는 축합 고리를 가질 수 있다.
또한, 용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 다가 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은, 방향족 탄소 기 또는 이들로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하는 상기 정의된 바와 같은 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 40개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 직쇄, 분지형 또는 환형, 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시; 5 내지 30개의 탄소 원자, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 5 내지 30개의 탄소 원자, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시이고, 이때 하나 이상의 탄소 원자는 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택되는 헤테로 원자로 대체될 수도 있다.
다른 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알켄일, C2-C20 알킨일, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬다이엔일, C4-C20 폴리엔일, C6-C20 사이클로알킬, C4-C15 사이클로알켄일, C6-C30 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴 또는 C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
C1-C12 알킬, C2-C12 알켄일, C2-C12 알킨일, C6-C25 아릴 및 C2-C25 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
다른 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환된 1 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬이고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 직접 연결되지 않도록, -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 1 내지 25개의 탄소 원자의 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비인접한 탄소 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있음)을 나타내거나, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
바람직한 알킬 기는, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는, 예컨대 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예컨대 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, 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, 예컨대 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있고, 즉 1개의 고리(예컨대, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있고, 이는 또한 융합될 수 있거나(예컨대, 나프틸) 공유 결합될 수 있거나(예컨대, 바이페닐), 융합되고 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 헤테로 원자를 하나 이상 포함한다.
6 또는 25개의 탄소 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기, 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하고, 이들은 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 5, 6 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하고, 이때 하나 이상의 CH 기는 또한, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, N, S 또는 O로 치환될 수도 있다.
바람직한 아릴 기는, 예컨대 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 9,10-다이하이드로-페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예컨대 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸; 6원 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, 푸린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜 또는 이들 기의 조합이다.
또한, 전술 및 후술되는 아릴 및 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오린, 플루오로알킬 또는 추가로 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 포화 고리(즉, 단일 결합만을 함유하는 고리), 또한 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합을 함유할 수 있는 고리)를 둘 다 포함한다. 헤테로환형 고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 헤테로 원자를 하나 이상 포함한다.
(비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형, 즉 오직 1개의 고리(예컨대, 사이클로헥산), 또는 다환형, 즉 복수개의 고리(예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)를 함유할 수 있다. 포화 기가 특히 바람직하다. 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기가 또한 바람직하며, 이들은 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 5, 6, 7 또는 8원 탄소환형 기가 바람직하고, 이때 하나 이상의 탄소 원자는 또한 Si로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는, 예컨대 5원 기, 예를 들어 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예를 들어 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘; 또는 7원 기, 예를 들어 사이클로헵탄; 및 융합된 기, 예를 들어 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-다이일이다.
바람직한 치환기는, 예컨대 용해성-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-회수 기, 예컨대 불소, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체에서 유리 전이 온도(Tg)를 높이기 위한 치환기, 특히 예를 들면 t-부틸과 같은 벌키(bulky) 기, 또는 임의적으로 치환되는 아릴 기이다.
지환족, 헤테로환형, 방향족 및 헤테로방향족 기에 대하여 바람직한 치환기는 화학식 I에 정의된 L이다.
바람직한 치환기 L은, P-Sp-, F, Cl, -CN, 각각 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시로부터 선택되고, 이때, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.
매우 바람직한 치환기 L은, 예를 들어, F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2 또는 OC2F5이다.
이때 L은 상기 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
이격기(Sp)가 단일 결합이 아닌 경우, 이는 바람직하게는, 각각의 라디칼 P-Sp-가 구조식 P-Sp"-X"-에 합치되도록, 구조식 Sp"-X"의 기를 선택하고, 이때
Sp"은, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환된 1 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 또한, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R0R00)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-N(R00)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수도 있고,
X"은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-, -N(R0)-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,
R0 및 R00는, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Y2 및 Y3은, 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X"은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00- 또는 단일 결합이다.
전형적인 이격기 Sp 및 -Sp"-X"-은, 예를 들어, -(CH2)p1-, -(CH2CH2 O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00는 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp 및 -Sp"-X"-은 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 이때 p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"은, 각각의 경우 직쇄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노-에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
바람직하게는 화학식 1 내지 3에서 Ra 내지 Rd는, 서로 독립적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸 및 t-부틸, 매우 바람직하게는 메틸로부터 선택된다.
바람직하게는 화학식 1 내지 3에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 같은 의미이다.
바람직하게는 화학식 4에서 Re 및 Rf는, 서로 독립적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 t-부틸, 매우 바람직하게는 메틸로부터 선택된다.
바람직하게는 화학식 4에서 Re 및 Rf는 같은 의미이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 2에서 Rg는 H이다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 화학식 2에서 Rg는 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸, 매우 바람직하게는 메틸이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 3에서 Rg는 H이다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 화학식 3에서 Rg는 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸, 매우 바람직하게는 메틸이다.
바람직하게는 화학식 1에서 m1은 1, 2 또는 3이다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 화학식 1에서 m1은 0이다.
바람직하게는 화학식 1에서 Z1은 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고, 매우 바람직하게는 -CO-O-를 나타낸다.
바람직하게는 화학식 1에서 Z2 및 Z3은 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고, 매우 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
바람직하게는 화학식 1에서 P는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기이다.
바람직하게는 화학식 1에서 Sp는 단일 결합이다.
바람직하게는 화학식 1에서 A3은, 융합된 고리도 함유할 수 있고 임의적으로 하나 이상의 기 L로 치환된, 6 내지 24개의 고리 원자를 갖는 방향족 또는 헤테로방향족 기를 나타낸다.
매우 바람직하게는 화학식 1에서 A3은, 임의적으로 하나 이상의 L기로 치환된, 벤젠 또는 나프탈렌을 나타낸다.
바람직하게는 화학식 1에서 A1 및 A2는, 융합된 고리도 함유할 수 있고 임의적으로 하나 이상의 기 L 또는 R-(A3-Z3)m2-로 치환된, 6 내지 24개의 고리 원자를 갖는 방향족 또는 헤테로방향족 기를 나타내거나, A1은 단일 결합이다.
매우 바람직하게는 화학식 1에서 A1 및 A2는, 임의적으로 하나 이상의 기 L 또는 R-(A3-Z3)m2-로 치환된, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 또는 안트라센을 나타내거나, A1은 단일 결합이다.
바람직하게는 화학식 1에서 -(A2-Z2-A1)m1-은, 벤젠, 바이페닐렌, p-터페닐렌(1,4-다이페닐벤젠), m-터페닐렌(1,3-다이페닐벤젠), 나프틸렌, 2-페닐-나프틸렌, 페난트렌 또는 안트라센을 나타내고, 이들 모두는 임의적으로 하나 이상의 L기로 치환된다.
매우 바람직하게는 -(A2-Z2-A1)m1-은, 바이페닐렌, p-터페닐렌 또는 m-터페닐렌을 나타내고, 이들 모두는 임의적으로 하나 이상의 L기로 치환된다.
바람직한 기 -(A2-Z2-A1)m1-은 하기 화학식 A1 내지 A10의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
L은 화학식 I에서 정의된 바와 같거나, 상기 및 하기에 기재된 바람직한 의미 중 하나를 갖고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
s는 0, 1, 2 또는 3이고,
t는 0, 1 또는 2이고,
u는 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다.
화학식 A1, A2, A3, A4 및 A5의 기가 특히 바람직하다.
또 하나의 바람직한 실시양태에서, -(A2-Z2-A1)m1-은 단일 결합이다.
화학식 I의 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식 I1-1 내지 I1-11, I2-1 내지 I2-11, I3-1 내지 I3-22, 및 I4-1 내지 I4-11의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
P, Sp, Ra 내지 Rd, Z1, L 및 R은 화학식 I에 정의된 바와 같거나 상기 및 하기 기재된 바람직한 의미 중 하나를 갖고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
s는 0, 1, 2 또는 3이다.
바람직하게는 화학식 I 및 I1 내지 I4-11에서 Z1은 -CO-O-, -O-CO-, 또는 단일 결합이고, 매우 바람직하게는 -CO-O-이다.
바람직하게는 화학식 I 및 I1 내지 I4-11에서 P는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다.
바람직하게는 화학식 I 및 I1 내지 I4-11에서 Sp는 단일 결합이다.
바람직하게는 화학식 I 및 I1 내지 I4-11에서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 메틸이다.
바람직하게는 화학식 I 및 I1 내지 I4-11에서 Re 및 Rf는 t-부틸이다.
바람직하게는 화학식 I에서 Rg는 H이다.
화학식 I 및 이의 하위 화학식 I1-11 내지 I4-11의 추가로 바람직한 화합물은 하기 바람직한 실시양태의 임의의 조합을 포함하여 이로부터 선택된다:
- 화합물은 정확히 1개의 중합가능한 기(기 P로 나타냄)를 함유한다.
- 화합물은 정확히 2개의 중합가능한 기(기 P로 나타냄)를 함유한다.
- 화합물은 정확히 3개의 중합가능한 기(기 P로 나타냄)를 함유한다.
- P는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다.
- Sp는 단일 결합이다.
- Sp는, 단일 결합이 아닌 경우, -(CH2)a-, -(CH2)a-O-, -(CH2)a-CO-O- 및 -(CH2)a-O-CO-로부터 선택되고(이때, a는 2, 3, 4, 5 또는 6임) O-원자 또는 CO-기는 각각 벤젠 고리에 연결된다.
- Ra, Rb, Rc 및 Rd는 메틸이다.
- Re 및 Rf는 t-부틸이다.
- Rg는 H이다.
- Rg는 메틸이다.
- m1은 1 또는 2이다.
- m1은 0이다.
- m2는 1 또는 2이다.
- m2는 0이다.
- Z1은 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CO-O-를 나타낸다.
- Z2는 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
- L은 F, Cl, CN, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 불화된, 알킬 또는 알콕시, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, OCH3, OCF3, OCF2H 또는 OCFH2, 매우 바람직하게는 F를 나타낸다.
- 하나 이상의 L은 P-Sp를 나타낸다.
- 하나 이상의 L은 화학식 1, 2, 3 및 4로부터 선택된 기를 나타낸다.
- 화합물은 P-Sp로 나타낸 하나 이상의 기 L 또는 R을 함유한다.
- r은 0 또는 1이다.
- s는 0이다.
- t는 0이다.
- u는 0, 1 또는 2이다.
또한, 본 발명은 특히, m1이 O이 아니고/아니거나 T가 화학식 2, 3 및 4로부터 선택된 기인, 화학식 I의 신규한 화합물에 관한 것이다. 화학식 I의 신규한 화합물은 임의의 전술된 바람직한 실시양태가 이들의 임의의 조합인 것으로부터 선택된다.
바람직한 화학식 I의 신규한 화합물은 m1이 0이 아니고, 바람직하게는 1 또는 2인 화합물이다.
또한 바람직한 화학식 I의 신규한 화합물은 상기 및 하기 기재된 바람직한 실시양태로부터 선택된 화합물이다.
또한 바람직한 화학식 I의 신규한 화합물은 하위 화학식 I1-1 내지 I1-10, I2-1 내지 I2-11, I3-1 내지 I3-11, 및 I4-1 내지 I4-11로부터 선택된 화합물이다.
또한 바람직한 화학식 I의 신규한 화합물은 하위 화학식 I1-1 내지 I1-10, I2-1 내지 I2-10, I3-1 내지 I3-10, 및 I4-1 내지 I4-10으로부터 선택된 화합물이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 II의 화합물에 관한 것이다:
Pg-Sp-(A2-Z2-A1)m1-Z1-T II
상기 식에서,
T, Sp, A1, A2, Z1, Z2 및 m1은 화학식 I에 정의된 바와 같고,
P는 R 및 L의 정의에서 Pg로 대체되고,
Pg는 OH, 보호된 하이드록실 기 또는 차폐된 하이드록실 기를 나타낸다.
화학식 II의 바람직한 화합물은 전술된 하위 화학식 I1-1 내지 I4-11의 화합물로부터 선택되고, 이때 P는 Pg로 대체된다.
적합한 보호된 하이드록실 기(Pg)는 당업자에게 알려져 있다. 하이드록실 기에 대하여 바람직한 보호기는 알킬, 알콕시알킬, 아실, 알킬실릴, 아릴실릴 및 아릴메틸 기, 특히 2-테트라하이드로피란일, 메톡시메틸, 메톡시에톡시메틸, 아세틸, 트라이이소프로필실릴, t-부틸-다이메틸실릴 또는 벤질이다.
용어 "차폐된 하이드록실 기"는 하이드록실 기로 화학적으로 전환될 수 있는 임의의 작용기를 의미하는 것으로 이해된다. 적합한 차폐된 하이드록실 기(Pg)는 당업자에게 알려져 있다.
화학식 II의 화합물은 화학식 I 및 이의 하위 화학식의 화합물의 제조를 위한 중간체로서 적합하다.
또한, 본 발명은 화학식 I 및 이의 하위 화학식의 화합물의 제조를 위한 중간체로서 화학식 II의 화합물의 용도에 관한 것이다.
화학식 I 및 II 및 이들의 하위 화학식의 화합물 및 중간체는 당업자에게 공지된 방법과 유사하게 제조될 수 있고, 유기 화학의 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재되어 있다.
예를 들어, 화학식 I의 화합물은, 중합가능한 기 P를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 화학식 II의 중간체(이때, Pg는 OH를 나타냄)의 에스터화 또는 에터화에 의해 합성될 수 있다.
예를 들어, 아크릴산 또는 메타크릴산 에스터는, 예를 들어 염기(예컨대, 피리딘 또는 트라이에틸 아민, 및 4-(N,N-다이메틸아미노)피리딘(DMAP))의 존재하에, 산 유도체(예컨대, (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산 무수물)로 상응하는 알코올의 에스터화에 의해 제조될 수 있다. 다르게는, 상기 에스터는, 탈수화제의 존재하에, 알코올을 (메트)아크릴산으로 에스터화하여, 예를 들어 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC), N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(EDC) 또는 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드 하이드로클로라이드 및 DMAP를 사용하는 스테글리히(Steglich)에 따라, 제조될 수 있다.
추가의 적합한 합성 방법은 실시예에 제시된다.
PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 임의적으로 전극에 전압을 인가하면서, 상기 LC 매질에 포함된 중합가능한 화합물을, 상기 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 중의 동일-반응계 내 중합에 의해 중합하거나 가교결합시킨다(하나의 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우).
본 발명에 따른 PSA 디스플레이의 구조는, 처음에 인용된 종래 기술에서 기술된 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하구조에 대응한다. 돌출부가 없는 기하구조(특히, 칼라 필터 쪽의 전극은 구조화되지 않고, TFT 쪽의 전극만 슬롯을 갖는 기하구조)가 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2006/0066793 A1 호에 기술되어 있다.
본 발명의 바람직한 PSA 유형의 LC 디스플레이는 하기를 포함한다:
- 픽셀 영역을 한정하는 픽셀 전극, 및 임의적으로 상기 픽셀 전극 상에 배치된 제 1 정렬 층을 포함하는 제 1 기판(이때, 상기 픽셀 전극은 각각의 픽셀 영역에 배치된 스위칭 소자에 연결되고, 임의적으로 마이크로슬릿 패턴을 포함함),
- 통상적인 전극 층(이는, 제 1 기판과 대면하는 제 2 기판의 전체 부분 상에 배치될 수 있음) 및 임의적으로 제 2 정렬 층을 포함하는 제 2 기판,
- 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되고, 상기 및 하기 기술되는 중합가능한 성분 A 및 액정 성분 B를 포함하는 LC 층(이때, 상기 중합가능한 성분 A는 또한 중합될 수 있음).
상기 제 1 및/또는 제 2 정렬 층은 LC 층의 LC 분자의 정렬 방향을 제어한다. 예를 들어, PS-VA 디스플레이에서, 상기 정렬 층은, LC 분자에 호메오트로픽(또는 수직) 정렬(즉, 상기 표면에 대해 수직) 또는 경사 정렬을 부여하도록 선택된다. 상기 정렬 층은, 예를 들어 러빙될 수 있거나 광정렬 방법으로 제조될 수 있는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
LC 매질을 갖는 LC 층은, 디스플레이 제조자가 통상적으로 사용하는 방법, 예컨대 소위 액정 적하(ODF) 방법에 의해 디스플레이의 기판들 사이에 침착될 수 있다. 이어서, 상기 LC 매질의 중합가능한 성분은, 예를 들어 UV 광중합에 의해 중합된다. 상기 중합은 하나의 단계로 또는 2개 이상의 단계로 수행될 수 있다.
PSA 디스플레이는 추가의 요소, 예컨대 칼라 필터, 블랙 매트릭스, 부동태화 층, 광학 지연 층, 개별적인 픽셀을 어드레싱하기 위한 트랜지스터 소자 등을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 당업자에게 주지되어 있으며, 독창적 기술 없이도 사용될 수 있다.
상기 전극 구조는 개별적인 디스플레이 유형에 따라 당업자가 설계할 수 있다. 예를 들어, PS-VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 다중-도메인 정렬은, 2, 3, 4개 또는 그 이상의 경사 정렬 방향을 생성하도록 슬릿 및/또는 범프(bump) 또는 돌출부를 갖는 전극을 제공함으로써 유도될 수 있다.
중합시, 상기 중합가능한 화합물은 가교결합된 중합체를 형성하며, 이는, LC 매질에서 LC 분자의 특정 선경사를 유발한다. 특정 이론에 구속되고자 하지 않으면서, 상기 중합가능한 화합물에 의해 형성되는 가교결합된 중합체의 적어도 일부가, LC 매질로부터 상 분리되거나 침전되어, 기판 또는 전극 또는 이들의 상부에 제공되는 정렬 층 상에 중합체 층을 형성할 것으로 생각된다. 현미경 측정 데이터(예컨대, SEM 및 AFM)는, 형성된 중합체의 적어도 일부가 LC/기판 계면에 축적됨을 확증하였다.
상기 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 또한, 선경사각을 생성하기 위해, 제 1 단계에서 임의적으로 전압을 인가하면서 상기 중합을 수행하고, 후속적으로 제 2 중합 단계에서는, 인가된 전압 없이, 상기 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 중합시키거나 가교결합시키는 것("최종 경화")도 가능하다.
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어, 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 유도된 광중합이며, 이는, 상기 중합가능한 화합물을 UV 복사선에 노출시킴으로써 달성될 수 있다.
임의적으로, 하나 이상의 중합 개시제를 LC 매질에 첨가한다. 개시제의 적합한 중합 조건, 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어, 시판 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 651(등록상표), 이르가큐어 184(등록상표), 이르가큐어 907(등록상표), 이르가큐어 369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure) 1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG))이다. 중합 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
본 발명에 따른 중합가능한 화합물 및 성분은 개시제가 없는 중합에도 적합하며, 이는, 더 낮은 재료 비용, 및 특히 개시제의 가능한 잔량에 의한 더 적은 오염 또는 이의 생성물의 더 적은 분해와 같은 상당한 이점을 수반한다. 따라서, 상기 중합은 개시제의 첨가 없이도 수행될 수 있다. 이에 따라, 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 중합 개시제를 함유하지 않는다.
또한, 상기 LC 매질은 예를 들어 저장 또는 수송 동안, RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다. 특히 적합한 것은, 예를 들어 이르가녹스(Irganox: 등록상표) 시리즈(시바 아게)로 시판중인 안정화제, 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이다. 안정화제가 사용되는 경우, 이의 비율은, 중합가능한 화합물 또는 중합가능한 성분(성분 A)을 기준으로, 바람직하게는 10 내지 500,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 50,000 ppm이다.
본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 I의 화합물보다 안정한 기를 갖는 임의의 다른 화합물을 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 LC 매질에 함유된 중합가능한 성분은 특히, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 PSA 디스플레이의 제조 공정에서 우수한 UV 흡수를 나타내며, 따라서 이러한 PSA 디스플레이에 특히 적합하다:
- LC 매질이 디스플레이 내에서 2-단계 공정[경사각을 생성하기 위한 제 1 UV 노출 단계("UV-1 단계"), 및 중합을 마무리하기 위한 제 2 UV 노출 단계("UV-2 단계") 포함]으로 UV 광에 노출된다.
- 상기 LC 매질이 디스플레이 내에서, 에너지-절약형 UV 램프("그린 UV 램프"로도 공지됨)에 의해 생성된 UV 광에 노출된다.
이러한 램프는, 300 내지 380 nm의 이의 흡수 스펙트럼에서의 비교적 낮은 강도(통상적인 UV1 램프의 1/100 내지 1/10)를 특징으로 하며, 바람직하게는 UV2 단계에 사용되지만, 공정에서 높은 강도를 피하는 것이 필요한 경우, 임의적으로 UV1 단계에도 사용된다.
- PSA 공정에서 짧은 UV 광 노출을 피하기 위해, 상기 LC 매질이 디스플레이 내에서, 더 긴(바람직하게는 340 nm 이상의) 파장으로 이동하는 복사선 스펙트럼을 갖는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광에 노출된다.
더 낮은 강도 및 더 긴 파장으로의 UV 이동을 둘 다 이용하면, UV 광에 의해 유발될 수 있는 손상으로부터 유기 층이 보호된다.
본 발명의 바람직한 실시양태는, 상기 및 하기 기술되는 PSA 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 하나 이상의 하기 특징을 포함한다:
- 상기 LC 매질은 2-단계 공정[경사각을 생성하기 위한 제 1 UV 노출 단계("UV-1 단계"), 및 중합을 마무리하기 위한 제 2 UV 노출 단계("UV-2 단계") 포함]으로 UV 광에 노출된다.
- 상기 LC 매질은, 0.5 내지 10 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 생성된, 300 내지 380 nm의 파장 범위의 UV 광(이는 바람직하게는 UV2 단계, 및 임의적으로 UV1 단계에도 사용됨)에 노출된다.
- 상기 LC 매질은, 340 nm 이상, 바람직하게는 400 nm 이하의 파장을 갖는 UV 광에 노출된다.
상기 바람직한 방법은, 예를 들어 바람직한 UV 램프를 사용하여, 또는 대역 통과 필터 및/또는 컷-오프 필터(이들은, 각각의 목적하는 파장을 갖는 UV 광에 대해 실질적으로 투과성이며, 각각의 바람직하지 않은 파장을 갖는 광을 실질적으로 차단함)를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 300 내지 400 nm의 파장(λ)의 UV 광을 사용하여 조사하는 것이 바람직한 경우, UV 노출은, 300 nm < λ < 400 nm인 파장에 실질적으로 투과성인 광대역 통과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 340 nm 초과의 파장(λ)의 UV 광을 사용한 조사가 바람직한 경우, UV 노출은, 340 nm 초과의 파장(λ)에 실질적으로 투과성인 컷-오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과하는"이란, 목적하는 파장의 입사 광의 강도의 상당 부분, 바람직하게는 50% 이상을 필터가 투과함을 의미한다. "실질적으로 차단하는"이란, 바람직하지 않은 파장의 입사 광의 상당 부분, 바람직하게는 50% 이상을 필터가 투과하지 않음을 의미한다. 예를 들어, "목적하는(목적하지 않은) 파장"이란, 대역 통과 필터의 경우에는 제시된 범위의 λ 안쪽(바깥쪽)의 파장을 의미하고, 컷-오프 필터의 경우에는 제시된 λ 값 위쪽(아래쪽)의 파장을 의미한다.
상기 바람직한 방법은, 더 긴 UV 파장을 사용하여 디스플레이를 제조하는 것을 가능하게 하며, 이에 따라, 짧은 UV 광 성분의 위험하고 해로운 영향을 감소시키거나 심지어 피하게 한다.
UV 복사 에너지는 일반적으로 제조 공정 조건에 따라 6 내지 100 J이다.
바람직하게는, 본 발명의 LC 매질은 본질적으로, 중합가능한 성분 (A), 또는 화학식 I의 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I4-11의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I1-11의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 중합가능한 화합물, 및 임의적으로 화학식 I의 화합물이 아닌 하나 이상의 중합가능한 화합물, 및 상기 및 하기 기술된 LC 성분 (B) 또는 LC 호스트 혼합물로 이루어진다.
그러나, 상기 LC 매질은 추가로, 예컨대 비제한적으로, 바람직하게는 공-단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자로부터 선택되는 다른 성분 또는 첨가제를 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 액정 성분 (B) 또는 LC 호스트 혼합물이 네마틱 LC 상을 갖고, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는, LC 매질이 바람직하다.
LC 성분 (B) 또는 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이다.
또한, 비키랄 화학식 I의 화합물; 및 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 성분 (A) 및/또는 (B)의 화합물이 독점적으로 선택되는 LC 매질이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 LC 매질에서 중합가능한 성분 (A)의 비율이 0% 초과 5% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 1% 미만, 가장 바람직하게는 0.001 내지 0.5%이다.
바람직하게는, 상기 LC 매질에서 LC 성분 (B)의 비율이 95% 내지 100% 미만, 매우 바람직하게는 99% 내지 100% 미만이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질 및/또는 중합가능한 성분 (A)는 화학식 I의 화합물 이외에 임의의 다른 중합가능한 화합물을 함유하지 않는다.
이 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 T가 화학식 1, 2 또는 3의 기인 것으로부터 선택된다.
또한, 이 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 하나 이상의 기 P-Sp-를 함유하는 것으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질 및/또는 이의 중합가능한 성분 (A)는 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 화학식 I의 화합물이 아닌 하나 이상의 중합가능한 화합물을 함유한다.
이 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 T가 화학식 1, 2 또는 3, 매우 바람직하게는 화학식 1의 기인 것으로부터 선택된다.
화학식 I의 화합물이 아닌 중합가능한 화합물(이하에서 "공-단량체"로도 지칭됨)은 바람직하게는 RM으로부터 선택된다.
화학식 I의 화합물과 함께 LC 매질에서 사용하기에 적합하고 바람직한 공단량체는 하기 화학식 M1 내지 M31의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
P1, P2 및 P3은 각각 서로 독립적으로 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타내고,
Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각 서로 독립적으로 단일 결합, 또는 상기 및 하기에서 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖는 이격기, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-를 나타내되, p1은 1 내지 12의 정수이고, 이때 또한, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타내되, 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa가 아니고,
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있음), 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 일불화 또는 다불화된, 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일-옥시 또는 알콕시카본일옥시(이때, 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 상기 분지형 라디칼는 3개 이상의 탄소 원자를 가짐)를 나타내고,
R0 및 R00는 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Ry 및 Rz는, 각각 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고,
X1, X2 및 X3은, 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고,
Z2 및 Z3은, 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-을 나타내되, n은 2, 3 또는 4이고,
L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 일불화 또는 다불화된, 직쇄 또는 분지형 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.
화학식 M1 내지 M14, 특히 M2, M3, M10, M12, M13, M15 및 M16, 매우 바람직하게는 M2의 이반응성 화합물이 특히 바람직하다.
또한, 화학식 M15 내지 M30, 특히 M17, M18, M19, M22, M23, M24, M25, M29 및 M30의 삼반응성 화합물이 바람직하다.
화학식 M1 내지 M30의 화합물에서, 기 
는 바람직하게는 
또는 
이고, 여기서
L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 상기 또는 하기 제시되는 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 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.
화학식 M1 내지 M30의 특히 바람직한 공-단량체는 하기 화학식 RM-1 내지 RM-71의 화합물로부터 선택된다:
중합가능한 성분, 또는 화학식 I의 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I4-11, 매우 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I1-11의 화합물로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물, 및 화학식 I의 화합물이 아니고 바람직하게는 화학식 M1 내지 M30, 매우 바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-71, 가장 바람직하게는 화학식 M2, 특히 화학식 RM-1의 화합물로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
중합가능한 성분 (A)가 화학식 I, 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I4-11, 매우 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I1-11의 중합가능한 화합물, 및 화학식 M2, 특히 화학식 RM-1의 중합가능한 화합물로 이루어진 LC 매질이 또한 바람직하다.
중합가능한 성분 (A)가 화학식 I, 바람직하게는 화학식 I1-1 내지 I4-11, 매우 바람직하게는 화학식 I2-1 내지 I1-11의 중합가능한 화합물로만 이루어진 LC 매질이 또한 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질에서 화학식 I의 중합가능한 화합물의 비율은 0% 초과 3% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 1% 이하, 가장 바람직하게는 0.001 내지 0.5%이다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질 또는 중합가능한 성분 (A)는 화학식 I의 화합물 이외에 임의의 다른 중합가능한 화합물을 함유하지 않고, LC 매질에서 화학식 I의 화합물의 비율은 0% 초과 3% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 1% 이하, 가장 바람직하게는 0.001 내지 0.5%이다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질 또는 중합가능한 성분 (A)가 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 화학식 I이 아닌 하나 이상의 중합가능한 화합물을 함유하는 경우, LC 매질에서 화학식 I의 화합물의 비율은 0% 초과 1% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 0.3% 이하, 가장 바람직하게는 0.001 내지 0.15%이다.
바람직하게는, LC 매질에서 화학식 I이 아닌, 바람직하게는 화학식 M1 내지 M30의 화합물로부터 선택된 중합가능한 화합물의 비율은 0% 초과 1% 미만, 가장 바람직하게는 0.05 내지 0.5%이다.
전술된 중합가능한 화합물 이외에, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은, 중합가능하지 않은 저분자량 화합물로부터 선택되는 LC 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상 포함하는 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 상기 LC 화합물은, 상기 중합가능한 화합물의 중합에 적용되는 조건하에 중합 반응에 대해 안정하고/하거나 비반응성이도록 선택된다.
원칙적으로, 통상적인 디스플레이에 사용하기에 적합한 임의의 LC 혼합물은 호스트 혼합물로서 적합하다. 적합한 LC 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있으며, 예를 들어 VA 디스플레이에서의 혼합물은 EP 1 378 557 A1에 기술되어 있고, OCB 디스플레이를 위한 혼합물은 EP 1 306 418 A1 및 DE 102 24 046 A1에 기술되어 있다.
본 발명의 중합가능한 화합물 및 성분은 하나 이상의 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠성 또는 LC 화합물(이하에서 "알켄일 화합물"로도 지칭됨)을 포함하는 LC 호스트 혼합물에서 사용하기에 특히 적합하고, 상기 알켄일 기는 LC 매질에 함유된 화학식 I의 화합물 및 다른 중합가능한 화합물의 중합에 사용된 조건하에 중합 반응에 안정하다. 종래 기술에서 알려진 RM과 비교하여, 본 발명의 중합가능한 화합물 및 성분은, LC 호스트 혼합물이 개선된 특성, 예컨대 용해도, 반응성 또는 경사각 발생의 역량을 나타내도록 한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물("알켄일 화합물")을 포함하고, 이때 상기 알켄일은 바람직하게는 중합가능한 화학식 I의 중합가능한 화합물 또는 LC 매질에 함유된 다른 중합가능한 화합물의 중합에 사용된 조건하에 중합 반응에 대하여 안정하다.
상기 알켄일 화합물 중의 알켄일 기는 바람직하게는 2 내지 25개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알켄일로부터 선택되고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는, O 및 /또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수도 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F 및/또는 Cl로 대체될 수도 있다.
바람직한 알켄일 기는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일, 및 사이클로헥센일, 특히 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일, 헵텐일, 1,4-사이클로헥센-1-일 및 1,4-사이클로헥센-3-일이다.
상기 알켄일 기를 함유하는 화합물의 상기 LC 호스트 혼합물(즉, 임의의 중합가능한 화합물이 없는) 중의 농도는 바람직하게는 5 내지 100%, 매우 바람직하게는 20 내지 60%이다.
알켄일 기를 갖는 화합물을 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유하는 LC 혼합물이 특히 바람직하다.
상기 알켄일 기를 함유하는 메소젠성 및 LC 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서, 개별 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 각각 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
RA1은 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일을 나타내는 경우, 하기 RA2의 의미 중 하나를 나타내고,
RA2는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수도 있고,
Zx는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고,
x는 1 또는 2이고,
z는 0 또는 1이다.
RA2는 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일이다.
LC 매질은 바람직하게는 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 않고, 특히 화학식 AN 또는 AY의 화합물을 함유하지 않고, 이때 RA1 또는 RA2는 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 나타내거나 이를 함유한다.
바람직하게는, L1 및 L2가 둘 다 F를 나타내거나; L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고, 나머지 하나가 Cl을 나타내거나; L3 및 L4가 둘 다 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 AN의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 AN1 내지 AN12의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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.
화학식 AN의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식 AN1a 내지 AN6a의 화합물로부터 선택된다:
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 하위 화학식 AN1a1 내지 AN1a5의 화합물로부터 선택된다:
화학식 AN1a2 및 AN1a5의 화합물이 가장 바람직하다.
화학식 AY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 AY1 내지 AY31의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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.
매우 바람직한 화학식 AY의 화합물은 하기 하위 화학식 AY5a 내지 AY14a의 화합물로부터 선택된다:
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.
전술된 중합가능한 성분 (A) 이외에, 본 발명에 따른 LC 매질은 LC 성분 (B), 또는 중합가능하지 않은 저분자량 화합물로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 LC 화합물을 포함하는 LC 호스트를 포함한다. 이러한 LC 화합물은 중합가능한 화합물의 중합에 적용된 조건하에 중합 반응에 적합하고/하거나 비반응성이도록 선택된다.
바람직한 제 1 실시양태에 있어서, 상기 LC 매질은 LC 성분 (B), 또는 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 상기 LC 매질은 PS-VA 및 PS-UB-FFS 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다. 상기 LC 매질의 특히 바람직한 실시양태는 하기 a) 내지 z)의 실시양태이다.
a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때 또한, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
Zx 및 Zy는, 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 내지 L4는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2가 둘 다 F를 나타내거나; L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고, 나머지 하나가 Cl을 나타내거나; L3 및 L4가 둘 다 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고, 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 CY1 내지 CY33의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 PY1 내지 PY20의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
b) 하기 화학식 ZK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R3 및 R4는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수도 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 하위 화학식 ZK1 내지 ZK10의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 ZK1의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 ZK의 화합물은 하기 하위 화학식 ZK1a 내지 ZK1c의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a의 화합물이 가장 바람직하다.
c) 하기 화학식 DK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
R5 및 R6은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수도 있음), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 DK1 내지 DK12의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
d) 하기 화학식 LY의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
f는 1 또는 2이고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수도 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 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2 둘 다가 F를 나타내거나; 라디칼 L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고m 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 LY1 내지 LY24의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R1은 상기에 지시된 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-를 나타낸다.
e) 하기 화학식 G1 내지 G4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고,
Lx는 H 또는 F를 나타내고,
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
f) 하기 화학식 Y1 내지 Y16의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R5는 R1에 대하여 상기에 제시된 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.
이들 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1-6-알킬 또는 알콕시, 또는 C2-6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기에 언급된 화학식의 화합물을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
g) 하기 화학식 B1 내지 B3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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.
LC 혼합물 중 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 B1a 및 B2a 내지 B2c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬*는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.
h) 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각, 서로 독립적으로, 상기에 제시된 의미 중 하나를 갖고,
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 T1 내지 T24의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
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 T 및 이의 바람직한 하위 화학식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는, 각각 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이다.
터페닐은 바람직하게는 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상인 경우 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 화학식 T, 바람직하게는 하위 화학식 T1 내지 T22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량%로 포함한다.
i) 하기 화학식 Q의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 쿼터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
RQ는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
XQ는 F, Cl, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
LQ1 내지 LQ6은, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, LQ1 내지 LQ6 중 하나 이상은 F이다.
바람직한 화학식 Q의 화합물은 RQ가 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬을 나타내고, 매우 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸인 화합물이다.
바람직한 화학식 Q의 화합물은 LQ3 및 LQ4가 F인 화합물이다. 또한, 바람직한 화학식 Q의 화합물은 LQ3, LQ4, 및 LQ3 및 LQ4 중 하나가 F인 화합물이다.
바람직한 화학식 Q의 화합물은 XQ가 F 또는 OCF3을 나타내고, 매우 바람직하게는 F를 나타내는 화합물이다.
상기 화학식 Q의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 Q1 및 Q2의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
RQ는 화학식 Q의 의미중 하나 또는 상기 및 하기 기재된 이의 바람직한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
특히, RQ가 n-프로필인 화학식 Q1의 화합물이 특히 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질에서 화학식 Q의 화합물의 비율은 0 초과 5 중량% 이하, 매우 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량%이다.
바람직하게는, LC 매질은 화학식 Q의 화합물을 1 내지 5개, 바람직하게는 1 또는 2개 함유한다.
화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 LC 매질 혼합물에 첨가하는 것은, 높은 UV 흡수를 유지하는 중에, ODF 얼룩을 줄일 수 있고, 신속하고 완전하게 중합할 수 있고, 강하고 신속하게 경사각을 생성할 수 있고, LC 매질의 UV 안정성을 증가시킬 수 있다.
이외에, 양의 유전 이방성을 갖는 화학식 Q의 화합물을 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 첨가하는 것은 유전 상수(ε|| 및 ε⊥)의 값을 더욱 잘 제어하게 하고, 특히 유전 비등방성(Δε) 상수를 유지하면서 유전 상수(ε||)의 높은 값을 달성할 수 있게 하여 킥백(kick-back) 전압 및 잔상을 감소시킨다.
k) 하기 하위 화학식 O1 내지 O11의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기에 제시된 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 O4의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
l) 하나 이상의 하기 화학식 FI의 화합물을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R9은 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고,
(F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고,
q는 1, 2 또는 3을 나타내고,
R7은 R1에 대하여 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 FI의 화합물은 하기 하위 화학식 FI1 내지 FI8의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고,
R9은 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
m) 하기 화학식 VK1 내지 VK4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R8은 R1에 대하여 제시된 의미를 갖고,
알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
n) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물, 예컨대 하기 화학식 N1 내지 N10의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R10 및 R11은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수도 있음), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
R10 및 R11은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타내고,
Z1 및 Z2는, 각각 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
o) 하나 이상의 하기 화학식 BC, CR 및 RC의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11에 대하여 상기에 제시된 의미 중 하나를 갖고,
고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고,
Zm은 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고,
c는 0, 1 또는 2이다.
특히 바람직한 화학식 BC, CR 및 RC의 화합물은 하기 하위 화학식 BC1 내지BC7, CR1 내지 CR9, 및 RC1 내지 RC3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
c는 1 또는 2이고,
알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼를 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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.
화학식 BC-2의 1, 2 또는 3개의 화합물의 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
p) 하나 이상의 하기 화학식 PH 및 BF의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11에 대하여 상기에 제시된 의미 중 하나를 갖고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
L은 F를 나타내고,
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 PH 및 BF의 화합물은 하기 하위 화학식 PH1, PH2, BF1 및 BF2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R 및 R'은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
q) 하기 화학식 Y의 일환형 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
상기 식에서,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수도 있음), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
L1 및 L2는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2는 둘 다가 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 Y1 내지 Y10의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 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*는, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
O는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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.
특히 바람직한 화학식 Y의 화합물은 하기 하위 화학식 Y6A 및 Y6B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알콕시는 바람직하게는 3, 4 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
r) 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 화학식 I 또는 이의 하위 화학식의 화합물 및 공단량체를 제외하고, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 않는 LC 매질.
s) 바람직하게는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 화학식 I 또는 하위 화학식의 중합가능한 화합물로부터 선택되는 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의, 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질.
t) 전체 혼합물 중 특히 화학식 I 또는 이의 하위 화학식의 중합가능한 화합물의 비율이 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인, LC 매질.
u) 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.
v) 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.
w) 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.
x) 전체 혼합물 중 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인, LC 매질.
y) LC 호스트 혼합물이, 바람직하게는 화학식 CY, PY 및 LY(이때, R1 및 R2 중 1 또는 2개가 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타냄)의 화합물, 화학식 ZK 및 DK(이때, R3 및 R4 중 1 또는 2개, 또는 R5 및 R6 중 1 또는 2개가 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타냄)의 화합물, 및 화학식 B2 및 B3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 매우 바람직하게는 화학식 CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 및 B3의 화합물로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 화학식 ZK3, ZK4, B2 및 B3의 화합물로부터 선택되는, 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 화합물을 함유하는, LC 매질. LC 호스트 혼합물 중에서 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
z) 화학식 PY1 내지 PY8, 매우 바람직하게는 화학식 PY2의 화합물부터 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개의 화합물을 함유하는 LC 매질. 전체 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 이들 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 1 내지 20%이다.
z1) 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 T2의 화합물을 함유하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 1 내지 20%이다.
z2) LC 호스트 혼합물이 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 BF1의 화합물, 및 화학식 AY14, AY15 및 AY16의 화합물로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 AY14의 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화합물을 함유하는 LC 매질. LC 호스트 혼합물 중 화학식 AY14 내지 AY16의 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 35%, 매우 바람직하게는 3 내지 30%이다. LC 호스트 혼합물 중 화학식 BF1의 화합물의 비율은 바람직하게는 0.5 내지 20%, 매우 바람직하게는 1 내지 15%이다. 이 바람직한 실시양태에 따라 추가로 바람직한 LC 호스트 혼합물은 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 T1, T2 및 T5로부터 선택된 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 T2 또는 T5의 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유한다. LC 호스트 혼합물 매질 중 화학식 T의 화합물의 비율은 바람직하게는 0.5 내지 15%, 매우 바람직하게는 1 내지 10%이다.
바람직한 제 2 실시양태에서, LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 한 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 PS-OCB-, PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-디스플레이에서 사용하기 위해 특히 적합하다.
하기 화학식 AA 및 BB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 및 임의적으로 화학식 AA 및/또는 BB의 화합물 이외에, 하나 이상의 하기 화학식 CC의 화합물을 함유하는, 바람직한 제 2 실시양태의 LC 매질이 특히 바람직하다:
상기 식에서,
R21, R31, R41 및 R42는 각각 서로 독립적으로 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
Z41 및 Z42는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
L21, L22, L31 및 L32는 H 또는 F이고,
g는 0, 1, 2 또는 3이고,
h는 0, 1, 2 또는 3이다.
X0은 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
화학식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 AA1 내지 AA4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
A21, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA에서 제시된 의미를 갖고,
L23 및 L24는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0는 바람직하게는 F이다.
화학식 AA1 및 AA2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 AA1의 화합물은 하기 하위 화학식 AA1a 내지 AA1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA1에서 제시된 의미를 갖고,
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 AA1의 화합물은 하기 하위 화학식 AA1a1 내지 AA1e2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21은 화학식 AA1에 정의된 바와 같다.
매우 바람직한 화학식 AA2의 화합물은 하기 하위 화학식 AA2a 내지 AA2j의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA2에 제시된 의미를 갖고,
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 AA2의 화합물은 하기 하위 화학식 AA2a1 내지 AA2j2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21 및 X0은 화학식 AA2에 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 화학식 AA3의 화합물은 하기 하위 화학식 AA3a 내지 AA3c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA3에 제시된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
특히 바람직한 화학식 AA4의 화합물은 하기 하위 화학식 AA4a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21은 화학식 AA4에 정의된 바와 같다.
화학식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 BB1 내지 BB3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
Pg, A31, A32, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB에 제시된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 BB1 및 BB2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 BB1의 화합물은 하기 하위 화학식 BB1a 및 BB1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB1에 제시된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB1a의 화합물은 하기 하위 화학식 BB1a1 내지 BB1a6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB1에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB1b의 화합물은 하기 하위 화학식 BB1b1 내지 BB1b4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB1에 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 화학식 BB2의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2a 내지 BB2k의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB2에 제시된 의미를 갖고,
L33, L34, L35 및 L36은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,
X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2a1 내지 BB2a5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2b의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2b1 내지 BB2b4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2c의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2c1 내지 BB2c5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2d 및 BB2e의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2d1 및 BB2e1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2f의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2f1 내지 BB2f5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2g의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2g1 내지 BB2g5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2h의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2h1 내지 BB2h3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31 및 X0은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2i의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2i1 및 BB2i2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31 및 X0은 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 BB2k의 화합물은 하기 하위 화학식 BB2k1 및 B2k2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31 및 X0는 화학식 BB2에 정의된 바와 같다.
화학식 BB1 및/또는 BB2의 화합물에 대안적으로 또는 그에 부가적으로, LC 매질은 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 BB3의 화합물도 포함할 수 있다.
특히 바람직한 화학식 BB3의 화합물은 하기 하위 화학식 BB3a 및 BB3b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 BB3에 정의된 바와 같다.
바람직하게는 바람직한 상기 제 2 실시양태에 따른 LC 매질은 화학식 AA 및/또는 BB의 화합물에 더하여, 바람직하게는 상기에 정의된 화학식 CC의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, -1.5 내지 +3 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 유전적으로 중성인 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 화학식 CC의 화합물은 하기 하위 화학식 CC1 내지 CC14의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 CC에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
L4는 H 또는 F이다.
바람직하게는 바람직한 상기 제 2 실시양태데 따른 LC 매질은 유전적으로 중성인 화학식 CC의 화합물에 더하여 또는 그에 대안적으로 하기 화학식 DD의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, -1.5 내지 +3 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 유전적으로 중성인 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 CC에 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 DD의 화합물은 하기 하위 화학식 DD1 및 DD2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 DD에 제시된 의미를 갖고, R41은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 화학식 DD1에서 R42는 바람직하게는 알켄일, 특히 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타내고, 화학식 DD2에서 R42는 바람직하게는 알킬, -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
화학식 AA 및 BB의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물 중 2 내지 60%, 보다 바람직하게는 3 내지 35%, 매우 특히 바람직하게는 4 내지 30%의 농도로 본 발명에 따른 LC 매질에 사용된다.
화학식 CC 및 DD의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물 중 2 내지 70%, 보다 바람직하게는 5 내지 65%, 보다 더 바람직하게는 10 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 55%, 바람직하게는 15 내지 55%의 농도로 본 발명에 따른 LC 매질에 사용된다.
전술된 바람직한 실시양태의 화합물과 전술된 중합된 화합물의 조합은, 본 발명에 따른 LC 매질에서, 낮은 역치 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 우수한 저온 안정성, 및 동시에, 일정하게 높은 등명점 및 높은 HR 값을 유발하며, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 선경사각의 신속한 확립을 허용한다. 특히, 상기 LC 매질은, 종래 기술로부터의 매질에 비해, PSA 디스플레이에서 상당히 짧은 반응 시간, 특히 또한, 회색-색조 반응 시간을 나타낸다.
본 발명의 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 80 K 이상, 특히 바람직하게는 100 K 이상의 네마틱 상 범위, 및 20℃에서 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형 디스플레이에서, 스위칭-오프된 LC 매질 층의 분자는 전극 표면에 수직으로(호메오트로픽) 정렬되거나, 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가하면, 전극 표면에 평행한 종방향 분자 축에 대해 LC 분자의 재정렬이 일어난다.
특히 PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한, 바람직한 제 1 실시양태에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 본 발명에 따른 LC 매질은, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 -0.5 내지 -10, 특히 -2.5 내지 -7.5의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질의 복굴절 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, 상기 LC 매질 층의 분자는 "벤드(bend)" 정렬을 갖는다. 전압을 인가하면, 전극 표면에 평행한 종방향 분자 축에 대해 LC 분자의 재정렬이 일어난다.
PS-OCB, PS-TN, PS-IPS, PS-포지-VA 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는, 바람직한 제 2 실시양태에 따라 양의 유전 이방성을 갖는 화합물, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +17의 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 화합물이다.
PS-OCB 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질의 복굴절 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 바람직하게는 0.16 내지 0.22이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질의 복굴절 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-유형의 디스플레이에 사용하기 위한, 바람직한 제 2 실시양태에 따라 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 본 발명에 따른 LC 매질은, 0℃ 및 1 kHz에서 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +3 내지 +20의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 LC 매질은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있는 다른 첨가제, 예를 들어, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 성분 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이는 중합가능하거나 중합가능하지 않을 수 있다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 상기 중합가능한 성분 또는 성분 (A)로 간주된다. 따라서, 중합가능하지 않은 첨가제는 중합가능하지 않은 성분 또는 성분 (B)로 간주된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를, 바람직하게는 0.01 내지 1%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 0.5%의 농도로 포함한다. 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B로부터의 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, 상기 LC 매질은, 바람직하게는 전술된 단락에서 언급된 키랄 도판트로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 포함한다.
또한, 전도성을 개선하기 위해, 상기 LC 매질에 예를 들어, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 또한 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸-암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착물 염(예를 들어, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조), 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질하기 위한 성분을 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 성분은, 예를 들어 DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 및 28 53 728에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 a) 내지 z)의 개별적인 성분은 문헌에 기술된 표준 방법에 기초하으로, 공지되어 있거나 관련 분야의 당업자가 이의 제조 방법을 종래 기술로부터 용이하게 유도할 수 있다. 화학식 CY의 상응하는 화합물은, 예를 들어, EP-A 0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK의 상응하는 화합물은, 예를 들어, DE-A 26 36 684 및 33 21 373에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 그 자체로, 예를 들어 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능한 화합물과 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조한다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 고온에서 주성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들어 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이 또한, 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소(예컨대, 중수소 등)으로 대체된 화합물을 포함할 수 있음은 당업자에게 말할 필요도 없다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 본 발명을 설명하는 것이다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물, 및 이의 각각의 농도 및 서로 간의 이의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 개념을 당업자에게 보여준다. 또한, 하기 실시예는, 이용가능한 특성 및 특성들의 조합을 예시한다.
하기 약어를 사용한다:
(n, m 및 z는 각각의 경우, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다.)
[표 A]
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 표 A의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 키랄 도판트를 도시한다.
[표 B]
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는, 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 도판트를 하나 이상 포함한다.
하기 표 C는, 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 도시한다. (이때, n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8을 나타내고, 말단 메틸 기는 도시되지 않는다.)
[표 C]
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는, 표 C의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 안정화제를 하나 이상 포함한다.
하기 표 D는, 본 발명에 따른 LC 매질에 사용될 수 있는 예시적인 화합물, 바람직하게는 반응성 메소젠성 화합물을 도시한다.
[표 D]
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 메소젠성 매질은 표 D의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 역치 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률을 나타낸다.
n0은 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률을 나타낸다.
Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.
ε⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 수직인 유전율(dielectric permittivity)을 나타낸다.
ε∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율을 나타낸다.
Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타낸다.
γ1은 20℃에서의 회전 점도[mPa.s]를 나타낸다.
K1은 20℃에서의 탄성 상수, "스플레이(splay)" 변형률[pN]을 나타내다.
K2는 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K3은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 즉 용매 없이 전부 고체 또는 액정 성분을 전체로 포함하는 상응하는 혼합물에 관한 것이다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에서의 모든 온도 값, 예를 들어, 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이 온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 표시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystal, Physical Properties of Liquid Crystal", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명에 있어서, 용어 "역치 전압"은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 프레데릭츠(Freedericksz) 역치 값으로도 공지되어 있는 용량성 역치 값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서, 일반적인 일이지만, 10% 상대 명암비에 대한 광학 역치 값(V10)이 표시될 수도 있다.
달리 기재되지 않는 한, 전술 및 후술되는 PSA 디스플레이에서 중합가능한 화합물을 중합시키는 방법은 LC 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상인 온도에서 수행되며, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다.
달리 기재되지 않는 한, 시험 셀을 제조하고, 이의 전기광학 및 다른 특성들을 측정하는 방법은 이후 기술되는 방법 또는 이들과 유사한 방법에 의해 수행된다.
용량성 역치 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는, 25 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킴)을 갖는다.
경사각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평형하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킨다.
상기 중합가능한 화합물은, 디스플레이에 전압(일반적으로는 10 내지 30 V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 예정된 시간 동안, 정의된 강도의 UVA 광을 조사함으로써 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 기재되지 않는 한, 금속 할로겐 램프 및 100 mW/㎠의 강도가 중합체 사용된다. 강도는 표준 UVA 미터(UVA 센서를 단 첨단 횐레(Hoenle) UV-미터)를 사용하여 측정한다.
경사각은 결정 회전 실험[오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105]에 의해 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사를 나타낸다.
VHR 값은 하기와 같이 측정된다: 0.3%의 중합가능한 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 가하고, 생성된 혼합물을, 러빙되지 않은 VA-폴리이미드 정렬 층을 포함하는 VA-VHR 시험 셀에 도입하였다. 달리 언급되지 않는 한, LC-층 두께(d)는 대략 6 μm이다. 1 V 및 60 Hz, 64 μs 펄스에서, UV 노출 이전 및 이후, 100℃에서 5분 이후에 VHR 값을 측정하였다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VH중합가능한 화합물-105).
실시예 1
화합물 1을 하기와 같이 제조하였다:
화합물 1a: 1,4-다이옥산(250 ml) 중 4-벤질옥시-페닐보론산(16.29 g, 71.45 mmol) 및 3,5-다이브로모벤조산(10.0 g, 35.7 mmol)의 용액에 증류수(160 ml) 및 나트륨 카보네이트(37.8 g, 357.25 mmol)를 첨가하였다. 아르곤으로 조심스럽게 탈기한 후, 비스(트라이페닐포스핀)-팔라듐(II) 클로라이드(1.00 g, 1.43 mmol)를 이어서 첨가한 후, 트라이페닐포스핀(0.38 g, 1.43 mmol) 및 트라이에틸아민(0.15 ml, 1.43 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 환류 가열하고 3 시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각한 후, 반응 혼합물에 냉각하에 6 M HCl 산을 조심스럽게 첨가하여 pH 약 7로 중화하였다. 침전된 조질 생성물을 여과하고 헵탄/톨루엔(1:1)으로 재결정화하여 회색 고체로서 화합물 1a(18.0 g)를 수득하였다.
화합물 1b: 다이클로로메탄(DCM)(100 ml) 중 화합물 1a(4.0 g, 8.2 mmol)의 용액에 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 1-옥실(TEMPO)(1.42 g, 8.22) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(DMAP, 0.20 g, 1.64 mmol)을 첨가하였다. 이어서, 이 황색을 띤 용액에 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드하이드로클로라이드(DAPECI)(2.2 g, 11.0 mmol)를 수회 분량으로 실온에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 3 시간 동안 교반하였다. 증류수(50 ml)를 첨가하였다. 수성 상을 DCM으로 추출하였다. 유기 상을 합하고 무수 나트륨 설페이트 상에서 건조하고 여과하였다. 용매를 진공에서 제거한 후, 유성 상을 헵탄/에틸 아세테이트로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 주황색 결정으로서 화합물 1b(3.9 g)를 수득하였다.
화합물 1c: 테트라하이드로푸란(40 ml) 중 화합물 1b(3.9 g, 6.09 mmol)의 용액을 활성화된 챠콜상 팔라듐(5%)(1.5 g)으로 처리하고 15 시간 동안 수소화하였다. 결정을 여과 제거하고 용매를 제거한 후, 조질 생성물을 DCM으로 재결정화하여 주황색 결정으로서 화합물 1d(2.4 g)를 수득하였다.
화합물 1: 메타크릴산(0.86 g, 10.0 mmol) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(0.053 g, 0.43 mmol)을 다이클로로메탄(100 ml) 중 화합물 1c(2.0 g, 4.3 mmol)의 현탁액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 0℃에서 DCM(30 ml) 중 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(1.55 g, 10.0 mmol)의 용액으로 적가 처리하고, 20 시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응 혼합물을 진공에서 농축하고, 유성 잔사를 헵탄/에틸 아세테이트로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 주황색 무정형 고체로서 화합물 1(0.34 g)을 수득하였다.
1H-NMR(d 6-DMSO, 500 MHz): d(ppm): 8.25(br. s., 3H, Ar-H), 7.91(br. s., 4H, Ar-H), 7.34(br. s., 4H, Ar-H), 6.32(br. s., 2H, H올레핀), 5.93(br.s., 2H, H올레핀), 2.04(br.s., 6H, 2 x CH3). MS(EI+)m/z: [M]+ C36H38NO7에 대한 계산치: 596.7; 측정치: 596.4.
실시예
２
화합물 2를 실시예 1에 기재된 방법과 유사하게 제조하였다:
주황색 결정으로서 화합물 2를 수득하였다(융점 139℃).
1H-NMR(d 6-DMSO, 500 MHz): d(ppm): 8.08-7.82(br. m., 6H, Ar-H), 7.32(br. s., 2H, Ar-H), 6.31(br. s., 1H, H올레핀), 5.92(br.s., 1H, H올레핀), 2.02(br.s., 3H, CH3). MS(EI+)m/z: [M]+ C26H30NO5에 대한 계산치: 436.5; 측정치: 406.1(-NO).
실시예
3
화합물 3을 하기와 같이 제조하였다:
화합물 3: 4-하이드록실 TEMPO(8.00 g, 45.5 mmol) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(0.30 g, 2.46 mmol)을 DCM(100 ml)에 첨가하였다. 2℃로 냉가한 후, 트라이에틸아민(25.00 ml, 180.35 mmol)을 상기 용액에 첨가한 후, DCM(50 ml) 중 3-브로모-프로피온일 클로라이드(6.00 ml, 50.6 mmol)를 적가하였다. 첨가가 완료된 후, 반응 혼합물을 실온으로 가온하도록 하였다. TLC에 의해 나타낸 전환이 완료된 후, 암모늄 클로라이드 수용액을 첨가하였다. 수성 상을 DCM으로 추출하였다. 유기 상을 합하고 무수 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하였다. 진공에서 용매를 제거한 후, 고체 잔사를 DCM/메틸 t-부틸 에터(MTBE)(955)로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하고, 헵탄/MTBE로 추가로 재결정화하여 적색 결정으로서 화합물 3(4.2 g, 융점 102℃)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 500MHz): d(ppm): 6.54(br. m., 1H, H올레핀), 6.24(br.m., 1H, H올레핀), 6.00(br.m., 1H, H올레핀), MS(EI+)m/z: [M]+ C12H20NO3에 대한 계산치: 226.3; 측정치: 226.1.
실시예
4
화합물 4를 하기와 같이 제조하였다:
화합물 4a: 1,4-다이옥산(300 ml) 중 5-브로모-바이페닐-3,4'-다이올(10.00 g, 37.0 mmol) 및 비스(피나콜라토)다이보론(9.10 g, 36.0 mmol)의 용액에 나트륨 아세테이트(14.81 g, 151.0 mmol)를 첨가하였다. 아르곤으로 완전히 탈기한 후, [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]다이클로로팔라듐(II)(0.84 g, 1.13 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 환류 가열하고 4 시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각한 후, 증류수(100 ml)를 첨가하였다. 수성 상을 분리하고 MTBE로 추출하였다. 유기 상을 합하고 무수 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 실리카 겔을 통해 여과하였다. 진공에서 용매를 제거한 후, 유성 잔사를 DCM/MTBE로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래ㅍ로 정제하여 화합물 4a(7.0 g)를 수득하였다.
화합물 4b: 증류수(150 ml) 중 나트륨 메타보레이트 테트라하이드레이트(9.27 g, 33.6 mmol)의 용액에 THF(150 ml) 중 화합물 4a(7.00 g, 22.4 mmol) 및 4-브로모-2,6-다이-t-부틸-페놀(6.40 g, 22.4 mmol)을 첨가하였다. 아르곤으로 완전히 탈기한 후, [1,1'-비스(다이페닐포스핀)페로센]다이클로로팔라듐(II)(0.37 g, 0.45 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 환류 가열하고 밤새 교반하였다. 실온으로 냉각한 후, 반응 혼합물에 2M HCl 산을 첨가하여 중화하였다. 수성 상을 분리하고, MTBE로 추출하였다. 유기 상을 합하고 무수 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 실리카 겔을 통해 여과하였다. 진공에서 용매를 제거한 후, 유성 잔사를 DCM/MTBE로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 4b(5.4 g)를 수득하였다.
화합물 4: 메타크릴산(2.69 g, 31.0 mmol) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(0.16 g, 1.3 mmol)을 DCM(230 ml) 중 화합물 4b(5.3 g, 13.0 mmol)의 현탁액에 첨가하였다. 반응 혼합물에 0℃에서 DCM(30 ml) 중 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(4.84 g, 31.0 mmol)의 용액을 적가하고 20 시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응 혼합물을 진공에서 농축하고, 유성 잔사를 헵탄/에틸 아세트로 용리하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 수득된 생성물을 헵탄/MTBE로 재결정화하여 황색을 띤 결정으로 화합물 4(2.4 g, 융점 171℃)를 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 500 MHz): d(ppm): 7.80(d., J = 9 Hz, 2H, Ar-H), 7.69(s., 1H, Ar-H), 7.40-7.35 m., 4H, Ar-H), 7.28(d., J = 9 Hz, 2H, Ar-H), 6.32(m. m., 2H, H올레핀), 5.91(m., 2H, H올레핀), 2.03(d., 6H, 2 x CH3), 1.45(s., 18H, 6 x CH3), MS(EI+)m/z: [M]+ C34H38O5에 대한 계산치: 526.7; 측정치: 526.3.
혼합물
실시예
실시예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 N1을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 하기 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하고 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P11을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하고, 실시예 2의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 75 ppm(0.0075%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P12를 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하고, 실시예 3의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 40 ppm(0.0040%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P13을 제조하였다.
실시예
2
네마틱 LC 호스트 혼합물 N2를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N2에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P21을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N2에 첨가하고, 실시예 2의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P22를 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N2에 첨가하고, 실시예 3의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P23을 제조하였다.
실시예
3
네마틱 LC 호스트 혼합물 N3을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N3에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P31을 제조하였다.
실시예
4
네마틱 LC 호스트 혼합물 N4를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N4에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P41을 제조하였다.
실시예
5
네마틱 LC 호스트 혼합물 N5를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N5에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P51을 제조하였다.
실시예
6
네마틱 LC 호스트 혼합물 N6을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N6에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P61을 제조하였다.
실시예
7
네마틱 LC 호스트 혼합물 N7을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N7에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P71을 제조하였다.
실시예
8
네마틱 LC 호스트 혼합물 N8을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N8에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P81을 제조하였다.
실시예
9
네마틱 LC 호스트 혼합물 N9를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N9에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P91을 제조하였다.
실시예
10
네마틱 LC 호스트 혼합물 N10을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N10에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P101을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N10에 첨가하고, 실시예 2의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P102를 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N10에 첨가하고, 실시예 3의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P103을 제조하였다.
실시예
11
네마틱 LC 호스트 혼합물 N11을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N11에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P111을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N11에 첨가하고, 실시예 3의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P113을 제조하였다.
실시예
12
네마틱 LC 호스트 혼합물 N12를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N12에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P121을 제조하였다.
실시예
13
네마틱 LC 호스트 혼합물 N13을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N13에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P131을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N13에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P133을 제조하였다.
실시예
14
네마틱 LC 호스트 혼합물 N14를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N14에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P141을 제조하였다.
실시예
15
네마틱 LC 호스트 혼합물 N15를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N15에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P151을 제조하였다.
실시예
16
네마틱 LC 호스트 혼합물 N16을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N16에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P161을 제조하였다.
실시예
17
네마틱 LC 호스트 혼합물 N17을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N17에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P171을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N17에 첨가하고, 실시예 3의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P173을 제조하였다.
실시예
18
네마틱 LC 호스트 혼합물 N18을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N18에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P181을 제조하였다.
실시예
19
네마틱 LC 호스트 혼합물 N19를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N19에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P191을 제조하였다.
실시예
20
네마틱 LC 호스트 혼합물 N20을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N20에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P201을 제조하였다.
실시예
21
네마틱 LC 호스트 혼합물 N21을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N21에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P211을 제조하였다.
실시예
22
네마틱 LC 호스트 혼합물 N22를 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N22에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P221을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N22에 첨가하고, 실시예 2의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P222를 제조하였다.
실시예
23
네마틱 LC 호스트 혼합물 N23을 하기와 같이 제형화하였다:
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N23에 첨가하고, 실시예 1의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 중합가능한 혼합물 P231을 제조하였다.
용도예
1
이반응성 단량체 RM-1을 0.3 중량% 농도로 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하여 중합가능한 기준 화합물 C11을 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하고, 실시예 1, 2 또는 3 각각의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여, 본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 P11 내지 P13을 상기 혼합물 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.
중합가능한 혼합물의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
중합가능한 혼합물 조성
각각의 중합가능한 혼합물을 VA e/o 시험 셀에 삽입하였다. 시험 셀은 역평행으로 러빙된 VA-폴리이미드 정렬 층(JALS-2096-R1)을 포함한다. LC 층 두께(d)는 약 4 ㎛이다.
각각의 시험 셀을 100 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광으로 나타낸 시간 동안 조사하고 24Vrms의 전압(교류 전류)을 인가하여, 중합가능한 단량체 화합물의 중합을 야기하였다.
경사각은 결정 회전 실험(아우트로닉-멜쳐스 TBA-105)에 의해 UV 조사 전 및 후 측정된다.
경사각은 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
경사각
표 2로부터, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13(이들은 NO-HALS 안정화 기를 갖는 화학식 I의 화합물 및 통상의 RM(RM-1)을 함유함)에서, 경사각 발생은 RM-1을 단독으로 함유하는 혼합물 C11에 비해 지연되었음을 볼 수 있고, 이는 짧은 노출 시간(2 분)에서 더 높은 값을 나타낸다.
그러나, 장시간 노출 후(5 분), 낮은 선경사각은 또한 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13에서 달성될 수 있다.
이 결과는 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13이 억제된 예비-중합의 장점(지연된 경사 발생으로 나타냄)을 제공하면서 낮은 최종 선경사각을 달성한다는 것을 나타낸다.
중합률을 결정하기 위해, 시험 셀에서 비중합된 단량체의 잔여 함량(중량%)을 다양한 노출 시간 후 HPLC에 의해 측정하였다. 이를 위해, 각각의 혼합물을 나타낸 조건하에 시험 셀에서 중합하였다. 이어서, 상기 혼합물을 MEK(메틸 에틸 케톤)를 사용하여 시험 셀에서 헹구고 측정하였다.
상이한 UV 노출 시간 후 혼합물에서 각각의 단량체의 잔여 농도를 표 3에 나타내었다.
또한, 화학식 I의 화합물 및 LC 매질의 열 안정성을 소위 "열 부하 시험"(HLT)으로 평가하였다. 이때 LC 매질은 UV 선에 노출되지 않지만, 고온에 노출된다. 이를 위해, LC 매질의 샘플을 시험 바이알에 채운 후 밀봉하고 120℃에서 240 분 동안 노출시켰다. 이후 LC 매질에서 RM 농도를 측정하였다. HLT의 결과를 또한 표 3에 나타내었다.
[표 3]
잔여 단량체 함량
표 3으로부터, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13(이는 NO-HLAS 안정화 기를 갖는 화학식 I의 화합물 및 통상의 RM(RM-1)을 함유함)에서, 중합은 RM-1을 단독으로 함유하는 혼합물 C11에 비해 지연되고, 이는 짧은 노출 시간(1 분)에서 더 많은 잔여 단량체 비를 나타낸다.
그러나, 장시간(21 분) 노출 후, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13은 혼합물 C11에 비해 소량의 잔여 단량체 및 중합 정도를 나타낸다.
이는 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13이 제한된 예비-중합의 장점(짧은 노출 시간 후 다량의 잔여 단량체를 나타냄)을 제공하면서, 긴 노출 시간 후 소량의 잔여 단량체를 달성함을 나타낸다.
HLT 시험 결과는, HLT 후 LC 매질에서 단량체 농도가 높은 반응성 NO-라디칼 기가 없는 화학식 I의 화합물을 함유하는 혼합물 P11 내지 P13의 경우에도 변함 없지만, 고온에서도 LC 매질의 다른 성분과 상호작용하지 않도록 충분히 2,2,6,6-테트라메틸피페리딜 기로 입체적으로 보호된다는 것을 나타낸다.
UV 노출 전 및 후 중합가능한 혼합물의 VHR 값을 전술된 바와 같이 측정하였다. 상이한 노출 시간 후 VHR 값을 표 4에 나타내었다. 또한, VHR은 HLT 전 및 후 측정하였다. 결과를 또한 표 4에 나타내었다.
[표 4]
VHR 값
표 4로부터, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13(이는 NO-HALS 안정화 기를 갖는 화학식 I의 화합물 및 통상의 RM(RM-1)을 함유함)은, RM-1을 단독으로 함유하는 혼합물 C11보다 아주 약간 작은 VHR 값을 나타낸다.
또한, HLT 후 혼합물 P11 내지 P13의 NHR 값은 거의 변하지 않는다는 것을 볼 수 있고, 자유 NO 라디칼을 갖는 화학식 I의 화합물의 첨가가 고온 노출 후에서 LC 매질의 신뢰도에 유의미한 영향을 끼치지 않는다는 것을 확인하였다.
용도예
2
이반응성 단량체 RM-1을 0.3 중량%의 농도로 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하여 중합가능한 기준 혼합물 C11을 제조하였다.
이반응성 단량체 RM-1을 0.3 중량%의 농도로 및 광개시제 이르가큐어 651을 50 ppm의 농도로 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하여 중합가능한 기준 혼합물 C12를 제조하였다.
0.3%의 중합가능한 화합물 RM-1을 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하고 실시예 1, 2 또는 3 각각의 중합가능한 화합물의 생성된 혼합물 100 ppm(0.01%)에 첨가하여 본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 P11 내지 P13을 상기 혼합물 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.
중합가능한 혼합물의 조성을 하기 표 5에 나타내었다.
[표 5]
중합가능한 혼합물 조성
각각의 중합가능한 혼합물을 VA e/o 시험 셀에 삽입하였다. 시험 셀은 역평행으로 러빙된 VA-폴리이미드 정렬 층(JALS-2096-R1)을 포함한다. LC 층 두께(d)는 약 4 μm이었다.
각각의 시험 셀을 100 mW/cm2의 강도를 갖는 자외선으로 24 Vrms의 전압(교류)의 인가시 필요되는 시간 동안 조사하여 중합가능한 단량체성 화합물의 중합을 야기하였다. 경사각을 결정 회전 실험(아우투로닉-멜쳐스 TBA-105)으로 UV 조사 전 및 후 측정하였다.
경사각을 표 6에 나타내었다.
[표 6]
경사각
표 6으로부터, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13(이는 NO-HALS 안정화 기를 갖는 화학식 I의 화합물 및 통상의 RM(RM-1)을 함유함)에서, 경사각 발생은 RM-1을 단독으로 함유하는 혼합물 C11에 비해 지연되고, 짧은 노출 시간(2 분)에서 더 높은 값을 나타낸다는 것을 볼 수 있다.
그러나, 장시간(5 분) 노출 후, 작은 선경사각은 또한 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13에서 달성될 수 있다.
이 결과는, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13이 억제된 예비-중합의 장점(지연된 경사 발생으로 나타냄)을 제공하면서 낮은 최종 선경사각을 달성한다는 것을 보여준다.
중합 속도를 측정하기 위해, 시험 셀에서 비중합된 단량체의 잔여 함량(중랑%)을 다양한 노출 시간 후 HPLC로 측정하였다. 이를 위해, 각각의 혼합물을 언급된 조건하에 시험 셀에서 중합시켰다. 이어서, 혼합물을 MEK(메틸 에틸 케톤)를 사용하여 시험 셀로부터 헹구고 측정하였다.
상이한 UV 노출 시간 후 혼합물 중 각각의 단량체의 잔류 농도를 하기 표 7에 나타내었다.
또한, 화학식 I의 화합물 및 LC 매질의 열 안정성은 소위 "열 부하 시험"(HLT)으로 설명하였다. 여기서 LC 매질은 UV 선에 노출되지 않고 고온에 노출된다. 이를 위해, LC 매질의 샘플을 시험 바이알에 채운 후 밀봉하고 120℃에서 240 분 동안 노출시켰다. 이후 LC 매질에서 RM 농도를 측정하였다. HLT의 결과는 또한 하기 표 7에 나타내었다.
[표 7]
단량체 잔류량
표 7로부터, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13(NO-HALS 안정화 기를 갖는 화학식 I의 화합물 및 통상의 RM(RM-1)을 함유함)에서, 중합은 RM-1을 단독으로 함유하는 혼합물 C11에 비해 지연되고, 짧은 노출 시간(1 분) 후 더 많은 잔여 단량체 비를 나타낸다는 것을 볼 수 있다.
그러나, 장시간(21 분) 노출 후, 본 발명에 따른 혼합물 P11 내지 P13은 혼합물 C11에 비해 소량의 잔여 단량체 및 중합 정도를 나타낸다.
이 결과는, 본 발명에 다른 혼합물 P11 내지 P13이 억제된 예비-중합의 장점(짧은 노출 시간 후 다량의 잔여 단량체를 나타냄)을 제공하면서, 장시간 노출 후 소량의 잔여 단량체를 달성하는 것을 나타낸다.
결과적으로, 용도예는 본원에 청구된 혼합물이 상당한 신뢰도 저하 없이 우수한 선경사각 발생 및 제어가능하고 완전한 중합의 장점을 갖는 감소된 예비-중합의 장점을 결합한다는 것을 입증한다.
Claims (25)
- (i) 하나 이상의 하기 화학식 I의 중합가능한 화합물; 및
(ii) 중합가능하지 않은 저분자량 화합물로부터 선택되는, 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물
을 포함하는 액정 매질:
P-Sp-(A2-Z2-A1)m1-Z1-T I
상기 식에서, 개별 라디칼은, 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
T는 하기 화학식 1 내지 3으로부터 선택된 기이고:
;
Ra 내지 Rd는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬이고;
Rg는 H, 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 또는 벤질이고;
P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시이고;
Sp는 이격기 또는 단일 결합이고;
A1 및 A2는 융합된 고리를 함유할 수도 있는, 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환식, 헤테로환식, 방향족 또는 헤테로방향족 기이고, 임의적으로 하나 이상의 기 L 또는 R-(A3-Z3)m2-로 치환되고, A1 및 A2 중 하나는 또한 단일 결합을 나타낼 수 있고;
A3은 융합된 고리를 함유할 수도 있는, 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환식, 헤테로환식, 방향족 또는 헤테로방향족 기이고, 임의적으로 하나 이상의 기 L로 치환되고;
Z1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR00R000-, 또는 단일 결합이고;
Z2 및 Z3은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR00R000-, 또는 단일 결합이고;
R00 및 R000은 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
R은 P-Sp-, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬이고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 또한 임의적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체되거나, R은 상기 화학식 1, 2 및 3으로부터 선택된 기이고,
L은 P-Sp-, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬이고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 또한 임의적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체되거나, L은 상기 화학식 1, 2 및 3으로부터 선택된 기이고;
m1은 1, 2, 3 또는 4이고;
m2는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
n은 1, 2, 3 또는 4이되,
-(A2-Z2-A1)m1-은, 임의적으로 하나 이상의 기 L로 치환된, 벤젠, 바이페닐렌, p-터페닐렌(1,4-다이페닐벤젠), m-터페닐렌(1,3-다이페닐벤젠), 나프틸렌, 2-페닐-나프틸렌, 페난트렌 또는 안트라센을 나타낸다. - 제 1 항에 있어서,
Ra 내지 Rd가, 서로 독립적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 t-부틸로부터 선택되는 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
액정 매질 중 화학식 I의 중합가능한 화합물의 비율이 0 중량% 초과 3 중량% 미만인, 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
-(A2-Z2-A1)m1-이 하기 화학식 A1 내지 A10의 화합물로부터 선택되는 액정 매질:
상기 식에서,
L은 제 1 항에 정의된 바와 같고,
r은 1, 2, 3 또는 4이고,
s는 0, 1, 2 또는 3이고,
t는 0, 1 또는 2이고,
u는 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다. - 제 1 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 하기 하위 화학식 I1-1 내지 I1-10, I2-1 내지 I2-10, I3-1 내지 I3-10 및 I3-12 내지 I3-21의 화합물로부터 선택되는 액정 매질:
상기 식에서,
P, Sp, Ra 내지 Rd, Z1, L 및 R은 제 1 항에 정의된 바와 같고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
s는 0, 1, 2 또는 3이다. - 제 1 항에 있어서,
Z1, Z2 및 Z3이 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내는 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
P가 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트인 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
Sp가 단일 결합인 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 아닌 중합가능한 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 액정 매질. - 제 9 항에 있어서,
- 하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 화합물, 및 임의적으로 화학식 I의 화합물이 아닌 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 (A),
- 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 (B)
를 포함하는 액정 매질. - 제 9 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 아닌 중합가능한 화합물이 하기 화학식 M1 내지 M31의 화합물로부터 선택되는 액정 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
P1, P2 및 P3은 각각, 서로 독립적으로, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타내고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 제 1 항에서 Sp에 대하여 나타낸 의미 중 하나를 갖는 이격기이고;
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 또한, 서로 독립적으로, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고;
R0 및 R00은 각각, 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Ry 및 Rz는 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고;
X1, X2 및 X3은 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고;
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고;
Z2 및 Z3은 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-을 나타내되, n은 2, 3 또는 4이고;
L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 일불화 또는 다불화된, 직쇄 또는 분지형 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. - 제 11 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 아닌 중합가능한 화합물이 화학식 M2의 화합물로부터 선택되는, 액정 매질. - 제 1 항에 있어서,
하기 화학식 CY 및 PY의 화합물로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
a는 1 또는 2를 나타내고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
는
를 나타내고;
R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -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 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다. - 제 1 항에 있어서,
하기 화학식 AN 및 AY로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
는
이고;
는
이고;
는
이고;
RA1은 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타내거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일인 경우, 또한 하기 RA2의 의미 중 하나를 나타내고;
RA2는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -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 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H를 나타내고;
x는 1 또는 2를 나타내고;
z는 0 또는 1을 나타낸다. - 제 1 항에 있어서,
하기 화학식 ZK의 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질:
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
는
를 나타내고;
는
를 나타내고;
R3 및 R4는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -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. - 제 1 항에 있어서,
중합가능한 화합물들이 중합되는 액정 매질. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법으로서,
하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물, 또는 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 (B)를, 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 임의적으로 화학식 I의 화합물이 아닌 하나 이상의 중합가능한 화합물, 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는, 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이.
- 제 18 항에 있어서,
PSA 유형 디스플레이인 액정 디스플레이. - 제 18 항에 있어서,
PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이인 액정 디스플레이. - 제 20 항에 있어서,
2개의 기판 중 하나 이상이 투광성인, 2개의 기판,
상기 각각의 기판에 제공되는 전극, 또는 상기 기판 중 하나에만 제공되는 2개의 전극, 및
하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 화합물을 포함하는, 상기 기판 사이에 위치한 액정 매질의 층
을 포함하고, 상기 중합가능한 화합물이 디스플레이의 기판 사이에 중합되는, 액정 디스플레이. - 중합가능한 화합물을 하나 이상 포함하는 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 디스플레이의 기판 사이에 제공하는 단계, 및
상기 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계
를 포함하는 액정 디스플레이의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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