KR20090040859A

KR20090040859A - 액정 매질

Info

Publication number: KR20090040859A
Application number: KR1020080103109A
Authority: KR
Inventors: 게오르그 베르나츠; 안드레아스 타우거벡; 마티아스 브레머; 아힘 괴츠
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2009-04-27
Also published as: US8114310B2; EP2053113A1; DE102008050375A1; CN101418220B; EP2053113B1; JP2014210927A; KR101513303B1; JP2009102639A; CN101418220A; JP5591463B2; DE502008003155D1; TWI437082B; TW200930797A; ATE505525T1; US7731865B2; JP5694591B2; US20090103011A1; US20090324853A1

Abstract

본 발명은 특히 PS(polymer stabilised) 또는 PSA(polymer sustained alignment) 타입의 LC 디스플레이에 사용되는, 중합가능한 화합물을 포함하는 액정(LC) 매질, 및 그러한 타입의 LC 매질을 함유하는 PS(A) 디스플레이에 관한 것이다.

Description

액정 매질{LIQUID-CRYSTAL MEDIUM}

본 발명은 특히 PS(polymer stabilised) 타입 또는 PSA(polymer sustained alignment) 타입의 LC(liquid-crystal) 디스플레이에 사용되는, 중합가능한 화합물을 포함하는 액정(LC) 매질, 및 그러한 타입의 LC 매질을 함유하는 PS(A) 디스플레이에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 대부분 TN(twisted nematic) 타입의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 콘트라스트(contrast)의 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 결점을 가지고 있다.

또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(vertical alignment) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(LC cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로는 음(-)값의 유전(DC, dielectric) 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태기재한, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각 방향으로 정렬(호메오트로픽 정렬)되거나 또는 경사진 호메오트로픽 얼라인먼 트(tilted homeotropic alignment)를 갖는다. 전극에 전기 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.

또한, 복굴절 효과를 기본으로 하고 소위 "벤드(bend)" 얼라인먼트 및 일반적으로는 양성(DC) 이방성을 갖는 LC 층을 가진 OCB(optically compensated bend) 디스플레이도 공지되어 있다. 전기 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 수직 방향으로 재정렬된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로는 어두운 상태기재한 벤드 셀의 광선에 대한 원치않는 투명성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 내광성 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이와 비교하였을 때 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답시간을 갖는다.

2개의 기판(이들 2개의 기판중의 단 하나만이 전극층을 가지고 있다) 사이에 LC 층을 함유한, 일반적으로는 빗-형상 구조를 가진 IPS(in the-plane switching) 디스플레이도 또한 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, 전기장이 생성되어 주 성분이 LC 층에 평행하게 된다. 이는 층 평면내기재한 LC 분자의 재정렬을 유발시킨다. 또한, 유사하게 동일한 기판상에 2개의 전극을 함유하지만, IPS 디스플레이와는 대조적으로 이들중의 단 하나만이 구조화된 (빗-형상의) 전극이고 다른 하나의 전극은 구조화되지 않은, 소위 FFS(fringe field switching) 디스플레이도 제안되어 왔다[참조 문헌: S.H.Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028]. 그로 인하여 강한 소위 "프린지 필드(fringe field)"가 생성된다, 즉 강한 전기장이 전극의 엣지 및 셀 전체에 걸쳐 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 가진 전기장에 접속된다. IPS 디스플레이 및 또한 FFS 디스플레이 모두 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.

보다 최신 타입의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 균일한 얼라인먼트가 LC 셀내의 다수의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 또한 틸트 도메인(tilt domain)으로도 알려진 이들 도메인 사이에 편각(declination)이 존재할 수 있다. 틸트 도메인을 가진 VA 디스플레이는 종래의 VA 디스플레이와 비교하였을 때 콘트라스트 및 회색 색조의 더 큰 시야각 의존성을 갖는다. 또한, 스위치-온 상태(switched-on state)기재한 분자를 일정하게 정렬시키기 위하여, 예를 들면, 러빙(rubbing)과 같은 전극 표면의 추가 처리가 더 이상 필요치 않기 때문에 이러한 타입의 디스플레이는 간단하게 제조할 수 있다. 대신에, 전극의 특이한 디자인을 이용하여 틸트 또는 프리틸트 각도의 우선적인 방향을 제어한다. 소위 MVA(multidomain vertical alignment) 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로 국부적인 프리틸트를 야기시키는 돌출부를 가진 전극을 사용하여 달성한다. 그 결과, LC 분자는 전압의 인가시에 셀의 상이하게 정의된 영역내기재한 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 정렬된다. 이러한 방식으로 "제어된" 스위칭("controlled" switching)이 달성되며, 방해 편각 라인(interfering declination line)의 형성이 억제된다. 이러한 얼라인먼트는 디스플레이의 시야각을 개선시키지만, 그러나 이는 그들의 투광성을 감소시킨다. MVA의 추가적인 개선은 단지 하나의 전극측상기재한만 돌출부를 사용하는 반면, 반대 전극은 슬릿(slit)을 가짐으로써 투광성을 개선시킨다. 슬릿팅된 전극(slitted electrode)은 전압의 인가시에 LC 셀내기재한 불균일한 전기장을 발생시키며, 이는 아직도 제어된 스위칭이 달성되고 있다는 의미이다. 투광성을 더 개 선하기 위하여, 슬릿과 돌출부사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 실제로는 응답시간을 연장시킨다. 소위 PVA(patterned VA)의 경우에는, 2개의 전극 모두를 반대측상에 슬릿을 사용하여 구성함으로써 콘트라스트를 증가시키고 투광성을 개선시키지만, 이는 기술적으로 어렵고 디스플레이를 기계적인 영향(탭핑 등)에 더 민감하게 만든다는 점기재한 돌출부는 완전히 불필요하게 된다. 그러나, 예를 들면, 모니터 및 특히 TV 스크린과 같은 많은 용도의 경우에는, 디스플레이의 응답시간의 단축 및 콘트라스트 및 휘도(전송)의 개선이 요구된다.

"PSA(polymer sustained alignment)"란 말로도 알려져 있는 소위 PS(polymer-stabilised) 디스플레이도 또한 추가로 개발되었다. 이들의 경우에는, 소량(예를 들면, 0.3중량%, 전형적으로는 ＜ 1중량%)의 중합가능한 화합물을 LC 매질에 첨가하고, LC 셀내에 도입된 후에, 일반적으로는 전극 사이에 전압을 인가하여 UV 광중합시킴으로써 동일반응계에서 중합시키거나 가교결합시킨다. 또한, "반응성 메소젠(reactive mesogens)"(RMs)으로도 알려진 중합가능한 메소제닉 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다.

한편, PS 또는 PSA 원리는 종래의 LC 디스플레이에도 사용된다. 예를 들면, PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS 및 PS-TN 디스플레이가 알려져 있다. 테스트 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PSA 방법은 셀내에서 프리틸트를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우에는, 오프셋 전압(offset voltage)이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우에는, 이러한 프리틸트가 응답시간에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. PSA-VA 디스플레이 의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들면, 단지 하나의 구조화된 전극측만을 갖고 돌출부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 생산을 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 콘트라스트와 동시에 매우 양호한 투광성을 얻을 수도 있다.

PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면, JP 10-036847 A, EP 1 170 626 A2, EP 1 378 557 A1, EP 1 498 468 A1, US 2004/0191428 A1, US 2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기술되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들면, 문헌[참조: T. J. Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704 및 S. H. Kim, L. C. Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PS-IPS 디스플레이는, 예를 들면, US 6,177,972 및 문헌[참조: Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PS-TN 디스플레이는, 예를 들면, 문헌[참조: Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.

특히, 모니터 및 특히 TV 용도의 경우, 아직도 LC 디스플레이의 응답시간의 최적화 뿐만 아니라 콘트라스트 및 휘도(또한 투광성)의 최적화가 요구된다. 본원에서는 PS(A) 방법이 결정적인 잇점을 제공하는 것으로 생각된다. 특히 PSA-VA의 경우에는, 다른 파라미터에 대한 현저한 역효과 없이도 테스트 셀내에서 측정될 수 있는 프리틸트와 서로 관련이 있는 응답시간의 단축이 달성될 수 있다.

그러나, 목적하는 가용성 RM이 매번 PS(A) 디스플레이내에 사용하기에 적합한 것은 아니며, 때로는 프리틸트를 측정하는 직접식 PSA 실험보다 더 적합한 선택 기준을 확인하는 것이 어렵다. 또한, LC 혼합물(또한 하기에서는 "LC 호스트 혼합 물"로도 지칭됨) + 중합가능한 성분의 선택된 "물질 시스템"은 최저로 가능한 회전점도 및 최고로 가능한 전기적 성질 - 본원에서는 소위 "전압 보유비(voltage holding ratio)"(HR 또는 VHR)가 강조되어야 한다 - 을 가져야만 한다. PSA-VA와 관련하여, (UV) 광선을 조사한 후의 높은 HR은, 특히, 이것이 공정의 절대적으로 필요한 부분이기 때문에 중요하지만, 물론 최종 디스플레이에서는 "정상(normal)" 로딩으로서 나타난다.

그러나, 예를 들면, 부적당한 틸트가 발생하거나 또는 전혀 발생하지 않거나, 또는, 예를 들면, HR이 TFT 디스플레이 용도에 부적당하기 때문에, 모든 LC 혼합물 + 중합가능한 성분의 조합에서 "기능(function)"의 문제가 일어나는 것은 아니다. 특히, LC 호스트 혼합물의 성분으로서 알켄일기를 함유하는 저분자량 화합물을 사용할 경우에 이러한 문제가 일어날 수 있다. 그러나, 다른 한편으로, 알켄일 화합물은 일반적으로 LC 매질, 및 또한 PS(A) 디스플레이에서 (중합되지 않은) LC 호스트 혼합물의 성분으로서 바람직한데, 그 이유는 그들 화합물이 회전점도를 저하시키고 따라서 응답시간을 빠르게 하기 때문이다.

특정 용도에 유리할 수 있는, 광개시제를 첨가하지 않고서 UV 광선에 의해 중합시키는 것이 바람직한 경우에는, 그 선택의 폭이 훨씬 더 작아진다.

따라서, 상술된 단점들을 갖지 않거나 또는 단지 적게 갖고 개선된 특성을 가진, 특히 VA 및 OCB 타입의 PS(A) 디스플레이, 및 그러한 디스플레이에 사용되는 LC 매질 및 중합가능한 화합물들이 계속 크게 요구되고 있다. 특히, 다수의 회색 색조, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각을 조장하고 UV 노출후에 높은 값의 전압 보유비(HR)를 갖는, 큰 작업온도 범위, 저온에서의 짧은 응답시간 및 낮은 문턱 전압과 동시에 높은 비저항을 갖는 PS(A) 디스플레이 또는 물질이 크게 요구되고 있다.

본 발명은 프리틸트각을 설정할 수 있고, 바람직하게는 그와 동시에 매우 높은 비저항, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답시간을 갖는, 상기에서 기재한 단점들을 갖지 않거나 또는 단지 적게 가지는 PS(A) 디스플레이를 제공하는 것이 목적이다.

놀랍게도, 이러한 목적은 LC 매질의 중합가능한 성분(RM)이 메타크릴레이트기를 함유하는 화합물로 이루어지고, 저분자량 성분("LC 호스트 혼합물")이 하나 이상의 알켄일 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 PS(A) 디스플레이를 사용함으로써 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

메타크릴레이트기를 함유하는 중합가능한 성분을 사용할 때 알켄일 화합물을 포함하는 LC 매질의 경우, 특히 UV 노출후에 매우 양호한 HR 값이 얻어지면서도 매우 양호한 틸트값이 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, LC 호스트 혼합물내에 알켄일 화합물을 사용하는 경우 회전점도가 더 낮아질 수 있고, 따라서 LC 혼합 물내에서 매우 짧은 응답시간이 달성된다. 따라서, 이러한 물질의 조합은 TFT-PSA-VA 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다. 특히, 다양한 알켄일 화합물을 포함하는 LC 호스트 혼합물은 메타크릴레이트 RMs의 첨가시에 광범위한 종류의 서로 다른 특정의 알켄일 화합물에 대하여 매우 유사하고 양호한 틸트 발생을 나타낸다.

이와는 대조적으로, 동일한 LC 혼합물이, 예를 들면, 아크릴레이트 RMs의 첨가시에는 상당히 불량한 HR(UV) 값 및 감소되거나 또는 몇몇 경우에는 전체적으로 훨씬 더 억제된 틸트를 나타낸다.

본 발명은 하나 이상의 중합가능한 화합물(여기서, LC 매질내에 존재하는 모든 중합가능한 화합물은 중합가능한 기(들)로서 오직 메타크릴레이트기를 함유한다), 및 메타크릴레이트기의 중합시에 사용되는 조건하에서의 중합 반응에 안정한, 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 하나 이상의 메소제닉 또는 액정 화합물을 포함하는 액정(LC) 매질에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 하기 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:

- 하나 이상의 중합가능한 화합물(여기서, LC 매질내에 존재하는 모든 중합가능한 화합물은 상기 및 하기에서 기술되는 바와 같이 중합가능한 기(들)로서 오직 메타크릴레이트기를 함유한다)을 포함하는 중합가능한 성분(A), 및

- 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉, 단량체성 또는 중합되 지 않은) 화합물, 예를 들면 메타크릴레이트기의 중합시에 사용되는 조건하에서의 중합 반응에 안정한, 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 적어도 하나의 메소제닉 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분(B).

또한, 본 발명은 LC 디스플레이, 특히 PS 및 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 LC 매질의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS(polymer stabilised) 또는 PSA(polymer sustained alignment) 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 또는 PS-TN 디스플레이에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 바람직하게는 2개의 기판(여기서, 적어도 하나의 기판은 광선에 투명하며, 적어도 하나의 기판은 전극층을 가지고 있다), 및 상기 기판들 사이에 위치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층으로 이루어진 LC 셀(여기서, 상기 중합된 성분은 LC 매질내의 LC 셀의 기판 사이에 전기 전압을 인가하여 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시킴으로써 수득할 수 있다)을 함유하는 PS 또는 PSA 타입의 LC 디스플레이에 관한 것으로, LC 매질내에 존재하는 모든 중합가능한 화합물이 중합가능한 기(들)로서 오직 메타크릴레이트기(들)을 함유하며, 상기 저분자량 성분이 메타크릴레이트기의 중합시에 사용되는 조건하에서의 중합 반응에 안정한, 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 하나 이상의 메소제닉 또는 액정 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 디스플레이에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 및 하기에서 기술되는 바와 같은 하나 이상의 중합가 능한 메타크릴레이트 화합물 및 하나 이상의 알켄일 화합물을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.

상기 및 하기에서 기술되는 바와 같은 1개, 2개 또는 3개의 중합가능한 메타크릴레이트 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.

비키랄성(achiral)의 중합가능한 메타크릴레이트 화합물, 및 비키랄성 화합물을 포함하는, 바람직하게는 오직 비키랄성 화합물만으로 이루어진 LC 매질도 또한 바람직하다.

또한, 중합가능한 성분 또는 성분(A)이 하나의 메타크릴레이트기(일반응성)를 함유하는 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 메타크릴레이트기(이반응성 또는 다반응성)를 함유하는 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 PSA 디스플레이 및 LC 매질도 바람직하다.

또한, 중합가능한 성분 또는 성분(A)이 오직 2개의 메타크릴레이트기(이반응성)를 함유하는 중합가능한 화합물만을 포함하는 PSA 디스플레이 및 LC 매질도 바람직하다.

중합가능한 화합물은 개별적으로 LC 매질에 첨가될 수 있지만, 또한 2개 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물을 사용할 수도 있다. 이러한 혼합물이 중합될 때, 공중합체가 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 및 하기에서 언급되는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 중합가능한 화합물은 메소제닉 또는 비-메소제닉 화합물, 바람직하게는 메소제닉 또는 액정 화합물이다.

저분자량 성분 또는 성분(B)이 네마틱 액정상을 가진 LC 화합물 또는 LC 혼 합물인 LC 매질도 또한 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서, 중합가능한 화합물은 하기 화학식 I로부터 선택된다:

[화학식 I]

R^a-A¹-(Z¹-A²)_m1-R^b

상기 식에서,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 4 내지 25개의 C 원자를 가진 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환상기이고, 이들은 또한 융합 고리를 함유할 수도 있으며 임의적으로는 L로 일치환 또는 다치환되며,

Z¹은 각각의 경우에 동일하거나 다를 수 있으며, -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-, CR^oR^oo 또는 단일결합이고,

L, R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로 H, OH, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소기 또는 탄화수소기로서, 이때 화합물은 기 P-Sp- 를 나타내거나 또는 그를 함유하는 적어도 하나의 라디칼 L, R^a 및 R^b를 함유하고,

R^o 및 R^oo는 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

P는 CH₂=C(CH₃)-COO- 이고,

Sp는 스페이서 기(spacer group) 또는 단일결합이고,

m1은 0, 1, 2, 3 또는 4이며,

n1은 1, 2, 3 또는 4이다.

특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기의 의미를 갖는 화합물이다:

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(여기서, 또한 이들 기내의 하나 이상의 CH 기는 N으로 치환될 수도 있다), 사이클로헥세인-1,4-다이일(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S로 치환될 수도 있다), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵테인-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메테이노인단-2,5-다이일(여기서, 이들 기 모두는 치환되지 않거나 또는 L로 일치환 또는 다치환될 수 있다)을 나타내고,

L은 P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원 자를 가진 임의 치환된 아릴, 또는 하나 이상의 H 원자가 또한 F, Cl 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있는, 각각 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

R^x는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수도 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있다), 6 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 아릴 또는 아릴옥시기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시기를 나타내고,

R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-, H, 상기에서 정의된 바와 같은 L, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수도 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있다)을 나타내나,

이때 라디칼 R^a, R^b및 L중의 적어도 하나는 적어도 하나의 기 P-Sp-를 함유한다.

라디칼 R^a 및 R^b중의 하나 또는 둘 모두가 P-Sp-를 나타내는 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다.

특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 아류 화학식 I1 내지 I12의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

P¹ 및 P²는 P에 대해 기재한 의미를 갖고,

Sp¹ 및 Sp²는 Sp에 대해 기재한 의미중의 하나를 갖거나 또는 단일결합을 나타내고,

Z² 및 Z³는 각각 서로 독립적으로 -COO- 또는 -OCO- 를 나타내고,

L은 상기에서 기재한 의미를 갖고,

L' 및 L"는 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl을 나타내고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

t는 0, 1 또는 2를 나타내고,

x는 0 또는 1을 나타내며,

R^y 및 R^z는 각각 서로 독립적으로 H 또는 CH₃를 나타낸다.

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, 중합가능한 화합물은 하기 화학식 II로부터 선택되는 키랄 화합물이다:

[화학식 II]

(R^*-(A¹-Z¹)_m1)_k-Q

상기 식에서,

A¹, Z¹및 m1 은 각각의 경우에 갖거나 다르며, 화학식 I에서 기재한 의미중 의 하나를 갖고,

R^*는 각각의 경우에 갖거나 다르며, 화학식 I에서 R^a에 대해 기재한 의미중의 하나를 갖고,

Q는 임의적으로 L에 의해 일치환 또는 다치환된 k-가 키랄기를 나타내고,

k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내나,

이때, 화합물은 상기에서 정의된 바와 같은 기 P-Sp- 를 나타내거나 또는 그를 함유하는 적어도 하나의 라디칼 R^*또는 L을 함유한다.

특히 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 III의 1가의 기 Q를 함유한다:

[화학식 III]

상기 식에서,

L 및 r은 각각의 경우에 갖거나 다르며, 상기에서 기재한 의미를 갖고,

A^* 및 B^*는 각각 서로 독립적으로 융합 벤젠, 사이클로헥세인 또는 사이클로헥센을 나타내고,

t는 각각의 경우에 갖거나 다르며, 0, 1 또는 2를 나타내며,

u는 각각의 경우에 갖거나 다르며, 0, 1 또는 2를 나타낸다.

x가 1 또는 2를 나타내는 화학식 III의 기가 특히 바람직하다.

또 다른 바람직한 화학식 II의 화합물은 1가의 기 Q 또는 하나 이상의 하기 화학식 IV의 기 R^*를 함유한다:

[화학식 IV]

상기 식에서,

Q¹은 1 내지 9개의 C 원자를 가진 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일결합을 나타내고,

Q²는 1 내지 9개의 C 원자를 가진 임의로 불화된 알킬 또는 알콕시(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 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 치환될 수도 있다)를 나타내며,

Q³은 F, Cl, CN, 또는 Q²에 대해 정의된 바와 같은 알킬 또는 알콕시를 나타내나, Q²와는 다르다.

바람직한 화학식 IV의 기는, 예를 들면, 2-뷰틸(= 1-메틸-프로필), 2-메틸뷰틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸뷰틸, 2-메틸 뷰톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥스옥시, 1-메틸헥스옥시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸뷰틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥트옥시, 6-메틸옥트옥시, 6-메틸옥타노일-옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸뷰티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸뷰티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사-펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-뷰톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로-메틸옥틸옥시이다.

또 다른 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 V의 2가의 기 Q를 함유한다:

[화학식 V]

상기 식에서,

L, r, t, A^* 및 B^*는 상기에서 기재한 의미를 갖는다.

또 다른 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 2가 의 기 Q를 함유한다:

상기 식들에서,

Phe는 임의적으로 L로 일치환 또는 다치환된 페닐을 나타내며,

R^x는 F, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 가진 임의로 불화된 알킬을 나타낸다.

특히 바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 아류 화학식 II1 내지 II11의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

L, P, Sp, m1, r 및 t는 상기에서 기재한 의미를 갖고,

Z 또는 A는 각각의 경우에 같거나 다르며, 각각 Z¹ 또는 A¹에 대해 기재한 의미중의 하나를 가지며,

t1은 각각의 경우에 같거나 다르며, 0 또는 1을 나타낸다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시태양에서, 화학식 I 또는 그의 아류 화학식의 화합물은 2개 이상의 메타크릴레이트기를 함유하는 하나 이상의 분지화된 라디칼 R^a 및/또는 R^b 및/또는 L(다작용성의 중합가능한 라디칼)을 함유한다. 이러한 타입의 적합한 라디칼, 및 그들을 함유하는 중합가능한 화합물이, 예를 들면, US 7,060,200 B1 또는 US 2006/0172090 A1에 기술되어 있다. 하기 화학식중에서 선택되는 다작용성의 중합가능한 라디칼이 특히 바람직하다:

상기 식들에서,

알킬은 단일결합 또는 1 내지 12개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌(여기서, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 각각 치환될 수도 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN으로 치환될 수도 있으며, 이때 R^x는 상기에서 기재한 의미를 가지되, 바람직하게는 상기에서 정의된 바와 같은 R^o를 나타낸다)을 나타내고,

aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

X는 X'에 대해 기재한 의미중의 하나를 가지며,

P는 CH₂=C(CH₃)-COO-를 나타낸다.

상기 및 하기에서 아래의 의미가 적용된다.

용어 "PSA"는 별도로 지적되지 않은 한은 PSA 디스플레이를 나타낸다.

용어 "메소제닉 기(mesogenic group)"는 본 기술 분야의 전문가들에게 알려지고 문헌에 기술되어 있으며, 그의 흡인 및 반발 상호작용의 이방성으로 인하여 저분자량 물질 또는 중합체성 물질내에서의 액정(LC)상의 형성에 필수적으로 기여하는 기를 나타낸다. 메소제닉 기를 함유하는 화합물(메소제닉 화합물)은 필수적으로 그들 스스로가 LC상을 가져야만 하는 것은 아니다. 또한, 메소제닉 화합물은 단지 다른 화합물과의 혼합 후에 및/또는 중합 후에만 LC상 행동(behaviour)을 나타낼 수 있다. 대표적인 메소제닉 기는, 예를 들면, 강성 봉-형상 또는 원반(disc)-형상 단위이다. 메소제닉 화합물 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개략적인 내용이 문헌[참조: Pure Appl. Chem. 73(5), 888(2001) 및 C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 나타나 있다.

또한, 상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭되는 용어 "스페이서 기(spacer group)"는 본 기술 분야의 전문가들에게 알려져 있으며, 예를 들면, 문헌[참조: Pure Appl. Chem. 73(5), 888(2001) 및 C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 기술되어 있다. 별도로 지적되지 않은 한, 상기 및 하기에서 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 중합가능한 메소제닉 화합물("RM")내의 메소제닉 기 및 중합가능한 기(들)을 서로 연결하는 가요성 기(flexible group)를 지칭한다.

용어 "유기 기(organic group)"는 탄소기 또는 탄화수소기를 나타낸다.

용어 "탄소기(carbon group)"는 적어도 하나의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가의 유기 기를 나타내되, 이때 이는 (예를 들면, -C≡C- 와 같이) 추가의 다른 원자를 전혀 함유하지 않거나, 또는 경우에 따라서는, 예를 들면, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge와 같은 하나 이상의 다른 추가의 원자를 함유(예를 들면, 카보닐, 등등)한다. 용어 "탄화수소기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로는, 예를 들면, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 추가로 함유하는 탄소기를 나타낸다.

"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.

탄소기 또는 탄화수소기는 포화기 또는 불포화기일 수 있다. 불포화기는, 예를 들면, 아릴, 알켄일 또는 알킨일기이다. 3개 이상의 C 원자를 가진 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환상일 수 있으며, 또한 스파이로 결합 또는 축합 고리를 함유할 수도 있다.

용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가의 기, 예를 들면 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등도 포함한다.

용어 "아릴"은 방향족 탄소기 또는 그 로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는, 상기에서 정의된 바와 같은 "아릴"을 나타낸다.

바람직한 탄소기 및 탄화수소기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 18개의 C 원자를 가진 임의 치환된 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시; 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 가진 임의 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 가진 임의 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이다.

추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소기는 C₁-C₄₀ 알킬, C₂-C₄₀ 알켄일, C₂-C₄₀ 알킨일, C₃-C₄₀ 알릴, C₄-C₄₀ 알킬다이엔일, C₄-C₄₀ 폴리엔일, C₆-C₄₀ 아릴, C₆-C₄₀ 알킬아릴, C₆-C₄₀ 아릴알킬, C₆-C₄₀ 알킬아릴옥시, C₆-C₄₀ 아릴알킬옥시, C₂-C₄₀ 헤테로아릴, C₄-C₄₀ 사이클로알킬, C₄-C₄₀ 사이클로알켄일 등이다. 이들 중에서도 C₁-C₂₂ 알킬, C₂-C₂₂ 알켄일, C₂-C₂₂ 알킨일, C₃-C₂₂ 알릴, C₄-C₂₂ 알킬다이엔일, C₆-C₁₂ 아릴, C₆-C₂₀ 아릴알킬 및 C₂-C₂₀ 헤테로아릴이 특히 바람직하다.

추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소기는 치환되지 않거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 서로 독립적으 로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 에 의해 각각 치환될 수 있는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬 라디칼이다.

R^x는 바람직하게는 H; 할로겐; 또한, 하나 이상의 비인접 C 원자가 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 에 의해 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 불소로 치환될 수 있는, 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬쇄; 6 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 아릴 또는 아릴옥시기; 또는 2 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시기를 나타낸다.

바람직한 알킬기는, 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-뷰틸, 아이소뷰틸, s-뷰틸, t-뷰틸, 2-메틸뷰틸, 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-뷰틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.

바람직한 알켄일기는, 예를 들면, 에텐일, 프로펜일, 뷰텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.

바람직한 알킨일기는, 예를 들면, 에틴일, 프로핀일, 뷰틴일, 펜틴일, 헥신 일, 옥틴일 등이다.

바람직한 알콕시기는, 예를 들면, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-뷰톡시, i-뷰톡시, s-뷰톡시, t-뷰톡시, 2-메틸뷰톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.

바람직한 아미노기는, 예를 들면, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.

아릴 및 헤테로아릴기는 또한 (예를 들면, 나프틸과 같이) 융합될 수 있거나 (예를 들면, 바이페닐과 같이) 공유결합될 수 있거나, 또는 융합 고리와 결합 고리의 조합을 함유할 수도 있는 일환상 또는 다환상일 수 있다, 즉 그들은 (예를 들면, 페닐과 같이) 1개의 고리를 함유할 수 있거나 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있다. 헤테로아릴기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

이들 중에서 특히 바람직한 것은 6 내지 25개의 C 원자를 가진 일환상, 이환상 또는 삼환상 아릴기 및 임의적으로 융합 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 2 내지 25개의 C 원자를 가진 일환상, 이환상 또는 삼환상 헤테로아릴기이다. 또한 하나 이상의 CH 기가 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O에 의해 치환될 수 있는 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴기가 보다 더 바람직하다.

바람직한 아릴기는, 예를 들면, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페 닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스파이로바이플루오렌 등이다.

바람직한 헤테로아릴기는, 예를 들면, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 싸이오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이속사졸, 1,2-싸이아졸, 1,3-싸이아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-싸이아다이아졸, 1,2,4-싸이아다이아졸, 1,2,5-싸이아다이아졸, 1,3,4-싸이아다이아졸과 같은 5-원 고리; 피리딘,피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진과 같은 6-원 고리; 또는 인돌, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 아이속사졸, 벤조싸이아졸, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노싸이아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카보린, 페난트리딘, 페난트롤린, 싸이에노[2,3b]-싸이오펜, 싸이에노[3,2b]-싸이오펜, 다이싸이에노싸이오펜, 아이소벤조싸이오펜, 다이벤조싸이오펜, 벤조싸이아다이아조싸이오펜과 같은 축합 기; 또는 이들 기들의 조합이다. 헤테로아릴기는 또한 알킬, 알콕시, 싸이오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환될 수도 있다.

(비방향족) 지환족 및 헤테로환상 기는 오직 단일결합만을 함유하는 포화 고리, 및 또한 다중결합을 함유할 수도 있는 부분 불포화 고리 모두를 포함한다. 헤테로환상 고리는 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

(비방향족) 지환족 및 헤테로환상 기는 일환상, 즉 (예를 들면, 사이클로헥세인과 같은) 단지 하나의 고리만을 함유할 수 있거나, 또는 다환상, 즉 (예를 들면, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥테인과 같은) 다수의 고리를 함유할 수 있다. 이들 중에서 특히 바람직한 것은 포화 기이다. 임의적으로 융합 고리를 함유하고 또한 임의 치환된, 3 내지 25개의 C 원자를 가진 일환상, 이환상 또는 삼환상 기가 보다 더 바람직하다. 또한 하나 이상의 C 원자가 Si로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있는 5-, 6-, 7- 또는 8-원 카보환상 기가 보다 더 바람직하다.

바람직한 지환족 및 헤테로환상 기는, 예를 들면, 사이클로펜테인, 테트라하이드로퓨란, 피롤리딘과 같은 5-원 기; 사이클로헥세인, 실리네인, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로싸이오피란, 1,3-다이옥세인, 1,3-다이싸이안, 피페리딘과 같은 6-원 기; 사이클로헵테인과 같은 7-원 기; 및 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인데인, 바이사이클로[1.1.1]펜테인-1,3-다이일, 바 이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵테인-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인데인-2,5-다이일과 같은 융합 기이다.

화학식

의 바이아릴 골격은 바람직하게는 하기 화학식중에서 선택된다:

아릴, 헤테로아릴, 탄소 및 탄화수소 라디칼은 바람직하게는 실릴, 설포, 설포닐, 포르밀, 아민, 이민, 나이트릴, 메르캅토, 나이트로, 할로겐, C₁-C₁₂ 알킬, C₆-C₁₂ 아릴, C₁-C₁₂ 알콕시, 하이드록실 또는 이들 기의 조합을 포함하는 군중에서 선택되는 하나 이상의 치환체를 임의적으로 갖는다.

바람직한 치환체는, 예를 들면, 알킬 또는 알콕시와 같은 용해도-촉진성 기, 불소, 나이트로 또는 나이트릴과 같은 전자-흡인성 기, 또는 중합체내의 유리전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환체, 특히, 예를 들면, t-뷰틸 또는 임의 치환된 아릴기와 같은 벌크상 기(bulky group)이다.

또한, 이하에서 "L"이라 지칭되기도 하는 바람직한 치환체는, 예를 들면, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂(여기서, R^x 는 상기에서 기재한 의미를 가지며, Y¹은 할로겐, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 20개의 C 원자를 가진 임의 치환된 실릴 또는 아릴, 및 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(여기서, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의 치환된다))를 나타낸다.

"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R^O, -OR^O, -CO-R^O, -CO-O-R^O, -O-CO-R^O, 또는 -O-CO-O-R^O(여기서, R^O는 상기에서 기재한 의미를 갖는다)로 치환된 것을 의미한다.

특히 바람직한 치환체 L은, 예를 들면, F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, 및 또한 페닐이다.

는 바람직하게는

또는

이며, 이때 L은 상기에서 기재한 의미중의 하나를 갖는다.

바람직한 스페이서기 Sp는 라디칼 "P-Sp-"가 하기 화학식에 상응하도록 화학식 Sp'-X' 중에서 선택된다:

P-Sp'-X'-

상기 식에서,

Sp' 는 임의적으로는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR^O-, -SiR^OR^OO-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR^O-CO-O-, -O-CO-NR^O-, -NR^O-CO-NR^O-, -CH=CH- 또는 -C≡C- 에 의해 치환될 수 있는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬렌을 나타내고,

X' 는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR^O-, -NR^O-CO-, -NR^O-CO-NR^O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR^O-, -CY²=CY³-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일결합을 나타내고,

R^O 및 R^OO는 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬을 나타내며,

Y² 및 Y³는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.

X' 는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR^O-, -NR^O-CO-, -NR^O-CO-NR^O- 또는 단일결합이다.

대표적인 스페이서 기 Sp'는, 예를 들면, -(CH₂)_p1-, -(CH₂CH₂O)_q1-, -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR^OR^OO-O)_p1-(여기서, p1 은 1 내지 12의 정수이고, q1 은 1 내지 3의 정수이며, R^O 및 R^OO는 상기에서 기재한 의미를 갖는다)이다.

특히 바람직한 기 -X'-Sp'- 는 -(CH₂)_p1-, -O-(CH₂)_p1-, -OCO-(CH₂)_p1-, -OCOO-(CH₂)_p1- 이다.

특히 바람직한 기 Sp' 는, 예를 들면, 각각의 경우에 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시뷰틸렌, 에틸렌싸이오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 뷰텐일렌이다.

Sp가 단일결합을 나타내는 중합가능한 화합물이 보다 더 바람직하다.

중합가능한 화합물의 제조 방법은 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되고, 예를 들면, 문헌[참조: Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에서와 같이 유기화학의 표준 작업 에 기술되어 있는 공정과 유사하게 실시한다. 화학식 I의 중합가능한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 합성은 미국 특허 제 5,723,066 호에 기술되어 있는 방법과 유사하게 실시할 수 있다. 또한, 특히 바람직한 방법이 하기 실시예에 나타나 있다.

가장 간단한 경우, 이러한 합성은, 예를 들면, 2,6-다이하이드록시나프탈렌(나프탈렌-2,6-다이올) 또는 1-(4-하이드록시페닐)페닐-4-올과 같은 상업적으로 입수가능한 화학식 HO-A¹-(Z¹-A²)_m1-OH(여기서, A¹, A², Z¹ 및 m1은 상기에서 기재한 의미를 갖는다)의 다이올을, 예를 들면, DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드)와 같은 탈수 시약의 존재하에, 예를 들면, 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴산과 같은, 기 P를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화하거나 에테르화함으로써 실시한다.

중합가능한 화합물은 동일 반응계 중합(in-situ polymerisation)(화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우)에 의해 전압이 인가된 LC 디스플레이의 기재들사이의 LC 매질내에서 중합되거나 가교결합된다. 적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들면, 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 바람직하게는 UV 광중합이다. 임의적으로는, 하나 이상의 개시제가 첨가될 수 있다. 적합한 중합 조건, 및 개시제의 적합한 타입 및 양은 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되고 문헌에 기술되어 있다. 유리-라디칼 중합에 적합한 개시제는, 예를 들면, 상업적으로 입수가능한 광개시제인 이가큐어(Irgacure)651®, 이가큐어184®, 이가큐어 907®, 이가큐어369® 또는 다로큐어(Darocure)1173®(Ciba AG)이다. 개시제가 사용되는 경우, 전체 혼합물중에서의 그의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1중량%이다. 그러나, 이러한 중합은 또한 개시제의 첨가없이 실시할 수도 있다. 다른 바람직한 실시태양에서, LC 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.

중합가능한 성분(A) 또는 LC 매질은 또한, 예를 들면 저장 도중 또는 운송 도중에 RMs의 원치않는 자발적 중합을 방지하기 위하여 하나 이상의 안정화제를 포함할 수도 있다. 안정화제의 적합한 타입 및 양은 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되고 문헌에 기술되어 있다. 특히 적합한 것은, 예를 들면, 상업적으로 입수가능한 이가녹스(Irganox)® 계열(Ciba AG)의 안정화제이다. 안정화제가 사용되는 경우, 그들의 비율은 RMs 또는 중합가능한 성분(A)의 총량을 기준하여 바람직하게는 10 내지 5000ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500ppm 이다.

본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 또한, 예를 들면, 낮은 물질 단가 및 특히 개시제 또는 그의 분해 생성물의 가능한 잔류량에 의한 LC 매질의 낮은 오염도와 같은 고려할 만한 잇점들과 관련하여 개시제없이 중합시키는 데에도 적합하다.

본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 ＜5%, 보다 바람직하게는 ＜1%, 특히 바람직하게는 ＜0.5%의 중합가능한 화합물, 특히 상기 언급된 화학식의 중합가능한 화합물을 포함한다.

상술된 중합가능한 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 LC 매질은 저분자량 성 분을 포함한다. 저분자량 성분은 바람직하게는 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉, 단량체성이거나 또는 중합되지 않은) 화합물(여기서, 이들 화합물중의 적어도 하나는 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 메소제닉 또는 액정 화합물("알켄일 화합물")로서, 이때 이들 알켄일기는 메타크릴레이트기의 중합에 사용되는 조건하에서 중합 반응에 안정하다)을 포함하는 LC 혼합물("LC 호스트 혼합물")이다.

알켄일기는 바람직하게는, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수 있고 또한 하나 이상의 H 원자는 F 및/또는 Cl로 치환될 수 있는, 특히 2 내지 25개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 C 원자를 가진 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알켄일이다.

바람직한 알켄일기는 2 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일 및 사이클로헥센일, 특히 에텐일, 프로펜일, 뷰텐일, 펜텐일, 헥센일, 헵텐일, 1,4-사이클로헥센-1-일 및 1,4-사이클로헥센-3-일이다.

PSA-VA 디스플레이에서 사용되는 LC 매질에서, 저분자량 성분은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 A 및/또는 B의 알켄일 화합물을 포함한다:

[화학식 A]

[화학식 B]

상기 식들에서,

각각의 라디칼들은 각 경우에 서로 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로

는

또는

이고,

는

또는

이고,

는

또는

이고,

R^c는 2 내지 9개의 C 원자를 가진 알켄일이거나, 또는 고리 X, Y 및 Z중의 적어도 하나가 사이클로헥센일을 나타내는 경우에는 R^d의 의미중의 하나이고,

R^d는, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

L^1-4는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고,

x는 1 또는 2이며,

z는 0 또는 1이다.

R^d는 바람직하게는 1 내지 8개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일이다.

LC 매질은 바람직하게는 말단 바이닐옥시기(-O-CH=CH₂)를 함유하는 화합물, 특히 R^d가 말단 바이닐옥시기(-O-CH=CH₂)를 나타내거나 또는 함유하는 화학식 A 또는 B의 화합물을 전혀 포함하지 않는다.

바람직하게는, L¹ 및 L²가 F를 나타내거나 또는 L¹ 및 L²중의 하나가 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타내며, L³ 및 L⁴가 F를 나타내거나 또는 L³ 및 L⁴중의 하나가 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.

화학식 A의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 A1 내지 A12의 화합물 중에서 선택된다:

화학식 B의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 B1 내지 B12의 화합물 중에서 선택된다:

상기 식들에서,

알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼을 나타내며,

알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일 및 알켄일^*은 바람직하게는 CH₂=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃-CH=CH-, CH₃-CH₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₂-CH=CH-, CH₃-(CH₂)₃-CH=CH- 또는 CH₃-CH=CH-(CH₂)₂- 를 나타낸다.

특히 바람직한 화학식 A 의 화합물은 하기 아류 화학식의 화합물중에서 선택된다:

특히 바람직한 화학식 B 의 화합물은 하기 아류 화학식의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

m 및 n은 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

i 는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

R^b1은 H, CH₃ 또는 C₂H₅를 나타내며,

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.

PSA-OCB 디스플레이에 사용되는 LC 매질에서, 저분자량 성분은 바람직하게는 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 A 또는 그의 아류 화학식의 알켄일 화합물을 포함한다.

추가의 특히 바람직한 LC 호스트 혼합물 및 LC 매질이 하기에 나타나 있다:

(a) 하기 화학식 CY 및 PY중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 CY]

[화학식 PY]

상기 식들에서,

a는 1 또는 2이고,

b는 0 또는 1이고,

는

또는

이고,

R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

Z^x 및 Z^y는 각각 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CHCH₂O- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합이며,

L^1-4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂이다.

바람직하게는, 라디칼 L¹ 및 L²모두가 F를 나타내거나 또는 라디칼 L¹ 및 L²중의 하나가 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타내거나, 또는 라디칼 L³ 및 L⁴모두가 F를 나타내거나 또는 라디칼 L³ 및 L⁴중의 하나가 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.

화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 CY1 내지 CY25의 화합 물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

a는 1 또는 2를 나타내며,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 PY1 내지 CY16의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

(b) 하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 ZK]

상기 식에서,

는

또는

이고,

는

또는

이고,

R³ 및 R⁴는 각각 서로 독립적으로, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이며,

Z^y는 -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CHCH₂O- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합이다.

화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 ZK1 내지 ZK6의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

(c) 하나 이상의 하기 화학식 DK의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 DK]

상기 식에서,

R⁵ 및 R⁶는 각각 서로 독립적으로 R¹에 대해 상기에서 기재한 의미중의 하나이고,

는

또는

이고,

는

또는

이며,

e는 1 또는 2이다.

화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 DK1 내지 DK8의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

(d) 하나 이상의 하기 화학식 AY의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 AY]

상기 식에서,

는

또는

이고,

f는 0 또는 1이고,

L¹및 L²는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂이다.

바람직하게는, 라디칼 L¹및 L²는 모두 F를 나타내거나, 또는 L¹및 L²중의 하나는 F를 나타내며 다른 하나는 Cl을 나타낸다.

화학식 AY의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 AY1 내지 AY10 중에서 선택된다:

상기 식들에서,

R¹은 상기에서 기재한 의미를 가지며,

v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.

R¹은 바람직하게는 직쇄 알킬, 특히 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉ 및 n-C₅H₁₁을 나타낸다.

(e) 하기 화학식 G1 내지 G4중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식들에서,

알킬은 C_1-6-알킬을 나타내고,

L은 H 또는 F를 나타내며,

X는 F, Cl, OCF₃, OCHF₂ 또는 OCH=CF₂를 나타낸다.

X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.

(f) 하기 화학식 Y1 내지 Y14중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식들에서,

R⁵는 R¹에 대해 상기에서 기재한 의미중의 하나를 갖고,

알킬은 C_1-6-알킬을 나타내고,

d는 0 또는 1을 나타내며,

z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다.

이들 화합물에서, R⁵는 특히 바람직하게는 C_1-6-알킬 또는 -알콕시이며, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기 언급된 화학식의 화합물을 ≥5중량%의 양으로 포함한다.

(g) 하나 이상의 하기 화학식 BP의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 BP]

상기 식에서,

(h) 하나 이상의 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 T]

상기 식에서,

R⁵ 및 R⁶는 각각 서로 독립적으로 R¹에 대해 상기에서 기재한 의미중의 하나를 가지며,

및

는 각각 서로 독립적으로

또는

(이들 화학식에서, L⁵는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내며, L⁶은 F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂, 바람직하게는 F를 나타낸다)이다.

화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 아류 화학식 T1 내지 T23의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

R은 1 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

R^*는 2 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내며,

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, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.

본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 T 및 그의 바람직한 아류 화학식의 터페닐을 2 내지 30중량%, 특히는 5 내지 20중량%의 양으로 포함한다.

화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1 내지 5개의 C 원자를 가진 알킬, 및 또한 알콕시를 나타낸다.

터페닐은 바람직하게는 혼합물의 △n 값이 ≥0.1인 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 바람직하게는 화합물 T1 내지 T22로 이루어진 군중에서 선택되는 화학식 T의 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20중량% 포함한다.

(i) 하나 이상의 하기 화학식 O1 내지 O8의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식들에서,

R¹ 및 R²는 상기에서 기재한 의미를 가지며, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.

바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

(k) 하나 이상의 하기 화학식 FI의 화합물을, 바람직하게는 ＞3중량%, 특히는 ≥5중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 30중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매 질:

[화학식 FI]

상기 식에서,

는

를 나타내고,

R⁹는 H, CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타내고,

q는 1, 2 또는 3을 나타내며,

R⁷은 R¹에 대해 기재한 의미중의 하나를 갖는다.

특히 바람직한 화학식 FI의 화합물은 하기 아류 화학식 FI1 내지 FI8의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

R⁷은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내며,

R⁹는 CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타낸다.

화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.

(m) 하나 이상의 하기 화학식 VK1 내지 VK4의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식들에서,

R⁸은 R¹에 대해 기재한 의미를 가지며,

알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

(n) 예를 들면, 하기 화학식 N1 내지 N10의 화합물중에서 선택되는 화합물과 같은, 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식들에서,

R¹⁰ 및 R¹¹은 각각 서로 독립적으로 R¹에 대해 기재한 의미중의 하나를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일을 나타내며,

Z, Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -C₂H₄-, -CH=CH-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CHCH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH₂- 또는 단일결합을 나타낸다.

(o) 하나 이상의 하기 화학식 BC 및/또는 CR의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을, 바람직하게는 3 내지 20중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 15중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 BC]

[화학식 CR]

상기 식들에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로 상기에서 기재한 의미를 가지며,

c는 0 또는 1을 나타낸다.

화학식 BC 및 CR의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼을 나타내며,

알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다. 알켄일 및 알켄일^*은 바람직하게는 CH₂=CH-, CH₃CH=CH-, CH₂=CHCH₂CH₂-, CH₃CH=CHC₂H₄- 또는 C₃H₇CH=CH- 를 나타낸다.

1개, 2개 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.

(p) 하나 이상의 하기 화학식 PH 또는 BF의 플루오르화된 페난트렌 또는 다 이벤조퓨란을 추가로 포함하는 LC 매질:

[화학식 PH]

[화학식 BF]

상기 식들에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로 상기에서 기재한 의미를 갖고,

b는 0 또는 1을 나타내고,

L은 F를 나타내며,

r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.

특히 바람직한 화학식 PH 및 BF의 화합물은 하기 아류 화학식의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

R 및 R'는 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.

(q) 하나 이상의 하기 화학식 AA, BB 및 CC의 화합물을 포함하는, 바람직하게는 PSA-OCB 디스플레이에 사용되는 LC 매질:

[화학식 AA]

[화학식 BB]

[화학식 CC]

상기 식들에서,

R⁰는 각각의 경우에 같거나 다르며, 각각 9개 이하의 C 원자를 가진 n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일을 나타내고,

X⁰는 F, Cl, 또는 각각의 경우에 6개 이하의 C 원자를 가진 할로겐화된 알킬, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시를 나타내고,

Z⁰는 -CF₂O- 또는 단일결합을 나타내며,

Y^1-6는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타낸다.

X⁰는 바람직하게는 F, Cl, CF₃, CHF₂, OCF₃, OCHF₂, OCFHCF₃, OCFHCHF₂, OCF₂CH₃, OCF₂CHF₂, OCF₂CF₂CHF₂, OCFHCF₂CF₃, OCFHCF₂CHF₂, OCF₂CF₂CF₃, OCF₂CF₂CClF₂, OCClFCF₂CF₃ 또는 CH=CF₂, 특히 바람직하게는 F 또는 OCF₃이다.

화학식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 AA1 내지 AA9의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

R⁰ 및 X⁰는 상기에서 기재한 의미를 가지되, X⁰는 바람직하게는 F를 나타낸다.

화학식 AA2 및 AA6의 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 BB1 내지 BB6의 화합물중에서 선택된다:

상기 식들에서,

화학식 BB1, BB2 및 BB5의 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 CC의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 CC1의 화합물중에서 선택된다:

상기 식에서,

R⁰는 각각의 경우에 같거나 다르며, 상기에서 기재한 의미를 가지되, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 가진 알킬을 나타낸다.

(r) 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질.

(s) 전체 혼합물중에서의 중합가능한 화합물의 비율이 0.05 내지 5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1중량%인 LC 매질.

(t) 특히 바람직하게는 화학식 A1, A2, A3, A6, B5, B6, B9 및 B10 중에서 선택되는 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 A 및/또는 B의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 70%, 특히 바람직하게는 10 내지 40%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 60%, 특히 바람직하게는 2 내지 40%이다.

(u) 화학식 CY2, CY14 및 PY2중에서 선택되는 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

(v) 화학식 CY8, PY8 및 B10중에서 선택되는 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

(w) 화학식 CY9, PY7 및 T2중에서 선택되는 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 50%, 특히 바람직하게는 10 내지 25%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

(x) 화학식 ZK1, ZK2, ZK3, ZK4, T1 및 O1중에서 선택되는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 45%, 특히 바람직하게는 5 내지 35%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 15%이다.

(y) 전체 혼합물중에서의 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상인 LC 매질.

(z) 화학식 FI, N1-N10, CR 및 PH중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물중에서의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 30%이다. 이들 개개 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 1 내지 15%이다.

상기에서 언급된 바람직한 실시태양(a) - (z)의 화합물과 상술된 중합된 화합물과의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질내에서 높은 등명점 및 높은 HR 값을 유지하면서 낮은 문턱 전압, 낮은 회전점도 및 매우 양호한 저온 안정성을 달성하며, PS(A) 디스플레이에서 프리각(pretilt angle)으로 설정된다. 특히, LC 매질은 종래의 매질과 비교하였을 때 PS(A) 디스플레이에서 상당히 짧아진 응답시간(response time), 특히는 또한 회색-색조 응답시간을 나타낸다.

액정 혼합물은 20℃에서 바람직하게는 적어도 80K, 특히 바람직하게는 적어도 100K의 네마틱상 범위 및 250mPa.s 이하, 바람직하게는 200mPa.s 이하의 회전점도를 갖는다.

VA 타입의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1kHz에서 바람직하게는 약 -0.5 내지 -7.5, 특히는 약 -2.5 내지 -5.5 범위의 음성(-) 유전이방성 △ε을 갖는다.

OCB 타입의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1kHz에서 바람직하게는 약 +7 내지 +17 범위의 양성(+) 유전이방성 △ε을 갖는다.

VA 타입의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질내에서의 복굴절율 △n은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14 사이, 특히 0.07 내지 0.12 사이이다.

OCB 타입의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질내에서의 복굴절율 △n은 바람직하게는 0.14 내지 0.22 사이, 특히 0.16 내지 0.22 사이이다.

유전체는 또한 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되고 문헌에 기술되어 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 0 내지 15중량%의 다색성 염료가 첨가될 수 있고, 또한 전도성을 개선하기 위하여 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라뷰틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착체 염[참조: 예를 들면, Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)]이 첨가될 수 있거나, 또는 네마틱상의 유전 이방성, 점도 및/또는 얼라인먼트를 개선하기 위하여 다른 물질들이 첨가될 수 있다. 이러한 타입의 물질들이, 예를 들면, 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 실시태양 (a) - (z)의 개개 성분들은 공지되어 있거나, 또는 관련 기술 분야의 전문가들은 종래 기술로부터 그들을 제조할 수 있는 방법을 문헌에 기술되어 있는 표준 방법에 기초한 종래 기술로부터 쉽게 유추할 수 있다. 화학식 CY에 상응하는 화합물은, 예를 들면, EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK에 상응하는 화합물은, 예를 들면, DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 기술되어 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 종래 방식 자체, 예를 들면 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조한다. 일반적으로는, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 승온에서 주성분내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로포름 또는 메테인올중의 성분의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를, 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 LC 매질이, 예를 들면, H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소로 치환된 화합물을 포함할 수도 있다는 사실은 본 기술 분야의 전문가들에게는 두말할 나위도 없다.

본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는 위에서 인용된 종래 기술에 기술되 어 있는 바와 같은 PS(A) 디스플레이에 대한 종래의 기하구조에 상응한다. 특히는, 또한 컬러 필터측상의 전극이 체계적으로 정리되지 않고 단지 TFT측상의 전극만이 슬릿(slit)을 가진, 융기가 없는 기하구조가 바람직하다. PSA-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조가, 예를 들면, US 2006/0066793 A1에 기술되어 있다.

하기 실시예들은 본 발명을 제한없이 설명한 것이다. 그러나, 본 기술 분야의 전문가들은 바람직하게 사용되는 화합물, 및 그들 개개의 농도 및 그의 조합을 가진 바람직한 혼합물 내용을 알고 있다. 또한, 하기 실시예들은 이용될 수 있는 특성 및 특성의 조합을 예시하는 것이다.

다음 약어들이 사용된다:

(n, m, z: 각각 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다)

[표 A]

본 발명의 바람직한 실시태양에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A 의 화합물로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

[표 B]

표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 도펀트(dopant)를 나타내는 것이다.

LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 0.01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 도펀트를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 상기 표 B의 화합물로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 도펀트를 포함한다.

[표 C]

표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 적절한 안정화제를 나타낸다. (표에서, n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다)

LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 0.01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 안정화제를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.

또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:

V₀ 20℃에서의 용량성 문턱전압[V];

n_e 20℃ 및 589㎚에서의 비정상 굴절률(extraordinary refractive index);

n₀ 20℃ 및 589㎚에서의 정상 굴절률(ordinary refractive index);

△n 20℃ 및 589㎚에서의 광학 이방성;

ε_⊥ 20℃ 및 1kHz에서 디렉터(director)에 수직 방향의 유전 감응성(dielectric susceptibility);

ε_∥ 20℃ 및 1kHz에서 디렉터에 평행 방향의 유전 감응성;

△ε 20℃ 및 1kHz에서의 유전 이방성(dielectric anisotropy);

cl.p., T(N,I) 등명점[℃];

γ₁ 20℃에서의 회전점도[mPa.s];

K₁ 20℃에서의 탄성상수, "스플레이(splay)" 변형률[pN];

K₂ 20℃에서의 탄성상수, "꼬임(twist)" 변형률[pN];

K₃ 20℃에서의 탄성상수, "굴곡(bend)" 변형률[pN];

LTS 테스트 셀내에서 측정된 저온 안정성(상);

HR₂₀ 20℃에서의 전압 보유비(voltage holding ratio)[%]; 및

HR₁₀₀ 100℃에서의 전압 보유비[%].

달리 명백하게 지적되지 않은 한, 본 출원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 달리 명백하게 지적되지 않은 한 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.

달리 명백하게 지적되지 않은 한, 본 출원에서의 모든 온도, 예를 들면, 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 셀시우스도(℃)로 표시된다. M.p. 는 융점을 나타내고, cl.p. 는 등명점이다. 또한, C = 결정 상태이고, N = 네마틱상이고, S = 스멕틱상이며, I = 이방성상이다. 이들 기호사이의 데이터는 전이온도를 나타낸다.

각각의 경우에 달리 명백하게 지적되지 않은 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 나타나 있고 그에 따라 측정하고, 20℃의 온도를 적용하고, △n은 589nm에서 측정하며, △ε은 1kHz에서 측정한다.

본 발명을 위하여, 용어 "문턱전압(threshold voltage)"은 달리 명백하게 지적되지 않은 한은 또한 프레데릭츠 문턱값으로도 알려져 있는 용량성 문턱값(V₀)에 관한 것이다. 실시예에서는, 으례 있는 일이지만, 10% 상대 콘트라스트에 대한 광학 문턱값(V₁₀)을 나타낼 수도 있다.

용량성 문턱전압을 측정하는데 사용되는 디스플레이는 4㎛ 분리된 2개의 평면-평행 외측 플레이트(plane-parallel outer plate), 및 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 얼라인먼트(homeotropic edge allignment)를 유발시키는, 외측 플레이트 내측상에 러빙된 폴리이미드의 중첩층(overlying layer)을 가진 전극층을 갖는다.

중합가능한 화합물은 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류 전압, 1kHz)을 동시에 인가하면서 예정된 시간 동안 UV 조사하여 디스플레이내에서 중합시킨다. 실시예에서, 달리 명백하게 지적되지 않은 한, 28mW/㎠ 수은 증기 램프를 사용하였으며, 강도는 365㎚ 밴드-통과 필터가 장치된 표준 UV 미터(모델 유 시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 측정하였다.

틸트각은 회전식 결정 실험장치(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)를 사용하여 측정하였다. 작은 값(즉, 90°각도로부터 큰 편각)은 본원에서는 큰 틸트에 상응한다.

하기 실시예에서 달리 기술되지 않은 한, 틸트각 측정은 다음과 같이 실시한다: 0.3%의 중합가능한 단량체 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가한 다음, 생성되는 혼합물을 VA-e/o 테스트 셀(90°에서 러빙, VA 폴리이미드 얼라인먼트층, 층 두께 d

4㎛)내로 도입한다. 셀을 전압 U = 24V(교류)를 인가하면서 강도 I = 50mW/㎠를 가진 UV광으로 2분 동안 조사하여 단량체 화합물의 중합을 야기시킨다. 경우에 따라서는, 제 2 실험에서 0.006%의 광개시제 이가큐어(Irgacure) 651을 LC/단량체 혼합물에 추가적으로 첨가하고, 노출 시간을 2분으로 단축한다. UV 조사 전후에, 회전식 결정 실험장치(오트로닉-멜쳐스 TBA-105)를 사용하여 틸트각을 측정한다. 작은 값(즉, 90°각도로부터 큰 편각)은 본원에서는 큰 틸트에 상응한다.

HR 값은 다음과 같이 측정한다: 0.3%의 중합가능한 단량체 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가한 다음, 생성되는 혼합물을 TN-VHR 테스트 셀(90°에서 러빙, TN 폴리이미드 얼라인먼트층, 층 두께 d

4㎛)내로 도입한다. 1V, 60Hz, 64μs 펄스에서 2시간 동안 UV 노출(태양 시험) 전후에 100℃에서 5분 후에 HR 값을 측정(측정 기구: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105)한다.

실시예 1

네마틱 LC 호스트 혼합물 N1은 다음과 같이 제형화한다:

CY-3-O4	23.50%	cl.p.	+86.5
CCY-3-O2	8.00%	△n	0.1199
CCY-3-O3	8.00%	△ε	-4.1
CCY-4-O2	1.50%	ε_∥	3.7
CPY-2-O2	10.00%	K₃/K₁	1.03
CPY-3-O2	10.00%	γ₁	176
PYP-2-3	12.00%	V₀	2.05
PYP-2-4	2.50%
CCP-V-1	1.50%
CC-3-V1	8.00%
CC-5-V	15.00%

본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 MM1 및 MM2는 0.3%의 메타크릴레이트 화합물 M1 및 M2를 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하여 제조한다. 또한, 중합가능한 대조 혼합물 MA1 및 MA2는 0.3%의 구조적으로 유사한 아크릴레이트 화합물 A1 및 A2를 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가하여 제조한다.

모든 혼합물의 경우, HR은 UV 노출 전후에 상기에서 기재한 바와 같이 (5분의 조정시간 후에) 100℃에서 측정한다. 중합가능한 혼합물의 경우에는, 추가적으로 중합 후의 틸트각을 (광개시제 없이) 상기에서 기재한 바와 같이 측정한다. 그 결과가 하기 표 1에 나타나 있다.

혼합물	단량체	HR[%]		틸트각[°]
혼합물	단량체	UV 노출전	2시간 UV 노출후	틸트각[°]
N1	-	81.6	59.7	-
MM1	M1	79.8	75.2	75.7
MM2	M2	79.3	69.6	78.9
MA1	A1	79.3	47.4	88.2
MA2	A2	80.6	34.0	87.0

상기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 메타크릴레이트를 가진 본 발명에 따른 혼합물 MM1 및 MM2는 UV 노출후에 아크릴레이트를 가진 비교 혼합물보다 상당히 더 높은 VHR 값을 나타낸다. 또한, 메타크릴레이트를 가진 본 발명에 따른 혼합물 MM1 및 MM2는 아크릴레이트를 가진 비교 혼합물보다 상당히 더 뚜렷한 틸트각(즉, 더 낮은 각도[°] 값)을 나타낸다.

실시예 2

네마틱 LC 혼합물 N2는 다음과 같이 제형화한다:

CCH-501	9.00%	Cl.p.	+70.0
CCH-35	14.00%	△n	0.0825
PCH-53	8.00%	△ε	-3.5
CY-3-O4	14.00%	ε_∥	3.5
CY-5-O4	13.00%	K₃/K₁	1.00
CCY-3-O2	8.00%	γ₁	141
CCY-5-O2	8.00%	V₀	2.06
CCY-2-1	9.00%
CCY-3-1	9.00%
CPY-2-O2	8.00%

LC 호스트 혼합물 N3-N8은 각각의 경우에 10%의 알켄일 화합물 CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V, CC-1-V3, CC-3-V1, 및 알켄일기를 갖지 않은 동족 화합물 CCH-34를 LC 혼합물 N2에 첨가하여 제조한다.

본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 MM3-MM8은 0.3%의 메타크릴레이트 화합물 M1을 호스트 혼합물 N3-N8에 첨가하여 제조한다.

중합 후의 혼합물의 틸트각을 (광개시제 없이) 상기에서 기재한 바와 같이 측정한다. 그 결과가 하기 표 2에 나타나 있다.

호스트 혼합물	혼합물	첨가된 화합물		틸트각[°]
호스트 혼합물	혼합물	화합물	농도	틸트각[°]
N3	MM3	CC-3-V	10%	82.9
N4	MM4	CC-4-V	10%	82.7
N5	MM5	CC-5-V	10%	82.7
N6	MM6	CC-1-V3	10%	83.3
N7	MM7	CC-3-V1	10%	82.7
N8	MM8	CCH-34	10%	82.5

상기 표 2로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 모든 혼합물 MM3 - MM8은 상당히 더 뚜렷한 틸트각(즉, 82° 내지 84° 사이의 작은 값)을 나타낸다. 틸트각은 본원에서는 모든 알켄일 화합물에 대해 대략 동등하며, 또한 "비-알켄일 화합물" CCH-34를 포함하는 혼합물내에서 보다 단지 조금 더 작다. 따라서, 다양한 알켄일 화합물을 중합가능한 성분으로서의 메타크릴레이트와 동시에 첨가함으로 인하여 본 발명에 따른 혼합물에서 틸트각에 대해 단지 약간의 역효과가 관찰된다.

실시예 3

LC 호스트 혼합물 N9는 20%의 알켄일 화합물 CC-3-V를 실시예 2로부터의 LC 혼합물 N2에 첨가하여 제조한다.

본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 MM9-MM12는 0.3%의 메타크릴레이트 화합물 M1 및 M2를 LC 호스트 혼합물 N2 또는 N9에 첨가하여 제조한다. 또한, 중합가능한 비교 혼합물 MA3 - MA6은 0.3%의 구조적으로 유사한 아크릴레이트 화합물 A1 및 A2를 LC 호스트 혼합물 N2 또는 N9에 첨가하여 제조한다.

모든 혼합물의 경우, HR은 UV 노출 전후에 상기에서 기재한 바와 같이 측정한다. 모든 중합가능한 혼합물의 경우에는, 추가적으로 중합 후의 틸트각을 (광개시제 없이) 상기에서 기재한 바와 같이 측정한다. 그 결과가 하기 표 3에 나타나 있다.

혼합물	호스트^*	단량체	HR[%]		틸트각[°]
혼합물	호스트^*	단량체	UV 조사전	2시간 UV 조사후	틸트각[°]
N2	-	-	92.5	88.1	-
N9	N2	-	98.2	96.3	-
MM9	N2	M1	93.6	93.2	85.2
MM10	N9	M1	97.8	91.0	86.7
MM11	N2	M2	93.1	94.2	81.4
MM12	N9	M2	97.9	89.5	83.8
MA3	N2	A1	93.8	80.2	88.2
MA4	N9	A1	97.8	67.8	89.5
MA5	N2	A2	93.1	91.1	84.2
MA6	N9	A2	97.0	55.0	89.9

^*N9 = N2 + 20%의 CC-3-V

상기 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 메타크릴레이트를 가진 본 발명에 따른 혼합물 MM9-MM12는 일반적으로는 아크릴레이트를 가진 유사한 비교 혼합물보다 UV 노출후에 상당히 더 높은 HR 값을 나타내며, 또한 상당히 더 높은 틸트각(즉, 더 낮은 각도[°] 값)을 나타낸다.

또한, 표 3은 (알켄일 화합물 CC-3-V을 가진) 순수한 LC 호스트 혼합물 N9가 (알켄일 화합물을 전혀 갖지 않은) 순수한 LC 호스트 혼합물 N2에 비해 더 높은 HR 값을 갖는다. 이러한 HR 값은 몇몇 경우에는 (알켄일 화합물을 가진) 알켄일-함유 LC 호스트 혼합물 N9에 중합가능한 화합물을 첨가하면 상당히 감소된다. 이와는 대조적으로, N2의 경우에서의 HR 값은 몇몇 경우에 중합가능한 화합물을 첨가하면 한층 더 증가된다. 그러나, N9의 HR 값에 있어서의 감소는 아크릴레이트 A1 및 A2의 경우에서 보다도 메타크릴레이트 M1 및 M2를 사용할 때 훨씬 덜 뚜렷하다.

따라서, PS(A) 디스플레이에서 메타크릴레이트를 사용하여 알켄일-함유 LC 호스트 혼합물의 경우에서의 HR 값의 강하를 제한한다.

실시예 4

LC 호스트 혼합물 N10은 (사이클로헥센일기를 가진) 10%의 화합물 CLY-3-O3을 실시예 2로부터의 LC 혼합물 N2에 첨가하여 제조한다.

본 발명에 따른 중합가능한 혼합물 MM13 및 MM14는 0.3%의 메타크릴레이트 화합물 N2를 LC 호스트 혼합물 N2 또는 N10에 첨가하여 제조한다. 또한, 중합가능한 비교 혼합물 MA7 및 MA8은 0.3%의 아크릴레이트 화합물 A1을 LC 호스트 혼합물 N2 또는 N10에 첨가하여 제조한다.

중합가능한 혼합물의 경우, 중합 후의 틸트각은 (광개시제 없이) 상기에서 기재한 바와 같이 측정한다. 그 결과가 하기 표 4에 나타나 있다.

혼합물	호스트^*	단량체	틸트각[°]
MM13	N2	M2	81.4
MM14	N10	M3	80.7
MA7	N2	A1	88.2
MA8	N10	A1	89.5

^*N10 = N2 + 10%의 CLY-3-O3

메타크릴레이트를 가진 본 발명에 따른 혼합물 MM13 및 MM14는 아크릴레이트를 가진 비교 혼합물 MA7 및 MA8보다 상당히 더 높은 틸트각(즉, 더 낮은 각도[°] 값)을 나타낸다.

Claims

하나 이상의 중합가능한 화합물(여기서, LC 매질내에 존재하는 모든 중합가능한 화합물은 중합가능한 기로서 오직 메타크릴레이트기만을 함유한다), 및 메타크릴레이트기의 중합에 사용되는 조건하에서 중합 반응에 안정한 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 하나 이상의 저분자량 메소제닉 또는 액정 화합물을 포함하는 액정(LC) 매질.
제 1항에 있어서,

하나 이상의 중합가능한 화합물(여기서, LC 매질내에 존재하는 모든 중합가능한 화합물은 중합가능한 기(들)로서 오직 메타크릴레이트기(들)만을 함유한다)을 포함하는 중합가능한 성분(A), 및 메타크릴레이트기의 중합에 사용되는 조건하에서 중합 반응에 안정한 하나 이상의 알켄일기를 함유하는 적어도 하나의 저분자량 메소제닉 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분(B)을 포함하는 LC 매질.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중합가능한 성분이 하나의 메타크릴레이트기를 함유하는(일반응성(monoreactive)) 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 2개 이상의 메타크릴레이트기를 함유하는(이반응성 또는 다반응성) 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 매질.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 중합가능한 성분이 오직 2개의 메타크릴레이트기만을 함유하는(이반응성) 중합가능한 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 매질.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 중합가능한 화합물이 하기 화학식 I의 화합물중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 매질:

(화학식 I)

R^a-A¹-(Z¹-A²)_m1-R^b

상기 식에서,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 4 내지 25개의 C 원자를 가진 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환상기이고, 이들은 또한 융합 고리를 함유할 수도 있으며 임의적으로는 L로 일치환 또는 다치환되며,

Z¹은 각각의 경우에 동일하거나 다를 수 있으며, -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-, CR^oR^oo 또는 단일결합이고,

L, R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로 H, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소기 또는 탄화수소기로서, 이때 화합물은 기 P-Sp- 를 나타내거나 또는 그를 함유하는 적어도 하나의 라디칼 L, R^a 및 R^b를 함유하고,

R^o 및 R^oo는 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

P는 CH₂=C(CH₃)-COO- 이고,

Sp는 스페이서 기(spacer group) 또는 단일결합이고,

m1은 0, 1, 2, 3 또는 4이며,

n1은 1, 2, 3 또는 4이다.
제 5항에 있어서,

상기 A¹, A², Z¹, Sp 및 m1이 제 5항에 기재한 의미를 가지되,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(여기서, 또한 이들 기내의 하나 이상의 CH 기는 N으로 치환될 수도 있다), 사이클로헥세인-1,4-다이일(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S로 치환될 수도 있다), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜 테인-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥테인-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵테인-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메테이노인단-2,5-다이일(여기서, 이들 기 모두는 치환되지 않거나 또는 L로 일치환 또는 다치환될 수 있다)을 나타내고,

L은 P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원자를 가진 임의 치환된 아릴, 또는 하나 이상의 H 원자가 또한 F, Cl 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있는, 각각 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

R^x는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수도 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있다), 6 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 아릴 또는 아릴옥시기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 가진 임의 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시기를 나타내고,

R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-, H, 상기에서 정의된 바와 같은 L, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수도 있으며, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 치환될 수도 있다)을 나타내되,

이때 라디칼 R^a, R^b및 L중의 적어도 하나는 적어도 하나의 기 P-Sp-를 함유함을 특징으로 하는 LC 매질.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 중합가능한 화합물이 하기 화학식 I1 내지 I12의 화합물중에서 선택됨을 특징으로 하는 LC 매질:

상기 식들에서,

P¹ 및 P²는 P에 대해 기재한 의미를 갖고,

Sp¹ 및 Sp²는 Sp에 대해 기재한 의미중의 하나를 갖거나 또는 단일결합을 나타내고,

Z² 및 Z³는 각각 서로 독립적으로 -COO- 또는 -OCO- 를 나타내고,

L은 제 5항에서 기재한 의미를 갖고,

L' 및 L"는 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl을 나타내고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

t는 0, 1 또는 2를 나타내고,

x는 0 또는 1을 나타내며,

R^y 및 R^z는 각각 서로 독립적으로 H 또는 CH₃를 나타낸다.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 저분자량 성분이 하기 화학식 A 및 B의 화합물중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 매질:

(화학식 A)

(화학식 B)

상기 식들에서,

각각의 라디칼들은 각 경우에 서로 동일하거나 상이하고, 각각 서로 독립적으로

는

또는
이고,

는

또는
이고,

는

또는
이고,

R^c는 2 내지 9개의 C 원자를 가진 알켄일이거나, 또는 고리 X, Y 및 Z중의 적어도 하나가 사이클로헥센일을 나타내는 경우에는 R^d의 의미중의 하나이고,

R^d는, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

L^1-4는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂H이고,

x는 1 또는 2이며,

z는 0 또는 1이다.
제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,

상기 저분자량 성분이 하기 화학식 A1 내지 A12 및 B1 내지 B12의 화합물중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 매질:

상기 식들에서,

알킬 및 알킬^*은 1 내지 6개의 C 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼을 나타내며,

알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 C 원자를 가진 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,

상기 저분자량 성분이 하기 화학식의 화합물중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 LC 매질:

상기 식들에서,

m 및 n은 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

i 는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

R^b1은 H, CH₃ 또는 C₂H₅를 나타내며,

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.
제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서,

하기 화학식 CY 및 PY의 화합물중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 LC 매질:

(화학식 CY)

(화학식 PY)

상기 식들에서,

a는 1 또는 2이고,

b는 0 또는 1이고,

는
또는
이고,

R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이고,

Z^x 및 Z^y는 각각 서로 독립적으로 -CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -O-, -CH₂-, -CH₂CH₂- 또는 단일결합이며,

L^1-4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂이다.
제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 LC 매질:

(화학식 ZK)

상기 식에서,

는
또는
이고,

는
또는
이고,

R³ 및 R⁴는 각각 서로 독립적으로, 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 치환될 수 있는, 1 내지 12개의 C 원자를 가진 알킬이며,

Z^y는 -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF- 또는 단일결합이다.
LC 디스플레이, 특히 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이에 있어서의 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 따른 LC 매질의 용도.
제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 따른 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이.
제 14항에 있어서,

PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이인 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,

2개의 기판(여기서, 적어도 하나의 기판은 광선에 투명하며, 적어도 하나의 기판은 전극층을 가지고 있다), 및 상기 기판들 사이에 위치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층(여기서, 상기 중합된 성분은 LC 매질내의 LC 셀의 기판 사이에 전기 전압을 인가하여 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시킴으로써 수득할 수 있다)으로 이루어진 LC 셀을 함유하는 LC 디스플레이.
하나 이상의 저분자량 액정 화합물을 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에서 정의된 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 따른 LC 매질을 제조하는 방법.