KR20110084434A - 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 중합성 화합물, 상기 중합성 화합물을 제조하는 방법 및 이를 위한 중간체, 및 광학, 전광 및 전자 용도, 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 주로 PS(중합체-안정화된) 또는 PSA(중합체-지속된 배향) 유형의 LC 디스플레이에서의 이들의 용도에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은, 중합성 화합물, 상기 중합성 화합물을 제조하는 방법 및 이를 위한 중간체, 및 광학, 전광 및 전자 용도, 특히 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS(중합체-안정화된) 또는 PSA(중합체-지속된 배향) 유형의 LC 디스플레이에서의 이들의 용도에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 대부분 TN(비틀린 네마틱) 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 명암비(contrast)가 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다. 또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(수직 배향) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각으로 배향(호메오트로픽(homeotropically))되거나 또는 경사진 호메오트로픽 배향을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재배향된다. 또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 배향 및 일반적으로 양의 (DC) 이방성을 갖는 LC 층을 갖는 OCB(광학적으로 보상된 벤드) 디스플레이가 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 수직 방향으로 재배향된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로는 어두운 상태에서 벤드 셀의 바람직하지 않은 투광성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답 시간을 갖는다. 또한, 2개의 기판(이들 2개의 기판 중 단 하나만이 전극 층을 가지고 있다) 사이에 LC 층을 함유하고 일반적으로는 빗-형상 구조를 가진 IPS(평면 내 스위칭) 디스플레이도 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, LC 층에 평행한 유의적 성분을 갖는 전기장이 생성된다. 이는, 층 평면에서 LC 분자의 재배향을 유발한다. 또한, 기판들 중 단 하나만이 구조화된 (빗-형상의) 전극이고 나머지 하나의 전극은 구조화되지 않은 IPS 디스플레이와는 달리, 유사하게 동일한 기판 상에 2개의 전극을 함유하는 소위 FFS(프린지 필드 스위칭) 디스플레이도 제안되었다(특히, 문헌[S.H.Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참고). 이에 의해, 강한, 소위 "프린지 필드," 즉 전극의 엣지에 인접한 강한 전기장, 및 셀 전체에 걸쳐, 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 갖는 강한 전기장이 생성된다. IPS 디스플레이뿐만 아니라 FFS 디스플레이도, 명암비의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 균일한 배향이 LC 셀 내의 다수의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 또한 경사 도메인(tilt domain)으로도 알려진 이들 도메인 사이의 전경(disclination)이 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 종래의 VA 디스플레이에 비해 명암비 및 회색 색조의 더 큰 시야각 의존성을 갖는다. 또한, 스위치-온 상태에서 분자의 균일한 배향을 위한 전극 표면의 추가 처리, 예컨대 러빙(rubbing)이 더 이상 필요치 않기 때문에 이러한 유형의 디스플레이는 더 간단하게 제조될 수 있다. 대신에, 전극의 특별한 디자인에 의해 경사(tilt) 또는 선경사(pretilt) 각도의 우선적인 방향이 제어된다. 소위 MVA(다중도메인 수직 배향) 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로, 국부적인 선경사를 야기시키는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, LC 분자는 전압의 인가시에 셀의 한정된 상이한 영역 내에서 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 배향된다. 이에 의해 "제어된" 스위칭이 달성되며, 간섭 전경 라인(interfering disclination line)의 형성이 억제된다. 이러한 배열은 디스플레이의 시야각을 개선시키지만, 그의 투광성은 감소시킨다. MVA의 추가적인 개발은 단지 하나의 전극 면 상에서만 돌출부를 사용하고 반대편 전극은 슬릿(slit)을 갖는 것이며, 이로써 투광성이 개선된다. 슬롯화된 전극은 전압의 인가시에 LC 셀 내에서 불균일한 전기장을 발생시키며, 이는 여전히 제어된 스위칭이 달성되고 있다는 의미이다. 투광성을 더욱 개선하기 위하여, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 실제로는 응답 시간을 연장시킨다. 소위 PVA(패턴화된 VA)의 경우, 2개의 전극 모두가 양쪽 면 상에 슬릿으로 구조화된다는 점에서 돌출부가 완전히 불필요하며, 이로써 명암비가 증가되고 투광성은 개선되지만, 이는 기술적으로 어려우며 디스플레이를 기계적인 영향(탭핑 등)에 더 민감하게 만든다. 그러나, 예를 들어 모니터 및 특히 TV 스크린과 같은 많은 용도의 경우, 디스플레이의 응답 시간의 단축 및 명암비 및 휘도(투과도)의 개선이 요구된다.
"PS(중합체-안정화된)"라는 용어로도 또한 공지되어 있는 소위 PSA(중합체-지속된 [배향]) 디스플레이가 또한 개발되었다. 이 경우, 소량(예를 들면, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만)의 중합성 화합물이 LC 매질에 첨가되고, LC 셀로 도입된 후에, 일반적으로는 전극들 사이에 전압을 인가하여 UV 광중합시킴으로써 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 또한, "반응성 메소젠(RM)"으로도 알려진 중합성 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다. 한편, PSA 원리는 다양한 종래의 LC 디스플레이에도 사용되고 있다. 이에 따라, 예를 들면 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS/FFS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 일반적으로, 중합성 화합물의 동일 반응계 내 중합은, 예를 들어 PSA-VA 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하여 수행되고, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하지 않고 수행된다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PSA 방법은 셀 내에 선경사를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 이러한 선경사가 응답 시간에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들어 단지 하나의 구조화된 전극 면만을 갖고 돌출부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 제조를 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 명암비와 함께 매우 양호한 투광성을 얻을 수 있다.
PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면 일본 특허 제 10-036847 A 호, 유럽 특허 제 1 170 626 A2 호, 제 1 378 557 A1 호, 제 1 498 468 A1 호, 미국 특허 출원 공개 제 2004/0191428 A1 호, 제 2006/0066793 A1 호 및 제 2006/0103804 A1 호에 기술되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들면 문헌[T. -J-. Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 문헌[S. H. Kim, L. -C-. Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PS-IPS 디스플레이는, 예를 들면 미국 특허 제 6,177,972 호 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PS-TN 디스플레이는, 예를 들면 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.
특히, 모니터 및 특히 TV 용도에서, LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 조도(따라서 투과도)를 최적화하는 것이 계속 요구되고 있다. 상기 PSA 방법은 여기서 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-VA의 경우에, 다른 변수에 대한 심각한 부정적인 영향 없이 응답 시간의 단축(이는, 시험 셀에서 측정가능한 선경사(pretilt)와 관련됨)이 달성될 수 있다.
그러나, 선행 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에 사용되는 경우 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 목적하는 모든 가용성 RM PSA 디스플레이에 이들이 적합한 것은 아니며, 종종 선경사를 측정하는 직접식 PSA 실험보다 더 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광선을 사용한 중합(이는, 특정 용도에서 이로울 수 있음)이 바람직한 경우, 선택의 여지는 더욱 작아진다. 또한, LC 혼합물(또한 하기에서는 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨) + 중합성 성분의 선택된 "물질 시스템"은, 가능한 최소의 회전 점도 및 가능한 최고의 전기적 성질(본원에서는 소위 "전압 보전율"(VHR 또는 HR)로 강조됨)을 가져야 한다. PSA 디스플레이와 관련하여, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 중요하며, 그 이유는, UV 노출은 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이지만 자연적으로 최종 디스플레이에서 "정상" 노출로서도 일어나기 때문이다.
그러나, 모든 LC 혼합물 + 중합성 성분의 조합이 PSA 디스플레이에 훨씬 더 적합한 것이 아니라는 문제가 발생하며, 그 이유는, 예를 들어 경사가 없거나, 부적절한 경사가 일어나거나, VHR이 TFT 디스플레이 용도에 부적합하기 때문이다.
특히, 작은 선경사 각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규 물질이 바람직할 것이다. 동일한 노출 시간으로 중합하는 동안 지금까지 공지된 물질보다 더 작은 선경사 각을 생성하는 물질이 바람직하고/하거나, 사용시, 공지된 물질을 사용하여 달성할 수 있는 (더 큰) 선경사 각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 특히 바람직할 것이다. 따라서, 상기 디스플레이의 제조 시간(택트 시간(tact time))이 단축되고, 제조 공정의 비용이 감소될 수 있다.
또다른 문제는 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)", 즉 개별적인 픽셀들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱된 후에도 이들 픽셀들의 일시적인 어드레싱이 여전히 가시적으로 남아있는 현상이 발생하는 것이다.
PSA 디스플레이의 제조 시 또다른 문제는, 특히 상기 디스플레이에서 선경사 각을 생성하기 위한 중합 단계 후의 중합되지 않은 RM의 존재 또는 제거이다. 예를 들어, 이러한 유형의 미반응된 RM은, 상기 디스플레이에 전압이 인가되는 동안 디스플레이의 특성에 부정적인 영향을 미치거나 제어되지 않은 방식으로 중합될 수 있다. 상기 RM이 이제까지 공지된 물질에 비해 더 빠르고 효과적으로 중합된다면, 잔량의 RM의 제어된 반응은 유사할 것이다.
따라서, 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 개선된 특성을 갖는, 특히 VA 및 OCB 유형의 PSA 디스플레이, 및 상기 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합성 화합물이 여전히 많이 요구되고 있다. 특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답 시간, 낮은 문턱 전압, 작은 선경사 각, 다수의 회색 색조, 높은 음영비 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후 높은 전압 보유 비(VHR)를 갖는 PSA 디스플레이가 많이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 감소된 정도로 갖고, 가능한 빨리 및 완전히 중합되고, 작은 선경사 각이 달성되도록 하고, 디스플레이에서 잔상의 발생을 감소하거나 방지하고, 바람직하게는 동시에, 매우 높은 비저항 값, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간을 가능하게 하는 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 신규하고 적합한 물질, 특히 RM 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 특히 전기, 전광 및 전자 제품용 신규 RM, 및 이의 제조에 적합한 방법 및 중간체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 개시된 바와 같은 물질 및 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 특히, 놀랍게도 본 발명에 따른 쿠마린 또는 플라본 유도체에 기초한 중합성 화합물을 PSA 디스플레이에 사용할 경우, 특히 작은 선경사 각 및 목적하는 경사 각의 신속한 달성이 가능함이 밝혀졌다. 이는, 선경사 측정 방법에 의해 LC 매질과 관련되어 입증된다. 특히, 선경사가 광개시제의 첨가 없이 달성되었다. 또한, 본 발명에 따른 화합물은, 노출 시간에 의존하는 측정에 의해 입증되는 바와 같이, 선행 기술로부터 공지된 물질에 비해 선경사 각을 상당히 더 빨리 생성하는 것으로 나타난다. 또한, 본 발명에 따른 중합성 화합물은 상당히 더 빠른 중합 속도를 나타내어, 셀 내에 남는 미반응된 잔류량이 더 적어지도록 한다. 따라서, 상기 셀의 전광 특성이 개선되며, 또한, 이러한 잔량의 제어된 반응이 더 단순해진다.
중합성 쿠마린 유도체는 이미, 선행기술에서 다른 목적을 위해 기술되었다. 따라서, 미국 특허 출원 공개 제 2003-021913 A1 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 96/10049 A1 호는, 중합체를 선형-편광된 광으로 조사할 경우 광 배향에 의해 수득되는 배향 층에 사용하기 위한 쿠마린 기를 함유하는 측쇄 중합체를 개시하고 있다. 여기서, 쿠마린 기는 광화학적으로 이량체화된다. 미국 특허 출원 공개 제 2007/0179266 A1 호는, 광-배향에 의해 배향 층을 생성하기 위한 조성물을 개시하고 있으며, 상기 조성물은, 공유-결합된 광이성질체성 기를 함유하는 단량체 및 공유-결합된 증감제를 함유하는 단량체를 포함하며, 상기 증감제는 쿠마린 또는 케토쿠마린일 수 있다. 국제 특허 출원 공개 제 WO 2005/060471 A2 호는, 발광 층에 사용하기 위한, 플루오렌 기 및 2개의 쿠마린 기를 함유하는 발광성 중합성 화합물을 기술하고 있다. 유럽 특허 제 0 661 366 A1 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 2004/003103 A1 호는, 유기 발광 다이오드에 사용하기 위한, 특히 쿠마린 기를 함유할 수도 있는 발광성 중합성 화합물을 기술하고 있다. 이러한 모든 문헌에서는, 상기 쿠마린 기의 발광, 광이성질체화 또는 이량체화가 이용된다. 그러나, 전기장 내에서의 동일 반응계 내 중합에 의해 경사 각을 빨리 확립하기 위하여, 중합성 쿠마린 유도체를 저분자량 LC 매질에 사용하는 것은 지금까지 선행 기술에서 기술되거나 제안되지 않았다.
따라서, 본 발명은, 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS(중합체-안정화됨) 또는 PSA(중합체-지지된 배향) 유형의 LC 디스플레이에서의 하기 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다:
Figure pct00001
상기 식에서,
G는 -CM=CRc-CO- 또는 -CO-CM=CRc-를 나타내고,
M은 -(Z2-A2)n2-Rb를 나타내고,
A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로, 융합된 고리를 함유할 수도 있고 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는 바람직하게는 탄소수 4 내지 25의 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
Z1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n3-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n3-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH2-CH2-COO-, -OCO-CH2-CH2-, -CROR00- 또는 단일 결합을 나타내고,
Ra 내지 Rc는 P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, Ra 및 Rb 중 적어도 하나의 라디칼은 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 이를 함유하고,
P는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 중합성(polymerisable) 기를 나타내고,
Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
R00 및 R000은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
n1 및 n2는 각각 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
n3은 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 화학식 I의 중합성 화합물 및 하나 이상의 추가적인 화합물(이는 또한, 메소젠성, 액정 및/또는 중합성일 수 있음)을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 화학식 I의 중합성 화합물 및 하나 이상의 추가적인 화합물(이는 또한, 메소젠성, 액정 및/또는 중합성일 수 있음)을 중합시켜 수득가능한 중합체를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한,
(1) 화학식 I의 중합성 성분을 하나 이상 포함하는 중합성 성분 (A), 및
(2) 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 저분자량 화합물(단량체성 및 비-중합성)을 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상 포함하는 액정 성분 (B)(이후, "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨)
를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 전기장 또는 자기장의 인가 시 PSA 디스플레이에서 화학식 I의 화합물의 동일 반응계 내 중합에 의해 LC 매질의 경사 각을 생성하기 위한, PS 및 PSA 디스플레이, 특히 LC 매질을 함유하는 PS 및 PSA 디스플레이에서의, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 또는 PS-TN 디스플레이에서의, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 하나 이상 또는 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀을 포함하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이며, 이때 적어도 하나의 기판은 광에 투명하고; 적어도 하나의 기판은 1개 또는 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 배치된 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질 층을 포함하고; 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하여, LC 매질 중의 LC 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득가능하고; 상기 중합성 화합물 중 하나 이상은 상기 화학식 I의 화합물로부터 선택된다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 상기 또는 하기 기술되는 바와 같은 LC 호스트 혼합물과, 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 하나 이상의 중합성 화합물 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제를 혼합함으로써, 상기 및 하기에 기술되는 바와 같은 LC 매질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 상기 또는 하기 기술되는 바와 같은 LC 호스트 혼합물과, 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 하나 이상의 중합성 화합물 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제를 혼합하고; 이러한 혼합물을, 상기 및 하기 기술되는 바와 같은, 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀에 도입하고; 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하여, 상기 중합성 화합물을 중합함으로써, 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 LC 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PS 및 PSA 디스플레이는, LC 셀을 형성하는 기판들 중 하나 또는 둘 다에 적용되는 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-VA, PSA-OCB 또는 PSA-TN 디스플레이에서와 같이 하나의 전극이 상기 2개의 기판에 각각 적용되거나, 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에서와 같이 2개의 기판 중 하나에만 2개의 전극이 적용되고 나머지 기판은 전극을 갖지 않는다.
본 발명은 또한, 화학식 I의 화합물의 신규한 제조 방법, 및 이러한 방법에 사용되거나 이로부터 수득되는 신규한 중간체에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 신규한 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.
하기 의미가 상기 및 하기에 적용된다:
"PSA"라는 용어는, 달리 기재되지 않는 한, PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이를 나타내는 데 사용된다.
"경사" 및 "경사 각"이라는 용어는, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자들의 경사 배향에 관한 것이다. 본원에서 경사 각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축 및 평면-평행 외측 플레이트(이는 LC 셀을 형성함) 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다. 경사 각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다. 경사 각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기 개시된 경사 각 값은 이러한 측정법과 관련된다.
"메소젠성 기"라는 용어는, 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 비등방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합성 물질 중에 액정(LC) 상을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
"스페이서 기"(상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭됨)라는 용어는 또한, 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌(예컨대, 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조)에 기술되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기의 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는, 중합성 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합성 기를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
"반응성 메소젠" 또는 "RM"이라는 용어는, 메소젠성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기(이는 또한 중합성 기 또는 P 기로도 공지됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
"저분자량 화합물" 및 "비-중합성 화합물"이라는 용어는, 당업자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.
"유기 기"라는 용어는, 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
"탄소 기"라는 용어는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하고 추가의 원자는 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 임의적으로 하나 이상의 추가의 원자(예를 들면, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는(예컨대, 카보닐 등) 1가 또는 다가 유기 기를 나타낸다. "탄화수소 기"라는 용어는, 추가적으로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자(예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예를 들어 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 탄소수 3 초과의 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스파이로 연결 또는 축합된 고리를 가질 수 있다.
"알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한, 다가 기, 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
"아릴"이라는 용어는, 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. "헤테로아릴"이라는 용어는, 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고 상기 정의된 바에 따르는 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25, 특히 바람직하게는 1 내지 18의 임의적으로 치환된 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시; 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C40 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬다이엔일, C4-C40 폴리엔일, C6-C40 아릴, C6-C40 알킬아릴, C6-C40 아릴알킬, C6-C40 알킬아릴옥시, C6-C40 아릴알킬옥시, C2-C40 헤테로아릴, C4-C40 사이클로알킬, C4-C40 사이클로알켄일 등이다. 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 탄화수소 기는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 라디칼이며, 이는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, 할로겐, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 쇄이고, 이때 하나 이상의 비인접 C 원자는 또한, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는, 불소; 탄소수 6 내지 40의 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 탄소수 2 내지 40의 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, 2급-부톡시, 3급-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 알킬 기는, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, 2급-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, 예를 들어 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예를 들어 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, 2급-부톡시, 3급-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, n-운데실옥시, n-도데실옥시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예를 들어 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 1환형 또는 다환형일 수 있다. 즉, 이들은 1개의 고리(예를 들어, 페닐)를 함유할 수 있거나 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있으며, 이들은 또한 융합되거나(예를 들어, 나프틸) 공유결합되거나(예를 들어, 바이페닐), 또는 융합 고리와 결합 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
이들 중에서 특히 바람직한 것은 탄소수 6 내지 25의 1환형, 2환형 또는 3환형 아릴 기 및 탄소수 2 내지 25의 1환형, 2환형 또는 3환형 헤테로아릴 기이며, 이들은 임의적으로 융합 고리를 함유하고 임의적으로 치환된다. 또한, 하나 이상의 CH 기가, O 원자 및/또는 S 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O에 의해 대체될 수 있는 5-, 6- 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 더욱더 바람직하다.
바람직한 아릴 기는, 예를 들어 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스파이로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예를 들어 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이속사졸, 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, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 아이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 아이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜; 또는 이들 기의 조합이다. 헤테로아릴 기는 또한, 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴 기 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수도 있다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 오직 단일 결합만을 함유하는 포화 고리, 및 다중 결합을 함유할 수도 있는 부분 불포화 고리를둘 다 포함한다. 헤테로환형 고리는 바람직하게는,Si, O, N, S 및 Se 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 1환형, 즉 단지 하나의 고리만을 함유하거나(예를 들어, 사이클로헥산);또는 다환형, 즉 다수의 고리를 함유할 수 있다(예를 들어, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄). 이들 중에서 특히 바람직한 것은 포화 기이다. 임의적으로 융합 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 탄소수 3 내지 25의 1환형, 2환형 또는 3환형 기가 더욱더 바람직하다. 또한, 하나 이상의 탄소 원자가 Si에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-에 의해 대체될 수 있는 5-, 6-, 7- 또는 8원 탄소환형 기가 더욱더 바람직하다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는,예를 들어 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘; 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
바람직한 치환기는, 예를 들어 용해-촉진성 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시; 전자-끌기 기, 예컨대 플루오르, 나이트로 또는 나이트릴; 또는 중합체의 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 예를 들어 3급-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기와 같은 벌크 기(bulky group)이다.
또한, 상기 및 하기에서 "L"이라 지칭되기도 하는 바람직한 치환기는, 예를 들어 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2[여기서, Rx는 상기 제시된 의미를 가지며, Y1은 할로겐, 임의적으로 치환된 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 20의 실릴 또는 아릴, 및 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl에 의해 임의적으로 대체됨)를 나타냄]이다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는, 할로겐, -CN, RO, -ORO, -CO-RO, -CO-O-RO, -O-CO-RO, 또는 -O-CO-O-RO(여기서, RO은 상기 제시된 의미를 갖는다)로 치환된 것을 의미한다.
특히 바람직한 치환기 L은 예를 들어 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 및 페닐이다.
Figure pct00002
는 바람직하게는
Figure pct00003
또는
Figure pct00004
이고, 이때 L은 상기 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
중합성 기 P는 자유-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중부가 또는 중축합과 같은 중합 반응, 또는 중합체 주쇄로의 부가 또는 축합과 같은 중합체-유사 반응에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중 결합 또는 C≡C 삼중 결합을 함유하는 것들 및 고리 개환에 의한 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 P 기는 CH2=CW1-COO-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00005
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si- 중에서 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 나타내고, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬이고, Phe는, 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 라디칼 L(이는, P-Sp-가 아님)에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이고, 바람직하게는 k3은 1을 나타낸다.
특히 바람직한 P 기는 CH2=CW1-COO-, 특히 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00006
및
Figure pct00007
이다.
매우 특히 바람직한 P 기는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 특히 아크릴레이트 및 메타크릴레이트이다.
바람직한 스페이서 기 Sp는, 라디칼 P-Sp-가 화학식 P-Sp'-X'-에 상응하도록 화학식 Sp'-X' 중에서 선택되며,
이때 Sp'는, 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌을 나타내고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 또한 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NRO0-, -SiRO0R000-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NRO0-CO-O-, -O-CO-NRO0-, -NRO0-CO-NRO0-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRO0-, -NRO0-CO-, -NRO0-CO-NRO0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CRO-, -CY2=CY3-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
R00 및 R000은 각각 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내며,
Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRO-, -NRO-CO-, -NRO-CO-NRO- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp'는 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-, -CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiRO0R000-O)p1-(여기서, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이며, RO0 및 R000은 상기 제시된 의미를 갖는다)이다.
특히 바람직한 기 -Sp'-X'-는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-OCO-, -(CH2)p1-OCOO-이고, 이때 p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp'는 예를 들어 각각의 경우에 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I에서 Ra 및/또는 Rb는, 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 라디칼(다작용성 중합성 라디칼)을 나타낸다. 이러한 유형의 적합한 라디칼, 및 이를 함유하는 중합성 화합물 및 이의 제조 방법은, 예를 들어 미국 특허 제 7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0172090 A1 호에 기술되어 있다. 특히 바람직한 다작용성 중합성 라디칼은 하기 화학식 I*a 내지 I*m으로부터 선택된다:
Figure pct00008
Figure pct00009
상기 식에서,
"알킬"은, 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한, F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, R00 및 R000은 상기 제시된 의미를 갖고,
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 X'에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로, P에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
상기 및 하기에 제시되는 화학식 I 및 이의 하위화학식의 특히 바람직한 화합물에서,
A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수도 있는 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일; 하나 이상의 비인접 CH2 기가 O 및/또는 S로 대체될 수도 있는 사이클로헥산-1,4-다이일; 비치환되거나 L로 일치환 또는 다중치환된, 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이고,
L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴; 탄소수 6 내지 20의 임의적으로 치환된 아릴; 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시; 또는 탄소수 2 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이들 기에서 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
Y1은 할로겐을 나타내고,
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다.
상기 및 하기에 제시되는 화학식 I 및 이의 하위화학식의 추가의 바람직한 화합물에서,
Ra 및 Rb는 동일하거나 상이한 P-Sp 라디칼을 나타내거나;
Ra 및 Rb는 동일하거나 상이한 P-Sp- 라디칼을 나타내고, Sp 라디칼 중 하나 또는 둘 다는 단일 결합을 나타내거나;
Ra 및 Rb 라디칼 중 하나는 P-Sp- 기를 나타내거나 이를 함유하고, 나머지 하나는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬로부터 선택되는 비중합성 기를 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 또한, F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있거나;
Ra는 P-Sp-를 나타내거나;
Rb는 P-Sp-를 나타내거나;
Rc는 H, C1 -8-알킬 또는 C1 -8-알콕시를 나타내거나;
Sp는 단일 결합을 나타내거나;
Sp는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-OCO- 또는 -(CH2)p1-OCOO-를 나타내고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수를 나타내고, r1은 1 내지 8의 정수를 나타내거나;
L은 중합성 기를 나타내지 않거나 이를 함유하지 않거나;
A1 및 A2는, 1,4-페닐렌 및 나프탈렌-2,6-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 이들 고리에서 1개 또는 2개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 이들 고리는, 상기 및 하기에 기술되는 바와 같은 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있거나;
Z1 및 Z2는, -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, 또는 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되거나;
n1은 0 또는 1, 바람직하게는 0을 나타내거나;
n2는 0을 나타내거나;
n2는 0이 아니고, 바람직하게는 1 또는 2, 특히 바람직하게는 1을 나타내거나;
-(Z2-A2)n2-는 -CO-C6H4-(이때, C6H4는 1,4-페닐렌을 나타냄)가 아니거나;
-(Z2-A2)n2-Rb는 -CO-C6H5가 아니거나;
L은, 바람직하게는 F, Cl, -CN, 및 탄소수 1 내지 25, 특히 바람직하게는 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있다.
화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식 I1 내지 I4로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00010
상기 식에서, Ra, Rb, A1, A2, Z1, Z2, n1 및 n2는 각각 서로 독립적으로, 상기 및 하기에서 화학식 I에 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
상기 화학식 I, I1, I2, I3 및 I4의 화합물에서 -(A1-Z1)n1- 및 -(Z2-A2)n2- 기는 바람직하게는 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌-2,6-다이일을 나타내고, 이때 이들 고리에서 1개 또는 2개의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있고, 이들 기는 또한, 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 화학식 I1 내지 I4의 화합물에서 n1 및 n2는 0을 나타내고, 지수 n1 및 n2 중 하나, 바람직하게는 n1은 0을 나타내고, 나머지 하나는 1을 나타낸다.
또한, 특히 바람직하게는, 상기 화학식 I1 내지 I4의 화합물에서, 라디칼 Ra 및 Rb가 P-Sp-를 나타내고, Ra 및 Rb 중 하나, 바람직하게는 Ra가 P-Sp-를 나타내고, 나머지 하나가, 바람직하게는 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 비중합성 기를 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있다.
또한, 특히 바람직하게, 화학식 I1 내지 I4의 화합물에서, 라디칼 Ra 및 Rb는 둘 다 P-Sp-를 나타내고, 이때 하나의 Sp 기는 단일 결합을 나타내고, 나머지 하나의 Sp 기는 단일 결합이 아니다.
상기 화학식 I1 내지 I4의 특히 바람직한 화합물은, 하기 하위화학식 I1a 내지 I4c로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
상기 식에서,
P 및 Sp는 상기 및 하기의 화학식 I에서 제시된 의미 중 하나를 갖고,
P＂은 상기 및 하기의 화학식 I에서 P에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
SP＂은 상기 및 하기의 화학식 I에서 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
R은 상기 및 하기의 화학식 I에서 Ra에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
R'은 H가 아니고, P-Sp- 기를 나타내거나 함유하지 않는다.
상기 화학식 I, I1 내지 I4 및 이들의 하위화학식의 화합물에서 P 및 P＂은 바람직하게는 아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타낸다.
상기 화학식 I, I1 내지 I4 및 이들의 하위화학식의 화합물에서 Sp 및 Sp＂은 바람직하게는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -OCO-(CH2)p1-, -(CH2)p1-OCO-, -OCOO-(CH2)p1- 또는 -(CH2)p1-OCOO-를 나타내고, 이때 p1은 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6의 정수를 나타내고, r1은 1 내지 8, 바람직하게는 1, 2 또는 3의 정수를 나타내고, 이들 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, P 또는 P＂에 연결된다.
또한, 바람직하게는, 상기 하위화학식 I1a 내지 I4c의 화합물에서 라디칼 Sp 및 Sp＂ 중 하나가 단일 결합을 나타내고, 나머지 하나는 단일 결합이 아니다.
본 발명은 또한, 상기 화학식 I 및 이의 하위화학식 I1 내지 I4의 신규한 화합물에 관한 것이며, 이때 각각의 라디칼은 상기 및 하기의 화학식 I에서 제시된 의미를 갖되, 단,
(a) 2개의 라디칼 Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-를 나타내고/나타내거나,
(b) n1 및 n2는 0이 아니고/아니거나,
(c) n2는 0이 아니다.
특히 바람직하게, 상기 화학식 I 및 이의 하위화학식 I1 내지 I4의 신규한 화합물에서, n2는 0이 아니고, 바람직하게는 1 또는 2를 나타낸다. -(Z2-A2)n2-는 바람직하게는 -CO-C6H4-(이때, C6H4는 1,4-페닐렌을 나타냄)가 아니고, -(Z2-A2)n2-Rb는 바람직하게는 -CO-C6H5가 아니다.
또한, 상기 정의된 바와 같은 하위화학식 I1a 내지 I4c로부터 선택되되, 상기 (a) 내지 (d) 중 하나 이상의 조건을 만족시키는 화합물이 바람직하다.
본 발명은 또한, 하기 화학식 I*로부터 선택되는, 상기 화학식 I의 화합물의 제조를 위한 신규 중간체에 관한 것이다:
Figure pct00014
상기 식에서, G, A1, Z1 및 n1은 상기 및 하기의 화학식 I에서 제시된 의미를 갖고, 라디칼 Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로, -Sp-O-Sg를 나타내고, Sp는 상기 및 하기의 화학식 I에서 제시된 의미를 갖고, Sg는 H 원자 또는 보호 기를 나타낸다.
상기 화학식 I*의 화합물의 경우, 바람직하게는, 상기 제시된 바와 같은 조건 (a) 및/또는 (b) 및/또는 (c) 및/또는 (d)가 적용되며, n2가 0이 아니면, -(Z2-A2)n2-는 바람직하게는 -CO-C6H4-(이때, C6H4는 1,4-페닐렌을 나타냄)가 아니고, -(Z2-A2)n2-Rb는 바람직하게는 -CO-C6H5가 아니다.
적합한 보호기 Sg는 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 보호 기는 알킬, 아실, 알킬실릴 또는 아릴실릴 기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸이다.
특히 바람직한 중간체는, 상기 제시된 바와 같은 하위화학식 I1 내지 I4로부터 선택되며, 이때 Ra 및 Rb는 화학식 I*에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 중간체는 하기 하위화학식 I*1b 내지 I*4b로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00015
Figure pct00016
상기 식에서,
Sp, Sp＂ 및 Sg는 상기 제시된 의미를 갖고, Sg는 특히 바람직하게는 H를 나타낸다. 특히 바람직하게는, 상기 제시된 화학식의 화합물에서, 라디칼 Sp 및 Sp＂ 중 하나가 -(CH2)p1- 또는 단일 결합을 나타내고, 나머지 하나가 단일 결합을 나타내며, 이때 p1은 상기 정의된 바와 같다.
상기 화학식 I 및 I* 및 이의 하위화학식의 화합물 및 중간체는, 당분야의 숙련자들에게 공지되고 예를 들면 문헌{Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart}에서와 같이 유기 화학의 표준 작업에 기술되어 있는 공정과 유사하게 제조된다. 예를 들어, 화학식 I의 화합물은, 탈수제[예컨대, DDC(다이사이클로헥실카보다이이미드)]의 존재 하에 상응하는 산, 산 유도체, 또는 P 기를 함유하는 할로겐화된 화합물[예컨대, (메트)아크릴오일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산 무수물]을 사용하는, 화학식 I의 중간체의 에스터화 또는 에터화에 의해 합성된다.
상기 화학식 I 및 I* 및 이의 하위화학식의 화합물 및 중간체를 제조하는 특히 적합하고 바람직한 방법은 예로서 하기 반응식에 도시되며, 바람직하게는 하기 기술되는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
예를 들어, 문헌[S. Kirkiacharian et al., Annales Pharmaceutiques Francaises (2003), 61(1), 51-56.]에서의 하이드록시페닐쿠마린에 대해 기술된 바와 같이, 하기 반응식 1에 따른 퍼킨(Perkin) 반응에서 살리실알데하이드와 페닐아세트산 유도체의 축합에 의해 쿠마린에 대한 일반적인 접근법이 제공된다.
[반응식 1]
Figure pct00017
아이소플라본은 문헌[R. J. Bass, Chem. Comm. 1976, 78]의 방법에 의해, 다이메틸폼아마이드 중의 메실 클로라이드의 존재 하에 벤질 아릴 케톤을 붕소 트라이플루오라이드 에터레이트로 처리함으로써 이용가능하다. 이러한 케톤 자체는, 예로서 하기 반응식 2에 도시되는 바와 같은 문헌[A. Suzuki et al., J. Org. Chem. 1998, 63, 4762]의 방법에 의해, 카보닐화 스즈키 반응을 사용하여 단순한 방식으로 제조될 수 있다.
[반응식 2]
Figure pct00018
다르게는, 아이소플라본은 또한, 예로서 하기 반응식 3에 도시된 바와 같은 문헌[K.M. Dawood, Tetrahedron 2007,63,9642]의 방법에 의해, 스즈키 반응에 의한 대응 브로모아이소플라본을 통해 크로마논으로부터 수득될 수 있다.
[반응식 3]
Figure pct00019
본 발명에 따른 플라본은, 예를 들어 베이커-벤카타라만 재배열(Baker-Venkataraman rearrangement)(문헌[W. Baker, Nature 1952,169,706] 참조)에 의해 제조되거나, 예로서 하기 반응식 4에 도시되는 바와 같은 문헌[E.U. Mughal et al., Bioorg. Med. Chem. 2006, 14,4704]의 방법을 사용하여, 방향족 알데하이드를 사용하는 알돌 축합 및 후속적인 산화성 고리화에 의해 o-아실페놀로부터 제조될 수 있다.
[반응식 4]
Figure pct00020
PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 상기 중합성 화합물은, 전압의 인가시 상기 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 내에서 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 경우). 상기 중합은 단일 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저, 선경사 각을 생성하기 위해 전압을 인가하여, 제 1 단계로 중합을 수행하고, 후속적으로 제 2 중합 단계로, 상기 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 전압의 인가 없이 중합 또는 가교결합시키는 것도 가능하다(최종 경화).
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 필요한 경우, 여기에 하나 이상의 개시제를 또한 가할 수 있다. 이러한 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG)이다. 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다. 그러나, 중합은 또한 개시제를 첨가하지 않고도 수행될 수 있다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
상기 중합성 성분 (A) 또는 상기 LC 매질은 또한, 예를 들어 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수도 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어, 시판되는 안정화제 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(시바 아게), 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합성 성분 (A)의 총량을 기준으로 안정화제의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 또한 개시제가 없는 중합에 적합하며, 이는, 예를 들어 더 낮은 재료 비용, 및 특히 개시제의 가능한 잔량 및 이의 분해 생성물로 인한 LC 매질의 오염이 더 적은 것과 같은 상당한 이점을 수반한다.
PSA 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 중합성 화합물, 특히 전술된 화학식의 중합성 화합물을 포함한다.
화학식 I의 중합성 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
또한, 상기 중합성 성분(성분 (A))가 화학식 I의 중합성 화합물로 독점적으로 이루어진 LC 매질이 바람직하다.
또한, 성분 (B)가 LC 화합물 또는 LC 혼합물(이는 네마틱 액정 상을 가짐)인 LC 매질이 바람직하다.
또한, 성분 (A) 및/또는 (B)가 오로지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화학식 I의 비키랄 중합성 화합물 및 액정 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합성 성분 또는 성분 (A)가, 하나의 중합성 기를 함유하는 중합성 화합물(일반응성) 하나 이상; 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물(이반응성 또는 다중반응성) 하나 이상을 포함하는, LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합성 성분 또는 성분 (A)가 2개의 중합성 기를 함유하는 중합성 화합물(이반응성)로 독점적으로 이루어진 LC 매질 및 PSA 디스플레이가 바람직하다.
본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 중합성 성분 또는 성분 (A)의 비율은 바람직하게는 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 미만이다.
본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 액정 성분 또는 성분 (B)의 비율은 바람직하게는 95% 초과, 특히 바람직하게는 99% 초과이다.
화학식 I의 중합성 화합물은 개별적으로 중합될 수 있지만, 또한 화학식 I의 화합물을 2종 이상 포함하는 혼합물, 또는 화학식 I의 화합물 하나 이상 및 추가의 중합성 화합물(공단량체)(이는 바람직하게는 메소젠성 또는 액정임) 하나 이상을 포함하는 혼합물을 중합시킬 수도 있다. 이러한 유형의 혼합물의 중합은 공중합체를 제공한다. 본 발명은 또한, 상기 및 하기 언급되는 중합성 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합성 화합물 및 공단량체는 메소젠성 또는 비-메소젠성이고, 바람직하게는 메소젠성 또는 액정이다.
특히 PSA 디스플레이에 사용하기 적합하고 바람직한 메소젠성 공단량체는 예를 들어 하기 화학식 I*1 내지 I*17의 화합물이다:
Figure pct00021
Figure pct00022
상기 식에서,
R은, 상기에서 Rx에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 P, P-Sp- 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
P는 상기에서 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 나타내고,
Sp는 상기에서 제시된 의미 중 하나를 갖거나, 단일 결합을 나타내고,
Z2 및 Z3은 각각 서로 독립적으로, -COO- 또는 -OCO-를 나타내고,
L은 상기 화학식 L에서 제시된 의미를 갖고,
L' 및 L＂은 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl를 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 나타내고,
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로, H 또는 CH3를 나타낸다.
전술된 중합성 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은, 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 저분자량(즉, 단량체성 또는 비중합된) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. 2종 이상의 저분자량 화합물을 포함하는 LC 혼합물은 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건하에 중합 반응에 대해 안정하거나 비반응성이다. 대체로, 적합한 호스트 혼합물은, 통상의 VA 및 OCB 디스플레이에 사용하기 적합한 임의의 LC 혼합물이다. 적합한 LC 혼합물은 당분야의 숙련자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있으며, 예를 들어 VA 디스플레이용 혼합물은 유럽 특허 제 1 378 557 A1 호에 기술되어 있고, OCB 디스플레이용 혼합물은 유럽 특허 제 1 306 418 A1 호 및 독일 특허 제 102 24 046 A1 호에 기술되어 있다.
특히 바람직한 LC 디스플레이, LC 호스트 혼합물 및 LC 매질은 다음과 같다:
(a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:
Figure pct00023
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pct00024
는
Figure pct00025
또는
Figure pct00026
를 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고(이때, 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 나머지 하나는 Cl를 나타내거나, 라디칼 L3 및 L4는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 나머지 하나는 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 CY1 내지 CY28로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
상기 화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 PY1 내지 PY20으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
(b) 하기 화학식 ZK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00036
상기 식에서,
Figure pct00037
는
Figure pct00038
Figure pct00039
또는
Figure pct00040
를 나타내고,
Figure pct00041
는
Figure pct00042
또는
Figure pct00043
를 나타내고,
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 또한 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 ZK1 내지 ZK10으로부터 선택된다:
Figure pct00044
Figure pct00045
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
(c) 하기 화학식 DK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00046
상기 식에서,
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 상기 R1에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
Figure pct00047
는
Figure pct00048
또는
Figure pct00049
를 나타내고,
Figure pct00050
는
Figure pct00051
또는
Figure pct00052
를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
상기 화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 DK1 내지 DK11로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00053
Figure pct00054
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
(d) 하기 화학식 LY의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00055
상기 식에서,
Figure pct00056
는
Figure pct00057
또는
Figure pct00058
를 나타내고,
f는 0 또는 1을 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이고,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2 라디칼이 둘 다 F를 나타내거나, L1 및 L2 라디칼 중 하나는 F를 나타내고, 나머지 하나는 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 LY1 내지 LY18로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
상기 식에서,
R1은 상기 제시된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R1은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
(e) 하기 화학식 G1 내지 G4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00062
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 Y16으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00063
Figure pct00064
상기 식에서,
R5는 상기 R1에 대해 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.
상기 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1 -6-알킬, C1 -6-알콕시 또는 C2 -6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는, 전술된 화학식의 화합물 하나 이상을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
(g) 하기 화학식 B1 내지 B3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00065
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
상기 LC 혼합물 중의 상기 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 B1a, B2a, B2b 및 B2c로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00066
상기 식에서, 알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.
(h) 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00067
상기 식에서,
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로, 상기 R1에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
Figure pct00068
및
Figure pct00069
는 각각 서로 독립적으로,
Figure pct00070
또는
Figure pct00071
를 나타내고,
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 T1 내지 T24로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00072
Figure pct00073
Figure pct00074
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
R*은 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CH-CH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 화학식 T 및 이의 하위화학식의 터페닐을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
상기 화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬, 또한 알콕시이며, 이들은 각각 탄소수 1 내지 5의다.
본 발명에 따른 혼합물의 Δn이 0.1 이상인 것으로 의도되는 경우, 바람직하게는 터페닐이 상기 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 상기 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 상기 화학식 T1 내지 T22의 화합물의 군으로부터 선택되는 터페닐 화합물 하나 이상을 2 내지 20 중량% 포함한다.
(i) 하기 화학식 O1 내지 O11로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00075
Figure pct00076
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 상기 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
(k) 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 중량% 초과, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로, 하기 화학식 FI의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00077
상기 식에서,
Figure pct00078
은
Figure pct00079
를 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고,
(F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고,
q는 1, 2 또는 3을 나타내고,
R7은 R1에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 상기 화학식 FI의 화합물은 하기 하위화학식 FI1 내지 FI8로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00080
Figure pct00081
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고,
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(m) 하기 화학식 VK1 내지 VK4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00082
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 제시된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이다.
(n) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 화합물, 예를 들어 하기 화학식 N1 내지 N10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00083
Figure pct00084
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로, R1에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타내고,
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
(o) 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로, 하기 화학식 BC 및 CR의 다이플루오로 다이벤조크로만 및/또는 크로만을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00085
Figure pct00086
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 제시된 의미를 갖고,
c는 0 또는 1을 나타낸다.
특히 바람직한 상기 화학식 BC 및 CR의 화합물은 하기 하위화학식 BC1 내지 BC7 및 CR1 내지 CR5로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00087
Figure pct00088
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH(CH2)2-를 나타낸다.
상기 화학식 BC2의 화합물 1종, 2종 또는 3종을 포함하는 화합물이 매우 특히 바람직하다.
(p) 하기 화학식 PH 및 BF의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조푸란을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00089
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 제시된 의미를 갖고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
L은 F를 나타내고,
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
하기 하위화학식 PH1, PH2, BF1 및 BF2로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학식 PH 및 BF의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00090
Figure pct00091
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(q) 하기 화학식 AA, BB 및 CC로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게는 PSA-OCB에 사용하기 위한 LC 매질:
Figure pct00092
Figure pct00093
상기 식에서,
R0은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이들은 각각 9개 이하의 C 원자를 갖고,
X0은 F, Cl, 또는 각각의 경우 탄소수 6 이하의 할로겐화된 알킬, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시를 나타내고,
Z0은 -CF2O- 또는 단일 결합을 나타내고,
Y1 내지 Y6은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타낸다.
X0은 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2F2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 특히 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
상기 화학식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 AA1 내지 AA9로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00094
Figure pct00095
Figure pct00096
상기 식에서,
R0 및 X0은 상기 제시된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 화학식 AA2 및 AA6의 화합물이 특히 바람직하다.
상기 화학식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 BB1 내지 BB6으로 이루어진 군으로터 선택된다:
Figure pct00097
Figure pct00098
상기 식에서,
R0 및 X0은 상기 제시된 의미를 갖고,
X0은 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 화학식 BB1, BB2 및 BB5의 화합물이 특히 바람직하다.
상기 화학식 CC의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 CC1로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00099
상기 식에서, R0은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다.
(r) 상기 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 중합성 화합물 외에, 말단 비닐옥시 기(O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 함유하지 않는 LC 매질.
(s) 중합성 화합물을 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종 포함하는 LC 매질.
(t) 전체 혼합물 중에서 중합성 화합물의 비율이 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.
(u) 상기 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(v) 상기 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(w) 상기 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물 1 내지 10종, 바람직하게는 1 내지 8종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.
(x) 전체 혼합물 중에서 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 LC 매질.
(y) 선경사 각이 바람직하게는 85°이하, 특히 바람직하게는 80°이하인 PSA-VA 디스플레이.
전술된 바람직한 실시양태 (a) 내지 (y)의 화합물과, 전술된 중합된 화합물과의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질 내에서 낮은 문턱 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 양호한 저온 안정성과 동시에 높은 등명점 및 높은 HR 값을 달성하며, PSA 디스플레이에서 특히 작은 선경사 각이 빨리 생성되게 한다. 특히, 선행 기술로부터의 매질에 비해, PSA 디스플레이에서 상기 매질은 상당히 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색-색조 응답 시간을 나타낸다.
상기 액정 혼합물은 20℃에서 바람직하게는 80K 이상, 특히 바람직하게는 100K 이상의 네마틱상 범위 및 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 약 -0.5 내지 -10, 특히 약 -2.5 내지 -7.5 범위의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형 디스플레이에서, 상기 LC 매질의 층 중의 분자는 스위치-오프 상태에서 전극 표면에 대하여 직각으로 배향(호메오트로픽 배향)되거나 또는 경사진 호메오트로픽 배향을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 평행하도록 재배향된다.
본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, LC 매질의 층 중의 분자는 "벤드" 배향 상태이다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 수직이 되도록 재배향된다.
OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 약 +7 내지 +17 범위의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 특히 0.07 내지 0.12이다.
OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질 내에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 0.16 내지 0.22이다.
본 발명에 따른 LC 매질은 또한, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합성이거나 비-중합성일 수 있다. 따라서, 중합성 첨가제는 중합성 성분 또는 성분 (A)로 분류된다. 따라서, 비-중합성 첨가제는 비-중합성 성분 또는 성분 (B)로 분류된다.
상기 LC 매질은 예를 들어 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 배향을 개질하기 위해, 상기 LC 매질에, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 나노입자, 전도성 염, 착체 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예를 들면, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)] 참조)을 가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들면 독일 특허 제 A-22 09 127 호, 제 A-22 40 864 호, 제 A-23 21 632 호, 제 A-23 38 281 호, 제 A-24 50 088 호, 제 A-26 37 430 호 및 제 A-28 53 728 호에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 (a) 내지 (y)의 개별적인 성분들은 공지되어 있거나, 또는 관련 분야의 숙련자들은, 선행 기술로부터 표준 방법에 기초한 선행 기술로부터 그들을 제조할 수 있는 방법을 쉽게 유도할 수 있다. 상기 화학식 CY의 대응 화합물은, 예를 들면 유럽 특허 제 A-0 364 538 호에 기술되어 있다. 화학식 ZK에 대응하는 화합물은, 예를 들면 독일 특허 제 A-26 36 684 호 및 제 A-33 21 373 호에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 자체, 예를 들면 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합성 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조한다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 승온에서 주성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이, 예를 들면 대응하는 동위원소로 H, N, O, Cl, F가 대체된 화합물을 포함할 수도 있다는 사실은 당해 분야의 숙련자들에게는 두말할 나위도 없다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는, 상기에서 인용된 선행 기술에 기술되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하구조에 대응한다. 특히, 컬러 필터 면 상의 전극은 또한, 구조화되지 않고 단지 TFT 면 상의 전극만이 슬릿을 갖는, 돌출부가 없는 기하구조가 바람직하다. PSA-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예를 들면 미국 특허 출원 공개 제 2006/0066793 A1 호에 기술되어 있다.
[실시예]
하기 실시예들은 본 발명을 제한하지 않고 설명한 것이다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물들, 및 그들 각각의 농도 및 서로간의 그들의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 구상을 당업자에게 보여준다. 또한, 하기 실시예들은, 이용될 수 있는 특성 및 특성들의 조합을 예시하는 것이다.
다음 약어들이 사용된다:
(n, m, z: 각각의 경우 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다)
[표 A]
Figure pct00100
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타내는 것이다.
[표 B]
Figure pct00105
Figure pct00106
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 B의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는, 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 나타낸다(n은 1 내지 12의 정수를 나타낸다).
[표 C]
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
Figure pct00110
Figure pct00111
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589 nm에서의 비정상(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 유전 감응성(dielectric susceptibility)을 나타낸다.
ε∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전 감응성을 나타낸다.
Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타낸다.
γ1은 20℃에서의 회전 점도[mPa.s]를 나타낸다.
K1은 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN]을 나타내다.
K2는 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K3은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.
LTS는 시험 셀 내에서 측정된 저온 안정성(상)을 나타낸다.
HR20은 20℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
HR100은 100℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본 출원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 용매 없이 전부 고체 또는 액정 성분을 전체로 포함하는 대응 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.
달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본 출원에서의 모든 온도 값, 예를 들면, 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도(℃)로 표시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우에 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명을 위하여, "문턱 전압"이란 용어는 달리 명백하게 기재되지 않는 한 또한 프레데릭츠(Freedericksz) 문턱값으로도 알려져 있는 용량성 문턱값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서는, 일반적으로 있는 일이지만, 10% 상대 명암비에 대한 광학 문턱값(V10)이 표시될 수도 있다.
용량성 문턱 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는, 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 배향 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 배향을 유발시킴)을 갖는다.
경사 각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 배향 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평형하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 배향을 유발시킨다.
상기 중합성 화합물은, 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 예정된 시간 동안, 정의된 강도의 UV 광을 조사함으로써 디스플레이 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 28 mW/cm2 수은 증기 램프를 사용하였으며, 강도는, 365 nm 밴드-통과 필터가 장치된 표준 UV 미터(유시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 측정하였다.
회전 결정 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 경사 각을 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다.
VHR 값은 다음과 같이 측정된다: 0.3%의 중합성 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 가하고, 생성 혼합물을 TN-VHR 시험 셀(90°로 러빙됨, TN-폴리이미드 배향 층, 층 두께 d는 약 4 ㎛)에 도입한다. HR 값은, 1V, 60 Hz, 64 μs 펄스로 2시간 동안 UV 노출(태양 시험) 전후로, 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105).
실시예 1
화합물 1[3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트]를 다음과 같이 제조하였다:
Figure pct00112
출발 화합물 7-하이드록시-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온은 시판된다.
1.50 g(5.60 mmol)의 7-하이드록시-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 20 mL의 다이클로로메탄 및 소량의 피리딘에 현탁시키고, 2 mL의 트라이에틸아민을 가하고, 얼음-냉각하면서, 5 mL의 다이클로로메탄 중의 0.8 g(7.7 mmol)의 메타크릴오일 클로라이드의 용액을 적가하였다. 이 배취를 실온에서 밤새도록 교반하고, 여과하고, 용매를 진공 중에서 제거하고, 톨루엔/에틸 아세테이트 (6:4)를 사용하여 잔사를 실리카 겔을 통해 여과하였다. 헵탄/톨루엔으로부터 조질 생성물을 결정화하여, m.p. 163℃의 무색 고체로서 3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 2
화합물 2{3-[3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일]프로필 2-메타크릴레이트}를 다음과 같이 제조하였다:
2.1. 3-(4- 메톡시페닐 )-2-옥소-2H- 크로멘 -7-일 트라이플루오로메탄설포네이트
Figure pct00113
7.0 g(26.1 mmol)의 7-하이드록시-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 200 mL의 다이클로로메탄에 현탁시키고, 5 mL(36 mmol)의 트라이에틸아민 및 100 mg(0.819 mmol)의 DMAP를 가한 후, 얼음-냉각하면서 5.3 mL(32.3 mmol)의 트라이플루오로메탄설폰산 무수물을 적가하였다. 2시간 후, 이 용액을 빙수로 세척하고, 용매를 진공 중에서 제거하였다. 톨루엔/에틸 아세테이트를 사용하여 실리카 겔 상에서 조질 생성물을 크로마토그래피로 처리하여, 황색 고체로서 3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 트라이플루오로메탄설포네이트를 수득하였다.
Figure pct00114

2.2. 7-(3- 하이드록시프로프 -1-인일)-3-(4- 메톡시페닐 ) 크로멘 -2-온
Figure pct00115
6.90 g(17.2 mmol)의 3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 트라이플루오로메탄설포네이트, 1.5 mL(25.4 mmol)의 프로핀-3급-올, 12.0 g(36.8 mmol)의 세슘 카보네이트, 150 mg(0.578 mmol)의 비스(아세토나이트릴)팔라듐(II) 클로라이드 및 800 mg(1.68 mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이아이소프로필바이페닐을 100 mL의 다이옥산 중에서 60℃로 3시간 동안 교반하고, 400 mL의 물에 가하고, 2 N 염산을 사용하여 산성화하였다. 수성 상을 에틸 아세테이트로 3회 추출하고, 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하였다. 용매를 진공 중에서 제거하고, 톨루엔/에틸 아세테이트(4:1)를 사용하여 잔사를 실리카 겔을 통해 여과하였다. 톨루엔/에틸 아세테이트(10:1)로부터 조질 생성물을 결정화하여, 황색 결정으로서 7-(3-하이드록시프로프-1-인일)-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 수득하였다.
Figure pct00116

2.3. 7-(3-하이드록시 프로필 )-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온
Figure pct00117
7-(3-하이드록시프로프-1-인일)-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온으로 THF 중의 팔라듐/활성탄 촉매 상에서 수소화를 완료하였다. 이 촉매를 여과하고, 용매를 진공 중에서 제거하고, 조질 생성물을 톨루엔/헵탄 (1:1)으로부터 재결정화하여, 무색 고체로서 7-(3-하이드록시프로필)-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 수득하였다.
2.4. 3-[3-(4- 메톡시페닐 )-2-옥소-2H- 크로멘 -7-일]프로필 2- 메타크릴레이트
Figure pct00118
실시예 1에 기술된 합성과 유사하게, 7-(3-하이드록시프로필)-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 사용하여, m.p. 111℃의 무색 고체로서 3-[3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일]프로필 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 3
화합물 3(3-{3-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-2-옥소-2H-크로멘-7-일}프로필 2-메타크릴레이트)을 다음과 같이 제조하였다:
3.1. 3-(4-하이드록시 페닐 )-7-(3-하이드록시 프로필 )크로멘-2-온
Figure pct00119
먼저, 1.00 g(3.22 mmol)의 7-(3-하이드록시프로필)-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온(실시예 3.1 참조)을 30 mL의 다이클로로메탄에 도입하고, 얼음-냉각하면서 10 mL의 다이클로로메탄 중의 0.4 mL(4.2 mmol)의 붕소 트라이브로마이드의 용액을 가했다. 냉각을 제거하고, 이 배취를 실온에서 밤새도록 교반하였다. 이 용액을 빙수에 가하고, 2 N 염산을 사용하여 산성화하고, 에틸 아세테이트를 사용하여 3회 추출하였다. 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하였다. 용매를 진공 중에서 제거하고, 톨루엔/에틸 아세테이트(1:1)를 사용하여 잔사를 실리칼 겔 상에서 크로마토그래피로 처리하였다. 첫번째 실시 후, 두번째 분획에서 무색 고체로서 3-(4-하이드록시페닐)-7-(3-하이드록시프로필)크로멘-2-온을 수득하였다(Rf = 0.3).
Figure pct00120

3.2. 3-{3-[4-(2- 메타크릴오일옥시 ) 페닐 ]-2-옥소-2H- 크로멘 -7-일}프로필 2-메타크릴레이트
Figure pct00121
2.4에 기술된 합성과 유사하게, 3-(4-하이드록시페닐)-7-(3-하이드록시프로필)크로멘-2-온을 사용하여, m.p. 112℃의 무색 고체로서 3-{3-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-2-옥소-2H-크로멘-7-일}프로필 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 4
화합물 4{3-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-2-옥소-2H-크로멘-7-일 메타크릴레이트}를 다음과 같이 제조하였다.
4.1. 7- 하이드록시 -3-(4- 하이드록시페닐 ) 크로멘 -2-온
Figure pct00122
먼저, 4.00 g(14.9 mmol)의 7-하이드록시-3-(4-메톡시페닐)크로멘-2-온을 190 mL의 다이클로로메탄에 도입하고, 얼음-냉각하면서 10 mL의 다이클로로메탄 중의 2.5 mL(26.3 mmol)의 붕소 트라이브로마이드을 가했다. 냉각을 제거하고, 이 배취를 실온에서 밤새도록 교반하였다. 이 용액을 빙수에 가하고, 2 N 염산을 사용하여 산성화하고, 에틸 아세테이트를 사용하여 3회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하였다. 용매를 진공 중에서 제거하고, 잔사를 톨루엔/에틸 아세테이트(2:1)로부터 재결정화하여, 황색 결정으로서 7-하이드록시-3-(4-하이드록시페닐)크로멘-2-온을 수득하였다.
4.2 3-[4-(2- 메타크릴오일옥시 ) 페닐 ]-2-옥소-2H- 크로멘 -7-일-2- 메타크릴레이트
Figure pct00123
실시예 1과 유사하게, 7-하이드록시-3-(4-하이드록시페닐)크로멘-2-온을 사용하여, m.p. 174℃의 무색 고체로서 3-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-2-옥소-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 5
화합물 5{2-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-4-옥소-4H-크로멘-6-일 2-메타크릴레이트}를 다음과 같이 제조하였다:
6-하이드록시-2-(4-하이드록시페닐)크로멘-4-온 및 6-하이드록시-2-(4-메톡시페닐)크로멘-4-온은 시판된다.
Figure pct00124
실시예 1 내지 5에 기술된 합성과 유사하게, 6-하이드록시-2-(4하이드록시페닐)크로멘-4-온을 사용하여, 152℃의 무색 고체로서 2-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-4-옥소-4H-크로멘-6-일 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 6
화합물 6(2-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-4-옥소-4H-크로멘-6-일 2-메타크릴레이트)을 다음과 같이 제조하였다:
Figure pct00125
실시예 1에 기술된 합성과 유사하게, 6-하이드록시-2-(4-하이드록시페닐)크로멘-4-온을 사용하여, m.p. 134℃의 무색 고체로서 2-[4-(2-메타크릴오일옥시)페닐]-4-옥소-4H-크로멘-6-일 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 7
실시예 1로부터 화합물 1과 유사하게 화합물 7(4-(2-옥소-2H-크로멘-3-일)페닐 2-메타크릴레이트)을 제조하였다:
Figure pct00126
m.p. 158℃의 무색 결정을 수득하였다.
실시예 8
실시예 1로부터 화합물 1과 유사하게 화합물 8(2-옥소-3-페닐-2H-크로멘-6-일 2-메타크릴레이트)을 제조하였다:
Figure pct00127
m.p. 169℃의 무색 결정을 수득하였다.
실시예 9
실시예 1로부터 화합물 1과 유사하게 화합물 9[2-옥소-3-페닐)-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트]를 제조하였다:
Figure pct00128
m.p. 169℃의 무색 결정을 수득하였다.
실시예 10
화합물 10[(3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트]을 다음과 같이 제조하였다:
10.1. 3-(4- 부톡시페닐 )-7- 하이드록시크로멘 -2-온
Figure pct00129
89.5 g(0.43 mol)의 4-부톡시페닐아세트산{문헌[McElvain, Carney; J. Am. Chem. Soc. 1946 (68), 2592 - 2599]의 방법에 의해 제조함} 및 30.0 g(0.22 mol)의 2,4-다이하이드록시벤즈알데하이드를 100 mL의 아세트산 무수물 및 120 mL의 트라이에틸아민 중에서 120℃로 5시간 동안 가열하였다. 후속적으로, 여전히 뜨거운 이 용액을 3 L의 빙수에 가하고, 침전된 생성물을 흡입에 의해 여과하고, 1 L의 물 및 1.4 L의 에탄올에 현탁시켰다. 190 mL의 진한 황산을 적가한 후, 이 배취를 4시간 동안 가열환류시키고, 3 L의 물을 가하고, 침전된 생성물을 흡입에 의해 여과하였다. 뜨거운 톨루엔/에틸 아세테이트(1:1)를 사용하여 조질 생성물을 실리카 겔을 통해 여과하고, 용매를 진공 중에서 증발시키고, 잔사를 톨루엔으로부터 재결정화하여, 무색 결정으로서 3-(4-부톡시페닐)-7-하이드록시크로멘-2-온을 수득하였다.
10.2. 3-(4- 메톡시페닐 )-2-옥소-2H- 크로멘 -7- 일 2- 메타크릴레이트
Figure pct00130
실시예 1과 유사하게, 3-(4-부톡시페닐)-7-하이드록시크로멘-2-온을 사용하여, m.p. 129℃의 무색 결정으로서 3-(4-메톡시페닐)-2-옥소-2H-크로멘-7-일 2-메타크릴레이트를 수득하였다.
실시예 11 내지 17
실시예 1 내지 10에서 기술된 합성 방법과 유사하게 하기 화합물을 제조하였다:
Figure pct00131
Figure pct00132

혼합물 실시예
실시예 A1
네마틱 LC 호스트 혼합물 N1을 다음과 같이 배합하였다:
Figure pct00133
상기 LC 혼합물 N1에, 본 발명에 따른 RM 1을 0.3% 가했다. 생성 혼합물을, 전술된 바와 같은 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 비교의 목적으로, 전술된 바와 같은 VA e/o 시험 셀을 제조하되, 본 발명에 따른 RM 대신, 선행 기술로부터 공지된 하기 화학식 A 또는 B의 RM을 사용하였다.
Figure pct00134
각각의 RM/호스트 혼합물의 조합에 대해 2개의 시험 셀을 제조하였다. 이 셀을, 24 V의 전압(교류)을 인가하면서, 다양한 기간 동안 50 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하여, RM을 중합시켰다.
각각의 시험 셀에 대해, 전술된 바와 같이 선경사 각을 결정하였다. 각각의 다양한 노출 시간 동안 달성된 선경사 각을 하기 표 1에 제시하며, 이때 각각의 시험 시리즈에서 2개의 셀에 대한 선경사 각 및 이로부터 계산된 평균 선경사 각을 제시한다:
[표 1]
Figure pct00135
[표 2]
Figure pct00136
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 선행 기술로부터의 RM A를 포함하는 LC 매질에 비해, 본 발명에 따른 RM 1을 포함하는 LC 매질을 사용하여 상당히 더 빨리 선경사 각이 달성될 수 있다. 예를 들어, LC 매질 V1의 경우, 4분의 노출 시간 후, 선경사 각은 76.5°였다. 본 발명에 따른 LC 매질 P1을 사용하여, 동일한 조건 하에 단지 30초 후에, 비슷한 선경사 각(74.8° 또는 76.6°)이 달성되었다.
실시예 A2
각각의 경우, 실시예 1 또는 4로부터의, 본 발명에 따른 0.3%의 RM 1 또는 4를 각각 LC 호스트 혼합물 N1에 가하여, 본 발명에 따른 P1 및 P4 혼합물을 수득하였다. 두번째 시리즈의 실험에서는, 중합 전에, 각각의 LC 매질에 0.006%(총 혼합물 기준)의 광개시제 이르가큐어651(등록상표)(PI)을 추가적으로 가했다. 이 혼합물들을 각각, 전술된 바와 같이 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 비교 목적으로, 실시예 A1으로부터 비교 혼합물 V1 및 V2를 함유하는 대응 VA e/o 시험 셀을 제조하였으며, 각각의 경우 광개시제를 포함한 것과 포함하지 않은 것을 제조하였다. 상기 RM을 중합하기 위해, 상기 셀을, 10V의 전압을 인가하면서(교류), 28 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하였으며, 광개시제가 없는 샘플에 대한 노출 시간은 20분이고, 광개시제가 있는 샘플에 대한 노출 시간은 2분이었다. 달성된 선경사 각을 하기 표 3에 제시한다.
[표 3]
Figure pct00137
상기 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LC 매질은 개시제의 존재 및 부재 모두의 경우에 우수 내지 매우 우수한 선경사 각을 나타내었으며, 이는 선행 기술로부터의 LC 매질에 필적하는 것이다.
실시예 A3
네마틱 호스트 혼합물 N1, 본 발명에 따른 LC 매질 P1, 및 실시예 A1로부터의 비교용 혼합물 V1을 각각, 전술된 바와 같은 TN-VHR 시험 셀에 도입하였다. UV 노출 전후의 VHR 값을 전술된 바와 같이 결정하였다. 결과를 하기 표 4에 제시한다.
[표 4]
Figure pct00138
상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LC 매질 P1은, 선행 기술로부터의 LC 매질 V1에 필적하는 VHR 값을 나타내었으며, 호스트 혼합물 N1에 비해 더 높은 VHR을 나타냈다.
실시예 A4
네마틱 LC 호스트 혼합물 N2를 다음과 같이 배합하였다:
Figure pct00139
실시예 1로부터의 본 발명에 따른 0.2% 및 0.3% RM 1을 각각, 실시예 A1 및 N2로부터의 LC 혼합물 N1에 가했다. 생성 혼합물을, 전술된 바와 같이 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 이 셀을, 다양한 전압(교류)을 인가하면서, 4분의 시간 동안 25 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하여, 상기 RM을 중합시켰다. 각각의 시험 셀에 대해, 전술된 바와 같이 선경사 각을 결정하였다. 각각의 상이한 전압에서 달성된 선경사 각을 하기 표 5에 제시한다.
[표 5]
Figure pct00140
상기 표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 달성되는 선경사 각은, 전압을 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
실시예 A5
실시예 1로부터의 본 발명에 따른 RM 1을 다양한 농도로 LC 호스트 혼합물 N1에 가했다. 생성 혼합물을, 전술된 바와 같이 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 이 셀을, 24V의 전압(교류)을 인가하면서, 다양한 시간 동안 50 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하여, 상기 RM을 중합시켰다. 각각의 시험 셀에 대해, 전술된 바와 같이 선경사 각을 결정하였다. 상이한 노출 시간에서 달성된 선경사 각을 하기 표 6에 제시한다.
[표 6]
Figure pct00141
상기 표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 달성되는 선경사 각은, 상기 RM의 농도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
실시예 A6
각각의 경우, 실시예 1으로부터의 본 발명에 따른 0.3%의 RM 1, 및 선행 기술로부터 공지된 RM A(실시예 12 참조)를 LC 혼합물 N1에 가했다. 생성 혼합물을, 전술된 바와 같이 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 이 셀을, 24V의 전압(교류)을 인가하면서, 다양한 시간 동안 50 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하여, 상기 RM을 중합시켰다.
중합 속도를 결정하기 위해, HPLC 방법을 사용하여, 상기 시험 셀 중의 중합되지 않은 RM의 잔량을 측정하였다. 이러한 목적을 위해, 이 혼합물을 제시된 조건 하에 시험 셀 내에서 중합시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 MEK(메틸 에틸 케톤)를 사용하여 시험 셀에서 세척하고, 측정하였다. 결과를 하기 표 7에 제시한다.
[표 7]
Figure pct00142
상기 표 7에서 알 수 있는 바와 같이, 선행 기술로부터 공지된 RM의 경우에 비해, RM 1의 경우에는 짧은 시간 후에, 상당히 적은 중합되지 않은 잔류 RM이 존재하였으며, 이는, 상기 셀 내에서 RM의 상당히 더 빠른 중합 속도를 가능하게 하였다.
실시예 A7
각각의 경우, 실시예 1 내지 17로부터의, 본 발명에 따른 0.3%의 RM 1 내지 17을 LC 혼합물 N1에 가했다. 생성 혼합물을, 전술된 바와 같이 VA e/o 시험 셀에 도입하였다. 이 셀을, 24V의 전압(교류)을 인가하면서, 다양한 시간 동안 50 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(365 nm)으로 조사하여, 상기 RM을 중합시켰다. 각각의 시험 셀에 대해, 전술된 바와 같이 선경사 각을 결정하였다. 상이한 노출 시간에서 달성된 선경사 각을 하기 표 8에 제시한다.
[표 8]
Figure pct00143
Figure pct00144
중합 속도를 결정하기 위해, HPLC 방법을 사용하여, 상기 시험 셀 중의 중합되지 않은 RM의 잔량을 측정하였다. 이러한 목적을 위해, 이 혼합물을 제시된 조건 하에 시험 셀 내에서 중합시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 MEK(메틸 에틸 케톤)를 사용하여 시험 셀에서 세척하고, 측정하였다. 결과를 하기 표 9에 제시한다.
[표 9]
Figure pct00145
Figure pct00146
상기 표 9에서 알 수 있는 바와 같이, 단지 짧은 시간 후에, 상기 셀 내에 단지 아주 적은 중합되지 않은 잔류 RM이 존재하였으며, 이는, 상기 셀 내에서 상기 RM의 빠른 중합 속도를 가능하게 한다.

Claims (18)

  1. 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이에서의 하기 화학식 I의 화합물의 용도:
    Figure pct00147

    상기 식에서,
    G는 -CM=CRc-CO- 또는 -CO-CM=CRc-를 나타내고,
    M은 -(Z2-A2)n2-Rb를 나타내고,
    A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로, 융합된 고리를 함유할 수도 있고 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는 바람직하게는 탄소수 4 내지 25의 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
    Z1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n3-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n3-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH2-CH2-COO-, -OCO-CH2-CH2-, -CROR00- 또는 단일 결합을 나타내고,
    Ra 내지 Rc는 P, P-Sp-, H, OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 또한 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, Ra 및 Rb 중 적어도 하나의 라디칼은 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 이를 함유하고,
    P는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 중합성(polymerisable) 기를 나타내고,
    Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    R00 및 R000은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
    L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
    n1 및 n2는 각각 서로 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
    n3은 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    화학식 I에서 Ra 및 Rb가, 동일하거나 상이한 라디칼 P 또는 P-Sp-를 나타내는 것을 특징으로 하는, 용도.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식 I1 내지 I4로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00148

    상기 식에서, 각각의 라디칼은 제 1 항에서 제시된 의미를 갖는다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식 I1a 내지 I4c로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00149

    Figure pct00150

    Figure pct00151

    상기 식에서,
    P 및 Sp는 제 1 항에서 제시된 바람직한 의미를 갖고,
    P＂은 제 1 항에서 P에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
    Sp＂은 제 1 항에서 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
    R'은 제 1 항에서 Ra에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖되, R'은 H가 아니며, P-Sp- 기를 나타내거나 함유하지 않는다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    PS(중합체-안정화된) 또는 PSA(중합체-지속된 배향) 유형의 LC 디스플레이에서의 용도.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 기판 및 2개의 전극으로 이루어진 LC 셀을 포함하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에서의 용도로서,
    이때 적어도 하나의 기판은 광에 투명하고; 적어도 하나의 기판은 1개 또는 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 배치된 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층을 갖고; 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하여, LC 매질 중의 LC 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득가능하고; 상기 중합성 화합물 중 하나 이상은, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 I의 화합물인, 용도.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00152

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 나타내고,
    b는 0 또는 1을 나타내고,
    Figure pct00153
    는
    Figure pct00154
    또는
    Figure pct00155
    를 나타내고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
    Zx는 -CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CH2-, -CH2CH2- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
    L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LC 매질이 하기 화학식 ZK의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00156

    상기 식에서,
    Figure pct00157
    는
    Figure pct00158

    Figure pct00159
    또는
    Figure pct00160
    를 나타내고,
    Figure pct00161
    는
    Figure pct00162
    또는
    Figure pct00163
    를 나타내고,
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비인접 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
    Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 단일 결합이다.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 LC 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 또는 PS-TN 디스플레이인 것을 특징으로 하는, LC 디스플레이.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질.
  12. 제 11 항에 있어서,
    하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합성 성분 (A); 및
    하나 이상의 저분자량 화합물을 포함하는 액정 성분 (B)
    를 포함하고,
    상기 성분 (A)가, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 I의 중합성 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 매질.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 성분 (B)가, 제 8 항 또는 제 9 항에서 정의된 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는, LC 매질.
  14. 하기 화학식 I의 화합물:
    Figure pct00164

    상기 식에서, 각각의 라디칼은 제 1 항에서 정의된 의미를 갖되, 단,
    (a) 2개의 라디칼 Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P-Sp-를 나타내고/나타내거나,
    (b) n1 및 n2는 0이 아니고/아니거나,
    (c) n2는 0이 아니고, -(Z2-A2)n2-는 -CO-C6H4-가 아니다.
  15. 하기 화학식 I*의 화합물:
    Figure pct00165

    상기 식에서, 각각의 라디칼은 제 1 항에서 제시된 의미를 갖되, 단, 2개의 라디칼 Ra 및 Rb는 -Sp-O-Sg를 나타내고, Sg는 H 원자 또는 보호 기를 나타낸다.
  16. 제 15 항에 있어서,
    하기 하위화학식 I*1b 내지 I*4b로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화합물:
    Figure pct00166

    Figure pct00167

    상기 식에서, Sp, Sp＂ 및 Sg는 제 4 항 및 제 15 항에서 제시된 의미를 갖는다.
  17. 탈수제의 존재 하에, 제 15 항 또는 제 16 항에 따른 화합물을, 상응하는 산, 산 유도체, 또는 P 기를 함유하는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화 또는 에터화함으로써, 제 14 항에 따른 화합물을 제조하는 방법.
  18. PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이의 제조 방법으로서,
    제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 LC 매질을, 적어도 하나의 기판은 광에 투명하고 적어도 하나의 기판은 1개 또는 2개의 전극을 포함하는 2개의 기판 및 2개의 전극으로 이루어진 LC 셀에 도입하는 단계; 및
    바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하여, 중합성 화합물을 중합하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
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