KR20120112379A - 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, PS(중합체-안정화된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 액정 디스플레이에서의 LC(액정) 화합물 및 이를 포함하는 LC 매질의 용도에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은, PS(중합체-안정화된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 액정 디스플레이에서의 LC(액정) 화합물 및 이를 포함하는 LC 매질의 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 정렬) 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 정렬(호메오트로픽(homeotropically))되거나 또는 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 정렬 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 재정렬된다. 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 사이에 LC 층을 함유하며, 이들 기판들 중 단 하나의 기판 상에만 2개의 전극이 위치되고 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 재정렬을 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 디스플레이 및 FFS 디스플레이 둘 다 명암비의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 균일한 정렬이 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 정렬을 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 정렬) 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 정렬된다. 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. 슬릿화된 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 PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 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, 전극들 사이에 전압을 인가하거나 하지 않고 일반적으로는 UV 광중합시킴으로써 동일 반응계내에서 중합되거나 가교결합된다. 또한, "반응성 메소겐(RM)"으로도 알려진 중합성 메소겐성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다.
한편, PS 또는 PSA 원리는 다양한 종래의 LC 디스플레이에도 사용되고 있다. 이에 따라, 예를 들면 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 일반적으로, 중합은 PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 전극에 인가하여 수행되는 반면, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 하지 않고, 바람직하게는 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, 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.
전술된 통상의 디스플레이와 마찬가지로, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 구동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 집적화된 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대, 박막 트랜지스터("TFT")에 의해 어드레싱되지만, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 종래 기술로부터 공지된 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱된다.
특히, 모니터 및 특히 TV 제품에서, LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 휘도(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, PSA 디스플레이의 사용 시에, 종래 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에 사용되는 경우 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 모든 목적하는 용해성 RM이 또한 PSA 디스플레이에 적합한 것은 아니며, 종종 선경사 측정에 의한 직접 PSA 실험보다 더욱 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다고 밝혀졌다. 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) 및 중합성 성분의 선택된 물질계는 가능한 최상의 전기적 특성, 특히 높은 "전압 보존율"(HR 또는 VHR)을 가져야 한다. UV 광에 의한 조사 후 높은 HR은 특히 PSA 디스플레이에서의 사용에 중요한데, 그 이유는, UV 노출은 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이지만 자연적으로 최종 디스플레이에서 "정상" 스트레스로서도 일어날 수 있기 때문이다.
그러나, LC 혼합물 및 중합성 성분 작업의 모든 조합이 PSA 디스플레이에서의 사용에 적합하지는 않다는 문제가 발생하는데, 이는 예컨대 부적절한 경사가 형성되거나 또는 전혀 형성되지 않기 때문이거나, 또는 예컨대 HR이 TFT 디스플레이 제품에서 부적절하기 때문이다.
특히, 작은 선경사각의 생성을 가능케 하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규의 개선된 물질이 바람직할 것이다. 중합하는 동안 종래 기술에서 사용된 것과 동일한 UV 조사 시간 후에 더 작은 선경사각을 생성하는 물질이 바람직하고/하거나, 종래 기술의 물질에서와 동일한 선경사각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 생성할 수 있는 물질이 특히 바람직할 것이다. 이는, 상기 디스플레이의 제조 시간(택트 시간(tact time)) 및 제조 공정의 비용을 감소시킬 수 있다.
PSA 디스플레이의 제조 시 또다른 문제는, 특히 상기 디스플레이에서 경사각을 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.
따라서, 종래 기술에서 공지된 PSA 디스플레이는 종종 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 현상을 보인다.
잔상은, 예컨대 낮은 HR을 가진 LC 혼합물이 사용되는 경우 일어날 수 있고, 이때 주변광의 UV 요소 또는 디스플레이의 백라이트에 의해 발생된 UV 요소는 내부의 LC 분자 내의 바람직하지 못한 분해 반응을 일으킬 수 있다. 전극 또는 정렬층에서 풍부한 이온성 불순물의 생성을 개시할 수 있으며, 여기서 이들은 유효 인가 전압을 감소시킨다. 이런 효과는 또한 중합체 성분을 포함하지 않는 통상의 LC 디스플레이에서 관찰될 수 있다.
또한, 잔류 미중합된 RM의 존재에 의해 유발된 추가의 잔상 효과가 종종 PSA 디스플레이에서 관찰된다. 이런 디스플레이에서 주변광의 UV 요소 또는 디스플레이의 백라이트에 의해 발생된 UV 요소는 미반응 RM의 비제어된 중합은 환경에 의해 또는 백라이팅에 의해 여기서 개시된다. 어드레싱된 픽셀에서, 이는 수회의 어드레싱 사이클 후에 경사각을 변화시켜, 투과율의 변화를 일으키는 반면, 비어드레싱된 픽셀에서는 경사각 및 투과율이 변화되지 않는 채로 남아 있다.
그러므로, RM의 중합이 PSA 디스플레이의 제조 시에 가능한 완전하게 진행되는 것이 바람직하고, 제조 후의 PSA 디스플레이 내의 잔류 미중합된 RM의 양은 가능한 낮은 것이 바람직하다.
이를 위해, 완전하고 효과적인 중합 반응을 가능케 하는 물질이 요구된다. 또한, 상기 디스플레이 내에 여전히 존재하는 임의의 잔류량의 미반응 RM의 제어 중합을 수행하는 것이 바람직할 것이다. 또한, RM 및 LC 호스트 혼합물은 현재 공지되노 물질보다 빠르고 보다 효과적인 중합을 가능케 하는 것이 요망된다.
다른 문제는, UV 중합에 의해 PSA 디스플레이를 제조하기 위해 사용되는 통상의 RM이 종종 단파장, 특히 300 nm 미만에서 최대 UV 흡수를 보인다는 것이다. 그러나, PSA 디스플레이의 제조 방법에서, 이런 단파장의 UV 조사에 대한 노출은 피하는 것이 바람직한데, 이는 이런 "강성 UV 성분"은 유해하고, 디스플레이에서 사용되는 다양한 물질 및 성분들에 손상을 입힐 위험성을 증가시키기 때문이다. 그러므로, 디스플레이 제조업체는 바람직하게는 보다 긴 파장, 특히 320 nm 초과 또는 심지어는 350 nm 초과의 UV 노출 시스템을 사용한다.
그러므로, 전술된 문제들을 해결하기에 적합한, PS 또는 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 이용가능한 물질 및 물질 조합물, 특히 RM 및 LC 호스트 혼합물을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 상기 물질은 하기 개선점들 중 하나 이상을 제공해야 한다:
- 보다 긴 UV 파장, 특히 320 nm 이상, 보다 바람직하게는 350 nm 이상의 UV 파장을 사용하여 효과적 중합을 가능케 하고,
- RM의 광중합에 사용되는 UV 조사의 부정적 영향에 대한 우수한 보호성을 제공하고,
- 일반적으로 개선된 UV 안정성을 제공하고,
- 보다 신속하고 보다 효과적인 중합 반응을 허용하고,
- 디스플레이 내에 잔류 비중합 RM의 양을 감소시키고,
- 작은 경사각의 신속한 생성 및/또는 종래 기술의 PSA 디스플레이 및 물질에 비해 보다 작은 경사각의 생성을 가능케 하고,
- PSA 디스플레이에서의 잔상을 감소시킴.
전술된 문제들을 해결하기에 적합하고, 전술된 단점들을 갖지 않거나 또는 단지 매우 적은 정도로만 갖고, 전술된 개선점 및 장점들 중 하나 이상을 제공하는 신규 PSA 디스플레이 및 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 신규 물질, 특히 LC 호스트 혼합물 및 RM을 제공하는 것이 본 발명의 목적이었다.
또한, 상기 PSA 디스플레이는 큰 작업-온도 범위, 짧은 응답 시간(심지어 저온에서도) 및 낮은 문턱 전압과 동시에 높은 비저항을 가져야 하며, 이는 높은 회색 색조가, 높은 명암비 및 폭 넓은 시인각을 용이하게 하며 UV 노출 후 높은 HR 값을 갖는다. 휴대용 기기용 PSA 디스플레이에서, LC 매질은 낮은 문턱 전압 및 높은 복굴절율을 가져야 한다.
놀랍게도, 이러한 목적은 PSA 디스플레이에서 후술되는 본 발명에 따른 LC 화합물, LC 혼합물 및 LC 매질에 의해 성취될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 놀랍게도, RM과 함게 특정 터페닐 또는 쿼터페닐 화합물을 함유하는 LC 호스트 혼합물을 사용 시에, 보다 높은 파장 및 UV 선량에서 RM을 중합시키고, 유해하고 손상을 입히기 쉬운 UV 광에 대한 개선된 보호성을 제공하고, 보다 긴 UV 파장을 사용하여 광중합시킬 수 있고, 종래 기술의 LC 호스트 혼합물에 비해 보다 빠르고, 보다 효과적이고, 보다 완전한 RM의 중합을 성취할 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 보다 신속한 선경사각의 생성 및 UV 노출 시간 및/또는 UV 강도 및/또는 UV 선량의 감소를 가능케 하여 보다 시간- 및 비용-효과적 제조 공정을 허용한다. 또한, 이는 미반응된 RM의 잔류량을 감소시키고 잔상 효과를 억제할 수 있다.
본 발명은, PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이에서 사용하기 위한, 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM(반응성 메소겐)을 추가로 함유하는 LC 매질에서의, 하기 화학식 I의 화합물 또는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC 혼합물의 용도에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00001
상기 식에서,
Figure pct00002
은 서로 독립적으로
Figure pct00003
를 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
R0은 R1에서 주어진 의미들 중 하나를 갖거나 또는 X0를 나타내고,
X0은 F, Cl, 탄소수 1 내지 6의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 6의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
L1 및 L2은 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2, 바람직하게는 F 또는 Cl, 가장 바람직하게는 F를 나타내고,
p는 0 또는 1을 나타낸다.
또한 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC 혼합물, 및 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이에서의 이의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나 또는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 혼합물을 포함하고 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM을 추가로 포함하는 LC 매질, 및 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이에서의 이의 용도에 관한 것이다.
특히, - 하나 이상의 중합성 화합물(바람직하게는 RM으로부터 선택됨)을 포함하는 중합성 성분 A), 및
- 바람직하게는 네마틱 상을 가지며, 하나 이상의 하나 이상의 화학식 I의 화합물(바람직하게는 전술 및 후술되는 LC 혼합물로부터 선택됨)을 포함하는 액정 성분 B)
을 포함하는 LC가 바람직하다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 본 발명에 따른 LC 매질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물 또는 이를 포함하는 LC 혼합물 또는 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이에 관한 것으로서, 바람직하게는 이는 PS 또는 PSA 디스플레이이다.
특히 바람직한 PS 또는 PSA 디스플레이는 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이이고, 매우 바람직하게는 PSA-VA 및 PSA-IPS 디스플레이이다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술되는 LC 매질, PS 및 PSA 디스플레이에서의 이의 용도, 및 이를 포함하는 PS 및 PSA 디스플레이(여기서, 중합성 성분 또는 중합성 화합물 또는 RM은 중합됨)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전압 인가 하에 중합성 화합물의 동일 반응계내 중합에 의해 LC 매질에서의 선경사각의 생성을 위한, 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질에서의 화학식 I의 화합물 및 이를 포함하는 LC 혼합물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 2개의 기판 및 2개의 전극을 포함하는 디스플레이 셀, 및 상기 기판들 사이에 위치된 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질 층을 포함하는 PS 또는 PSA 디스플레이로서, 여기서, 하나 이상의 기판은 투광성이고, 하나 이상의 기판은 그 위에 제공된 1 또는 2개의 전극을 갖고, 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하면서 상기 LC 매질 중에서 상기 디스플레이 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합시켜 수득가능하고, 상기 저분자량 성분은 전술 및 후술되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC 혼합물이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 중합성 화합물, 및 전술 및 후술되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC 혼합물을 포함하는 LC 매질을, 2개의 기판 및 2개의 전극을 포함하되 하나 이상의 기판은 투광성이고 하나 이상의 기판은 그 위에 제공된 1 또는 2개의 전극을 갖는 디스플레이 셀로 제공하고, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물 중 하나 이상을 중합시킴으로써, 전술 및 후술되는 PS 또는 PSA 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 본 발명에 따른 PS 및 PSA 디스플레이는, 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 가지며, 이때 이들 2개의 전극은 디스플레이 셀을 형성하는 2개의 기판들 중 하나 또는 둘 다에 제공된다. 따라서, 예를 들어 VA 유형의 디스플레이에서는 하나의 전극이 상기 2개의 기판에 각각 제공되고, 예를 들어 IPS 또는 FFS 유형의 디스플레이에서는 2개의 기판 중 하나에만 2개의 전극이 제공되고 나머지 기판은 전극이 제공되지 않는다.
용어의 정의
"PSA"라는 용어는, 달리 기재되지 않는 한, PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이를 나타내는 데 사용된다.
"경사" 및 "경사각"이라는 용어는, LC 디스플레이에서 셀 벽의 표면에 대한 LC 혼합물 또는 LC 매질의 LC 분자들의 경사진 배향에 관한 것이다. 본원에서 경사각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축과 평면-평행 기판(이는 LC 셀을 형성함)의 표면 사이의 평균 각(90°미만)을 의미한다. 경사각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다. 경사각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기 개시된 경사각 값은 이러한 측정법과 관련된다.
"반응성 메소겐" 또는 "RM"이라는 용어는, 메소겐성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기(이는 또한 중합성 기 또는 P 기로도 공지됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
화학식 I의 화합물을 함유하며 임의적으로 액정 또는 메소겐성 화합물을 추가로 함유하지만 중합성 또는 중합된 화합물을 함유하지 않는, 전술 및 후술되는 LC 혼합물 또는 LC 성분 B)은 이후 "(LC) 호스트 혼합물" 또는 "(LC) 저분자량 성분"으로도 불린다.
"저분자량 화합물" 및 "비-중합성 화합물"이라는 용어는, 당분야의 숙련자에게 공지된 통상적 조건, 특히 본 발명의 LC 매질에서 사용되는 중합성 화합물 및 RM의 중합 동안에 적용되는 조건 하에서의 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.
이후에 사용되는 "네마틱 성분" 및 "네마틱 LC 혼합물"이라는 용어는, 네마틱 LC 상을 갖지만, 또한 다른 LC 상(예컨대 스멕틱 상)을 가질 수도 있는 LC 혼합물을 의미하며, 매우 바람직하게는 단지 네마틱 LC 상만을 가지며 다른 LC 상은 갖지 않는 LC 혼합물을 의미한다.
"메소겐성 기"라는 용어는, 당분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력성 상호작용의 비등방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합성 물질 중에 액정(LC) 상을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소겐성 기를 함유하는 화합물(메소겐성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소겐성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소겐성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소겐성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 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, 당분야의 숙련자에게 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 메소겐성 화합물에서 메소겐성 기와 중합성 기를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 LC 매질은 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM을 함유하며, 이는 바람직하게는 광조사, 매우 바람직하게는 UV 조사에 대한 노출에 의해 중합가능하다. 또한, 상기 LC 매질은 바람직하게는, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 메소겐성 또는 액정 화합물, 바람직하게는 네마틱 또는 네마토겐성 화합물로부터 선택된 하나 이상의 추가 화합물을 포함하는 LC 혼합물을 함유한다. 상기 LC 혼합물은 바람직하게는 단지 저분자량(즉, 단량체성 또는 비중합된) 화합물만으로 이루어지고, 이는 중합성 화합물 또는 RM의 중합에 사용되는 조건 하에서의 중합 반응에 안정하거나 비반응성이다.
상기 중합성 화합물은 바람직하게는 RM으로부터 선택된다.
LC 혼스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이다.
바람직하게는 본 발명에 따른 LC 매질은 하나 이상의 중합성 화합물 및 전술 및 후술되는 LC 호스트 혼합물로 본질적으로 이루어진다. 그러나, LC 매질 또는 LC 호스트 혼합물은 예컨대 키랄 도판트, 중합 개시제 또는 억제제, 안정화제, 계면활성제, 나노입자 등으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 성분 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
LC 호스트 혼합물 중의 화학식 I의 화합물의 농도(즉, 어떠한 중합성 성분도 없음)는 0.1 내지 30%, 매우 바람직하게는 0.5 내지 25%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 12%이다. 0.5 내지 5%의 하나의 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 혼합물 또는 0.5 내지 12%의 2개 이상의 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 혼합물이 특히 바람직하다.
1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 혼합물이 특히 바람직하다.
또한 본 발명은 전술 및 후술되는 신규의 LC 혼합물에 관한 것으로서, 이는 중합성 화합물을 함유하지 않지만, 본질적으로 비중합성 또는 저분자량 화합물로 이루어진다. 이러한 LC 혼합물은 VA 유형의 전통적 디스플레이, 예컨대 VA- 및 MVA 디스플레이에서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 이런 LC 혼합물을 함유하는 LC 디스플레이, 바람직하게는 VA 및 MVA 디스플레이에 관한 것이다.
화학식 I의 화합물, 및 이를 포함하는 LC 혼합물 및 LC 매질은 특히 PS 또는 PSA 디스플레이에서의 사용에 적합하고, 특히 하기의 개선점들 중 하나 이상을 제공한다:
- PSA 디스플레이는 보다 긴 UV 파장, 바람직하게는 320 nm 이상, 매우 바람직하게는 350 nm 이상의 UV 파장의 사용에 의해 제조될 수 있고,
- UV 노출 시간, UV 조사 강도, UV 조사 에너지 및 UV 조사량 중 하나 이상이 감소될 수 있고,
- RM의 광중합에 사용되는 UV 조사의 부정적 영향에 대해 보다 우수한 보호성이 제공되고,
- LC 매질 및 LC 디스플레이의 전체 UV 안정성이 개선되고,
- 중합 반응은 보다 신속하고 보다 효과적으로 실시될 수 있고, RM의 중합 정도가 증가될 수 있으므로, 또한 디스플레이에서의 잔류 비중합된 RM의 양을 감소시킬 수 있고,
- 동일한 종래 기술의 물질을 사용하는 디스플레이에서와 동일한 작은 경사각이 보다 신속하게 생성될 수 있고/있거나 종래 기술의 물질을 사용한 PSA 디스플레이보다 작은 경사각이 생성될 수 있고,
- PSA 디스플레이에서의 잔상이 감소될 수 있다.
또한, 중합성 LC 매질에서의 화학식 I의 화합물은 UV 조사 에너지를 전달하고 RM의 중합을 활성화시킴에 의해 증감제와 같은 역할을 함이 관찰되었다.
또한, 본 발명의 LC 매질 및 LC 혼합물은 높은 비저항값 및 바람직하지 못한 자발적 결정화에 대한 양호한 저온 안정성(LTS)을 갖고, PSA 디스플레이에서 사용 시에, 광개시제를 사용하지 않는 경우에서도 적합한 경사각을 보인다. 또한 본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질은, 종래 기술에 개시된 LC 혼합물을 포함하는 디스플레이에 비해 상당히 낮은 문턱 전압 및 높은 복굴절율을 보이기 때문에 유익하다. 그러므로, 이는 휴대용 제품용 디스플레이에서의 사용에 특히 적합하다.
본 발명의 바림직한 제 1 실시양태는 하기로부터 선택된 하나 이상의 고리를 포함하는 화학식 I의 화합물로 이루어진 제 1 하위 그룹에 관한 것이다:
Figure pct00004
상기 식에서,
L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖고,
R0은 X0을 나타내고,
p는 0 또는 1이다.
이런 제 1 하위 그룹의 화합물은 양성 유전 이방성 Δε>1.5를 갖는다.
바람직하게는, 이런 제 1 하위 그룹의 화합물에서, 고리
Figure pct00005
는 하기 고리로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00006
상기 식에서, L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖는다.
매우 바람직하게는, 이런 제 1 하위 그룹의 화합물은,
하나 이상의 고리
Figure pct00007
및/또는
2개 이상의 고리
Figure pct00008
를 함유하며, 이때, L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖는다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시양태는 하기로부터 선택된 하나 이상의 고리를 포함하는 화학식 I의 화합물로 이루어진 제 2 하위 그룹에 관한 것이다:
Figure pct00009
상기 식에서,
L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖고,
R0은 R1의 의미들 중 하나를 갖고,
p는 0 또는 1, 바람직하게는 1이다.
이런 제 2 하위 그룹의 화합물은 중성 유전율(dielectrically neutral)을 갖거나 보다 바람직하게는 음성 유전 이방성 Δε<-1.5를 갖는다.
바람직하게는, 이런 제 2 하위 그룹의 화합물에서, 고리
Figure pct00010
는 하기 고리로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00011
상기 식에서, L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖는다.
매우 바람직하게는, 이런 제 2 하위 그룹의 화합물은,
하나 이상의 고리
Figure pct00012
및/또는
2개 이상의 고리
Figure pct00013
, 및
하나 이상의 고리
Figure pct00014
를 함유하며, 이때, L1 및 L2는 화학식 I에서 주어진 의미를 갖는다.
상기 및 하기에서, "중성 유전율을 갖는"은 -1.5 내지 +1.5의 유전 이방성(Δε)을 갖는 화합물을 의미한다.
하기와 같은 정의의 화학식 I의 화합물 및 전술 및 후술되는 바람직한 실시양태의 화합물이 특히 바람직하다:
- L1 및 L2는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,
- p는 0이고,
- p는 1이고,
- R1은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일이고,
- R0은 R1의 의미들 중 하나를 갖고,
- R0은 X0을 나타내고, 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 F로부터 선택된다.
제 1 하위 그룹의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00015
상기 식에서,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
(O)는 O 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
X0은 F 또는 OCF3, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 IA1 및 IA2의 화합물이 특히 바람직하다.
제 2 하위 그룹의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
R*은 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알켄일 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
(O)는 O 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
바람직하게는 R*은 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
R이 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬이고, R*이 바람직하게는 CH2=CHCH2CH2-인 화학식 IB1, IB2, IB21, IB22 및 IB23의 화합물, 특히 화학식 IB2, IB21 및 IB23의 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 LC 혼합물, 및 상기 LC 혼합물을 포함하는 LC 매질에 관한 것으로서, 상기 LC 혼합물은
- 바람직하게는 0.5 내지 5% 농도의, 전술된 제 1 하위 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(바람직하게는 양성 Δε를 갖는 화합물), 및
- 바람직하게는 0.5 내지 12% 농도의, 전술된 제 2 하위 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(바람직하게는 중성 유전율을 갖거나 음성 Δε를 갖는 화합물)을 포함한다.
이런 바람직한 실시양태에 따른 바람직한 LC 혼합물은 화학식 IA-1 내지 IA4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 화학식 IB1 내지 IB21으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
이런 바람직한 실시양태에 따른 매우 바람직한 LC 혼합물은 하나 이상의 화학식 IA1의 화합물(이때, 바람직하게는 X0은 F이다) 및 하나 이상의 화학식 IB2의 화합물(이때, 바람직하게는 R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 라디칼이고, (O)는 단일 결합이다).
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태는,
- 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM, 및
- 하나 이상의 화학식 I의 화합물[바람직하게는 이때 p는 1이며(쿼터페닐), 매우 바람직하게는 전술된 제 1 하위 그룹으로부터 선택됨(바람직하게는 양성 Δε를 갖는 화합물)], 또는 이런 화합물을 함유하는 LC 혼합물
을 포함하는 LC 매질, 및 전술 및 후술되는 PSA 디스플레이의 제조 방법에서의 이런 LC 매질의 용도에 관한 것으로서, 상기 중합성 화합물은 320 nm 이상, 바람직하게는 330 nm 이상, 매우 바람직하게는 350 nm 이상, 및 바람직하게는 400 nm 이하의 파장을 갖는 UV 광을 사용한 조사에 의해 중합된다.
이런 바람직한 방법은 예컨대 밴드 패스 필터 및/또는 컷-오프 필터를 사용하여 실시될 수 있으며, 이는 개별적인 목적 파장(들)을 갖는 UV 광에 대해 실질적으로 투과성이고, 개별적인 비목적 파장을 갖는 광을 실질적으로 차단한다. 예컨대, 300 내지 400 nm의 파장(λ)의 UV 광을 사용한 조사가 요망되는 경우, UV 노출은 UV 노출은 300 nm < λ< 400 nm 파장에 대해 실질적으로 투과성인 광역 밴드 패스 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 320 nm 초과의 파장(λ)의 UV 광을 사용한 조사가 요구되는 경우, UV 노출은 UV 노출은 320 nm > λ 파장에 대해 실질적으로 투과성인 컷-오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과성인"이라는 용어는, 필터가 목적 파장(들)의 입사광의 실질적 부분, 바람직하게는 50% 이상의 강도를 투과시키는 것을 의미한다. "실질적으로 차단하는"이라는 용어는, 필터가 비목적 파장의 입사광의 실질적 부분, 바람직하게는 50% 이상의 강도를 투과시키지 않는 것을 의미한다. "목적(비목적) 파장"이라는 용어는, 예컨대 밴드 패스 필터의 경우에서 소정 범위의 λ 내부(외부)의 파장을 의미하고, 컷-오프 필터의 경우 소정 값의 λ보다 높은(낮은) 파장을 의미한다.
이런 바람직한 방법은 보다 긴 UV 파장을 사용함에 의한 디스플레이의 제조를 가능케 하여 짧은 UV 광 성분의 유해 및 손상 효과를 감소시키거나 심지어는 제거할 수 있다.
일반적으로 UV 조사 에너지는 제조 공정 조건에 따라 6 내지 100 J이다.
특히 바람직한 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 하기와 같다:
(a) 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:
Figure pct00019
상기 식에서 개별 라디칼은 하기의 의미를 갖는다:
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pct00020
는
Figure pct00021
또는
Figure pct00022
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-, -O-CO- 또는 -CO-O-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-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2, 바람직하게는 F 또는 Cl을 나타낸다.
바람직하게, 라디칼 L1 및 L2는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl를 나타낸다. 또한 바람직하게는 라디칼 L3 및 L4는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 CY1 내지 CY28로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
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 pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
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 pct00030
상기 식에서,
Figure pct00031
는
Figure pct00032
Figure pct00033
또는
Figure pct00034
를 나타내고,
Figure pct00035
는
Figure pct00036
또는
Figure pct00037
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-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 ZK1 내지 ZK10으로부터 선택된다:
Figure pct00038
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 pct00039
상기 식에서, 각 경우에서 개별 라디칼은 동일하거나 상이하게 하기의 의미를 갖는다:
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 상기 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,
Figure pct00040
는
Figure pct00041
를 나타내고,
Figure pct00042
는
Figure pct00043
를 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
상기 화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 DK1 내지 DK10으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00044
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 pct00045
상기 식에서,
Figure pct00046
는
Figure pct00047
Figure pct00048
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=CH-CH2O- 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, 다른 것은 Cl를 나타낸다.
상기 화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식 LY1 내지 LY18로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
상기 식에서,
R1은 상기 기재된 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. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는, 전술된 화학식들의 화합물 하나 이상을 0 초과 내지 10 중량% 이하의 양으로 포함한다.
(e) 하기 화학식 G1 내지 G4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00052
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 pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
상기 식에서,
R5는 상기 R1에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고,
d는 0 또는 1을 나타내고,
z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
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 화학식들의 화합물 하나 이상을 0 초과 내지 10 중량% 이하의 양으로 포함한다.
(g) 하기 화학식 B1 내지 B3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00056
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 pct00057
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 O1 내지 O11로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00058
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 직쇄 알킬 또는 직쇄 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 상기 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
(i) 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로, 하기 화학식 FI의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure pct00059
상기 식에서,
Figure pct00060
은
Figure pct00061
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 기재된 의미 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 상기 화학식 FI의 화합물은 하기 하위화학식 FI1 내지 FI8로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00062
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고,
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(k) 하기 화학식 VK1 내지 VK4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure pct00063
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 기재된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼이다.
(m) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 화합물, 예를 들어 하기 화학식 N1 내지 N10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure pct00064
Figure pct00065
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로, R1에 대해 기재된 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=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
(n) 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 호스트 혼합물:
Figure pct00066
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 기재된 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 pct00067
Figure pct00068
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.
(o) 하기 화학식 PH 및 BF의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조푸란을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 호스트 혼합물:
Figure pct00069
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 상기 기재된 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 pct00070
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(p) 상기 화학식 CY, PY 및/또는 TY의 화합물 1종 이상, 바람직하게는 3 내지 20종을 포함하는 LC 호스트 혼합물. 전체 호스트 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 10 내지 80%, 특히 바람직하게는 20 내지 70%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 25 중량%이다.
(q) 화학식 CY, PY 및 TY의 화합물이 화학식 CY1, CY2, CY9, CY10, PY1, PY2, PY9 및 PY10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분.
(r) 화학식 ZK 및 DK의 화합물 1종 이상, 바람직하게는 3 내지 20종을 포함하는 LC 호스트 혼합물. 전체 호스트 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 50%, 특히 바람직하게는 10 내지 40%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20 중량%이다.
(s) 화학식 ZK 및 DK의 화합물이 화학식 ZK1, ZK2, ZK5, ZK6, DK1 및 DK2으로 이루어진 군으로부터 선택되는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분.
(t) 화학식 I의 화합물 이외에 알켄일 기를 함유하는 화합물. 바람직하게는 CY, PY, ZK, 및 DK 또한 LY로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분. 바람직한 알켄일-함유 화학식 CY, PY, ZK 및 DK의 화합물에서, R1 및 R2, 또는 R3 및 R4, 또는 R5 및 R6 중 하나 이상은 각각 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 2 내지 6의 알켄일을 나타낸다. 알켄일 기는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 및 CH3-CH=CH(CH2)2-로 이루어진 군으로부터 선택된다. 화학식 ZK3, ZK4 및 DK3으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 특히 바람직하다. 화학식 CY7, CY8, CY15, CY16, PY7, PY8, PY15 및 PY16으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 또한 바람직하다. 화학식 B2, B3 및 이들의 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 또한 바람직하다. 화학식 LY 및 이의 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물이 또한 바람직하다. 전체 호스트 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 70%, 특히 바람직하게는 10 내지 60%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 50 중량%이다.
(u) 화학식 I의 화합물 이외에 알켄일 기를 함유하는 화합물. 바람직하게는 ZK3, ZK4, 및 DK3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 호스트 혼합물 또는 네마틱 성분. 가장 바람직하게는 이때 알켄일 기는 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. 전체 호스트 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 70%, 특히 바람직하게는 10 내지 60%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 50 중량%이다.
(v) 전술 및 후술되는 중합성 화합물들 이외에, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 어떠한 화합물도 함유하지 않는 LC 매질.
(w) 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질.
(x) 전체 매질 중에서 이들 중합성 화합물의 비율이 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.
(y) 추가로 1종 이상, 바람직하게는 저분자량 및/또는 비중합성 키랄 도판트, 매우 바람직하게는 표 B로부터 선택된 것을 바람직하게는 표 B에 기재된 농도 범위로 포함하는 LC 매질.
전술된 바람직한 실시양태들의 화합물과, 전술 및 후술되는 중합된 화합물과의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질 내에서 낮은 문턱 전압, 매우 양호한 저온 안정성과 동시에 높은 등명점 및 높은 HR 값의 유지를 달성하며, PSA 디스플레이에서 특히 선경사각이 빨리 설정되게 한다. 특히, 종래 기술로부터의 매질에 비해, PSA 디스플레이에서 상기 매질은 상당히 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색-색조 응답 시간을 나타낸다.
상기 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 80K 이상, 특히 바람직하게는 100K 이상의 네마틱상 범위 및 20℃에서 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
상기 LC 호스트 혼합물은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 약 -0.5 내지 -7.5, 특히 약 -2.5 내지 -6.0 범위의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
상기 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 0.06 초과, 매우 바람직하게는 0.09 초과, 가장 바람직하게는 0.12 초과, 및 0.20 미만, 매우 바람직하게는 0.18 미만, 가장 바람직하게는 0.16 미만의 복굴절률 Δn을 갖는다.
상기 LC 매질은 또한, 당분야의 숙련자에게 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 성분에 속할 것이고, 비-중합성 첨가제는 LC 매질의 네마틱 성분에 속할 것이다.
상기 LC 매질은 예를 들어 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
예컨대, 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 개질하기 위해, 상기 LC 매질에, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 나노입자, 전도성 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 실시양태들의 개별적인 성분들은 공지되어 있거나, 또는 관련 분야의 숙련자들은, 종래 기술로부터 표준 방법에 기초한 종래 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.
상기 중합성 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
또한, 비키랄 중합성 화합물, 및 비키랄 화합물을 포함하는, 바람직하게는 전적으로 이로 이루어진 LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합성 성분이, 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 매질 및 PSA 디스플레이가 바람직하다.
또한, 상기 중합성 성분이 2개의 중합성 기를 함유하는 중합성 화합물(이반응성)로 전적으로 이루어진 LC 매질 및 PSA 디스플레이가 바람직하다.
상기 LC 매질에 상기 중합성 화합물을 개별적으로 첨가할 수 있지만, 본 발명에 따른 둘 이상의 중합성 화합물을 포함하는 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 상기 혼합물의 중합의 경우, 공중합체가 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 및 하기 언급되는 중합성 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합성 화합물은 메소겐성 또는 비메소겐성, 바람직하게는 메소겐성 또는 액정일 수 있다.
상기 LC 매질 중의 중합성 성분의 분율은 바람직하게는 5% 미만, 특히 1% 미만, 매우 바람직하게는 0.5% 미만이다.
LC 매질 중의 LC 호스트 혼합물의 분율은 바람직하게는 95% 초과, 매우 바람직하게는 99% 초과이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 화합물은 하기 화학식 I*로부터 선택된다:
Ra-B1-(Z1-B2)m1-Rb I*
상기 식에서,
Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로 P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
P는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 중합성 기를 나타내고,
Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
B1 및 B2는 각각 서로 독립적으로, 융합된 고리를 함유할 수도 있고 임의로 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)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CROR00- 또는 단일 결합을 나타내고,
L은 P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
이때 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 이를 함유한다.
하기 정의를 갖는 화학식 I*의 화합물이 특히 바람직하다:
B1 및 B2는 각각 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수도 있는 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 쿠마린, 플라본; 하나 이상의 비인접 CH2 기가 O 및/또는 S로 대체될 수도 있는 사이클로헥산-1,4-다이일; 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-다이일을 나타내되, 이들 기는 모두 비치환되거나 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있고,
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, 임의로 치환된 실릴; 임의로 탄소수 6 내지 20의 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 알킬(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, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있음), 임의로 탄소수 6 내지 40의 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 또는 임의로 탄소수 2 내지 40의 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고,
이때 라디칼 Ra, Rb 및 L 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 이를 함유한다.
라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 또는 이들 모두는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내는 화학식 I*의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 I*의 화합물은 하기 하위화학식 I*1 내지 I*18로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00071
Figure pct00072
상기 식에서,
P, Sp, L 및 Z1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 전술된 의미들 중 하나를 갖고, P는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 나타내고, Sp는 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
R은 Rx에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 P 또는 P-Sp-, 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
L은 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 F 또는 CH3을 나타내고,
Z1은 바람직하게는 -COO-, -OCO- 또는 단일 결합을 나타내고,
Zx는 -O-, -CO- 또는 CRyRz를 나타내고,
Ry 및 Rz는 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3를 나타내고,
m2 및 m3는 각각 서로 독립적으로 1 내지 8의 정수를 나타내고,
o는 0 또는 1을 나타내고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타낸다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 화합물은 키랄이거나 또는 하기 화학식 II*로부터 선택되는 광학적으로 활성인 화합물이다(키랄 RM):
(R*-(B1-Z1)m1)k-Q II*
상기 식에서,
B1, Z1 및 m1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 화학식 I*에서 제시된 의미 중 하나를 갖고,
R*는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 화학식 I*에서 Ra에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
Q는, 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,
k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
이때 상기 화합물은 상기 정의된 바와 같은 P-Sp- 기를 나타내거나 또는 이를 함유하는 하나 이상의 라디칼 R* 또는 L을 함유한다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 상기 화학식 III*의 일가 기 Q를 함유한다:
Figure pct00073
III*
상기 식에서,
L 및 r은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기 제시된 의미를 갖고,
A* 및 B*는 각각 서로 독립적으로 융합된 벤젠, 사이클로헥산 또는 사이클로헥센을 나타내고,
t는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1 또는 2를 나타내고,
u는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1 또는 2를 나타낸다.
x가 1 또는 2를 나타내는 화학식 III*의 그룹이 특히 바람직하다.
추가의 하나의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 일가 기 Q 또는 하나 이상의 하기 화학식 IV*의 화합물을 함유한다:
Figure pct00074
IV*
상기 식에서,
Q1은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일 결합을 나타내고,
Q2는 임의로 탄소수 1 내지 10의 불화된 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 이때 하나 또는 두 개의 비인접 CH2 기는 또한, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
Q3은 Q2에 대해 정의된 바와 같은 F, Cl, CN 또는 알킬 또는 알콕시를 나타내지만, Q2와는 상이하다.
바람직한 화학식 IV*의 기는, 예를 들어 2-부틸(= 1-메틸-프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사-펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로-데실옥시, 1,1,1,-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸-옥틸옥시이다.
또 하나의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 V*의 이가 기 Q를 함유한다:
Figure pct00075
V*
상기 식에서,
L, r, t, A* 및 B*는 상기 제시된 의미를 갖는다.
또 하나의 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식들로부터 선택되는 이가 기 Q를 함유한다:
Figure pct00076
상기 식에서,
Phe는, 임의로 L에 의해 일치환 또는 다중치환된 페닐을 나타내고,
Rx는 F, 또는 임의로 탄소수 1 내지 4의 불화된 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 하위화학식 II*1 내지 II*11로부터 선택된다:
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
상기 식에서,
L, P, Sp, m, r 및 t는 상기 제시된 의미를 갖고,
Z 및 A는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 Z1 및 A1에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
t1은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 II*의 키랄 화합물은 광학적 활성 형태로, 즉 순수 거울상 이성질체 또는 이들 두 거울상 이성질체의 임의의 바람직한 혼합물로서, 또는 다르게는 이들의 라세미체로서 사용될 수 있다. 라세미체를 사용하는 것이 바람직하다. 라세미체를 사용하면 순수한 거울상 이성질체를 사용하는 것보다 몇몇 이점, 예를 들면 상당히 더 낮은 합성 복잡성 및 더 낮은 재료 비용을 갖는다.
"카빌 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. "하이드로카빌 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 카빌 기를 나타낸다.
"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
카빌 또는 하이드로카빌 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 스피로 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 카빌 및 하이드로카빌 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 카빌 및 하이드로카빌 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 카빌 및 하이드로카빌 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, 이때 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 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 있고, 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 또한 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, 스피로바이플루오렌 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 융합 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 고리를 둘 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 또한 바람직하다. 또한, 하나 이상의 탄소 원자가 Si에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-에 의해 대체될 수 있는 5-, 6-, 7- 또는 8원 탄소환형 기가 또한 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, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
아릴, 헤테로아릴, 카빌 및 하이드로카빌 라디칼은 임의적으로 하나 이상의 치환기를 가지며, 이는 바람직하게는 실릴, 설포, 설폰일, 폼일, 아민, 이민, 나이트릴, 머캅토, 나이트로, 할로겐, C1-12 알킬, C6-12 아릴, C1-12 알콕시, 하이드록시 또는 이들 기들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
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 기재된 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 기재된 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 pct00080
는 바람직하게는
Figure pct00081
이고, 이때 L은 상기 기재된 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-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00082
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH-CH2)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 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, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
특히 바람직한 P 기는 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, CH2=CH-, CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00083
이고, 특히 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드이다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I* 및 II* 및 이들의 하위화학식의 중합성 화합물은, 하나 이상의 라디칼 P-Sp- 대신에 2개 이상의 중합성 기 P를 함유하는 하나 이상의 분지된 라디칼 (다작용성 중합성 라디칼)을 함유한다. 이런 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합성 화합물은, 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*k로부터 선택된다:
Figure pct00084
상기 식에서,
알킬은, 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(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -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, Rx는 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 상기 정의된 R0을 나타내고,
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 X'에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로, P에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖는다.
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 비인접 CH2 기는 또한 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NRO-, -SiR0R00-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR0-CO-O-, -O-CO-NRO-, -NRO-CO-NRO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRO-, -NRO-CO-, -NRO-CO-NRO-, -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-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
R0 및 R00은 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 -(SiROR00-O)p1-(여기서, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이며, RO 및 R00은 상기 기재된 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 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.
상기 중합성 화합물은, 당해 분야 숙련자들에게 공지되어 있고 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 제조될 수 있다. 화학식 I의 중합성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 합성은 미국 특허 제 5,723,066호에 기재된 방법과 유사하게 실시될 수 있다. 추가로, 특히 바람직한 방법들이 실시예에 제공된다.
가장 간단한 경우로, 예를 들어 탈수제, 예컨대 DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드)의 존재 하에 상응하는 산, 산 유도체, 또는 P 기를 함유하는 할로겐화된 화합물, 예컨대 (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산을 사용하여 화학식 HO-A1-(Z1-A2)m1-OH(이때, A1, A2, Z1 및 m1은 전술된 의미를 갖는다)의 상업적으로 입수가능한 다이올, 예컨대 2,6-다이하이드록시나프탈렌(나프탈렌-2,6-다이올) 또는 1-(4-하이드록시페닐)페닐-4-올의 에스터화 또는 에터화에 의해 합성이 수행된다.
중합성 화합물은 전압을 인가함에 의해 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질에서 동일 반응계내 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 경우. 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 당분야의 숙련자에게 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 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 당분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어, 시판되는 안정화제 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(시바 아게)가 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합성 성분 (A)의 총량을 기준으로 안정화제의 비율은 바람직하게는 10 내지 5,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 또한 개시제를 사용하지 않는 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.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 개별적으로 상기 LC 매질에 첨가될 수 있지만, 또한 2개 이상의 중합성 화합물을 포함하는 혼합물을 사용할 수도 있다. 이런 유형의 혼합물의 중합 시에 공중합체가 형성된다. 또한, 본 발명은 전술 및 후술되는 중합성 혼합물에 관한 것이다.
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 종래 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.
문맥에서 명확하게 달리 기재되지 않는 한, 본원에 사용된 복수 형태의 용어는 단수 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 하고, 그 역도 마찬가지이다.
본 명세서의 상세한 설명 및 특허청구범위 전체에 걸쳐, 단어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 상기 단어들의 변형태, 예컨대 "포함하는" 및 "포함하고"는 "포함하지만 이로 한정되지는 않고"를 의미하며, 다른 성분들을 배제시키는 것으로 의도되지 않는다(배제 안 한다).
본 발명의 범위 내에 여전히 포함되는, 본 발명의 상기의 실시양태에 대한 변형이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서 내에 개시된 각 특징부는 동일한, 균등한 또는 유사한 목적을 수행하는 대안적 특징부에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 개시된 각 특징부는 일반적인 일련의 균등한 또는 유사한 특징부들 중의 단지 하나의 예이다.
본 명세서에 기재된 모든 특징부는 임의의 조합으로 조합될 수 있으나, 단 이런 특징부 및/또는 단계들 중 적어도 일부가 상호 배타적인 조합은 제외된다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징부는 본 발명의 모든 양태에 허용가능하고, 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 비-본질적 조합으로 기재된 특징부는 별도로(조합 형태가 아닌) 사용될 수도 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 당분야의 숙련자에게 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 pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
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 pct00090
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 정수이고, 말단 메틸 기는 도시되지 않는다).
[표 C]
Figure pct00091
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 3 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 D는, 본 발명에 따른 LC 매질에서 바람직하게는 반응성 메소겐 화합물로서 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 도시한다.
[표 D]
Figure pct00095
Figure pct00096
Figure pct00097
Figure pct00098
상기 LC 매질은 바람직하게는 표 D의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 반응성 메소겐을 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 셀에서 측정된 저온 안정성(상)을 나타낸다.
HR20은 20℃에서의 전압 보존율[%]을 나타낸다.
HR100은 100℃에서의 전압 보존율[%]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.
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, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킴)을 갖는다.
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, 25 mW/cm2 수은 증기 램프를 사용하였으며, 강도는, 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 경사각을 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다.
실시예 1
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H1을 배합하였다:
Figure pct00099
상기 혼합물은 제 1 하위 그룹(유전적으로 양성)으로부터 선택되고 p가 1인 화학식 I의 화합물 PPGU-3-F를 함유하였다.
실시예 2
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H2를 배합하였다:
Figure pct00100
상기 혼합물은 제 1 하위 그룹(유전적으로 양성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PGU-3-F를 함유하였다.
실시예 3
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H3을 배합하였다:
Figure pct00101
상기 혼합물은 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PGP-2-2V를 함유하였다.
실시예 4
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H4를 배합하였다:
Figure pct00102
상기 혼합물은 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PGP-2-3을 함유하였다.
실시예 5
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H5를 배합하였다:
Figure pct00103
상기 혼합물은 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PYP-2-4를 함유하였다.
실시예 6
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H6을 배합하였다:
Figure pct00104
상기 혼합물은 제 1 하위 그룹(유전적으로 양성)으로부터 선택되고 p가 1인 화학식 I의 화합물 PPGU-3-F, 및 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PYP-2-3을 함유하였다.
상기 네마틱 LC 호스트 혼합물 H6에 0.20%의 각각 하기 도시된 바와 같은 반응성 메소겐 R1 또는 반응성 메소겐 R4를 첨가하여 각각 중합성 LC 매질 M61 및 M64를 형성하였다.
Figure pct00105
LC 매질 M61 및 M64를 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다.
실시예 7
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H7을 배합하였다:
Figure pct00106
상기 혼합물은 제 1 하위 그룹(유전적으로 양성)으로부터 선택되고 p가 1인 화학식 I의 화합물 PPGU-3-F, 및 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PYP-2-3을 함유하였다.
상기 네마틱 LC 호스트 혼합물 H7에 0.20%의 반응성 메소겐 R1을 첨가하여 중합성 LC 매질 M7을 형성하였다. 상기 LC 매질 M7을 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다.
실시예 8
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H8을 배합하였다:
Figure pct00107
상기 혼합물은 제 1 하위 그룹(유전적으로 양성)으로부터 선택되고 p가 1인 화학식 I의 화합물 PPGU-3-F을 함유하였다.
상기 네마틱 LC 호스트 혼합물 H8에 0.30%의 반응성 메소겐 R1을 첨가하여 중합성 LC 매질 M8을 형성하였다. 상기 LC 매질 M8을 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다.
실시예 9
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H9를 배합하였다:
Figure pct00108
상기 혼합물은 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PGP-2-3, PGP-2-4 및 PYP-2-3을 함유하였다.
상기 네마틱 LC 호스트 혼합물 H9에 0.30%의 반응성 메소겐 R1을 첨가하여 중합성 LC 매질 M9를 형성하였다. 상기 LC 매질 M9를 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다.
실시예 10
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H10을 배합하였다:
Figure pct00109
상기 혼합물은 제 2 하위 그룹(유전적으로 중성 또는 음성)으로부터 선택되고 p가 0인 화학식 I의 화합물 PGP-2-3, PGP-2-4 및 PYP-2-3을 함유하였다.
상기 네마틱 LC 호스트 혼합물 H10에 0.30%의 반응성 메소겐 R1을 첨가하여 중합성 LC 매질 M20를 형성하였다. 상기 LC 매질 M9를 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다.
비교예 1
하기의 네마틱 LC 호스트 혼합물 HC를 배합하였다:
Figure pct00110
상기 혼합물은 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물을 함유하지 않았다.
용도 실시예 A
실시예 1 내지 5의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H1 내지 H5 및 비교예 6의 네마틱 LC 호스트 혼합물 HC 각각에 0.20%의 하기 반응성 메소겐 R1
Figure pct00111
을 첨가하여 각각 중합성 LC 매질 M1 내지 M5 및 MC을 수득하였다.
상기 LC 매질 M1 내지 M5 및 MC을 전술된 바와 같이 제조된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다. 중합 후 LC 호스트 혼합물에서 생성된 선경사각을 전술된 바와 같이 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 기재되어 있다.
[표 1]
Figure pct00112
LC 호스트 혼합물이 화학식 I의 화합물을 함유하지 않는 LC 매질 MC에서보다 LC 호스트 혼합물이 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 매질 M1 내지 M5에서 보다 작은 경사각이 생성되었음을 알 수 있다.
용도 실시예 B
실시예 A의 LC 매질 M1 내지 M5를 시험 셀에 충전시키고, 용도 실시예 A에 기재된 UV 광(단, λ> 320nm의 컷-오프 필터를 사용함)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다. 중합 후 LC 호스트 혼합물에서 생성된 선경사각을 전술된 바와 같이 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 기재되어 있다.
[표 2]
Figure pct00113
보다 높은 파장의 경우에서도 선경사각이 생성될 수 있음을 알 수 있다. p가 1인 화학식 1의 화합물을 함유하는 LC 매질 M1에서, 수직 방향으로부터의 경사각은 p가 0인 화학식 I의 화합물을 함유하는 LC 매질 M2 내지 M5에서보다 더 컸다.
이는, 본 발명에 따른 LC 매질, 특히 p가 1인 화학식 I의 화합물을 함유하는 것들이 또한 보다 긴 UV 파장에서의 중합에 의해 PSA 디스플레이를 제조하는 데에 적합하다는 것을 보여 준다.
용도 실시예 C
실시예 1, 4 및 5의 네마틱 LC 호스트 혼합물 H1, H4 및 H5 각각에 0.20%의 하기 반응성 메소겐 R1, R2 및 R3을 첨가하였다.
Figure pct00114
화합물 R1에서, 양 중합성 작용기 모두는 메소겐성 코어에 직접 부착된다. 화합물 R2 및 R3에서, 상기 중합성 작용기들 중 하나는 스페이서 기를 통해 상기 메소겐성 코어에 부착되고, 다른 하나는 직접 부착된다. 생성된 중합성 LC 매질 M11 내지 M53의 조성이 하기 표 3에 기재되어 있다.
[표 3]
Figure pct00115
그 후, LC 매질 M11 내지 M53을 용도 실시예 A에 기재된 시험 셀에 충전시키고, 300nm <λ< 400nm의 광역 밴드 패스 필터를 사용한 UV 광(25 mW, 4분)에 노출시켜 상기 반응성 메소겐을 중합시켰다. 중합 후 LC 호스트 혼합물에서 생성된 선경사각을 전술된 바와 같이 측정하였다. 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
[표 4]
Figure pct00116
반응성 메소겐의 효과를 비교 시에, (스페이서 기 없이) 반응성 메소겐 R1을 함유하는 LC 매질 M11, M41 및 M51에서, 반응성 메소겐 R2 또는 R3를 함유하는 다른 LC 매질에 비해 최소의 경사각이 생성됨을 알 수 있다.
호스트 혼합물의 효과를 비교 시에, p가 1인 화학식 I의 화합물을 갖는 LC 호스트 혼합물 H1을 함유하는 LC 매질 M11, M12 및 M13에서, 상이한 반응성 메소겐을 사용하는 경우 경사각의 변이가, LC 호스트 혼합물 H4 또는 H5을 함유하는 LC 매질에 비해 보다 작음을 알 수 있다.
이는, p가 1인 화학식 I의 화합물 및 이를 포함하는 LC 매질이 스페이서 기를 갖거나 갖지 않는 반응성 메소겐을 사용한 PSA 디스플레이를 제조하는 데에 특히 적합하다는 것을 보여 준다.

Claims (15)

  1. PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이에서 사용하기 위한, 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM(반응성 메소겐)을 추가로 함유하는 LC 매질에서의, 하기 화학식 I의 화합물 또는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC(액정) 혼합물의 용도:
    [화학식 I]
    Figure pct00117

    상기 식에서,
    Figure pct00118

    은 서로 독립적으로
    Figure pct00119

    를 나타내고,
    R1은 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
    R0은 R1에서 주어진 의미들 중 하나를 갖거나 또는 X0를 나타내고,
    X0은 F, Cl, 탄소수 1 내지 6의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 6의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
    L1 및 L2은 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2, 바람직하게는 F 또는 Cl, 가장 바람직하게는 F를 나타내고,
    p는 0 또는 1을 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 화합물에서 R0이 X0이고,
    상기 고리
    Figure pct00120

    가 하기 고리들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00121

    상기 식에서,
    L1 및 L2는 제 1 항에 주어진 의미를 갖는다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 화합물이
    하나 이상의 고리
    Figure pct00122

    및/또는
    2개 이상의 고리
    Figure pct00123

    를 함유하는 것을 특징으로 하고, 여기서, L1 및 L2는 제 1 항에 주어진 의미를 갖는, 용도.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00124

    상기 식에서,
    알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 O 원자 또는 단일 결합을 나타내고,
    Q는 F 또는 OCF3를 나타낸다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LC 혼합물이 하기 화학식들로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00125

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 나타내고,
    b는 0 또는 1을 나타내고,
    Figure pct00126
    는
    Figure pct00127
    를 나타내고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시이고,
    Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O-, 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
    L1-4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2 , 바람직하게는 F 또는 Cl을 나타낸다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 LC 혼합물이 하기 화학식들로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Figure pct00128

    상기 식에서,
    Figure pct00129
    는
    Figure pct00130
    를 나타내고,
    Figure pct00131
    는
    Figure pct00132
    를 나타내고,
    Figure pct00133
    는
    Figure pct00134
    를 나타내고,
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 1 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=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
    R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로, R1에 대해 전술된 의미들 중 하나를 갖고,
    e는 1 또는 2를 나타낸다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LC 혼합물이, 상기 화학식 I의 화합물 이외에, 제 5 항 및 제 6 항에 정의된 식 CY, PY, ZK 및 DK로 이루어진 군으로부터 선택되며 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용도.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물 또는 RM이 하기 화학식 I* 또는 II*로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 용도:
    Ra-B1-(Z1-B2)m1-Rb I*
    (R*-(B1-Z1)m1)k-Q II*
    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는 각각 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내며, 이때 상기 라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 이상은 P-Sp-를 나타내고,
    P는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,
    Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    B1 및 B2는 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,
    Z1는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
    L은 P, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 카빌 기 또는 하이드로카빌 기를 나타내고,
    R0 및 R00는 각각 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
    m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    R*은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 화학식 I*에서의 Ra에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
    Q는 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는 k-가 키랄 기를 나타내고,
    k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나, 또는 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 LC 혼합물을 포함하고, 추가로, 바람직하게는 제 8 항에 정의된 화학식 I* 또는 II*으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 화합물 또는 RM을 포함하는 LC 매질.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나 또는 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 LC 혼합물 또는 제 9 항에 따른 LC 매질을 포함하는 PS 또는 PSA 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이가 PS-VA 또는 PS-IPS 모드의 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 디스플레이.
  12. 중합성 화합물 또는 반응성 메소겐이 중합된, 제 1 항 내지 제 8 항에 따른 용도, 제 9 항에 따른 LC 매질, 또는 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 디스플레이.
  13. 2개의 기판 및 2개의 전극을 포함하는 디스플레이 셀, 및
    상기 기판들 사이에 위치된 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질 층
    을 포함하는 PS 또는 PSA 디스플레이로서,
    여기서, 하나 이상의 기판은 투광성이고,
    하나 이상의 기판은 그 위에 제공된 1 또는 2개의 전극을 갖고,
    상기 중합된 성분은, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하면서 상기 LC 매질 중에서 상기 디스플레이 셀의 기판들 사이의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합시켜 수득가능하고,
    상기 저분자량 성분은 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC(액정) 혼합물인 것을 특징으로 하는, PS 또는 PSA 디스플레이.
  14. 하나 이상의 중합성 화합물, 및 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 LC 혼합물을 포함하는 LC 매질을, 2개의 기판 및 2개의 전극을 포함하되 하나 이상의 기판은 투광성이고 하나 이상의 기판은 그 위에 제공된 1 또는 2개의 전극을 갖는 디스플레이 셀 내로 제공하고,
    바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물 중 하나 이상을 중합시킴으로써,
    제 13 항에 따른 PS 또는 PSA 디스플레이를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물을, 320nm 내지 400nm의 파장을 갖는 UV 광에 노출시켜 중합시키는, 방법.
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