KR20120115472A - 액정 매질 및 액정 디스플레이 - Google Patents

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마사히코 오카무라
야스시 스기야마
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Abstract

본 발명은 양의 유전율을 갖는, 바람직하게는 네마틱인, 하나 이상의 중합가능한 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 매질, 이로부터 수득된 중합체-안정화된 매질, 액정 디스플레이에서의 이의 용도, 및 이러한 디스플레이, 특히 PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-양성 VA 디스플레이에 관한 것이다.
[화학식 I]
Figure pat00127

상기 식에서, 파라미터들은 본원에 기재된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질 및 액정 디스플레이{LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 매질, 특히 중합체에 의해 안정화된 매질, 및 이런 매질을 함유하는 액정 디스플레이, 특히 능동 매트릭스에 의해 어드레싱되는 디스플레이 및 특히 평면 내 스위칭(IPS), 프린지 필드 스위칭(FFS) 또는 양성 Δε수직 정렬(양성 VA) 유형의 디스플레이, 및 매우 특히 PS(중합체 안정화된) 또는 PSA(중합체-지속된 정렬) 유형의 액정 디스플레이에 관한 것이다.
현재 사용되는 액정 디스플레이(또한 LC 디스플레이, 약어로 "디스플레이" 또는 "LCD"로도 불림)는 보통 TN(비틀린 네마틱) 유형의 것들이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 명암비(contrast)가 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 갖는다.
또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(수직 정렬) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 액정 셀(cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 값의 유전(DC) 이방성(Δε)을 갖는 액정 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, 액정 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각으로 정렬(직각으로(homeotropically))되거나 또는 경사진 직각 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, 액정 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 정렬 및 일반적으로 양의 (DC) 이방성을 갖는 액정 층을 갖는 OCB(광학적으로 보상된 벤드) 디스플레이가 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, 액정 분자는 전극 표면에 수직 방향으로 재정렬된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로 어두운 상태에서 벤드 셀의 광에 대한 바람직하지 않은 투명성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답 시간을 갖는다.
특히, 2개의 기판(이들 2개의 기판 중 단 하나만이 전극 층을 가짐) 사이에 LC 층을 함유하고 일반적으로 빗-형상 구조를 가진 IPS(평면 내 스위칭) 디스플레이도 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, 액정 층에 평행한 유효 성분을 갖는 전기장이 생성된다. 이는, 층 평면에서 LC 분자의 재정렬을 유발한다.
또한, 전극들 중 단 하나만이 구조화된 (빗-형상의) 전극이고 나머지 하나의 전극은 구조화되지 않은 IPS 디스플레이와는 달리, 유사하게 동일한 기판상에 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 에지에 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.
전술된 디스플레이 유형의 추가적 발전은 용어 "PSA"("중합체-지속된 정렬")로 또한 공지된 소위 "PS"("중합체-안정화된") 디스플레이이다. 이 경우, 소량(예를 들면, 0.3%, 전형적으로는 1% 이상 내지 5% 이하, 바람직하게는 3% 이하의 범위)의 중합가능한 화합물이 액정 매질에 첨가되고, 보통 전압을 인가하여 액정 셀로 도입된 후에 UV 광중합시킴으로써 전극들 사이에서 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 이들 혼합물은 임의적으로, 예컨대 US 6,781,665에 기재된 개시제를 추가로 포함할 수도 있다. 개시제, 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076(시바)은 바람직하게는 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물에 0 내지 1%의 양으로 첨가된다. 또한, "반응성 메소젠(RM)"으로도 알려진 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 액정 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다. 한편, PSA 원리는 다양한 종래의 액정 디스플레이에도 사용되고 있다. 예를 들면 PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS/FFS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PSA 방법은 셀 내에 액정의 초기 정렬의 안정화를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 벤드 구조를 안정화시켜 오프셋(offset) 전압이 감소되게 하거나 완전히 생략되게 할 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 디스플레이 표면에 수직면으로부터 측정된 "선경사"가 감소되며, 이는 응답 시간에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. PSA 디스플레이의 경우, 반응성 메조겐의 중합은 액정 혼합물에서 일어나도록 의도된다. 이에 대한 선행 조건은 액정 혼합물 자체가 어떠한 중합가능한 성분도 포함하지 않아야 한다는 것이다. 적합한 중합가능한 화합물은 예컨대 표 G에 열거되어 있다.
또한, 소위 양성 VA 디스플레이는 특히 바람직한 실시양태인 것으로 입증되었다. 이런 디스플레이에서, 양의 유전율을 갖는 액정 매질이 사용된다. 전압 부재 초기 상태에서 액정의 초기 정렬은 여기서 수직형(즉, 기판에 대해 본질적으로 수직)이다. 액정 매질의 층에 본질적으로 평행한 계를 생성하는, 전압을 인터디지털 전극에 인가하는 것은 액정이 기판에 대해 본질적으로 평행한 정렬로 전환되게 한다. 이런 유형의 인터디지털 전극은 또한 보통 IPS 디스플레이에서 사용된다. 또한 상응하는 중합체 안정화(PSA)는 이런 양성 VA 디스플레이에 성공적인 것으로 입증되었다. 응답 시간에서의 상당한 감소가 또한 성취될 수 있다.
특히, 모니터 및 특히 TV 제품에서, 액정 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 휘도(즉, 또한 투과도)를 최적화하는 것이 여전히 바람직하다. 상기 PSA 방법은 여기서 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-양성 VA의 경우에, 다른 파라미터, 예컨대 특히 이런 디스플레이의 명암비의 바람직한 시야각 의존성에 대한 심각한 부정적인 영향 없이 응답 시간의 단축이 달성될 수 있다.
양의 유전 이방성을 갖는 액정 혼합물 및 중합체를 포함하는 디스플레이는 예컨대 WO 2009/156118 A1에 개시되어 있다.
그러나, 종래 기술로부터 공지된 액정 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에 사용되는 경우 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 중합은 바람직하게는 광 개시제의 첨가 없이 UV 광에 의해 수행되어야 하고, 이는 특정 용도에서는 유용할 수 있다. 또한, 액정 혼합물(또한 하기에서는 "액정 호스트 혼합물" 또는 간단히 약어로 "호스트 혼합물"로도 지칭됨) 및 중합가능한 성분을 포함하는, 선택된 "물질 시스템"은, 가능한 최소의 회전 점도 및 가능한 최고의 전기적 성질을 가져야 한다. 소위 "전압 보전율"(약어로 VHR 또는 HR)이 본원에서 강조되어야 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, 액정 혼합물 및 중합가능한 성분의 모든 조합이 PSA 디스플레이에 훨씬 더 적합한 것은 아니라는 문제가 발생하며, 그 이유는, 예를 들어 VHR이 TFT 디스플레이에서 사용하기에 종종 부적합하거나 액정 혼합물의 정렬의 안정화가 불만족스럽기 때문이다.
특히, 실용적 제품에서 단점이 거의 없는 PSA 디스플레이에 대한 이용가능한 신규의 물질을 갖는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 개선된 특성을 갖는, 특히 IPS 및 FFS 유형의 PSA 디스플레이, 및 상기 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질 및 중합가능한 화합물이 여전히 많이 요구되고 있다. 특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답 시간, 낮은 역치 전압, 다수의 그레이 색조, 높은 명암비 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후 높은 전압 보유 비(VHR)의 값 및 개선된 응답 시간을 빨리 생성하는 PSA 디스플레이 및 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 물질에 대한 많은 요구가 존재한다.
본 발명은 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 동시에 매우 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 넓은 시야각 범위, 낮은 역치 전압 및 특히 짧은 응답 시간을 빨리 생성하는 PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 신규의 액정 혼합물 및 신규의 액정 매질을 제공하는 목적에 기초한다.
이 목적은 본 발명에 기재된 액정 매질 및 액정 디스플레이에 의해 본 발명에 따라 성취되었다. 특히, 놀랍게도 PSA에서 본 발명에 따른 액정 매질의 사용은 특히 신속한 응답 시간이 성취될 수 있게 하는 것으로 확인되었다.
일반적으로 이런 디스플레이 및 특히 PSA-IPS 및 PSA-FFS 디스플레이의 경우에서, 개선된 특성을 갖는 신규의 액정 매질이 필요하다. 특히, 어드레싱 시간은 많은 유형의 제품에서 개선되어야 한다. 그러므로, 비교적 낮은 점도(η), 특히 비교적 낮은 회전 점도(γ1)를 갖는 액정 매질이 필요하다. 특히 모니터 제품에서, 회전 점도는 100 mPa·s 이하, 바람직하게는 80 mPa·s 이하, 바람직하게는 60 mPa·s 이하, 특히 바람직하게는 55 mPa·s 이하이어야 한다. 이런 파라미터 외에, 상기 매질은 적합한 폭 및 위치의 네마틱 상 범위 및 적합한 복굴절율(Δn)을 가져야 하고, 유전 이방성(Δε)은 매우 낮은 작동 전압을 빨리 생성하는 데에 충분히 높아야 한다. Δε는 바람직하게는 2 초과, 매우 바람직하게는 3 초과이나, 바람직하게는 20 이하, 특히 바람직하게는 15 이하, 매우 특히 바람직하게는 12 이하이어야 하며, 그 이유는 이것이 적어도 상당히 높은 비저항을 갖는 방식으로 있을 것이기 때문이다.
노트북 또는 다른 휴대용 기기용 디스플레이로서의 제품에서, 회전 점도는 바람직하게는 90 mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 55 mPa·s 이하, 특히 바람직하게는 50 mPa·s 이하이어야 한다.
여기서 유전 이방성은 바람직하게는 3.0 이상, 바람직하게는 4.0 이상, 특히 바람직하게는 6.0 이상이어야 한다.
텔레비전용 디스플레이로서의 제품에서, 유전 이방성은 바람직하게는 2 초과, 특히 바람직하게는 3 초과이나, 바람직하게는 10 미만, 바람직하게는 8 미만, 특히 바람직하게는 5 미만이어야 한다. 여기서 등명점은 50℃ 이상 100℃ 이하의 범위이어야 하고, 복굴절율은 0.08 이상 0.13 이하의 범위이어야 한다.
그러므로, 실용적 제품에 적합한 특성, 예컨대 특히 짧은 응답 시간을 위한 넓은 네마틱 상 범위, 사용되는 디스플레이 유형에 상응하는 적합한 광학 이방성(Δn), 적당히 높은 Δε 및 특히 낮은 점도를 갖는 액정 매질에 대한 상당한 요구가 존재한다.
놀랍게도, 종래 기술의 물질이 갖는 단점을 나타내지 않거나 적어도 상당히 줄어든 정도로 나타내면서, 적당히 높은 Δε, 적합한 상 범위 및 Δn을 갖는 액정 매질을 달성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른, 이러한 개선된 액정 매질은 적어도 하기 화합물들을 포함한다:
- 하나 이상의 중합가능한 하기 화학식 I의 화합물, 및
- 하나 이상의, 양의 유전율을 갖는, 바람직하게는 각각 3 초과의 유전 이방성을 갖는, 하기 화학식 II 및 III의 화합물 군으로부터 선택되는 화합물, 및
- 임의적으로, 하나 이상의, 중성 유전율을 갖는 하기 화학식 IV의 화합물:
[화학식 I]
Figure pat00001
[상기 식에서,
P11 및 P12는 서로 독립적으로 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이고,
Sp11 및 Sp12는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
X11 및 X12는 서로 독립적으로 -O-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O- 또는 단일 결합이고,
L은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고,
r 및 s는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,
t는 0, 1 또는 2이다],
[화학식 II]
Figure pat00002
[화학식 III]
Figure pat00003
[상기 식에서,
R2는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알켄일, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
Figure pat00004
는 각각 서로 독립적으로,
Figure pat00005
를 나타내고,
L21 및 L22는 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L21은 F를 나타내고,
X2는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3, -O-CH2CF3-, -O-CH=CH2, -O-CH=CF2 또는 -CF3, 매우 바람직하게는 F, Cl, -O-CH=CF2 또는 -OCF3를 나타내고,
m은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 2, 특히 바람직하게는 1을 나타내고,
R3은 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알켄일, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
Figure pat00006
는, 각각 서로 독립적으로,
Figure pat00007
를 나타내고,
L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L31은 F를 나타내고,
X3은 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3, -O-CH2CF3-, -O-CH=CF2, -O-CH=CH2 또는 -CF3, 매우 바람직하게는 F, Cl, -O-CH=CF2 또는 -OCF3를 나타내고,
Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
n은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 3, 특히 바람직하게는 1을 나타낸다],
[화학식 IV]
Figure pat00008
[상기 식에서,
R41 및 R42는 서로 독립적으로 상기 화학식 II의 R2에 대해 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 R41은 알킬을 나타내며 R42는 알킬 또는 알콕시를 나타내거나, 또는 R41은 알켄일을 나타내며 R42는 알킬을 나타내고,
Figure pat00009
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00010
이 2회 나타나는 경우는 이들 또한 서로 독립적으로,
Figure pat00011
를 나타내고,
바람직하게는
Figure pat00012
중 하나 이상은
Figure pat00013
를 나타내고,
Z41 및 Z42는 서로 독립적으로, Z41이 2회 나타나는 경우는 이들 또한 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상은 단일 결합을 나타내고,
p는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다].
본원에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 적어도 일반응성 중합가능한 화합물을 포함한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하나 이상의 이반응성 중합가능한 화합물을 포함한다.
본원에 따른 액정 매질은 임의적으로 하나 이상의 중합 개시제, 바람직하게는 하나 이상의 광개시제를 포함한다. 상기 매질 중 상기 광개시제의 농도 또는 광개시제들의 총 농도는 중합가능한 화합물의 총 농도를 기준으로 바람직하게는 0.001% 내지 1%, 더욱 바람직하게는 0.1% 내지 10%이다.
본원에 따른 이런 액정 매질은 바람직하게는 네마틱 상을 갖는다.
또한 본 발명은 전술 및 후술되는 본 발명에 따른 액정 혼합물, 및 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 반응성 메조겐으로부터 선택된 것들을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
또한 본 발명은,
- 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 반응성 메조겐으로부터 선택된 것들을 포함하는 중합가능한 성분(성분 A), 및
- 전술 및 후술되는 하나 이상의 화학식 II 및/또는 III의 화합물을 5% 이상 포함하는 본 발명에 따른 액정 혼합물로 이루어진, (비중합가능한) 액정 성분(성분 B)(또한, 이하에서 "액정 호스트 혼합물" 또는 "호스트 혼합물"로서 불림)
을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 바람직하게는 전기장 및/또는 자기장의 인가 없이 PA 또는 PSA 디스플레이에서 중합가능한 화합물(들)의 동일 반응계 내 중합에 의해 응답 시간을 개선하기 위한, PS 및 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 액정 혼합물 및 액정 매질의 용도, 특히 액정 매질을 함유하는 PS 및 PSA 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다. 그러나, 중합가능한 화합물(들)의 중합은 또한 전기장 및/또는 자기장, 바람직하게는 전기장의 인가에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우 인가된 전압은 낮아야 하고, 특히 0V 내지 사용된 전기-광학적 효과의 역치 전압(Vth) 범위이어야 한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PS-IPS, PSA-IPS, PS-FFS, PSA-FFS, PS-양성 VA 또는 PSA-양성 VA 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 2개의 기판으로 구성된 액정 셀을 포함하는 PS 또는 PSA 유형의 액정 디스플레이에 관한 것이며, 이때 적어도 하나의 기판은 광에 투명하고; 적어도 하나의 기판은 전극 층, 및 상기 기판들 사이에 배치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 액정 매질 층을 포함하고; 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 전압을 인가하여, 액정 셀의 기판들 사이의 액정 매질 중의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합함으로써 수득가능하고; 상기 저분자량 성분은 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 본 발명에 따른 액정 혼합물이다.
또한, 본 발명은 중합가능한 화합물(들)의 중합에 의해 안정화된 액정 매질을 함유하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는 능동 매트릭스(active matrix LCD, 약어로 AMD)에 의해 어드레싱되거나, 바람직하게는 박막 트랜지스터(TFT) 매트릭스에 의해 어드레싱된다. 그러나, 본 발명에 따른 액정은 또한 다른 공지된 어드레싱 수단을 갖는 디스플레이에서도 유리하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 본 발명에 따른 액정 혼합물과, 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제를 혼합함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 혼합물과, 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제를 혼합하고; 이러한 혼합물을, 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 액정 셀에 도입하고; 임의적으로 전압, 바람직하게는 0V 내지 Vth 범위의 전압을 인가하여, 특히 바람직하게는 전압 인가 없이 상기 중합가능한 화합물을 중합함으로써, 본 발명에 따른 액정 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 임의적으로 전압을 인가하여 중합가능한 화합물을 중합함으로써 본 발명에 따른 매질이 디스플레이에서 안정화되는, 액정 디스플레이의 제조 방법에 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, 액정 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 액정 매질의 액정 분자들의 경사 정렬에 관한 것이다. 본원에서 경사 각은, 액정 분자(액정 방향자)의 종방향 분자 축 및 평면-평행 외측 플레이트 면(이는 액정 셀 면을 형성함) 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다.
"메소젠성 기"라는 용어는, 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 이방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합가능한 물질 중에 액정(LC) 상을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물) 자체가 액정 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 액정 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 액정 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.
또한, "스페이서 기" 또는 약어로 "스페이서"(상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭됨)라는 용어는 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, 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합가능한 기를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
"반응성 메소젠" 또는 "RM"이라는 용어는, 메소젠성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기(이는 또한 중합가능한 기 또는 P 기로도 공지됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
"저분자량 화합물" 및 "비중합가능한 화합물"이라는 용어는, 당업자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.
"비중합가능한"은 화합물들이 적어도 상기 중합가능한 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서의 중합 반응에 대해 안정하거나 또는 비-반응성임을 의미한다.
본 발명의 목적을 위해, "액정 매질"이라는 용어는, 액정 혼합물, 및 하나 이상의 중합가능한 화합물(예를 들면, 반응성 메소젠)을 포함하는 매질을 나타내는 것으로 의도된다. "액정 혼합물"(또는 "호스트 혼합물")이라는 용어는, 바람직하게는 2종 이상의 액정 화합물의 비중합가능한 저분자량 화합물 및 임의적으로 추가의 예를 들면 키랄 도판트 또는 안정화제로만 이루어진 액정 혼합물을 나타내는 것으로 의도된다.
네마틱 상, 특히 실온에서 네마틱 상을 갖는 액정 혼합물 및 액정 매질이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 액정 혼합물 및 액정 매질은 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합가능하거나 비중합가능할 수 있다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 중합가능한 성분으로 분류된다. 따라서, 비중합가능한 첨가제는 액정 혼합물(호스트 혼합물), 또는 비중합가능한 성분으로 분류된다.
PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 상기 중합가능한 화합물은, 임의적으로 전압, 바람직하게는 0V 내지 Vth 범위의 전압을 인가하여, 특히 바람직하게는 전압 인가 없이 상기 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 내에서 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우). 상기 중합은 단일 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저, 정렬의 안정화를 생성하기 위해 전압을 인가하여 제 1 단계에서 중합을 수행하고, 후속적으로 제 2 중합 단계에서, 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. 예를 들어, 자유-라디칼 중합에 적합한 것은 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 651(등록상표), 이르가큐어 184(등록상표), 이르가큐어 907(등록상표), 이르가큐어 369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure) 1173(등록상표)(모두 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 액정 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
또한, 상기 중합가능한 성분(성분 A) 또는 상기 액정 매질(성분 B)은, 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) 1076(시바 아게)이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합가능한 성분(A)의 총량을 기준으로 안정화제의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
상기 중합가능한 화합물은 또한 개시제가 없는 중합에 적합하며, 이는, 예를 들어 더 낮은 재료 비용, 및 특히 개시제의 가능한 잔량 및 이의 분해 생성물로 인한 액정 매질의 오염이 더 적은 것과 같은 상당한 이점을 수반한다.
PSA 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 5 중량% 이하, 특히 바람직하게는 3 중량% 이하, 및 바람직하게는 0.01 중량% 이상, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이상의 중합가능한 화합물, 특히 상기 및 하기 기술되는 화학식의 중합가능한 화합물을 포함한다.
상기 중합가능한 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 액정 매질이 특히 바람직하다.
또한, 성분 (A) 및/또는 (B)가 오로지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 비키랄 중합가능한 화합물 및 액정 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분(또는 성분 A)가, 하나의 중합가능한 기를 함유하는 중합가능한 화합물(일반응성) 하나 이상; 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 중합가능한 기를 갖는 중합가능한 화합물(이반응성 또는 다중반응성) 하나 이상을 포함하는, 액정 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분(또는 성분 A)가 2개의 중합가능한 기를 함유하는 중합가능한 화합물(이반응성)로 독점적으로 이루어진 PSA 디스플레이 및 액정 매질이 바람직하다.
상기 액정 혼합물에 상기 중합가능한 화합물을 개별적으로 첨가할 수 있지만, 본 발명에 따른 둘 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 상기 혼합물의 중합의 경우, 공중합체가 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 및 하기 언급되는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합가능한 화합물은 메소젠성 또는 비-메소젠성일 수 있다. 반응성 메소젠(RM)으로도 알려져 있는 중합가능한 메소젠성 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 매질 및 PSA 디스플레이에 사용하기 적합하고 바람직한 RM이 하기에 기술된다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 0.05 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 4.0%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2.0%의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 화학식 I의 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위-화학식들(I-1 내지 I-10)로부터 선택된다:
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 식에서,
L, r, s 및 t는 전술된 의미를 갖고,
n 및 m은 서로 독립적으로 1 내지 18, 바람직하게는 2 내지 5의 정수이다.
용어 "탄소 기"는 추가의 원자를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 또는 임의적으로 하나 이상의 추가의 원자, 예컨대 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge(예컨대 카보닐 등)를 함유하며 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 일가 또는 다가 유기 기를 나타낸다. 용어 "탄화수소 기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가로 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I, 바람직하게는 F 또는 Cl, 특히 바람직하게는 F를 나타낸다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예컨대 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 탄소수 3 초과의 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄형, 분지형 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결기 또는 축합된 고리를 가질 수도 있다.
용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 상기 정의에 따른 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 임의적으로 치환된 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25, 특히 바람직하게는 1 내지 18의 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시, 임의적으로 치환된 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 아릴 또는 아릴옥시, 또는 임의적으로 치환된 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C4O 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬디엔일, 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. 특히 바람직한 것은 C1-C22 알킬, C2-C22 알켄일, C2-C22 알킨일, C3-C22 알릴, C4-C22 알킬디엔일, C6-C12 아릴, C6-C20 아릴알킬 및 C2-C20 헤테로아릴이다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 라디칼로서, 이들은 비치환되거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN로 일치환 또는 다중치환되며, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기가 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접적으로 결합되지 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 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 쇄를 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 C 원자들은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 불소, 임의적으로 치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴 또는 아릴옥시 기 또는 임의적으로 치환된 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
바람직한 알킬 기는, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다. 특히 바람직한 알킬 기는 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, n-헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실 등이다.
바람직한 알켄일 기는, 예컨대 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다. 특히 바람직한 알켄일 기는 예컨대 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일, 헵텐일, 옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예컨대 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, n-운데실옥시, n-도데실옥시 등이다. 특히 바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시 및 t-부톡시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예컨대 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기가 단환형 또는 다환형일 수 있으며, 즉 이들은 하나의 고리(예컨대, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 가질 수 있고, 이들은 또한 융합되거나(예컨대, 나프틸) 또는 공유 결합될 수 있거나(예컨대, 바이페닐), 또는 융합 및 결합된 고리들의 조합을 함유할 수도 있다. 헤테로아릴 기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
특히 바람직한 것은 탄소수 6 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 탄소수 2 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기이며, 이들은 임의적으로 융합 고리를 함유하며 임의적으로 치환된다. 또한 바람직한 것은 5-, 6- 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기로서, 이때 하나 이상의 CH 기는, O 원자들 및/또는 S 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로, N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
상기 중합가능한 화합물 및 RM은 당해 기술 분야의 숙련가에게 공지되어 있고 문헌(예를 들어 표준 작업에서 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기재된 공정과 유사하게 제조된다. 추가 합성 방법은 상기 및 하기에 인용되는 문헌에 제공되어 있다. 가장 단순한 경우에서, 이런 RM의 합성은 예컨대 탈수제, 예컨대 DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드)의 존재 하에 기 P를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물, 예컨대 (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산을 사용하여 2,6-다이하이드록시-나프탈렌 또는 4,4'-다이하이드록시바이페닐의 에스터화 또는 에터화에 의해 수행된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물의 제조는 통상적인 방식 그 자체로, 예컨대 전술된 화합물들 중 하나 이상을 하나 이상의 상기 정의된 중합가능한 화합물, 임의적으로 추가 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함에 의해 수행된다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 성분들의 목적하는 양은, 유리하게는 승온에서 기본 구성물을 구성하는 성분 중에 용해된다. 또한, 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에서 성분의 용액들을 혼합하고 철저하게 혼합한 후 예컨대 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것이 가능하다. 또한 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 또한 예컨대 H, N, O, Cl 또는 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물들을 포함할 수도 있음은 당업계의 숙련자에게 당연하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는 본원에 개시된 종래의 기술에 기재된 PSA 디스플레이에 대한 통상의 형상에 상응한다. 돌출이 없는 형상이 바람직하고, 특히 착색된-필터 면이 비구조화되고, TFT 면 상의 전극만이 슬릿을 갖는 형상이 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 바람직하고 적합한 전극 구조는 예컨대 US 2006/0066793 A1에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 액정 혼합물 및 액정 매질은 원칙적으로는 PS 또는 PSA 유형의 디스플레이, 특히 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 기반한 것들, 특히 바람직하게는 PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에 적합하다. 그러나, 또한 당업계의 숙련자는, 예컨대 기본 구조를 통해, 또는 사용되는 개별 부품들, 예컨대 기판, 정렬 층, 전극, 어드레싱 요소, 백라이팅, 편광기, 착색된 필터, 임의적으로 존재하는 보상 필름 등의 성질, 배열 또는 구조를 통해, 진보적 단계 없이 전술된 디스플레이와는 상이한 PS 또는 PSA 유형의 다른 디스플레이에서 본 발명에 따른 적합한 액정 혼합물 및 액정 매질을 사용할 수 있다.
화학식 II 내지 V의 개별 화합물들은 1 내지 20%, 바람직하게는 1 내지 15%의 농도로 사용된다. 이들 한계값은 특히 각 경우에서 2종 이상의 동종 화합물, 즉 동일 화학식의 화합물이 사용되는 경우에 적용된다. 오직 한 화학식의 화합물의 단일 물질(즉, 오직 하나의 동족체(homologue))이 사용되는 경우, 그의 농도는 2 내지 20%, 일부 화합물의 경우 30% 이상까지의 범위일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 II-1 내지 II-2의 화합물로부터 선택되고/되거나 하기 화학식 III-1 및 III-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는, 3 초과의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 양의 유전율을 갖는 화합물을 포함하며, 본 발명에 따른 매질은, 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물에 대한 대안으로 또는 그들 이외에 추가로, 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00017
Figure pat00018
[상기 식에서,
파라미터들은 상기 화학식 II에서 기재된 각각의 의미들을 갖고,
L23 및 L24는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L23은 F를 나타내고,
Figure pat00019
는
Figure pat00020
에 대해 주어진 의미들 중 하나를 갖고,
X2는 바람직하게는 F 또는 OCF3, 특히 바람직하게는 F를 나타낸다],
Figure pat00021
[상기 식에서, 파라미터들은 화학식 III에 대해 주어진 의미를 갖는다],
Figure pat00022
[상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 각각의 의미들을 갖는다].
상기 액정 매질은 바람직하게는, L21 및 L22 및/또는 L23 및 L24 둘다가 F를 나타내는 화학식 II-1 내지 II-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, L21, L22, L23 및 L24 모두가 F를 나타내는 화학식 II-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물을 포함하며, 화학식 II-1의 화합물은 바람직하게는 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00023
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고,
파라미터 L25 및 L26은 서로 및 다른 파라미터와 독립적으로 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 화학식 II-1a 및 II-1b에서 L21 및 L22는 둘다 F를 나타내고, 화학식 II-1c 및 II-1d에서 L21 및 L22는 둘다 F를 나타내고/나타내거나 L23 및 L24는 둘다 F를 나타내고, 화학식 II-1e에서 L21, L22 및 L23은 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 II-2a 내지 II-2j의 화합물들, 바람직하게는 화학식 II-2j의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고,
L25 내지 L28은 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L27 및 L28은 둘다 H를 나타내고, 특히 바람직하게는 L26은 H를 나타낸다.
액정 매질은 바람직하게는 화학식 II-1a 내지 II-1e에서 L21 및 L22가 둘다 F이고/이거나 L23 및 L24가 둘다 F인 화합물들의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 화학식 II-1a 내지 II-1i에서 L21, L22, L23 및 L24가 모두 F를 나타내는 화합물들의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 화학식 II-2의 화합물은 하기 화학식의 화합물들이다:
Figure pat00026
Figure pat00027
상기 식에서,
R2 및 X2는 상기 기재된 의미들을 갖고, X2는 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물을 포함한다. 이러한 화학식 III-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-1a 내지 III-1j, 바람직하게는 화학식 III-1c, III-1f, III-1g 및 III-1j의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00028
Figure pat00029
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는 파라미터들은 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고,
파라미터 L33, L34, L35 및 L36은 서로 및 다른 파라미터와 독립적으로 H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1c의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1c-1 내지 III-1c-5, 바람직하게는 III-1c-3 및 III-1c-4의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00030
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1f의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1f-1 내지 III-1f-5, 바람직하게는 화학식 III-1f-1, III-1f-2, III-1f-4 및 III-1f-5, 더욱 바람직하게는 III-1f-1, III-1f-4 및 III-1f-5의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00031
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1g의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1g-1 내지 III-1g-5, 바람직하게는 화학식 III-1g-3의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00032
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1h의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1h-1 내지 III-1h-3, 바람직하게는 화학식 III-1h-3의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00033
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 의미들을 갖고, X3은 바람직하게는 F를 타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1i의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1i-1 및 III-1i-2, 바람직하게는 화학식 III-1i-2의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00034
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 의미들을 갖고, X3은 바람직하게는 F를 타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1j의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-1j-1 내지 III-1j-2, 바람직하게는 화학식 III-1j-1의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00035
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 의미들을 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물을 포함한다. 화학식 III-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-2a 및 III-2b의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00036
상기 식에서,
파라미터들은 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고,
파라미터 L33 및 L34는 서로 및 다른 파라미터와 독립적으로 H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-2a의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-2a-1 내지 III-2a-6의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00037
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-2b의 화합물을 포함하고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III-2b-1 내지 III-2b-4의 화합물들, 바람직하게는 화학식 III-2b-4의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00038
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물에 대한 대안으로 또는 이들 이외에 추가로, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00039
상기 식에서,
파라미터들은 상기 화학식 III에서 기재된 각각의 의미들을 갖는다.
이들 화합물들은 바람직하게는 하기 화학식 III-3a 및 III-3b의 화합물들의 군으로부터 선택된다:
Figure pat00040
상기 식에서,
R3은 상기 기재된 의미를 갖는다.
바람직하게는 본 발명에 따른 액정 매질은, 바람직하게는 화학식 IV 및 V의 화합물들의 군으로부터 선택되는, -1.5 내지 3 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 중성 유전율을 갖는 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 IV-1 내지 IV-6의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00041
상기 식에서,
R41 및 R42는 상기 화학식 IV에서 기재된 각각의 의미들을 갖고,
화학식 IV-1, IV-5 및 IV-6에서, R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 더욱 바람직하게는 알켄일을 나타내고, R42는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 더욱 바람직하게는 알킬을 나타내고,
화학식 IV-2에서, R41 및 R42는 바람직하게는 알킬을 나타내고,
화학식 IV-4에서, R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 더욱 바람직하게는 알킬을 나타내고, R42는 바람직하게는 알킬 또는 알콕시, 더욱 바람직하게는 알콕시를 나타낸다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 IV-1, IV-4, IV-5 및 IV-6의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물, 및 화학식 IV-4 및 IV-5의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하며, 더욱 바람직하게는 각 경우에 하나 이상의 화학식 IV-1, IV-4 및 IV-5의 화합물, 매우 바람직하게는 각 경우에 하나 이상의 화학식 IV-1, IV-4, IV-5 및 IV-6의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 IV-1, 더욱 바람직하게는 이의 각각의 하위-화학식인 화학식 CC-n-m 및/또는 CC-n-Om 및/또는 CC-n-V 및/또는 CC-nV-m 및/또는 CC-Vn-m으로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CC-n-m 및/또는 CC-n-V 및/또는 CC-nV-m의 화합물, 및 매우 바람직하게는 화학식 CC-3-1, CC-3-2, CC-3-3, CC-3-4, CC-3-5, CC-3-O1, CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V 및 CC-3-V1의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 IV-4, 더욱 바람직하게는 이의 각각의 하위-화학식인 화학식 CP-V-n 및/또는 CP-nV-m 및/또는 CP-Vn-m으로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CP-nV-m 및/또는 CP-V2-n의 화합물, 및 매우 바람직하게는 화학식 CP-2V-1, CP-1V-2 및 CP-V2-1의 화합물 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 IV-5, 더욱 바람직하게는 이의 각각의 하위-화학식인 화학식 CCP-V-n 및/또는 CCP-nV-m 및/또는 CCP-Vn-m으로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CCP-V-n 및/또는 CCP-V2-n의 화합물, 및 매우 바람직하게는 화학식 CCP-V-1 및 CCP-V2-1의 화합물 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
유사하게, 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 화학식 IV-1, 더욱 바람직하게는 이의 하위-화학식인 화학식 CC-n-m, CC-n-Om, CC-n-V, CC-n-Vm, CC-V-V, CC-V-Vn 및/또는 CC-nV-Vm으로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CC-n-m 및/또는 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm, 매우 바람직하게는 화학식 CC-3-1, CC-3-2, CC-3-3, CC-3-4, CC-3-5, CC-3-O1, CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V 및 CC-3-V1의 군으로부터 선택된 화합물, 및 특히 바람직하게는 화학식 CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V, CC-3-V1, CC-4-V1, CC-5-V1, CC-3-V2 및 CC-V-V1의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
전술한 실시양태와 동일하거나 상이할 수 있는 본 발명의 더욱 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 혼합물은, 상기 나타낸 바와 같은 화학식 IV-1 내지 IV-6의 화합물, 및 임의적으로 하기 화학식 IV-7 내지 IV-14의 화합물, 바람직하게는 화학식 IV-7 및/또는 IV-14의 화합물 군으로부터 선택된 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pat00042
상기 식에서,
R41 및 R42는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고,
L4는 H 또는 F이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 화학식 IV-7, 더욱 바람직하게는 이의 각각의 하위-화학식인 화학식 CPP-3-2, CPP-5-2 및 CGP-3-2로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CPP-3-2 및/또는 CGP-3-2, 매우 바람직하게는 화학식 CPP-3-2의 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 화학식 IV-14, 더욱 바람직하게는 이의 각각의 하위-화학식인 화학식 CPGP-3-2, CPGP-5-2 및 CPGP-3-4로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CPGP-3-2 및/또는 CPGP-3-2, 매우 바람직하게는 화학식 CPGP-5-2의 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 V의, -1.5 내지 3 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 중성 유전율을 갖는 화합물을 추가로 포함한다:
[화학식 V]
Figure pat00043
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로 화학식 II에서 R2에 대해 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는 R51은 알킬을 나타내고, R52는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
Figure pat00044
는 각각 서로 독립적으로
Figure pat00045
을 나타내고,
바람직하게는 하나 이상의
Figure pat00046
는
Figure pat00047
를 나타내고,
Z51 및 Z52는 서로 독립적으로, Z51이 2회 나타나는 경우는 이들은 또한 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들의 하나 이상은 단일 결합을 나타내고,
r은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1, 특히 바람직하게는 1을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 V-1 및 V-2, 바람직하게는 화학식 V-1의 화합물들의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pat00048
상기 식에서,
R51 및 R52는 화학식 V에서 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고, R51은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 화학식 V-1에서 R52는 바람직하게는 알켄일, 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타내고, 화학식 V-2에서 R52는 바람직하게는 알킬, 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 V-1 및 V-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하고, 이때 R51은 바람직하게는 n-알킬을 나타내고, 화학식 V-1에서 R52는 바람직하게는 알켄일을 나타내고, 화학식 V-2에서 R52는 바람직하게는 n-알킬을 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 V-1의 화합물, 더욱 바람직하게는 이것의 하위-화학식 PP-n-2Vm의 화합물, 더욱더 바람직하게는 화학식 PP-1-2V1의 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 V-2의 화합물, 더욱 바람직하게는 이것의 하위-화학식 PGP-n-m, PGP-n-2V 및 PGP-n-2Vm의 화합물, 더욱더 바람직하게는 이것의 하위-화학식 PGP-3-m, PGP-n-2V 및 PGP-n-V1, 매우 바람직하게는 화학식 PGP-3-2, PGP-3-3, PGP-3-4, PGP-3-5, PGP-1-2V, PGP-2-2V 및 PGP-3-2V로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있거나, 하기 표 A 내지 C로부터 분명하다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 I 내지 V의 화합물들, 바람직하게는 화학식 I 내지 IV의 화합물들, 더욱 바람직하게는 이들로 주로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 이들로 본질적으로 이루어지고, 매우 바람직하게는 이들로 전적으로 이루어진다.
화학식 I의 화합물 외에, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 바람직하게는 화학식 II 및/또는 III의 화합물, 바람직하게는 화학식 II의 화합물과 화학식 III의 화합물을 포함한다. 본 발명에 따른 액정 혼합물은 특히 바람직하게는 화학식 IV 및/또는 V의 화합물, 특히 바람직하게는 화학식 IV의 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다.
물론, 본 발명에 따른 혼합물은 각 경우에 5종의 화학식, 즉 화학식 I 내지 V 중 여러 개, 심지어는 모든 5종의 화학식, 즉 화학식 I 내지 V의 화합물을 하나 이상 포함할 수도 있다.
본원에서 조성물과 관련하여 "포함한다"란, 관련된 개체, 즉 일반적으로는 매질이, 기재된 화합물이나 화합물들을 바람직하게는 총 농도의 10% 이상, 더욱 및 매우 바람직하게는 20% 이상 함유하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, 본원에서 "주로 이루어진다"란, 관련된 개체가, 기재된 화합물이나 화합물들을 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 매우 바람직하게는 70% 이상 함유하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, 본원에서 "본질적으로 이루어진다"란, 관련된 개체가, 기재된 화합물이나 화합물들을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 및 매우 바람직하게는 95% 이상 함유하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, 본원에서 "전적으로 이루어진다"란, 관련된 개체가, 제시된 화합물이나 화합물들을 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 매우 더 바람직하게는 100.0% 함유하는 것을 의미한다.
상기에서 명백하게 언급되지 않은 다른 메조겐성 화합물도 임의적으로 및 유리하게, 본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은 65℃ 이상, 더욱 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱더 바람직하게는 80℃ 이상, 특히 바람직하게는 85℃ 이상 및 매우 바람직하게는 90℃ 이상의 등명점을 갖는다.
본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 적어도 0℃ 이하 내지 65℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 매우 바람직하게는 적어도 -30℃ 이하 내지 70℃ 이상, 특히 적어도 -40℃ 이하 내지 90℃ 이상에 걸쳐 있다. 개별적인 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 100℃ 이상, 심지어는 110℃ 이상의 온도로 확장될 수 있다.
본 발명에 따른 액정 매질의 1 ㎑ 및 20℃에서의 Δε은 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상이다. 특히, Δε은 10 이하이지만, 양성 VA 디스플레이의 경우 30 이하까지도 가능하다.
본 발명에 따른 액정 매질의 589 nm(NaD) 및 20℃에서의 Δn은 바람직하게는 0.080 이상 내지 0.120 이하의 범위, 더욱 바람직하게는 0.085 이상 내지 0.115 이하의 범위, 더 더욱 바람직하게는 0.090 이상 내지 0.110 이하의 범위, 매우 특히 바람직하게는 0.095 이상 내지 0.105 이하의 범위이다.
텔레비전 제품용 IPS 디스플레이에서, 약 15.6V 또는 약 18V의 드라이버 전압을 갖는 드라이버가 바람직하게 사용된다.
화학식 II 및 III의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 2% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 3% 내지 35%, 더욱더 바람직하게는 4% 내지 30%의 농도로 사용된다.
화학식 IV 및 V의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 2% 내지 70%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 65%, 더욱더 바람직하게는 10% 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 10%(바람직하게는 15%) 내지 55%의 총 농도로 사용된다.
본 발명에 따른 매질은 물리적 특성을 조절하기 위해 추가의 액정 화합물을 임의적으로 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 당업계의 숙련자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질 중의 이러한 화합물의 농도는 바람직하게는 0% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20%, 매우 바람직하게는 1% 내지 15%이다.
임의적으로 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I의 화합물 또는 화합물들 외에 하나의 반응성 화합물 또는 그 이상의 반응성 화합물을 추가로 포함하고, 이때 이들 각각은 메소젠성 화합물 또는 비-메소젠성, 등방성 화합물일 수 있다.
또한 임의적으로 본 발명에 따른 액정 매질은 중합 개시제, 바람직하게는 광개시제를 추가로 포함한다.
특히, 하기에 기술되는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 바람직하게는 화학식 IV, 더욱 바람직하게는 화학식 IV-1, 더욱더 바람직하게는 이의 하위-화학식인 화학식 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm으로부터 선택된 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 CC-n-V1 및/또는 CC-n-V의 군으로부터 선택된 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V 및 CC-3-V1의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 제시되어 있다.
본 발명에 따른 매질 중의 화학식 CC-3-V의 화합물의 농도는 바람직하게는 20% 내지 65%이고, 특히 바람직하게는 25% 내지 55%이다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 화학식 I, II, III, IV 및 V, 바람직하게는 화학식 I, II, III 및 IV 또는 V의 화합물 하나 이상을 총 50% 내지 100%, 더욱 바람직하게는 70% 내지 100%, 매우 바람직하게는 80% 내지 100%, 특히 90% 내지 100%로 포함하고, 바람직하게는 이들 화합물들로 주로 이루어지고, 매우 바람직하게는 이들 화합물들로 전적으로 이루어진다.
화학식 IV 및/또는 V, 바람직하게는 화학식 IV의 화합물의 사용에서, 본 발명은 두 가지의 상이한 실시양태를 갖는다.
이들 세 가지의 실시양태 중 제 1의 실시양태에서, 본 액정 혼합물은 하나 이상의 비-말단 알켄일 기를 갖는 화학식 IV 및/또는 V의 화합물을 하나 이상 갖지만(예컨대, CC-R-V1, PP-1-2V1 및 CCP-2V-1), 하나 이상의 말단 알켄일 기를 갖는 이들 화학식의 화합물을 극히 적게 포함하거나 전혀 포함하지 않는다(예컨대, CC-3-V, CCP-V-1 및 PGP-2-2V). 대신, 이 실시양태에 따른 액정 혼합물은 바람직하게는 1 또는 2개의 비-말단 알켄일 기를 갖는 화학식 IV 및/또는 V의 화합물 및/또는 알킬 말단 기 및 알킬 또는 알콕시 말단 기를 함유하는 이들 화학식의 화합물을 포함한다. 화학식 IV 및 V의 화합물을 형성하는 성분은 1 또는 2개의 비-말단 알켄일 기를 함유하는 화합물 및/또는 알킬 말단 기 및 알킬 또는 알콕시 말단 기를 함유하는 화합물, 바람직하게는 1 또는 2개의 비-말단 알켄일 기를 함유하는 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 이로 본질적으로 이루어지고, 매우 바람직하게는 이로 전적으로 이루어진다. 액정 혼합물 중, 바람직하게는 이 성분 중 하나 이상의 비-말단 알켄일 기를 함유하는 상응하는 화합물의 비율은 바람직하게는 5% 이상, 바람직하게는 10% 이상, 바람직하게는 70% 이하, 바람직하게는 60% 이하이다.
이들의 바람직한 제 2의 실시양태에서, 본 액정 화합물은, 상기 제 1의 바람직한 실시양태에서 이미 언급된 화학식 IV 및/또는 V의 화합물 외에 또는 이의 대안으로 1 또는 2개의 말단 알켄일 기를 갖는 이들 화학식의 화합물을 하나 이상 포함한다. 이 실시양태에서, 본 액정 혼합물은 바람직하게는 1 또는 2개의 말단 알켄일 기를 갖는 화학식 IV 및/또는 V의 화합물을 포함한다. 화학식 IV 및 V의 화합물을 형성하는 성분은 1 또는 2개의 말단 알켄일 기를 함유하는 화합물로 바람직하게는 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 이로 본질적으로 이루어지고, 매우 바람직하게는 이로 전적으로 이루어진다. 액정 혼합물, 바람직하게는 이 성분 중 하나 이상의 말단 알켄일 기를 함유하는 상응하는 화합물의 비율은 바람직하게는 10 내지 70%, 바람직하게는 60% 이하이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 액정 매질에 대한 조건은 하기와 같이 주어진다. 이들 바람직한 조건은 개별적으로 이행되거나 바람직하게는 서로 조합되어 이행될 수 있다. 이들의 2원 조합이 바람직하지만, 특히 이들의 3원 또는 그 이상의 조합이 바람직하다.
- 상기 매질은 화학식 II의 화합물을 1% 미만으로, 또는 심지어 바람직하게는 화학식 II의 화합물을 전혀 포함하지 않는다.
- 위에 제시된 조건에 대한 대안으로, 상기 매질은 화학식 II-1 및 II-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는, 바람직하게는 화학식 II-1d 및 II-2j의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 포함하고, 이 경우에, 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 1% 내지 15%, 바람직하게는 1.5% 내지 10%, 및 가장 바람직하게는 2% 내지 5% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 III-1, 바람직하게는 화학식 III-1f, 바람직하게는 화학식 III-1f-1, III-1f-4 및 III-1f-5, 가장 바람직하게는 III-1f-1 및/또는 III-1f-4의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 2% 내지 20%, 바람직하게는 3% 내지 15%, 및 가장 바람직하게는 4% 내지 12% 범위이다.
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 III-1f-1의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 1% 내지 15%, 바람직하게는 2% 내지 10%, 및 가장 바람직하게는 3% 내지 8% 범위이다.
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 III-1f-4의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 3% 내지 20%, 바람직하게는 4% 내지 15%, 및 가장 바람직하게는 6% 내지 12% 범위이다.
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 III-1f-5의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 3% 내지 20%, 바람직하게는 4% 내지 15%, 및 가장 바람직하게는 6% 내지 12% 범위이다.
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게는 화학식 IV-1 및 IV-5의 화합물들의 군, 바람직하게는 화학식 CC-n-V1 및/또는 CC-n-V 및/또는 CCP-V-1 및/또는 CCP-V-1 및/또는 CCP-V2-1의 화합물들의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 45% 내지 65%, 바람직하게는 50% 내지 60%, 및 가장 바람직하게는 53% 내지 58% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 CC-3-V의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 20% 내지 55%, 바람직하게는 20% 내지 30%, 및 가장 바람직하게는 45% 내지 55% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 CC-3-V1의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 2% 내지 10%, 바람직하게는 4% 내지 8% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 CCP-V-1 및/또는 CCP-2V-1의 화합물을 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중에 존재하는 이들 화합물 각각의 총 농도는 5% 내지 20%, 바람직하게는 10% 내지 15% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 V, 바람직하게는 화학식 V-1, 바람직하게는 화학식 PP-1-2V1의 화합물을 하나 이상 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 5% 내지 10% 범위이다.
- 상기 액정 매질의 등명점은 80℃ 이상, 더욱 바람직하게는 90℃ 이상이고, 바람직하게는 상기 매질은 4개의 6원 고리를 갖는 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게는 이들 화합물은 화학식 III-1h, III-1i, III-1j 및 IV-14, 바람직하게는 화학식 III-1h-3 및/또는 III-1j-1 및/또는 CPGP-3-2 및/또는 CPGP-5-2 및/또는 CPGP-3-4의 화합물들의 군으로부터 선택되고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중 이들 화합물의 총 농도는 1% 내지 12%, 바람직하게는 2% 내지 8% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 IV-14, 바람직하게는 화학식 CPGP-3-2 및/또는 CPGP-5-2 및/또는 CPGP-3-4의 화합물을 하나 이상 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중에 존재하는 이들 화합물 각각의 총 농도는 1% 내지 7%, 바람직하게는 2% 내지 5% 범위이다.
- 상기 매질은 화학식 IV-7의 화합물, 바람직하게는 화학식 CPP-3-2, CPP-5-2 및 CGP-3-2, 더욱 바람직하게는 화학식 CPP-3-2 및/또는 CGP-3-2, 매우 특히 바람직하게는 화학식 CPP-3-2의 화합물을 하나 이상 포함하고, 이 경우에 바람직하게는 상기 매질 중에 존재하는 이들 화합물 각각의 총 농도는 2% 내지 15%, 바람직하게는 5% 내지 9% 범위이다.
본원에서, "양의 유전율을 갖는(dielectrically positive)"이라는 표현은, Δε가 3.0을 초과하는 화합물 또는 성분을 의미하고, "중성 유전율을 갖는(dielectrically neutral)"이란 표현은, Δε가 -1.5 이상 3.0 이하인 화합물 또는 성분을 의미하며, "음의 유전율을 갖는(dielectrically negative)"이란 표현은, Δε가 -1.5 미만인 화합물 또는 성분을 의미한다. Δε는 1 ㎑ 진동수 및 20℃에서 측정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중 각각의 개별적인 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 각각의 화합물의 호스트 혼합물에 대한 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 시험 혼합물의 전기용량(capacity)은 수직(homeotropic) 정렬을 갖는 셀 및 수평(homogeneous) 정렬을 갖는 셀 모두에서 결정된다. 상기 두 유형의 셀 모두에서 층의 두께는 약 20 ㎛이다. 인가 전압은 1 ㎑의 진동수를 갖는 방형파(rectangular wave)이며 전형적으로 0.5V 내지 1.0V의 실효값이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 전기용량의 역치 미만이도록 선택된다.
Δε는 (ε∥-ε⊥)으로 정의되고, εav는 (ε∥+2ε⊥)/3으로 정의된다.
양의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-4792이고, 중성 유전율을 갖는 화합물 및 음의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-3086이며, 상기 혼합물들은 모두 독일 메르크 카게아아(Merck KGaA) 제품이다. 화합물의 유전 상수의 절대값은, 관심 화합물을 첨가할 경우 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 관심 화합물의 100% 농도까지 외삽법으로 산정된다.
20℃ 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 그 자체로 측정되며, 나머지 것들은 화합물처럼 취급된다.
명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 "역치 전압(Vth)"이란 용어는 광학 역치를 지칭하며 10% 상대 명암비(V10)로 제시되고, "포화 전압"이란 용어는 광학 포화를 지칭하며 90% 상대 명암비(V90)로 제시된다. 또한, 프리데릭스(Freedericks)-역치(VFr)라고도 불리우는 전기용량의 역치 전압(V0)은 명시적으로 언급되는 경우에만 사용된다.
명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 제시된 파라미터들의 범위는 모두 한계치를 포함한다.
다양한 범위의 특성을 지시하는 상이한 상한치 및 하한치가 서로 결합되는 경우에는 추가적인 바람직한 범위가 발생한다.
명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원 전체에서 하기 조건 및 정의가 적용된다. 모든 농도는 중량%로 제시되며, 각각의 전체 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨 온도로 제시되며, 모든 온도 차이는 섭씨 온도 차이로 제시된다. 모든 물리적 특성은 문헌[메르크 액정, 액정의 물리적 특성(Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals), 1997년 11월 판, 메르크 카게아아, 독일]에 따라 측정되며, 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 20℃의 온도에 대하여 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 ㎑ 진동수에서 결정된다. 역치 전압뿐만 아니라 모든 다른 전기광학 특성은 독일의 메르크 카게아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 측정하였다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀은 약 20 ㎛의 셀 두께를 갖는다. 전극은 1.13 ㎠ 면적과 보호링(guard ring)을 갖춘 원형 ITO 전극이었다. 정렬층은 수직(homeotropic) 정렬(ε⊥)에 대해서는 일본 니산 케미칼스(Nissan Chemicals)의 SE-1211이었고, 수평(homogeneous) 정렬(ε∥)에 대해서는 일본 신테틱 러버(Synthetic Rubber)의 폴리이마이드 AL-1054이었다. 전기용량은 0.3Vrms의 전압을 갖는 사인파를 사용하는 진동수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 결정하였다. 전기광학 측정에 사용된 광은 백색 광이었다. 본원에서는 독일 아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers)에서 시판되는 DMS 기기를 사용하는 장비를 사용하였다. 특징 전압은 수직 관찰하에 결정하였다. 역치 전압(V10), 중간 그레이(mid-grey) 전압(V50) 및 포화 전압(V90)은 각각 10%, 50% 및 90% 상대 명암비에 대하여 결정하였다.
본 발명에 따른 액정 혼합물 및 액정 매질은 예컨대 하나 이상의 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 F로부터의 화합물들의 군으로부터 선택된 키랄 도판트를 통상적인 농도로 포함할 수 있다. 이들 키랄 도판트의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0% 내지 10%, 바람직하게는 0.1% 내지 6% 범위이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1% 내지 3% 범위이다. 본 발명에서 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 값 및 농도를 언급할 경우, 상기 성분들 및 이와 유사한 첨가제의 농도는 고려하지 않는다.
또한, 다색성(pleochroic) 염료, 나노입자, 전도성(conductive) 염, 착체 염 및 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 변화시키기 위한 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제 0 내지 15%, 바람직하게는 0 내지 10%를 상기 액정 매질에 첨가할 수 있다. 적합하고 바람직한 전도성 염은, 예컨대 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착염(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages 249-258 (1973)])이다. 이런 유형의 물질은 예컨대 DE-A-22 09 127, DE-A-22 40 864, DE-A-23 21 632, DE-A-23 38 281, DE-A-24 50 088, DE-A-26 37 430 및 DE-A-28 53 728에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30종, 더욱 바람직하게는 4 내지 20종, 알켄일 화합물을 포함하는 액정 혼합물의 경우에, 매우 바람직하게는 4 내지 16종의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 화합물이 보다 과량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 더 고농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 온도가 높은 경우에는, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예컨대 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물(pre-mixture)을 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 바로 사용될 수 있는 혼합물인 소위 "멀티용기" 시스템(multi-bottle system)을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.
적합한 첨가제를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질은, TN, TN-AMD, ECB-AMD, VAN-AMD, IPS-AMD, FFS-AMD 및 양성 VA LCD와 같은 액정 매질을 사용하거나, 또는 PDLC, NCAP, PN LCD, 특히 PSA-IPS, PSA-FFS 및 양성 VA LCD와 같은 복합 시스템를 사용하는 모든 공지된 유형의 액정 디스플레이에 사용될 수 있도록 변형될 수 있다.
중합가능한 화합물은 바람직하게는 소정 시간 동안 UV 선에 의한 조사에 의해 디스플레이에서 중합된다. 바람직한 실시양태에서, 전압이 여기서 디스플레이에 인가된다. 인가된 전압은 바람직하게는 교류 전압(전형적으로 1 kHz), 바람직하게는 0.1V 내지 10V, 특히 바람직하게는 0.5V 내지 5V 범위의 교류 전압이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 인가된 전압은 액정 혼합물의 역치 전압(V10)보다 낮고, 매우 특히 바람직하게는 중합 동안 어떠한 전압도 인가되지 않는다. 실시예에서는, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 50 mW/㎠ 수은 증기 램프가 사용된다. 강도는 365 nm 밴드-패스 필터가 구비된 표준 UV계(우시노 UNI-Meter)를 사용하여 측정한다.
모든 온도, 예를 들어 융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S, N), 및 액정의 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도로 제시된다. 모든 온도 차는 섭씨 온도 차이로 제시된다.
본 발명, 특히 하기 실시예에서 메조겐성 화합물의 구조는 두문자라고도 불리우는 약어로 표시된다. 이러한 두문자에서, 화학식은 하기 표 A 내지 C를 사용하여 하기와 같이 간략화된다. CnH2n +1, CmH2m +1 및 ClH2l +1 또는 CnH2n -1, CmH2m -1 및 ClH2l -1 기 전부는 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 1E-알켄일이다. 표 A는 상기 화합물의 중심 구조의 고리 성분에 대해 사용되는 코드를 나열한 것이고, 표 B는 연결 기를 나타낸 것이다. 표 C는 좌측 및 우측 말단 기에 대한 코드의 의미를 제시한다. 표 D는 화합물들의 예시적인 구조와 이들 각각의 약어를 함께 나타낸 것이다.
표A: 고리 요소
Figure pat00049
Figure pat00050
표 B: 연결 기
Figure pat00051
표 C: 말단 기
Figure pat00052
상기 식에서, n 및 m은 각각 정수를 나타내고, 세 개의 도트 "..."은 상기 표의 다른 약어들에 대한 스페이서이다.
하기 표는 예시적 구조와 함께 이들의 개별적 약어를 제시한다. 이들은 상기 약어들에 대한 규칙의 의미를 설명하기 위해 제시된다. 이들 또한 바람직하게 사용되는 화합물들을 나타낸다.
표 D: 예시적 구조
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
하기 표 E는 본 발명에 따른 메조겐성 매질 중에서 안정화제로 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 나타낸다.
표 E
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
Figure pat00069
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메조겐성 매질은 표 E의 화합물들의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 표 F는 본 발명에 따른 메조겐성 매질 중에서 키랄 도판트로 바람직하게 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 나타낸다.
표 F
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메조겐성 매질은 표 F의 화합물들의 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다.
하기 표 G는 본 발명에 따른 메조겐성 매질 중에서 바람직하게는 반응성 메조겐성 화합물로서 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 나타낸다.
화학식 I의 화합물
Figure pat00073
추가적인 반응성 화합물
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메조겐성 매질은 표 G의 화합물들의 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다.
바람직하게, 본원에 따른 메조겐성 매질은 상기 표들의 화합물들의 군으로부터 선택된 화합물 2종 이상, 바람직하게는 4종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 매질은,
- 표 D의 화합물들의 군으로부터 선택된 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 상이한 화학식을 갖는 화합물 7종 이상, 바람직하게는 8종 이상, 및/또는
- 표 G의 화합물들의 군으로부터 선택된 상이한 화학식을 갖는 화합물 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상
을 포함하는 것이 바람직하다.
[실시예]
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이지만, 어떠한 방식으로도 본 발명을 한정하지 않는다. 그러나, 이는 바람직하게 사용되는 화합물 및 이들의 개별 농도 및 이들 서로 간의 조합을 이용한 바람직한 혼합물 개념을 당업계의 숙련자에게 제공한다.
하기 물리적 특성은 숙련자들에게 어떤 물성이 수득될 수 있고 그것이 어떤 범위로 개질될 수 있는지를 보여준다. 특히, 당업계의 숙련자들을 위해, 바람직하게 수득될 수 있는 다양한 특성의 조합이 충분히 밝혀져 있다.
실시예 1
하기 표 1에 제시되는 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물(A)을 제조하였다.
Figure pat00077
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하였다. 이 혼합물을 5개 부분으로 나눈다. 제 1 부분을 IPS 셀로 직접 도입하고 조사했다. 다르게는 각각 0.30%, 0.50%, 1.0% 및 2.0%의 하기 화학식의 반응성 메조겐 RM-1
Figure pat00078
을 상기 혼합물의 4개의 다른 부분에 각각 첨가한다. 생성 혼합물을 IPS 셀에 도입하고, 상기 반응성 메조겐을 UV선으로 중합시킨다. 개시제는 여기서 사용되지 않았다. 여기서 사용된 조사의 강도는 45 mW/㎠이고, 표준 조건으로부터 벗어났다. 각 경우에서, 5분의 조사 시간을 사용하였다. UV 조사 동안 상기 셀에 전압을 인가하지 않았다. 이어서 셀들을 조사하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00079

실시예 2
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 B)을 제조하였다.
Figure pat00080
이 혼합물은 IPS- 및 FFS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 1에서와 같이, 혼합물을 4부분으로 나누었다. 제 1 부분을 FFS 셀(층 두께 3.6 ㎛, W = 4.0 ㎛, L = 6.0 ㎛, 경사 각 2°, 슬릿 각 10°)에 직접 도입하고 조사하였다. 다르게는, 각각 실시예 1에서 이미 사용된 0.30%, 0.50% 및 1.0%의 반응성 메조겐 RM-1을 혼합물의 3개의 다른 부분에 각각 첨가하였다. 또한 여기에 광개시제는 첨가하지 않았다. 생성 혼합물을 FFS 셀로 도입하고, 상기 반응성 메조겐을 UV선으로 중합하였다. 어떠한 개시제도 사용하지 않았다. 여기서 조사 강도는 표준 조건에 따른 50 mW/㎠이고 5분 동안 조사하였다. UV 조사 동안 상기 셀에 전압은 인가하지 않았다. 이어서, 셀들을 조사하였다. 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
상기 표 5 및 6에서와 같이, 중합체-안정화된 혼합물의 응답 시간은 비안정화된 혼합물에 비해 상당히 감소하였다. 효과는 경화 시간 증가와 함께 상당히 증가하였다. 인가된 전압이 없는 중합의 경우보다 전압을 인가하여 중합한 경우에서효과가 보다 현저하였다.
실시예 3
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 C)을 제조하였다.
Figure pat00082
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이, 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각각의 부분을 실시예 2에 기술된 바와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure pat00083
실시예 4
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 D)을 제조하였다.
Figure pat00084
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 1에서와 같이, 혼합물을 10부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 1에 기재된 바와 같이 처리하고 조사하였다. 그러나, 여기서는 이미 실시예 1에서 사용된 각각 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.50, 1.0, 2.0 및 3.0%의 반응성 메소젠 RM-1을 상기 혼합물의 4개의 다른 부분에 각각 첨가하였다. 여기서는, 추가로, 생성 혼합물의 저온 밀봉된 병에서의 벌크 저장에 대한 안정성을 조사하였다. 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
Figure pat00085
실시예 5
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 E)을 제조하였다.
Figure pat00086
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이, 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에 기재된 바와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
Figure pat00087
실시예 6
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 F)을 제조하였다.
Figure pat00088
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이, 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에 기재된 바와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 12에 나타내었다.
Figure pat00089
실시예 7
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 G)을 제조하였다.
Figure pat00090
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이, 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 14에 나타내었다.
Figure pat00091
실시예 8
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 H)을 제조하였다.
Figure pat00092
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 16에 나타내었다.
Figure pat00093
실시예 9
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 I)을 제조하였다.
Figure pat00094
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 1에서와 같이, 혼합물을 7부분으로 나누었다. 그러나 여기서는 상기 혼합물을 6부분으로 나누었다. 제 1 부분은 그 자체로 조사하였다. 나머지 5부분에는 2개의 다른 반응성 메소젠을 첨가하였다. 제 1의 것은 실시예 1에 사용된 반응성 메소젠 RM-1이고, 제 2의 것은 상기 정의된 바와 같은 화학식 RMA-3의 화합물이다. 상기 2개의 반응성 메소젠 RM-1 및 RMA-3의 농도 비는 2.5로 일정하게 유지된 반면, 사용된 RM-1의 농도는 달리 각각 0.25, 0.50, 0.75, 1.00 및 1.25%이었다. 각 부분을 실시예 1에 기재된 바와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 18에 나타내었다.
Figure pat00095
Figure pat00096
실시예 10
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 J)을 제조하였다.
Figure pat00097
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 4에서와 같이 상기 혼합물을 10부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 4에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 20에 나타내었다.
Figure pat00098
실시예 11
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 K)을 제조하였다.
Figure pat00099
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 여기서 RM-1의 최저 농도가 0.30%에서 0.25%로 변한 것을 제외하고는, 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 22에 나타내었다.
Figure pat00100
실시예 12
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 L)을 제조하였다.
Figure pat00101
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 24에 나타내었다.
Figure pat00102
실시예 13
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 M)을 제조하였다.
Figure pat00103
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 11에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 26에 나타내었다.
Figure pat00104
실시예 14
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 N)을 제조하였다.
Figure pat00105
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 28에 나타내었다.
Figure pat00106
실시예 15
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 O)을 제조하였다.
Figure pat00107
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 30에 나타내었다.
Figure pat00108
실시예 16
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 P)을 제조하였다.
Figure pat00109
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 32에 나타내었다.
Figure pat00110
실시예 17
하기 표에 기재된 조성 및 특성을 갖는 추가의 액정 혼합물(액정 혼합물 Q)을 제조하였다.
Figure pat00111
이 혼합물은 IPS 모드의 디스플레이에 매우 적합하다. 실시예 2에서와 같이 상기 혼합물을 4부분으로 나누었다. 각 부분을 실시예 2에서와 같이 처리하고 조사하였다. 결과를 하기 표 34에 나타내었다.
Figure pat00112

Claims (15)

  1. - 하나 이상의 중합가능한 하기 화학식 I의 화합물, 및
    - 하나 이상의, 양의 유전율을 갖는 하기 화학식 II 및 III의 화합물 군으로부터 선택되는 화합물, 및
    - 임의적으로, 하나 이상의, 중성 유전율을 갖는 하기 화학식 IV의 화합물
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질:
    [화학식 I]
    Figure pat00113

    [상기 식에서,
    P11 및 P12는 서로 독립적으로 중합가능한 기이고,
    Sp11 및 Sp12는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    X11 및 X12는 서로 독립적으로 -O-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O- 또는 단일 결합이고,
    L은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고,
    r 및 s는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,
    t는 0, 1 또는 2이다],
    [화학식 II]
    Figure pat00114

    [화학식 III]
    Figure pat00115

    [상기 식에서,
    R2는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알켄일을 나타내고,
    Figure pat00116
    는 각각 서로 독립적으로,
    Figure pat00117

    를 나타내고,
    L21 및 L22는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고,
    X2는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고,
    m은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
    R3은 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알켄일을 나타내고,
    Figure pat00118
    는 각각 서로 독립적으로,
    Figure pat00119

    를 나타내고,
    L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고,
    X3은 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고,
    Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합을 나타내고,
    n은 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다],
    [화학식 IV]
    Figure pat00120

    [상기 식에서,
    R41 및 R42는 서로 독립적으로 상기 화학식 II의 R2에 대해 기재된 의미를 갖고,
    Figure pat00121
    는 서로 독립적으로,
    Figure pat00122
    이 2회 나타나는 경우는 이들 또한 서로 독립적으로,
    Figure pat00123

    를 나타내고,
    Z41 및 Z42는 서로 독립적으로, Z41이 2회 나타나는 경우는 이들 또한 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
    p는 0, 1 또는 2를 나타낸다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매질 중의 중합가능한 화학식 I의 화합물의 농도가 0.05% 내지 10% 범위인 것을 특징으로 하는, 매질.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 매질이, 화학식 I의 화합물 외에, 추가의 중합가능한 화합물을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 매질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 제 1 항에 기재된 화학식 II의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매질.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 제 1 항에 기재된 화학식 III의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매질.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 제 1 항에 기재된 중성 유전율을 갖는 화학식 IV의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매질.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이, 하나 이상의, 중성 유전율을 갖는 하기 화학식 V의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매질:
    [화학식 V]
    Figure pat00124

    상기 식에서,
    R51 및 R52는 서로 독립적으로 제 1 항의 화학식 II에서 R2에 대해 기재된 의미들을 갖고,
    Figure pat00125
    는, 2회 나타나는 경우는 각각 서로 독립적으로,
    Figure pat00126

    을 나타내고,
    Z51 및 Z52는 서로 독립적으로, Z51이 2회 나타나는 경우는 이들 또한 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O- 또는 단일 결합을 나타내고,
    r은 0, 1 또는 2를 나타낸다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매질을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  9. 중합가능한 화합물(들)의 중합에 의해 안정화된, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매질을 함유하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 디스플레이가 능동 매트릭스에 의해 어드레싱되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이가 PS-IPS 또는 PS-FFS 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 디스플레이.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이가 PS 양성 VA 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 디스플레이.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매질의, 액정 디스플레이에서의 용도.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매질을, 중합가능한 화합물(들)의 중합에 의해 디스플레이에서 안정화시키는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 중합가능한 화합물(들)의 중합 동안 전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
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