KR20140022037A - 액정 매질 - Google Patents

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아힘 괴츠
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 이의 VA, PSA, PS-VA, PALC, FFS, PS-FFS, IPS 또는 PS-IPS 효과에 기초한 능동-매트릭스 디스플레이를 위한 용도에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00232

상기 식에서, R1, R1 *, 고리 A 및 B, L1, L2, a 및 b는 제 1 항에 기재된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질{LIQUID-CRYSTALLINE MEDIUM}
본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:
Figure pct00001
I
상기 식에서,
R1 및 R1 *는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 이때 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
Figure pct00002
, -O-, -CO-O-, -O-CO-로 대체될 수 있고, 추가로, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;
Z1은 -CH2O- 또는 -OCH2-이고;
a는 0, 1 또는 2이고;
b는 1 또는 2이고;
Figure pct00003
및
Figure pct00004
는 각각, 서로 독립적으로,
Figure pct00005
,
Figure pct00006
또는
Figure pct00007
이고;
L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3, OCF3 또는 CHF2이다.
이러한 유형의 매질은 특히 ECB 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전자-광학 디스플레이, 및 IPS(평면 스위칭(In Plane Switching)) 디스플레이 또는 FFS(프린지 전계 스위칭) 디스플레이에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 PS(중합체 안정화된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 유형의 LC 디스플레이에 사용하기에 적합하다.
전기적으로 조절된 복굴절률, ECB 효과 또는 DAP(배향된 상의 변형) 효과의 원리는 1971년에 최초로 기재되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912]). 문헌[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 뒤를 이었다.
문헌[J. Robert and F. Clerc(SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30]; [J. Duchene(Displays 7(1986), 3)] 및 [H. Schad(SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244)]은 ECB 효과에 기초한 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하도록, 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 K3/K1의 비, 높은 값의 광학 이방성 △n 및 -0.5 이하 값의 유전 이방성 △ε을 가져야 한다는 것을 보여준다. ECB 효과에 기초한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지 배향(homeotropic edge alignment)(VA 기술 = v ertically a ligned)을 가진다. 또한, 음의 유전율을 갖는 액정 매질은 소위 IPS 또는 FFS 효과를 이용하는 디스플레이에 사용될 수 있다.
ECB 효과를 이용하는 디스플레이, 예를 들면 MVA(multi-domain vertical alignment)(예컨대, 문헌[Yoshide, H. et al., paper 3.1:"MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6-9] 및 [Liu, C.T. et al., Paper 15.1:"A 46-in TFT-LCD HDTV Technology...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750-753]), PVA(patterned vertical alignment)(예컨대, 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4:"Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760-763]), ASV(advanced super view)(예컨대, 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Harofumi, paper 15.2:"Development of High Quality LCD TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754-757]) 방식의 소위 VAN(vertically aligned nematic) 디스플레이는 IPS(in-plane switching) 디스플레이(예컨대, 문헌[Yeo, S.D., paper 15.3:"An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 & 759]) 및 장기 공지된 TN(twisted namatic) 디스플레이뿐만 아니라, 특히 텔레비전 분야에서 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 이상의 최근 유형 중 하나로서 수립되었다. 이 기술들은 예를 들어 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6:"Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26] 및 [Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7:"LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32])에서 일반적인 형태로 비교된다. 예를 들어, 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., paper 9.1:"A 57-in Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106-109]의 오버-드라이브(over-drive)를 사용하는 어드레싱 방법에 의해 현대 ECB 디스플레이의 응답 시간의 달성은 상당히 개선되었음에도 불구하고, 특히 그레이 쉐이드(grey shade)의 변환시 비디오-호환 응답 시간의 달성은 여전히 만족스럽게 해결되지 않은 문제점이다.
전기-광학 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 응용은 다수의 요건을 충족시켜야 하는 LC 상을 요구한다. 습기, 공기 및 물리적 영향에 대한 화학적 내성, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선, 및 직류 및 교류 전계가 특히 중요하다.
또한, 산업적으로 유용한 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서의 액정 메조상(mesophase)을 가질 것이 요구된다.
액정 메조상을 갖는 공개된 일련의 화합물은 이러한 모든 요건을 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 제조되어 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 얻을 수 있다. 그러나, 큰 음의 유전 이방성 및 충분한 장기 안정성을 갖는 액정 물질을 얻을 수 없기 때문에 이러한 방법으로 최적의 상을 용이하게 제조할 수 없었다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 각각의 픽셀을 각각 전환시키기 위해 사용될 수 있는 비-선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이후 하기와 같이 2가지 유형으로 구별될 수 있는 "능동 매트릭스"란 용어가 사용된다:
1. 실리콘 웨이퍼 기판상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터
2. 유리 플레이트 기판상의 박막 트랜지스터(TFT).
제 1 유형의 경우, 사용된 전기-광학 효과는 일반적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 어셈블리는 결합의 문제를 초래하기 때문에 기판 물질로서의 단결정질 실리콘의 사용은 디스플레이 크기를 제한한다.
보다 유망한 바람직한 제 2 유형의 경우, 사용되는 전기-광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다.
이 두 가지 기술은 예를 들어 CdSe와 같은 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정 또는 비결정 실리콘에 기초한 TFT로 구분된다. 후자 기술은 세계적으로 집중적으로 연구되고 있다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 플레이트의 내부에 적용되는 반면, 다른 유리 플레이트는 이의 내부에 투명한 상대 전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기를 비교할 때, TFT는 매우 작고 실제로 이미지에 악영향이 없다. 이러한 기술은 또한 풀-컬러(full-colour) 구현가능한 디스플레이로 연장될 수 있고, 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 요소가 각각의 전환가능한 픽셀의 반대쪽에 있도록 배열된다.
용어 "MLC 디스플레이"는 통합된 비선형 요소, 즉 또한 능동 매트릭스를 가진 임의의 매트릭스 디스플레이, 또한 수동 요소 예컨대 배리스터 또는 다이오드(MIM　=　금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 특히 TV 제품(예컨대, 휴대용 TV) 또는 자동차 또는 항공기 구성에서의 고정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분한 높은 비저항으로 인해 MLC 디스플레이에서 여러 문제가 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris]; 및 [STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145ff., Paris]). 저항이 감소하는 경우, MLC 디스플레이의 콘트라스트는 악화된다. 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 MLC 디스플레이의 사용기간에 걸쳐 강하되기 때문에, 오랜 작동기간 동안 허용가능한 저항값을 가져야 하는 디스플레이에서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.
VA 디스플레이는 더 좋은 시야각 의존성을 가지고, 따라서 텔레비전 및 모니터에 주로 사용된다. 그러나, 여기서도, 응답 시간, 특히 60 Hz를 초과하는 프레임 속도(상 변환 주파수/반복 속도)를 갖는 텔레비전을 사용하는 경우에 여전히 개선되어야 하는 것은 응답 속도이다. 그러나, 이와 동시에, 예를 들면 저온 안정성과 같은 특성들은 손상되어서는 안 된다.
현재 사용되는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 보통 TN(비틀린 네마틱) 유형의 것들이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 콘트라스트(contrast)의 시야각 의존성이 강하다는 단점을 갖는다.
또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA(수직 정렬) 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 값의 유전(DC) 이방성을 갖는 액정 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각으로 정렬(직각으로(homeotropically))되거나 또는 경사진 직각 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 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, LC 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, 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이에서, LC 분자들의 균일한 정렬은 LC 셀 내 복수의 비교적 작은 도메인에 국한된다. 이들 도메인 사이에는 경사 도메인으로도 알려진 경사결함(disclination)이 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는, 통상의 VA 디스플레이에 비해, 코트라스트 및 그레이 쉐이드의 더 큰 시야각 의존성을 갖는다. 또한, 이러한 유형의 디스플레이는, 스위치-온 상태의 분자들을 균일하게 정렬하기 위해 예를 들면 러빙(rubbing) 등으로 전극 표면을 추가로 처리할 필요가 없기 때문에, 보다 간단히 제조될 수 있다. 대신에, 전극을 특수 디자인하여 우선적인 경사각 또는 선경사각 방향을 조절한다. 그 결과, LC 분자들은, 전압 인가시 셀의 서로 다른 한정된 영역에서 서로 다른 방향에서 전극 표면에 평행하게 정렬된다. 이에 의해, "제어된" 스위칭이 달성되고, 간섭 경사결함 선의 형성을 막을 수 있다. 이러한 정렬은 디스플레이의 시야각을 개선하지만, 투광성은 감소한다. 투광성을 개선하기 위해, 하나의 전극 면에만 돌기(protrusion)를 사용하고 반대 전극에는 슬릿을 갖는 MVA를 추가 개발하였다. 슬릿을 가진 전극은 전압 인가시 LC 셀 내에 불균일한 전기장을 발생시키는데, 이는 제어된 스위칭이 여전히 달성되고 있음을 의미한다. 투광성을 더 개선하기 위해, 슬릿과 돌기부 사이의 간격을 넓힐 수 있지만, 이는 실제로는 응답시간을 지연시킨다. 소위 PVA(패턴화된 VA)의 경우에는, 2개의 전극 모두를 반대 측 상에 슬릿을 사용하여 구성함으로써 콘트라스트를 증가시키고 투광성을 개선시키지만, 이는 기술적으로 어렵고 디스플레이를 기계적인 영향(탭핑(tapping) 등)에 더 민감하게 만든다는 점에서, 돌기부는 완전히 불필요하게 된다. 그러나, 예를 들면, 모니터, 특히 TV 스크린과 같은 많은 제품의 경우, 디스플레이의 응답 시간의 단축 및 콘트라스트 및 휘도(투과도)의 개선은 요구된다.
"PSA(중합체 지속된 정렬)"란 용어로도 알려져 있는 소위 PS(중합체-안정화된) 디스플레이가 또한 개발되었다. 이 경우, 소량(예컨대, 0.3중량%, 전형적으로는 1중량% 미만)의 중합성 화합물을 액정 매질에 첨가하고, LC 셀 내에 도입한 후, 일반적으로는 전극 사이에 전압을 인가하거나 인가 없이 UV 광중합시킴으로써 동일 반응계에서 중합시키거나 가교결합시킨다. 또한, "반응성 메소젠(RM)"으로도 알려진 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되었다. 한편, 종래의 다양한 LC 디스플레이에는 PSA 원리가 사용되고 있다. 예를 들면, PSA-VA, PSA-OCB, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이가 알려져 있다. 중합성 화합물의 동일-반응계내 중합은 일반적으로 예를 들면 PSA-VA 디스플레이의 경우에 전압을 인가하여 수행되고, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 또는 인가 없이 수행된다. 테스트 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PSA 방법은 셀 내에 선경사를 생성한다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋 전압(offset voltage)이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 이러한 선경사가 응답 시간에 긍정적인 효과를 준다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들면, 단지 하나의 구조화된 전극 면만을 갖고 돌기부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 생산을 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 콘트라스트와 함께 매우 양호한 투광성을 얻을 수도 있다. PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면, JP 10-036847 A, EP　1　170　626 A2, EP 1 378 557 A1, EP 1 498 468 A1, US 2004/0191428 A1, US　2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기재되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들면, 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 [S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기재되어 있다. PSA-IPS 디스플레이는, 예를 들면, US　6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PSA-TN 디스플레이는, 예를 들면, 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기재되어 있다.
특히, 모니터, 특히 TV 제품의 경우, 아직도 LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 콘트라스트 및 휘도(따라서, 또한 투과도)의 최적화가 요구된다. 여기서는 PSA 방법이 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-VA의 경우, 다른 파라미터에 대한 악영향을 전혀 미치지 않고도, 테스트 셀 내에서 측정가능한 선경사와 서로 관련된 응답시간의 단축을 달성할 수 있다.
그러나, 종래 기술로 알려진 LC 혼합물은 VA 및 PSA 디스플레이에 사용될 때 여전히 몇몇 단점들을 가지는 것으로 확인되었다. 그러므로, 목적하는 가용성 RM이 매번 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합한 것은 아니며, 때로는 선경사를 측정하는 직접적 PSA 실험보다 더 적합한 선택 기준을 확인하는 것은 어렵다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광에 의해 중합하는 것이 바람직한 경우에 선택은 훨씬 더 작아지는데, 이는 특정 제품에서는 이점일 수 있다. 또한, 액정 혼합물(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"이라고도 함) + 중합가능한 성분의 선택된 "물질 시스템"은 가능한 한 최저의 회전 점도 및 가능한 한 최고의 전기적 성질(본원에서는 소위 "전압 보전율"(VHR 또는 HR)로서 강조됨)을 가져야 한다. PSA 디스플레이와 관련하여, UV 노출은 디스플레이 제조 과정에서 필요한 부분이기도 하지만 최종 디스플레이에서도 "정상적인" 노출이 자연스럽게 일어나기 때문에 UV 광에 조사된 후에 높은 VHR을 갖는 것이 특히 중요하다.
또한, 예를 들면 경사가 전혀 발생하지 않거나 부적절한 경사가 발생하거나, 또는, 예를 들면 VHR이 TFT 디스플레이 제품에 부적절하기 때문에, 현재까지 LC 혼합물 + 중합가능한 성분의 조합이 모두 PSA 디스플레이에 적합하지 않은 문제가 있다.
특히, 매우 낮은 선경사 각을 발생시키는 PSA 디스플레이용 신규 물질을 갖는 것이 바람직하다. 동일한 노출 시간 동안의 중합 동안 공지의 물질보다 낮은 선경사 각을 발생시키는 물질, 및/또는 공지의 물질을 사용하여 달성될 수 있는 (더 높은) 선경사 각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 특히 바람직하다. 따라서, 디스플레이의 제조 시간(택트 타임(tact time))이 줄어들 수 있고 제조 공정 비용이 감축될 수 있다.
따라서, MLC 디스플레이용 액정 혼합물은 다양한 그레이 쉐이드가 생성될 수 있도록 매우 높은 비저항을 가짐과 동시에 넓은 작동-온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압을 가질 것이 여전히 더 크게 요구된다. 또한,
상기 액정 혼합물은 VA, IPS 및 FFS, PALC뿐 아니라 PS-VA, PSA, PS-IPS, PS-FFS 디스플레이 모두에 사용될 수 있어야 하고, 상술된 단점들을 나타내지 않거나 적은 정도로만 나타내어야 하며, 동시에 개선된 특성을 가져야 한다. PS-VA 및 PSA 디스플레이에서, 중합가능한 성분을 포함하는 액정 매질은 MLC 디스플레이에서 적절한 선경사를 달성해야 하고 비교적 높은 전압 보전율(VHR 또는 HR)을 가져야 한다.
본 발명의 목적은 상기 기술한 단점을 갖지 않거나 매우 적은 정도로 갖는 특히 IPS, FFS, VA뿐 아니라 PS-VA 디스플레이에 사용될 수 있고 특히 모니터 및 TV 제품에 적합한 액정 매질을 제공하는 것이다. 특히, 이는 매우 높거나 매우 낮은 온도에서 작동함과 동시에 짧은 응답 시간을 갖고 개선된 신뢰성 거동을 가지며, 특히 장시간의 작동 후에도 이미지 잔상이 전혀 없거나 현저히 감소된 모니터 및 텔레비전을 보장해야 한다.
놀랍게도, 액정 혼합물, 특히 바람직하게는 VA 디스플레이에 사용되는 음의 유전 이방성을 갖는 LC 혼합물에 화학식 I의 극성 화합물이 사용되는 경우에 회전 점도 및 그에 따른 응답 시간을 개선할 수 있다. 또한, 놀랍게도, PS-VA 및 PSA 디스플레이에 본 발명에 따른 액정 매질의 사용은 특히 낮은 선경사 각 및 이러한 바람직한 경사 각의 빠른 확보를 용이하게 함을 발견하였다. 이는 선경사를 측정함으로써 본 발명에 따른 매질의 경우에서 입증되었다. 특히, 광개시제를 첨가하지 않고 선경사를 달성할 수 있다. 또한, 선경사 각의 노출 시간-의존적 측정에 의해 입증된 바와 같이, 본 발명에 따른 매질은 종래기술로 공지된 물질에 비해 선경사 각을 훨씬 더 빠르게 나타낸다.
따라서 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
액정 매질 중의 화학식 I의 화합물은 매우 낮은 회전 점도 값가 높은 절대값의 유전 이방성을 동시에 갖는다. 따라서, 짧은 응답 시간을 가짐과 동시에 양호한 상 특성 및 양호한 저온 거동을 갖는 액정 혼합물, 바람직하게는 VA 및 PS-VA 혼합물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술한 본 발명에 따른 LC 혼합물, 및 바람직하게는 반응성 메소젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기술한 본 발명에 따른 LC 혼합물, 및 바람직하게는 반응성 메소젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 화합물의 중합에 의해 수득될 수 있는 중합체를 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하기 성분들을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:
- 바람직하게는 반응성 메소젠으로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 A), 및
- 하나 이상의 상기 및 하기에서 기술한 화학식 I의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 LC 혼합물로 이루어진 액정 성분 B)(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"이라고도 함).
또한, 본 발명은 하기 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다:
- 바람직하게는 반응성 메소젠으로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 A)의 중합에 의해 수득될 수 있는 중합체, 및
- 하나 이상의 상기 및 하기에서 기술한 화학식 I의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 LC 혼합물로 이루어진 액정 성분 B)(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"이라고도 함).
또한, 본 발명은 바람직하게는 전기장 및/또는 자기장, 바람직하게는 전기장의 인가에 의해 PSA 디스플레이 내의 중합성 화합물의 동일-반응계 중합에 의해 액정 매질에 경사 각을 생성하기 위한 PS 및 PSA 디스플레이, 특히 액정 매질을 함유하는 PS 및 PSA 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 혼합물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PS-IPS 또는 PS-FFS 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 2개의 기판 및 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 위치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층으로 이루어진 LC 셀을 함유하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것으로, 이때 적어도 하나의 기판은 투광성이고, 적어도 하나의 기판은 전극을 가지며, 상기 중합된 성분은 바람직하게는 전극에 전압을 인가하여 LC 셀의 기판들 사이의 LC 매질 내의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합시킴으로써 수득되고, 상기 저분자량 성분은 상기 및 하기에서 기술한 본 발명에 따른 LC 혼합물이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 추가의 메소젠성 화합물 및 임의적으로는 하나 이상의 중합성 화합물 및/또는 하나 이상의 첨가제 및/또는 안정화제와 혼합함으로써 본 발명에 따른 액정 혼합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 LC 혼합물이 하나 이상의 중합성 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제 및/또는 안정화제와 혼합되되, 이러한 방식으로 수득된 혼합물은 상기 및 하기에 기술한 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀 내로 도입되고, 상기 중합성 화합물은 바람직하게는 전압의 인가에 의해 전극에서 중합되는, LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 70℃ 이상, 바람직하게는 75℃ 이상, 특히 80℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 값의 용량 역치, 비교적 높은 값의 보전율을 가짐과 동시에 -20℃ 내지 -30℃에서 매우 양호한 저온 안정성뿐 아니라 매우 낮은 회전 점도 값 및 짧은 응답 시간을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은, 회전 점도(γ1)를 개선할 뿐 아니라 응답 시간을 개선하기 위한 비교적 높은 값의 탄성 상수(K33)가 관찰될 수 있는 점을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 혼합물의 몇몇 바람직한 실시양태는 하기와 같다.
화학식 I의 화합물에서, R1은 바람직하게는 직쇄 알킬, 특히 C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, n-C6H13, 및 알켄일 또는 알콕시 예컨대 CH2=CH, CH3CH=CH, CH3CH2CH=CH, C3H7CH=CH, OC2H5, OC3H7, OC4H9, OC5H11, OC6H13, 및 알켄일옥시 예컨대 OCH2CH=CH2, OCH2CH=CHCH3, OCH2CH=CHC2H5이다. R1은 매우 특히 바람직하게는 C2H5, n-C3H7, n-C4H9 또는 n-C5H11이다.
화학식 I의 화합물에서, R1 *는 바람직하게는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 특히 OC2H5, OC3H7, OC4H9, OC5H11, OC6H13, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, C6H13, 및 알켄일옥시 예컨대 OCH2CH=CH2, OCH2CH=CHCH3, OCH2CH=CHC2H5.이다. R1 *는 매우 특히 바람직하게는 C2H5, C3H7, C4H9 또는 C5H11이다.
바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 I-1 내지 I-192의 화합물이다.
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Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고; 알콕시는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고; 알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
하위 화학식 I-1 내지 I-192의 화합물 중에서, 특히 화학식 I-1, I-13, I-73 및 I-85의 화합물이 바람직하다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함한다:
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
바람직한 화학식 I-1a 내지 I-1p 및 I-73a 내지 I-73p의 화합물 중에서, 특히 화학식 I-1f 및 I-73f의 화합물이 바람직하다.
화학식 I의 화합물 및 이의 하위 화학식은 바람직하게는 혼합물을 기준으로 동족체 당 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 양으로 사용된다. 복수의 화학식 I의 화합물이 본 발명에 따른 혼합물에 사용되는 경우, 모든 화학식 I의 화합물의 총 농도는 혼합물을 기준으로 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%이다.
화학식 I 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 F 또는 Cl, 특히 L1 = L2 = F이고, R1은 바람직하게는 직쇄 알콕시이고, R1 *는 바람직하게는 직쇄 알킬이다.
화학식 I의 화합물은 예를 들면 하기와 같이 제조될 수 있다.
반응식 1
(알킬은 탄소수 1 내지 14의 직쇄 알킬 라디칼이다)
Figure pct00034
본 발명에 따른 매질은 화학식 I의 바람직하게는 1, 2, 3, 4개 또는 그 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 화합물을 포함한다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 1 중량% 이상, 바람직하게는 총 5 중량% 이상의 양으로 액정 매질에 사용된다. 특히 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이다.
본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 실시양태는 하기에 제시된다.
a) 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00035
상기 식에서,
R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼(이는 비치환되거나, CN 또는 CF3로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,
Figure pct00036
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있음)을 나타내고,
L1 -4 는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
Z2 및 Z2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O-를 나타내고,
p 는 1 또는 2를 나타내고,
q 는 0 또는 1을 나타내고,
v 는 1 내지 6을 나타낸다.
화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, Z2는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IIB의 화합물에서, Z2 및 Z2'은 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.
화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물에서, R2A, R2B 및 R2C는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11을 나타낸다.
화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, L1, L2, L3 및 L4는 바람직하게는 L1 = L2 = F 및 L3 = L4 = F, 또는 L1 = F 및 L2 = Cl, L1 = Cl 및 L2 = F, L3 = F 및 L4 = Cl, L3 = Cl 및 L4 = F를 나타낸다. 화학식 IIA 및 IIB에서의 Z2 및 Z2'은 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 단일 결합 또는 -C2H4- 가교를 나타낸다.
화학식 IIB에서, Z2가 -C2H4-인 경우, Z2'은 바람직하게는 단일 결합이거나, 또는 Z2'이 -C2H4-인 경우, Z2는 바람직하게는 단일 결합이다. 화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, (O)CvH2v +1은 바람직하게는 OCvH2v +1 또는 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, (O)CvH2v +1은 바람직하게는 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, L3 및 L4는 바람직하게는 각각 F를 나타낸다.
화학식 IIA, IIB 및 IIC의 바람직한 화합물은 하기에 제시된다:
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 혼합물은 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-14, IIA-27, IIA-33, IIB-2, IIB-11, IIB-16 및 IIC-1의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
혼합물 중의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 총 20 중량% 이상이다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 하기 화학식 IIC-1의 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00044
IIC-1
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 상기에 나타낸 의미를 갖고, 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양이다.
b) 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00045
III
상기 식에서,
R31 및 R32는 각각, 서로 독립적으로, 12개 이하의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
Figure pct00046
는
Figure pct00047
Figure pct00048
또는
Figure pct00049
를 나타내고,
Z3은 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H8- 또는 -CF=CF-를 나타낸다.
화학식 III의 바람직한 화합물은 하기에 제시된다:
Figure pct00050
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IIIa 및/또는 화학식 IIIb의 화합물을 포함한다.
혼합물 중의 화학식 III의 화합물의 비율은 바람직하게는 총 5 중량% 이상이다.
c) 하기 화학식의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 10 중량% 이상의 총량으로 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00051
및/또는
Figure pct00052
및/또는
Figure pct00053
.
또한, 하기 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다:
Figure pct00054
.
d) 하나 이상의 하기 화학식 V-1 내지 V-9의 테트라사이클릭 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00055
Figure pct00056
상기 식에서,
R7 -10은 각각, 서로 독립적으로, 제2항에서 R2A에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
w 및 x는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다.
하나 이상의 화학식 V-9의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.
e) 하나 이상의 하기 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00057
상기 식에서,
R14 내지 R19는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
z 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타내고,
x는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
f) 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 불화된 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00058
Figure pct00059
Figure pct00060
상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
n은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 화합물을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
특히 바람직한 화합물은 화학식 T-1, T-2, T-20 및 T-21의 화합물이다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각의 경우에 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타낸다. 화학식 T-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 D라킬 또는 알켄일, 특히 알킬을 나타낸다. 화학식 T-21의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬을 나타낸다.
터페닐은 바람직하게는 혼합물의 △n 값이 0.1 이상인 경우에 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 T-1 내지 T-21의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량%로 포함한다.
g) 하나 이상의 하기 화학식 B-1 내지 B-4의 바이페닐을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00061
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알콕시는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
혼합물 중의 화학식 B-1 내지 B-4의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 총 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B-1 내지 B-4의 화합물 중에서, 화학식 B-2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:
Figure pct00062
상기 식에서,
알킬*는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 B-1a 및/또는 B-2c의 화합물을 포함한다.
h) 하나 이상의 하기 화학식 Z-1 내지 Z-7의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00063
Figure pct00064
상기 식에서,
R 및 알킬은 전술된 의미를 갖는다.
i) 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-16의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00065
Figure pct00066
Figure pct00067
상기 식에서,
R1 및 R2는 R2A에 기재된 의미를 갖는다. R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타낸다.
바람직한 매질은 하나 이상의 화학식 O-1, O-3, O-4, O-5, O-9, O-13, O-14, O-15 및/또는 O-16의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 화학식 O-9, O-15 및/또는 O-16의 화합물을 특히 5 내지 30 중량%의 양으로 포함한다.
바람직한 화학식 O-15 및 O-16의 화합물은 하기와 같다:
Figure pct00068
Figure pct00069
.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 O-15a 및/또는 화학식 O-15b의 삼환 화합물을 하나 이상의 화학식 O-16a 내지 O-16d의 이환 화합물과 함께 포함한다. 화학식 O-15a 및/또는 O-15b의 화합물과 화학식 O-16a 내지 O-16d의 이환 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 총 비율은 매우 특히 바람직하게는 혼합물을 기준으로 15 내지 35 중량%의 양이다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-15a 및 O-16a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00070
.
화학식 O-15a 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-15b 및 O-16a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00071
Figure pct00072
.
화학식 O-15b 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 3개의 화합물을 포함한다:
Figure pct00073
.
화학식 O-15a, O-15b 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.
j) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은, 예를 들면 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물과 같은 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 물질을 포함한다:
Figure pct00074
Figure pct00075
상기 식에서,
R1N 및 R2N은 각각, 서로 독립적으로, R2A에 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일을 나타내고,
Z1 및 Z2는 각각, 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2- 또는 단일결합을 나타낸다.
k) 바람직한 혼합물은 하기 화학식 BC의 다이플루오로벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만, 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 불화된 페난트렌, 및 하기 화학식 BF의 불화된 다이벤조푸란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00076
상기 식에서,
RB1, RB2, RCR1, RCR2, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, R2A에 기재된 의미를 갖고, c는 0, 1 또는 2이다.
본 발명에 따른 혼합물은 화학식 BC, CR, PH-1, PH-2 및/또는 BF의 화합물을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15중량%의 양으로 포함한다. 특히 바람직한 화학식 BC 및 CR의 화합물은 하기 화학식 BC-1 내지 BC-7 및 CR-1 내지 CR-5의 화합물이다:
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함한다.
l) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 포함한다:
Figure pct00080
상기 식에서,
R11, R12 및 R13은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일을 나타내고,
R12 및 R13은 할로겐, 바람직하게는 F를 추가로 포함하고,
Figure pct00081
는
Figure pct00082
을 나타내고,
i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
바람직한 화학식 ln의 화합물은 하기 화학식 ln-1 내지 ln-16의 화합물이다:
Figure pct00083
Figure pct00084
Figure pct00085
특히 바람직한 화합물은 화학식 ln-1, ln-2, ln-3 및 ln-4의 화합물이다.
화학식 ln 및 이의 하위 화학식 ln-1 내지 ln-16의 화합물은 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 5 내지 30 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 본 발명에 따른 화합물에 사용된다.
m) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00086
Figure pct00087
상기 식에서,
R, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 청구항 제2항의 R2A에 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,
s는 1 또는 2를 나타낸다.
특히 바람직한 화합물은 화학식 L-1 및 L-4, 특히 L-4의 화합물이다.
화학식 L-1 내지 L-11의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.
n) 매질은 하나 이상의 하기 화학식 EY의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00088
상기 식에서, R1, R1 *, L1 및 L2는 화학식 I에서 기재된 의미를 갖는다.
화학식 EY의 화합물에서, R1 및 R1 *는 바람직하게는 탄소수 2 이상의 알콕시를 나타내고, L1 = L2 = F이다. 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 EY-1 내지 EY-26의 화합물이다:
Figure pct00089
Figure pct00090
Figure pct00091
Figure pct00092
.
특히 바람직한 화합물은 화학식 EY-1 내지 EY-12, 특히 EY-2, EY-9 및 EY-10의 화합물이다.
o) 매질은 하나 이상의 하기 화학식 To-1 내지 To-12의 톨란 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00093
Figure pct00094
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 청구항 제1항에서 R1의 의미를 가지며, 바람직하게는 직쇄 알킬, 알콕시 또는 알켄일, 특히 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬을 나타낸다.
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알콕시는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
특히 바람직한 톨란 화합물은 화학식 To-1, To-2, To-4, To-9, To-10 및 To-11의 화합물이다.
매우 특히 바람직한 혼합물 개념이 하기에 기재된다(사용된 두문자는 하기 표 A에서 설명된다. 여기서, n 및 m은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다).
바람직한 혼합물 개념은 바람직하게는 다음을 포함한다:
- L1 = L2 = F이고, R1이 알킬이고 R1 *가 알콕시인 화학식 I의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 I-1의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 I-73의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 I-1a의 화합물(약어: COY-n-Om);
- 하나 이상의 화학식 I-73a의 화합물(약어: CCOY-n-Om);
- 하나 이상의 화학식 I-1a의 화합물(약어: COY-n-Om) 및 하나 이상의 화학식 I-73a의 화합물(약어: CCOY-n-Om);
- 둘 이상의 화학식 I-1a의 화합물(약어: COY-n-Om) 및 하나 이상의 화학식 I-73a의 화합물(약어: CCOY-n-Om);
- 각각의 경우에 혼합물을 기준으로 10 중량% 이상의 하나 이상의 화학식 I-1a의 화합물(약어: COY-n-Om) 및 10 중량% 이상의 하나 이상의 화학식 I-73a의 화합물(약어: CCOY-n-Om);
- COY-3-O2 및 CCOY-3-O2;
- COY-3-O2 및 CCOY-2-O2;
- COY-3-O2, CCOY-3-O2 및 CCOY-2-O2;
- 하나 이상의 화학식 I-1a의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CY-3-O2;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CCY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 COY-3-O2의 화합물, 및 화학식 CCY-3-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O3 및 CCY-4-O2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CCY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 CCOY-3-O2의 화합물, 및 화학식 CCY-3-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O3 및 CCY-4-O2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CPY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 COY-3-O2의 화합물, 및 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2, CPY-3-O3, CPY-3-O4, CPY-4-O3 및 CPY-5-O3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CPY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 CCOY-3-O2의 화합물, 및 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2, CPY-3-O3, CPY-3-O4, CPY-4-O3 및 CPY-5-O3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 CPY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 화합물 CPY-2-O2, CPY-3-O2, CPY-3-O3, CPY-3-O4, CPY-4-O3 및 CPY-5-O3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- COY-3-O2, 및 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2;
- CCOY-3-O2, 및 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2;
- COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CCH-nm의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2, 및 화학식 CCH-23, CCH-25, CCH-34 및 CCH-35의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CCH-nm의 화합물, 바람직하게는 CCOY-3-O2, 및 화학식 CCH-23, CCH-25, CCH-34 및 CCH-35의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 CCP-nm의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 CCP-31 및/또는 CCP-33;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 CCP-nm의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2, 및 CCP-31 및/또는 CCP-33;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 CCP-nm의 화합물, 바람직하게는 CCOY-3-O2, 및 CCP-31 및/또는 CCP-33;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 CCP-nm의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 CCP-31 및/또는 CCP-33;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 PYP-n-m의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2, 및 PYP-2-3 및/또는 PYP-2-4;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 PYP-n-m의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 PYP-2-3 및/또는 PYP-2-4;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Y-nO-Om의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2, 및 화학식 Y-2O-O3, Y-2O-O4, Y-2O-O5, Y-3O-O4, Y-3O-O5, Y-4O-O4 및 Y-4O-O5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Y-nO-Om의 화합물, 바람직하게는 CCOY-3-O2, 및 화학식 Y-2O-O3, Y-2O-O4, Y-2O-O5, Y-3O-O4, Y-3O-O5, Y-4O-O4 및 Y-4O-O5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Y-nO-Om의 화합물, 바람직하게는 COY-3-O2 및 CCOY-3-O2, 및 화학식 Y-2O-O3, Y-2O-O4, Y-2O-O5, Y-3O-O4, Y-3O-O5, Y-4O-O4 및 Y-4O-O5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물;
- 각각의 경우에 화학식 CPY-n-Om + CCY-n-Om + COY-n-Om + CCOY-n-Om의 하나 이상의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CLY-n-Om의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CLY-n-Om의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CLY-n-Om의 화합물;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 PP-1-2V1;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 PP-1-2V1;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 PP-1-2V1;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 CC-n-V1, 바람직하게는 CC-3-V1;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 CC-n-V1, 바람직하게는 CC-3-V1;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물 및 CC-n-V1, 바람직하게는 CC-3-V1;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물, 및 PP-n-Om 및/또는 PP-n-m;
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물, 및 PP-n-Om 및/또는 PP-n-m;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om의 화합물, 및 PP-n-Om 및/또는 PP-n-m;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CLY-n-Om의 화합물, 및 PP-n-Om 및/또는 PP-n-m;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CLY-n-Om의 화합물, 및 PP-n-Om 및 PP-n-m;
- 하나 이상의 화학식 COY-n-Om의 화합물 및 하나 이상의 화학식 CEY-n-Om의 화합물.
또한, 하기 혼합물 성분들을 포함하는 혼합물이 바람직하다:
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CPY-n-Om, 특히 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2의 화합물,
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 15 내지 50% 농도의 화학식 CY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및/또는 CY-5-O4의 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CCY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CCY-4-O2, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-3-O1 및/또는 CCY-5-O2의 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CLY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3의 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 5 내지 25%의 화학식 CK-n-F, 바람직하게는 화학식 CK-3-F, CK-4-F 및/또는 CK-5-F의 화합물.
또한, 하기 혼합물 개념을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다(여기서 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6을 나타낸다):
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CY-n-Om의 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 70% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CK-n-F의 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CLY-n-Om의 화합물.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, ECB, VA, PS-VA, PALC, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 -20℃ 이하 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는다.
본원에서 "네마틱 상을 갖는"이라는 표현은, 한편으로는 스메틱 상 및 결정화가 상응하는 저온에서 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 가열 시에도 여전히 네마틱 상으로부터 등명화가 일어나지 않는 것을 의미한다. 저온에서의 조사는 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고, 100 시간 이상 동안 전기-광학 용도에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에서 저장하여 확인한다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000 시간 이상인 경우, 매질은 이 온도에서 안정한 것으로 간주한다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500 시간 및 250 시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.
액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20℃에서 30 ㎟·s-1 이하의 유동 점도(ν20)를 갖는다.
액정 혼합물에서의 복굴절율 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -2.5 내지 -6.0의 Δε을 가지며, 여기서 Δε은 유전 이방성을 나타낸다. 20℃에서의 회전 점도(γ1)는 바람직하게는 165 mPa·s 이하, 특히 140 mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 비교적 낮은 문턱 전압 값(V0)을 갖는다. 이는 바람직하게는 1.7 V 내지 3.0 V 범위, 특히 바람직하게는 2.5 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.3 V 이하이다.
본원에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 프레드릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로서 공지된 용량 문턱값(V0)에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 비교적 높은 전압 보전율 값을 갖는다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은, 보다 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질보다 낮은 전압 보전율을 보이며, 그 역도 성립된다.
본원에서, "양의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε > 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "중성 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "음의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε < - 1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 상기 화합물을 용해시키고, 각 경우에서 1 kHz에서 수직 및 수평 표면 정렬을 갖는 20 ㎛의 층 두께를 갖는 하나 이상의 시험 셀에서 생성된 혼합물의 전기용량을 측정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 V 내지 1.0 V이지만, 조사된 개별 액정 혼합물의 용량 문턱값보다 항상 낮다.
본원에서 제시된 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 제품, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PSA(중합체-지속된 VA) 및 PS-VA(중합체-안정화된 VA)에 적합하다. 이들은 또한 음의 Δε을 갖는 IPS(평면 내 스위칭) 및 FFS(프린지 필드 스위칭) 제품에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이에서의 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 그 자체가 하나 이상의 개별 화합물로 이루어진 2개의 성분 A 및 B를 포함한다.
성분 A는 상당한 음의 유전 이방성을 가지며, -0.5 이하의 유전 이방성을 네마틱 상에 제공한다. 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 또는 화학식 III의 화합물을 포함한다.
성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 100%이다.
성분 A의 경우, 바람직하게는 -0.8 이하의 Δε 값을 갖는 하나(또는 그 이상)의 개별 화합물이 선택된다. 이 값은 보다 음의 값이고, 전체 혼합물 중 A의 비율보다 작아야 한다.
성분 B는 현저한 네마토젠성(nematogeneity)이고, 20℃에서 30 mm2·s-1 이하, 바람직하게는 25 mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는다.
성분 B에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18 mm2·s-1 이하, 바람직하게는 12 mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는 극히 낮은 점도의 네마틱 액정이다.
성분 B는 모노트로픽(monotropically) 또는 에난티오트로픽(enantiotropically) 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며, 매우 저온으로 하강 시 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 발생을 방지한다. 예를 들어, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우, 이들 물질의 네마토젠성은 성취되는 스메틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
상기 혼합물은 임의적으로 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 성분 C를 또한 포함할 수 있다. 이런 소위 양성 화합물은 일반적으로 혼합물을 기준으로 총 20 중량% 이하의 양으로 음의 유전 이방성 혼합물 중에 존재한다.
다수의 적합한 물질이 문헌들로부터 당업자에게 공지되어 있다. 특히 바람직한 화합물은 화학식 III의 화합물이다.
또한, 이들 액정 상은 또한 18종 초과의 성분, 바람직하게는 18 내지 25종의 성분을 포함할 수 있다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 상기 액정 상은 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC, 임의적으로는 화학식 III의 화합물을 바람직하게는 4 내지 15종, 특히 5 내지 12종, 특히 바람직하게는 10종 미만으로 포함한다.
화학식 I의 화합물, 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC, 임의적으로는 화학식 III의 화합물 이외에, 다른 성분들이 또한 혼합물의 예컨대 총 45% 이하, 바람직하게는 총 35% 이하, 특히 총 10% 이하의 양으로 존재할 수도 있다.
다른 성분들은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토젠성 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의적으로는 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터 부류로부터의 공지된 물질로부터 선택된다.
이런 유형의 액정 상의 성분으로 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV인 것을 특징으로 할 수 있다:
R20-L-G-E-R21 IV
상기 식에서,
L 및 E는 각각 1,4-이치환된 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산 시스템, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀸아졸린 및 테트라하이드로퀸아졸린으로 형성된 기로부터의 탄소환형 또는 헤테로환형 고리 시스템을 나타내고,
G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH=CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH2-CH2-, -CO-O-, -CH2-O-, -CO-S-, -CH2-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF2O-, -CF=CF-, -OCF2- -OCH2-, -(CH2)4-, -(CH2)3O- 또는 C-C 단일 결합을 나타내고,
Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN을 나타내고,
R20 및 R21은 각각 탄소수 18 이하, 바람직하게는 8 이하의 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나, 다르게는 이들 라디칼 중 하나가 CN, NC, NO2, NCS, CF3, SF5, OCF3, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.
이들 화합물 중 대부분에서, R20 및 R21은 서로 상이하고, 이들 라디칼 중 하나는 보통 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환기들의 다른 변이체가 또한 일반적이다. 많은 이러한 물질 또는 이들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 모든 이러한 물질은 문헌으로부터 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 VA, IPS 또는 FFS 혼합물이, 예를 들면 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 또한 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 종래 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, 클로로포름 또는 메탄올 중의 성분의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼합물은 또한 통상의 첨가제 예를 들면 안정화제, 항산화제, UV 흡수제, 나노입자, 미세입자 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는 예를 들면 EP-A 0 240 379에 기재된 통상의 기하구조에 상응한다.
본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는 위에서 인용된 종래 기술에 기술되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이에 대한 통상의 기하구조에 상응한다. 돌기가 없는 기하구조, 특히 컬러 필터 측 상의 전극은 구조화되지 않고 단지 TFT 측 상의 전극만이 슬롯(slot)을 가진 기하구조가 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는 예를 들면 US 2006/0066793 A1에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 액정 혼합물과 상기 및 하기에서 언급한 중합된 화합물의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질에서 낮은 문턱 전압, 낮은 회전 점도 값 및 매우 우수한 저온 안정성을 발휘하고, 높은 등명점 및 높은 HR 값을 유지하며, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 전경사 각을 빠르게 달성하도록 한다. 특히, 상기 LC 매질은, PSA 디스플레이에서의 종래 기술의 매질에 비해, 현저히 감소된 응답 시간, 특히 그레이-쉐이드 응답 시간을 나타낸다.
중합성 화합물, 소위 반응성 메소젠(RM), 예를 들어 미국 특허 제 6,861,107 호에 개시된 것들은 또한 혼합물을 기준으로 0.12 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%의 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있다. 이들 혼합물은 또한 예를 들면 미국 특허 제 6,781,665 호에 기재된 개시제를 임의적으로 포함할 수도 있다. 개시제, 예를 들어 시바 케미칼스(Ciba Chemicals)의 이르가녹스-1076이, 바람직하게는 0 내지 1%의 양으로 상기 중합성 화합물을 포함하는 혼합물에 첨가된다. 이 유형의 혼합물은 소위 중합체-안정화된 VA 방식(PS-VA) 또는 PSA(중합체-지속된 VA)에 사용될 수 있고, 여기서 반응성 메소젠의 중합은 액정 혼합물에서 일어나는 것으로 의도된다. 이에 대한 전제조건은 상기 액정 혼합물이 그 자체로 어떠한 중합성 성분도 포함하지 않는 것이다.
본 발명에 따른 IPS 및 PSA 디스플레이는 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 가지며, 이들은, LC 셀을 형성하는 1개 또는 2개의 기판에 적용된다. 각각의 경우에 어느 하나의 전극은 예를 들면 본 발명에 따른 PSA-VA, PSA-OCB 또는 PSA-TN 디스플레이에서는 2개의 기판 각각에 적용되거나 또는 2개의 전극 모두가 2개의 기판 중 단지 하나의 전극에만 적용되고 다른 하나의 기판은 예를 들면 본 발명에 따른 PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에서는 전극을 갖지 않는다.
하기 의미가 상기 및 하기에 적용된다:
"PSA"라는 용어는, 달리 기재되지 않는 한, PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이를 나타내는 데 사용된다.
"경사" 및 "경사 각"이라는 용어는, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 액정 매질의 LC 분자들의 경사 정렬에 관한 것이다. 본원에서 경사 각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축 및 평면-평행 외측 플레이트 면(이는 LC 셀을 형성함) 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다. 낮은 경사 각에 대한 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 본원에서는 큰 경사에 해당한다. 경사 각을 측정하는 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기에 개시된 경사 각 값은 이러한 측정 방법에 관한 것이다.
"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 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들면 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"(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 하기에서 "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 기라고도 함)를 함유하는 화합물을 나타낸다.
"저분자량 화합물" 및 "비중합성 화합물"이라는 용어는, 당업자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에서 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.
본 발명의 목적을 위해, "액정 매질"이라는 용어는, LC 혼합물, 및 하나 이상의 중합성 화합물(예컨대, 반응성 메소젠)을 포함하는 매질을 나타내는 것으로 의도된다. "LC 혼합물"(또는 "호스트 혼합물")이라는 용어는, 바람직하게는 2종 이상의 액정 화합물의 중합가능하지 않은 저분자량 화합물 및 임의적으로 추가의 첨가제 예컨대 키랄 도판트 또는 안정화제로만 이루어진 액정 혼합물을 나타내는 것으로 의도된다. "중합가능하지 않은"은 화합물들이, 적어도 상기 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서, 중합 반응에 대해 안정하거나 또는 비-반응성임을 의미한다.
네마틱 상, 특히 실온에서 네마틱 상을 갖는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 바람직한 PS 혼합물은 특히 하기와 같은 특징을 갖는다:
- 중합가능한 성분의 농도는 혼합물을 기준으로 총 0.01 내지 5 중량%, 특히 0.01 내지 1 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%이다.
- 액정 매질은 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물은 포함하지 않는다.
- 본 발명에 따른 PS 혼합물을 함유하는 PS-VA 또는 PSA 디스프레이는 바람직하게는 85°이하, 특히 바람직하게는 80°이하의 전경사 각을 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형의 디스플레이에서, 스위치-오프 상태의 액정 매질 층 내의 분자들은 전극 표면에 대해 직각 방향으로 정렬(호메오트로픽 정렬)되거나 또는 경사진 호메오트로픽 정렬를 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자들은 종방향 분자 축이 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 혼합물은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 -0.5 내지 -10, 특히 -2.5 내지 -7.5 범위의 음의 유전 이방성 △ε을 갖는다.
VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 혼합물의 복굴절율 △n은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 특히 0.07 내지 0.12 사이이다.
또한, 본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질은 당해 분야 숙련자에게 공지되고 문헌에 기재된 추가의 첨가제, 예를 들면 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합가능하거나 비중합가능할 수 있다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 중합가능한 성분 또는 성분 A)로 분류된다. 따라서, 중합가능하지 않은 첨가제는 LC 혼합물(호스트 혼합물), 또는 중합가능하지 않은 성분 또는 성분 B)로 분류된다.
LC 혼합물 및 LC 매질은 예를 들면 바람직하게는 하기 표 B의 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 도판트를 포함할 수 있다.
또한, 다색성 염료, 나노입자, 전도성 염, 착체 염, 및 네마틱 상의 유전 이방성, 점성 및/또는 배향을 개선하기 위한 물질을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 0 내지 15%, 바람직하게는 0 내지 10%의 양으로 LC 매질에 첨가할 수 있다. 적합하고 바람직한 전도성 염은 예를 들면 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라뷰틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)] 참조)이다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들면 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.
PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 상기 중합성 화합물은 전압의 인가에 의해 LC 디스플레이의 기판들 사이의 액정 매질 내에서의 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우). 상기 중합은 단일 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저, 제 1 단계에서, 선경사 각을 생성하기 위해 전압을 인가하여 중합을 수행하고, 이어서 제 2 중합 단계에서, 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 전압을 인가하지 않고 중합하거나 가교결합시키는 것도 가능하다(최종 경화).
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들면 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 들면, 자유-라디칼 중합에 적합한 시판되는 광개시제는 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%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1%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 액정 매질은, 예를 들면 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 중합성 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 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 1% 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 이하이고 바람직하게는 0.01% 이상, 특히 바람직하게는 0.1% 이상의 중합성 화합물, 특히 상기 및 하기에 기재된 화학식의 중합성 화합물을 포함한다.
상기 중합성 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
또한, 성분 (A) 및/또는 (B)가 오로지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 비키랄 중합성 화합물 및 LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분(또는 성분 A)가, 하나의 중합가능한 기를 함유하는 중합성 화합물(일반응성) 하나 이상; 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 중합가능한 기를 함유하는 중합성 화합물(이반응성 또는 다중반응성) 하나 이상을 포함하는, LC 매질이 바람직하다.
또한, 상기 중합가능한 성분(또는 성분 A)가 2개의 중합가능한 기를 함유하는 중합성 화합물(이반응성)로 독점적으로 이루어진 PSA 디스플레이 및 LC 매질이 바람직하다.
LC 매질에 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 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합성 화합물은 메소젠성 또는 비-메소젠성일 수 있다. 반응성 메소젠(RM)으로도 알려져 있는 중합가능한 메소젠성 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 LC 매질 및 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합하고 바람직한 RM이 하기에 기술된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 중합성 화합물은 하기 화학식 I*의 화합물로부터 선택된다:
Ra-A1-(Z1-A2)m-Rb I*
상기 식에서,
Ra 및 Rb는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내며, 이때 Ra 및 Rb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,
P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,
Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 또한 L로 일치환되거나 다중치환될 수 있는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
L은 P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 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-, CR0R00 또는 단일 결합을 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 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 I*의 화합물은 하기 기 정의를 갖는 화합물이다:
Ra 및 Rb는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, Ra 및 Rb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,
A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-3,6-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-3,7-다이일, 4-옥소-4H-크로멘-2,6-다이일, 4-옥소-4H-크로멘-3,6-다이일, 또는 4-옥소-4H-크로멘-3,7-다이일(통속명: 쿠마린 또는 플라본)(이때 또한, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[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 나타내고, 이들 모든 기는 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, 임의적으로 치환되는 실릴, 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 20의 아릴, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
P는 중합성 기를 나타내고,
Y1은 할로겐을 나타내고,
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 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, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-, 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40의 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
또한, 화학식 I*의 바람직한 화합물은 하기 기 정의를 갖는 것들 중 하나 이상으로부터 선택되는 화합물이다:
- m이 2 또는 3이거나,
- m이 2이거나,
- Ra 및 Rb가, 동일하거나 상이한 P-Sp- 기를 나타내거나,
- Ra 및 Rb가, 동일하거나 상이한 P-Sp- 기(이때, 하나 이상의 Sp 기는 단일 결합을 나타냄)를 나타내거나,
- m이 2 또는 3이고, Ra 및 Rb가 동일한 P-Sp- 기를 나타내거나,
- Ra 및 Rb 라디칼 중 하나가 P-Sp-를 나타내고, 다른 하나가 비중합성 기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN로 대체될 수 있거나,
- 하나 이상의 Sp 기가 단일 결합을 나타내거나,
- 하나 이상의 Sp 기가 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-OCO- 또는 -(CH2)p1-OCOO-를 나타내고, 이때 p1이 1 내지 12의 정수를 나타내고, r1이 1 내지 8의 정수를 나타내거나,
- L이 중합성 기를 나타내지 않고/않거나 함유하지 않거나,
- A1 및 A2가, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌-2,6-다이일을 나타내고, 이때 또한, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고, 이들 기가 일불화 또는 다중불화될 수 있거나,
- Z1이, -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C- 및 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되거나,
- L이 비중합성 기이고, 바람직하게는 F, Cl, -CN, 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 및 분지형 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있다.
화학식 I*의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 M1 내지 M21로부터 선택된다:
Figure pct00095
Figure pct00096
Figure pct00097
Figure pct00098
상기 식에서,
P1 및 P2는 P에 대해 기재된 의미들 중 하나, 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭시를 나타내고,
Sp1 및 Sp2는 각각, 서로 독립적으로, Sp에 대해 기재된 의미들 중 하나, 또는 단일 결합을 나타내고, P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 라디칼 중 하나 이상은 또한 Raa를 나타낼 수 있되, 단, P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 라디칼 중 적어도 하나는 Raa와 상이하고,
Raa는 F, Cl, -CN 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬[이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고,
R0 및 R00은 화학식 I*에 기재된 의미를 갖고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고,
Z2 및 Z3은 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-을 나타내고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,
L은 화학식 I에 기재된 의미를 갖고,
L' 및 L"는 각각, 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl를 나타내고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타내고,
Ry 및 Rz는 각각, 서로 독립적으로, H, CH3 또는 CF3를 나타낸다.
화학식 I*의 추가의 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식 M22 내지 M35로부터 선택된다:
Figure pct00099
Figure pct00100
Figure pct00101
상기 식에서, 각각의 라디칼은 화학식 M1 내지 M21에 기재된 의미를 갖는다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 중합성 화합물은 키랄이거나, 하기 화학식 II*로부터 선택되는 광학 활성 화합물(키랄 RM)이다:
(R*-(A1-Z1)m)k-Q II*
상기 식에서,
A1, Z1 및 m은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 화학식 I*에서 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
R*는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 화학식 I*에서 Ra에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, R*는 키랄이거나 비키랄일 수 있고,
Q는, 임의적으로 L(상기 화학식 I*에서 정의된 바와 같음)로 일치환 또는 다중치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,
k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
이때 상기 화합물은, P 또는 P-Sp- 기(상기 정의된 바와 같음)를 나타내거나 함유하는 하나 이상의 라디칼 R* 또는 L을 함유한다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 III*의 1가 Q 기를 함유한다:
Figure pct00102
상기 식에서,
L 및 r은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 기재된 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.
특히 바람직한 화합물은 u가 1을 나타내는 화학식 III*의 화합물이다.
또한, 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 IV*의 1가 Q 기 또는 하나 이상의 R* 기를 함유한다:
Figure pct00103
상기 식에서,
Q1은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일 결합을 나타내고,
Q2는, 임의적으로 불화되는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 이때 또한, 1개 또는 2개의 비-인접 CH2 기는, 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 F, Cl, CN, 또는 Q2에 대해 정의된 바와 같되 Q2와 다른 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.
화학식 IV*의 바람직한 그룹은, 예를 들면 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-논일, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥탄오일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥산오일옥시, 2-클로로프로피온일옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 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.
또한, 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식 V*의 2가 Q 기를 함유한다:
Figure pct00104
상기 식에서, L, r, t, A* 및 B*는 상기 기재된 의미를 갖는다.
또한, 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 2가 Q 기를 함유한다:
Figure pct00105
상기 식에서,
Phe은, 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는 페닐을 나타내고,
Rx는 F 또는 임의적으로 불화된 탄소수 1 내지 4의 알킬을 나타낸다.
적합한 키랄 RM은, 예를 들면 영국 특허 제 2　314　839 A 호, 미국 특허 제 6,511,719 호, 미국 특허 제　7,223,450 호, 국제 출원 공개 제 WO　02/34739 A1 호, 미국 특허 제　7,041,345 호, 미국 특허 제　7,060,331 호 또는 미국 특허 제　7,318,950 호에 기술되어 있다. 바이나프틸 기를 함유하는 적합한 RM은, 예를 들면 미국 특허 제　6,818,261 호,　미국 특허 제　6,916,940 호, 미국 특허 제　7,318,950 호 및 미국 특허 제　7,223,450 호에 기술되어 있다.
상기 및 하기에 도시되는 키랄 구조 요소 및 이러한 키랄 구조 요소를 함유하는 중합성 및 중합된 화합물은 광학 활성 형태로, 즉 순수한 거울상 이성질체로서 또는 2종의 거울상 이성질체의 임의의 바람직한 혼합물로서, 또는 다르게는, 라세미체로서 사용될 수 있다. 라세미체를 사용하는 것이 바람직하다. 라세미체를 사용하는 것은 순수한 거울상 이성질체를 사용하는 것에 비해 몇몇 이점, 예를 들면 상당히 적은 합성 복잡성 및 더 낮은 재료비를 갖는다.
화학식 II*의 화합물은 바람직하게는 라세미체 형태로 상기 LC 매질 중에 존재한다.
특히 바람직한 화학식 II*의 화합물은 하기 하위 화학식 II*1 내지 II*11로부터 선택된다:
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
상기 식에서,
L, P, Sp, m, r 및 t는 상기 기재된 의미를 갖고,
Z 및 A는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, Z1 및 A1 각각에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
t1은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0 또는 1을 나타낸다.
"탄소 기"라는 용어는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이는 추가의 기를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 또는 임의적으로 하나 이상의 추가 원자, 예를 들면 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge을 함유한다(예컨대, 카보닐 등). "탄화수소 기"라는 용어는, 추가로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자(예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
탄소 기 또는 탄화수소 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예를 들면 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 함유할 수 있다.
"알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등의 용어는 또한 다가 기, 예를 들면 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
"아릴"이라는 용어는, 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. "헤테로아릴"이라는 용어는, 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 "아릴"(상기 정의된 바와 같음)을 나타낸다.
바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는, 임의적으로 치환되는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25, 특히 바람직하게는 1 내지 18의 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시; 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 아릴 또는 아릴옥시; 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이다.
또한, 바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C40 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬다이엔일, C4-C40 폴리엔일, C6-C40 아릴, C6-C40 알킬아릴, C6-C40 아릴알킬, C6-C40 알킬아릴옥시, C6-C40 아릴알킬옥시, C2-C40 헤테로아릴, C4-C40 사이클로알킬, C4-C40 사이클로알켄일 등이다. 특히 바람직하게는 C1-C22 알킬, C2-C22 알켄일, C2-C22 알킨일, C3-C22 알릴, C4-C22 알킬다이엔일, C6-C12 아릴, C6-C20 아릴알킬 및 C2-C20 헤테로아릴이다.
또한, 바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는, 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 라디칼이며, 이때 하나 이상의 비-인접 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-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 쇄(이때 또한, 하나 이상의 비-인접 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 불소로 대체될 수 있음), 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40의 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 알킬 기는, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-논일, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는, 예를 들면 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예를 들면 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예를 들면 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있으며, 즉 이들은 하나의 고리를 함유하거나(예컨대, 페닐); 융합되거나(예컨대, 나프틸) 공유 결합될 수 있는(예컨대, 바이페닐) 2개 이상의 고리를 함유하거나; 융합된 고리 및 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환되는, 탄소수 6 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 탄소수 2 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하다. 또한, 5원, 6원 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하며, 이때 또한, 하나 이상의 CH 기는, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는, 예를 들면 페닐, 바이페닐, 터페닐, 1,1':3',1''-터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 파이렌, 다이하이드로파이렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조파이렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예를 들면 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 축합된 기, 예컨대 인돌, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다아졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 안트르옥사졸, 페난트르옥사절, 아이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살린, 펜아진, 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 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 포화된 고리(즉, 독점적으로 단일 결합을 함유하는 고리) 및 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합도 함유할 수 있는 고리)를 둘 다 포함한다. 헤테로환형 고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 단지 하나의 고리 함유; 예컨대, 사이클로헥산) 또는 다환형(즉, 복수 개의 고리 함유; 예컨대, 데카하이드로-나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된 탄소수 3 내지 25의 일환형, 이환형 또는 3환형 기가 바람직하다. 또한, 하나 이상의 C 원자가 Si로 대체되고/되거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체되고/되거나 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있는 5원, 6원, 7원 또는 8원 탄소환형 기가 바람직하다.
바람직한 지환형 및 헤테로환형 기는, 예를 들면 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티아안, 피페리딘; 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합된 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.
바람직한 치환기는, 예를 들면 용해-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시; 전자-끌개 기, 예컨대 불소, 나이트로 또는 나이트릴; 또는 중합체의 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 벌키(bulky) 기, 예컨대, t-부틸 또는 임의적으로 치환되는 아릴 기이다.
바람직한 치환기(상기 및 하기에서 "L"로도 지칭됨)는, 예를 들면 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2이고, 이때 Rx는 상기 기재된 의미를 갖고, Y1은 할로겐, 임의적으로 치환되는 실릴 또는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 20의 아릴, 및 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시을 나타내고, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는, 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0로 치환됨을 의미하며, 이때 R0은 상기 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 치환기 L은, 예를 들면 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 또는 페닐이다.
Figure pct00110
은 바람직하게는
Figure pct00111
또는
Figure pct00112
이고, 이때 L은 상기 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.
중합성 기 P는 중합 반응(예컨대, 자유-라디칼 또는 이온 쇄 중합, 중부가 또는 중축합) 또는 중합체-유사 반응(중합체 주쇄 상의 부가 또는 축합)에 적합한 기이다. 쇄 중합의 경우, C=C 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 함유하는 기, 및 개환을 동반한 중합에 적합한 기(예컨대, 옥세탄 또는 에폭사이드 기)가 특히 바람직하다.
바람직한 기 P는 CH2=CW1-COO-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00113
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si-로부터 선택되며; 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 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-프로필이고; W4, W5 및 W6 각각, 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고; W7 및 W8은 각각, 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 나타내고; Phe은, 임의적으로 하나 이상의 라디칼 L(상기 정의된 바와 같되, P-Sp-는 아님)로 치환된 1,4-페닐렌을 나타내고; k1, k2 및 k3은 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고; k3은 바람직하게는 1을 나타낸다.
특히 바람직한 기 P는 CH2=CW1-COO-, 특히 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO- 및 CH2=CF-COO-, 또한 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00114
및
Figure pct00115
이다.
매우 특히 바람직한 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 특히 아크릴레이트 및 메타크릴레이트이다.
바람직한 스페이서 기 Sp는, 라디칼 P-Sp-가 화학식 P-Sp'-X'-에 대응하도록 화학식 Sp'-X'로부터 선택되며, 이때
Sp'는, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환된 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -SiR00R000-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR00-CO-O-, -O-CO-NR00-, -NR00-CO-NR00-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR00-, -NR00-CO-, -NR00-CO-NR00-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY2=CY3-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
R00 및 R000은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12 알킬을 나타내고,
Y2 및 Y3은 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp'는, 예를 들면 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR00R000-O)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R00 및 R000은 상기 기재된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -X'-Sp'-는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -OCO-(CH2)p1-, -OCOO-(CH2)p1-이다.
특히 바람직한 기 Sp'는, 예를 들면, 각각의 경우, 직쇄형 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 논일렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, P-Sp-는, 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 라디칼(다작용성 중합성 라디칼)을 나타낸다. 이러한 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합성 화합물 및 이들의 제조 방법은, 예를 들면 미국 특허 제　7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0172090 A1 호에 기술되어 있다. 하기 화학식 I*a 내지 I*m으로부터 선택되는 다작용성 중합성 라디칼 P-Sp-가 특히 바람직하다:
Figure pct00116
상기 식에서,
알킬은 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄형 또는 분지형 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R00)=C(R000)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, R00 및 R000은 상기 기재된 의미를 갖고,
aa 및 bb는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 상기에서 X'에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,
P1 내지 P5는 각각, 서로 독립적으로, 상기에서 P에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.
상기 중합성 화합물 및 RM은 당업자에게 공지된 방법 및 유기 화학의 표준 작업, 예를 들면 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie(Methods of Organic Chemistry), Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기술된 방법과 유사하게 제조할 수 있다. 추가의 합성 방법은 상기 및 하기에 인용된 문헌에 제시된다. 가장 간단한 경우, 상기 RM의 합성은, 탈수화제(예컨대, DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드))의 존재 하에, P 기를 함유하는 대응 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물(예컨대, (메트)아크릴오일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산)을 이용하는 2,6-다이하이드록시나프탈렌 또는 4,4'-다이하이드록시바이페닐의 에스터화 또는 에터화에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질은 원칙적으로는 임의의 유형의 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 기초한 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-IPS 또는 PS-FFS 디스플레이에 적합하다. 그러나, 당업자는, 진보된 발명 없이도, 그 기본 구조를 통해 또는 사용되는 요소들(예컨대, 기판, 정렬 층, 전극, 어드레싱 소자, 백라이트, 편광기, 착색된 필터, 임의적으로 존재하는 보상 필름 등)의 개별적인 성질, 배열 또는 구조를 통해, 본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질을 상기 언급된 디스플레이와 다른 유형의 PS 또는 PSA 디스플레이에 사용할 수 있을 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 비제한적으로 설명한다. 그러나, 이들은 바람직하게 사용될 수 있는 화합물을 포함하는 바람직한 혼합물 개념 및 이들 각각의 농도뿐 아니라 이들의 서로 간의 조합을 당업자에게 예시하고 있다. 또한, 실시예들은 어떠한 특성 및 특성 조합이 가능한지를 예시하고 있다.
하기 실시예는 본 발명을 비제한적으로 설명하기 위한 것이다. 상기 및 하기에서 %는 중량%를 나타내고, 모든 온도는 섭씨 온도를 의미한다.
본원 전반에 걸쳐, 1,4-사이클로헥실렌 고리 및 1,4-페닐렌 고리는 각각 다음과 같이 도시된다:
Figure pct00117
또는
Figure pct00118
및
Figure pct00119
또는
Figure pct00120
.
하나 이상의 화학식 I의 화합물, 화학식 IIA 및/또는 IIB 및/또는 IIC의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기 표 A에 제시되는 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 약어가 사용된다(n, m, m', z는 각각, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고; (O)CmH2m +1은 OCmH2m +1 또는 CmH2m +1을 의미함).
[표 A]
Figure pct00121
Figure pct00122
Figure pct00123
Figure pct00124
Figure pct00125
Figure pct00126
Figure pct00127
Figure pct00128
Figure pct00129
Figure pct00130
Figure pct00131
Figure pct00132
Figure pct00133
Figure pct00134
Figure pct00135
Figure pct00136
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은, 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 유리하게는 승온에서, 더 적은 양으로 사용되는 성분이, 주요 구성물을 구성하는 성분에 용해된다. 또한, 유기 용매(아세톤, 클로로폼 또는 메탄올) 중의 성분의 용액들을 혼합하고, 예를 들어 완전한 혼합 후 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것도 가능하다.
적합한 첨가제를 이용하여, 본 발명에 따른 액정 상은 임의의 유형의 디스플레이, 예를 들면 지금까지 개시된 ECB, VAN, IPS, GH 또는 ASM-VA LCD 디스플레이에 사용될 수 있는 방식으로 개질될 수 있다.
상기 유전체는 또한, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들면 UV 흡수제, 산화방지제, 나노입자 및 자유-라디칼 소거제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정화제 또는 키랄 도판트를 가할 수 있다. 본 발명에 따른 혼합물에 적합한 안정화제는 특히 하기 표 2에 제시된다.
예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료를 가하고, 또한 전도도를 개선하기 위해 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보라네이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., Volume 24, pages　249-258 (1973)] 참조)을 가하거나, 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질하기 위해 물질을 가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들면 독일 특허 제 A　22　09　127 호, 제 22　40　864 호, 제 23　21　632 호, 제 23　38　281 호, 제 24　50　088 호, 제 26　37　430 호, 및 제 28　53　728 호에 기술되어 있다.
하기 표 B는, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 제시한다. 상기 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 사용된다.
[표 B]
Figure pct00137
Figure pct00138
Figure pct00139
예를 들어, 본 발명에 따른 혼합물의 총량을 기준으로 상기 혼합물에 10 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 6 중량%, 특히 0.1 내지 3 중량%의 양으로 첨가될 수 있는 안정화제가 하기 표 C에 제시된다. 바람직한 안정화제는 특히 BHT 유도체, 예를 들면 2,6-다이-3급-부틸-4-알킬페놀, 및 티누빈(Tinuvin) 770뿐 아니라 티누빈 P 및 템폴(Tempol)이다.
[표 C]
Figure pct00140
Figure pct00141
Figure pct00142
Figure pct00143
Figure pct00144
본 발명에 따른 혼합물, 바람직하게는 PSA 및 PS-VA 제품에 사용하기 적합한 반응성 메소젠(중합성 화합물)을 하기 표 D에 제시한다.
[표 D]
Figure pct00145
Figure pct00146
Figure pct00147
Figure pct00148
Figure pct00149
Figure pct00150
Figure pct00151
Figure pct00152
Figure pct00153
Figure pct00154
실시예
하기 실시예는 본 발명을 비제한적으로 설명하기 위한 것이다.
달리 명확히 나타내지 않는 한, 본원에 기재된 모든 온도 값, 예를 들면 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상으로부터 네마틱(N) 상으로의 전이 온도 T(S,N), 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 제시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정 상태를 나타내고, N은 네마틱 상을 나타내고, S는 스멕틱 상을 나타내고, I는 등방성 상을 나타낸다. 이들 사이의 숫자는 전이 온도를 전이 온도를 나타낸다.
화학식 I의 화합물의 광학 이방성(Δn)을 결정하는 데 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-4792(메르크 카게아아(Merck KGaA))이다. 유전 이방성 Δε은 상업적 혼합물 ZLI-2857을 이용하여 결정된다. 조사할 화합물의 물리적 데이터는, 조사할 화합물을 가하고 사용되는 화합물의 100%로 외삽한 후의 유전 상수의 변화로부터 수득된다. 일반적으로, 용해도에 따라, 조사할 화합물의 10%를 호스트 혼합물에 용해시킨다.
달리 지시되지 않는 한, 부 또는 %부 데이터는 중량부 또는 중량%를 나타낸다.
상기 및 하기에서,
V0은 20℃에서의 용량 문턱 전압[V]을 나타낸다.
ne는 20℃ 및 589 nm에서의 이상 굴절률을 나타낸다.
no는 20℃ 및 589 nm에서의 일반 굴절률을 나타낸다.
Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.
ε⊥는 20℃ 및 1 kHz에서의 방향자에 대해 수직인 유전 감수율을 나타낸다.
ε∥는 20℃ 및 1 kHz에서의 방향자에 대해 평행인 유전 감수율을 나타낸다.
Δε는 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타낸다.
γ1은 20℃에서 측정되고 자기장에서의 회전 방법에 의해 결정된 회전 점도[mPa.s]를 Δ나타낸다.
K1은 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN]을 나타낸다.
K3은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.
LTS는 시험 셀 내에서 측정된 저온 안정성(네마틱 상)을 나타낸다.
HR20은 20℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
HR100은 100℃에서의 전압 보전율[%]을 나타낸다.
문턱 전압의 측정에 사용된 디스플레이는 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 외부 플레이트, 및 액정의 수직 정렬을 수행하는, 상기 외부 플레이트의 내부 상에 SE-1211(닛산 케미칼스(Nissan Chemicals))의 상부 정렬 층을 갖는 전극 층을 가진다.
본원에서의 모든 농도는 달리 명시되지 않는 한 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다. 모든 물리적 성질은 달리 명시되지 않는 한 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status November 1997, Merck KGaA, Germany]에 기재된 바와 같이 측정되며 20℃의 온도에서 적용된다.
달리 명시되지 않는 한, 본원의 모든 농도 및 % 값(단, HR, 콘트라스트 및 투과도에 대한 값들은 제외)은 중량%로 제시되며 모든 고체 또는 액체-결정질 성분들을 전체적으로 무-용매로 포함하는 상응하는 혼합물에 관한 것이다.
본원에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 프레드릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로서 공지된 용량 문턱값(V0)에 관한 것이다. 실시예에서는 또한 일반적으로 10% 상대 콘트라스트에 대한 광학 문턱값(V10)이 기재된다.
용량 문턱전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리의 외측 플레이트로 구성되고, 이때 이들 각각은 내측에 전극 층을 가지고 상부에 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 가짐으로써, 액정 분자들의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발한다.
경사 각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은 4 ㎛ 분리된 2개이 평면-평행 유리의 외측 플레이트로 구성되고, 이때 이들 각각은 내측에 전극 층을 가지고 상부에 폴리이미드 정렬 층(이때, 2개의 폴리이미드 층들은 서로 반-평행으로 러빙됨)을 가짐으로써, 액정 분자들의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발한다.
중합가능한 화합물은 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류 전압, 1kHz)을 동시에 인가하면서 예정된 시간 동안 UV 조사하여 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서, 달리 명시되지 않는 한, 100 mW/㎠ 강도의 금속 할로겐화물 램프를 사용하여 중합심키며, 강도는 표준 UV 미터(UV 센서가 달린 횐레(Hoenle) 최첨단 UV 미터)를 사용하여 측정한다.
경사 각은 회전식 결정 실험장치(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)를 사용하여 측정한다. 낮은 값(즉, 90°각도로부터 큰 편각)은 본원에서는 큰 경사에 상응한다.
VHR 값은 다음과 같이 측정한다: 0.3%의 중합가능한 단량체 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가한 다음, 생성되는 혼합물을 VA-VHR 시험 셀(90°에서 비-러빙됨, VA-폴리이미드 정렬 층, 층 두께 d
Figure pct00155
6 ㎛)내로 도입한다. 1V, 60Hz, 64μs 펄스에서 UV 노출 전후에 100℃에서 5분 후에 HR 값을 측정(측정 기구: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105)한다.
혼합물 실시예
실시예 M1
Figure pct00156
실시예 M2
Figure pct00157
실시예 M3
Figure pct00158
실시예 M4
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM1(바이페닐 4,4'-다이메타크릴레이트)을 실시예 M1에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00159
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 하기 경사 각이 수립된다:
Figure pct00160
측정된 전압 보전율 값은 다음과 같다:
VHR(초기): 98.4%
VHR(15분 UVA) 97.8%
VHR(2분 UVA + 2시간 태양광 시험): 97.8%
실시예 M5
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM1(바이페닐 4,4'-다이메타크릴레이트)을 실시예 M2에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00161
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 하기 경사 각이 수립된다:
Figure pct00162
측정된 전압 보전율 값은 다음과 같다:
VHR(초기): 98.1%
VHR(15분 UVA) 97.7%
VHR(2분 UVA + 2시간 태양광 시험): 97.5%
실시예 M6
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM1(바이페닐 4,4'-다이메타크릴레이트)을 실시예 M3에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00163
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 하기 경사 각이 수립된다:
Figure pct00164
측정된 전압 보전율 값은 다음과 같다:
VHR(초기): 98.2%
VHR(15분 UVA) 97.6%
VHR(2분 UVA + 2시간 태양광 시험): 97.1%
실시예 M7
Figure pct00165
실시예 M8
Figure pct00166
실시예 M9
Figure pct00167
실시예 M10
Figure pct00168
실시예 M11
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM1(바이페닐 4,4'-다이메타크릴레이트)을 실시예 M10에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00169
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 경사 각이 수립된다.
실시예 M12
Figure pct00170
실시예 M13
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM25를 실시예 M12에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00171
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 경사 각이 수립된다.
실시예 M14
Figure pct00172
실시예 M15
Figure pct00173
실시예 M16
Figure pct00174
실시예 M17
Figure pct00175
실시예 M18
Figure pct00176
실시예 M19
Figure pct00177
실시예 M20
PS-VA 혼합물을 제조하기 위해, 0.3%의 RM10을 실시예 M19에 따른 액정 혼합물에 첨가한다:
Figure pct00178
.
PS-VA 혼합물을 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24V의 전압을 인가한 후, 셀을 100 mW/㎠의 광량을 가진 UV 광으로 조사한다. 이후에 경사 각이 수립된다.
실시예 M21
Figure pct00179
실시예 M22
Figure pct00180
실시예 M23
Figure pct00181
실시예 M24
Figure pct00182
실시예 M25
Figure pct00183
실시예 M26
Figure pct00184

Claims (19)

  1. 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 극성 화합물들의 혼합물에 기초한 액정 매질에 관한 것이다:
    Figure pct00185
    I
    상기 식에서,
    R1 및 R1*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 이때 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
    Figure pct00186
    , -O-, -CO-O-, -O-CO-로 대체될 수 있고, 추가로, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;
    Z1은 -CH2O- 또는 -OCH2-이고;
    a는 0, 1 또는 2이고;
    b는 1 또는 2이고;
    Figure pct00187
    및
    Figure pct00188
    는 각각, 서로 독립적으로,
    Figure pct00189
    ,
    Figure pct00190
    또는
    Figure pct00191

    이고;
    L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3, OCF3 또는 CHF2이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00192

    상기 식에서,
    R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 탄소수 15 이하의 알킬 라디칼(이는 비치환되거나, CN 또는 CF3로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,
    Figure pct00193
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있음)을 나타내고,
    L1 -4 는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타내고,
    Z2 및 Z2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O-를 나타내고,
    p 는 1 또는 2를 나타내고,
    q 는 0 또는 1을 나타내고,
    v 는 1 내지 6을 나타낸다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00194
    III
    상기 식에서,
    R31 및 R32는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 12 이하의 직쇄 알킬, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
    Figure pct00195
    는
    Figure pct00196
    Figure pct00197
    또는
    Figure pct00198
    를 나타내고,
    Z3은 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H8- 또는 -CF=CF-를 나타낸다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 I-1 내지 I-192의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00199

    Figure pct00200

    Figure pct00201

    Figure pct00202

    Figure pct00203

    Figure pct00204

    Figure pct00205

    Figure pct00206

    Figure pct00207

    Figure pct00208

    Figure pct00209

    Figure pct00210

    Figure pct00211

    Figure pct00212

    Figure pct00213

    Figure pct00214

    Figure pct00215

    Figure pct00216

    Figure pct00217

    Figure pct00218

    Figure pct00219

    Figure pct00220

    상기 식에서,
    알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
    알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
    알콕시는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타낸다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00221

    Figure pct00222

    상기 식에서,
    R, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 제 2 항에서 R2A에 대해 기재된 의미를 갖고,
    알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타내고,
    s는 1 또는 2를 나타낸다.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00223

    Figure pct00224

    Figure pct00225

    상기 식에서,
    R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
    m은 1 내지 6을 나타낸다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-16의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00226

    Figure pct00227

    Figure pct00228

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 제 2 항에서 R2A에 대해 기재된 의미를 갖는다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00229

    상기 식에서,
    R11, R12 및 R13은 탄소수 1 내지 5의 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,
    R12 및 R13은 추가로 또한 할로겐을 나타내고,
    Figure pct00230
    는
    Figure pct00231

    을 나타내고,
    i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합물 중 화학식 I의 화합물의 비율이 총 1 중량% 이상인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 중합성 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물의 농도가 상기 매질을 기준으로 0.01 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물이 하기 화학식 I*의 화합물로부터 선택된 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Ra-A1-(Z1-A2)m-Rb I*
    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내며, 이때 Ra 및 Rb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,
    P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,
    Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 또한 L로 일치환되거나 다중치환될 수 있는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
    L은 P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 탄소 기 또는 탄화수소 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-, CR0R00 또는 단일 결합을 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 나타낸다.
  13. 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 추가의 메소젠성 화합물과 혼합하고, 임의적으로, 하나 이상의 첨가제 및/또는 하나 이상의 안정화제 및/또는 하나 이상의 중합성 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
  14. 전기-광학 디스플레이에서의 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
  15. 제 14 항에 있어서,
    VA, PVA, PS-VA, IPS, PS-IPS, FFS, PS-FFS 또는 PALC 디스플레이에서의 액정 매질의 용도.
  16. PS 및 PSA 디스플레이에서, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 PSA 디스플레이 내의 중합성 화합물의 동일-반응계 중합에 의해 액정 매질에 경사 각을 생성하기 위한, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
  17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전기-광학 디스플레이.
  18. 제 17 항에 있어서,
    VA, PSA, PS-VA, PALC, FFS, PS-FFS 또는 PS-IPS 디스플레이인 것을 특징으로 하는 전기-광학 디스플레이.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    2개의 기판 및 2개의 전극, 및
    상기 기판들 사이에 위치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 액정 매질의 층
    으로 이루어진 LC 셀을 함유하되, 이때
    적어도 하나의 기판은 투광성이고, 적어도 하나의 기판은 1개 또는 2개의 전극을 가지며,
    상기 중합된 성분은, 바람직하게는 전극에 전압을 인가하여, LC 셀의 기판들 사이의 상기 액정 매질 내의 하나 이상의 중합성 화합물을 중합시킴으로써 수득되고,
    상기 저분자량 성분은 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질인,
    전기-광학 디스플레이.
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