KR20150100766A - 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이 및 액정 매질 - Google Patents

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KR20150100766A
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안드레아스 타우거벡
레나테 벤데르
로코 포르테
페어 키르슈
이즈미 사이토
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Abstract

본 발명은, 액정 디스플레이의 표면 또는 셀 벽에서 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬을 만드는, 하나 이상의 2작용성 또는 다작용성 앵커 기를 갖는 자가-정렬 첨가제(SAM)를 포함하는 음의 또는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 또한 통상적인 이미드 정렬층이 없이 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이를 포함한다. 상기 액정 매질은 상기 정렬의 안정화, 경사각의 조절 및/또는 부동태화 층으로서 기능하는 중합가능한 또는 중합된 성분에 의해 보충될 수 있다.

Description

호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이 및 액정 매질{LIQUID-CRYSTAL DISPLAYS AND LIQUID-CRYSTALLINE MEDIA HAVING HOMEOTROPIC ALIGNMENT}
본 발명은 액정(LC) 디스플레이의 표면 또는 셀 벽에서 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬에 영향을 주는 하나 이상의 2작용성 또는 다작용성 앵커(anchor) 기를 가진 자가-정렬 첨가제를 포함한 음 또는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 또한 통상적인 이미드 정렬층이 없이 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이를 포함한다. 액정 매질은 정렬의 안정화, 경사각의 조절 및/또는 부동태화 층으로서 기능하는 중합가능한 또는 중합된 성분에 의해 보충될 수 있다.
전기적으로 제어된 복굴절(ECB) 효과 또는 정렬된 상의 변형(DAP) 효과의 원리는, 1971년에 처음으로 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)]). 이후, 제이 에프 칸(J.F. Kahn)(문헌[Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193]), 및 지 라브루니(G.　Labrunie) 및 제이 로버트(J. Robert)(문헌[J. Appl. Phys. 44(1973), 4869])의 논문이 뒤를 이었다.
제이 로버트 및 에프 클라크(F. Clerc)(문헌[SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30]), 제이 두첸(J. Duchene)(문헌[Displays 7(1986), 3]) 및 에이치 챠드(H. Schad)(문헌[SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244])에 의한 논문은, ECB 효과를 기준으로 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하기 위하여 액정 상이 높은 탄성 계수 K3/K1의 비율 값, 높은 광학 이방성 Δn 값 및 유전 이방성 Δε ≤ -0.5의 값을 가져야 함을 나타내었다. ECB 효과를 기준으로 전자-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지(edge) 정렬(VA 기술　=　수직 정렬됨)을 갖는다.
소위 VAN(수직 정렬된 네마틱) 디스플레이라 불리는 ECB 효과를 사용한 디스플레이는, 예컨대 MVA(멀티-도메인 수직 정렬, 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 to 9], 및 [Liu, C.T. et al., paper 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750 to 753]), PVA(패턴화된 수직 정렬, 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 to 763]), ASV(진보된 슈퍼 뷰, 예컨대: 문헌[Shigeta, Mitzuhiro 및 Fukuoka, Hirofumi, paper 15.2: "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754 to 757]) 모드에서, 최근 가장 중요한, 특히 TV 용도를 위하여, IPS(평면내 스위칭) 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 오랫동안 알려진 TN(비틀린 네마틱) 디스플레이를 제외한 3개 초과의 액정 디스플레이의 최근 유형들 중 하나로서 형성되고 있다. 이러한 기술은 일반적 유형, 예컨대 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]와 비교된다. 오버 드라이브(over-drive)를 포함한 어드레싱 방법, 예컨대 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 to 109]에 의해 일반적 ECB 디스플레이의 응답 시간이 이미 상당히 개선되었지만, 비디오-호환성 응답 시간, 특히 회색 음영의 스위칭에 대한 응답 시간의 달성이 여전히 만족스럽게 해결되지 않은 문제로 남아있다.
상이한 바람직한 방향의 2개 이상의 도메인을 갖는 VA 디스플레이의 생산에 상당한 노력을 기울이고 있다. 본 발명의 목적은, VA 기술의 이점, 예컨대 상대적으로 짧은 응답 시간 및 우수한 시야각 의존을 포기하지 않고 생산 공정 및 디스플레이 장치 그 자체를 단순화시키는 것이다.
양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질을 포함한 VA 디스플레이는 문헌[S.H. Lee et al. Appl . Phys . Lett .(1997), 71, 2851-2853]에 기재되어 있다. 이러한 디스플레이는 그 중에서도, 상업적으로 이용가능한 사용된 IPS(평면내 스위칭) 디스플레이(예컨대, DE　40　00　451 및 EP　0　588　568에 개시된 바와 같음)로서 기판 표면(빗형 구조를 갖는 평면내 어드레싱 전극 배열) 상에 정렬된 인터디지털 전극을 사용하고, 전기장을 인가하여 평면 배열을 변화시키는 액정 매질의 호메오트로픽 정렬(VA-IPS)을 갖는다.
상기 언급된 디스플레이의 추가 발전은, 예컨대 문헌[K.S. Hun et al. J. Appl. Phys.(2008), 104, 084515(DSIPS: 드라이버 전압 및 전달의 개선을 위한 '이중면 평면내 스위칭')], [M. Jiao et al. App . Phys . Lett(2008), 92, 111101(DFFS: 개선된 응답 시간을 위한 '이중 프린지 필드 스위칭')] 및 [Y.T. Kim et al. Jap . J. App . Phys .(2009), 48, 110205(VAS: '시야각 스위칭가능한' LCD)]에서 발견할 수 있다.
또한, VA-IPS 디스플레이는 소위 양의-VA 및 HT-VA로 공지되어 있다.
모든 이러한 디스플레이(일반적으로, 하기에서는 VA-IPS 디스플레이로서 지칭됨)에서, 정렬층은 액정 매질의 호메오트로픽 정렬에 대한 기판 표면 둘다에 적용되고, 지금까지 이러한 층의 생성은 상당한 노력을 기울여야 했었다.
본 발명의 목적은, VA-IPS 기술의 이점, 예컨대 상대적으로 짧은 응답 시간, 우수한 시야각 의존성 및 높은 콘트라스트를 포기하지 않고 생산 공정 그 자체를 단순화시키는 것이다.
전자-광학 디스플레이 소자에서 이러한 효과의 산업적 적용은 다양한 필요를 만족시켜야 하는 LC 상을 필요로 한다. 습기, 공기, 기판 표면에서의 물질 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선에 대한 화학적 저항성, 및 직류 및 교류 전기장이 특히 중요하다.
추가로, 상업적으로 사용가능한 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서 액정 메소상을 갖는데 필요하다.
VA 및 VA-IPS 디스플레이는 일반적으로, 큰 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압과 동시에 매우 높은 비저항을 갖고 그에 의해 다양한 회색 음영을 생성시킬 수 있는 것이 의도된다.
통상적인 VA 및 VA-IPS 디스플레이에서, 기판 표면 상의 폴리이미드 층은 액정의 호메오트로픽 정렬을 보장한다. 디스플레이에서 적합한 정렬층의 생산은 상당한 노력이 필요하다. 또한, 정렬층과 액정 매질 간의 상호작용은 디스플레이의 전기 저항을 손상시킬 수 있다. 이러한 유형의 가능한 상호작용으로 인해, 적합한 액정 성분의 수가 상당히 감소된다. 따라서, 폴리이미드 없이 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 달성할 것이 요구된다.
빈번히 사용되는 능동-매트릭스 TN 디스플레이의 단점은, 이들의 비교적 낮은 콘트라스트, 상대적으로 높은 시야각 의존 및 이러한 디스플레이에서 회색 음영을 생산하기 위한 어려움에 기인한다.
VA 디스플레이는 상당히 나은 시야각 의존을 가지므로, 텔레비젼 및 모니터에 주로 사용된다.
추가 진전은 소위 PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이이며, 이에 대해 또한, 용어 "중합체 안정화된"이 때때로 사용된다. PSA 디스플레이는 다른 파라미터, 예컨대 특히, 콘트라스트의 유리한 시야각 의존에 대한 큰 부작용 없이 응답 시간을 단축시켜 구별된다.
이러한 디스플레이에서, 소량(예컨대, 0.3 중량%, 전형적으로 <　1 중량%)의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 액정 매질에 첨가하고, LC 셀에 도입한 후, 동일 반응계 내에서 보통 UV 광중합에 의해 인가된 전압 하에 또는 없이 전극들 간에 중합하거나 가교결합한다. 또한, 반응성 메소젠(RM)으로서 공지된 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합하다고 입증되었다. PSA 기술이 지금까지 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질을 위해 주로 사용되고 있었다.
달리 지칭되지 않는 한, 용어 "PSA"는 PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이의 대표로서 하기에 사용된다.
그동안, PSA 원리가 다양한 고전적인 LC 디스플레이에 사용되고 있다. 따라서, 예컨대 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 중합가능한 화합물의 중합은 바람직하게는, PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우 인가된 전압으로, PSA-IPS 디스플레이의 경우 인가된 전압으로 또는 없이 발생한다. 시험 셀에 설명될 수 있듯이, PS(A) 방법은 셀 내에서 '예비경사'를 발생시킨다. PSA-OCB 디스플레이의 경우, 예컨대 안정화시키기 위한 벤드 구조가 가능하여 오프-셋(off-set) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 예비경사는 응답 시간에 긍정적 효과를 갖는다. 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 레이아웃은 PSA-VA 디스플레이를 위해 사용될 수 있다. 또한, 그러나, 예컨대 생산을 상당히 단순화시킴과 동시에 매우 우수한 콘트라스트와 동시에 매우 우수한 광투과도를 나타내는 단지 하나의 구조화된 전극 측면과 돌출되지 않은 부분의 관리가 가능하다.
PSA-VA 디스플레이는, 예컨대 문헌[JP 10-036847 A, EP　1　170　626 A2, US 6,861,107, US 7,169,449, US　2004/0191428 A1, US　2006/0066793 A1 및 US　2006/0103804 A1]에 기재되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예컨대 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, 예컨대 문헌[US　6,177,972 및 Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PSA-TN 디스플레이는, 예컨대 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기재되어 있다. PSA-VA-IPS 디스플레이는, 예컨대 WO 2010/089092 A1에 개시되어 있다.
전술된 통상적 액정 디스플레이와 같이, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우 개별적 픽셀은 집적된 비선형 활성 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대, 박막 트랜지스터 또는 "TFT")에 의해 보통 어드레싱되나, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우 개별적 픽셀은 다중적 방법에 의해 보통 어드레싱되고, 상기 두 방법 모두 당 분야에 공지되어 있다.
특히 모니터 및 특히 TV 용도에서, 액정 디스플레이의 응답 시간뿐 아니라, 콘트라스트 및 휘도(즉, 또한 투과)의 최적화가 여전히 추구된다. PSA 방법은 본원의 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-VA 디스플레이의 경우, 시험 셀에서 측정될 수 있는 예비경사와 관련한 응답 시간의 단축은 다른 파라미터에 대한 큰 부작용 없이 달성될 수 있다.
종래 기술에서, 예컨대 하기 화학식의 중합가능한 화합물이 PSA-VA에 사용되었다:
Figure pct00001
이때, P는, 예컨대 US 7,169,449에 기재된 바와 같이 중합가능한 기, 보통 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기를 나타낸다.
폴리이미드 층의 생산, 층의 처리 및 범프 또는 중합체 층의 개선 노력이 상대적으로 크다. 따라서, 생산 비용을 감소시키는 한편, 이미지 품질(시야각 의존, 콘트라스트, 응답 시간)을 최적화시키는 데 도움되는 (PSA-)VA/VA-IPS와 상용성인 기술을 단순화시키는 것이 바람직하다.
WO 2012/038026 A1은 2개 이상의 고리를 포함하는 메소젠성 코어 구조에 하이드르록시 기가 부착된 자가-정렬 메소젠(SAM)을 개시하고 있다.
폴리이미드 층 없이 디스플레이 적용례를 달성하기 위한 기존의 접근은 여전히 개선될 수 있다.
첫째로, 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 자가-정렬 첨가제 및 저분자량 액정 성분을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:
[화학식 I]
R1-A1-(Z2-A2)m1-R2
상기 식에서,
R2는
Figure pct00002
를 나타내고,
Sp1, Sp3 및 Sp5는 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
Sp2는 3가 비환형 스페이서 기, 바람직하게는 기 CH, CR0 또는 N을 나타내고,
Sp4는 4가 비환형 스페이서 기, 바람직하게는 탄소 원자를 나타내고,
Y는 서로 독립적으로 O, S, (CO), NR0 또는 환형 결합이고,
X1 및 X2는 서로 독립적으로 -OH, -NH2, -NHR11, -SH, -SR11, -NR11 2, -OR11 또는 -(CO)OH,
Figure pct00003
를 나타내고,
R11은 각각의 경우에 독립적으로 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 또는 비치환된 알킬 쇄를 나타내고, 이때 상기 알킬 쇄에서 하나 이상의 CH2 기는 또한 각각, 서로 독립적으로, O 또는 N 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-로 대체될 수 있고, 2개의 라디칼 R11은 임의적으로 서로 연결되어 고리를 형성하고, 바람직하게는 R11은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 더 바람직하게는 CH3 또는 CH2CH3이고,
B는, 1, 2 또는 3개의 치환기 R1에 의해 임의적으로 치환되는 임의의 고리 또는 축합 고리, 바람직하게는 6원 고리, 특히 바람직하게는 벤젠을 나타내고, 이때 상기 벤젠의 임의적인 치환기는 수소 원자들의 임의의 위치를 대신하여 존재하고,
p는 2, 3, 4 또는 5, 바람직하게는 2 또는 3이고,
A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로, 축합 고리를 함유할 수 있고 또한 RL에 의해 단일- 또는 다중치환될 수 있는, 바람직하게는 4 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
RL은 각각의 경우에, 서로 독립적으로, OH, SH, SR0, -(CH2)n1-OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R0)2, -C(=O)R0, -N(R0)2, -(CH2)n1-N(R0)2, 임의적으로 치환되는 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴 또는 사이클로알킬, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내며, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한 F 또는 Cl로 대체될 수 있고, 2개의 인접한 RL은 함께 임의적으로 =O(카본일 O)이고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
Z2는 각각의 경우에, 서로 독립적으로, 단일 결합, -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?-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 CR0R00, 바람직하게는 단일 결합 또는 -CH2CH2-를 나타내고,
R0 및 R00는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
R1은 H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내며, 이때 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 또한 N, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -NR0-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 3급 탄소 원자(CH 기)는 또한 N으로 대체될 수 있으며, 하나 이상의 H 원자는 또한 F 또는 Cl로 대체될 수 있고,
m1은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5, 바람직하게는 1 또는 2를 나타낸다.
액정 성분 또는 액정 매질은 양의 또는 음의 유전 이방성 둘 중 하나를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 네마틱이다.
또한, 액정 매질은 바람직하게는 중합된 또는 중합가능한 성분을 포함하며, 이때 상기 중합된 성분은 중합가능한 성분을 중합시켜 수득가능하다. 이러한 중합체 성분은 액정 매질 및 특히 이의 정렬을 안정화시키고, 부동태화 층을 형성시키고, 임의적으로 목적하는 예비경사를 형성하도록 할 수 있다.
추가로, 본 발명은 저분자량 액정 성분을 상기 자가-정렬 첨가제와 혼합하고 하나 이상의 중합가능한 화합물 및/또는 보조 물질을 임의적으로 첨가하는, 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다. 액정 성분 또는 액정 매질은 양의 또는 음의 유전 이방성 중 하나를 가질 수 있다.
추가로, 본 발명은 적어도 하나의 기판은 광투과성이고 적어도 하나의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖는 2개의 평행한 평면 기판 및 2개 이상의 전극, 및 이들 기판들 사이에 위치한 액정 매질의 층을 갖는 액정 셀을 포함하는, 저분자량 액정 성분 및 기판 표면에 대한 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬을 만들기 적합한 하나 이상의 상기 자가-정렬 첨가제를 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 액정 디스플레이의 액정 매질은 바람직하게는 중합된 또는 중합가능한 성분을 포함하며, 이때 상기 중합된 성분은, 임의적으로 셀의 전극에 전압을 인가시키거나 또 다른 전기장의 작동 하에, LC 셀의 기판들 간의 액정 매질에서 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시켜 수득가능하다.
추가로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 적어도 하나의 기판은 광투과성이고 적어도 하나의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖는 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이, 바람직하게는 PSA-VA(-IPS) 유형의 디스플레이를 생성하는 제조 방법에 관한 것이다:
(a) 기판 표면에 대해 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬을 만들기 적합한 하나 이상의 자가-정렬 첨가제를 포함하는, 상기 및 하기, 또는 특허청구범위에 기재된 바와 같은 액정 매질로 셀을 채우는 단계, 및 임의적으로
(b) 임의적으로 존재하는 중합가능한 성분을, 임의적으로 셀의 전극에 전압을 인가하거나 또 다른 전기장의 작동 하에, 중합시키는 단계.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 화학식 I 하에 요약된, 특히 바람직한 치환기 정의를 갖는 신규의 화합물에 관한 것이다.
상기 자가-정렬 첨가제는 액정 혼합물에 용해시키거나 분산시킨다. 이는 기판 표면(예컨대, SiNx 또는 유리 표면 또는 ITO-, 또는 폴리이미드- 또는 포토레지스트-코팅된 표면)에 대한 액정의 호메오트로픽 정렬을 수행한다. 본 발명에 대한 조사를 고려하면, 극성 앵커기가 기판 표면과 상호작용하는 것으로 보인다. 첨가제는 기판 표면과 상호작용한 후 이어서 혼합물의 경계에 대해 정렬하고 액정의 호메오트로픽 정렬을 유도한다.
자가-정렬 첨가제는 바람직하게는 5 중량% 미만, 더 바람직하게는 3 중량% 미만, 특히　1 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 농도로 사용된다. 자가-정렬 첨가제의 0.1 내지 0.5 중량%의 사용은 일반적으로 통상적인 셀 두께( 3 내지 4 μm) 및 디스플레이 산업에서 사용되는 기판 물질에서 LC 층의 완전한 호메오트로픽 정렬을 가져온다. 예를 들어 특수 처리에 의한 다른 표면들은 첨가제의 양을 추가로 감소시키면서(0.1 중량% 미만) 정렬을 유지하거나 또는 디스플레이 성능에 영향을 주지 않고 첨가제의 양을 증가시킬 수도 있다(5 중량% 초과).
자가-정렬 첨가제의 극성 앵커기 R2는 바람직하게는 유리, 금속-옥사이드 또는 중합체 기판 표면 간의 비공유 상호작용을 거칠 수 있는 하이드록시 또는 아미노 기를 포함한다. 동시에 상기 기는 액정 매질로서 사용하기에 충분히 안정해야 한다. 또한, 이들은 액정 매질의 VHR 값('전압 보전율')에 영향을 많이 미치지 않아야 한다. 따라서, 하이드록시 기가 바람직하다.
극성 앵커기 R2는 바람직하게는 2 또는 3개, 특히 2개의 OH 기 또는 2 또는 3개, 특히 2개의 N 원자를 함유하고, 이때 상기 N 원자는 1차, 2차 또는 3차 아미노기이다.
따라서, 화학식 I의 앵커 기 R2는 예를 들어 바람직하게는, 서로 연결되어 있고, 기 R2에 추가로 기재되어 있는 다가 스페이서 Sp2, Sp4 또는 고리 B, 및 상기 각각의 구조 요소들 간의 임의적인 추가의 2가 스페이서(Sp1, Sp5, -Y-Sp3)에 의해 제공되는 분지 부분으로 이루어진 다가 유기 기에 의해 메소젠성 코어(기 R1-A1-(Z2-A2)m1-)에 연결된 한 쌍의 하이드록시 기 또는 한 쌍의 아미노 기를 포함한다. 그러므로, 앵커 기 R2의 구조는 분지형, 환형 또는 이들의 조합일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "Sp"는 당업자에게 공지되어 있으며 예를 들면 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001) and C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 기재되어 있다. 달리 기재되지 않으면, 본원에 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 분자의 2개 이상의 다른 부분을 연결하는 기를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
본원에 사용된 화학식 Sp1 또는 Sp3 또는 Sp5의 2가 스페이서는 독립적으로 바람직하게는 기 Sp에 대해 기재된 의미들 중 하나를 나타내며, 여기서
Sp는, F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 임의적으로 단일- 또는 다중치환되는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개, 더 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 나타내며, 이때 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 또한 각각, 서로 독립적으로, O, N 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R0R00)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R0)-CO-O-, -O-CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-N(R0)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
R0 및 R00는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
상기 화학식에서 기 R2는 바람직하게는 상기 도시된 바와 같은 (A1), (A2) 또는 (A3)의 기를 나타내며, 이때 독립적으로 하기 정의가 바람직하다:
Sp1은 -(CH2)n-, -(CH2)nO-, -O(CH2)n-, -O-, -S-, -NR0-, -C≡C-, -C≡C-(CH2)n-, -CH=CH- 또는 -CH=CH-(CH2)n-을 나타내며, 이때 n은 1 내지 6 또는 단일 결합이고, 더 바람직하게는 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2O-, -OCH2CH2-, -C≡C-(CH2)n-, -O- 또는 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 구조 (A1) 및 (A2)에 대해서는 단일 결합이 아니고, 바람직하게는 구조 (A3)에 대해서는 단일 결합이고,
Sp2는 CH 또는 N이고,
Sp3은 -(CH2)n-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이며, 이때 n은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00은 상기 기재된 의미를 갖고, 더 바람직하게는 -(CH2)n-이고,
Sp4는 4가 탄소 원자이고,
Sp5는 -(CH2)n- 또는 -(CH2)n-O-(CH2)m-이고, 이때 n은 1 내지 6, 바람직하게는 1이고, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, 더 바람직하게는 Sp5는 -CH2-이고,
p는 2 또는 3, 바람직하게는 2이고, 둘 모두의 쇄가 독립된 조성을 가질 수 있고,
X1 및 X2는 독립적으로 p -OH, -NH2, -NHR11, -NR11 2, -(CO)OH 또는 화학식
Figure pct00004
의 기를 나타내며,
이때 R0는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 H, 더 바람직하게는 X1 및 X2는 -OH 또는 -NH2, 특히 OH를 나타내고,
n은 독립적으로 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
R2가 기 (A1) (A2)인 화학식 I의 화합물의 경우, 스페이서 Sp1은 바람직하게는 단일 결합은 아니다.
또한, 화학식 I 및 이와 유사하게 정의된 화학식에서
Figure pct00005
는 바람직하게는 벤젠 고리를 나타낸다. 고리 B는 더욱 바람직하게는 결합 부분이 치환된 위치를 나타내는 하기 화학식으로부터 치환된 벤젠을 나타낸다:
Figure pct00006
.
상기 및 하기 화학식에서 기 R2는 특히 바람직하게는 하기 서브-화학식 (A1a), (A2a), (A3a) 또는 (A3b)의 군을 나타낸다:
Figure pct00007
Figure pct00008
상기 식에서,
가변 기는 독립적으로 상기 및 하기에서 정의된 바와 같고,
n은 독립적으로 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1이다.
화학식 (A1a) 및 (A3a)가 특히 바람직하다.
용어 "아릴" 또는 "방향족 기"는 방향족 탄소기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유한 상기 정의된 바와 같은 "아릴"을 나타낸다.
아릴 및 헤테로아릴기는 일환형 또는 다환형일 수 있는데, 즉 이들은 하나의 고리(예컨대, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있고, 또한 융합되거나(예컨대, 나프틸) 또는 공유결합(예컨대, 바이페닐)될 수 있거나, 또는 융합되고 결합된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일-, 이- 또는 삼환형 아릴기 및 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일-, 이- 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하고, 이들은 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴기가 바람직하고, 이때 또한 하나 이상의 CH 기는 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 치환될 수 있다.
바람직한 아릴기는, 예컨대 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1''-]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴기는, 예컨대 5-원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 푸란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 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, 6-원 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 축합기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 다이벤조푸란, 퀴놀린, 이소-퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조-피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노-[2,3b]-티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조-티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이들의 조합이다. 또한, 상기 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오린, 플루오로알킬 또는 또한 아릴 또는 헤테로아릴기로 치환될 수 있다.
비-방향족인 지환족 및 헤테로환형 기는 포화 고리(즉, 단일 결합만을 함유함), 및 또한 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합도 함유할 수 있음) 둘다 포함한다. 헤테로환형 고리는 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
상기 (비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 하나의 고리만 함유함(예컨대, 사이클로헥산)), 또는 다환형(즉, 복수개의 고리를 함유함(예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄))일 수 있다. 포화기가 특히 바람직하다. 추가로, 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된, 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일-, 이- 또는 삼환형 기가 바람직하다. 추가로, 5-, 6-, 7- 또는 8-원 탄소환형 기가 바람직하며, 이때 또한 하나 이상의 탄소 원자는 Si로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는, 예컨대 5-원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로티오푸란, 피롤리딘, 6-원 기, 예컨대 사이클로헥산, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘, 7-원 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-다이일 및 퍼하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,7-다이일이다.
상기 및 하기 화학식 I에서 고리 A1 및 A2는 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 하기 기들로부터 선택되는 라디칼을 나타내고:
a) 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌으로 이루어진 기(이때, 1개 또는 2개의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 RL로 대체될 수 있음),
b) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로-헥센일렌 및 1,4'-바이사이클로헥실렌으로 이루어진 기(이때, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 또한 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F 또는 Cl로 대체될 수 있음),
c) 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥산-2,5-다이일, 테트라하이드로푸란-2,5-다이일, 사이클로부탄-1,3-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 티오펜-2,5-다이일 및 셀레노펜-2,5-다이일로 이루어진 기(이때, 이들 각각은 또한 RL로 단일- 또는 다중치환될 수 있음),
d) 5 내지 20개의 환형 탄소 원자(이들 중 하나 이상은 또한 헤테로원자로 대체될 수 있음)를 갖는 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화된 및 임의적으로 치환되는 다환형 라디칼로 이루어진 기, 바람직하게는 3,3'-바이사이클로부틸리덴, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 퍼하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,17-다이일(특히 곤안-3,17-다이일),
Figure pct00009
Figure pct00010
로 이루어진 군으로부터 선택되는 기(이때, 이들 라디칼에서 하나 이상의 H 원자는 또한 RL로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중 결합은 단일 결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음),
Ra 및 Rb는 각각, 서로 독립적으로, H, F, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한 F로 대체되거나, 또는 함께 탄소환형 고리 시스템을 형성할 수 있고,
M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-를 나타내고,
Y1 및 Y2는 각각, 서로 독립적으로, R0에 대해 상술한 의미들 중 하나를 갖거나, 또는 Cl 또는 CN을 나타내고, 다르게는 기 Y1 및 Y2 중 하나는 또한 -OCF3을 나타내고, 바람직하게는 H, F, Cl, CN 또는 CF3을 나타낸다.
고리 A1 및 A2는 특히 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,2-페닐렌(이때 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있음), 또는 사이클로헥산-1,4-다이일, 또는 사이클로헥산-1,3-다이일(이때 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 또한 O로 대체될 수 있음)을 나타내며(이들 모든 기는 비치환되거나 또는 기 RL에 의해 단일- 또는 다중치환될 수 있음), 가장 바람직하게는 A1 및 A2는 RL에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌 또는 사이클로헥산-1,4-다이일을 나타낸다.
상기 및 하기에서, RL은 바람직하게는 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형, 각각의 경우에 임의적으로 플루오르화되는 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타낸다.
화학식 I에서 더욱 바람직하게는, 각각 서로 독립적으로,
m1은 비환형 앵커 기에 대해서는 1, 2 또는 3을 나타내고, 고리 B를 포함하는 화학식 (A2)의 앵커 기에 대해서는 1 또는 2를 나타내고,
A1 및 A2는 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌 또는 사이클로헥산-1,4-다이일을 나타낸다.
본 발명과 관련하여, 용어 "알킬"은 1 내지 15(즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15)개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 바람직하게는 포화, 지방족 탄화수소 라디칼을 나타낸다.
용어 "환형 알킬"은 하나 이상의 탄소환형 부분, 즉, 예컨대 또한 사이클로알킬알킬, 알킬사이클로알킬 및 알킬사이클로알킬알킬을 갖는 알킬 기를 포함한다. 탄소환형 기는, 예컨대 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등을 포함한다.
본 발명과 관련하여, "할로겐"은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드, 바람직하게는 불소 또는 염소를 나타낸다.
화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 동시에
자가-정렬 첨가제의 특히 바람직한 기 A1, A2, Z2 및 R2 및 이들 기 중 둘 이상의 조합(예컨대, 기 -A1-(Z2-A2)m1-)을 나타내는 하기 예시적 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
상기 식에서,
R1은 상기 및 하기에 기재된 의미를 갖고,
RL은 독립적으로 화학식 I에 대해 상기 및 하기에 정의된 바와 같고, 바람직하게는 독립적으로 F, Cl, CH3 또는 CH2CH3을 나타내고,
p는 독립적으로 0, 1, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 I-1 내지 I-35의 바람직한 실시양태는 하기 구조예에 도시되어 있다:
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
본 발명의 추가로 바람직한 실시양태에서, 극성 앵커 외에 추가 작용기로서(하기 기 Pa 또는 Pb와 비교) 하나 이상의 중합가능한 기를 함유하는 화학식 I의 자가-정렬 첨가제가 사용된다. 바람직한 중합가능한 기는, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트이다. 중합에서의 화학식 I의 화합물의 포함은 화합물을 영구적으로 고정시켜, 이들의 기능 유지를 유도한다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 이점은, 디스플레이는 통상적인 폴리이미드 정렬층 없이 목적하는 호메오트로픽 정렬을 달성하는 것이다. 종래 공지된 정렬 첨가제에 비해, 원하는 수직 정렬이 보다 낮은 농도의 첨가제에서 이미 달성된다. 본 발명에 따른 정렬 첨가제는 이미 0.1 내지 0.5 중량% 정도로 낮은 농도에서 셀의 완전한 정렬을 보인다. 또한, 이 정렬은 일반적으로 승온에서 유지되며, 이는 상기 첨가제가 디스플레이 제조 공정에 상용성 예를 들어 실란트의 열-경화에 대산 저항성이 되도록 한다. 액정 매질의 등명점 이상에서도 열 하중을 견딘다.
중합체 안정화(예를 들어, PS-VA)에 적용하는 경우, 호메오트로픽 정렬이 추가적으로 안정화되어 전자-광학 스위칭의 개선된 온도 안정성이 달성된다. 본 발명에 따른 중합체-안정화된 디스플레이는 개선된 응답 시간 및 더 나은 콘트라스트 비(콘트라스트의 예비경사각 및 온도 의존성)로 구별된다. 임의적으로 존재하는 중합된 성분은 동시에 부동태화 층으로서 작용하여, 디스플레이의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
화학식 I의 화합물은 이의 구조 덕택에 액정 매질의 네마틱 상을 불안정하게 하지 않고 안정성에 기여한다. 또한, 상대적으로 적은 양의 화학식 I의 화합물은 LC 매질의 특성에 실제적으로 효과를 나타내지 않는다. 따라서, 액정 디스플레이 중에서 광범위한 액정 성분을 사용하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 바람직하게는 LC 셀의 표면 상에 호메오트로픽 정렬에 대한 정렬층을 갖고 있지 않은데, 즉 이는 폴리이미드를 갖지 않는다. 그럼에도, 액정 디스플레이가 한쪽 또는 양쪽 측면 상에 정렬층을 갖고 있는 경우, 이는 바람직하게는 폴리이미드로 이루어진다. 그 후, 상기 정렬층은 바람직하게는 러빙 과정이 필요하지 않기 때문에 러빙되지 않는다. 따라서, 지금까지 필수적이었던 정렬층의 러빙은, 특히 생산 중 시간-소모 단계는 필요하지 않다. 러빙되지 않은 폴리이미드 층은 부동태화 층으로서 작용할 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 음의 유전 이방성(Δε ≤ -1.5)을 갖는 액정 매질을 사용한다. 일반적으로, 디스플레이는 LC 셀의 반대측(즉, 기판) 상에 정렬된 전극, 바람직하게는 기판 표면에 대해 대개 수직으로 정렬된 전기장을 생성할 수 있는 방식으로 정렬된 전극을 갖는 VA 디스플레이이다. 사용된 전형적인 기판은 VAN 모드 및 PSA-VA(따라서, 전극의 구조화가 가능함)로부터 사용된 기판이다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 양의 유전 이방성(Δε ≥ 1.5)을 갖는 액정 매질을 사용한다. 일반적으로, 디스플레이는 LC 셀의 하나의 측면(즉, 기판) 상에 정렬된 전극, 바람직하게는 기판 표면에 대해 대개 수평으로 정렬된 전기장을 생성할 수 있는 방식으로 정렬된 전극, 예컨대 인터디지털 전극(빗형 구조를 갖는 평면 어드레싱 전극 배열)을 갖는 VA-IPS 디스플레이이다.
액정 매질 스위칭 작동을 가시적이게 만드는 편광판을 포함한 액정 디스플레이가 통상적인 방식으로 제공된다.
화학식 I의 화합물은 하기에 보고한 방법에 의하거나 또는 문헌에서 얻은 유사한 화합물에 대해 유사한 방법에 의해 제조될 수 있다. 화학식 R1-A1-(Z2-A2)m1-(화학식 I의 부분 구조)의 액정 골격을 갖는 다수의 화합물이 이미 숙련자들에게 널리 공지되어 있다. 앵커 기 R2의 말단에의 도입은 공지의 화학에 의해 달성될 수 있다. 이는 하기 반응식 1, 2 및 3에 예시되어 있다.
전형적인 화학식 I의 첨가제는 말론산으로부터 유도가능한 하기 화학식 4의 다이올이다:
Figure pct00023
상기 식에서,
R1, A1, A2, n 및 m1은 상기 및 하기 화학식 I에서 정의된 바와 같다.
n=0인 화학식 4의 화합물은 액정 화학에 공지된 중간체이다(하기 실시예 1 및 2, 또는 재 2006/015683 A1). n>0이고 m1=1인 화학식 4의 화합물은 문헌 DD 269856 A1에 공개되어 있다. n>1이고 m1>1인 화학식 4의 화합물은 신규하고, 염기(NaOEt, NaH 등)의 존재 하에 말론산을 알킬화한 후 예를 들어 리튬 알루미늄 하이드라이드로 환원시켜 합성할 수 있다(반응식 1).
Figure pct00024
반응식 1. R'=C1 - 7알킬, X=이탈기; R, A 및 m은 화학식 I에서 R1, A1/A2 및 m1과 유사하다.
하기 화학식 (A3)
Figure pct00025
의 앵커 기를 갖는 화합물은 임의적으로 보호되는 하이드록시 알킬 할라이드(또는 할라이드를 대신하는 다른 이탈 기)에 의한 알킬화에 의하거나, 또는 페놀(10)의 경우에 다르게는 단일-보호된 다이올에 의한 미츠노부 반응에 의해 화학식 (7)의 알코올 또는 페놀로부터 제조될 수 있다(반응식 2). 통상의 상업적으로 입수가능한 시약은 2-클로로- 또는 2-브로모-에탄올, 또는 3-벤질옥시-1-프로판올이다.
Figure pct00026
반응식 2. n=1,2,3...; PG = 보호기. a) 염기; b) DIAD, Ph3P; c) 탈보호.
상술된 알코올로부터, 아민은 예를 들면 가브리엘(Gabriel) 합성에 반응식 3에 예시된 가브리엘 합성에 의해 입수가능하다.
Figure pct00027
반응식 3.
액정 셀에 임의적으로 존재하는 중합된 성분(중합체)은 중합가능한 성분, 즉 하나 이상의 단량체 종류의 중합에 의해 수득가능하다. 중합가능한 성분은 하나 이상의 중합가능한 화합물로 이루어진다. 이러한 중합가능한 화합물은 1 내지 5, 바람직하게는 2 또는 3의 중합가능한 기(바람직하게는 상기 및 하기에 기재된 기 P1/2)를 갖는다. 일반적으로, 하나 이상의 단량체는 먼저 액정 매질에 용해시키고, 호메오트로픽 정렬 또는 액정 매질의 높은 경사각이 형성된 후, LC 셀에서 중합시킨다. 목적하는 정렬을 지지하기 위하여, 전압을 LC 셀에 적용할 수 있다. 그러나, 가장 단순한 경우, 이러한 전압이 필요하지 않고, 목적하는 정렬은 단지 액정 매질 및 셀 기하구조의 성질을 통해 형성된다.
액정 매질에 대한 적합한 단량체(중합가능한 성분)는 PSA-VA 디스플레이에 사용되는 종래의 것, 특히 바람직하게는 하기 화학식 M1 내지 M42의 중합가능한 화합물이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 < 5 중량%, 특히 바람직하게는 <　1 중량%, 매우 특히 바람직하게는 < 0.5 중량%의 중합가능한 화합물, 특히 하기 언급된 화학식의 중합가능한 화합물을 포함한다. 적절한 효과를 달성하기 위해서, 바람직하게는 0.2 중량% 이상이 사용된다. 최적량은 셀 두께에 의존한다.
특히 PSA 디스플레이에 사용하기에 바람직한 중합가능한 화합물(메소젠성 단량체)은 예를 들어 하기 화학식으로부터 기재된다:
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
상기 식에서,
P1 및 P2는 각각, 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드 기를 나타내고,
Sp1 및 Sp2는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 2가 스페이서 기, 바람직하게는 Sp에 대한 상기 기재된 의미들 중 하나를 갖는 단일 결합 또는 스페이서 기 및 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-를 지칭하며, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, 언급된 기 내의 인접 고리의 연결은 O 원자를 통해 발생하고,
이때 또한, 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 하나 이상은 라디칼 Raa를 지칭할 수 있되, 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 하나 이상은 Raa를 지칭하지 않고,
Raa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 지칭하며, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형, 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일 또는 알킬카본일옥시로 치환될 수 있고(이때, 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지형 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐),
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고,
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-를 지칭하며, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,
L은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형, 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 바람직하게는 F를 나타내고,
L' 및 L"는 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl을 나타내고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타낸다.
액정 매질 또는 중합가능한 성분은 바람직하게는 화학식 M1 내지 M42로 이루어진 군, 특히 바람직하게는 화학식 M2 내지 M26으로 이루어진 군, 매우 특히 바람직하게는 화학식 M2, M3, M9, M14 및 M15로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
액정 매질 또는 중합가능한 성분은 바람직하게는 화학식 M10의 화합물을 포함하지 않으며, 이때 Z2 및 Z3은 -(CO)O- 또는 -O(CO)-를 나타낸다.
PSA 디스플레이의 생산을 위해, 중합가능한 화합물은 임의적으로 전압을 가하여 액정 매질에서 동일 반응계 내에서 액정 디스플레이의 기판들 간의 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(중합가능한 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유한 경우). 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 또한, 예비경사각을 생성하기 위해 첫번째 단계에서 전압을 인가하는 중합을 수행한 후, 두번째 단계에서 인가된 전압 없이, 첫번째 단계에서 완전히 반응하지 않은 상기 화합물을 중합하거나 가교결합시킨다("최종 경화").
적합하고 바람직한 중화 방법은, 예컨대 열적 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 또한, 보조 물질로서의 하나 이상의 개시제가 임의적으로 첨가될 수 있다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양이 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 유리-라디칼 중합에 적합한 개시제는, 예컨대 상업적으로 이용가능한 광개시제인 이르가큐어(Irgacure 651®), 이르가큐어 184®, 이르가큐어 907®, 이르가큐어 369® 또는 다로큐어(Darocure 1173®)(시바 아게(Ciba AG))이다. 개시제를 사용하는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
또한, 본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 개시제 없이 중합하기 적합하며, 이는 상당한 이점, 예컨대 낮은 물질 비용 및 특히, 개시제의 가능한 잔류량 및 이의 분해 생성물로 인한 액정 매질의 감소된 오염과 연관된다. 따라서, 또한 중합은 개시제의 첨가 없이 수행할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
또한, 중합가능한 성분 또는 액정 매질은, 예컨대 저장 또는 수송 중에, RM의 바람직하지 않은 자발적인 중합을 방지하기 위해 보조 물질로서의 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 예컨대, 이르가녹스® 시리즈(시바 아게)로부터의 상업적으로 이용가능한 안정화제, 예컨대 이르가녹스® 1076가 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합가능한 성분의 총량을 기준하여, 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
상기 기재된 자가-정렬 첨가제 및 상기 기재된 임의적으로 중합가능한 화합물 외에, 본 발명에 따른 액정 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은 하나 이상의, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉, 비-중합체성) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. 후자는 중합가능한 화합물의 중합을 위해 사용된 조건 하에서 중합 반응에 대해 안정하거나 비반응성이다. 원칙적으로, 적합한 호스트 혼합물은 통상적 VA 및 VA-IPS 디스플레이에 사용하기에 적합한 임의의 전기유전체적으로 음의 또는 양의 LC 혼합물이다.
적합한 LC 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 음의 유전 이방성을 갖는 VA 디스플레이를 위한 LC 매질은 EP 1 378 557 A1에 기재되어 있다.
LCD 및 특히 IPS 디스플레이에 적합한 양의 유전 이방성을 갖는 적합한 LC 혼합물은, 예컨대 JP　07-181　439　(A), EP　0　667　555, EP 0　673　986, DE　195　09　410, DE　195　28　106, DE　195　28　107, WO　96/23　851 및 WO　96/28　521에 공지되어 있다.
본 발명에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 바람직한 실시양태가 하기에 기재된다:
하기 화학식 A, B 및 C의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00034
상기 식에서,
R2A, R2B 및 R2C는 각각 서로 독립적으로, H, 비치환된, CN 또는 CF3로 단일치환된, 또는 할로겐으로 적어도 단일치환된 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 지칭하며, 이때 또한, 이러한 라디칼 중의 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S,
Figure pct00035
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 치환될 수 있고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
Z2 및 Z2'는 각각 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CHCH2O-를 나타내고,
p는 1 또는 2를 나타내고,
q는 0 또는 1을 나타내고,
v는 1 내지 6을 나타낸다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, Z2는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 B의 화합물에서, Z2 및 Z2'는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.
화학식 A, B 및 C의 화합물에서, R2A, R2B 및 R2C는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11을 나타낸다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, L1, L2, L3 및 L4는 바람직하게는 L1 = L2 = F 및 L3 = L4 = F, 추가로 L1 = F 및 L2 = Cl, L1 = Cl 및 L2 = F, L3 = F 및 L4 = Cl, L3 = Cl 및 L4 = F이다. 화학식 A 및 B에서, Z2 및 Z2'는 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 단일 결합, 추가로 -C2H4- 브릿지를 나타낸다.
화학식 B에서 Z2 = -C2H4-인 경우, Z2'는 바람직하게는 단일 결합이거나, Z2' = -C2H4-인 경우, Z2는 바람직하게는 단일 결합이다. 화학식 A 및 B의 화합물에서, (O)CvH2v+1은 바람직하게는 OCvH2v +1, 추가로 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 C의 화합물에서, (O)CvH2v +1은 바람직하게는 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 C의 화합물에서, L3 및 L4는 각각 바람직하게는 F를 나타낸다.
전체로서의 혼합물 중의 화학식 A 및/또는 B의 화합물의 비율은 바람직하게는 20 중량% 이상이다.
액정 혼합물 중의 복굴절 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.12이다. 중합 전의 20℃에서의 회전 점도 γ1은 바람직하게는 165　mPaㆍs 이하, 특히 140　mPaㆍs 이하이다.
본 발명에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 바람직한 실시양태는 하기 기재된 바와 같다:
- 화학식 II 및/또는 III의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00036
상기 식에서,
고리 A는 1,4-페닐렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌을 나타내고,
a는 0 또는 1을 나타내고,
R3은 각각의 경우 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 바람직하게는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타내고,
R4는 각각의 경우 서로 독립적으로, 비치환되거나 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼을 지칭하며, 이때 또한, 1 또는 2개의 비-인접한 CH2 기는 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -(CO)-, -O(CO)- 또는 -(CO)O-으로 치환될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타낸다.
화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00037
이때, R3a 및 R4a는 각각 서로 독립적으로, H, CH3, C2H5 또는 C3H7을 나타내고, "알킬"은 1 내지 8, 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기를 나타낸다. 화학식 IIa 및 IIf의 화합물[이때, 특히 R3a는 H 또는 CH3, 바람직하게는 H를 지칭함] 및 화학식 IIc의 화합물[이때, 특히 R3a 및 R4a는 H, CH3 또는 C2H5를 지칭함]이 특히 바람직하다.
- 하나 이상의 하기 화학식 IV 또는 V의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00038
상기 식에서,
R0은 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼을 지칭하며, 이때 또한, 이러한 라디칼 중의 하나 이상의 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
Figure pct00039
, -O-, -(CO)O- 또는 -O(CO)-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,
고리 A는
Figure pct00040
이고,
고리 B는 각각, 서로 독립적으로, 1 또는 2개의 F 또는 Cl에 의해 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌,
Figure pct00041
을 나타내고,
X0는 F, Cl, CN, SF5, SCN, NCS, 할로겐화된 알킬 라디칼, 할로겐화된 알켄일 라디칼, 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 할로겐화된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고, 이는 각각 6개 이하의 탄소 원자를 갖고,
Y1 내지 Y4는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
Z0은 -CF2O- 또는 단일 결합을 나타내고,
c는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 1 또는 2를 나타낸다.
-
Figure pct00042
는 바람직하게는
Figure pct00043
이고,
- R0은 일반적으로 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이고;
- X0은 바람직하게는 F, 추가로 OCF3, Cl 또는 CF3이고;
- 매질은 바람직하게는 화학식 IV 또는 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하고;
- 전체 혼합물 중의 화학식 V의 화합물의 비율은 바람직하게는 30 내지 99 중량%이고;
본 발명에 따른 유전체적으로 음성 또는 양성인 액정 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 10 이하 내지 60℃ 이상, 특히 바람직하게는 0 이하 내지 70℃ 이상의 온도 범위에서 네마틱 상을 갖는다.
본원 전체에 걸쳐 기
Figure pct00044
는 1,4-트랜스-사이클로헥산-1,4-다이일을 나타낸다.
본원 및 하기 실시예에서는, 액정 화합물의 구조를, 하기 표 A 및 B에 따라 화학식으로 변형되는 두문자로 나타낸다. 모든 라디칼 CnH2n +1 및 CmH2m +1은 각각 n 내지 m개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, n, m 및 k는 정수이고, 바람직하게는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이다. 표 A에서의 부호는 자명하다.
표 A
n, m, z는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다.
Figure pct00045
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A로부터의 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표 B
표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가가능한 키랄 도판트를 나타낸다.
Figure pct00053
Figure pct00054
표 C
표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가가능한 보조 물질로서의 안정화제를 나타낸다.
(여기서, n은 1 내지 12, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8의 정수를 지칭하며, 말단 메틸기는 도시되지 않음).
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
Figure pct00059
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C로부터의 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
본원에서, 또한 "화합물(들)"로서 쓰여진 용어 "화합물"은, 달리 명백히 지칭되지 않는 한, 화합물 하나, 또는 복수개의 화합물이다. 반대로, 용어 "화합물"은, 정의에 따라 가능한 경우, 및 달리 지칭되지 않는 한, 또한 일반적으로 복수개의 화합물을 포함한다. 이는 용어 LC 매질 및 LC 매질들에도 똑같이 적용된다. 용어 "성분"은 각각의 경우, 하나 이상의 물질, 화합물 및/또는 입자를 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
Δn 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성,
ε∥ 20℃ 및 1 kHz에서 지시자에 대해 평행인 유전율,
Δε 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성,
cl.p.,T(N,I) 등명점[℃],
K1 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN],
K3 20℃에서의 탄성 상수, "굽힘(bend)" 변형률[pN].
달리 명백히 지칭되지 않는 한, 본원에서 모든 농도는 중량%를 인용하며, 용매 없는 모든 고체 결정성 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 예를 들어 융점 T(C, N), 스멕틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)에 대해 본원에 기재된 모든 온도 값은 섭씨 온도(℃)를 가리킨다. m.p.는 융점, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정 상태, N은 네마틱 상, S는 스멕틱 상, 그리고 I는 등방성 상을 나타낸다. 이들 기호 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 모든 물리적 성질은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 기재된 바와 같이 측정되며 20℃의 온도에서 적용되고, Δn은 589 nm에서, Δε는 1 kHz에서 측정된다.
달리 언급되지 않는 한, 상기 및 하기 상술한 바와 같은 PSA 디스플레이에서의 중합가능한 화합물의 중합 공정은 LC 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다. 등명점 이하의 온도에서도 우수한 수직 정렬이 본 발명에 따른 인해 첨가제 사용으로 관찰된다.
달리 언급되지 않는 한, 시험 셀을 제조하고 이들의 전기광학 및 다른 특성을 측정하는 방법은 이하에 기재되거나 이와 유사한 방법에 의해 수행된다.
상기 중합가능한 화합물은, 임의적으로 디스플레이에 전압을 동시에 인가하면서(일반적으로, 10 V 내지 30 V 교류, 1 kHz), 사전결정된 시간 동안 한정된 강도의 UVA 광(일반적으로 365 nm에서)으로 조사에 의해 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 이러한 예에서, 달리 지시되지 않는 한, 100 mW/cm2 수은 증발 램프가 중합에 사용되고, 이러한 강도는 320 nm 밴드-통과 필터가 장착된 표준 UV 미터(유시오 UNI 미터)를 사용하여 측정된다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하는 것이지, 임의의 방법으로 제한하려는 의도는 아니다. 그러나, 물리적 특성은, 달성될 수 있는 특성 및 개질될 수 있는 범위가 당업자에게 분명하다. 특히, 바람직하게는 달성될 수 있는 다양한 특성들의 조합이 당업자에게 널리 정의된다.
또한, 본 명세서에 따른 본 발명의 실시양태 및 변수의 추가 조합이 특허청구범위로부터 발생한다.
실시예
상업적으로 이용가능하지 않은 경우, 사용된 화합물은 표준 실험 절차에 의해 합성된다. 상기 LC 매질은 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 유래된 것이다.
화합물 - 합성 실시예
실시예 1. 2-(트랜스-4-프로필- 사이클로헥실 )-프로판-1,3- 다이올(CAS-No. 132310-86-2)은 상업적으로 입수가능하다.
Figure pct00060
실시예 2. 2-(트랜스 - 트랜스-4'-프로필- 바이사이클로헥실 -4-일)-프로판-1,3-다이올(CAS-No.188660-24-4)은 DE 19531135 A1에 기재된 바와 같이 제조한다.
Figure pct00061
실시예 3. 2-[4-(2- 하이드록시 -에틸)-4'-프로필- 바이사이클로헥실 -4-일]-에탄올(1315986-27-6)은 WO 2011/088882 A1에 기재된 바와 같이 제조한다.
Figure pct00062
실시예 4. 2-[5-(2- 하이드록시 - 에톡시 )- 4'-펜틸 - 바이페닐 -3- 일옥시 ]-에탄올
4.1 3,5-다이메톡시-4'-펜틸바이페닐
Figure pct00063
45.4　g(0.326　mol)의 나트륨 메타보레이트 테트라하이드레이트 및 8,25　g(12　mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)클로라이드)를 물(150　ml)에 용해시켰다. 하이드라진 수화물(1　ml)을 가한 후, THF(900　ml) 중의 40.0　g(0.206　mol) 4-펜틸벤젠 보론산 및 69.1　g(0.227　mol) 3,5-다이메톡시페닐 트라이플레이트의 용액을 가하고, 반응물을 밤새 환류시키고 실온으로 냉각시켰다. 에틸 아세테이트를 가하고, 수성 층을 에틸 아세테이트로 추출하고, 합친 유기 층을 나트륨 설페이트 상에서 건조하였다. 용매를 증발시키고 잔사를 실리카(헵탄/톨루엔 1:1, 이어서 1:9) 상에서 크로마토그래피로 정제하였다. 3,5-다이메톡시-4'-펜틸바이페닐 무색 결정으로서 수득했다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3)
δ = 0.90 ppm (t, J = 6.9 Hz, 3 H, CH3), 1.28 - 1.41 (m, 4 H, CH2), 1.59-1.70 (2 H, CH2), 2.63 (t, J = 7.5Hz, 2 H, Ar-CH 2-CH2-), 3.83 (s, 6 H, 2 -OCH3), 6.44 (t, J = 2.3Hz, 1H, Ar-H), 6.72 (d, J = 2.2Hz, 2 H, Ar-H), 7.23 (d, J = 8.1Hz, 2 H, Ar-H), 7.48 ( d, J = 8.1Hz, 2 H, Ar-H).
4.2 4'-펜틸바이페닐-3,5-다이올
Figure pct00064
5.00　g(17.4　mmol) 3,5-다이메톡시-4'-펜틸바이페닐을 다이클로로메탄(70　ml)에 용해시키고, 다이클로로메탄(10　ml) 중의 4 ml (43　mmol)의 보론 트라이브로마이드의 용액을 빙냉 하에 적가하였다. 반응물을 같은 온도에서 3시간 동안 교반하고, 얼음에 붓고, 수성 층을 에틸 아세테이트로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 증발시키고, 잔사를 톨루엔/헵탄(1:2)으로부터 재결정화하여 4'-펜틸바이페닐-3,5-다이올을 무색 결정으로서 수득했다.
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)
δ = 0.87 ppm (t, J = 6.8 Hz, 3 H, CH3), 1.23 - 1.38 (m, 4 H, CH2), 1.53-1.64 (2 H, CH2), 2.58 (t, J = 7.5 Hz, 2 H, Ar-CH 2-CH2-), 6.19 (t, J = 2.3Hz, 1 H, Ar-H), 6.43 (d, J = 2.2Hz, 2 H, Ar-H), 7.23 (d, J = 8.2Hz, 2 H, Ar-H), 7.42 (d, J = 8.1Hz, 2 H, Ar-H), 9.25 (s, 2 H, -OH).
4.3 (5-에톡시카본일메톡시-4'-펜틸-바이페닐-3-일옥시)-아세트산 에틸 에스터
Figure pct00065
300ml 에틸 메틸 케톤 중의 28.0　g(109 mmol) 4'-펜틸바이페닐-3,5-다이올 및 107　g(328　mmol) 세슘 카보네이트에 , 54.7　g(328　mmol) 에틸 브로모아세테이트를 50℃에서 가했다. 반응물을 4시간 동안 가열 환류시키고 냉각시키고 200 ml 에틸 아세테이트로 희석시켰다. 200 ml 물을 가한 후, 혼합물을 2 M 염산으로 조심스레 산성화하였다. 수성 상을 분리하고, 에틸 아세테이트로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 용매를 증발시켰다. 잔사를 톨루엔/에틸 아세테이트(92:8)로 실리카를 통해 여과하고, 생성물을 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용했다.
4.4 2-[5-(2-하이드록시-에톡시)-4'-펜틸-바이페닐-3-일옥시]-에탄올
Figure pct00066
37.4 g(86.8　mmol) (5-에톡시카본일메톡시-4'-펜틸-바이페닐-3-일옥시)-아세트산 에틸 에스터를 200　ml THF에 용해시키고, 빙냉 하에, THF 중의 리튬 알루미늄 하이드라이드의 2 M 용액 86.8　ml(172　mmol)를 가해 온도가 30℃를 초과하기 않도록 했다. 3시간 후, 반응물을 얼음물에 붓고, 2 M 염산으로 산성화하고, 에틸 아세테이트로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고 용매를 증발시켰다. 잔사를 에틸 아세테이트/톨루엔(2:1)으로 실리카를 통해 여과하고, 톨루엔 에틸 아세테이트(8:2)로부터 재결정화하여 2-[5-(2-하이드록시-에톡시)-4'-펜틸-바이페닐-3-일옥시]-에탄올을 무색 결정으로서 제공하고, m.p. 94℃.
실시예 5. 3-[5-(3- 하이드록시 - 프로폭시 )-4'- 펜틸 - 바이페닐 -3- 일옥시 ]-프로판-1-올
Figure pct00067
2.70　g(10.5　mmol) 4'-펜틸바이페닐-3,5-다이올, 5.86　g(42.1　mmol) 3-브로모-1-프로판올 및 6.11　g(44.1　mmol) 칼륨 카보네이트를 60　ml 에틸 메틸 케톤에서 밤새 가열했다. 반응물을 여과하고, 증발시키고, 조 생성물을 실리카(에틸 아세테이트/톨루엔 (7:3))에서 크로마토그래피로 정제하고 헵탄/에틸 아세테이트(9:1)로 재결정화하여 3-[5-(3-하이드록시-프로폭시)-4'-펜틸-바이페닐-3-일옥시]-프로판-1-올을 무색 결정으로서 수득하고, m.p. 90℃.
실시예 6. 2-[2-(2- 플루오로 -4'-프로필- 바이페닐 -4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올
6.1 2-[2-(2-플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-말론산 다이에틸 에스터
Figure pct00068
에탄올 중의 나트륨 에타노에이트의 20% 용액 24　ml(0.063 mol)를 10　ml의 에탄올에 희석시키고, 9.5 ml(0.062　mol) 에틸 말론에이트에 이어서 10.0 g(0.031　mol) 4-(2-브로모-에틸)-2-플루오로-4'-프로필-바이페닐을 환류 하에 가했다. 반응물을 2시간 동안 환류시키고, 물을 가하고, 용액을 MTB-에터로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고 나트륨 설페이트 상에서 건조시켰다. 용매를 증발시키고, 생성물을 실리카 상의 헵탄/에틸 아세테이트(9:1)로 칼럼 크로마토그래피로 정제하고, 과잉의 에틸 말론에이트를 벌브-투-벌브(bulb-to-bulb) 증류에 의해 제거했다. 2-[2-(2-플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-말론산 다이에틸 에스터를 황색 오일로서 수득했다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3)
δ = 0.98 ppm (t, J = 7.3 Hz, 3 H, CH3), 1.28 (t, J = 7.1 Hz, 6 H, -OCH2CH 3), 1.68 (sext., J = 7.4Hz, 2 H, CH2), 2.25 (q, J = 7.7Hz, 2 H, CH2), 2.63 (dd, J = 7.5Hz, J = 7.7Hz, 2 H, CH2), 2.69 (dd, J = 7.4Hz, J = 8.1Hz, 2 H, CH2), 3.36 (s, 1 H, -CH(COOEt)2), 4.21 (q, J = 7.1Hz, 4 H, -OCH 2CH3), 6.98 (dd, J = 11.6Hz, J = 1.5 Hz, 1 H, Ar-H), 7.02 (dd, J = 7.8 Hz, J = 1.6 Hz, 1 H, Ar-H), 7.24 (d, J = 8.2 Hz, 2 H, Ar-H), 7.34 (t, J = 8.0Hz, 1 H, Ar-H), 7.45 (d, J = 8.2 Hz, J = 1.5 Hz, 2 H, Ar-H).
6.2 2-[2-(2-플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올
Figure pct00069
550　mg(14.5　mmol) 리튬 알루미늄 하이드라이드를 4　ml 톨루엔에 현탁시키고, 및 20　ml THF 중의 4.80　g(12　mmol) 2-[2-(2-플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-말론산 다이에틸 에스터의 용액을 적가했다. 반응물을 1시간 동안 환류시키고, 얼음물에 붓고, 2　N 염산으로 산성화했다. 수성 층을 분리하고 MTB-에터로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 용매를 증발시켰다. 헵탄으로부터의 결정화는 2-[2-(2-플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올을 백색 고체로서 제공하고, m.p. 66　℃. 상들: K 66 SmC 73 I.
실시예 7. 2-[2-(2-에틸-4'-프로필- 바이페닐 -4-일)-에틸]-프로판-1,3- 다이올
Figure pct00070
실시예 6과 유사하게, 2-[2-(2-에틸-4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올을 무색 결정으로서 수득했다. M.p. = 70 ℃.
실시예 8. 2-[2-(4'-프로필- 바이페닐 -4-일)-에틸]-프로판-1,3- 다이올
Figure pct00071
실시예 6과 유사하게, 2-[2-(4'-프로필-바이페닐-4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올을 무색 결정으로서 수득했다.
실시예 9. 5-[2-(2- 하이드록시 - 에톡시 )- 에톡시 ]-4'- 펜틸 - 바이페닐 -3-올
Figure pct00072
2.90　g(11.3 mmol) 4'-펜틸바이페닐-3,5-다이올 및 1.41 g(11.3 mmol) 2-(2-클로로-에톡시)-에탄올을 30 ml DMF에 용해시키고, 1.56 g(11.3 mmol) 칼륨 카보네이트를 가하고, 반응물을 2일 동안 100 ℃로 가열했다. 실온으로 냉각 후, 용액을 1 M 염산으로 조심스럽게 산성화하고, MTB-에터로 희석하고, 염수로 세척했다. 용매를 증발시키고 조 생성물을 실리카(에틸 아세테이트/톨루엔 7:3) 상에서 크로마토그래피로 정제하고, -30℃에서 헵탄/에틸 아세테이트로 결정화하였다.
5-[2-(2-하이드록시-에톡시)-에톡시]-4'-펜틸-바이페닐-3-올을 무색 결정으로서 수득하고, m.p. 64 ℃.
실시예 10. 2-[2-(2'-에틸-4''- 펜틸 -[1,1';4',1''] 터페닐 -4-일)-에틸]-프로판-1,3- 다이올
10.1 2-[4-(4,4,5,5-테트라메틸-[1,3,2]다이옥사보롤란-2-일)-페닐]-에탄올 A의 합성
Figure pct00073
20.0　g(99.5 mmol) 2-(4-브로모-페닐)-에탄올, 28.4　g(109.4　mmol) 비스-(피나콜라토)-다이보론, 32.3g(330 mmol) 칼륨 아세테이트 및 2.5　g(3.4　mmol) PdCl2dppf를 355 ml 1,4-다이옥산 에 용해시키고, 밤새 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 300 ml 물을 가했다. 혼합물을 메틸-3급-부틸 에터로 4회 추출하고, 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 여과시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 실리카겔 크로마토그래피(톨루엔 / 에틸 아세테이트 4:1)를 통해 정제하여 22　g(87　% 수율)의 생성물을 황색 오일로서 수득했다.
10.2 2-(4'-브로모-2'-에틸-바이페닐-4-일)-에탄올 B의 합성
Figure pct00074
25　g(236 mmol) 나트륨 카보네이트 175 ml 물 및 75　ml 에탄올에 용해시켰다. 29.6　g(95.2 mmol) 4-브로모-2-에틸-1-요오도-벤젠, 23.6　g(95.0　mmol) 보론산 에스터 A를 375　ml 톨루엔에 용해시키고 반응 혼합물에 가했다. 혼합물에 Pd(PPh3)4를 가한 후, 5.5시간 동안 환류시키고, 실온으로 냉각시켰다. 유기 상을 분리하고 수상을 에틸 아세테이트로 2회 추출했다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 여과시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 실리카겔 크로마토그래피(헵탄 / 에틸 아세테이트 8:2) 및 (톨루엔 / 에틸 아세테이트 95:5)를 통해 정제하여 24.5　g(80　% 수율)의 생성물을 수득했다.
10.3 2-(2'-에틸-4''-펜틸-[1,1';4',1'']터페닐-4-일)-에탄올 C의 합성
Figure pct00075
14.2　g(101 mmol) 나트륨 메타보레이트 테트라하이드레이트를 215 ml 물에 용해시키고, 960mg(1.34 mmol) Pd(PPh3)2Cl2, 0.065 ml 하이드라지늄 하이드록사이드, 21.5　g(67.0 mmol) 브롬 B 및 25 ml THF를 가했다. 혼합물을 5분 동안 교반하고, 이어서 50 ml THF 중의 12.9　g(67.2 mmol) 4-(펜틸페닐) 보론산을 가했다. 반응 혼합물을 16시간 동안 환류시키고, 실온으로 냉각시켰다. 반응 생성물을 메틸-3급-부틸 에터로 추출하고, 유기 층을 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 여과시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토그래피(톨루엔 / 헵탄 1:1)를 통해 정제하고, 나중에 헵탄으로부터 결정화하여 17.8g(71% 수율)의 생성물을 백색 결정으로서 제공했다.
10.4 4-(2-브로모-에틸)-2'-에틸-4''-펜틸-[1,1';4',1'']터페닐 D
Figure pct00076
17.8　g(48.0 mmol)의 알코올 C를 93.0　ml (0.81　mol)의 브롬화수소산에 용해시켰다. 반응 혼합물을 16시간 동안 환류시키고 실온으로 냉각시켰다. 50　ml의 물을 가하고, 층들을 분리했다. 생성물 층을 염수로 세척하고, 여과시키고, 진공 하에 증발시키고, 헵탄 / 에틸 아세테이트(9:1)로 실리카겔 크로마토그래피 정제하여 15.6　g(73　% 수율)의 생성물을 오일로서 수득했다.
10.5 2-[2-(2'-에틸-4''-펜틸-[1,1';4',1'']터페닐-4-일)-에틸]-말론산 다이에틸 에스터 E의 합성
Figure pct00077
45　ml (0.77 mol) 에탄올에 1.5　g(65 mmol) 나트륨 금속을 조금씩 가했다(주의: H2 형성). 그 후, 5　ml 에탄올 중의 16.7　ml(109　mmol) 다이에틸말론에이트 및 29.6　g(69 mmol) 브로마이드 D를 가했다. 반응 혼합물을 이어서 2.5시간 동안 환류시키고, 실온으로 냉각시키고, 증발시켰다. 물및 메틸-3급-부틸 에터 및 에틸 아세테이트를 가했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고, 수소 설페이트로 건조시키고, 여과시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 실리카겔 크로마토그래피(헵탄 / 에틸 아세테이트 9:1)를 통해 정제하여 15.5　g(44　% 수율)의 생성물을 수득했다.
10.6 2-[2-(2'-에틸-4''-펜틸-[1,1';4',1'']터페닐-4-일)-에틸]-프로판-1,3-다이올 F
Figure pct00078
0.66　g(17.4 mmol) LiAlH4 분말을 3.6 ml 톨루엔에 가했다. 그 후, 15 ml THF를 0 내지 10℃에서 조심스럽게 가하고, 30 ml THF 중의 7.5　g(0,14 mmol)의 말론산 에스터 E를 서서히 가했다. 완전히 가한 후, 반응 혼합물을 3.5시간 동안 65℃에서 교반하고, 이어서 5℃로 냉각시키고, 매우 조심스럽게 10 ml THF-물(1:1) 혼합물로 켄칭하였다(H2 생성). pH 1에 도달할 때까지 백색 현탁액을 2　N HCl로 처리했다. 50 ml 물을 가하고, 혼합물을 100　ml 에틸 에터로 추출했다. 유기 층을 분리하고, 물 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 여과시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 헵탄 및 헵탄 / 에틸 아세테이트(8:2)에 의해 실리카겔 크로마토그래피를 통해 정제하였다. 수득된 생성물을 최종적으로 헵탄으로부터 결정화하고, 생성물을 3.5　g(58　% 수율)의 백색 결정으로서 수득했다.
상: Tg -25 K 79 SmA 96 I
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6):
δ = 0.88 ppm (t, 7.02 Hz, 3 H, CH3), 1.08 ppm (t, 7.54 Hz, 3 H, CH3), 1.32 ppm (mc, 4H, CH2-H), 1.6 ppm (m, 5 H, CH2-H, CH(CH2OH)2), 2.64 ppm (m, 6 H, arom.-CH2), 3.45 ppm (mc, 4 H, CH2OH), 4.34 ppm (t, 5.2 Hz, 2 H, OH), 7.25 ppm (m, 7 H, arom.-H), 7.48 ppm (dd, 7.92 Hz, 1.97 Hz, 1 H, arom.-H), 7.57 ppm (d, 1.92 Hz, 1 H, arom.-H), 7.60 ppm (d, 8.2 Hz, 2 H, arom.-H).
실시예 11. 2-[2-(4'-프로필- 바이사이클로헥실 -4-일)- 에톡시 ]-프로판-1,3-다이올
11.1 4'-[2-(2-벤질옥시-1-벤질옥시메틸-에톡시)-에틸]-4-프로필-바이사이클로헥실
Figure pct00079
9.9　g(35　mmol) 1,3-다이벤질옥시프로판-2-올을 20　ml DMF에 용해시키고, 0℃에서 30ml DMF 중의 1.8　g(44　mmol) 나트륨 하이드라이드(파라핀 오일 중의 60%)의 현탁액에 적가했다. 비등이 멈춘 후, 냉각 욕을 제거하고, 50　ml DMF 중의 9.3　g(29　mmol) 4'-(2-브로모-에틸)-4-프로필-바이사이클로헥실의 용액을 가했다. 반응물을 밤새 교반시키고, 얼음 물에 붓고, 2　M 염산으로 산성화하고, MTB-에터로 3회 추출했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 증발시켰다. 조질 4'-[2-(2-벤질옥시-1-벤질옥시메틸-에톡시)-에틸]-4-프로필-바이사이클로헥실을 무색 오일로서 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용했다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3)
δ = 0,78-1.18ppm (m, 17 H, 지방족 H, 내부: 0.87 (t, J = 7.4Hz, CH3), 1.22-1.35 (m, 3 H, 지방족 H), 1.47 (q, J = 6.9Hz, 1 H, 지방족 H), 1.65-1.81 (m, 8 H, 지방족-H), 3.53-3.69 (m, 6 H, -CH 2O-), 4.06 (tt, J = 4.5Hz, J = 6.2Hz, 1H, -OCH(CH2O-)2-), 4,59 (s, 4H, PhCH2O-), 7.38-7.42 (m, 10 H, Ar-H).
11.2 2-[2-(4'-프로필-바이사이클로헥실-4-일)-에톡시]-프로판-1,3-다이올
Figure pct00080
THF 중의 5.00　g(9,87　mmol) 4'-[2-(2-벤질옥시-1-벤질옥시메틸-에톡시)-에틸]-4-프로필-바이사이클로헥실을 반응이 멈출 때까지 차콜 중의 팔륨의 존재 하에 수소화하였다. 용액을 여과시키고, 조 생성물을 에탄올로부터 재결정화하여 2-[2-(4'-프로필-바이사이클로헥실-4-일)-에톡시]-프로판-1,3-다이올을 무색 결정으로서 제공했다.
실시예 12. 2-(2-{2-에틸-2'- 플루오로 -4'-[2-(4- 펜틸 - 페닐 )-에틸]- 바이페닐 -4-일}-에틸)-프로판-1,3- 다이올
Figure pct00081
12.1 1-브로모-2-플루오로-4-(4-펜틸-페닐에틴일)-벤젠 A
Figure pct00082
86.0 g(0.286 mol)의 4-브로모-2-플루오로-1-요오도-벤젠, 4.5 g(6.41 mmol) Pd(PPh3)2Cl2 및 1.20g(6.30 mmol)의 CuI를 500 ml 트라이에틸아민에 RT에서 용해시키고, 적절히 탈기시켰다. 50.0 g(0.290 mol)의 1-에틴일-4-펜틸-벤젠을 100 ml 트라이에틸아민에 용해시키고, 혼합물에 적가했다. 알킨을 가하는 중에 반응 온도가 상승했고, 반응 혼합물을 실온에서 18시간 동안 교반했다. 반응 혼합물을 물로 희석하고, 메틸 3급-부틸 에터로 추출하고, Na2SO4 상에서 건조시켰다. 용매를 증발시킨 후, 조 생성물을 헵탄으로 칼럼 크로마토그래피를 통해 정제하고, 생성물을 황색 고체로서 수득했다.
12.2 보론산 B의 합성
139.5 g(0.404 mol)의 생성물 A를 1000 ml THF에 용해시키고 -78℃로 냉각시키고, 260 ml(헥산 중의 1.6 M, 0.42 mol)의 n-부틸리튬을 이 온도에서 적가했다. -78℃에서 15분 동안 교반한 후, 50.0　ml(0.44 mol)의 트라이메틸 보레이트를 적가하고, 생성 반응 혼합물을 밤새(18시간) 교반하고, 온도는 이 시간 동안 실온으로 상승시켰다. 반응 혼합물을 0℃에서 2 N HCl로 산성화하고, 유기 층을 분리하고, 염수로 건조시키고, 진공 하에 증발시켜 생성물 B를 약학 황색 결정으로서 수득했다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 0.93 ppm (t, 6.9 Hz, 3H, CH3), 1.36 ppm (mc, 4H, CH2-H), 1.65 ppm (quint., 7.5 Hz, 2H, CH2), 2.65 ppm (t, 7.8 Hz, 2H, CH2), 7.20 ppm (d, 8.2 Hz, 3H, Ar.-H), 7.29 ppm (dd, 8.2 Hz, 1.8 Hz, 1H, Ar-H), 7.46 ppm (d, 8.2 Hz, 2H, Ar-H), 7.53 ppm (dd, 8.3 Hz, 8.2 Hz, 1H, Ar.-H).
12.3 4'-브로모-2'-에틸-2-플루오로-4-(4-펜틸-페닐에틴일)-바이페닐 C의 합성
Figure pct00083
28.2 g(0.266 mol) Na2CO3을 100 ml 물에 용해시키고, 여기에 207 ml 톨루엔 및 33.2 g(106.9 mmol)의 4-브로모-2-에틸-1-요오도-벤젠을 가했다. 혼합물을 75℃로 가열하고, 3.8 g(3.3 mmol) Pd(PPh3)4를 가하고, 즉시 33.2 ml 에탄올 중의 보론산 B(33.4 g [0.107 mol])의 용액을 15분 동안 가했다. 반응 혼합물을 18시간 동안 환류시키고, 톨루엔으로 희석시키고, 물로 세척했다. 유기 층을 염수로 세척하고, Na2SO4 상에서 건조시키고, 진공 하에 증발시켰다. 원료 C를 칼럼 크로마토그래피를 통해 헵탄 및 헵탄/톨루엔(10:1)으로 정제하고, 생성물을 백색 고체로서 수득했다.
12.4 2-[2-에틸-2'-플루오로-4'-(4-펜틸-페닐에틴일)-바이페닐-4-일]-에탄올 D의 합성
Figure pct00084
35.9 g(77.0 mmol)의 브로마이드 C를 100 ml THF에 용해시키고, -78℃로 냉각시키고, n-부틸-리튬(51 ml, 1.6 M, [82.0 mmol])을 적가했다. 반응 혼합물에 10　ml 냉각된 (0℃) THF 중의 4.1　g(93.0 mmol)의 에틸렌 옥사이드를 가하고, 30분 후 -78℃에서 교반하고, 40 ml THF 중의 10.1 ml(80.0 mmol)의 보론 트라이플루오라이드 에터레이트를 조심스럽게 적가했다(발열 반응). 반응 혼합물을 5시간 동안 실온으로 가온하고, 이어서 얼음 물에 붓고, 메틸-3급-부틸 에터로 추출했다. 합친 유기 층을 염수로 세척하고 Na2SO4 상에서 건조시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 칼럼 크로마토그래피를 통해 여과하고, 생성물을 고체 물질로서 수득했다.
12.5 2-{2-에틸-2'-플루오로-4'-[2-(4-펜틸-페닐)-에틸]-바이페닐-4-일}-에탄올의 합성
Figure pct00085
21.8 　g(51.0 mmol)의 알킨 D를 200 ml THF에 용해시키고, 여기에 4.40　g Pd-C (5%/E101 R/54% H2O, 데구싸(Degussa))를 가했다. 16시간 후 4.4 g Pd-C를 추가로 가한 후, 정상 압력 및 RT에서 삼중 결합을 H2(3.0 PRAX 에어 게엠베하(Air GmbH))로 환원시켰다. 반응 혼합물을 톨루엔 / 메틸 3급-부틸 에터(9:1)에 의해 실리카 겔로 여과하고, 진공 하에 증발시켜 알코올 E를 제공했다.
12.6 메탄설폰산2-{2-에틸-2'-플루오로-4'-[2-(4-펜틸-페닐)-에틸]-바이페닐-4-일}-에틸 에스터 F의 합성
Figure pct00086
21.8 g(52.0 mmol)의 알코올 E 및 600 mg(4.91 mmol) 4-다이메틸아미노피리딘을 100 ml 다이클로로메탄에 용해시키고, 9.5 ml(117.7 mmol) 피리딘을 가했다. 반응 혼합물을 0℃로 냉각시키고, 4.80 ml(62.0 mmol) 메탄설폰일클로라이드를 가했다. 혼합물을 18시간 동안 교반하고, 온도를 이 시간 동안 실온으로 상승시켰다.완전한 전한 후, 혼합물을 물로 희석시키고, 다이클로로메탄으로 추출했다. 유기 층을 2 N HCl 및 물로 세척하고, Na2SO4로 건조시키고, 진공 하에 증발시켰다. 조 생성물을 다이클로로메탄에 의해 실리카 겔 상에서 여과시키고, 생성물을 무색 오일로서 수득했다.
12.7 2-(2-{2-에틸-2'-플루오로-4'-[2-(4-펜틸-페닐)-에틸]-바이페닐-4-일}-에틸)-프로판-1,3-다이올(실시예 12)
Figure pct00087
F로부터 출발하여 G를 거친 합성 전환은 합성 실시예 10.5 및 10.6에 보인 동일한 반응 조건 하에 수행되었다.
표제 생성물을 무색 오일로서 수득하고, -20℃로 냉각시킨 후, 결정화하여 백색 고체(mp. = 35℃)를 수득했다.
상: Tg -34 Sm 21 K [35] I
1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 0.89 ppm (t, 7.0 Hz, 3H, CH3), 1.07 ppm (t, 7.6 Hz, 3H, CH3), 1.32 ppm (mc, 4H, CH2-H), 1.64 ppm (m, 4H), 1.86 ppm (mc, 1 H, CH(CH2OH)2, 2.19 ppm (t, 4.9 Hz, 2 H, OH), 2.49 ppm (q, 7.5 Hz, 2 H, CH2), 2.58 ppm (dd, 7.9 Hz, 2 H, CH2), 2.70 ppm (dd, 8.0 Hz, 2 H, CH2), 2.94 (s, 4H, CH2), 3.74 ppm (mc, 2 H, CH 2OH), 3.89 ppm (mc, 2 H, CH 2OH), 6.94 ppm (dd, 10.6 Hz, 1.5 Hz, 1 H, Arom.-H), 6.99 ppm (dd, 7.74 Hz, 1.6Hz, 1 H, Arom.-H), 7.11 ppm (m, 8 H, Arom.-H).
LC 매질에 사용하기 위한 하기 화합물들은 유사하게 또는 문헌 절차에 따라 제조된다.
실시예 4 및 5에 따라 하기 화합물들이 합성된다:
Figure pct00088
Figure pct00089
Figure pct00090

실시예 6 또는 11에 따라 하기 화합물들이 합성된다:
Figure pct00091
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
상기 알코올로부터, 하기 아민이 제조된다.
Figure pct00095
실시예 12에 따라 하기 분자들이 합성된다.
Figure pct00096
혼합물 실시예
본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에서는, 언급된 중량% 비율로 저분자량 성분으로 이루어진 하기 액정 혼합물이 사용된다.
표 1: 네마틱 액정 매질 M1(Δε < 0)
Figure pct00097
표 2: 네마틱 액정 매질 M2(Δε < 0)
Figure pct00098
표 3: 네마틱 액정 매질 M3(Δε > 0)
Figure pct00099
하기 화합물 1 내지 40이 자가-정렬 첨가제로서 사용된다:
Figure pct00100
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
하기 중합가능한 메소젠이 사용된다:
Figure pct00105
Figure pct00106
혼합물 실시예 1
화합물 번호 1(0.5 중량%)을 VA 유형의 네마틱 액정 매질 M1(Δε< 0, 표 1)에 첨가하고, 혼합물을 균질화하였다.
예비-정렬층 없는 시험 셀에서의 사용:
생성된 혼합물을 시험 셀(폴리이미드 정렬층 없음, LC 층 두께 d ≒ 4.0 μm, 양측에 ITO 코팅(다중 도메인 스위칭의 경우 ITO 구조), 부동태화 층 없음)에 도입하였다. 상기 액정 매질은 기판 표면에 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 온도-안정성 범위에서, VA 셀은 0 내지 30V의 전압을 인가함으로써 교차된 편광판들 간에 가역적으로 스위칭될 수 있다.
혼합물 실시예 2
화합물 1(0.5 중량%)을 VA-IPS 유형의 네마틱 액정 매질 M3에 첨가하고(Δε > 0, 표 3), 혼합물을 균질화하였다.
예비-정렬층 없는 시험 셀에서의 사용:
생성된 혼합물을 시험 셀(폴리이미드 정렬층 없음, 층 두께 d ≒ 4 μm, 기판 표면상에 배열된 ITO 인터디지털 전극, 반대 기판 표면 상의 유리, 부동태화 층 없음)에 도입하였다. 상기 액정 매질은 기판 표면에 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 온도-안정성 범위에서, VA-IPS 셀은 0 내지 20V의 전압을 인가함으로써 교차된 편광판들 간에 가역적으로 스위칭될 수 있다.
혼합물 실시예 3 내지 41
혼합물 실시예 1과 유사하게, 화합물 2 내지 40을 네마틱 액정 매질 M1(Δε<　0)에 첨가하고, 혼합물을 균질화하였다. 매질에서 화합물의 중량 비율은 표 4에 나타나있다. 각각의 경우에서, 생성된 액정 매질을 혼합물 실시예 1(예비-정렬층이 없음)에서와 같은 시험 셀에 도입하고, 기판 표면에 대해 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 나타낸다. 온도-안정성 범위에서, VA 셀은 0 내지 30V의 전압을 인가함으로서 교차된 편광판들 간에 가역적으로 스위칭될 수 있다.
표 4: M1 중의 자가-정렬 첨가제 및 20℃에서 생성된 셀의 정렬을 위한 중량%. VA 유형의 시험 셀
Figure pct00107
Figure pct00108
매질 M2 에 대한 결과:
혼합물 실시예 1에 따라, 화합물 1 내지 40과의 추가의 혼합물을 표 4에 기재된 것과 같은 중량 비율로 LC 매질 M2를 제조한다. 각각의 생성 LC 매질을 예비-정렬 층 없는 혼합물 실시예 1에 따른 시험 셀 내로 도입한다. 이는 기판 표면에 대해 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 온도-안정 범위에서, VA 셀은 0 내지 30 V의 전압의 인가에 의해 교차된 편광판들 사이에서 가역적으로 스위칭될 수 있다.
첨가제 번호 1 내지 40은 음의 Δε을 갖는 LC 매질, M1 및 M2 모두에서 유리한 정렬 특성을 보여준다.
혼합물 실시예 42 내지 80
화합물 2 내지 40을 네마틱 액정 매질 M3(Δε>　0)에 첨가하고, 혼합물을 균질화하였다. 매질에서 화합물의 중량 비율은 표 5에 나타나있다. 모든 경우, 생성된 액정 매질을 예비-정렬층 없는 시험 셀에 도입하고, 기판 표면에 대해 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 온도-안정성 범위에서, VA-IPS 셀은 0 내지 20V의 전압을 인가함으로서 교차된 편광판들 간에 가역적으로 스위칭될 수 있다.
표 5: M2 중의 도핑 및 20℃에서 생성된 셀의 정렬을 위한 중량 비율. VA-IPS 유형의 시험 셀
Figure pct00109
Figure pct00110
혼합물 실시예 81 내지 88(이전 혼합물 실시예의 중합체 안정화)
중합가능한 화합물(RM-1, 0.3 중량%) 및 자가-정렬 화합물(5, 0.25 중량%, 또는 6, 0.25 중량%, 또는 19, 0.15 중량%, 또는 21, 0.15 중량%, 또는 26, 0.15 중량%, 또는 34, 0.20 중량%, 또는 35, 0.20 중량%)을 네마틱 액정 매질 M1(Δε<　0)에 첨가하고, 혼합물을 균질화하였다.
예비-정렬층 없는 시험 셀에서의 사용:
생성된 혼합물을 시험 셀(폴리이미드 정렬층 없음, 층 두께 d ≒ 4.0 μm, 양측에 ITO 코팅(다중-도메인 스위칭의 경우 ITO 구조), 부동태화 층 없음)에 도입하였다. 상기 액정 매질은 기판 표면에 대해 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 상기 셀을 20℃에서 15분 동안 광학적 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하여 100　mW/cm2 강도의 자외선으로 조사시켰다. 이는 단량체성, 중합가능한 화합물의 중합을 초래한다. 따라서, 호메오트로픽 정렬이 추가적으로 안정화되고, 예비 경사각이 생성된다. 생성된 PSA-VA 셀을 0 내지 30V의 전압을 인가하여 최대 등명점에서 가역적으로 스위칭할 수 있다. 응답 시간은 미중합된 셀에 비해 감소되었다.
이르가녹스(Irganox; 등록상표)(시바 스페셜티 케미칼)와 같은 보조 물질을 첨가해(예컨대, 0.001%) 자발적인 중합을 방지하였다. UV-컷 필터를 중합시 사용하여 혼합물의 손상을 방지할 수 있다(예컨대, 320 또는 340 nm UV 컷-필터).
중합은 또한 인가 전압 없이 수행할 수 있다. 중합 후, 예비-경사각의 변화 없는 부동태화 층이 형성된다. 부동태화 층은 자가-배향의 장기간 안정성을 향상시킨다.
유사 혼합물 실험의 중합체 안정화
혼합물 실시예 81 내지 88과 유사하게, RM-1과 LC 매질 M2의 혼합물은 화합물 5, 6, 19, 26, 34 및 35에 의해 수행된다. 혼합물 실시예 81 내지 88과 유사한 결과를 얻었다.
반응성 메소젠의 변화
(RM-1을 대체하여) RM-2, RM-3 및 RM-4가 M1 및 M2 모두와 함께 사용된다. 혼합물 실시예 81 내지 88과 유사한 결과를 얻었다.
열 부하 실험(혼합물 실시예 3 내지 41의 자가-배향의 안정성)
혼합물 실시예 3 내지 41의 LC 매질을 시험 셀(폴리이미드 정렬 층 없음, 층 두께 d ≒ 4.0 μm, 양측에 ITO 코팅(다중-도메인 스위칭의 경우에 ITO 구조), 부동태화 층 없음)에 도입하였다. 상기 LC 매질은 기판 표면에 대해 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다. 생성 VA-셀을 1시간 이상 동안 120℃에서 처리하였다. 열-응력 후, 모든 셀은 여전히 고 품질의 자가-배향을 보여주었다. 따라서, 상기 화합물들은 디스플레이 산업에서 사용되는 제조 방법의 조건과 상용성이다.

Claims (23)

  1. 저분자량 액정 혼합물 및 하나 이상의 하기 화학식 I의 자가-정렬 첨가제를 포함하는 액정 매질:
    [화학식 I]
    R1-A1-(Z2-A2)m1-R2
    상기 식에서,
    R2는
    Figure pct00111

    를 나타내고,
    Sp1, Sp3 및 Sp5는 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    Sp2는 3가 비환형 스페이서 기, 바람직하게는 기 CH, CR0 또는 N을 나타내고,
    Sp4는 4가 비환형 스페이서 기, 바람직하게는 탄소 원자를 나타내고,
    Y는 서로 독립적으로 O, S, (CO), NR0 또는 단일 결합이고,
    X1 및 X2는 서로 독립적으로 -OH, -NH2, -NHR11, -SH, -SR11, -NR11 2, -OR11, -(CO)OH,
    Figure pct00112
    를 나타내고,
    R11은 각각의 경우에 독립적으로 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 또는 비치환된 알킬 쇄를 나타내고, 이때 상기 알킬 쇄에서 하나 이상의 CH2 기는 또한 각각, 서로 독립적으로, O 또는 N 원자들이 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-로 대체될 수 있고, 2개의 라디칼 R11은 임의적으로 서로 연결되어 고리를 형성하고,
    B는, 1, 2 또는 3개의 R1에 의해 임의적으로 치환되는 임의의 고리 또는 축합 고리를 나타내고,
    p는 2, 3, 4 또는 5이고,
    A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로, 축합 고리를 함유할 수 있고 또한 RL에 의해 단일- 또는 다중치환될 수 있는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
    RL은 각각의 경우에, 서로 독립적으로, OH, SH, SR0, -(CH2)n1-OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R0)2, -C(=O)R0, -N(R0)2, -(CH2)n1-N(R0)2, 임의적으로 치환되는 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 아릴 또는 사이클로알킬, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내며, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한 F 또는 Cl로 대체될 수 있고, 2개의 인접한 RL은 함께 임의적으로 =O이고,
    n1은 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타내고,
    Z2는 각각의 경우에, 서로 독립적으로, 단일 결합, -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?-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 CR0R00를 나타내고,
    R0 및 R00는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    R1은 H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내며, 이때 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 또한 N, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -NR0-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 3급 탄소 원자(CH 기)는 또한 N으로 대체될 수 있으며, 하나 이상의 H 원자는 또한 F 또는 Cl로 대체될 수 있고,
    m1은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 중합가능한 또는 중합된 성분을 추가로 포함하며, 상기 중합된 성분은 중합가능한 성분의 중합에 의해 수득가능한 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    m1이 1, 2 또는 3인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물의 기 R2가 2개 또는 3개의 하이드록시 기를 함유하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기 R2가 2개의 기 X1 또는 2개의 기 X2를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 하나 이상의 화학식 I의 자가-정렬 첨가제를 포함하며, 이때 고리 기 A1 및 A2는, 존재하는 경우, 독립적으로 1,4-페닐렌 및/또는 사이클로헥산-1,4-다이일이되, 이들은 모두 제 1 항에 정의된 RL로 임의적으로 치환되는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물에서,
    Sp2가 CH, CR0 또는 N이고,
    Sp4가 C이고,
    Figure pct00113
    가 벤젠 고리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물에서, R2가 하기 화학식 (A1a), (A2a), (A3a) 또는 (A3b)의 기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00114

    Figure pct00115

    상기 식에서,
    Y, X1, X2, Sp1 및 Sp3은 독립적으로 제 1 항에 정의된 바와 같고,
    n은 독립적으로 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 하기 화학식의 화합물들로부터 선택되는 하나 이상의 자가-정렬 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00116

    Figure pct00117

    Figure pct00118

    Figure pct00119

    Figure pct00120

    Figure pct00121

    상기 식에서,
    R1, RL 및 p는 독립적으로 제 1 항에 정의된 바와 같다.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 화학식 I의 화합물을 1 중량% 미만의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질은, 중합된 형태로 하나 이상의 화합물을 포함하는 중합된 성분 또는 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하되, 상기 하나 이상의 중합가능한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    Figure pct00122

    Figure pct00123

    Figure pct00124

    Figure pct00125

    Figure pct00126

    Figure pct00127

    상기 식에서,
    P1 및 P2는 각각, 서로 독립적으로, 중합가능한 기를 나타내고,
    Sp1 및 Sp2는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 2가 스페이서 기를 나타내고, 이때 또한, 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 하나 이상은 라디칼 Raa를 나타낼 수 있되, 단, 라디칼 P1-Sp1- 및 P2-Sp2- 중 적어도 하나는 Raa를 나타내지 않고,
    Raa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 나타내며, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-으로 대체될 수 있고,
    R0 및 R00은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    Ry 및 Rz는 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고,
    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-를 나타내며, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,
    L은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의, 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화되는 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고,
    L' 및 L"는 각각, 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl을 나타내고,
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
    t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
    x는 0 또는 1을 나타낸다.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 5 중량% 미만의 중합가능한 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  13. 적어도 하나의 기판은 광투과성이고 적어도 하나의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖는 2개의 기판 및 2개 이상의 전극, 및 이들 기판 사이에 위치한 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 층을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이로서,
    화학식 I의 화합물이 기판 표면에 대해 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 만드는 데 적합한, 액정 디스플레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 호메오트로픽 정렬에 대한 정렬층을 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 한쪽 또는 양쪽 면 상에 러빙되지 않은(unrubbed) 정렬층을 갖는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이가, 대향 기판 상에 정렬된 전극 및 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 함유한 VA 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이.
  17. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이가, 적어도 하나의 기판 상에 정렬된 2개의 전극 및 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 함유한 VA-IPS 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이.
  18. 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 저분자량 액정 성분과 혼합하고, 하나 이상의 중합가능한 화합물 및/또는 보조 물질을 임의적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 액정 매질의 제조 방법.
  19. 하기 화학식 I'의 화합물:
    [화학식 I']
    R1-A1-(Z2-A2)m1-R2
    상기 식에서,
    기 R1, A1, A2, Z2 및 R2는 제 1 항에 정의된 바와 같다.
  20. 제 19 항에 있어서,
    m1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    R2는 제 1 항에 정의된 화학식 (A1) 또는 (A2)의 기를 나타내고,
    Sp1은 단일 결합이 아닌, 화합물.
  21. 제 19 항에 있어서,
    m1은 1, 2 또는 3을 나타내고,
    R2는 화학식
    Figure pct00128
    의 기를 나타내고, 이때
    Sp1, 고리 B, Y, Sp3 및 X2는 제 1 항에 정의된 바와 같은, 화합물.
  22. 액정 셀의 2개의 기판 사이에 호메오트로픽 정렬을 만들기 위한 액정 매질용 첨가제로서의, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물의 용도.
  23. 적어도 하나의 기판은 광투과성이고 적어도 하나의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖는 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이의 제조 방법으로서,
    (a) 저분자량 액정 성분, 제 1 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 자가-정렬 첨가제 및 임의적으로 중합가능한 성분을 포함하는 액정 매질로 셀을 채우는 단계; 및 임의적으로
    (b) 상기 중합가능한 성분을, 임의적으로 상기 셀에 전압을 인가하거나 전기장의 작동 하에, 중합시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012097858A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Merck Patent Gmbh Polymerisable compounds and the use thereof in liquid-crystal displays
WO2015047374A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Rinand Solutions Llc Operating multiple functions in a display of an electronic device
EP2883934B1 (en) * 2013-12-16 2019-11-13 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline medium
EP3730590A1 (de) * 2014-03-10 2020-10-28 Merck Patent GmbH Flüssigkristalline medien mit homöotroper ausrichtung
EP3656757A1 (en) 2015-01-14 2020-05-27 JNC Corporation Compound having polymerizable group, liquid crystal composition and liquid crystal display element
CN107109233A (zh) * 2015-01-20 2017-08-29 捷恩智株式会社 液晶组合物及液晶显示元件
US10392339B2 (en) 2015-02-09 2019-08-27 Jnc Corporation Polymerizable polar compound, liquid crystal composition, and liquid crystal display element
US10296123B2 (en) 2015-03-06 2019-05-21 Apple Inc. Reducing noise in a force signal in an electronic device
US10647921B2 (en) * 2015-03-24 2020-05-12 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
WO2016170948A1 (ja) 2015-04-23 2016-10-27 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN104845644B (zh) * 2015-05-27 2017-03-15 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶介质组合物
CN105087021B (zh) * 2015-06-18 2017-11-17 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法
TWI694140B (zh) 2015-07-17 2020-05-21 日商捷恩智股份有限公司 聚合性極性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
WO2017013981A1 (ja) 2015-07-23 2017-01-26 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US11214736B2 (en) 2015-09-09 2022-01-04 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
KR20180054688A (ko) * 2015-09-15 2018-05-24 메르크 파텐트 게엠베하 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 매질
US10416811B2 (en) 2015-09-24 2019-09-17 Apple Inc. Automatic field calibration of force input sensors
KR20180074672A (ko) * 2015-10-23 2018-07-03 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
WO2017082062A1 (ja) * 2015-11-10 2017-05-18 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
KR20180090257A (ko) 2015-12-08 2018-08-10 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
US10442992B2 (en) 2015-12-17 2019-10-15 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
US10385269B2 (en) 2015-12-21 2019-08-20 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
WO2017130566A1 (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
JPWO2017145611A1 (ja) * 2016-02-25 2018-12-20 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
CN105936830A (zh) * 2016-04-22 2016-09-14 深圳市华星光电技术有限公司 液晶材料、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
JP6683253B2 (ja) 2016-05-18 2020-04-15 Jnc株式会社 液晶媒体をホモジニアス配向させる低分子極性化合物、およびそれを含有する液晶媒体
US10787608B2 (en) 2016-05-18 2020-09-29 Jnc Corporation Liquid crystal display device including liquid crystal medium containing low molecular weight polar compound for homogeneously aligning liquid crystal medium
CN109153916A (zh) * 2016-06-03 2019-01-04 Dic株式会社 用于液晶组合物的自发取向助剂、适于该自发取向助剂的化合物、液晶组合物、及液晶显示元件
JP6669255B2 (ja) 2016-06-03 2020-03-18 Jnc株式会社 重合性極性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子
JP6573091B2 (ja) 2016-06-28 2019-09-11 Jnc株式会社 液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子
DE102017005884A1 (de) * 2016-07-07 2018-01-11 Merck Patent Gmbh Elektronisches Schaltelement
CN106281363B (zh) * 2016-07-18 2019-01-22 深圳市华星光电技术有限公司 自取向液晶介质组合物、液晶显示面板及其制作方法
JP2019527381A (ja) 2016-07-20 2019-09-26 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 光学スイッチ素子において使用するためのスイッチ層
CN106281364B (zh) * 2016-07-21 2019-01-22 深圳市华星光电技术有限公司 自取向液晶介质组合物、液晶显示面板及其制作方法
US10344213B2 (en) 2016-07-22 2019-07-09 Samsung Display Co., Ltd. Reactive mesogen and liquid crystal composition including the same
TWI728101B (zh) 2016-08-05 2021-05-21 日商捷恩智股份有限公司 聚合性極性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
KR20180032734A (ko) 2016-09-22 2018-04-02 삼성디스플레이 주식회사 커브드 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 커브드 액정 표시 장치
TWI737834B (zh) * 2016-10-26 2021-09-01 日商迪愛生股份有限公司 液晶組成物用自發配向助劑
US20200183203A1 (en) 2016-12-08 2020-06-11 Jnc Corporation Reverse mode liquid crystal device
WO2018110406A1 (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 Dic株式会社 発光用ナノ結晶複合体
US10538705B2 (en) 2016-12-13 2020-01-21 Jnc Corporation Liquid crystal composition and liquid crystal display device
CN110651022A (zh) * 2017-06-01 2020-01-03 Dic株式会社 聚合性单体、使用其的液晶组合物及液晶显示元件
JP6610833B2 (ja) * 2017-06-26 2019-11-27 Ｄｉｃ株式会社 液晶組成物用自発配向助剤
CN110621761A (zh) 2017-06-29 2019-12-27 Dic株式会社 液晶组合物及液晶显示元件
JP6690782B2 (ja) * 2017-09-08 2020-04-28 Dic株式会社 配向助剤、液晶組成物及び液晶表示素子
JP2019073675A (ja) * 2017-10-12 2019-05-16 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
KR20190047160A (ko) 2017-10-25 2019-05-08 삼성디스플레이 주식회사 액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치
CN107805506A (zh) * 2017-11-14 2018-03-16 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示面板及其制作方法、自取向液晶介质混合物
JP6725893B2 (ja) * 2017-11-17 2020-07-22 Dic株式会社 重合性化合物、並びにそれを使用した液晶組成物及び液晶表示素子
TWI786218B (zh) * 2017-11-21 2022-12-11 日商迪愛生股份有限公司 液晶組成物及液晶顯示元件
CN111225899B (zh) 2017-12-05 2023-05-23 捷恩智株式会社 化合物、液晶组合物及液晶显示元件
EP3502209B1 (en) 2017-12-20 2020-10-14 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline media having homeotropic alignment
CN110093166B (zh) * 2018-01-31 2021-03-16 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有自配向化合物的液晶组合物及其应用
DE102019000286A1 (de) * 2018-02-05 2019-08-08 Merck Patent Gmbh Verbindungen zur homöotropen Ausrichtung von flüssigkristallinen Medien
KR102479021B1 (ko) * 2018-02-23 2022-12-19 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
CN110229678B (zh) * 2018-03-06 2020-10-27 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种自配向添加剂及其制备方法与应用
CN110272747B (zh) * 2018-03-15 2020-12-18 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有自配向化合物的液晶组合物及其应用
CN110396415B (zh) * 2018-04-25 2021-01-26 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种新型液晶垂直配向剂及其制备方法与应用
CN110527520B (zh) * 2018-05-25 2022-07-05 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种液晶化合物及液晶组合物
EP3802734A1 (en) * 2018-06-07 2021-04-14 Merck Patent GmbH Additives for liquid-crystal mixtures
CN110872520B (zh) * 2018-08-31 2022-12-09 石家庄诚志永华显示材料有限公司 液晶显示器件
CN110964539B (zh) * 2018-09-28 2022-10-14 石家庄诚志永华显示材料有限公司 液晶组合物、高分子液晶配向聚合物、液晶显示元件、液晶显示器
CN113214083B (zh) * 2021-04-06 2022-04-22 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种自配向可聚合化合物及其应用

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981816A (en) * 1972-11-15 1976-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display device
US3848966A (en) * 1973-10-15 1974-11-19 Gen Motors Corp Homeotropic alignment additive for liquid crystals
DD269856A1 (de) 1988-03-03 1989-07-12 Univ Halle Wittenberg Fluessig-kristalline amphiphile
DD285103A5 (de) 1989-06-26 1990-12-05 Martin-Luther-Universitaet Halle Wittenberg,Dd Amphotrope fluessig-kristalline amphiphile
DE4000451B4 (de) 1990-01-09 2004-12-09 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement
EP0588568B1 (en) 1992-09-18 2002-12-18 Hitachi, Ltd. A liquid crystal display device
JPH07181439A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Hitachi Ltd アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP3543351B2 (ja) 1994-02-14 2004-07-14 株式会社日立製作所 アクティブマトリクス型液晶表示装置
TW262553B (ko) 1994-03-17 1995-11-11 Hitachi Seisakusyo Kk
DE19528107B4 (de) 1995-03-17 2010-01-21 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in einer elektrooptischen Flüssigkristallanzeige
DE19528106A1 (de) 1995-02-03 1996-08-08 Merck Patent Gmbh Elektrooptische Flüssigkristallanzeige
US5993691A (en) 1995-02-03 1999-11-30 Merck Patent Gesellschaft Mit Electro-optical liquid crystal display
DE19509410A1 (de) 1995-03-15 1996-09-19 Merck Patent Gmbh Elektrooptische Flüssigkristallanzeige
DE19531135A1 (de) 1995-08-24 1997-02-27 Merck Patent Gmbh Bis(trifluormethyl)-Dioxane
JPH1036847A (ja) 1996-07-25 1998-02-10 Seiko Epson Corp 液晶表示素子およびその製造方法
US6177972B1 (en) 1999-02-04 2001-01-23 International Business Machines Corporation Polymer stabilized in-plane switched LCD
JP2002023199A (ja) 2000-07-07 2002-01-23 Fujitsu Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JP4175826B2 (ja) 2002-04-16 2008-11-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
ATE354623T1 (de) 2002-07-06 2007-03-15 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines medium
JP2004294605A (ja) 2003-03-26 2004-10-21 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶パネル
JP4506105B2 (ja) * 2003-06-10 2010-07-21 Ｄｉｃ株式会社 液晶配向促進剤、液晶組成物及び光学異方体
ATE410496T1 (de) 2004-08-10 2008-10-15 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallverbindungen, flüssigkristallmedium und flüssigkristallanzeige
JP4387276B2 (ja) 2004-09-24 2009-12-16 シャープ株式会社 液晶表示装置
US7846903B2 (en) 2004-10-19 2010-12-07 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Type II cubic liquid crystal composition
JP2006139047A (ja) 2004-11-12 2006-06-01 Sharp Corp 液晶表示装置およびその製造方法
US9181182B2 (en) * 2008-10-17 2015-11-10 Akaal Pharma Pty Ltd S1P receptors modulators
EP2364088B1 (en) * 2008-10-30 2014-04-16 Biogen Idec MA Inc. Bicyclic aryl sphingosine 1-phosphate analogs
DE102010006691A1 (de) 2009-02-06 2010-10-28 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeige
EP2502973A4 (en) * 2009-11-18 2014-07-23 Adeka Corp LIQUID CRYSTAL COMPOSITION COMPRISING A POLYMERIZABLE COMPOUND AND A LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT COMPRISING THIS LIQUID CRYSTAL COMPOSITION
JP6069197B2 (ja) * 2010-07-15 2017-02-01 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 液晶媒体およびポリマー安定化ホメオトロピック配向を有する液晶ディスプレイ
KR101869113B1 (ko) * 2010-08-19 2018-06-19 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질 및 액정 디스플레이
DE102011108708A1 (de) * 2010-09-25 2012-03-29 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen und flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung
EP2699557B1 (en) * 2011-04-20 2017-08-16 Biota Scientific Management Pty Ltd 3-(oxazol-2-yl-ethoxy)- and 3-(thiazol-2-yl-ethoxy)-benzamide derivatives as anti-bacterial agents
JP5902029B2 (ja) * 2011-04-28 2016-04-13 日本たばこ産業株式会社 アミド化合物およびその医薬用途
WO2012156367A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 Bayer Intellectual Property Gmbh Amino-substituted imidazopyridazines as mknk1 kinase inhibitors

Also Published As

Publication number Publication date
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