KR20160074483A - 액정 조성물 및 액정 표시 소자 - Google Patents

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유키히로 후지타
요시마사 후루사토
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제이엔씨 주식회사
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Abstract

소부(燒付) 특성이나 표시 불균일 특성이 우수한 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물, 및 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자, 광학 소자를 제공하는 것이다.
중합성 화합물을 함유하고, 그리고 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 음(-)으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항 등의 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족하는 액정 조성물; 그리고, 작은 소부 비율, 짧은 응답 시간, 낮은 임계값 전압, 큰 전압 유지율, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 AM 소자를 제공한다.
제1 성분으로서, 수소 결합 공여체(hydrogen bond donor)의 능력을 가지고, 배향막 표면과 수소 결합을 형성할 수 있는 중합 가능한 모노머 또는 상기 모노머의 올리고머, 프리폴리머 또는 폴리머를 함유하는 액정 조성물.

Description

액정 조성물 및 액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}
본 발명은, 예를 들면, 광 또는 열에 의해 중합하는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물에 관한 것이다. 이 액정 조성물을 소자의 기판 사이에 봉입(封入)하고, 이 소자에 전압을 인가하면서 중합성 화합물을 중합시키고, 생성된 중합체의 효과에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 액정 표시 소자에도 관한 것이다.
본 발명은, 주로 AM(active matrix) 소자 등에 적합한 액정 조성물, 및 이 조성물을 함유하는 AM 소자 등에 관한 것이다. 특히, 유전율 이방성이 음(-)인 액정 조성물을 사용한 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 배향 모드에 기초하여 분류하면, PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(optically compensated bend), IPS(in-plane switching), FFS(fringe field switching), VA(vertical alig㎚ent), PSA(polymer sustained alig㎚ent) 등의 모드가 있다. 소자의 구동 방식에 기초하여 분류하면, PM(passive matrix)과 AM(active matrix)이 있다. PM은 스태틱(static)과 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은 TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 및 다결정 실리콘(polycrystal silicon)으로 분류할 수 있다. 후자는 제조 공정에 따라 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초한 분류는, 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고 자연광과 백라이트의 양쪽을 이용하는 반투과형이다.
이들 소자는 적절한 특성을 가지는 액정 조성물을 함유한다. 이 액정 조성물은 네마틱상(nematic phase)을 가진다. 양호한 일반적 특성을 가지는 AM 소자를 얻기 위해서는 조성물의 일반적 특성을 향상시킨다. 2개의 일반적 특성의 관련을 하기의 표 1에 정리하여 나타내었다. 조성물의 일반적 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 추가로 설명한다. 네마틱상의 온도 범위는, 소자를 사용할 수 있는 온도 범위와 관련이 있다. 네마틱상의 바람직한 상한 온도는 약 70℃ 이상이며, 그리고 네마틱상의 바람직한 하한 온도는 약 -10℃ 이하이다. 조성물의 점도는 소자의 응답 시간과 관련이 있다. 소자로 동영상을 표시하기 위해서는, 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에서의 작은 점도는, 더욱 바람직하다.
[표 1] 조성물과 AM 소자에서의 특성
Figure pct00001
조성물의 광학 이방성은, 소자의 콘트라스트비와 관련이 있다. 조성물의 광학 이방성(Δn)과 소자의 셀 갭(d)의 적(Δn×d)은, 콘트라스트비를 최대로 하도록 설계된다. 적절한 적의 값은 동작 모드의 종류에 의존한다. VA 모드 또는 PSA 모드의 소자에서는 약 0.30㎛∼약 0.40㎛의 범위, IPS 모드의 소자에서는 약 0.20㎛∼약 0.30㎛의 범위이다. 이 경우에, 작은 셀 갭의 소자에는 큰 광학 이방성을 가지는 조성물이 바람직하다. 조성물에서의 절대값이 큰 유전율 이방성은 소자에서의 낮은 임계값 전압, 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 절대값이 큰 유전율 이방성이 바람직하다. 조성물에서의 큰 비저항은, 큰 전압 유지율에 기여하고, 소자에서의 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 자외선 및 열에 대한 조성물의 안정성은, 액정 표시 소자의 수명과 관련이 있다. 이들 안정성이 높을 때, 이 소자의 수명은 길다. 이와 같은 특성은, 액정 프로젝터, 액정 TV 등에 사용하는 AM 소자에 바람직하다.
TN 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양의(+) 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 한편, VA 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는, 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. IPS 모드 및 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는, 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. PSA 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는, 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. PSA 모드를 가지는 AM 소자에 대해서는, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물의 예가 하기 특허 문헌 1∼6 등에 개시되어 있다.
바람직한 AM 소자는, 사용할 수 있는 온도 범위가 넓고, 응답 시간이 짧고, 콘트라스트비가 크고, 임계값 전압이 낮고, 전압 유지율이 크고, 수명이 긴 등의 특성을 가진다. 1ms라도 응답 시간이 짧은 것이 바람직하다. 따라서, 조성물의 바람직한 특성은, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성 등이다.
PSA 모드를 가지는 액정 표시 소자에서는, 중합체를 함유하는 액정 조성물이 사용된다. 먼저, 소량의 중합성 화합물을 첨가한 액정 조성물을 소자에 주입한다. 다음으로, 이 소자의 기판 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사(照射)한다. 중합성 화합물은 중합되어, 액정-배향막 계면 조성물 중에 중합체의 네트워크를 생성한다. 이 조성물에서는, 강직한 네트워크 폴리머 구조의 중합체에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능하게 되므로, 소자의 응답 시간이 단축되어 화상의 소부(燒付)가 개선된다. 이와 같은 중합체의 효과는, TN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA와 같은 모드를 가지는 소자에도 기대할 수 있다.
최근의 디스플레이의 성능 향상에 의해, PSA 모드의 액정 조성물에는 더 한층의 화면의 내(耐)소부 특성의 향상이 요구되고 있다. 이 소부는, 「액정 분자의 프리틸트 각의 변화」, 및 「잔류한 중합성 화합물」에 기인하는 것으로 알려져 있다. 「액정 분자의 프리틸트의 변화」는 장시간의 사용에 의해 네트워크 폴리머 구조가 변화함으로써 일어난다. 이 변화를 억제하기 위해서는, 강직한 구조의 네트워크 폴리머를 형성하는 것이 중요하다. 「잔류한 중합성 화합물」을 억제하기 위해서는, 중합 반응성이 양호한 중합성 화합물의 사용이 효과적이다.
PSA 모드에서, 일반적으로 사용되는 중합성 화합물은 봉형(棒形)의 코어 구조와 2개의 중합성 관능기로 이루어지는 분자 구조이다. 분자 구조가 봉형인 중합성 화합물은, 일반적으로, 액정 분자를 배향시키는 능력이 높은 것으로 여겨지고 있으나, 그 반면, 액정 조성물로의 용해성이 좋지 못하고, 많은 양의 중합성 화합물을 첨가할 수 없다. 한편, 특허 문헌 6에서는, 용해성을 향상시키기 위해 분자 구조를 비대칭으로 한 중합성 화합물이 개시되어 있다. 이 화합물은 기지(旣知)의 중합성 화합물에 비하여, 용해성의 면에서는 개선되어 있다. 그러나, 이 화합물은, 분자의 강직성이 저하되어 있으므로, 프리틸트 각을 콘트롤하는 능력이 저하되어 있다. 프리틸트 각을 콘트롤하는 능력이 낮으면, 표시 불균일 등의 표시 불량의 원인이 된다.
지금까지, 종래의 중합체를 함유하는 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자에서는, 소부 특성이나 표시 불균일의 발생 저감을 충족하는 것은 곤란했다.
일본공개특허 제2003-307720호 공보 일본공개특허 제2004-131704호 공보 일본공개특허 제2006-133619호 공보 유럽 특허 출원 공개 1889894호 명세서 일본특표2010-537010호 공보 일본특표2010-537256호 공보
Macromolecules 2004, 37, 3165-3179. 액정 편람(마루젠) 2000, 351-356. 액정 편람(마루젠) 2000, 411-415.
본 발명자는, 상기한 문제점을 해결하기 위해 예의(銳意) 연구한 결과, 새로운 배향 모드로서 a-PSA(adhered-polymer sustained alig㎚ent) 모드를 제창하고, 상기 배향 모드용 액정 조성물을 발명하기에 이르렀다. 종래의 PSA 모드에서는 일반적으로 봉형의 코어 구조와 2개의 중합성 관능기로 이루어지는 분자 구조의 중합성 화합물을 사용하는 것에 대하여, a-PSA 모드에서는 코어 구조와 중합성 기 및 극성기로 이루어지는 분자 구조의 중합성 화합물을 사용한다. 상기 중합성 화합물을 사용한 배향 방법은, 높은 중합 반응성, 양호한 프리틸트 각 부여 특성을 가지며, 또한 액정 조성물로의 상용성이 양호한 것을 발견하고, 상기 배향 방법을 a-PSA 모드로 명명했다.
a-PSA 모드의 반응 메카니즘은, 하기와 같이 추측된다. 중합성 액정 조성물이 셀에 주입되면, 상기 액정 조성물 중의 중합성 화합물의 극성기와 배향막 표면의 이미드기가 수소 결합을 형성한다. a-PSA 모드용 중합성 화합물의 극성기는 수소 결합 공여기이므로, 배향막 표면에 강한 수소 결합에 의해 흡착한다. 상기 중합성 화합물이 배향막 표면에 강력하게 흡착됨으로써, 중합성 화합물의 반응점끼리 근접함으로써, 중합 반응 속도가 가속된다. 한편, 종래의 PSA 모드용 중합성 화합물은 수소 결합 공여기를 가지고 있지 않으므로, 강한 수소 결합은 바랄 수 없다. 그리고, (메타)아크릴레이트 화합물의 중합 반응 속도가 수소 결합 공여기의 존재에 의해 가속하는 현상에 대해서는, 비특허 문헌 1에 개시되어 있다.
a-PSA 모드가 종래의 PSA 모드에 비해 양호한 프리틸트 부여성을 부여하는 원인은, 하기와 같이 추정하고 있다. 종래의 PSA 모드에서는, 중합성 화합물 유래의 강직한 네트워크 폴리머가 액정 분자의 경사를 제어함으로써 양호한 프리틸트를 발현한다. 한편, a-PSA 모드에서는 중합성 화합물 유래의 극성기를 가지는 폴리머 분자쇄가 배향막 표면의 이미드기와 강한 수소 결합을 형성한다. 상기 수소 결합이 폴리머 분자쇄의 강직성을 향상시킴으로써, a-PSA 모드는 종래 PSA 모드에 비해 프리틸트 부여능이 높아진다. 전술한 바와 같은, 수소 결합 등의 비공유 결합성 상호 작용을 이용하여 분자의 복합화, 고기능화를 시도한 고분자는 초분자 폴리머로 불리우며, 최근, 큰 주목을 받아, 수많은 기관에서 연구되고 있는 재료이다(비특허 문헌 2 및 3). a-PSA 모드는, 초분자 폴리머를 프리틸트 형성에 활용하는 신규한 배향 방법이다.
a-PSA(adhered-polymer sustained alig㎚ent) 모드 명명의 근거는, 배향막 표면에 폴리머 분자의 극성기가 수소 결합에 의해 밀착되는 특징을 가지기 때문이다.
종래의 PSA 모드에서 일반적으로 사용하는 중합성 화합물은, 대칭적인 분자 구조를 가지므로, 액정 조성물로의 용해성이 낮다. 한편, 본 발명의 a-PSA 모드에서 사용하는 중합성 화합물은 분자 구조가 비대칭이므로, 액정 조성물로의 용해성은 높다. 선행 기술의 중합성 화합물에서는, 분자 구조를 비대칭으로 하면 폴리머 분자의 강직성이 없어지기 때문에, 프리틸트를 콘트롤하는 능력이 저하되는 것을 이미 기술하였다(특허 문헌 6). a-PSA 모드에서 사용하는 중합성 화합물에서는, 극성기와 배향막이 강한 수소 결합을 형성함으로써 폴리머 분자에 강직성을 부여하기 때문에, 프리틸트 콘트롤 능력을 손상시키지 않고, 액정 조성물로의 용해성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은, 상기한 a-PSA 모드의 컨셉을 이용한 소부 특성이나 표시 불균일 특성을 충족하는 액정 조성물이다. 다른 목적은 이 액정 조성물, 및 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자, 광학 소자를 제공하는 것이다.
이 수단은, 제1 성분으로서, 수소 결합 공여체의 능력을 가지고, 배향막 표면과 수소 결합을 형성할 수 있는 중합 가능한 모노머, 또는 상기 모노머의 올리고머, 프리폴리머, 또는 폴리머를 함유하는 액정 조성물이다.
본 발명의 장점은, 중합성 화합물의 액정 조성물에 대한 높은 용해성이다. 본 발명의 다른 장점은, 높은 중합 반응성, 양호한 프리틸트각 부여 특성, 양호한 프리틸트각 안정성 등의 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족하는 액정 조성물이다. 본 발명의 일 측면은, 적어도 2개의 특성에 대하여 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물이다. 다른 측면은, 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자이다. 또 다른 측면은, 짧은 응답 시간, 양호한 내소부 특성, 양호한 표시 불균일 특성, 낮은 임계값 전압, 큰 전압 유지율, 큰 콘트라스트비, 긴 수명 등을 가지는 AM 소자이다.
본 명세서에서의 용어의 사용법은 다음과 같다. 액정 조성물 또는 액정 표시 소자를 각각 「조성물」 또는 「소자」로 약칭하는 경우가 있다. 「액정 표시 소자」는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. 중합 가능한 화합물을 「중합성 화합물」로 약칭하는 경우가 있다. 「액정성 화합물」은, 네마틱상, 스멕틱상(smectic phase) 등의 액정상을 가지는 화합물 또는 액정상을 가지지 않지만 조성물의 성분으로서 유용한 화합물을 의미한다. 이 유용한 화합물은, 예를 들면 1,4-시클로헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지고, 그 분자 구조는 봉형(rod like)이다. 식(1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 「화합물(1)」로 약칭하는 경우가 있다. 「화합물(1)」은, 식(1)으로 표시되는 1개의 화합물 또는 2개 이상의 화합물을 의미한다. 다른 식으로 표시되는 화합물에 대해서도 마찬가지이다. 식(P-1)으로 표시되는 기의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 기를 「P-1」로 약칭하는 경우가 있다. 다른 식우로 표시되는 기에 대해서도 마찬가지이다. 「적어도 1개의 "A"는, "B"로 치환될 수도 있는」의 표현은, "A"가 1개일 때, "A"의 위치는 임의이며, "A"의 수가 2개 이상일 때도, 이들 위치는 제한없이 자유롭게 선택할 수 있는 것을 의미한다.
네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 「비저항이 크다」는, 조성물이 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 네마틱상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 비저항을 가지고, 그리고, 장시간 사용한 후 실온에서 뿐만 아니라 네마틱상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 비저항을 가지는 것을 의미한다. 「전압 유지율이 크다」는, 소자가 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 네마틱상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지고, 그리고 장시간 사용한 후 실온에서 뿐만 아니라 네마틱상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지는 것을 의미한다. 광학 이방성 등의 특성을 설명할 때는, 실시예에 기재한 측정 방법으로 얻어진 값을 사용한다.
수소 결합 공여체란, 다른 분자와 수소 결합을 형성할 수 있는 수소 원자를 가지는 분자를 칭한다. 수소 결합 공여체의 하나의 예는, 산소 원자와 공유 결합한 수소 원자를 가지는 에탄올이다. 한편, 수소 결합 수용체란, 비공유 원자 쌍을 가지는 분자이며, 그 비공유 원자 쌍이 다른 분자의 수소 원자와 수소 결합을 형성할 수 있는 것을 말한다. 수소 결합 수용체의 하나의 예는, 산소 원자를 가지는 디에틸에테르이다.
제1 성분은, 1개의 화합물 또는 2개 이상의 화합물이다. 「제1 성분의 비율」은, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 총중량을 100 중량부로 했을 때의 제1 성분의 중량을 중량부수로 나타낸 것이다. 「제2 성분의 비율」은, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 기준으로 한 제2 성분의 중량 백분율(중량%)로 나타낸다. 「제3 성분의 비율」은 「제2 성분의 비율」과 마찬가지이다. 조성물에 혼합되는 첨가물의 비율은, 액정 조성물의 전체 중량을 기준으로 한 중량 백분율(중량%) 또는 중량백만분율(ppm)로 나타낸다. 「제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물의 비율」은, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 총중량을 100 중량부로 했을 때의 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물의 중량을 중량부수로 나타낸 것이다. 본 발명에서의 액정 조성물의 전량은, 100 중량%를 초과하는 경우도 있다.
성분 화합물의 화학식에 있어서, M1의 기호를 복수의 화합물에 사용하였다. 이들의 화합물에 있어서, 임의의 2개의 M1이 나타내는 2개의 기는, 같게 해도, 상이해도 된다. 예를 들면, 화합물(1)의 M1이 수소이며, 화합물(1-1)의 M1이 불소인 케이스가 있다. 화합물(1)의 M1이 수소이며, 화합물(1-1)의 M1이 메틸인 케이스도 있다. 이 룰은, R5, R6, R7, R8, R9 등에도 적용된다. 식(1)에 있어서, n1이 2일 때, 2개의 A가 존재한다. 이 화합물에 있어서, 2개의 A가 나타내는 2개의 환은, 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 이 룰은, n1이 2보다 클 때에도 적용된다. 이 룰은, L, B 등의 기호에도 적용된다.
2-플루오로-1,4-페닐렌은, 하기의 2개의 2가의 기를 의미한다. 화학식에 있어서, 불소는 좌측 방향이라도 되고, 우측 방향이라도 된다. 이 룰은, 테트라하이드로피란-2,5-디일과 같은, 비대칭의 2가 기의 환에도 적용된다.
Figure pct00002
화학식으로서, 이하에 나타낸 내용의 기재가 있을 경우에는, A로부터 B로의 직선은 결합을 의미하고 있고, B에서의 수소가 기 A로 치환되어 있고, 그 위치는 임의인 것을 의미하고 있다. X는 치환되는 기 A의 수를 나타내고 있다. X가 0인 경우에는, A는 존재하지 않으며, 또한 치환되어 있지 않은 것을 나타낸다.
Figure pct00003
또한, 화학식으로서, 이하에 나타낸 내용의 기재가 있을 경우에는, 직선은 결합을 의미하고 있고, 파선(波線)으로 나타내는 내용은, 치환되어 있는 화학식을 생략하고 있는 것을 나타내고, 상기 화학식은 임의인 것을 나타낸다.
Figure pct00004
본 발명자들은, 소부 특성이나 표시 불균일 특성을 충족하는 신규한 배향 모드인 a-PSA 모드를 고안하고, 화합물(1)과 액정 조성물과의 조합이, 하기의 이유에서 a-PSA 모드의 소자에 적합한 것을 발견했다. 즉, (a) 화합물(1)은 액정 조성물로의 용해성이 높고; (b) 화합물(1)은 용이하게 중합하여, 중합체를 생성하고; (c) 중합 공정 후에 잔류하는 화합물(1)의 양이 적고; (d) 중합체는 액정 분자에 큰 프리틸트 각을 부여하며; (e) 소자의 응답 시간이 짧고; (f) 소자가 소부 정도가 작은 등이다.
본 발명은, 하기의 항 등이다.
항 1. 제1 성분으로서, 수소 결합 공여체의 능력을 가지고, 배향막 표면과 수소 결합을 형성할 수 있는 중합 가능한 모노머, 상기 모노머의 올리고머, 상기 모노머의 프리폴리머, 또는 상기 모노머의 폴리머를 함유하는 액정 조성물.
항 2. 제1 성분으로서, 1분자 중에,
(a) 1개 이상의 환 구조,
(b) 1개 이상의 극성기, 및
(c) 1개 이상의 중합성 기를 가지는 모노머, 상기 모노머의 올리고머, 상기 모노머의 프리폴리머, 또는 상기 모노머의 폴리머를 함유하는 항 1에 기재된 액정 조성물.
항 3. 제1 성분으로서, 식(1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 또는 2에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00005
식(1)에 있어서, P는, α,β-불포화 에스테르, 또는 환형 에테르로부터 선택되는 1 이상의 기를 가지는 탄소수 3∼20의 중합성 기이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고; A는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 및 피리딘으로부터 선택된 환 유래의 2가의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고, B는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 및 피리딘으로부터 선택된, 환 유래의 (n2＋m)가의 기 또는, 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고;
X1은, -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 또는 1개 이상의 -NH-를 함유하는 탄소수 3∼20의 복소환이며, 이 복소환에 있어서 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고, 단, A 및 B가 모두 단결합일 때, X1은 적어도 1개의 -NH-를 함유하는 탄소수 3∼20의 복소환이며, 이 복소환에 있어서 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고; R1은, 탄소수 1∼6의 알킬이며; Z1 및 Z2는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, P가 환형 에테르기를 가지는 중합성 기일 때, Z1은, 적어도 1개의 -CH2-가, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환된 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, X1이 수소일 때, Z1은, 적어도 1개의 수소가 -OH, -COOH로 치환된 탄소수 1∼10의 알킬렌이며; L1은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; m은, 1, 2, 또는 3이며; n1은, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; n2은, 1, 2, 또는 3이며; n2＋m은, 2∼5의 정수이다.
항 4. 항 3에 기재된 식(1)에 있어서,
P는, 식(P-1)∼식(P-4)으로 표시되는 기로부터 선택된 기이며,
Figure pct00006
식(P-1)에 있어서, M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 불소, 메틸, 또는 트리플루오로메틸이며;
A는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 노르보르난, 벤젠, 나프탈렌으로부터 선택된 환 유래의 2가의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼6의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼6의 알킬로 치환될 수도 있고, B는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 노르보르난, 벤젠, 나프탈렌으로부터 선택된, 환 유래의 (n2＋m)가의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼6의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼6의 알킬로 치환될 수도 있고;
X1은, -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 또는 식(X-1)∼식(X-3)이며, 단, A 및 B가 모두 단결합일 때, X1은 식(X-1)∼식(X-3)이며, R1은 탄소수 1∼4의 알킬이며;
Figure pct00007
R2는, 탄소수 1∼4의 알킬이며; Z1 및 Z2는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, X1이 -H로 표시되는 기일 때, Z1은 -OH, -COOH를 가지고 있고;
L1은, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; m은, 1 또는 2이며; n은, 0, 1 또는 2이며; q는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; r은, 0, 1, 2 또는 3이며; n2＋m은, 2∼5의 정수인 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 5. 제1 성분이 식(1-1)∼식(1-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00008
여기서, Cy는 아다만탄, 벤젠, 나프탈렌, 노르보르난, 및 비페닐로부터 선택된, 환 유래의 w2가의 기이며; M1은 메틸, 또는 수소이며; R4는, 탄소수 1∼3의 알킬이며; X2는, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH이며; X3는, 항 4에 기재된 식(X-1)∼식(X-3)이며; R1은 탄소수 1∼4의 알킬이며;
Z3 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고; Z5는, 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1∼2 개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고; u는, 1 또는 2이며; v는, 0, 1 또는 2이며; w2는, 2∼5의 정수이며; q는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; r은, 0, 1 또는 2이다.
항 6. 항 5에 기재된 식(1-1)∼식(1-3)에 있어서, X2는, -OH, -COOH, -NH2이며; Z3 및 Z4는, 단결합이며; Z5는, 탄소수 1∼2의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1∼2개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있는, 항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 7. 제1 성분이 식(1-1-1), 식(1-1-2), 식(1-1-3), 식(1-2-1), 및 식(1-3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00009
여기서, X4는, -OH, 또는 -COOH이며; M3는, 수소, 또는 메틸이며; R5는, 메틸, 또는 에틸이며; y는, 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
항 8. 항 7에 기재된 식(1-1-1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 9. 제2 성분으로서, 식(2)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 더 함유하는 항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00010
여기서, R6 및 R7은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; C 및 E는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이며; D는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 또는 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일이며; L2 및 L3는 독립적으로, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; a는, 1, 2, 또는 3이며; b는 0 또는 1이며; 그리고 a와 b의 합이 3 이하이다.
항 10. 제2 성분이 식(2-1)∼식(2-19)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인 항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00011
Figure pct00012
여기서, R6 및 R7은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 11. 제2 성분으로서, 항 10에 기재된 식(2-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 12. 제2 성분으로서, 항 10에 기재된 식(2-5)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 13. 제2 성분으로서, 항 10에 기재된 식(2-7)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 14. 제2 성분으로서, 항 10에 기재된 식(2-8)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 15. 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 기준으로, 제2 성분의 비율이 10 중량%∼100 중량%의 범위이며, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 100 중요부로 한 제1 성분의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위이며, 또한 제1 성분의 비율과, 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물의 비율의 합이, 0.05 중량부∼10 중량부의 범위인, 항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 16. 제3 성분으로서, 식(3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 더 함유하는, 항 1 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00013
여기서, R8 및 R9는 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; F, G, 및 I는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌이며; L4 및 L5는 독립적으로, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; c는, 0, 1, 또는 2이다.
항 17. 제3 성분으로서, 식(3-1)∼식(3-13)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00014
여기서, R8 및 R9는 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 18. 제3 성분으로서, 항 17에 기재된 식(3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 19. 제3 성분으로서, 항 17에 기재된 식(3-8)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 항 1 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 20. 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 기준으로, 제2 성분의 비율이 10 중량%∼80 중량%의 범위이며, 제3 성분의 비율이 20 중량%∼90 중량%의 범위이며, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 100 중량부로 한 제1 성분의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위이며, 또한 중합 가능한 화합물의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위인, 항 16 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 21. 중합 개시제를 더 함유하는, 항 1 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 22. 중합 금지제를 더 함유하는, 항 1 내지 21 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 23. 네마틱상의 상한 온도가 70℃ 이상이며, 파장 589 ㎚에서의 광학 이방성(25℃)이 0.08 이상이며, 그리고 주파수 1 kHz에서의 유전율 이방성(25℃)이 -2 이하인, 항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 24. 적어도 한쪽 기판에 전극층을 가지는 2개의 기판으로 구성되며, 이 2개의 기판의 사이에 항 1 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물 중의 중합 가능한 화합물이 중합한 화합물을 포함하는 액정 재료를 배치하는 것을 특징으로 하는, 고분자 지지 배향형 액정 표시 소자.
항 25. 액정 표시 소자의 구동 방식이 액티브 매트릭스 방식인, 항 24에 기재된 액정 표시 소자.
항 26. 항 24에 기재된 액정 표시 소자를, 2개의 기판 사이에 배치한 항 1 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 전압 인가 상태에서 광조사하여 중합 가능한 화합물을 중합시킴으로써 제조하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
항 27. 항 1 내지 23 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의 액정 표시 소자에서의 사용.
본 발명은, 다음의 항도 포함한다. 1) 제2 성분이 식(2-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 및 식(2-7)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물의 혼합물인, 상기한 조성물. 2) 제2 성분이 식(2-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 및 식(2-7)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물의 혼합물인, 상기한 조성물. 3) 제2 성분이 식(2-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 식(2-5)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 및 식(2-8)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물의 혼합물인, 상기한 조성물. 4) 제3 성분이 식(3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 및 식(3-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물의 혼합물인, 상기한 조성물. 5) 제3 성분이 식(3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물, 및 식(3-5)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물의 혼합물인, 상기한 조성물.
본 발명은, 다음의 항도 포함한다. 1) 광학 활성인 화합물을 더 함유하는 상기한 조성물, 2) 산화 방지제, 자외선 흡수제, 소포제(消泡劑) 등의 첨가물을 더 함유하는 상기한 조성물, 3) 상기한 조성물을 함유하는 AM 소자, 4) 상기한 조성물을 함유하고, 그리고 TN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, PSA, 또는 a-PSA의 모드를 가지는 소자, 5) 상기한 조성물을 함유하는 투과형 소자, 6) 상기한 조성물을, 네마틱상을 가지는 조성물로서의 사용, 7) 상기한 조성물에 광학 활성인 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용.
본 발명의 조성물을 하기의 순서로 설명한다. 첫째로, 조성물에서의 성분 화합물의 구성을 설명한다. 둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 다섯째로, 성분 화합물의 구체적인 예를 나타낸다. 여섯째로, 조성물에 혼합할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다.
첫째로, 조성물에서의 성분 화합물의 구성을 설명한다. 본 발명의 조성물은 조성물 A와 조성물 B로 분류된다. 조성물 A는, 화합물(1), 화합물(2), 및 화합물(3)로부터 선택된 액정성 화합물 외에, 그 외의 액정성 화합물, 첨가물, 불순물 등을 더 함유할 수도 있다. 「그 외의 액정성 화합물」은, 화합물(1), 화합물(2), 및 화합물(3)과는 상이한 액정성 화합물이다. 이와 같은 화합물은, 특성을 더욱 조정할 목적으로 조성물에 혼합된다. 그 외의 액정성 화합물 중, 시아노 화합물은 열 또는 자외선에 대한 안정성의 관점에서 적은 것이 바람직하다. 시아노 화합물의 더욱 바람직한 비율은 0 중량%이다. 첨가물은, 광학 활성인 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 색소, 소포제, 중합 개시제 등이다. 불순물은 성분 화합물의 합성 등의 공정에 있어서 혼입한 화합물 등이다. 이 화합물이 액정성이라고 해도, 여기서는 불순물로서 분류된다.
조성물 B는, 실질적으로 화합물(1), 화합물(2), 및 화합물(3) 만으로 이루어진다. 「실질적으로」는, 조성물이 첨가물 및 불순물을 함유할 수도 있지만, 이들 화합물과 상이한 액정성 화합물을 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물 B는 조성물 A와 비교하여 성분의 수가 적다. 비용을 낮추는 관점에서, 조성물 B는 조성물 A보다 바람직하다. 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써 물성을 더욱 조정할 수 있는 관점에서, 조성물 A는 조성물 B보다 바람직하다.
둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물의 특성에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 성분 화합물의 주요한 특성을 본 발명의 효과에 기초하여 표 2에 정리하여 나타내었다. 표 2의 기호에 있어서, L은 크거나 또는 높은 것은, M은 중간 정도의 것을, S는 작거나 또는 낮은 것을 의미한다. 기호 L, M, S는, 성분 화합물의 사이의 정성적인 비교에 기초한 분류이며, 0(제로)는 값이 제로에 가까운 것을 의미한다.
[표 2] 화합물의 특성
Figure pct00015
성분 화합물을 조성물에 혼합했을 때, 성분 화합물이 조성물의 특성에 미치는 주요한 효과는 다음과 같다. 화합물(2)은, 유전율 이방성의 절대값을 높이고, 그리고 하한 온도를 낮춘다. 화합물(3)은, 점도를 낮추고, 또는 상한 온도를 높이고, 하한 온도를 낮춘다.
셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 조성물에서의 성분의 조합은, 제1 성분＋제2 성분, 및 제1 성분＋제2 성분＋제3 성분이다.
제1 성분의 바람직한 비율은, 상기 제2 성분 및 제3 성분으로 이루어지는 액정 조성물의 중량을 기준으로, 액정 분자를 배향시키기 위하여 약 0.05 중량부 이상이며, 표시 불량을 방지하기 위해 약 10 중량부 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1 중량부∼약 2 중량부의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 0.15 중량부∼약 0.8 중량부의 범위이다. 가장 바람직한 비율은, 약 0.3 중량부∼약 0.8 중량부의 범위이다.
제2 성분의 바람직한 비율은, 상기 제2 성분 및 제3 성분으로 이루어지는 액정 조성물의 중량을 기준으로, 유전율 이방성의 절대값을 높이기 위해 약 10 중량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 80 중량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 15 중량%∼약 70 중량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 20 중량%∼약 60 중량%의 범위이다.
제3 성분의 바람직한 비율은, 상기 제2 성분 및 제3 성분으로 이루어지는 액정 조성물의 중량을 기준으로, 점도를 낮추기 위하여, 또는 상한 온도를 높이기 위하여 약 20 중량% 이상이며, 유전율 이방성의 절대값을 높이기 위하여 약 90 중량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 30 중량%∼약 80 중량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 50 중량%∼약 75 중량%의 범위이다.
넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 본 발명의 액정 조성물은, 제1 성분으로서, 수소 결합 공여체의 능력을 가지고, 배향막 표면과 수소 결합을 형성할 수 있는 중합 가능한 모노머 또는 상기 모노머의 올리고머, 프리폴리머 또는 폴리머를 함유하는 것이다. 일반적으로, 수소 결합이란, 수소와 질소·산소·할로겐·유황 등 전기 음성도가 큰 원자가 공유 결합한 수소 결합 공여체에 있어서, 수소의 전자 밀도가 낮아진 것에 의한 쿨롱력(Coulomb's force)에 의해, 비공유 전자쌍을 가지는 다른 물질(수소 결합 수용체)과 행하는 인력적 상호 작용을 의미한다. 수소 결합은, 배향 표면과의 밀착성 향상을 위해, 결합 에너지가 5 kJ/mol 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 수소 결합은, 폴리머의 강직성 향상을 위해 결합 에너지가 10 kJ/mol 이상인 것이다. 상기 성분은, 단일 화합물일 수도 있고, 혼합물일 수도 있다. 다른 액정 조성물과의 상용성(相溶性) 향상을 위해, 모노머 또는 저분자량 올리고머인 것이 바람직하다.
제1 성분은, 보다 구체적으로는, 1분자 중에, (a) 1개 이상의 환 구조, (b) 1개 이상의 극성기, 및 (c) 1개 이상의 중합성 기를 가지는 모노머, 상기 모노머의 올리고머, 상기 모노머의 프리폴리머, 또는 상기 모노머의 폴리머이다. 환형의 극성기인 경우, (a)와 (b)를 포함하게 된다. 환 구조란, 탄소 골격을 기본으로 한 환형의 유기 화합물 구조의 총칭이다. 환 구조로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 데카하이드로나프탈렌, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헥센, 시클로헵텐, 1,3-시클로헥사디엔, 1,4-시클로헥사디엔, 1,5-시클로옥타디엔 등의 동소환식(同素環式)의 지환식 환 구조, 벤젠, 나프탈렌, 피렌, 페난트렌 등의 동소환식의 방향족 환형기, 피롤, 퓨란, 피리딘, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 디옥산, 퀴누클리딘, 테트라하이드로퓨란, 아지리딘, 디티안, 피라졸, 트리아졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 피리돈, 퀴놀론, 인돌, 벤조트리아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 티아디아졸, 이소옥사졸, 이소티아졸, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 테트라하이드로피란 등의 복소환 식의 환형기 등이 있다. 극성기란, 극성이 있는 원자단을 말하며, 이 기가 유기 화합물 중에 존재하면, 그 화합물이 유기 화합물 중에 존재하면, 그 화합물이 극성을 가진다. 아미노, 카르복실, 하이드록실, 메르캅토, 아미드, 및 에스테르 등, 헤테로 원소를 포함하는 기를 예시할 수 있다. 중합기란, 프리 라디칼 또는 이온성 쇄중합, 중부가 또는 중축합 등의 중합 반응에 적합하거나, 또는 폴리머 주쇄 상으로의 부가 또는 축합과 같은 폴리머 유사 반응에 적합한 기이며, 당업자에게는 널리 알려져 있다. 예를 들면, 탄소-탄소 2중 결합 또는 탄소-탄소 3 중 결합을 함유하는 연쇄 중합을 위한 기, 및 환형 에테르와 같은 개환 중합에 적합한 기가 바람직하게 사용된다.
식(1)에 기재된 P는, α,β-불포화 에스테르, 또는 환형 에테르로부터 선택되는 1 이상의 기를 가지는 탄소수 3∼20의 중합성 기이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있다. α,β-불포화 에스테르란, α위치와 β위치의 탄소의 사이에 2중 결합이 존재하는 에스테르를 의미한다. α,β-불포화 에스테르로서는, 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 식(P-1)을 예시할 수 있다. 환형 탄화수소의 탄소가 산소로 치환된 구조를 가지는 에테르를 환형 에테르라고 한다. 환형 에테르로서는, 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 식(P-2)∼식(P-4)을 예시할 수 있다.
Figure pct00016
바람직한 P는, 반응성을 높이 위해 또는 응답 시간을 짧게 하기 위해 (P-1)다.
M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 불소, 메틸, 또는 트리플루오로메틸이다. 바람직한 M1 또는 M2는, 반응성을 높이기 위해 수소 또는 메틸이다. 더욱 바람직한 M1은 메틸이며, 더욱 바람직한 M2는 수소이다.
식(1)에 기재된 X1은, -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 또는 1개 이상의 -NH-를 함유하는 탄소수 3∼20의 복소환으로부터 유래하는 치환기이며, 이 복소환에 있어서 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있다. 복소환이란, 환 구조 중, 환을 구성하는 원자에 탄소 이외의 원자가 포함되어 있는 것을 말한다. 복소환으로서는, 예를 들면, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 퀴누클리딘, 피롤리딘, 아제티딘, 옥세탄, 아제티딘-2-온, 아지리딘, 트로판, 피롤, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 피라졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 티아졸, 이소티아졸, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 1,2,3-트리아진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린, 프탈라진, 프테리딘, 쿠마린, 크로몬, 1,4-벤조디아제핀, 인돌, 벤즈이미다졸, 벤조퓨란, 퓨린, 아크리딘, 페녹사진, 및 페노티아진 등이 있다. 바람직한 X1은, 배향막 표면과의 밀착성의 향상을 위해 -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 식(X-1)∼식(X-13)이다. 더욱 바람직하게는, 다른 액정 조성물과의 상용성 향상을 위해 -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 식(X-1)∼식(X-3)이다. R1은, 탄소수 1∼4의 알킬이다. 바람직한 R1은, 배향막 표면과의 밀착성을 향상시키기 위해 탄소수 1 또는 2의 알킬이다.
Figure pct00017
단, 식(X-1)∼식(X-13)에 있어서, R2는, 할로겐 또는 탄소수 1∼4의 알킬이며; R3는, 할로겐 또는 탄소수 1∼6의 알킬이며; R2 및 R3의 각각이 복수 개 존재하는 경우, 이들은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있으며, 또한 이들이 치환하는 위치는 임의이며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직한 R2는, 반응성 및 배향막 표면과의 밀착성을 향상시키기 위하여 불소 또는, 탄소수 1의 알킬이며; q는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; r은, 0, 1, 2 또는 3이며; t는, 0, 1 또는 2이다. 바람직한 R3는, 반응성 및 배향막 표면과의 밀착성을 향상시키기 위하여 불소 또는, 탄소수 1의 알킬이며; 바람직한 q, r, 및 t는, 반응성을 높이기 위하여 0 또는 1이다.
식(1-1)에서의 X2는, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, 및 -SH이다. 바람직한 X2는, 패널의 장기적인 신뢰성 향상을 위하여, -OH, -COOH, -NH2, 또는 -NHR1이다. R1은, 탄소수 1∼4의 알킬이다. 바람직한 R1은, 배향막 표면과의 밀착성을 향상시키기 위하여 탄소수 1 또는 2의 알킬이다.
식(1-3)에서의 X3는, 식(X-1)∼식(X-3)이다. 바람직한 X3는, 다른 액정 조성물과의 상용성 향상을 위하여 식(X-1) 또는 식(X-3)이다.
식(1)에서의 Z1 및 Z2는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z1 또는 Z2는, 반응성을 높이기 위하여 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이다. 더욱 바람직한 Z1 또는 Z2는, 단결합 또는 탄소수 1∼2의 알킬렌이다.
식(1-1) 및 식(1-3)에서의 Z3 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z1 또는 Z2는, 반응성을 높이기 위하여 단결합, 탄소수 1∼2의 알킬렌, 또는 -OCH2CH2-이다.
식(1-2)에서의 Z5는, 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1∼2 개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z5는, 배향막 표면과의 흡착성을 향상시키기 위하여, 탄소수 1∼3의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있다.
식(1)에서의 A는, 2가의 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 피리딘 유래의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. B는, (n2＋m)가의 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 피리딘 유래의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. 또한, B는 수소가 (n2＋m) 개 치환되어 있다.
A 및 B는, 프리틸트 각 부여능을 향상시키기 위하여 강직성이 높은 식(Ri-1)∼식(Ri-7)이 바람직하다. 또한, 바람직한 A 및 B는, 다른 액정 조성물과의 상용성 향상을 위하여 식(Ri-1)∼식(Ri-3)이다.
Figure pct00018
식(2)에서의 C 및 E는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이며, a가 2 또는 3일 때, 임의의 2개의 C는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 바람직한 C 또는 E는 점도를 낮추기기 위하여 1,4-시클로핵실렌이며, 광학 이방성을 높이기 위하여 1,4-페닐렌이다. 테트라하이드로피란-2,5-디일은,
Figure pct00019
식(2)에서의 D는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 또는 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일이다. 바람직한 D는 점도를 낮추기 위하여 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌이며, 광학 이방성을 낮추기 위하여 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌이며, 유전율 이방성의 절대값을 높이기 위하여 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일이다.
식(3)에서의 F, G, 및 I는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌이며, c가 2일 때, 2개의 F는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 바람직한 F, G, 또는 I는, 점도를 낮추기 위하여, 또는 상한 온도를 높이기 위하여 1,4-시클로헥실렌이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 1,4-페닐렌이다.
식(1)에서의 m은, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 m은, 전압 유지율을 높이기 위하여 1, 또는 2이다.
식(1)에서의 n1은, 0, 1, 2, 3 또는 4이며, n2는, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 n1은, 반응성을 높이기 위하여 0, 또는 1이다. 바람직한 n2는, 상용성을 높이기 위하여 1, 또는 2이다.
식(1)에서의 L1은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있다. 바람직한 L1은, 반응성을 높이기 위하여 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있다. 더욱 바람직한 L1은, 단결합이다.
식(2) 및 식(3)에서의 L2, L3, L4, 및 L5는 독립적으로, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며, a가 2 또는 3일 때, 임의의 2개의 L2는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있으며, c가 2일 때, 2개의 L4는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 바람직한 L2, L3, L4, 또는 L5는, 점도를 낮추기 위하여 단결합이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 에틸렌이며, 유전율 이방성의 절대값을 높이기 위하여 메틸렌옥시이다.
식(1-1) 및 식(1-2)에서의 R4는, 탄소수 1∼3의 알킬이다. 바람직한 R4는, 반응성을 향상시키기 위하여 탄소수 1 또는 2의 알킬이다.
식(1-3-1)에서의 R5는, 탄소수 1∼3의 알킬이다. 바람직한 R5는, 배향막 표면과의 밀착성을 향상시키기 위하여 탄소수 1 또는 2의 알킬이다.
R6 및 R7은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R6 또는 R7은, 자외선 또는 열에 대한 안정성을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위하여, 또는 유전율 이방성의 절대값을 높이기 위하여 탄소수 1∼12의 알콕시이다.
R8 및 R9는 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R8 또는 R9는, 점도를 낮추기 위하여, 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 자외선에 대한 안정성을 높이기 위하여, 또는 열에 대한 안정성을 높이기 위하여, 탄소수 1∼12의 알킬이다.
바람직한 알킬은, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 또는 옥틸이다. 더욱 바람직한 알킬은, 점도를 낮추기 위하여, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헵틸이다.
바람직한 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실 옥시, 또는 헵틸옥시이다. 더욱 바람직한 알콕시는, 점도를 낮추기 위하여, 메톡시 또는 에톡시이다.
바람직한 알케닐은, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 또는 5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 알케닐은, 점도를 낮추기 위하여, 비닐, 1-프로페닐, 3-부테닐, 또는 3-펜테닐이다. 이들 알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 점도를 낮추기 위하여 또는 그 외의 목적으로 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스가 바람직하다. 이들 알케닐에 있어서는, 분지형보다 직쇄형의 알케닐이 바람직하다.
적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 알케닐의 바람직한 예는, 2,2-디플루오로비닐, 3,3-디플루오로-2-프로페닐, 4,4-디플루오로-3-부테닐, 5,5-디플루오로-4-펜테닐, 및 6,6-디플루오로-5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 예는, 점도를 낮추기 위하여, 2,2-디플루오로 비닐 및 4,4-디플루오로-3-부테닐이다.
알킬은 환형 알킬을 포함하지 않는다. 알콕시는 환형 알콕시를 포함하지 않는다. 알케닐은 환형 알케닐을 포함하지 않는다. 1,4-시클로헥실렌에 대한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위하여 시스보다 트랜스가 바람직하다.
식(2)에서의 a는, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 a는 점도를 낮추기 위하여 1이며, 상한 온도를 높이기 위하여 2 또는 3이다. 식(2)에서의 b는 0 또는 1이다. 바람직한 b는 점도를 낮추기 위하여 0이며, 하한 온도를 낮추기 위하여 1이다. 식(3)에서의 c는, 0, 1, 또는 2이다. 바람직한 c는 점도를 낮추기 위하여 0이며, 상한 온도를 높이기 위하여 1 또는 2이다.
식(1-1) 및 식(1-2)에서의 Cy는 w2가의 아다만탄, 벤젠, 나프탈렌, 노르보르난, 또는 비페닐 유래의 기이다. 바람직한 Cy는, 프리틸트 부여 특성의 향상, 또는 다른 액정 조성물과의 상용성 향상을 위하여 식(Ri-1)이다.
식(1-1)에서의 u는, 1 또는 2이다. 바람직한 u는, 전압 유지율을 높이기 위하여 1이다. 식(1-2)에서의 v는, 0, 1 또는 2이다. 바람직한 v는, 반응성을 높이기 위하여 0 또는 1이다. 식(1-3-1)에서의 y는, 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 바람직한 y는, 반응성을 높이기 위하여 0 또는 1이다.
다섯째로, 성분 화합물의 구체적인 예를 나타낸다. 하기의 바람직한 화합물에 있어서, M3는, 수소 또는 메틸이다. X4는, -OH, -COOH 또는 -NH2이다. Z5는, 단결합, 탄소수 1∼2의 알킬렌, 또는 -OCH2CH2-이다. Z7은, 탄소수 1∼3의 알킬렌이다. Z8은, 탄소수 1∼3의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있어도 된다. R6 및 R9은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 직쇄형 알킬, 탄소수 1∼12의 직쇄형 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 직쇄형 알케닐이다. R7은, 탄소수 1∼12의 직쇄형 알킬 또는 탄소수 1∼12의 직쇄형 알콕시이다. R8은, 탄소수 1∼12의 직쇄형 알킬 또는 탄소수 1∼12의 직쇄형 알케닐이다. R10은, 불소 또는, 탄소수 1의 알킬이다. d는, 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
바람직한 화합물(1)은, 화합물(1-1-1)∼화합물(1-3-1)이다. 더욱 바람직한 화합물(1)은, 화합물(1-1-1)이다. 바람직한 화합물(2)은, 화합물(2-1-1)∼화합물(2-19-1)이다. 더욱 바람직한 화합물(2)은, 화합물(2-1-1)∼화합물(2-10-1), 및 화합물(2-12-1)∼화합물(2-15-1)이다. 특히 바람직한 화합물(2)은, 화합물(2-1-1)∼화합물(2-8-1), 화합물(2-13-1), 및 화합물(2-15-1)이다. 바람직한 화합물(3)은, 화합물(3-1-1)∼화합물(3-13-1)이다. 더욱 바람직한 화합물(3)은, 화합물(3-1-1)∼화합물(3-8-1), 화합물(3-10-1), 및 화합물(3-13-1)이다. 특히 바람직한 화합물(3)은, 화합물(3-1-1), 화합물(3-3-1), 화합물(3-5-1), 화합물(3-7-1), 및 화합물(3-8-1)이다.
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
여섯째로, 조성물에 혼합할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 이와 같은 첨가물은, 화합물(1) 이외의 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 광학 활성인 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열 안정제, 소포제, 색소 등이다.
본 발명의 조성물은, 중합 가능한 화합물을 포함하고 있으므로, 고분자 지지 배향형 소자에 적합하다. 이 조성물은 화합물(1)과는 상이한 중합 가능한 화합물(즉, 그 외의 중합 가능한 화합물)을 더 포함할 수도 있다. 그 외의 중합 가능한 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐 화합물, 비닐옥시 화합물, 프로페닐에테르, 에폭시 화합물(옥시란, 옥세탄), 비닐케톤이다. 더욱 바람직한 예는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 유도체이다.
화합물(1) 이외에 더 포함할 수도 있는 중합 가능한 화합물의 추가예는, 화합물(4-1)∼화합물(4-9)이다.
Figure pct00024
화합물(4-1)∼화합물(4-9)에 있어서, R11, R12, R13, 및 R14는 독립적으로, 아크릴로일 또는 메타크릴로일이며, R15 및 R16은 독립적으로, 수소, 할로겐, 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며; Z9 및 Z10은 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼12의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환되어 있어도 되고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는 -CH=CH-로 치환되어 있어도 되고, Z9 및 Z10 중 적어도 1개는 단결합 또는 -O-이며; Z11 및 Z12는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼12의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-에 의해 치환되어 있어도 되고; i, j, k는 독립적으로, 0, 1, 또는 2이며, 화합물(4-1)에 있어서, i와 j의 합은 1 이상이며, 화합물(4-4)에 있어서, i와 j와 k의 합은 1 이상이다.
중합 가능한 화합물의 바람직한 비율은, 액정 조성물의 전체 중량을 100 중량부로 했을 때, 그 효과를 얻기 위하여, 약 0.03 중량부 이상이며, 표시 불량을 방지하기 위하여 약 10 중량부 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1 중량부∼약 2 중량부의 범위이다. 중합 가능한 화합물 중, 화합물(1)은 액정 조성물로의 용해성이 높고, 반응성이 높다. 중합 가능한 화합물 중, 화합물(1)의 바람직한 비율은, 10 중량부 이상이다. 더욱 바람직한 비율은, 50 중량부 이상이다. 특히 바람직한 비율은, 80 중량부 이상이다. 특히 바람직한 비율은, 100중량부이다.
중합 가능한 화합물은, 바람직하게는 광중합 개시제 등의 적절한 개시제 존재 하에서 UV 조사 등에 의해 중합한다. 중합을 위한 적절한 조건, 개시제의 적절한 타입, 및 적절한 양은, 당업자에게는 기지이며, 문헌에 기재되어 있다. 예를 들면, 광 개시제인 Irgacure651(상품명; BASF), Irgacure184(상품명; BASF), 또는 Darocure1173(상품명; BASF)가 라디칼 중합에 대하여 적절하다. 바람직한 광중합 개시제의 비율은, 중합 가능한 화합물의 약 0.1 중량%∼약 5 중량%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 약 1 중량%∼약 3 중량%의 범위이다. 액정 표시 소자에서의 2개의 기판의 사이에, 중합 가능한 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 이들 기판이 마주보는 전극층의 사이에 전압을 인가하면서 중합 가능한 화합물을 중합하는 공정을 거칠 수도 있고, 액정 표시 소자에서의 2개의 기판의 사이에 미리 중합시킨 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치할 수도 있다.
중합 금지제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-tert-부틸 카테콜, 4-메톡시 페놀, 페노티아진 등이다.
광학 활성인 화합물은, 액정 분자에 나선 구조를 유도하여 필요한 비틀림 각을 부여함으로써 역 비틀림을 방지하는 효과를 가진다. 광학 활성인 화합물을 첨가함으로써, 나선 피치를 조정할 수 있다. 나선 피치의 온도 의존성을 조정할 목적으로 2개 이상의 광학 활성인 화합물을 첨가할 수도 있다. 광학 활성인 화합물의 바람직한 예로서, 하기의 화합물(Op-1)∼화합물(Op-18)을 들 수 있다. 화합물(Op-18)에 있어서, J는 1,4-시클로핵실렌 또는 1,4-페닐렌이며, R24는 탄소수 1∼10의 알킬이다. 광학 활성인 화합물의 바람직한 비율은 약 5 중량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 0.01 중량%∼약 2 중량%의 범위이다.
Figure pct00025
산화 방지제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 유효하다. 산화 방지제의 바람직한 예로서, 하기의 화합물(AO-1) 및 화합물(AO-2); IRGANOX 415, IRGANOX 565, IRGANOX 1010, IRGANOX 1035, IRGANOX 3114, 및 IRGANOX 1098(상품명; BASF)을 들 수 있다. 화합물(AO-1)에 있어서, R25가 -CH3인 경우에는, 휘발성이 크기 때문에, 대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지할 때 유효하다. R25가 -C7H15인 경우에는, 휘발성이 작으므로, 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 네마틱상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하는 데 유효하다. 산화 방지제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위하여 약 50 ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 600 ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 100 ppm∼약 300 ppm의 범위이다.
자외선 흡수제는, 상한 온도의 저하를 방지하기 위해 유효하다. 자외선 흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 트리아졸 유도체 등이다. 구체예로서 하기의 화합물(AO-3) 및 화합물(AO-4); TINUVIN 329, TINUVIN P, TINUVIN 326, TINUVIN 234, TINUVIN 213, TINUVIN 400, TINUVIN 328, 및 TINUVIN 99-2(상품명; BASF); 및 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(DABCO)을 들 수 있다. 입체 장애가 있는 아민과 같은 광 안정제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 바람직하다. 광 안정제의 바람직한 예로서, 하기의 화합물(AO-5) 및 화합물(AO-6); TINUVIN 144, TINUVIN 765, 및 TINUVIN 770DF(상품명; BASF)를 들 수 있다. 이들 흡수제나 안정제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위하여 약 50 ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 10000 ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100 ppm∼약 10000 ppm의 범위이다.
열안정제도 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 유효하며, 바람직한 예로서 IRGAFOS 168(상품명; BASF)을 들 수 있다. 소포제는, 거품을 방지하기 위해 유효하다. 소포제의 바람직한 예는, 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일 등이다. 소포제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위하여 약 1 ppm 이상이며, 표시의 불량을 방지하기 위해 약 1000 ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 1 ppm∼약 500 ppm의 범위이다.
Figure pct00026
화합물(AO-1)에 있어서, R25는 탄소수 1∼20의 알킬, 탄소수 1∼20의 알콕시, -COOR26, 또는 -CH2CH2COOR26이며; R26은 탄소수 1∼20의 알킬이다. 화합물(AO-2) 및 화합물(AO-5)에 있어서, R27은 탄소수 1∼20의 알킬이다. 화합물(AO-5)에 있어서, K 및 L은 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌 또는 1,4-페닐렌이며; d는 0, 1, 또는 2이며; R28은 수소, 메틸 또는 O·(산소 라디칼)이다.
GH(guest host) 모드의 소자에 적합시키기 위하여 아조계 색소, 안트라퀴논계 색소 등과 같은 2색성 색소(dichroic dye)가 조성물에 혼합된다. 색소의 바람직한 비율은, 약 0.01 중량%∼약 10 중량%의 범위이다.
일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 이들 화합물은 기지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 합성법을 예시한다. 화합물(1)은, 시판품을 사용하였다. 화합물(1-1-1)의 시판품으로서는 「미쓰비시 가스 화학 가부시키가이샤에서 제조한 다이아퓨레스트 HADA, HADM」, 화합물(1-1-2)의 시판품으로서는 「도아 합성 가부시키가이샤에서 제조한 아로닉스 M-5400」, 화합물(1-1-3)의 시판품으로서는 「가와사키 화성 공업 가부시키가이샤에서 제조한 Mc-HN」, 화합물(1-2-1)의 시판품으로서는 「도아 합성 가부시키가이샤에서 제조한 아로닉스 M-5700」, 및 화합물(1-3-1)의 시판품으로서는 「도쿄 화성 공업 가부시키가이샤에서 제조한 2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidyl methacrylate」를 예로 들 수 있다. 화합물(2-1) 및 화합물(2-5)은, 일본특표 평2-503441호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(3-1) 및 화합물(3-5)은, 일본공개특허 제 소59-176221호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(4)은, 일본공개특허 제2012-001526호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 그리고, 화합물(5)은 본 발명의 비교예에서 사용한다. 화합물(5)에서는, 본 발명의 특징인 수소 결합 공여체의 능력을 가지는 극성기를 가지지 않기 때문에, 높은 중합 반응성과 양호한 프리틸트 부여능을 바랄 수 없다. 하기의 화합물(5-1) 및 화합물(5-4)은 도쿄 화성 공업(주)에서 제조한 시판품을, 화합물(5-2)은 알드리치사에서 제조한 시판품을, 화합물(5-3)은 쿄에이샤 화학(주)에서 제조한 시판품을 사용하였다.
Figure pct00027
합성법을 기재하지 않은 화합물은, 오가닉·신세시스(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc), 오가닉·리액션즈(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), 콤프리헨시브·오가닉·신세시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험화학 강좌(마루젠) 등의 서적에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 조성물은, 이와 같이 하여 얻은 화합물로부터 공지의 방법에 의해 조제된다. 예를 들면, 성분 화합물을 혼합하고, 그리고 가열에 의해 서로 용해시킨다.
마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다. 대부분의 조성물은, 약 -10℃ 이하의 하한 온도, 약 70℃ 이상의 상한 온도, 그리고, 약 0.07∼약 0.20의 범위의 광학 이방성을 가진다. 이 조성물을 함유하는 소자는 큰 전압 유지율을 가진다. 이 조성물은 AM 소자에 적합하다. 이 조성물은 투과형 AM 소자에 특별히 적합하다. 성분 화합물의 비율을 제어함으로써, 또는 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써, 약 0.08∼약 0.25의 범위의 광학 이방성을 가지는 조성물을 조제할 수도 있다. 이 조성물은, 네마틱상을 가지는 조성물로서의 사용, 광학 활성인 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용이 가능하다.
이 조성물은 AM 소자로의 사용이 가능하다. 또한 PM 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물은, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, PSA, a-PSA 등의 모드를 가지는 AM 소자 및 PM 소자로의 사용이 가능하다. a-PSA 모드 및 PSA 모드 등의 고분자 지지 배향 모드를 가지는 AM 소자로의 사용은 특히 바람직하다. 이들 소자는 반사형, 투과형 또는 반투과형이라도 된다. 투과형 소자로의 사용은 바람직하다. 비결정 실리콘-TFT 소자 또는 다결정 실리콘-TFT 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물을 마이크로 캡슐화하여 제작한 NCAP(nematic curvilinear aligned phase)형 소자나, 조성물 중에 3차원의 메쉬형 고분자를 형성한 PD(polymer dispersed)형 소자에도 사용할 수 있다.
액정 표시 소자의 제조 방법의 일례는, 다음과 같다. 어레이 기판과 컬러 필터 기판으로 불리는 2개의 기판을 가지는 소자를 준비한다. 이 기판 중 적어도 한쪽은, 전극층을 가진다. 한편, 액정성 화합물을 혼합하여 액정 조성물을 조제한다. 이 조성물에 화합물(1)을 첨가한다. 필요에 따라 첨가물을 첨가할 수도 있다. 이 액정 조성물(또는, 액정 재료)을 소자에 주입한다. 이 소자에 전압을 인가한 상태에서 광조사한다. 화합물(1)의 경우에는, 자외선이 바람직하다. 광조사에 의해 화합물(1)을 중합시킨다. 이 중합에 의해, 중합체를 함유하는 액정 조성물이 생성된다. 고분자 지지 배향형 액정 표시 소자는, 이와 같은 수순으로 제조한다.
이 수순에 있어서, 전압을 인가했을 때, 액정 분자가 전장(電場)의 작용에 의해 배향한다. 이 배향에 따라 화합물(1)의 분자도 배향한다. 이 상태에서 화합물(1)이 자외선에 의해 중합하므로, 이 배향을 유지한 중합체가 생성된다. 이 중합체의 효과에 의해, 소자의 응답 시간이 단축된다. 화상의 소부는, 액정 분자의 동작 불량이므로, 이 중합체의 효과에 의해 소부도 동시에 개선된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다. 본 발명은, LC-A의 조성물과 LC-B의 조성물과의 혼합물을 포함한다. 본 발명은, 실시예의 조성물 중 적어도 2개를 혼합한 혼합물도 포함한다. 합성한 화합물은, 프로톤 핵 자기 공명 분광법(1H-NMR) 등에 의해 확인하였다. 화합물의 융점은, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 결정했다. 먼저, 분석 방법에 대하여 설명을 한다.
1H-NMR 분석: 측정에는, 브루커바이오스핀에서 제조한 DRX-500을 사용하였다. 시료를, CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해하고, 실온에서, 500 MHz, 적산 횟수 24회 등의 조건에서 행하였다. 내부 표준으로서는 테트라메틸실란을 사용하였다. NMR 스펙트럼의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블렛(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), m은 멀티플렛(multiplet)인 것을 의미한다.
HPLC 분석: 측정에는, 시마즈 제작소에서 제조한 Prominence(LC-20AD; SPD-20A)를 사용하였다. 컬럼은 와이엠씨에서 제조한 YMC-Pack ODS-A(길이 150 ㎜, 내경(內徑) 4.6 ㎜, 입자 직경 5㎛)를 사용하였다. 용출액은 아세토니트릴/물(용적비: 80/20)을 사용하였고, 유속(流速)은 1 mL/분으로 조정하였다. 검출기로서는 UV 검출기, RI 검출기, CORONA 검출기 등을 적절하게 사용하였다. UV 검출기를 사용한 경우, 검출 파장은 254 ㎚로 하였다. 시료는 아세토니트릴에 용해시키고, 이 용액(0.1 중량%)의 1μL를 시료실에 도입하였다. 기록계로서는 시마즈 제작소에서 제조한 C-R7Aplus를 사용하였다. 얻어진 크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타낸다.
HPLC에 의해 얻어진 크로마토그램에서의 피크의 면적비는 성분 화합물의 비율과 관련이 있다. 일반적으로는, 성분 화합물의 중량% 및 중량부수는, 성분 화합물의 면적%와 동일하지는 않다. 그러나, 전술한 컬럼을 사용하는 경우에는, 성분 화합물의 중량% 및 중량부수를 피크의 면적%로부터 산출해도 된다. 이는, 본 발명에 있어서는, 성분 화합물의 보정 계수의 사이에 큰 차이가 없기 때문이다.
가스 크로마토 분석: 측정에는 시마즈 제작소에서 제조한 GC-14B형 가스 크로마토 그래프를 사용하였다. 캐리어(carrier) 가스는 헬륨(2 mL/분)이다. 시료 기화실을 280℃로, 검출기(FID)를 300℃로 설정하였다. 성분 화합물의 분리에는, Agilent Technologies Inc.에서 제조한 캐필러리 컬럼 DB-1(길이 30 m, 내경 0.32 ㎜, 막 두께 0.25㎛; 고정 액상(液相)은 디메틸폴리실록산; 무극성)을 사용하였다. 이 컬럼은, 200℃로 2분간 유지한 후, 5℃/분의 비율로 280℃까지 승온(昇溫)하였다. 시료는 아세톤에 용해시키고, 이 용액(0.1 중량%)의 1μL를 시료 기화실에 주입하였다. 기록계는 시마즈 제작소에서 제조한 C-R5A형 Chromatopac, 또는 그와 동등물이다. 얻어진 가스 크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타낸다.
시료를 희석하기 위한 용매는, 클로로포름, 헥산 등을 사용할 수도 있다. 성분 화합물을 분리하기 위하여, 하기의 캐필러리 컬럼을 사용할 수도 있다. Agilent Technologies Inc.에서 제조한 HP-1(길이 30 m, 내경 0.32 ㎜, 막 두께 0.25㎛), Restek Corporation에서 제조한 Rtx-1(길이 30 m, 내경 0.32 ㎜, 막 두께 0.25㎛), SGE International Pty. Ltd에서 제조한 BP-1(길이 30 m, 내경 0.32 ㎜, 막 두께 0.25㎛). 화합물 피크의 중첩을 방지할 목적으로 시마즈 제작소에서 제조한 캐필러리 컬럼 CBP1-M50-025(길이 50 m, 내경 0.25 ㎜, 막 두께 0.25㎛)을 사용할 수도 있다.
조성물에 함유되는 액정성 화합물의 비율은, 다음과 같은 방법으로 산출한다. 액정성 화합물은 가스 크로마토그래프로 검출할 수 있다. 가스 크로마토 그램에서의 피크의 면적비는 액정성 화합물의 비율(몰비)에 상당한다. 상기한 캐필러리 컬럼을 사용했을 때는, 각각의 액정성 화합물의 보정 계수를 1로 간주해도 된다. 따라서, 액정성 화합물의 비율(중량 백분율)은, 몰비로 보정함으로써 피크의 면적비로부터 산출할 수 있다.
자외 가시 분광 분석: 측정에는, 시마즈 제작소에서 제조한 PharmaSpec UV-1700을 사용하였다. 검출 파장은 190 ㎚∼700 ㎚로 하였다. 시료는 아세토니트릴에 용해시키고, 0.01 ㎜ol/L의 용액을 조제하고, 석영 셀(광로 길이 1 cm)에 넣어서 측정하였다.
DSC 측정: 측정에는, 퍼킨엘머사에서 제조한 주사 열량계 DSC-7 시스템, 또는 Diamond DSC 시스템을 사용하였다. 시료를 3℃/분의 속도로 승온했다. 시료의 상 변화에 따른 흡열 피크, 또는 발열 피크의 개시점을 외삽에 의해 구하고, 융점을 결정했다.
중합성 화합물과 다른 액정 조성물의 상용성: 중합성 액정 조성물을 소정의 온도의 항온조 중에 7일간 방치한 후의 액정상의 상태를 육안 관찰했다.
측정 시료: 조성물의 상한 온도, 점도, 광학 이방성 등의 특성을 측정할 때는, 조성물을 그대로 시료로서 사용하였다. 화합물의 특성을 측정할 때는, 이 화합물(15 중량%)을 모액정(85 중량%)에 혼합함으로써 측정용 시료를 조제하였다. 측정에 의해 얻어진 값으로부터 외삽법에 의해 화합물의 특성값을 산출하였다. (외삽값)={(측정용 시료의 측정값)-0.85×(모액정의 측정값)}/0.15. 이 비율로 스멕틱상(또는 결정)이 25℃에서 석출될 때는, 화합물과 모액정의 비율을 10 중량%:90 중량%, 5 중량%:95 중량%, 1 중량%:99 중량%의 순으로 변경하였다. 이 외삽법에 의해 화합물에 대한 상한 온도, 점도, 광학 이방성, 및 유전율 이방성의 값을 구하였다.
모액정의 성분과 그 비율은 하기와 같다.
Figure pct00028
특성은 하기 방법에 의해 측정하였다. 이들 중 몇 개는, 사단법인 전자 정보 기술 산업 협회(Japan Electronics and Information Technology Industries Association, 이하 JEITA라고 함)에서 심의 제정되는 JEITA 규격(JEITA ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이것을 변경한 방법이다.
(1) 네마틱상의 상한 온도(NI; ℃): 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열하였다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정하였다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.
(2) 광학 이방성(굴절율 이방성; Δn; 25℃에서 측정): 측정은, 파장 589 ㎚의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 압베(Abbe) 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하하였다. 굴절율 n∥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정하였다. 굴절율 n⊥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정하였다. 광학 이방성의 값은, Δn = n∥ - n⊥의 식으로부터 계산하였다.
(3) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 유전율 이방성의 값은, Δε = ε∥ - ε⊥의 식으로부터 계산하였다. 유전율(ε∥ 및 ε⊥)은 다음과 같이 측정하였다.
1) 유전율(ε∥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 옥타데실트리에톡시실란(0.16 mL)의 에탄올(20 mL) 용액을 도포했다. 유리 기판을 스피너로 회전시킨 후, 150℃에서 1시간 가열하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화되는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 사인파(0.5 V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정하였다.
2) 유전율(ε⊥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포했다. 이 유리 기판을 소성(燒成)한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 행하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 트위스트 각이 80°인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(0.5 V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정하였다.
(4) 잔류 모노머 농도(ReM; 중량부); 액정 조성물 100 중량부에 대하여, 중합성 화합물 0.3 중량부를 첨가하여 용해함으로써, 시료를 조정하였다. 시료를 셀 갭 3.5㎛로 수직 배향을 유도하는 폴리이미드 배향막이 도포된 ITO 부착 셀에 주입하였다. 이 셀에, 15 V의 전압을 인가하면서 80 mW/cm2의 자외선을 375초간 조사하였다. 자외선의 조사에는, 아이그래픽스 가부시키가이샤에서 제조한 아이 자외선 경화용 장치를 사용하였다. 그 후, HPLC에 의해 잔류 모노머 농도를 측정하였다.
(5) 프리틸트각(Pt; °); 액정 조성물 100 중량부에 대하여, 중합성 화합물 0.3 중량부를 첨가하여 용해함으로써, 시료를 조정하였다. 시료를 셀 갭 3.5㎛로 수직 배향을 유도하는 폴리이미드 배향막이 도포된 ITO 부착 셀에 주입하였다. 이 셀의 프리틸트각(크리스탈로테이션법(crystal rotation method))을 측정한 후, 15 V의 전압을 인가하면서 80 mW/cm2의 자외선을 375초간 조사하였다. 자외선의 조사에는, 아이그래픽스 가부시키가이샤에서 제조한 아이 자외선 경화용 장치를 사용하였다. 그 후, 이 셀의 프리틸트각을 측정하였다. 여기서는, 큰 값(즉, 0°로부터 크게 벗어나 있는 값)이 큰 프리틸트각을 의미한다.
비교예 및 실시예에 있어서의 화합물은, 하기의 표 3의 정의에 기초하여 기호에 의해 나타낸다. 표 3에 있어서, 1,4-시클로헥실렌에 대한 입체 배치는 트랜스이다. 실시예에 있어서 기호의 뒤에 있는 괄호 내의 번호는 화합물의 번호에 대응한다. (-)의 기호는 그 외의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율(백분율)은, 제1 성분을 제외하고, 제2 성분과 제3 성분으로 이루어지는 액정 조성물의 중량을 기준으로 한 중량 백분율(중량%)이다. 중합성 화합물의 비율(부)은, 제1 성분을 제외하고, 제2 성분과 제3 성분으로 이루어지는 액정 조성물의 총중량을 기준으로 한 중량부수(중량부)이다. 액정 조성물에는, 그 외에 불순물이 포함되어 있다. 마지막으로, 조성물의 특성값을 정리하여 나타내었다.
[표 3] 기호를 사용한 화합물의 표기법
Figure pct00029
<<중합성 화합물과 다른 액정 조성물의 상용성의 비교>>
[실시예 1∼8, 비교예 1∼5]
본 발명의 제1 성분을 함유하고 있지 않은 액정 조성물인 LC-A를 조정하였다. 이 조성물의 성분 및 특성은 하기와 같다.
<LC-A>
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 15%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 10%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 10%
4-HBB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 8%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 5%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-16-1) 4%
4-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-16-1) 3%
3-HBB(2F, 3CL)-O2 (2-17-1) 4%
2-HH-3 (3-1-1) 25%
3-HH-4 (3-1-1) 10%
3-HHB-1 (3-5-1) 3%
3-HHB-O1 (3-5) 3%
NI=77.5℃; Δn=0.089; Δε=-2.9.
상기, 액정 조성물 LC-A 100부에 소정의 양의 중합성 화합물(1-1-1-1), (1-1-1-2), (4-2-1)을 각각 가하고, 120℃에서 5분간 가열하여, 중합성 액정 조성물 PLC-A-1-1∼PLC-A-3-4를 얻었다.
Figure pct00030
모든 액정 조성물에 대하여, 상용성 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 그리고, 용해성 평가는, 유리병 중의 중합성 액정 조성물을 소정의 온도로 1주간 정치(靜置)하고, 육안에 의해 결정의 석출의 유무를 확인하였다. 표 4 중의 기호에 있어서 "○"는 결정이 인정되지 않은 것, "×"는 결정이 인정된 것을 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00031
표 4에 의해 증명된 바와 같이, 기지의 PSA용 중합성 화합물(4-2-1)을 함유하는 중합성 액정 조성물보다, 본 발명의 중합성 화합물(1-1-1-1) 및 중합성 화합물(1-1-1-2)을 함유하는 중합성 액정 조성물은, 양호한 상용성을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 중합성 액정 조성물은, 고농도의 중합성 화합물의 사용이 가능하므로, 기지의 중합성 화합물을 사용한 조성물보다 양호한 프리틸트 부여성을 얻는 것이 가능하다.
<<잔류 모노머 농도 및 프리틸트각의 비교>>
[실시예 9]
상기한 액정 조성물 LC-A 100부에 대하여, 하기 일반식(1-1-1)으로 표시되는 중합성 화합물 0.3부를 첨가하고 균일하게 용해함으로써, 중합성 액정 조성물 PLC-A-1-5를 조정하였다. PLC-A-1-5의 NI, Δn 및 Δε의 값은, LC-A의 값과 거의 차이가 없는 것을 확인하였다. 중합성 액정 조성물 PLC-A-1-5의 자외 노광 후의 잔류 모노머 양(ReM)은 0.18부로서, 양호한 중합 반응성을 가지는 것을 알았다. 또한, 중합성 액정 조성물 PLC-A-1-5의 자외 조사 전의 프리틸트각(Pt)은 0.2°인데 비해, 자외 조사 후의 프리틸트각(Pt)은 1.3°인 것으로 보아, 양호한 프리틸트 부여 특성을 가지는 것을 알았다.
[실시예 10∼22]
실시예 9와 동일한 방법에 의해 실시예 10∼22, 비교예 6∼12의 잔류 모노머 농도(ReM) 및 자외광 노광 전후의 프리틸트각(Pt)을 측정하였다.
[비교예 6∼12]
비교예 6∼12의 잔류 모노머 농도(ReM) 및 자외광 노광 전후의 프리틸트각(Pt)을 측정하였다.
비교예 6 및 7에서 사용한 화합물(4-1-1) 및 화합물(4-2-1)은 기지의 PSA용 중합성 화합물이다. 한편, 비교예 8∼12에 사용한 화합물(5-1)∼화합물(5-4)은, 1개의 중합성 기를 가지지만, 본 발명의 특징인 수소 결합 공여체의 능력을 가지는 극성기를 가지지 않는 중합성 화합물이다. 그리고, 화합물(5-1) 및 화합물(5-4)은 도쿄 화성 공업 가부시키가이샤에서 제조한 시판품, 화합물(5-2)은 알드리치사에서 제조한 시판품, 화합물(5-3)은 쿄에이샤 화학 가부시키가이샤에서 제조한 시판품을 사용하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
Figure pct00032
[표 5]
Figure pct00033
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 중합성 화합물(1-1-1-1), (1-1-1-2), (1-1-2-1), (1-1-3-1), (1-2-1-1), 및 (1-3-1-1)을 사용한 중합성 액정은, 기지의 PSA용 중합성 화합물(4-1-1) 및 (4-2-1)을 사용한 중합성 액정에 비해, 자외 노광에 의한 중합 반응성이 높고, 높은 프리틸트각을 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 중합성 화합물(1-1-1-1), (1-1-1-2), (1-1-2-1), (1-1-3-1), (1-2-1-1), 및 (1-3-1-1)을 사용한 중합성 액정은, 극성기를 가지지 않는 중합성 화합물(5-1)∼중합성 화합물(5-4)를 사용한 중합성 액정보다 중합 반응성과 프리틸트 부여 특성이 우수한 것을 알았다.
[실시예 23∼34, 비교예 13]
본 발명의 제1 성분을 함유하고 있지 않은 액정 조성물인 LC-B∼LC-M을 조정하였다. 이 조성물의 성분 및 특성은, 하기와 같다.
<LC-B>
V-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 15%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 10%
2-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 4%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 10%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 10%
2-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 2%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
4-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
5-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
2-HH-3 (3-1-1) 27%
3-HB-O2 (3-2-1) 2%
3-HHB-1 (3-5-1) 3%
3-HHB-3 (3-5-1) 5%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
NI=78.3℃; Δn=0.094; Δε=-3.0.
<LC-C>
3-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 6%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 17%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 10%
3-HHB(2F, 3F)-O2 (2-5-1) 7%
5-HHB(2F, 3F)-O2 (2-5-1) 6%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 5%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 10%
2-HH-3 (3-1-1) 20%
3-HH-4 (3-1-1) 4%
5-HB-O2 (3-2-1) 4%
3-HHB-1 (3-5-1) 4%
5-HBB(F)B-2 (3-13-1) 7%
NI=76.6℃; Δn=0.095; Δε=-3.1.
<LC-D>
3-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 6%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 15%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 5%
3-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 5%
3-H1OB(2F, 3F)-O2 (2-4-1) 5%
3-HH2B(2F, 3F)-O2 (2-6-1) 5%
2-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 5%
4-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 6%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 6%
2-HH-3 (3-1-1) 5%
3-HH-4 (3-1-1) 10%
1-BB-3 (3-3-1) 4%
3-HHB-1 (3-5-1) 4%
3-HHB-3 (3-5-1) 5%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
5-HBB(F)B-2 (3-13-1) 6%
5-HBB(F)B-3 (3-13-1) 5%
NI=87.4℃; Δn=0.119; Δε=-3.4.
<LC-E>
3-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 10%
3-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 7%
3-H1OB(2F, 3F)-O2 (2-4-1) 6%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 3%
2-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 10%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 5%
3-dhHB(2F, 3F)-O2 (2-14-1) 3%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (2-19-1) 5%
2-HH-5 (3-1-1) 10%
3-HH-4 (3-1-1) 8%
5-HB-O2 (3-2-1) 8%
1-BB-3 (3-3-1) 7%
3-HHB-1 (3-5-1) 3%
3-HHB-O1 (3-5-1) 2%
5-HBB-2 (3-6-1) 4%
3-HHEBH-3 (3-10-1) 2%
3-HHEBH-5 (3-10-1) 2%
3-HBBH-5 (3-11-1) 3%
5-HBB(F)B-2 (3-13-1) 2%
NI=87.5℃; Δn=0.111; Δε=-2.8.
<LC-F>
3-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 10%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 13%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 12%
3-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 3%
5-H1OB(2F, 3F)-O2 (2-4-1) 5%
5-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 6%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 7%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 4%
2-HH-3 (3-1-1) 8%
3-HHEH-3 (3-4-1) 2%
3-HHEH-5 (3-4-1) 2%
4-HHEH-3 (3-4-1) 2%
4-HHEH-5 (3-4-1) 2%
3-HHB-1 (3-5-1) 9%
3-HHB-3 (3-5-1) 7%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
3-HHEBH-3 (3-10-1) 2%
3-HHEBH-5 (3-10-1) 3%
NI=89.8℃; Δn=0.093; Δε=-4.1.
<LC-G>
V-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 6%
V-HB(2F, 3F)-O3 (2-1-1) 5%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 5%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 5%
4-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 4%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 7%
3-HDhB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 5%
3-dhBB(2F, 3F)-O2 (2-15-1) 6%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (2-19-1) 8%
2-HH-3 (3-1-1) 16%
3-HH-5 (3-1-1) 5%
3-HB-O1 (3-2-1) 6%
1-BB-3 (3-3-1) 5%
3-HHB-1 (3-5-1) 5%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
3-HBB-2 (3-6-1) 6%
3-B(F)BB-2 (3-8-1) 3%
NI=82.5℃; Δn=0.106; Δε=-3.1.
<LC-H>
V-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 10%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 5%
V2-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 5%
3-H1OB(2F, 3F)-O2 (2-4-1) 6%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 6%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
3-DhHB(2F, 3F)-O2 (2-12-1) 3%
3-HDhB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 3%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (2-19-1) 5%
2-HH-3 (3-1-1) 19%
5-HB-O2 (3-2-1) 5%
V2-BB-1 (3-3-1) 3%
3-HHB-1 (3-5-1) 4%
3-HHB-3 (3-5-1) 7%
3-HHB-O1 (3-5-1) 4%
2-BB(F)B-3 (3-7-1) 4%
3-HB(F)BH-3 (3-12-1) 3%
5-HBB(F)B-2 (3-13-1) 5%
NI=83.8℃; Δn=0.111; Δε=-2.6.
<LC-I>
V-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 14%
3-H2B(2F, 3F)-O4 (2-2-1) 5%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 10%
4-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 4%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 5%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (2-19-1) 7%
2-HH-3 (3-1-1) 23%
3-HH-O1 (3-1-1) 5%
3-HH-V (3-1-1) 3%
4-HHEH-3 (3-4-1) 3%
3-HHB-1 (3-5-1) 6%
3-HHB-3 (3-5-1) 6%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
2-BB(F)B-5 (3-7-1) 3%
3-B(F)BB-2 (3-8-1) 3%
NI=81.3℃; Δn=0.098; Δε=-2.6.
<LC-J>
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 20%
2-HHB(2F, 3F)-O2 (2-5-1) 7%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 10%
3-HH1OB(2F, 3F)-1 (2-7-1) 3%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 9%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 5%
2-HH-5 (3-1-1) 4%
3-HH-4 (3-1-1) 15%
3-HH-V (3-1-1) 8%
3-HH-V1 (3-1-1) 4%
3-HB-O2 (3-2-1) 6%
3-HHB-3 (3-5-1) 6%
3-HB(F)HH-2 (3-9-1) 3%
NI=81.9℃; Δn=0.084; Δε=-2.8.
<LC-K>
V-HB(2F, 3F)-O2 (2-1-1) 6%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 5%
3-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 5%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 5%
4-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 4%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 7%
3-HDhB(2F, 3F)-O2 (2-13-1) 5%
3-dhBB(2F, 3F)-O2 (2-15-1) 6%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (2-19-1) 8%
2-HH-3 (3-1-1) 16%
3-HH-5 (3-1-1) 5%
3-HB-O1 (3-2-1) 6%
1-BB-3 (3-3-1) 5%
3-HHB-1 (3-5-1) 5%
3-HHB-O1 (3-5-1) 3%
3-HBB-2 (3-6-1) 6%
3-B(F)BB-2 (3-8-1) 3%
NI=84.1℃; Δn=0.112; Δε=-3.1.
<LC-L>
3-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 15%
5-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 5%
2-HHB(2F, 3F)-O2 (2-5-1) 7%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 10%
3-HH1OB(2F, 3F)-1 (2-7-1) 3%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (2-8-1) 9%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 5%
2-HH-5 (3-1-1) 4%
3-HH-4 (3-1-1) 15%
3-HH-V (3-1-1) 8%
3-HH-V1 (3-1-1) 4%
3-HB-O2 (3-2-1) 6%
3-HHB-3 (3-5-1) 6%
3-HB(F)HH-2 (3-9-1) 3%
NI=82.0℃; Δn=0.087; Δε=-2.8.
<LC-M>
5-H2B(2F, 3F)-O2 (2-2-1) 17%
3-BB(2F, 3F)-O2 (2-3-1) 5%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (2-7-1) 8%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 4%
4-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
5-HHB(2F, 3CL)-O2 (2-9-1) 3%
3-HBB(2F, 3CL)-O2 (2-10-1) 8%
2-BB(2F, 3F)B-3 (2-11-1) 4%
3-HH2B(2F, 3F, 6 Me)-O2 (2-16-1) 3%
3-HH1OB(2F, 3F, 6 Me)-O2 (2-17-1) 3%
5-H1OCro(7F, 8F) (2-18-1) 3%
3-HH-V (3-1-1) 27%
V-HHB-1 (3-5-1) 7%
2-BB(F)B-3 (3-7-1) 2%
3-HHEBH-3 (3-10-1) 3%
NI=82.4℃; Δn=0, 098; Δε=-2.9.
상기에서 조정한 액정 조성물 LC-B∼LC-M, 중합성 화합물(1-1-1-2) 및 (4-1-1)을 사용하여, 실시예 9와 동일한 방법으로, 실시예 23∼34, 비교예 13의 잔류 모노머 농도(ReM) 및 자외광 노광 전후의 프리틸트각(Pt)을 측정하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.
[표 6]
Figure pct00034
표 6의 결과로부터, 실시예 23∼34는, 비교예 13에 비하여, 중합 반응성, 프리틸트 부여 특성이 모두 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 a-PSA 모드용 액정 조성물은, 기존 PSA 모드용 액정 조성물에 비하여, 더욱 우수한 특성을 가지는 것으로 결론지을 수 있다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 액정 조성물은, 중합성 화합물을 함유하고, 그리고, 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항 등의 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족하거나, 또는 적어도 2개의 특성에 대하여 적절한 밸런스를 가진다. 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자는, 액정 프로젝터, 액정 TV 등에 널리 사용할 수 있다.

Claims (27)

  1. 제1 성분으로서, 수소 결합 공여체(hydrogen bond donor)의 능력을 가지고, 배향막 표면과 수소 결합을 형성할 수 있는 중합 가능한 모노머, 상기 모노머의 올리고머, 상기 모노머의 프리폴리머, 또는 상기 모노머의 폴리머를 함유하는, 액정 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 성분으로서, 1분자 중에,
    (a) 1개 이상의 환 구조,
    (b) 1개 이상의 극성기, 및
    (c) 1개 이상의 중합성 기를 가지는 모노머, 상기 모노머의 올리고머, 상기 모노머의 프리폴리머, 또는 상기 모노머의 폴리머를 함유하는, 액정 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 성분으로서, 하기 식(1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는. 액정 조성물:
    Figure pct00035

    상기 식(1)에 있어서, P는, α,β-불포화 에스테르, 또는, 환형 에테르로부터 선택되는 1 이상의 기를 가지는 탄소수 3∼20의 중합성 기이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고; A는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 및 피리딘으로부터 선택된 환 유래의 2가의 기, 또는, 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고, B는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 트리아만탄, 노르보르넨, 노르보르난, 프탈란, 쿠마란, 1,2-메틸렌디옥시벤젠, 크로만, 벤젠, 나프탈렌, 시클로헥산, 시클로헥센, 테트라하이드로피란, 디옥산, 피리미딘, 및 피리딘으로부터 선택된 환 유래의 (n2＋m)가의 기, 또는 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고;
    X1은, -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 또는 1개 이상의 -NH-를 함유하는 탄소수 3∼20의 복소환이며, 이 복소환에 있어서 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고, 단, A 및 B가 모두 단결합일 때, X1은 적어도 1개의 -NH-를 함유하는 탄소수 3∼20의 복소환이며, 이 복소환에 있어서 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있고; R1은, 탄소수 1∼6의 알킬이며; Z1 및 Z2는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, P가 환형 에테르기를 가지는 중합성 기일 때, Z1은, 적어도 1개의 -CH2-가, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환된 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, X1이 수소일 때, Z1은, 적어도 1개의 수소가 -OH, -COOH로 치환된 탄소수 1∼10의 알킬렌이며; L1은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; m은, 1, 2, 또는 3이며; n1은, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; n2는, 1, 2, 또는 3이며; n2＋m은, 2∼5의 정수임.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3항에 기재된 식(1)에 있어서,
    P는, 하기 식(P-1)∼식(P-4)으로 표시되는 기로부터 선택된 기이며,
    Figure pct00036

    상기 식(P-1)에 있어서, M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 불소, 메틸, 또는 트리플루오로메틸이며;
    A는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 노르보르난, 벤젠, 나프탈렌으로부터 선택된 환 유래의 2가의 기, 또는, 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼6의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼6의 알킬로 치환될 수도 있고, B는, 아다만탄, 노르아다만탄, 디아만탄, 노르보르난, 벤젠, 나프탈렌으로부터 선택된 환 유래의 (n2＋m)가의 기, 또는, 단결합이며, 이들에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 할로겐, 탄소수 1∼6의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 할로겐으로 치환된 탄소수 1∼6의 알킬로 치환될 수도 있고;
    X1은, -H, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH, 또는 하기 식(X-1)∼식(X-3)이며, 단, A 및 B가 모두 단결합일 때, X1은 식(X-1)∼식(X-3)이며; R1은 탄소수 1∼4의 알킬이며;
    Figure pct00037

    R2는, 탄소수 1∼4의 알킬이며; Z1 및 Z2는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, X1이 -H로 표시되는 기일 때, Z1은 -OH, -COOH를 가지고 있고; L1은, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2-CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; m은, 1 또는 2이며; n은, 0, 1 또는 2이며; q는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; r은, 0, 1, 2 또는 3이며; n2＋m은, 2∼5의 정수인, 액정 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 성분이 하기 식(1-1)∼식(1-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인, 액정 조성물:
    Figure pct00038

    여기서, Cy는 아다만탄, 벤젠, 나프탈렌, 노르보르난, 및 비페닐로부터 선택된 환 유래의 w2가의 기이며; M1은 메틸, 또는 수소이며; R4는, 탄소수 1∼3의 알킬이며; X2는, -OH, -COOH, -NH2, -NHR1, -SH이며; X3는, 상기 식(X-1)∼식(X-3)이며; R1은 탄소수 1∼4의 알킬이며;
    Z3 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고; Z5는, 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1∼2개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고; u는, 1 또는 2이며; v는, 0, 1 또는 2이며; w2는, 2∼5의 정수이며; q는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; r은, 0, 1 또는 2임.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제5항에 기재된 식(1-1)∼식(1-3)에 있어서, X2는, -OH, -COOH, -NH2이며; Z3 및 Z4는, 단결합이며; Z5는, 탄소수 1∼2의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 1∼2 개의 수소가 -OH, 또는 -COOH로 치환되어 있고, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있는, 액정 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 성분이 하기 식(1-1-1), 식(1-1-2), 식(1-1-3), 식(1-2-1), 및 식(1-3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인, 액정 조성물:
    Figure pct00039

    여기서, X4는, -OH, 또는, -COOH이며; M3는, 수소, 또는, 메틸이며; R5는, 메틸, 또는, 에틸이며; y는, 0, 1, 2, 3 또는 4임.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제7항에 기재된 식(1-1-1)으로 표시되는 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분으로서, 하기 식(2)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 더 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pct00040

    여기서, R6 및 R7은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; C 및 E는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 테트라하이드로피란-2,5-디일이며; D는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 또는 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일이며; L2 및 L3는 독립적으로, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; a는, 1, 2, 또는 3이며; b는 0 또는 1이며; 그리고, a와 b의 합은 3 이하임.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분이 하기 식(2-1)∼식(2-19)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물인, 액정 조성물:
    Figure pct00041

    Figure pct00042

    여기서, R6 및 R7은 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분으로서, 제10항에 기재된 식(2-3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분으로서, 제10항에 기재된 식(2-5)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분으로서, 제10항에 기재된 식(2-7)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 성분으로서, 제10항에 기재된 식(2-8)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 기준으로, 제2 성분의 비율이 10 중량%∼100 중량%의 범위이며, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 100 중량부로 한 제1 성분의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위이며, 또한 제1 성분의 비율과, 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물의 비율의 합이, 0.05 중량부∼10 중량부의 범위인, 액정 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 성분으로서, 하기 식(3)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 더 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pct00043

    여기서, R8 및 R9는 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; F, G, 및 I는 독립적으로, 1,4-시클로핵실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌이며; L4 및 L5는 독립적으로, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; c는, 0, 1, 또는 2임.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 성분으로서, 하기 식(3-1)∼식(3-13)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pct00044

    여기서, R8 및 R9는 독립적으로, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 성분으로서, 제17항에 기재된 식(3-1)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 성분으로서, 제17항에 기재된 식(3-8)으로 표시되는 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 기준으로, 제2 성분의 비율이 10 중량%∼80 중량%의 범위이며, 제3 성분의 비율이 20 중량%∼90 중량%의 범위이며, 제1 성분 및 제1 성분 이외의 중합 가능한 화합물을 제외한 액정 조성물의 중량을 100 중량부로 한 제1 성분의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위이며, 또한 중합 가능한 화합물의 비율이 0.05 중량부∼10 중량부의 범위인, 액정 조성물.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합 개시제를 더 함유하는, 액정 조성물.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합 금지제를 더 함유하는, 액정 조성물.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    네마틱상(nematic phase)의 상한 온도가 70℃ 이상이며, 파장 589 ㎚에서의 광학 이방성(25℃)이 0.08 이상이며, 그리고 주파수 1 kHz에서의 유전율 이방성(25℃)이 -2 이하인, 액정 조성물.
  24. 적어도 한쪽 기판에 전극층을 가지는 2개의 기판으로 구성되며, 이 2개의 기판의 사이에 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물 중의 중합 가능한 화합물이 중합한 화합물을 포함하는 액정 재료를 배치하는, 고분자 지지 배향형 액정 표시 소자.
  25. 제24항에 있어서,
    액정 표시 소자의 구동 방식이 액티브 매트릭스 방식인, 액정 표시 소자.
  26. 제24항에 기재된 액정 표시 소자를, 2개의 기판 사이에 배치한 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 전압 인가 상태에서 광조사하여 중합 가능한 화합물을 중합시킴으로써 제조하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  27. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의 액정 표시 소자에서의 사용.
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