KR20170038058A

KR20170038058A - 중합가능한 메소젠성 화합물, 액정 매질 및 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20170038058A
Application number: KR1020177005857A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 비텍; 노리히코 다나카; 케빈 애들렘; 마티아스 브레머; 다비드 빌케스; 밍-초우 우
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-04-05
Also published as: US10138420B2; TW201610106A; US20170226422A1; CN106661452A; WO2016020040A1; EP3177695A1; JP2017524054A

Abstract

본 발명은, 구부러진 형태를 갖는 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 광 변조 매질로서 상기 매질을 포함하는 전광 디스플레이에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 전광 디스플레이는, 액정 변조 매질이 광학 이방성 상(바람직하게는, 청색 상)으로 존재하는 온도에서 작동하는 디스플레이이다.

Description

중합가능한 메소젠성 화합물, 액정 매질 및 액정 디스플레이{POLYMERISABLE MESOGENIC COMPOUND, LIQUID CRYSTAL MEDIUM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

디스플레이로 작동되는 경우 등방성 상으로 존재하는 전광 디스플레이(이후로 "등방성 모드 디스플레이"로 지칭됨) 및 메소젠성 광 변조 매질은 공지되어 있다. 상기 디스플레이 및 매질은, 예를 들어 독일 특허 제 02 17 273 A 호에 기술되어 있다. 또한, 디스플레이로 작동되는 경우 광학 등방성 청색 상으로 존재하는 전광 디스플레이(이후로 "청색 모드 디스플레이"로 지칭됨) 및 메소젠성 광 변조 매질은 공지되어 있다. 상기 디스플레이 및 매질은, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 2004/046 805 호에 기술되어 있다.

청색 모드 및 등방성 모드 디스플레이는, 네마틱 상인 액정을 사용하는 널리 공지되고 폭넓게 사용되는 디스플레이, 예를 들어 비틀린 네마틱(TN)-, 초비틀린 네마틱(STN)-, 다양한 변형을 갖는 전기 제어된 복굴절(ECB)-모드 및 평면내 스위칭(IPS)-모드로 작동되는 액정 디스플레이(LCD)에 비해 몇가지 상당한 이점을 제공한다. 이들 이점 중에서 가장 중요한 것은 이들의 훨씬 더 빠른 스위칭 시간 및 상당히 더 넓은 광학 시야각이다.

반면에, 예를 들어 표면 안정화된 강유전성 액정 디스플레이(SSF LCD)의 스멕틱 상에서와 같이, 또다른 액정 상에 메소젠성 매질을 사용하는 디스플레이에 비해, 독일 특허 제 02 17 273 A 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 2004/046 805 호의 청색 모드 및 등방성 모드 디스플레이는 제조하기가 훨씬 더 쉽다. 예를 들어, 이들은 매우 얇은 셀 간격을 필요로 하지 않으며, 또한, 전광 효과는 셀 간격의 작은 변화에 대해 그리 민감하지 않다.

그러나, 상기 언급된 청색 모드 및 등방성 모드 디스플레이에 통상적으로 사용되는 액정 매질은 여전히 몇몇 용도에서 충분히 낮지 않은 작동 전압을 필요로 한다. 또한, 이들 매질의 작동 전압은 온도에 따라 변하며, 일반적으로 특정 온도에서 전압이 온도 증가에 따라 극적으로 증가하는 것으로 관찰된다. 이는, 청색 상의 액정 매질의 디스플레이 용도에 대한 적용 가능성을 제한한다. 상기 인용된 문헌에 기술된 액정 매질의 다른 단점은, 매우 요구가 많은 용도의 경우에 불충분한 보통 수준의 신뢰도이다. 이러한 보통 수준의 신뢰도는, 예를 들어, 전술된 액정 매질에서 90% 미만일 수 있는 전압 보전율(VHR) 매개변수로 표현될 수 있다.

콜레스테릭 상과 등방성 상 사이의 청색 상을 갖고, 보통 광학 현미경으로 관찰될 수 있는 일부 화합물 및 조성물이 보고되었다. 청색 상이 관찰되는 이러한 화합물 또는 조성물은 전형적으로 높은 키랄성을 보이는 단일 메소젠성 화합물 또는 혼합물이다. 그러나, 일반적으로, 관찰되는 청색 상은 전형적으로 1℃ 미만의 폭의 매우 작은 온도 범위에 걸쳐있고/있거나 다소 불편한 온도에 위치된다.

그러나, 국제 특허 출원 공개 제 WO2004/046805 호의 신규의 신속한 스위칭 디스플레이 모드를 작동하기 위하여, 사용될 광 변조 매질은, 주위 온도를 포함하는 넓은 범위의 온도에 걸쳐 청색 상으로 존재하여야 한다. 따라서, 가능한 넓고 편리하게 위치된 청색 상을 갖는 광 변조 매질이 요구된다.

그러므로, 메소젠성 화합물 자체의 적절한 혼합물에 의해 달성되거나, 또는 바람직하게는 적절한 메소젠성 특성을 갖는 호스트 혼합물을, 넓은 온도 범위에 걸쳐 청색 상을 안정화시키는 단일 도판트 또는 도판트들의 혼합물과 혼합함으로써 달성될 수 있는, 넓은 상 범위의 청색 상을 갖는 변조 매질이 강력하게 요구된다.

요약하면, 액정 디스플레이에서 작동될 수 있고, 매질이 청색 상으로 존재하는 온도에서 작동되며, 하기 기술적 개선을 제공하는 액정 매질이 요구되고 있다.

- 감소된 작동 전압,

- 작동 전압의 감소된 온도 의존성, 및

- 개선된 신뢰도, 예컨대 VHR.

본 발명의 목적은, 청색 모드 또는 등방성 모드 디스플레이에 사용하기에 적합한 액정 매질을 제공하고, 하나 이상의 전술된 기술적 개선점을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 전문가가 이용가능한 액정 매질의 풀을 연장시키는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 하기 상세한 설명으로부터 전문가에게 자명하다.

본 발명의 발명자들은, 전술된 목적 중 하나 이상이, 이후에 기술되고 청구되는, 구부러진 코어를 갖는 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물 또는 반응성 메소젠(RM)을 포함하는 액정 매질을 제공함으로써 달성될 수 있음을 발견하였다.

상기 구부러진 코어를 갖는 화합물("바나나형" 화합물로도 공지됨)은 선행 기술, 예를 들어 미국 특허 제 6,596,193 호에, 중합체 분산된 LC 디스플레이의 성분으로서 개시되어 있다. 그러나, 청색 모드 또는 등방성 모드 디스플레이에 사용하기 위한 화합물은 지금까지 개시되거나 제안되지 않았다.

놀랍게도, 구부러진 코어를 갖는 중합가능한 메소젠성 화합물 또는 RM을, 청색 상을 나타내는 메소젠성 매질에 첨가하면, 중합이 일어날 수 있는 1.5℃ 초과의 넓은 공정 윈도우를 갖는 청색 상, 및 2V 미만의 낮은 스위칭 이력현상을 갖는 청색 상이 형성되는 것으로 밝혀졌다.

청색 상을 갖는 구부러진 형태의 분자로 도핑된 네마틱 액정은 문헌[Z. Zheng et al., Journal of Physics 12 (2010), 113018]에 보고되었다.

청색 상의 온도 범위를 개선하기 위해 중합체-안정화를 사용하는 것은, 문헌[T. Iwata et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 470, 11-18]에 보고되었다.

국제 특허 출원 공개 제 WO 2006/061094 A1 호, 제 WO 2006/069618 A1 호, 제 WO 2006/079406 A1 호 및 유럽 특허 제 1 816 180 호는, 구부러진 형태의 비반응성 메소젠성 화합물 및 청색 모드 디스플레이에서의 이의 용도를 개시하고 있다.

그러나, 상기 언급된 문헌 중 어떤 것도, 구부러진 형태의 중합가능한 화합물 또는 RM을 청색 모드 디스플레이에 사용하는 것을 개시하거나 제안하고 있지 않다.

본 발명은, 바람직하게는 청색 상을 나타내고 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

P¹ 및 P²는, 서로 독립적으로, 중합가능한 기를 나타내고,

Sp¹ 및 Sp²는, 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,

B는, 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환된, 페닐렌-1,2-다이일 또는 페닐렌-1,3-다이일이고,

A¹ 및 A²는, 서로 독립적으로, 및 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 4 내지 25개의 탄소 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,

Z¹ 및 Z²는, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH₂-CH₂-CO-O-, -O-CO-CH₂-CH₂-, -CR⁰⁰R⁰⁰⁰-, 또는 단일 결합을 나타내고,

L은 P¹-, P¹-Sp¹-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂ , -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환된 실릴, 5 내지 20개의 고리 원자를 갖고 임의적으로 치환된 아릴 또는 헤테로아릴, 또는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN, P¹ 또는 P¹-Sp¹-로 대체될 수 있고,

R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은, 각각의 경우 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

Y¹은 할로겐이고,

R^x는 P¹, P¹-Sp¹-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH₂-기는, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F, Cl, P¹- 또는 P¹-Sp¹-로 대체됨), 5 내지 20개의 고리 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시를 나타내고,

a는 1, 2 또는 3이고,

b는 1, 2 또는 3이고,

n은 1, 2, 3 또는 4이다.

본 발명은 또한, 이의 중합가능한 화합물을 중합시킴으로써, 상기 및 하기 기술되는 액정 메소젠성 매질을 안정화시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 이의 중합가능한 화합물을 중합시킴으로써 안정화되는, 상기 및 하기 기술되는 액정 매질에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이에서의, 상기 및 하기 기술되는 액정 매질의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 및 하기 기술되는 액정 매질을 포함하고, 바람직하게는, 액정 매질이 광학 등방성 상(바람직하게는, 청색 상)으로 존재하는, 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이에 관한 것이다.

도 1은, 다양한 중합 온도에서, 실시예 1에 따른 액정 매질의 V-T-곡선을 도시하는 것이다.
도 2는, 다양한 중합 온도에서, 실시예 2에 따른 액정 매질의 V-T-곡선을 도시하는 것이다.

청색 상 디스플레이를 제조하기 위해서는, 전체 패널에 걸쳐 우수한 온도 제어를 갖는 것이 필요하며, 그 이유는, 청색 상 혼합물의 성능이 중합 온도에 의존하기 때문이다. 전형적인 온도 제어 요건은 전체 패널에 걸쳐 ±0.5℃이다. 화학식 I의 구부러진 코어 화합물의 첨가는, 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 청색 상을 안정화시킬 수 있다.

화학식 I의 구부러진 코어 화합물은 청색 상 격자를 통해 이중 비틀림 실린더들 사이의 전경(disclination)으로 확산된다. 이는, 시스템의 자유 에너지를 낮춘다. 상기 구부러진 코어 화합물을 중합시킴으로써, 청색 상 격자는 심지어 (실온 미만까지의) 더 넓은 온도 범위까지 중합체-안정화될 수 있다. 상기 중합가능한 분자는 상기 상 전체에 걸쳐 균일하게 분포하기보다는 전경 내에 위치하기 때문에, 상기 중합은 더 빨라야 하고, 더 짧은 처리 시간을 제공해야 한다.

본원에서 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은, 메소젠성 또는 액정 골격, 및 이에 부착된 하나 이상의 작용 기(이는, 중합에 적합하고, 또한 "중합가능한 기" 또는 "P"로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

달리 언급되지 않는 한, 본원에서 용어 "중합가능한 화합물"은, 중합가능한 단량체성 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

본원에서 용어 "저분자량 화합물"은, 단량체성이고/이거나, "중합체성 화합물" 또는 "중합체"와 달리 중합에 의해 제조되지 않은 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

본원에서 용어 "중합가능하지 않은 화합물"은, RM의 중합에 일반적으로 적용되는 조건 하에 중합에 적합하지 않은 작용 기를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

본원에서 용어 "메소젠성 기"는, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술되어 있으며, 이의 인력 및 척력 상호작용의 이방성으로 인해, 저분자량 또는 중합체성 성분에서 액정(LC) 상을 유발하는 것에 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물)이 그 자체로 반드시 LC 상을 가질 필요는 없다. 메소젠성 화합물이, 다른 화합물과의 혼합 이후 및/또는 중합 이후에만 LC 상 거동을 나타내는 것도 가능하다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어, 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련되어 사용되는 용어 및 정의의 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.

본원에서 용어 "스페이서 기"(이후로 "Sp"로도 지칭됨)은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다(예를 들어, 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조). 본원에서 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는, 가요성 기(예를 들어, 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합가능한 기(들)을 연결하는 알킬렌 기)를 의미한다.

상기 및 하기에서,

는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리를 나타내고,

는 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.

상기 및 하기에서, "유기 기"는, 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.

"탄소 기"는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이는 추가의 원자를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 또는 임의적으로 하나 이상의 추가의 원자, 예를 들어, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유한다(예컨대, 카보닐 등). 용어 "탄화수소 기"는, 추가적으로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.

"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.

-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카보닐 기, 즉,

를 나타낸다.

탄소 또는 탄화수소 기는, 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예를 들어, 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 탄소 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스파이로 연결 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.

용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.

용어 "아릴"은, 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택되는 헤테로원자를 하나 이상 함유하는, 상기 정의된 바와 같은 "아릴"을 나타낸다.

바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시; 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴-알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이고, 이때 하나 이상의 탄소 원자는 또한, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택되는 헤테로원자로 대체될 수 있다.

다른 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C₁-C₂₀ 알킬, C₂-C₂₀ 알켄일, C₂-C₂₀ 알킨일, C₃-C₂₀ 알릴, C₄-C₂₀ 알킬다이엔일, C₄-C₂₀ 폴리엔일, C₆-C₂₀ 사이클로알킬, C₄-C₁₅ 사이클로알켄일, C₆-C₃₀ 아릴, C₆-C₃₀알킬아릴, C₆-C₃₀ 아릴알킬, C₆-C₃₀ 알킬아릴옥시, C₆-C₃₀아릴-알킬옥시, C₂-C₃₀ 헤테로아릴, 또는 C₂-C₃₀ 헤테로아릴옥시이다.

C₁-C₁₂ 알킬, C₂-C₁₂ 알켄일, C₂-C₁₂ 알킨일, C₆-C₂₅ 아릴 및 C₂-C₂₅ 헤테로아릴이 특히 바람직하다.

다른 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는, 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬이며, 이때 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.

R^x는 바람직하게는 H, 할로겐, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 환형 알킬 쇄(이때 또한, 하나 이상의 비인접 탄소 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 불소로 대체될 수 있음), 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖고 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖고 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시를 나타낸다.

바람직한 알콕시 기는, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.

바람직한 알킬 기는, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로-펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로-메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로-헥실 등이다.

바람직한 알켄일 기는, 예를 들어, 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.

바람직한 알킨일 기는, 예를 들어, 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.

바람직한 아미노 기는, 예를 들어, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.

아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있거나(즉, 하나의 고리(예를 들어, 페닐) 또는 융합될 수도 있는 2개의 고리(예를 들어, 나프틸)를 함유할 수 있음), 공유 결합되거나(예를 들어, 바이페닐), 또는 융합된 고리와 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 헤테로원자를 하나 이상 포함한다.

6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기; 또는 5 내지 25개의 고리 원자를 갖고 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환되는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직한다. 또한, 5원, 6원 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하며, 이때 또한, 하나 이상의 CH 기는, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, N, S 또는 O로 대체될 수 있다.

바람직한 아릴 기는, 예를 들어, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1'']터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 9,10-다이하이드로-페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조-피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스파이로바이플루오렌 등이다.

바람직한 헤테로아릴 기는, 예를 들어, 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 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, 6원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진; 또는 축합된 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 안트르옥사졸, 페난트르옥사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조-피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살린, 펜아진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노-[2,3b]-티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이들 기의 조합이다.

상기 및 하기 기술되는 아릴 및 헤테로아릴 기는 또한, 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가로 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.

(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 포화된 고리(즉, 독점적으로 단일 결합을 포함하는 것) 및 또한 부분적으로 불포화된 고리(즉, 또한 복수개의 결합을 포함할 수 있는 것)를 둘 다 포함한다. 헤테로환형 고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 헤테로원자를 하나 이상 포함한다.

(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 하나의 고리만 포함)(예컨대, 사이클로헥산), 또는 다환형(즉, 복수개의 고리 포함)(예컨대, 데카하이드로-나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖고, 임의적으로 융합된 고리를 포함하고, 임의적으로 치환되는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기가 바람직하다. 또한, 5원, 6원, 7원 또는 8원 탄소환형 기(이때 또한, 하나 이상의 탄소 원자는 Si로 대체되고/되거나, 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체되고/되거나, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있음)가 바람직하다.

바람직한 지환형 및 헤테로환형 기는, 예를 들어, 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티아잔, 피페리딘; 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스파이로-[3.3]-헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.

바람직한 치환기는, 예를 들어, 가용성-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시; 전자-끌개 기, 예컨대 불소, 나이트로 또는 나이트릴; 또는 중합체에서 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 부피가 큰 기, 예컨대, t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.

바람직한 치환기(이후로 "L"로도 지칭됨)는, 예를 들어, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 각각 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(이때, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있음), 1 내지 20개의 Si 원자를 갖고 임의적으로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25개, 바람직하게는 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖고 임의적으로 치환된 아릴이고, 이때 R^x는 전술된 의미를 갖고, Y¹은 할로겐을 나타낸다.

"치환된 실릴 또는 아릴"은, 바람직하게는 할로겐, -CN, R⁰, -OR⁰, -CO-R⁰, -CO-O-R⁰, -O-CO-R⁰ 또는 -O-CO-O-R⁰으로 치환됨을 의미하며, 이때 R⁰은 H 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.

특히 바람직한 치환기 L은, 예를 들어, F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, 또한 페닐이다.

은 바람직하게는

또는

이고, 이때 L은 전술된 의미 중 하나를 가진다.

상기 중합가능한 기 P¹ 내지 P³은, 중합 반응, 예를 들어 자유-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중부가 또는 중축합에 적합하거나, 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 주요 중합체 쇄에 대한 부가 또는 축합 반응에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 -C=C- 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 포함하는 기, 및 개환 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.

바람직한 P¹ 내지 P³ 기는, CH₂=CW¹-CO-O-, CH₂=CW¹-CO-,

, CH₂=CW²-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₃-CH=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH-CH₂)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)₂CH-O-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-CO-, HO-CW²W³-, HS-CW²W³-, HW²N-, HO-CW²W³-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, CH₂=CH-(CO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W⁴W⁵W⁶Si-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W¹은 H, F, Cl, CN, CF₃, 페닐, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃를 나타내고, W² 및 W³은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W⁴, W⁵ 및 W⁶은, 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고, W⁷ 및 W⁸은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe은 임의적으로 하나 이상의 라디칼 L(상기 정의된 바와 같되, P-Sp-는 아님)로 치환된 1,4-페닐렌을 나타내고, k₁, k₂ 및 k₃은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k₃은 바람직하게는 1을 나타내고, k₄는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.

특히 바람직한 P¹ 내지 P³ 기는, CH₂=CW¹-CO-O-, CH₂=CW¹-CO-,

, CH₂=CW²-O-, CH₂=CW²-, CW¹=CH-CO-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH-CH₂)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)₂CH-O-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-CO-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, CH₂=CH-(CO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH- 및 W⁴W⁵W⁶Si-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W¹은 H, F, Cl, CN, CF₃, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃을 나타내고, W² 및 W³은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W⁴, W⁵및 W⁶은, 각각 서로 독립적으로, Cl, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고, W⁷ 및 W⁸은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe은 1,4-페닐렌을 나타내고, k₁, k₂ 및 k₃은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k₃은 바람직하게는 1을 나타내고, k₄는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.

매우 특히 바람직한 P¹ 내지 P³ 기는, CH₂=CW¹-CO-O-, 특히 CH₂=CH-CO-O-, CH₂=C(CH₃)-CO-O- 및 CH₂=CF-CO-O-, 또한 CH₂=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-O-CO-, (CH₂=CH)₂CH-O-,

, 및

로 이루어진 군으로부터 선택된다.

또한, 바람직한 중합가능한 기 P¹ 내지 P³은 비닐, 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로-아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드 기, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택된다.

스페이서 기 Sp¹ 및 Sp²가 단일 결합이 아닌 경우, 이들은 바람직하게는, 개별적인 라디칼 Pⁱ-Spⁱ-(예를 들어, P¹-Sp¹-)가 구조식 P-Sp"-X"-(이때, Sp" 및 X"는 하기 제시되는 의미를 가짐)에 대응하도록 구조식 Sp"-X"의 기이다.

Sp"는, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -N(R⁰)-, -Si(R⁰⁰R⁰⁰⁰)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R⁰⁰)-CO-O-, -O-CO-N(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-CO-N(R⁰⁰)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,

X"는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-CO-, -N(R⁰⁰)-CO-N(R⁰⁰)-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰-, -CY²=CY³-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,

R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

Y² 및 Y³은, 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.

X"는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -NR⁰-CO-NR⁰- 또는 단일 결합이다.

전형적인 스페이서 기 -Sp"-X"-는, 예를 들어, -(CH₂)_p1-, -(CH₂CH₂O)_q1-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR⁰⁰R⁰⁰⁰-O)_p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 상기 제시된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 -Sp"-X"- 기는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO-, 또는 -(CH₂)_p1-O-CO-O-이며, 이때 p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 -X"-Sp"- 기는 -(CH₂)_p1-, -O-(CH₂)_p1-, -CO-O-(CH₂)_p1-, 또는 -O-CO-O-(CH₂)_p1-이며, 이때 p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 Sp" 기는, 예를 들어, 각각의 경우, 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노-에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에틸렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.

화학식 I의 바람직한 화합물은, A¹ 및 A²가, 각각 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(이때, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 임의적으로 N으로 대체됨), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체됨), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로-[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메탄오-인단-2,5-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 또는 9,10-다이하이드로-페난트렌-2,7-다이일을 나타내고, 이때 이들 모든 기는 L로 일치환 또는 다중치환되는, 화합물이다.

화학식 I의 바람직한 화합물은 하기 화학식 I1로부터 선택된다:

상기 식에서, P¹, P², Sp¹, Sp², A¹, A², Z¹, Z², L, a 및 b는 화학식 I에서 정의된 바와 같고, r은 1, 2 또는 3이다.

화학식 I 및 I1의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위화학식 I1a 및 I1b로부터 선택된다:

상기 식에서, P¹, P², Sp¹, Sp², L 및 r은 화학식 I1에서 정의된 바와 같다.

화학식 I, I1 및 이들의 하위화학식의 다른 바람직한 화합물은,

- a가 1이고,

- b가 1이고,

- P¹ 및 P²가 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 옥세탄으로 이루어진 군으로부터 선택되고,

- Sp¹ 및 Sp²가 -(CH₂)_p1-을 나타내고, 이때 p1은 1 내지 6의 정수이고,

- B가, 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환된 페닐렌-1,3-다이일이고,

- A¹ 및 A²가 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 및 9,10-다이하이드로-페난트렌-2,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 또한, 이들 고리에서 1개 또는 2개의 CH 기는 임의적으로 N으로 대체되고, 이들 고리는, 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 L로 임의적으로 일치환 또는 다중치환되고,

- Z¹이 -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, 및 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,

- Z¹이 -CO-O-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, 또는 단일 결합이고,

- L이 중합가능하지 않은 기이고, 바람직하게는 F, Cl, -CN 및 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬로부터 선택되고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고,

- r이 0이고,

- r이 1인,

화합물이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 화학식 I의 화합물에 더하여, 하기 화학식 I-A의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R¹은, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰²- 또는 -C≡C-로 대체됨), 바람직하게는, 1 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는, n-알킬 또는 n-알콕시; 2 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬; 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, 할로겐화된 알킬, 할로겐화된 알켄일 또는 할로겐화된 알콕시; 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, 일불화, 이불화 또는 올리고불화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시; 가장 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, n-알킬, n-알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬이고,

L¹¹ 및 L¹²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 하나가 F이고, 나머지 하나가 H 또는 F이고, 가장 바람직하게는 둘 다 F이고,

Y⁰¹ 및 Y⁰²는, 서로 독립적으로, F, Cl 또는 CN이고, 다르게는, 이들 중 하나가 H일 수 있고,

R⁰¹ 및 R⁰²는, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,

여기에는 키랄 화합물도 포함된다.

본 발명의 이러한 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는, 화학식 I-A의 하나 이상의 화합물을 1 중량% 내지 15%의 농도로, 가장 바람직하게는 2 중량% 내지 8%의 농도로 포함한다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 화학식 I-A의 화합물(들)에 추가적으로 또는 대안적으로, 하기 화학식 I-E의 화합물을 하나 이상 포함한다:

L⁰¹ 내지 L⁰³은, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L⁰¹은 F이고/이거나, L⁰²는 F이고,

R⁰은, 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, 이때 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰²- 또는 -C≡C-로 대체되고

n은 0 또는 1이다.

본 발명의 이러한 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-E-1의 하나 이상의 화합물을, 바람직하게는 2 중량% 내지 15%의 농도로, 및/또는 하기 화학식 I-E-2의 하나 이상의 화합물을, 바람직하게는 4 중량% 내지 20%의 농도로 포함한다:

상기 식에서, R⁰은 상기 화학식 I-E 하에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 n-알킬, 가장 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 또는 n-헵틸, 가장 바람직하게는 에틸 또는 n-프로필이다.

화학식 I-A 및 I-E의 군으로부터 선택되는 화합물은, 임의적 제 3 성분(본 발명에 따른 매질의 성분 C)을 구성한다.

각각의 실시양태에서, 상기 액정 매질은 모든 3가지 성분(성분 A 내지 C)을, 바람직하게는 15% 이상, 바람직하게는 20% 이상 50% 이하, 바람직하게는 45% 이하의 총 농도로 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하기 화학식 I-T의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R¹은 상기에서 화학식 I-A 하에 제시된 의미를 갖고,

L¹은 H 또는 F, 바람직하게는 F이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 하기 화학식 I-T-1 및 I-T-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 I-T의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R¹은 상기에서 화학식 I-T 하에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 n-알킬, 가장 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸 또는 n-헥실이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하기 화학식 I-N의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R¹은 상기에서 화학식 I-A 하에 제시된 의미를 갖고,

L¹은 H 또는 F, 바람직하게는 F이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 하기 화학식 I-N-1 및 I-N-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 I-N의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R¹은 상기에서 화학식 I-N 하에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 n-알킬, 가장 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸 또는 n-헥실이다.

화학식 I-A, 및/또는 I-T 및/또는 I-N 및/또는 I-E, 또는 이들 각각의 바람직한 하위화학식의 화합물(들)에 추가적으로, 하기 화학식 II의 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질(특히, 키랄 화합물이 또한 포함됨)이, 허용가능하게 높은 등명점, 및/또는 온도 및/또는 UV-부하, 특히 UV-부하에 대한 전압 보전율의 더 높은 안정성을 갖는 매질이 실현되게 하는 것으로 밝혀졌다:

상기 식에서,

m은 0 또는 1이고,

L²¹ 내지 L²³은, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²가 둘 다 F이고/이거나, L²³이 F이고,

R²은, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고, 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰²- 또는 -C≡C-로 대체됨), 바람직하게는, 1 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 n-알킬 또는 n-알콕시; 2 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬; 또는 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, 할로겐화된 알킬, 할로겐화된 알켄일 또는 할로겐화된 알콕시, 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, 일불화, 이불화 또는 올리고불화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 가장 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, n-알킬, n-알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬이고,

Y⁰¹ 및 Y⁰²는, 서로 독립적으로, F, Cl 또는 CN이고, 다르게는 이들 중 하나가 H일 수 있고,

X²는 F 또는 CF₃이다.

바람직하게는, 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 선택된다:

상기 식에서, R² 및 X²는 상기에서 화학식 II 하에 제시된 각각의 의미를 갖고, 극성 말단 기 X²는 화학식 II-1에서 바람직하게는 CF₃이고, 화학식 II-2에서 바람직하게는 F이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 추가적으로 하기 화학식 III의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, R³은 상기에서 화학식 I-A 하에 R¹에 대해 제시된 의미를 갖고, 극성 말단 기는 바람직하게는 F이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하기 화학식 III의 화합물, 바람직하게는 화합물; 바람직하게는 R³이 상기에서 화학식 III 하에 제시된 의미를 갖고, 더욱 바람직하게는 n-알킬, 더욱 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸 또는 n-헥실, 가장 바람직하게는 n-부틸인, 화합물을 하나 이상 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 따른 매질은 추가적으로 하기 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

R⁴ 및 R⁵는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고, 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 대체됨), 바람직하게는 1 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는, n-알킬 또는 n-알콕시; 2 내지 9개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬; 가장 바람직하게는 9개 이하의 탄소 원자를 갖는, n-알킬, n-알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬이고.

L⁵는 H 또는 F, 바람직하게는 F이고,

는

또는

, 바람직하게는

또는

이고,

n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 또는 1이고, 바람직하게는 m이 1이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 II-1 내지 II-8, 바람직하게는 하기 화학식 II-1 내지 II-4, 가장 바람직하게는 하기 화학식 II-3의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 II의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, R²는 상기에서 화학식 II 하에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 n-부틸 또는 n-펜틸이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-4, 바람직하게는 화학식 IV-3 및/또는 IV-4의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 IV의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, R⁴는 상기에서 화학식 IV 하에 제시된 의미를 가진다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 V-1 및 V-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 V의 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게는 화학식 V-1의 화합물 하나 이상 및 화학식 V-2의 화합물 하나 이상을 포함한다:

상기 식에서, R⁵ 및 L⁵는 상기에서 화학식 V 하에 제시된 의미를 가진다.

본원에서 알킬 또는 알콕시 라디칼(즉, 말단 CH₂ 기가 -O-로 대체된 알킬)은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 탄소 원자를 가지며, 따라서 바람직하게는 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 더욱이 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시이다.

옥사알킬, 즉 하나의 비-말단 CH₂ 기가 -O-로 대체된 알킬 기는 바람직하게는, 예컨대 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.

알켄일 기, 즉 하나 이상의 CH₂ 기가 -CH=CH-로 대체된 알킬 기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 따라서 바람직하게는 비닐, 프로프-1- 또는 프로프-2-엔일, 부트-1-, -2- 또는 부트-3-엔일, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 펜트-4-엔일, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 헥스-5-엔일, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 헵트-6-엔일, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 옥트-7-엔일, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 논-8-엔일, 데크-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 데크-9-엔일이다.

특히 바람직한 알켄일 기는 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일, C₅-C₇-4-알켄일, C₆-C₇-5-알켄일 및 C₇-6-알켄일, 특히 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일 및 C₅-C₇-4-알켄일이다. 특히 바람직한 알켄일 기의 예는 비닐, 1E-프로펜일, 1E-부텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-부텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일, 6-헵텐일 등이다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기가 통상적으로 바람직하다.

하나의 CH₂ 기가 -O-로 대체되고 다른 하나가 -CO-로 대체된 알킬 기에서, 이들 라디칼은 바람직하게는 인접한다. 따라서, 이들 라디칼은 함께 카보닐옥시 기 -CO-O- 또는 옥시카보닐 기 -O-CO-를 형성한다. 바람직하게는, 이러한 알킬 기는 직쇄이고 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다.

따라서, 이는 바람직하게는 아세틸옥시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세틸옥시메틸, 프로피오닐옥시메틸, 부티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세틸옥시에틸, 2-프로피오닐옥시에틸, 2-부티릴옥시에틸, 3-아세틸옥시프로필, 3-프로피오닐옥시프로필, 4-아세틸옥시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필, 4-(메톡시카보닐)-부틸이다.

둘 이상의 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -COO-로 대체된 알킬 기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 바람직하게는 비스-카복시-메틸, 2,2-비스-카복시-에틸, 3,3-비스-카복시-프로필, 4,4-비스-카복시-부틸, 5,5-비스-카복시-펜틸, 6,6-비스-카복시-헥실, 7,7-비스-카복시-헵틸, 8,8-비스-카복시-옥틸, 9,9-비스-카복시-노닐, 10,10-비스-카복시-데실, 비스-(메톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(메톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스-(메톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(메톡시카보닐)-부틸, 5,5-비스-(메톡시카보닐)-펜틸, 6,6-비스-(메톡시카보닐)-헥실, 7,7-비스-(메톡시카보닐)-헵틸, 8,8-비스(메톡시카보닐)-옥틸, 비스-(에톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(에톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스-(에톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(에톡시카보닐)-부틸, 5,5-비스-(에톡시카보닐)-헥실이다.

CN 또는 CF₃에 의해 일치환된 알킬 또는 알켄일 기는 바람직하게는 직쇄이다. CN 또는 CF₃에 의한 치환은 임의의 목적하는 위치에서 이루어질 수 있다.

할로겐에 의해 적어도 일치환된 알킬 또는 알켄일 기는 바람직하게는 직쇄이다. 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이고, 다중치환의 경우에는 바람직하게는 F이다. 생성되는 기는 또한 과불화된 기를 포함한다. 일치환의 경우, F 또는 Cl 치환기는 임의의 목적하는 위치에 존재할 수 있지만, 바람직하게는 ω-위치에 존재한다. 말단 F 치환기를 갖는 특히 바람직한 직쇄 기의 예는 플루오르메틸, 2-플루오르에틸, 3-플루오르프로필, 4-플루오르부틸, 5-플루오르펜틸, 6-플루오르헥실 및 7-플루오르헵틸이다. 그러나, F의 다른 위치들이 배제되지는 않는다.

할로겐은 F, Cl, Br 및 I를 의미하고, 바람직하게는 F 또는 Cl, 가장 바람직하게는 F이다. R¹ 내지 R⁵ 및 R⁰는 각각 극성 또는 비-극성 기일 수 있다. 극성 기의 경우, 이는 바람직하게는 CN, SF₅, 할로겐, OCH₃, SCN, COR⁵, COOR⁵ 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖고 일불화되거나, 올리고불화되거나 또는 다중불화된 알킬 또는 알콕시 기로부터 선택된다. R⁵는 1 내지 4개, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 임의로 불화된 알킬이다. 특히 바람직한 극성 기는 F, Cl, CN, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F, C₂F₅ 및 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CF₃, OCHF₂ 및 OCF₃으로부터 선택된다. 비-극성 기의 경우, 이는 바람직하게는 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알콕시이다.

R¹ 내지 R⁵ 및 R⁰는 각각 비키랄 또는 키랄 기일 수 있다. 키랄 기의 경우, 이는 바람직하게는 하기 화학식 I^*이다:

상기 식에서,

Q¹은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 기, 또는 단일 결합이고,

Q²는, F, Cl, Br 또는 CN에 의해 일치환 또는 다중치환되거나, 또는 비치환될 수 있고 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, 산소 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO- 또는 -CO-S-로 대체될 수 있으며,

Q³은 F, Cl, Br, CN 또는 Q²에 대해 정의된 바와 같으나 Q²와는 상이한 알킬 또는 알콕시 기이다.

화학식 I^*의 Q¹이 알킬렌-옥시 기인 경우, O 원자는 바람직하게는 키랄 탄소 원자에 인접한다.

화학식 I^*의 바람직한 키랄 기는 2-알킬, 2-알콕시, 2-메틸알킬, 2-메틸알콕시, 2-플루오로알킬, 2-플루오로알콕시, 2-(2-에틴)-알킬, 2-(2-에틴)-알콕시, 1,1,1-트라이플루오로-2-알킬 및 1,1,1-트라이플루오로-2-알콕시이다.

특히 바람직한 키랄 기 I^*은, 예컨대 2-부틸(=1-메틸프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸옥틸옥시이다. 2-헥실, 2-옥틸, 2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-헥실, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸 및 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시가 매우 바람직하다.

또한, 비키랄 분지쇄 알킬 기를 함유하는 화합물은, 예컨대 결정화되는 경향의 감소 때문에 경우에 따라 중요할 수 있다. 이러한 유형의 분지쇄 기는 일반적으로 하나보다 많은 쇄 분지를 함유하지 않는다. 바람직한 비키랄 분지쇄 기는 이소프로필, 이소부틸(=메틸프로필), 이소펜틸(=3-메틸부틸), 이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸부톡시이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은, 각각 중합가능한 화합물이고 각각 1개, 2개 또는 그 이상의 반응성 기(이들은 각각, 중합가능한 기임)를 포함하는 하나 이상의 반응성 화합물을 포함한다. 이러한 메소젠성 물질은 바람직하게는, 매트릭스 또는 네트워크 형태를 가질 수 있는 중합체 형성에 의해 청색 상에서 안정화된다.

디스플레이 용도에 사용하는 경우, 그 자체로 순수한 청색 상(BP)을 나타내는 전형적인 물질의 온도 범위는 일반적으로 충분히 넓지 않다. 이러한 물질은 전형적으로, 단지 몇 °, 예컨대 약 3 내지 4°의 작은 온도 범위에 걸쳐 연장되는 청색 상을 가진다. 따라서, 이러한 물질이 실제적인 용도(예컨대, 디스플레이)에 적합하도록 하기 위해서는, 청색 상의 온도 범위를 연장하는 추가적인 안정화가 필요하다.

중합체 형성에 의해 청색 상을 안정화시키기 위해서는, 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이 편리하게는 적절한 키랄 도판트(하나 이상의 적합한 키랄 화합물) 및 임의적으로 하나 이상의 추가적 RM과 조합된다. 결과적인 혼합물은 LC 셀(또는 디스플레이 패널) 내로 충전된다. 이어서, LC 셀/패널은, 혼합물이 청색 상으로 존재하는 특정 온도에서 유지된다(예컨대, 청색 상이 특정 온도에서 관찰될 수 있을 때까지 가열되거나 냉각된다). 이러한 온도는 전체 중합 공정 동안 유지된다. 화학식 I의 중합가능한 화합물 및 임의의 추가적 RM의 중합은 전형적으로, 전형적인 매질-압력 수은-증기 램프의 UV 조사에 의해 제어된다. 표준 조건은, 예를 들어 380 nm의 파장에서 3 mW/cm²를 180초 동안 사용하는 것이다. LC 물질의 손상을 막기 위해, 적절한 광학 필터를 추가적으로 사용할 수 있다.

하기에서는, 수득된 중합체-안정화된 청색 상(BP)의 안정성에 대한 기준이 간략히 설명된다.

중합체-안정화의 탁월한 품질을 보장하는 것은, PS-BP를 디스플레이 용도에 사용하는데 있어서 중요하다. 중합체-안정화의 품질은 몇몇 기준에 의해 판단된다. 광학 검사는 우수한 중합을 보장한다. 시험 셀/패널에서 관찰되는 임의의 결함 및/또는 헤이즈는 최적이 아닌 중합체-안정화의 지표이다. 다양한 부하/스트레스 조건 하의 전광 검사는 PS-BP의 장기 안정성을 보장한다. 전형적인 디스플레이 매개변수는 소위 메모리 효과(ME)이다. 메모리 효과는, 하나 이상의 스위칭 사이클을 수행한 후 잔류 투과율의 표준화된 척도로서, 스위칭-온을 위한 명암비와 스위칭-오프를 위한 명암비의 차이로서 정의된다. 1.0의 메모리 효과 값은 탁월한 중합체-안정화의 지표이다. 1.1 초과의 메모리 효과 값은 청색 상의 불충분한 안정화를 나타낸다.

본 발명은 또한, 화학식 I의 하나 이상의 화합물, 화학식 I-A, I-E, I-T, I-N, II, III, IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 및 키랄 도판트를 포함하는 LC 매질; 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 단독으로 또는 각각의 혼합물로부터의 하나 이상의 추가의 중합가능한 화합물과의 조합으로 중합시켜 수득가능한 중합체-안정화된 시스템; 및 청색 상을 갖는 전광 디스플레이에서의 상기 안정화된 시스템의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 중합체-안정화된 디스플레이를 제조하기 위해, 상기 중합가능한 화합물은 중합되거나 가교결합되며, 하나 이상의 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 포함하는 경우, 전압을 인가하여 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 중의 동일 반응계 내 중합에 의해, 상기 중합가능한 화합물은 중합되거나 가교결합된다. 이러한 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 물질(즉, 키랄 화합물 및 중합체 전구체를 포함하는 메소젠성 혼합물)이 청색 상으로 존재하는 온도에서 중합을 수행하는 것이 바람직하다.

적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV-유도된 광중합이며, 이는 상기 중합가능한 화합물을 UV 복사선에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 임의적으로, 하나 이상의 중합 개시제를 상기 중합가능한 화합물에 가할 수 있다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG))이다. 중합 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.

본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 개시제가 없는 중합에도 적합하며, 이는, 더 낮은 재료 비용 및 특히 가능한 잔량의 개시제에 의한 LC 매질의 더 적은 오염 또는 생성물의 더 적은 열화와 같은 상당한 이점을 수반한다. 따라서, 상기 중합은 개시제의 첨가 없이 수행될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 중합 개시제를 함유하지 않는다.

상기 중합가능한 성분(성분 A) 또는 상기 LC 매질은 또한, 예를 들어 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어, 이르가녹스(Irganox, 등록상표) 시리즈(시바 아게)로부터의 시판 안정화제, 예를 들어 이르가녹스(등록상표) 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 상기 중합가능한 성분(성분 A)의 총량을 기준으로 이의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 2,000 ppm 범위, 가장 바람직하게는 0.2% 또는 약 0.2%이다.

본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 화학식 P의 중합가능한 화합물은 개별적으로 중합될 수 있지만, 2종 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 또는 하나 이상의 본 발명에 따른 중합가능한 화합물과 추가의 중합가능한 화합물(공단량체)(이는 바람직하게는 메소젠성 또는 액정임)을 포함하는 혼합물을 포함하는 혼합물을 중합하는 것도 가능하다. 이러한 혼합물의 중합의 경우, 공중합체가 형성된다. 2종 이상의 본 발명에 따른 화합물의 혼합물 또는 하나 이상의 본 발명에 따른 화합물과 하나 이상의 추가의 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물이 바람직하게는 사용된다. 본 발명은 또한, 상기 및 하기 언급되는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 이러한 중합가능한 화합물 및 공단량체는 메소젠성 또는 비-메소젠성이고, 바람직하게는 메소젠성 또는 액정이다.

본 발명에 따른 중합체-안정화된 디스플레이를 위한 중합체 전구체에 사용하기 위한 적합하고 바람직한 공단량체는, 예를 들어 하기 화학식 M1 내지 M29로부터 선택된다:

상기 식에서,

P¹ 및 P²는, 각각 서로 독립적으로, 중합가능한 기이고, 바람직하게는 상기 및 하기에서 P^a에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시- 또는 에폭시 기이고,

Sp¹ 및 Sp²는, 각각 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 스페이서 기이고, 바람직하게는 상기 및 하기에서 Sp^a에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 특히 바람직하게는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-CO-O- 또는 -(CH₂)_p1-O-CO-O-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, 이들 기는 O-원자를 통해, 인접한 고리에 연결되고,

다르게는, P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 중 하나 이상이 또한 R^aa일 수 있되, 단, 상기 화합물 중에 존재하는 P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 중 적어도 하나는 R^aa가 아니고,

R^aa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 -CH₂- 기는, 서로 독립적으로, O 또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P¹-Sp¹-로 대체될 수 있음), 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 일불화 또는 다중불화된 직쇄 또는 분지쇄, 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시이고, 이때 알켄일- 및 알킨일 기는 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지쇄 기는 3개 이상의 탄소 원자를 갖고,

R⁰ 및 R⁰⁰은, 각각의 경우, 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,

R^y 및 R^z는, 각각 서로 독립적으로, H, F, CH₃ 또는 CF₃이고,

Z¹은 -O-, -CO-, -C(R^yR^z)- 또는 -CF₂CF₂-이고,

Z² 및 Z³은, 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, 또는 -(CH₂)_n-이고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,

L은, 각각의 경우 서로 독립적으로, F, Cl, CN, SCN, SF₅ 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 일불화 또는 다중불화된, 직쇄 또는 분지쇄, 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F이고,

L' 및 L"는, 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl이고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,

s는 0, 1, 2 또는 3이고,

t는 0, 1 또는 2이고,

x는 0 또는 1이다.

상기 액정 매질이 청색 상인 온도에서 작동가능하고/하거나 작동하는 본 발명에 따른 디스플레이에 사용하기 적합하고 바람직한 공단량체는, 예를 들어 상기 중합체-안정화된 시스템의 전구체 중에 1 내지 9 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 7 중량% 범위의 농도로 존재하는 일반응성 화합물의 군으로부터 선택된다. 바람직한 일반응성 화합물은 화학식 M1 내지 M29의 화합물이며, 이때 상기 화합물이 단지 하나의 반응성 기를 갖도록, P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 중 하나 이상은 R^aa이다.

특히 바람직한 일반응성 화합물은 하기 화학식 M16-A 및 M17-A의 화합물이다:

상기 식에서, P¹, Sp¹ 및 R^aa는 상기 제시된 각각의 의미를 가진다.

이들 중에서, 하기 화학식 M17-A'의 화합물이 특히 바람직하다:

상기 식에서,

n은 1 내지 16, 바람직하게는 2 내지 8 범위의 정수, 바람직하게는 짝수 정수이고,

m은 1 내지 15, 바람직하게는 2 내지 7 범위의 정수이다.

상기 LC 매질 또는 상기 매질 중에 존재하는 중합가능하거나 중합된 성분이 하나 이상의 하기 화학식 M10-A의 화합물을 포함하는, 상기 및 하기 기술되는 LC 매질, LC 디스플레이, 방법 또는 용도가 특히 바람직하다:

상기 식에서, P^a, P^b, Sp^a, Sp^b, s1, s2 및 L은 상기 및 하기 제시되는 의미를 갖고, r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고, 및 Z² 및 Z³은, 각각 서로 독립적으로, -CF₂-O- 또는 -O-CF₂-를 나타내고, 바람직하게는 Z²는 -CF₂-O-이고, Z³은 -O-CF₂-이거나 그 역도 성립하고, 가장 바람직하게는, Z²는 -CF₂-O-이고, Z³은 -O-CF₂-이다.

화학식 I의 화합물은 당업자에게 공지된 통상적인 방법으로 이용가능하다. 출발 물질은, 예를 들어 시판되거나 공개된 방법에 의해 이용가능한 하기 유형의 화합물일 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은, 화학식 I의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 이로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 이로 전적으로 이루어진 성분 A를 포함한다.

본원에서 "포함한다"라는 것은, 조성물과 관련하여 지칭되는 물질, 예컨대 매질 또는 성분이 해당 화합물 또는 화합물들을 바람직하게는 10% 이상, 가장 바람직하게는 20% 이상의 총 농도로 함유함을 의미한다.

이와 관련하여 "주로 이루어진다"라는 것은, 지칭된 물질이 해당 화합물 또는 화합물들을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상 함유함을 의미한다.

이와 관련하여 "전적으로 이루어진다"라는 것은, 지칭된 물질이 해당 화합물 또는 화합물들을 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0% 함유함을 의미한다.

본 발명에 따른 액정 매질에 포함되는 화학식 I의 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 10%, 더욱 바람직하게는 1 중량% 내지 8% 범위이다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 변조 매질은,

- 바람직하게는 1 중량% 내지 8 중량%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I의 화합물,

- 5 중량% 내지 30 중량%의 총 농도, 더욱 바람직하게는 10 중량% 내지 25 중량%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I-A의 화합물,

- 바람직하게는30 중량% 내지 70 중량%의 총 농도, 더욱 바람직하게는 45 중량% 내지 65 중량%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I-T의 화합물, 및

- 5 중량% 내지 45 중량%의 총 농도, 더욱 바람직하게는 15 중량% 내지 40 중량%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I-N의 화합물, 및

- 3 중량% 내지 30 중량%의 총 농도, 더욱 바람직하게는 5 중량% 내지 25 중량%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I-E의 화합물,

- 임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 바람직하게는 1 중량% 내지 15 중량%의 농도의, 화학식 IV 및 V의 화합물(존재하는 경우)의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 및/또는

- 20 μm^-1 이상의 HTP를 갖는, 바람직하게는 1 중량% 내지 20 중량%의 농도의 하나 이상의 키랄 화합물.

본원에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한,

- 호스트 혼합물의 구성성분들의 농도는, 키랄 도판트(들) 및 중합체 전구체를 제외한 총 호스트 혼합물에 대하여 제시되고,

- 키랄 도판트(들)의 농도는, 키랄 도판트(들)는 포함하지만 중합체 전구체는 제외한 총 호스트 혼합물에 대하여 제시되고,

- 중합체 전구체 및 이의 구성성분들의 농도는 총 혼합물(즉, 호스트 혼합물, 키랄 도판트(들) 및 중합체 전구체로 이루어진 혼합물)에 대하여 제시된다.

본 발명의 혼합물은 바람직하게는 화학식 I-T 및 I-N 및 임의적으로 I-A 및/또는 I-E의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을, 바람직하게는 5% 이상 70% 이하, 바람직하게는 10% 이상 50% 이하, 가장 바람직하게는 20% 이상 40% 이하 범위의 총 농도로 포함한다.

특히, 본 발명의 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I-T의 화합물을 5% 이상 60% 이하, 바람직하게는 10% 이상 50% 이하, 가장 바람직하게는 12% 이상 40% 이하 범위의 총 농도로 포함한다.

특히, 본 발명의 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I-N의 화합물을 5% 이상 40% 이하, 바람직하게는 10% 이상 30% 이하, 가장 바람직하게는 11% 이상 25% 이하 범위의 총 농도로 포함한다.

본 발명의 혼합물이 하나 이상의 화학식 I-A의 화합물을 포함하는 경우, 이러한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 3% 이상 30% 이하, 바람직하게는 4% 이상 15% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이상 11% 이하 범위이다.

본 발명의 혼합물이 하나 이상의 화학식 I-E-1의 화합물을 포함하는 경우, 이러한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 1% 이상 35% 이하, 바람직하게는 3% 이상 30% 이하, 가장 바람직하게는 4% 이상 25% 이하 범위이다.

본 발명의 혼합물이 하나 이상의 화학식 I-E-2의 화합물을 포함하는 경우, 이러한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 1% 이상 35% 이하, 바람직하게는 3% 이상 30% 이하, 가장 바람직하게는 4% 이상 25% 이하 범위이다.

본 발명의 혼합물이 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함하는 경우, 이러한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 1% 이상 15% 이하, 바람직하게는 2% 이상 10% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이상 8% 이하 범위이다.

적합한 키랄 화합물은 20μm^-1 이상, 바람직하게는 40μm^-1 이상, 가장 바람직하게는 60μm^-1 이상의 나선형 비틀림력(helical twisting power, HTP)의 절대값을 갖는 것이다. HTP는 20℃에서 MLC-6260에서 측정한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는, 메소젠성 구조를 갖고 바람직하게는 그 자체로 하나 이상의 메조-상, 특히 하나 이상의 콜레스테릭 상을 나타내는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 상기 액정 매질을 구성하는 바람직한 키랄 화합물은, 특히 널리 공지된 키랄 도판트, 예컨대 콜레스테릴-노나노에이트(또한, 약어로 CN), R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, R/S-5011, CB-15(모두 독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA))이다. 하나 이상의 키랄 잔기 및 하나 이상의 메소젠성 기를 갖거나, 키랄 잔기와 함께 메소젠성 기를 형성하는 하나 이상의 방향족 또는 지환족 잔기를 갖는 키랄 도판트가 바람직하다. 본원에 개시내용이 참고로 인용된 독일 특허 제 34 25 503 호, 독일 특허 제 35 34 777 호, 독일 특허 제 35 34 778 호, 독일 특허 제 35 34 779 호, 독일 특허 제 35 34 780 호, 독일 특허 제 43 42 280 호, 유럽 특허 제 01 038 941 호 및 독일 특허 제 195 41 820 호에 개시되어 있는 키랄 잔기 및 메소젠성 키랄 화합물이 더 바람직하다. 유럽 특허 제 01 111 954.2 호에 개시된 키랄 바이나프틸 유도체, 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/34739 호에 개시된 키랄 바이나프톨 유도체, 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/06265 호에 개시된 키랄 TADDOL 유도체, 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/06196 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/06195 호에 개시된, 하나 이상의 불화된 연결기 및 하나의 말단 키랄 잔기 또는 하나의 중심 키랄 잔기를 갖는 키랄 도판트가 특히 바람직하다.

바람직한 실시양태가 하기 제시된다:

- 상기 매질은 화학식 I, 바람직하게는 화학식 I1 및/또는 I2의 화합물을 1개, 2개 또는 3개 포함하고,

- 상기 매질은 화학식 I-E, 바람직하게는 화학식 I-E-1의 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 4개 포함하고/하거나,

- 상기 매질은 화학식 II, 바람직하게는 화학식 II-3의 화합물을 1개, 2개, 또는 그 이상 포함하고/하거나,

- 상기 매질은 화학식 III의 화합물을 하나 이상 포함하고/하거나,

- 상기 매질은 화학식 IV, 바람직하게는 화학식 IV-2의 화합물을 1개, 2개, 또는 그 이상 포함하고/하거나,

- 상기 매질은 화학식 V의 화합물을 1개, 2개, 3개, 또는 그 이상 포함하고/하거나,

- 상기 매질은, 바람직하게는 20 νm^-1 이상의 나선형 비틀림력을 갖는 키랄 화합물을 1개, 2개, 3개, 또는 그 이상 포함한다.

통상적인 액정 물질, 특히 하나 이상의 화학식 I-A 및/또는 I-E 및/또는 I-N 및/또는 I-T 및/또는 II 및/또는 III의 화합물과 혼합된, 심지어 비교적 적은 비율의 화학식 I의 화합물이, 더 낮은 작동 전압 및 더 넓은 작동 온도 범위를 야기하는 것으로 밝혀졌다.

화학식 I, I-A, I-E, I-N, I-T, 및 II 내지 V의 화합물은 무색이고, 안정하며, 서로 및 다른 액정 물질과 용이하게 혼화성이다.

화학식 I 및 임의적으로 I-A, I-E, I-N 및 I-T, 및 II 내지 V의 화합물의 최적 혼합 비는 목적하는 특성, 화학식 I 및/또는 I-A 및/또는 I-E 및/또는 I-N 및/또는 I-T, 및/또는 II 내지 V의 성분들의 선택, 및 존재할 수 있는 임의의 다른 성분들의 선택에 의존한다. 상기 제시된 범위 이내의 적합한 혼합 비는 경우에 따라 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물 중의 각각의 개별적인 화학식 I, I-A, I-E, I-N 및 I-T의 화합물의 총량은, 화합물들의 총량이 85% 이상인 한, 대부분의 경우 중요하지 않다.

따라서, 상기 혼합물은 다양한 특성의 최적화를 위해 하나 이상의 추가의 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 화학식 I 및 임의적으로 I-A 및/또는 I-E 및/또는 I-N 및/또는 I-T의 화합물의 총 농도가 높을수록, 작동 전압 및 작동 온도 범위에 대한 영향은 일반적으로 더 크다.

본 발명에 따른 매질에 바람직하게 사용될 수 있는 화학식 I, I-A, I-E, I-N, I-T, 및 II 내지 V의 개별적인 화합물은 공지되어 있거나, 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

편광자, 전극 기판 및 표면-처리된 전극으로부터의, 본 발명에 따른 MLC 디스플레이의 구성은 이러한 유형의 디스플레이의 통상적인 구성에 대응한다. 통상적인 구성이라는 용어는 본원에서 넓게 적용되며, 또한 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM에 기초한 매트릭스 디스플레이 소자를 비롯한 MLC 디스플레이의 모든 유도 형태 및 변형을 포괄하지만, 특히 바람직한 것은 단지 하나의 기판 상에만 전극을 갖는, 즉, IPS 디스플레이에 바람직하게는 하나의 확립된 구조로 사용되는 것과 같은 소위 인터-디지털(inter-digital) 전극을 갖는 디스플레이이다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이와 비틀린 네마틱 셀에 기초한 통상적인 디스플레이 사이의 유의적 차이는 액정 층의 액정 매개변수의 선택으로 이루어진다.

본 발명에 따른 매질은 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 성분들을 유리하게는 승온에서 서로 용해시킨다. 적합한 첨가제에 의해, 본 발명에 따른 액정 상은 지금까지 개시된 모든 유형의 액정 디스플레이 소자에 사용할 수 있도록 개질될 수 있다. 이러한 유형의 첨가제는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌[H. Kelker and R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980]에 상세하게 기재되어 있다. 예를 들면, 착색된 게스트-호스트 시스템을 제조하기 위하여 다색성 염료가 첨가될 수 있거나, 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질시키기 위하여 물질이 첨가될 수 있다. 또한, 안정화제 및 항산화제를 첨가할 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물은 TN, STN, ECB 및 IPS 용도, 및 등방성 스위칭 모드(ISM) 용도에 적합하다. 그러므로, 이들의 전광 장치에서의 용도, 및 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질을 함유하는 전광 장치가 본 발명의 주제이다.

본 발명의 혼합물은 광학적으로 등방성 상태에서 작동되는 장치에 매우 적합하다. 본 발명의 혼합물은 놀랍게도 개별적인 용도에 매우 적합한 것으로 밝혀졌다.

광학적으로 등방성 상태에서 작동되거나 작동될 수 있는 전광 장치는 최근 비디오, TV 및 멀티-미디어 용도와 관련하여 점점 관심이 높아지고 있다. 이는 액정의 물리적 특성에 기초한 전광 효과를 이용하는 통상적인 액정 디스플레이가 상당히 높은 스위칭 시간을 나타내기 때문이며, 이는 상기 용도에 바람직하지 않다. 뿐만 아니라, 대부분의 통상적인 디스플레이는 명암의 상당한 시야각 의존성을 나타내며, 이는 다시, 바람직하지 않은 특성을 보상하기 위한 수단을 필요로 하게 된다.

등방성 상태에서 전광 효과를 이용하는 장치와 관련하여, 예컨대 독일 특허 출원 제 102 17 273 A1 호는 변조를 위한 액정 조절 매질이 작동 온도에서 등방성 상으로 존재하는 광 조절(광 변조) 소자를 개시한다. 이들 광 조절 소자는 매우 짧은 스위칭 시간 및 명암의 우수한 시야각 의존성을 갖는다. 그러나, 상기 소자들의 구동 또는 작동 전압은 일부 용도에서 매우 자주 부적합하게 높다.

독일 특허 제 102 41 301 호는 구동 전압을 상당히 감소시키는 전극의 특수한 구조를 기재한다. 그러나, 이들 전극은 광 조절 소자의 제조 방법을 더 복잡하게 만든다.

뿐만 아니라, 예컨대 독일 특허 제 102 17 273 A1 호 및 독일 특허 제 102 41 301 호에 개시된 광 조절 소자는 상당한 온도 의존성을 나타낸다. 광학적으로 등방성 상태인 조절 매질에서 전기장에 의해 유도될 수 있는 전광 효과는 조절 매질의 등명점에 가까운 온도에서 가장 두드러진다. 이 범위에서, 광 조절 소자는 이들의 특징적인 전압의 최저값을 가지며, 따라서 최저 작동 전압을 필요로 한다. 온도가 높아짐에 따라 특징적인 전압, 따라서 작동 전압이 현저하게 증가한다. 전형적인 온도 의존성 값은 대략 수 V/℃ 내지 약 10 V/℃ 또는 그 이상이다. 독일 특허 제 102 41 301 호가 등방성 상태에서 작동 가능하거나 작동되는 장치용 전극의 다양한 구조를 기재하는 반면, 독일 특허 제 102 17 273 A1 호는 등방성 상태에서 작동 가능하거나 작동되는 광 조절 소자에 유용한 다양한 조성의 등방성 매질을 개시한다. 이들 광 조절 소자에서 문턱 전압의 상대적인 온도 의존성은 등명점보다 1℃ 더 높은 온도에서 약 50%/℃이다. 이 온도 의존성은 온도가 증가함에 따라 감소되어서, 등명점보다 5℃ 더 높은 온도에서 약 10%/℃이 된다. 그러나, 상기 광 조절 소자를 이용하는 다수의 실용적인 디스플레이 용도에서, 전광 효과의 온도 의존성은 너무 높다. 대조적으로, 실용 면에서는 작동 전압이 적어도 수 ℃, 바람직하게는 약 5℃ 이상, 더욱더 바람직하게는 약 10℃ 이상, 특히 약 20℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 작동 온도로부터 독립적인 것이 바람직하다.

최근, 본 발명의 혼합물의 사용이 상기 및 독일 특허 제 102 17 273 A1 호, 독일 특허 제 102 41 301 호 및 독일 특허 제 102 536 06 호에 기재된 바와 같이 광 조절 소자에서 조절 매질로서 매우 적합하고, 상기 전광 장치의 작동 전압이 작동하는 온도 범위를 확대시키는 것으로 밝혀졌다. 이 경우, 광학적으로 등방성 상태 또는 청색 상은 거의 완전히 또는 완전히 작동 온도로부터 독립적이다.

이 효과는, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2004/046 805 호에 기재되어 있는 바와 같이, 메소젠성 조절 매질이 하나 이상의 소위 "청색 상"을 나타내는 경우 더욱더 뚜렷하다. 매우 높은 키랄 트위스트를 갖는 액정은 하나 이상의 광학적으로 등방성 상을 가질 수 있다. 이들이 개별적인 콜레스테릭 피치를 갖는 경우, 이들 상은 충분히 큰 셀 간격을 갖는 셀에서 청색으로 나타난다. 따라서, 이들 상을 "청색 상"이라고도 부른다(문헌[Gray and Goodby, "Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill, USA, Canada (1984)] 참조). 청색 상으로 존재하는 액정에 대한 전기장의 효과, 및 무-전계 액정에서 관찰될 수 있는 현재까지 확인된 청색 상의 세 유형(즉, BP I, BP II 및 BP III)은 예컨대 문헌[H.S. Kitzerow, "The Effect of Electric Fields on Blue Phases", Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1991), Vol. 202, p. 51-83]에 기재되어 있다. 청색 상 또는 청색 상들을 나타내는 액정에 전기장을 가하는 경우, 청색 상 I, II 및 III과는 상이한 추가의 청색 상 또는 다른 상이 나타남은 주목할만하다.

본 발명의 혼합물은,

- 하나 이상, 특히 2개의 전극;

- 전극의 어셈블리;

- 하나 이상의 편광 소자; 및

- 상기 조절 매질

을 포함하는 전광 광 조절 소자에 사용될 수 있으며, 상기 광 조절 소자는 구동되지 않는 상태일 때 조절 매질이 광학적으로 등방성 상인 온도에서 작동된다(또는 작동될 수 있다). 본 발명의 조절 매질은 특징적인 온도, 바람직하게는 약 -30℃ 내지 약 90℃, 특히 약 70℃ 내지 80℃까지의 등명점을 갖는다.

광 조절 소자의 작동 온도는 바람직하게는 조절 매질의 청색 상으로의 특징적인 전이 온도보다 높고, 일반적으로 작동 온도는 상기 특징적인 온도보다 약 0.1 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 10℃ 더 높다. 작동 온도가 조절 매질의 청색 상으로의 전이 온도 내지 조절 매질의 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이 온도(이는 등명점이다)인 것이 매우 바람직하다. 그러나, 광 조절 소자는 또한 조절 매질이 등방성 상인 온도에서도 작동될 수 있다.

본 발명의 목적을 위해, 용어 "특징적인 온도"는 다음과 같이 정의된다.

- 온도의 함수로서의 특징적인 전압이 최소치인 경우, 이 최소치에서의 온도는 특징적인 온도로서 표시된다.

- 온도의 함수로서의 특징적인 전압이 최소치를 갖지 않는 경우 및 조절 매질이 하나 이상의 청색 상을 갖는 경우, 청색 상으로의 전이 온도는 특징적인 온도로서 표시되며, 하나보다 많은 청색 상이 존재하는 경우에는, 청색 상으로의 최저 전이 온도가 특징적인 온도로서 표시된다.

- 온도의 함수로서의 특징적인 전압이 최소치를 갖지 않는 경우 및 조절 매질이 청색 상을 갖지 않는 경우, 등방성 상으로의 전이 온도는 특징적인 온도로서 표시된다.)

본 발명의 문맥에서, 용어 "알킬"은, 본원의 상세한 설명의 부분 또는 특허청구범위에서 다른 방식으로 정의되지 않는 한, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 및 분지쇄 탄화수소 (지방족) 라디칼을 의미한다. 탄화수소 라디칼은 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환되거나, 또는 비치환될 수 있다.

유전체는 또한 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는 추가의 첨가제도 포함할 수 있다. 예를 들면, 0 내지 5%의 다색성 염료, 항산화제 또는 안정화제를 첨가할 수 있다.

C는 결정질 상을 의미하고, S는 스멕틱 상을 의미하며, S_C는 스멕틱 C 상을 의미하고, N은 네마틱 상을 의미하며, I는 등방성 상을 의미하고, BP는 청색 상을 의미한다.

V_X는 X% 투과율을 위한 전압을 나타낸다. 따라서, 예컨대 V₁₀은 10% 투과율을 위한 전압을 나타내고, V₁₀₀은 100% 투과율(기판 표면에 수직인 시야각)을 위한 전압을 나타낸다. t_on(각각, τ_on)은 V₁₀₀(각각, V_max)의 값에 상응하는 작동 전압에서의 스위치-온 시간을 나타내고, t_off(각각, τ_off)는 상기 전압에서의 스위치-오프 시간을 나타낸다.

Δn은 광학 이방성을 나타낸다. Δε은 유전 이방성을 나타낸다(Δε=ε_∥-ε_⊥, 여기서 ε_∥은 종방향 분자 축에 평행한 유전 상수이고, ε_⊥은 종방향 분자 축에 수직인 유전 상수이다). 전광 데이터는, 달리 분명히 언급되지 않는 한, 20℃에서 첫번째 최소 투과율에서(즉, 0.5 μm의 (d·Δn) 값에서) TN 셀에서 측정된다. 광학 데이터는 달리 명백하게 언급되지 않는 한 20℃에서 측정된다.

임의로, 본 발명에 따른 광 변조 매질은 물리적 특성을 조정하기 위하여 추가의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이들 화합물은 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질 중 이들의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 더 바람직하게는 0 내지 20%, 가장 바람직하게는 5 내지 15%이다.

바람직하게는, 본 발명의 매질은 청색 상 범위 또는 하나보다 많은 청색 상이 존재하는 경우 청색 상의 조합된 범위를 갖되, 폭은 20° 이상, 바람직하게는 40° 이상, 더 바람직하게는 50° 이상, 가장 바람직하게는 60° 이상이다.

바람직한 실시양태에서, 이 상은 적어도 10 내지 30℃, 더 바람직하게는 적어도 10 내지 40℃, 가장 바람직하게는 적어도 0 내지 50℃이되, 적어도 상이 바람직하게는 온도를 하한치보다 낮게 연장시키는 동시에 상한치보다 높게 연장시킴을 의미한다.

다른 바람직한 실시양태에서, 이 상은 적어도 20 내지 40℃, 더 바람직하게는 적어도 30 내지 80℃, 가장 바람직하게는 적어도 30 내지 90℃이다. 이 실시양태는 강한 백라이트(backlight)(에너지를 소산시키고, 따라서 디스플레이를 가열시킴)를 갖는 디스플레이에 특히 적합하다.

바람직하게는 본 발명의 매질은 150 이상, 더욱 바람직하게는 200 이상, 더더욱 바람직하게는 300 이상, 가장 바람직하게는 400 이상의 유전 이방성을 가진다. 특히, 본 발명의 매질의 유전 이방성 값은 바람직하게는 700 이하, 더욱 바람직하게는 550 이하, 가장 바람직하게는 500 이하이다.

본원에서, 용어 "양의 유전율을 갖는 화합물"은 1.5 초과의 Δε을 갖는 화합물을 나타내며, 중성 유전율을 갖는 화합물은 -1.5 이상 1.5 이하의 Δε을 갖는 화합물이고, 음의 유전율을 갖는 화합물은 -1.5 미만의 Δε을 갖는 화합물이다. 이는 성분의 경우에도 동일하다. Δε은 1kHz 및 20℃에서 측정한다. 네마틱 호스트 혼합물 중 개별 화합물의 10% 용액의 결과로부터 화합물의 유전 이방성을 측정한다. 이들 시험 혼합물의 커패시티는 호메오트로픽(homeotropic) 배향을 갖는 셀 및 수평(homogeneous) 배향을 갖는 셀에서 측정한다. 두 유형의 셀의 셀 간격은 약 20μm이다. 인가되는 전압은 1kHz의 주파수 및 전형적으로 0.5 내지 1.0V의 제곱 평균의 제곱근 값을 갖는 방형파(rectangular wave)이지만, 이는 항상 개별적인 시험 혼합물의 커패시티 문턱값 미만으로 선택된다.

양의 유전율을 갖는 화합물의 경우에는 혼합물 ZLI-4792, 및 중성 유전율을 갖는 화합물 및 음의 유전율을 갖는 화합물의 경우에는 혼합물 ZLI-3086을 각각 호스트 혼합물로서 사용하며, 상기 두 혼합물은 모두 메르크 카게아아 제품이다. 화합물의 유전율은 해당 화합물을 첨가했을 때 호스트 혼합물의 개별적인 값의 변화로부터 결정되며, 해당 화합물의 100% 농도까지 외삽된다.

20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분을 그 자체로 측정하고, 다른 모든 것을 화합물과 같이 처리한다.

달리 명백하게 언급되지 않는 한, 용어 "문턱 전압"은 본원에서 광학 문턱값을 지칭하는 것으로서, 10% 상대 명암에 대해 제시되고(V₁₀), 용어 "포화 전압"은 광학 포화값을 지칭하는 것으로서, 90% 상대 명암에 대해 제시된다(V₉₀). 용량 문턱 전압[V₀, 프레데릭스-문턱값(Freedericksz-threshold)(V_Fr)이라고도 함]은 명백하게 언급되는 경우에만 사용된다.

본원에 제시된 매개변수의 범위는 모두 달리 명백하게 언급되지 않는 한 제한 값들을 모두 포함한다.

본원 전체에서, 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 모든 농도는 질량%로 제시되고 개별적인 전체 혼합물을 지칭하며, 모든 온도는 ℃로 제시되고, 모든 온도 차이는 ℃로 제시된다. 모든 물리적 특성은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고 20℃에 대해 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3nm의 파장에서 측정한다. 유전 이방성(Δε)은 1kHz의 주파수에서 측정한다. 문턱 전압, 및 모든 다른 전광 특성은 독일 메르크 카게아아에서 제조된 시험 셀에서 측정하였다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀은 22μm의 셀 간격을 가졌다. 전극은 1.13cm²의 면적 및 가드 고리(guard ring)를 갖는 원형 ITO 전극이었다. 배향 층은 호메오트로픽 배향(ε_⊥)의 경우 레시틴이고, 수평 배향(ε_∥)의 경우 재팬 신테틱 러버(Japan Synthetic Rubber)의 폴리이미드 AL-1054이었다. 0.3 또는 0.1V_rms의 전압을 갖는 사인파(sine wave)를 사용하는 주파수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 커패시티를 측정하였다. 전광 측정에 사용된 광은 백색 광이었다. 사용된 장치는 일본의 오츠카(Otsuka)의 시판 중인 장비이었다. 수직 관찰시 특징적인 전압을 측정하였다. 각각 10%, 50% 및 90% 상대 명암에 대해 문턱 전압(V₁₀), 중간-회색(mid-grey) 전압(V₅₀) 및 포화 전압(V₉₀)을 측정하였다.

액정 변조 물질을 메르크 카게아아의 개별적인 설비에서 제조된 전광 시험 셀 내에 충전하였다. 시험 셀은 하나의 기판 면 상에 인터-디지털 전극을 가졌다. 전극 폭은 10μm이고, 인접한 전극들 사이의 거리는 10μm이고, 셀 간격은 또한 10μm이었다. 이 시험 셀을 교차 편광기 사이에서 전광적으로 평가하였다.

저온에서, 충전된 셀은 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 텍스쳐를 나타내었으며, 인가된 전압 없이 교차 편광기 사이의 광학 투과율을 가졌다. 가열시, 제 1 온도(T₁)에서 혼합물은 광학적으로 등방성으로 변하며, 교차 편광기 사이에서 어두웠다. 이는 이 온도에서의 키랄 네마틱 상으로부터 청색 상으로의 전이를 나타내었다. 제 2 온도(T₂)에서, 셀은 인가된 전압, 전형적으로는 수십볼트, 광학 투과율의 최대치를 야기하는 특정 전압 하에서 전광 효과를 나타내었다. 전형적으로 더 높은 온도에서는 가시적인 전광 효과에 필요한 전압이 크게 증가하였으며, 이는 제 2 온도(T₂)에서의 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이를 나타내었다.

혼합물을 청색 상에서 전광적으로 사용할 수 있는 온도 범위[ΔT(BP)]는 가장 유리하게는 T₁ 내지 T₂로 확인되었다. 이 온도 범위[ΔT(BP)]는 본원의 실시예에서 제시되는 온도 범위이다. 전광 디스플레이는 또한 이 범위보다 높은 온도, 즉 T₂보다 높은 온도에서도 작동될 수 있으나, 단지 상당히 증가된 작동 전압에서만 그러하였다.

본 발명에 따른 액정 매질은 추가적인 첨가제 및 키랄 도판트를 통상적인 농도로 함유할 수 있다. 이들 추가적인 구성성분의 총 농도는 전체 혼합물에 기초하여 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6%이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1 내지 3%이다. 이들 및 유사한 첨가제의 농도는 본원의 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 농도 값 및 범위에 고려되지 않는다.

본 발명에 따른 액정 매질은 수개의 화합물, 바람직하게는 3 내지 30개, 더 바람직하게는 5 내지 20개, 가장 바람직하게는 6 내지 14개의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물을 통상적인 방식으로 혼합한다. 통상적으로, 더 적은 양으로 사용되는 화합물의 요구량을 더 많은 사용되는 화합물에 용해시킨다. 온도가 더 높은 농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 높은 경우, 용해 과정의 완결을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방식으로, 예컨대 화합물의 동족 혼합물 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물을 사용하여, 또는 구성성분이 그 자체로 혼합물에 이용되는 다용기-시스템을 사용하여, 매질을 제조할 수도 있다.

적합한 첨가제를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질은 TN-, TN-AMD, ECB-, VAN-AMD(수직 배향된 네마틱-능동 매트릭스 디스플레이)와 같은 액정 매질을 사용하는 모든 공지 유형의 액정 디스플레이, 특히 PDLD(중합체 분산된 액정)-, NCAP(네마틱 곡선형 배향된 중합체)- 및 PN(중합체 네트워크)-LCD와 같은 복합 시스템, 특별히 HPDLC(홀로그래픽 PDLC)에 사용될 수 있는 방식으로 개질될 수 있다.

융점 T(K,N), T(K,S) 또는 T(K,I), 각각; 스멕틱(S_X) 상으로부터 다른 스멕틱(S_Y) 상으로의 전이 온도 T(S_X,S_Y); 스멕틱(S)으로부터 네마틱(N) 상으로의 전이 온도 T(S,N); 등명점 T(N,I); 액정의 유리전이온도 T_g(사용되는 경우); 및 이 용도 전반에 걸친 임의의 다른 온도는 섭씨(즉, ℃)로 제시된다.

화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물은 당업자에게 공지되고 유기 화학의 표준 작업(예컨대, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organi-schen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 방법과 유사하게 제조될 수 있다.

본원 및 특히 하기 실시예에서, 상기 메소젠성 화합물의 구조를 약어(두문자어로도 지칭됨)로서 나타내었다. 이들 두문자어에서, 화학식은 하기 표 A 내지 C를 사용하여 하기와 같이 축약된다. 모든 기 C_nH_2n+1, C_mH_2m+1 및 C_lH_2l+1 또는 C_nH_2n-1, C_mH_2m-1 및 C_lH_2l-1은 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 1E-알켄일이다. 하기 표 A는, 본 발명의 화합물의 코어 구조의 고리 요소에 사용되는 코드를 열거한 것이고, 하기 표 B는 연결 기를 도시한 것이다. 하기 표 C는 좌측 또는 우측 말단 기에 대한 코드의 의미를 제공한다. 두문자는 임의적인 연결 기를 갖는 고리 요소에 대한 코드에 이어서 첫 번째 하이픈 및 좌측 말단 기에 대한 코드, 및 두 번째 하이픈 및 우측 말단 기에 대한 코드로 구성된다. 하기 표 D는 각각의 약어를 갖는 화합물의 예시적인 구조를 도시한다.

표 A: 고리 요소

표 B: 연결 기

표 C: 말단 기

상기 표에서, n 및 m은 각각 정수를 나타내고, 3개의 점 "..."은 상기 표로부터의 다른 약어를 위한 플레이스 홀더(place-holder)이다.

하기 표는 각각의 약어와 함께 예시적인 구조를 도시한 것이다. 이는, 약어에 대한 규칙의 의미를 설명하기 위해 도시된다. 이는 또한, 바람직하게 사용되는 화합물을 제시한다.

표 D: 예시적인 구조

상기 표에서, n(및, 존재한다면, m 및 l)은 바람직하게는, 서로 독립적으로, 1 내지 7, 바람직하게는 2 내지 6의 정수를 나타낸다.

하기 표 E는, 본 발명에 따른 액정 매질에서 안정화제로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 도시한다.

표 E

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 표 E의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

하기 표 F는, 본 발명에 따른 액정 매질에서 바람직하게는 키랄 도판트로 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 도시한다.

표 F

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 상기 표 F로부터의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 상기 표들로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 2종 이상, 바람직하게는 4종 이상 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는, 7종 이상, 바람직하게는 8종 이상의 화합물, 바람직하게는 상기 표 D로부터의 화합물의 군으로부터 선택되는 상이한 화학식의 화합물을 3종 이상, 바람직하게는 4종 이상 포함한다.

실시예

하기 실시예는 어떤 식으로도 본 발명을 제한하지 않고 본 발명을 예시하는 것이다.

그러나, 당업자에게는 물리적 특성으로부터 어떤 특성이 달성될 수 있고 어떤 범위에서 개질될 수 있는지 자명할 것이다. 따라서, 특히 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성들의 조합은 당업자에게 잘 정의되어 있다.

하기 표에 제시된 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 제조하고, 평가하였다.

소위 "HTP"는, LC 매질에서 광학적으로 활성이거나 키랄인 성분의 나선형 비틀림력(μm^-1)을 나타낸다. 달리 언급되지 않는 한, HTP는 시판되는 네마틱 LC 호스트 혼합물 MLD-6260(메르크 카게아아) 중에서 20℃의 온도에서 측정된다.

기준 실시예

LC 호스트 혼합물 N1을 다음과 같이 배합하였다:

중합가능한 LC 혼합물을 다음과 같이 배합하였다:

실험 방법:

상기 조성물을 제조하고, 550 rpm에서 교반하면서 80℃로 10분 동안 가열함으로써 균질화시켰다.

상기 조성물을 사용하여 시험 셀에 채웠다. 상기 시험 셀 디자인은, 배향 층은 갖지 않고, 하나의 표면 상에 10 마이크론 폭 및 10 마이크론 간격을 갖는 2개의 IPS 크롬 전극을 가졌다. 상기 셀 간격은 10 마이크론 이었다.

이렇게 채운 후, 상기 셀을 65℃로 가열하고(등방성 상), 이어서 중합 온도에 도달할 때까지 분 당 1℃로 천천히 냉각하였다.

이어서, 상기 셀을 UV 광원에 노출시켰다. 노출 조건: 수은 램프, 3 mW/cm², 8분 동안 390nm 필터.

기준선 시료는 약 1℃의 공정 윈도우 범위를 가졌다.

도 1은, 상이한 온도에서 중합된 BP 시료의 성능을 도시하는 것이다. 39.7℃ 내지 40.7℃의 중합 온도는 동일한 성능을 제공하였지만, 41.2℃에서의 성능은 좁은 공정 윈도우를 나타내도록 변하였다.

실시예 1

중합가능한 LC 혼합물을 다음과 같이 배합하였다:

기준 실시예에서와 같은 실험 방법을 사용하였다. 기준선 시료는 2℃ 초과 범위의 공정 윈도우를 가졌다.

도 2는, 상이한 온도에서 중합된 BP 시료의 성능을 도시하는 것이다. 37.1℃ 내지 39.1℃의 중합 온도는 동일한 성능을 제공하였다(도 1보다 더 넓은 공정 윈도우).

LCD 패널을 제작하는 경우, 가공 동안 패널에 걸쳐 온도 변화가 존재한다. 너무 많은 온도 변화가 존재하면, 상이한 영역에서 투과율이 상이하게 될 것이다. 이러한 불균일한 성능은 바람직하지 않다.

2℃ 공정 윈도우를 가짐으로써, 전체 패널에 걸쳐 동일한 성능을 달성하였으며, 전체 패널 표면에 걸친 복잡한 온도 제어의 필요성이 감소되거나 제거되었다(더 우수한 공정).

RM1을 하기 도시되는 RM2 또는 RM3으로 대체함으로써, 유사한 결과를 수득할 수 있다.

Claims

하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
P¹ 및 P²는, 서로 독립적으로, 중합가능한 기를 나타내고,
Sp¹ 및 Sp²는, 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
B는, 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환된, 페닐렌-1,2-다이일 또는 페닐렌-1,3-다이일이고,
A¹ 및 A²는, 서로 독립적으로, 및 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 4 내지 25개의 탄소 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
Z¹ 및 Z²는, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH₂-CH₂-CO-O-, -O-CO-CH₂-CH₂-, -CR⁰⁰R⁰⁰⁰-, 또는 단일 결합을 나타내고,
L은 P¹-, P¹-Sp¹-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂ , -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환된 실릴, 5 내지 20개의 고리 원자를 갖고 임의적으로 치환된 아릴 또는 헤테로아릴, 또는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN, P¹ 또는 P¹-Sp¹-로 대체될 수 있고,
R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Y¹은 할로겐이고,
R^x는 P¹, P¹-Sp¹-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH₂-기는, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F, Cl, P¹- 또는 P¹-Sp¹-로 대체됨), 5 내지 20개의 고리 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴, 아릴옥시, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시를 나타내고,
a는 1, 2 또는 3이고,
b는 1, 2 또는 3이고,
n은 1, 2, 3 또는 4이다.
제 1 항에 있어서,
화학식 I에서, A¹ 및 A²가, 각각 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(이때, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 임의적으로 N으로 대체됨), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체됨), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로-[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노-인단-2,5-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 또는 9,10-다이하이드로-페난트렌-2,7-다이일을 나타내고, 이들 모든 기는 비치환되거나 L로 일치환 또는 다중치환되는, 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 I1로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
P¹, P², Sp¹, Sp², A¹, A², Z¹, Z², L, a 및 b는 제 1 항에서 정의된 바와 같고,
r은 1, 2 또는 3이다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 I1a 및 I1b로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서, P¹, P², Sp¹, Sp², L 및 r은 제 2 항에서 정의된 바와 같다.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 I-A, I-E, I-N 및 I-T의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R⁰은 R¹의 의미를 갖고,
R¹은 제 2 항에서 제시된 의미를 갖고,
L⁰¹ 내지 L⁰³, L¹, L¹¹ 및 L¹²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이다.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하기 화학식 II의 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
L²¹ 내지 L²³은, 서로 독립적으로, H 또는 F이고,
R²는, 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, 이때 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰²- 또는 -C≡C-로 대체되고,
Y⁰¹ 및 Y⁰²는, 서로 독립적으로, F, Cl 또는 CN이고, 다르게는 이들 중 하나가 H일 수 있고,
R⁰¹ 및 R⁰²는, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하기 화학식 III의 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서, R³은 제 1 항에서 R¹에 대해 제시된 의미를 가진다.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R⁴ 및 R⁵는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나 F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F로 일치환 또는 다중치환되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, 이때 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 대체되고
L⁵는 H 또는 F이고,

는
또는
이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 또는 1이다.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 이의 중합가능한 성분들의 중합에 의해 안정화되는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 이의 중합가능한 성분의 중합으로 처리하는 것을 특징으로 하는 액정 매질의 안정화 방법.
광 변조(modulation) 소자 또는 전광 디스플레이에서의, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이.
제 13 항에 있어서,
상기 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이가, 액정 매질이 광학 등방성 상인 온도에서 작동하는 것을 특징으로 하는, 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이.
제 13 항에 있어서,
상기 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이가, 액정 매질이 청색 상으로 존재하는 온도에서 작동하는 것을 특징으로 하는, 광 변조 소자 또는 전광 디스플레이.