KR20180013957A - 액정 매질 - Google Patents

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KR20180013957A
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마르틴 엥겔
토르스텐 코덱
잉고 알메로트
록코 포르테
올리버 헵페르트
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 화합물; 바람직하게는 네마틱 상 및 음성 유전 이방성을 갖는
a) 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물, 및
b) 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물
을 포함하는 액정 매질; 및 이의 전기-광학 디스플레이, 특히 수직 배향(VA), 전기 제어 복굴절률(ECB), 플라즈마 이용 액정(PALC), 프린지-필드 스위칭(FFS) 또는 평면 스위칭(IPS) 효과를 기반으로 한 능동-매트릭스 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00146

[화학식 II]

Description

액정 매질
본 발명은 액정 매질; 액정 디스플레이에서 이들 액정 매질의 용도; 이들 액정 디스플레이, 특히 전기적으로 제어된 복굴절률(ECB: electrically controlled birefringence) 효과와 함께 호메오트로픽(homeotropic) 초기 배향의 유전 음성인 액정을 사용하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정 매질은 본 발명에 따른 디스플레이에서 특히 짧은 응답 시간과 동시에 높은 전압 보유율(VHR(voltage holding ratio) 또는 약칭하여 HR)에 의해 특징지어진다.
전기적으로 제어된 복굴절률의 원리, 즉 ECB 효과 또는 배향된 상의 변형(DAP: deformation of aligned phase) 효과는 1971년에 최초로 문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912]에 기재되었다. 문헌[J.F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869]이 뒤따랐다.
문헌[J. Robert and F. Clerc, SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30], [J. Duchene, Displays 7 (1986), 3] 및 [H. Schad, SID 82 Digest Techn. Papers (1982), 244]은 액정 상이 ECB 효과를 기반으로한 고 정보 디스플레이 소자에서 사용하기에 적합하기 위해서 탄성 계수 간의 비 K3/K1 값이 높고, 광학 이방성(Δn) 값이 높고, 유전 이방성(Δε) 값이 -0.5 이하이어야 함을 증명하였다. ECB 효과를 기반으로 한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 배향을 갖는다(VA 기술, 즉 수직 배향(vertically aligned) 기술). 또한, 유전 음성인 액정 매질은 소위 평면 스위칭(IPS: in-plane switching) 효과를 사용하는 디스플레이에 사용될 수 있다(문헌[S.H.Lee, S. L. Lee, H. Y. Kim, Appl. Phys. Lett. 1998, 73(20), 2881-2883]).
전기-광학 디스플레이 소자에서 이러한 효과의 산업적인 적용은 다수의 요건을 만족시켜야 하는 LC 상을 필요로 한다. 이때 특히 중요한 것은 수분, 공기 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선 영역에서의 복사선, 및 직류 전계 및 교류 전계에 대한 화학적 내성이다.
또한, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상은 적합한 온도 범위에서 액정 메조상 및 낮은 점도를 가질 것이 요구된다.
지금까지 개시된 액정 메조상을 갖는 일련의 화합물들 중 어느 것도 이들 요건 모두를 만족시키는 단일 화합물을 포함하고 있지 않다. 따라서, LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 수득하기 위해서 일반적으로 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 제조된다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)는 공지되어 있다. 개별 화소의 개별 스위칭을 위해 사용될 수 있는 비선형 소자는 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 일반적으로 기판으로서의 유리판 상에 배열되는 박막 트랜지스터(TFT)가 사용되는 경우, 용어 "능동-매트릭스"가 사용된다.
2가지 기술, 즉, 화합물 반도체, 예컨대 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다결정질, 특히 비정질 규소를 기재로 하는 TFT 사이에는 차이가 있다. 후자의 기술은 현재 세계적으로 가장 큰 상업상 중요성을 갖고 있다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나 개의 유리판 내부에 적용되는 반면, 다른 유리판은 그의 내부에 투명한 상대전극을 갖는다. 화소 전극의 크기와 비교하여, TFT는 매우 작고 사실상 이미지에 어떠한 악영향도 미치지 않는다. 또한, 이러한 기술은 필터 소자가 각각의 스위칭가능한 화소에 대향하여 위치되는 방식으로 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 배열되는 풀컬러성(fully colour-capable) 디스플레이로도 확장될 수 있다.
지금까지 가장 많이 사용된 TFT 디스플레이는 일반적으로 투과시 교차 편광자에 의해 작동하고, 역광조명(backlighting)된다. TV 용도에서는 IPS 셀 또는 ECB(또는 VAN) 셀이 사용되는 반면, 모니터에서는 일반적으로 IPS 셀 또는 트위스팅된 네마틱(TN: twisted nematic) 셀이 사용되고, 노트북, 랩탑 및 모바일 용도에서는 일반적으로 TN 셀이 사용된다.
본원에서 용어 "MLC 디스플레이"는 집적된 비선형 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉 능동-매트릭스 외에 수동 소자, 예컨대 배리스터(varistor) 또는 다이오드(MIM = 금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이도 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 TV 용도, 모니터 및 노트북, 또는 예컨대 자동차 제조 또는 항공기 제작에서의 고 정보 밀도의 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각도 의존성 및 응답 시간에 관한 문제점 외에도, MLC 디스플레이에서는 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비저항에 기인하는 난점도 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris]; [STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris]). 저항이 감소함에 따라, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 열화된다. 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 디스플레이 내부 표면과의 상호작용 때문에 MLC 디스플레이의 수명에 걸쳐 저하되므로, 긴 작동 기간에 걸쳐 허용가능한 저항 값을 가져야 하는 디스플레이에서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.
ECB 효과를 사용하는 디스플레이는, 특히 텔레비전 용도에서 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 보다 최근의 3가지 유형 중 하나로서, IPS 디스플레이(예를 들면 문헌[Yeo, S.D., Paper 15.3: "An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 and 759]) 및 오랫동안 공지된 TN 디스플레이에 더하여, 소위 VAN(수직 배향된 네마틱) 디스플레이로서 확립되어 왔다.
가장 중요한 디자인으로서 언급될 수 있는 것은 하기과 같다: 다중-영역 수직 배향(MVA: multi-domain vertical alignment), 예를 들면 문헌[Yoshide, H. et al., Paper 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6 to 9] 및 [Liu, C.T. et al., Paper 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750 to 753]), 패턴화된 수직 배향(PVA: patterned vertical alignment), 예를 들면 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760 to 763]) 및 진보된 슈퍼 뷰(ASV: advanced super view), 예를 들면 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi, Paper 15.2: "Development of High Quality LCD TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754 to 757]).
일반적인 형태로, 예를 들어 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26] 및 [Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7: "LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32]에서 상기 기술이 비교되어 있다. 현대의 ECB 디스플레이의 응답 시간은 오버드라이브(overdrive)에 의한 방법을 다룸으로써 이미 현저히 개선되었지만(예를 들면 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., Paper 9.1: "A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106 to 109]), 특히 회색 색조의 스위칭에서 비디오-호환성 응답 시간을 달성하는 것은 여전히 아직 만족스러울 정도로는 해결되지 않은 과제이다.
리, H.S.(Lee, H.S.), 리 S.L.(Lee, S.L.) 및 김, H.Y.(Kim, H.Y.)는 유전 음성 액정 매질을 사용하는 IPS 및 FFS 디스플레이를 기술한다. 이러한 디스플레이, 특히 후자는 하기 UB FFS(초고광도 FFS) 디스플레이로서 지칭된다. 이러한 유형의 디스플레이는 또한 상응하는 승희 리에 의한 강연 2013년 5월 및 2014년 디스플레이 위크(Display Week)에서 발표되었다.
유전 음성 액정 매질을 사용하는 FFS 디스플레이는 또한 하기 UB-FFS(초고광도 주변영역 전환) 디스플레이로서 지칭된다.
ECB 디스플레이, 예컨대 ASV 디스플레이는 음성 유전 이방성(Δε)을 갖는 액정 매질을 사용하는 반면, TN 및 지금까지의 모든 종래의 IPS 디스플레이는 양성 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 사용한다.
이러한 유형의 액정 디스플레이에서, 액정은 유전체로서 사용되며, 이의 광학 특성은 전기 전압 인가시에 가역적으로 변한다.
일반적으로 디스플레이에서는, 즉 언급된 이들 효과에 따른 디스플레이에서도, 작동 전압이 가능한 한 낮아야 하기 때문에, 모두 동일한 부호의 유전 이방성을 갖고 가능한 한 높은 값의 유전 이방성을 갖는 액정 화합물로 일반적으로 주로 구성되는 액정 매질을 사용한다. 일반적으로, 최대로도 비교적 적은 비율의 중성 화합물이 사용되며, 가능하다면 매질의 유전 이방성 부호와 반대인 유전 이방성 부호를 갖는 화합물은 전혀 사용되지 않는다. ECB 디스플레이를 위한 음성 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 경우, 음성 유전 이방성을 갖는 화합물이 주로 사용된다. 사용된 액정 매질은 일반적으로 음성 유전 이방성을 갖는 액정 화합물로 주로 일반적으로 본질적으로 이루어진다.
본원에 따른 사용된 매질에서, 일반적으로 액정 디스플레이가 가능한 한 제일 낮은 어드레싱 전압(addressing voltage)을 가지기 때문에, 대부분의 상당한 양의 유전적으로 중성인 액정 화합물 및 일반적으로 단지 소량의 유전적으로 양성인 화합물이 전형적으로 사용된다(심지어는 전혀 사용되지 않음).
액정 디스플레이에서의 많은 실용적 용도에서, 공지된 액정 매질은 충분히 안정적이지는 않다. 특히, UV 복사뿐만 아니라 심지어 통상적인 역광조명 복사에 대한 이들의 안정성은 특히 전기적 특성의 손상을 초래한다. 따라서, 예를 들어 전도도가 현저히 증가한다.
액정 혼합물의 안정화를 위해 소위 "장애 아민 광 안정화제"(줄여서는 HALS)의 사용이 이미 제안되었다.
소량의 티누빈(TINUVIN, 등록상표)770, 즉 하기 화학식의 화합물을 안정화제로서 포함하는 음성 유전 이방성을 갖는 네마틱 액정 혼합물이 WO　2009/129911　A1에 제안되었다:
Figure pct00001
그러나, 상응하는 액정 혼합물은 일부의 실용적 용도에 적절한 특성을 갖고 있지 않다. 특히, 이들은 전형적인 냉음극 형광 램프(CCFL: cold cathode Fluorescent Lamp) 역광조명을 사용하는 복사에 대해 충분히 안정적이지 않다.
유사한 액정 화합물이 예를 들어 EP 2 182 046 A1, WO 2008/009417 A1, WO 2009/021671 A1 및 WO 2009/115186 A1에 공지되어 있다. 이의 개시내용에 따라, 또한, 이들 액정 혼합물은 임의적으로 다양한 유형의 안정화제, 예컨대 페놀 및 입체 장애 아민(장애 아민 광 안정화제, 줄여서 HALS)을 포함할 수 있다.
액정 매질에서 다양한 안정화제의 사용은 예를 들어 JP (S)55-023169 (A), JP (H)05-117324 (A), WO 02/18515 A1 및 JP (H) 09-291282 (A)에 기재되어 있다.
1 또는 2개의 HALS 단위를 함유하는 메소제닉 화합물이 EP 1 1784 442 A1에 개시되어 있다.
문헌[Ohkatsu, Y., J. of Japan Petroleum Institute, 51, 2008, pages 191-204]에는 질소 원자 상에 다양한 치환기를 갖는 HALS가 이들의 pKB 값에 관해 비교되어 있다. 이 문헌에는 하기 유형의 구조식이 개시되어 있다.
Figure pct00002
종래 기술은 2개의 n-알콕시 기, 예컨대 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일) 세바케이트(또는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘일) 데칸다이오에이트, 그 중에서도 티누빈(등록상표) 123으로서 공지되어 있음)를 함유하는 액정 매질에 사용되는 화합물을 개시한다.
Figure pct00003
또한, 종래 기술은 2개의 분지형 알콕시 기를 함유하는 액정 혼합물에 사용하기 위한 화합물, 예컨대 화학식의 화합물을 개시하고, 이는 EP 2514800 B1 및 WO 2013/182271 A1에 개시되어 있다:
Figure pct00004
Figure pct00005
상응하게 낮은 어드레싱 전압을 갖는 종래 기술의 액정 매질은 비교적 낮은 전기 저항 값 또는 VHR을 갖고, 이는 너무 낮고 종종 디스플레이에서 원하지 않는 깜빡거림(flicker) 및/또는 부적절한 투과를 초래하기 때문에 여전히 부적절하다. 또한, 이들 액정 매질은 낮은 어드레싱 전압에 불가결한 경우와 같이 적어도 상응하게 높은 극성을 갖는 경우, 가열 및/또는 UV 노출에 대해 충분히 안정적이지는 않다.
한편, 고 VHR을 갖는 종래 기술의 디스플레이의 어드레싱 전압은 특히 전력 공급 네트워크에 직접적으로 또는 연속적으로 연결되지 않는 디스플레이, 예를 들어 모바일 용도의 디스플레이용으로는 종종 너무 높다.
또한, 액정 혼합물의 상 범위는 디스플레이의 의도된 용도를 위해 충분히 넓어야 한다.
디스플레이에서 액정 매질의 응답 시간은 개선, 즉, 감소되어야 한다. 이는 텔레비전 또는 멀티미디어 용도의 디스플레이에 있어서 특히 중요하다. 응답 시간을 개선하기 위해, 액정 매질의 회전 점도(γ1)의 최적화, 즉 가능한 한 최저 회전 점도를 갖는 매질을 달성하는 것이 과거에 여러 차례 제안되었다. 그러나, 여기서 달성된 결과는 많은 용도에 부적절하며, 따라서 추가의 최적화 접근법을 발견하는 것이 바람직할 것으로 보인다.
극심한 부하, 특히 UV 노출 및 가열에 대한 매질의 적절한 안정성은 특히 매우 중요하다. 이는 특히 모바일 장비, 예컨대 휴대 전화의 디스플레이에서의 용도인 경우에 중요할 수 있다.
지금까지 개시된 MLC 디스플레이의 단점은 이들의 비교적 낮은 콘트라스트, 비교적 높은 시야각 의존성 및 이들 디스플레이에서의 회색 색조 생성의 어려움뿐만 아니라, 이들의 부적절한 VHR 및 이들의 부적절한 수명에 기인한다.
따라서, 매우 높은 비저항과 동시에 큰 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압을 갖고, 이들에 의해 다양한 회색 색조가 생성될 수 있으며, 특히 우수하고 안정적인 VHR을 갖는 MLC 디스플레이에 대한 많은 요구가 계속되고 있다.
본 발명은 상기에 언급된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 가지며, 동시에 매우 높은 비저항 값을 갖는, 모니터 및 TV 용도뿐만 아니라 휴대 전화 및 내비게이션 시스템을 위한, ECB 효과 또는 IPS 또는 FFS 효과를 기반으로 한 MLC 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 휴대 전화 및 내비게이션 시스템에서는 이들이 극고온 및 극저온에서도 작동되는 것이 보증되어야 한다.
또한, 특히 전압 유지비의 UV 노출 및 심지어 역광조명 노출에 대한 빈약한 안정성이 다수의 경우에서 특히 문제가 된다.
놀랍게도, 특히 ECB 디스플레이 및 UB FSS 디스플레이에서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 각각의 경우에 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게는 화학식 II-1 내지 II-4, 특히 바람직하게는 하위 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 추가적으로 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II-3의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물 및 임의적으로 화학식 III의 화합물, 바람직하게는 화학식 III-3의 화합물을 포함하는 네마틱 액정 혼합물의 디스플레이 소자를 사용하는 경우, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간, 및 동시에 충분히 넓은 네마틱 상, 유리한 비교적 낮은 복굴절률(Δn), 가열 및 UV 노출에 의한 분해에 대해 양호한 안정성, 및 안정하고 높은 VHR을 갖는 액정 디스플레이를 수득하는 것이 가능함을 발견하였다.
이러한 유형의 매질은 특히 ECB 효과를 기반으로 한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이 및 IPS 디스플레이 및 특히 (UB) FFS 디스플레이를 위해 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게는 추가적으로 화학식 III-1 내지 III-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 추가적으로 하나 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물을 포함하는 극성 화합물의 혼합물을 기재로 한 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼합물은 70℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 전기용량 문턱 값, 비교적 높은 보유율 값 및 동시에 -20℃ 및 -30℃에서의 양호한 저온 안정성, 뿐만 아니라 매우 낮은 회전 점도갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 등명점 및 회전 점도의 양호한 비율 및 높은 음성 유전 이방성에 의해 구별된다.
놀랍게도, 적합하게 높은 Δε, 적합한 상 범위 및 Δn을 갖고, 종래 기술 재료의 단점을 갖지 않거나 상당히 감소된 정도로만 최소한으로 갖는 액정 매질을 달성하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 놀랍게도, 화학식 I의 화합물은 추가적인 열 안정화제 없이 단독으로 사용될 때에도 액정 혼합물을 UV 노출 및 가열 둘다에 대해 상당히(많은 경우에 적절히) 안정화시킨다는 것이 발견되었다.
그러나, 또한, 특히 화학식 I의 화합물에 더하여 하나 이상의 추가적 화합물, 바람직하게는 페놀성 안정화제가 액정 혼합물에 존재하는 경우, UV 노출 및 가열 둘다에 대해 액정 혼합물의 적절한 안정화가 달성될 수 있다. 이들 추가적 화합물은 열 안정화제로서 적합하다.
따라서, 본 발명은 하기 화학식 I의 화합물의 용도, 및 a) 바람직하게는 1 내지 1000 ppm, 바람직하게는 50 내지 500 ppm, 특히 바람직하게는 150 내지 350 ppm의 농도의 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물; b) 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물; c) 임의적으로 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물; 및 d) 임의적으로, 바람직하게는 반드시, 화학식 IV 및 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함하는, 네마틱 상 및 음성 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00006
[화학식 II]
Figure pct00007
[화학식 III]
Figure pct00008
[화학식 IV]
Figure pct00009
[화학식 V]
Figure pct00010
상기 식에서,
n은 1 내지 4의 정수, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 특히 바람직하게는 2 또는 3, 매우 특히 바람직하게는 2를 나타내고;
m은 (4-n)을 나타내고;
Figure pct00011
는 분자에 존재하는 m개의 기 R12 외에, 이와 독립적으로, 하나의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있거나 복수의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있는, 4개의 결합 부위를 갖는 유기 라디칼, 바람직하게는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 바람직하게는 2개의 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -(C=O)-로 대체될 수 있는, 2개의 말단 C 원자 각각에 하나의 원자가를 갖는 직쇄 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 분자에 존재하는 기 R12 외에, 이와 독립적으로, 하나의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있거나 복수의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있는, 1 내지 4개의 원자가를 갖는 치환되거나 치환되지 않은 방향족 또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼을 나타내고;
Z11 및 Z12는 서로 독립적으로 -O-, -(C=O)- 또는 단일결합을 나타내나, 둘다 동시에 -O-를 나타내지는 않고;
r 및 s는 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
R11은 각각의 경우에 서로 독립적으로 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위로 대체될 수 없는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 쇄를 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-, 아릴 또는 아릴알킬 단위로 대체될 수 없는, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 아릴 또는 아릴알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내거나, 하나 이상의 -CH2- 기가 -O- 또는 -CO-로 대체될 수 있는
Figure pct00012
(사이클로헥실), 또는 아세토페닐, 이소프로필 또는 3-헵틸 라디칼을 나타내고;
R12는 각각의 경우에 서로 독립적으로 H, F, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 쇄를 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼, 또는 방향족 또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼을 나타내고;
R21은 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼을 나타내고;
R22는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼을 나타내고;
Figure pct00013
는
Figure pct00014
Figure pct00015
를 나타내고;
p 및 q는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타내고;
(p+q)는 1, 2 또는 3을 나타내고;
R31 및 R32는 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼을 나타내되, 바람직하게는 라디칼 R31 및 R32 중 하나 이상은 알콕시를 나타내고;
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 특히 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬 라디칼을 나타내고;
R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼(둘다 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 가짐), 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 보다 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼을 나타내고;
R51 및 R52는 서로 독립적으로 R21 및 R22에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬; 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시; 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시를 나타내고;
Figure pct00016
내지
Figure pct00017
는 존재하는 경우 서로 독립적으로
Figure pct00018
,
Figure pct00019
를 나타내고;
바람직하게는
Figure pct00020
은
Figure pct00021
를 나타내고;
존재하는 경우, 는 바람직하게는
Figure pct00023
를 나타내고;
Z51 내지 Z53는 각각 서로 독립적으로 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일결합, 바람직하게는 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일결합, 특히 바람직하게는 단일결합을 나타내고;
i 및 j는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
(i + j)는 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다.
하기 양태가 바람직하다:
Figure pct00024
는
Figure pct00025
(벤젠-1,2,4,5-테트라일) 또는 -CH2-(CH-)-[CH2]q-(CH-)-CH2- 또는 >CH-[CH2]p-CH<(여기서 p ∈ {0, 1, 2, 3, 4, 5 내지 18}이고, q ∈{0, 1, 2, 3 내지 16}임)를 나타내고;
Figure pct00026
는 >CH-[CH2]p-CH2-(여기서 p ∈ {0, 1, 2, 3, 4, 5 내지 18}임) 또는
Figure pct00027
를 나타내고;
Figure pct00028
는 -CH2-[CH2]p-CH2-(여기서 p ∈ {0, 1, 2, 3, 4, 5 내지 18}임), 옥탄-1,8-다이일, 프로판-1,3-다이일, 부탄-1,4-다이일, 에탄-1,2-다이일,
Figure pct00029
(1,4-페닐렌),
Figure pct00030
(1,2-페닐렌) 또는
Figure pct00031
(1,4-사이클로헥실렌)을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 양태에서. 화학식 I에서,
Figure pct00032
는
Figure pct00033
(벤젠-1,2,4,5-테트라일)을 나타내고;
Figure pct00034
는
Figure pct00035
(벤젠-1,3,5-트라이일)을 나타내고;
Figure pct00036
는 -(CH2-)2, -(CH2-)4, -(CH2-)6, -(CH2-)8, 옥탄-1,8-다이일, 프로판-1,3-다이일, 부탄-1,4-다이일, 에탄-1,2-다이일,
Figure pct00037
(1,4-페닐렌),
Figure pct00038
(1,3-페닐렌),
Figure pct00039
(1,2-페닐렌) 또는
Figure pct00040
(트랜스-1,4-사이클로헥실렌)을 나타내고/거나;
-[Z11-]r-[Z12-]s는 각각의 경우에 서로 독립적으로 -O-, -(C=O)-O- 또는 -O-(C=O)-, -(N-R14)- 또는 단일결합, 바람직하게는 -O- 또는 -(C=O)-O- 또는 -O-(C=O)-이고/거나;
R11은 바람직하게는 -CH(-CH3)2, -CH(-CH3)(-CH2)3-CH3, -CH(-C2H5)(-CH2)3-CH3,
Figure pct00041
를 나타내고/거나;
R12는 존재하는 경우 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.
하기 양태가 바람직하고, 여기서 매개변수는 하기 의미를 갖는다:
n은 2를 나타내고;
Figure pct00042
는
Figure pct00043
, R12로 치환된, 2 내지 24개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 3가 알킬을 나타내고;
Figure pct00044
는 분자에 존재하는 m개의 기 R12 외에, 이와 독립적으로, 하나의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있거나 복수의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있는, 2개의 결합 부위를 갖는 유기 라디칼, 바람직하게는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 바람직하게는 2개의 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -(C=O)-로 대체될 수 있는 2개의 결합 부위를 갖는 유기 라디칼, 바람직하게는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 2개의 결합 부위를 갖는 치환되거나 치환되지 않은 방향족 또는 헤테로방향족 탄화수소, 바람직하게는 -CH2-[CH2]p-CH2-(여기서 p는 0 내지 18의 정수 중 하나임), 옥탄-1,8-다이일, 프로판-1,3-다이일, 부탄-1,4-다이일, 에탄 1,2-다이일,
Figure pct00045
(1,4-페닐렌),
Figure pct00046
(1,2-페닐렌) 또는
Figure pct00047
(1,4-사이클로헥실렌)을 나타내거나,
n은 3을 나타내고;
Figure pct00048
는
Figure pct00049
(벤젠-1,3,5-트라이일) 또는 R12로 치환된, 2 내지 24개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 3가 알킬을 나타내거나,
n은 4를 나타내고;
Figure pct00050
는
Figure pct00051
(벤젠-1,2,4,5-테트라일) 또는 2 내지 24개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 3가 알킬을 나타내고;
-[Z11-]r-[Z12-]s는 각각의 경우에 서로 독립적으로 -O-, -(C=O)-O- 또는 -O-(C=O)-, -(N-R14)- 또는 단일결합, 바람직하게는 -O- 또는 -(C=O)-O- 또는 -O-(C=O)-이고/거나;
R12는 존재하는 경우 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.
본원에서, "3가 알킬"은 3개의 위치에서 추가적 치환기를 가질 수 있는 알킬 기를 나타낸다. 마찬가지로, "4가 알킬"은 4개의 추가적 위치에서 추가적 치환기를 가질 수 있는 알킬 기를 나타낸다.
본원에서, 원소 모두는 이의 각각의 동위 원소를 포함한다. 특히 본 발명의 화합물에서 하나 이상의 H는 D로 대체될 수 있고, 또한, 이는 특히 일부 실시양태에서 바람직하다. 상응하는 화합물의 상응하게 높은 정도의 중수소화는 예를 들어 화합물의 검출 및 확인을 가능하게 한다. 이는 일부 경우에서, 특히 화학식 I의 화합물의 경우에서 매우 도움이 된다.
본원에서,
알킬은 특히 바람직하게는 직쇄 알킬, 특히 CH3-, C2H5-, n-C3H7-, n-C4H9- 또는 n-C5H11-을 나타내고,
알켄일은 특히 바람직하게는 CH2=CH-, E-CH3-CH=CH-, CH2=CH-CH2-CH2-, E-CH3-CH=CH-CH2-CH2- 또는 E-(n-C3H7)-CH=CH-를 나타내고,
알콕시는 특히 바람직하게는 직쇄 알콕시, 특히 CH3O-, C2H5O-, n-C3H7O-, n-C4H9O- 또는 n-C5H11O-를 나타낸다.
본원에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 1 내지 1000 ppm, 바람직하게는 50 내지 500 ppm, 보다 바람직하게는 150 내지 450 ppm, 바람직하게는 150 내지 400 ppm 이하, 매우 특히 바람직하게는 250 내지 350 ppm으로 화학식 I의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 매질에서 화학식 I의 화합물의 농도는 바람직하게는 900 ppm 이하, 특히 바람직하게는 500 ppm 이하이다. 본 발명에 따른 매질에서 화학식 I의 화합물의 농도는 매우 특히 바람직하게는 10 ppm 이상 내지 400 ppm 이하이다.
본 발명의 화학식 I의 화합물에서 하기 양태가 바람직하다:
Figure pct00052
는 -CH2-[CH2]p-CH2-(p는 0 내지 18의 정수 중 하나임), 옥탄-1,8-다이일, 프로판-1,3-다이일, 부탄-1,4-다이일, 에탄-1,2-다이일,
Figure pct00053
(1,4-페닐렌),
Figure pct00054
(1,2-페닐렌) 또는
Figure pct00055
(1,4-사이클로헥실렌)을 나타내고;
-[Z11-]r-[Z12-]s는 각각의 경우에 서로 독립적으로 -O-, -(C=O)-O- 또는 -O-(C=O)-를 나타내고;
R11은 메틸, 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸, 바람직하게는 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물에서 기
Figure pct00056
는 각각의 경우에
Figure pct00057
를 나타낸다.
이들 화합물은 액정 혼합물에서 안정화제로서 대단히 적합하다. 특히, 이들은 UV 노출에 대한 혼합물의 VHR을 안정화시킨다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 각각의 경우에 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 I-1 내지 I-4 및 I-5로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 화학식 I-1 및 I-2, 및/또는 I-5의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00058
Figure pct00059
상기 식에서,
매개변수는 상기 화학식 I하에 지시된 의미를 갖고;
t는 1 내지 12의 정수를 나타내고,
화학식 I-1 내지 I-4의 경우에,
R11 및 R11'은 각각 서로 독립적으로 상기 R11에 대하여 주어진 의미를 갖고, 바람직하게는 메틸, 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸, 바람직하게는 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸을 나타내고, 특히 바람직하게는 모두 동일한 의미를 갖고;
화학식 I-5의 경우에,
R11, R11' 및 R11''은 각각 서로 독립적으로 상기 R11에 대하여 주어진 의미를 갖고, 바람직하게는 메틸, 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸, 바람직하게는 1-메틸에틸 또는 1-페닐에틸을 나타내고, 특히 바람직하게는 모두 동일한 의미를 갖는다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 II-1 내지 II-4의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 포함한다:
Figure pct00060
.
R21은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 바람직하게 n-알킬 라디칼, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 바람직하게 직쇄 알켄일 라디칼, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나나태고;
R22는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 1 내지 6개의 C 원자, 바람직하게 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼을 나타내고,
m, n 및 o는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 10% 이상 내지 80% 이하, 바람직하게는 15% 이상 내지 70% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이상 내지 60% 이하의 총 농도로 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 화학식 II-1 내지 II-4의 군으로부터 선택된 화합물에 더하여, 하나 이상의 화학식 III-3의 화합물을 1% 이상 내지 20% 이하, 바람직하게는 2% 이상 내지 15% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 내지 10% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 화학식 I의 화합물 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물에 더하여, 바람직하게는 유전 중성인 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 5% 이상 내지 90% 이하, 바람직하게는 10% 이상 내지 80% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이상 내지 70% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 보다 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-1 내지 I-1-3의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00061
.
본 발명의 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-4 및 I-1-5의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00062
.
본 발명의 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-6 및 I-1-7의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00063
.
본 발명의 추가로 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-8 내지 I-1-10의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00064
.
본 발명의 추가로 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-11 내지 I-1-12의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00065
.
본 발명의 추가로 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-1-13 내지 I-1-14의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00066
.
본 발명의 추가로 대안적인 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 각각의 경우에 하기 화학식 I-5-1의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00067
.
본 발명에 따른 매질은 화학식 I의 화합물 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물에 더하여, 바람직하게는 유적적으로 중성인 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 5% 이상 내지 90% 이하, 바람직하게는 10% 이상 내지 80% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이상 내지 70% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는
5% 이상 내지 30% 이하의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물, 및/또는
3% 이상 내지 30% 이하의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물, 및/또는
5% 이상 내지 30% 이하의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II-3의 화합물, 및/또는
1% 이상 내지 30% 이하의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II-4의 화합물
을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-1-1 및 II-1-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00068
상기 식에서,
매개변수는 상기에 화학식 II-1의 경우에서 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R21은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 3 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고;
R22는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알켄일옥시 라디칼을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-2-1 및 II-2-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00069
상기 식에서,
매개변수는 상기에 화학식 II-2의 경우에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R21은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 3 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼를 나타내고;
R22는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알켄일옥시 라디칼을 나타낸다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 II-3의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-3-1 및 II-3-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 II-3-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00070
상기 식에서,
매개변수는 상기에 화학식 II-3의 경우에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R21은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 3 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고;
R22는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알켄일옥시 라디칼을 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 II-4의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-4-a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00071
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-1 내지 III-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00072
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
알콕시 및 알콕시'은 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알콕시를 나타낸다.
매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-3의 화합물을 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
[화학식 IV]
Figure pct00073
상기 식에서,
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 특히 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬 라디칼을 나타내고;
R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼(둘다 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 가짐), 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 보다 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼을 나타낸다.
특히 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 IV-1 내지 IV-4의 화합물의 군으로부터 선택된, 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 및 IV-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00074
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
알켄일은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼을 나타내고;
알켄일'은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 3개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼을 나타내고;
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시를 나타낸다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV-2의 화합물을 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함한다:
[화학식 V]
Figure pct00075
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로 R21 및 R22에 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬; 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시; 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시를 나타내고;
Figure pct00076
내지
Figure pct00077
는 존재하는 경우 각각 서로 독립적으로
Figure pct00078
,
Figure pct00079
를 나타내고;
바람직하게는
Figure pct00080
은
Figure pct00081
를 나타내고;
존재하는 경우
Figure pct00082
는 바람직하게는
Figure pct00083
를 나타내고;
Z51 내지 Z53는 각각 서로 독립적으로 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일결합, 바람직하게는 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일결합, 특히 바람직하게는 단일결합을 나타내고;
i 및 j는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
(i + j)는 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화합물을 지시된 총 농도로 포함하되, 매질에서 모든 화합물의 총 함량은 100%이다:
5 내지 60 중량%의 화학식 II의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및/또는
5 내지 60 중량%의 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및/또는
10 내지 60 중량%의 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물;
10 내지 60 중량%의 하나 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 OH-1 내지 OH-6의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00084
Figure pct00085
이들 화합물은 가열에 대한 매질의 안정화에 매우 적합하다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 또한, 본 발명에 따른 매질은 페놀 화합물, 특히 화학식 OH-1 내지 OH-6의 화합물의 군으로부터 선택된 페놀 화합물을 포함하지 않는 경우 적절한 안정성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질을 함유하는 전기-광학 디스플레이 또는 전기-광학 컴포넌트에 관한 것이다. VA 또는 ECB 효과, 특히 능동-매트릭스 어드레싱 디바이스에 의해 다뤄지는 것을 기반으로 한 전기-광학 디스플레이가 바람직하다.
따라서, 또한, 본 발명은 전기-광학 디스플레이 또는 전기-광학 컴포넌트에서 본 발명에 따른 액정 매질의 용도; 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 하위-화학식 II-1 및/또는 II-2 및/또는 II-3 및/또는 II-4의 화합물, 특히 바람직하게는 1개 이상 내지 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 이러한 화학식의 화합물, 매우 특히 바람직하게는 이들 화학식 II-1, II-2, II-3 및 II-4의 화합물의 전부(4개)로부터 선택된 화합물, 및 하나 이상의 추가적 화합물, 바람직하게는 화학식 II-1 내지 II-4 및 화학식 IV 및/또는 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 화합물과 혼합하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 IV-3 및 IV-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00086
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시를 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-1 내지 V-10의 화합물의 군으로부터 선택된, 바람직하게는 하기 화학식 V-1 내지 V-5의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함한다:
Figure pct00087
Figure pct00088
상기 식에서,
매개변수는 상기에 화학식 V에서 제시된 의미를 갖고,
Y5는 H 또는 F를 나타내고;
바람직하게는 R51은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일을 나타내고;
R52는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 바람직하게는 알켄일을 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-1a 및 V-1b의 화합물의 군, 바람직하게는 화학식 V-1b의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V-1을 포함한다:
Figure pct00089
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시를 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-3a 및 V-3b의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00090
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
알켄일은 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알켄일을 나타낸다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-4a 및 V-4b의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V-4의 화합물을 포함한다:
Figure pct00091
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 매질에 첨가하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 임의적으로 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함하는 액정 매질의 안정화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 키랄 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 바람직하게는 0.1 내지 5%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1%의 농도로 포함한다:
Figure pct00092
상기 식에서,
n은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6, 바람직하게는 2 또는 4, 특히 바람직하게는 2를 나타낸다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 하기 조건 중 하나 이상을 충족하되, 두문자어(약어)는 표 A 내지 C에 설명되고 표 D에 예로서 예시된다:
i. 액정 매질은 0.060 이상, 특히 바람직하게는 0.070 이상의 복굴절률을 갖는다.
ii. 액정 매질은 0.130 이하, 특히 바람직하게는 0.120 이하의 복굴절률을 갖는다.
iii. 액정 매질은 0.090 이상 내지 0.120 이하의 복굴절률을 갖는다.
iv. 액정 매질은 2.0 이상, 특히 바람직하게는 2.5 이상의 값을 갖는 음성 유전 이방성을 갖는다.
v. 액정 매질은 5.5 이하, 특히 바람직하게는 5.0 이하의 값을 갖는 음성 유전 이방성을 갖는다.
vi. 액정 매질은 3.0 이상 내지 4.5 이하의 값을 갖는 음성 유전 이방성을 갖는다.
vii. 액정 매질은 하기에 제시된 하위-화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00093
Figure pct00094
상기 식에서,
알킬은 상기에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는, 각각의 경우에 서로 독립적으로 1 내지 6개, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 바람직하게는 n-알킬을 나타낸다.
viii. 전체 혼합물 중 화학식 IV의 화합물의 총 농도는 20% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 바람직하게는 20% 이상 내지 49% 이하, 특히 바람직하게는 29% 이상 내지 47% 이하, 매우 특히 바람직하게는 37% 이상 내지 44% 이하이다.
ix. 액정 매질은 화학식 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm의 화합물의 군으로부터 선택된, 특히 바람직하게는 화학식 CC-3-V의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 바람직하게는 50% 이하, 특히 바람직하게는 42% 이하의 농도로 포함하고, 임의적으로 추가적으로 화학식 CC-3-V1의 화합물을 바람직하게는 15% 이하의 농도로 및/또는 화학식 CC-4-V의 화합물을 바람직하게는 20% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하의 농도로 포함한다.
x. 전체 혼합물 중 화학식 III의 화합물의 총 농도는 1% 이상 내지 20% 이하, 바람직하게는 2% 이상 내지 15% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 내지 10% 이하이다.
xi. 전체 혼합물 중 화학식 CC-3-V의 화합물의 총 농도는 18% 이상, 바람직하게는 25% 이상이다.
xii. 전체 혼합물 중 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물의 비율은 50% 이상 및 바람직하게는 75% 이하이다.
xiii. 액정 매질은 본질적으로 화학식 I, II-1 내지 II-4, III, IV 및 V의 화합물, 바람직하게는 화학식 I, II-1 내지 II-4 및 IV의 화합물로 이루어진다.
xiv. 액정 매질은 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게는 화학식 IV-1 및/또는 IV-2의 화합물을 바람직하게는 20% 이상, 특히 25% 이상, 및 매우 특히 바람직하게는 30% 이상 내지 45% 이하의 총 농도로 포함한다.
또한, 본 발명은 VA 또는 ECB 효과를 기반으로 한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것으로서, 이는 유전체로서 본 발명에 따른 액정 매질을 함유한다.
또한, 본 발명은 IPS 또는 FFS 효과를 기반으로 한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것으로서, 이는 유전체로서 본 발명에 따른 액정 매질을 함유한다.
액정 혼합물은 바람직하게는 80 K 이상의 너비 및 20℃에서 30 mm2·s-1 이하의 유동 점도(υ20)를 갖는 네마틱 상 범위를 갖는다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -1.5 내지 -6.0, 매우 특히 바람직하게는 -2.0 내지 -5.0의 Δε(유전 이방성을 나타냄)을 갖는다.
회전 점도(γ1)는 바람직하게는 200 mPa·s 이하, 특히 150 mPa·s 이하, 특히 바람직하게는 120 mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 용도, 예컨대, VAN, MVA, (S)-PVA 및 ASV를 위해 적합하다. 또한, 이들은 음성 Δε를 갖는 평면 스위칭(IPS), 프린지-필드 스위칭(FFS: fringe-field switching) 및 플라즈마 이용 액정(PALC) 용도를 위해 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이에서 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 2개의 성분 A 및 B를 포함하고, 이는 자체로 하나 이상의 개별적 화합물로 이루어진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 4 내지 15개, 특히 5 내지 12개, 특히 바람직하게는 10개 이하의 화합물을 포함한다. 이들은 바람직하게는 화학식 I, II-1 내지 II-4, 및/또는 IV 및/또는 V의 화합물의 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 임의적으로 18개 초과의 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 이들은 바람직하게는 18 내지 25개의 화합물을 포함한다.
화학식 I 내지 V의 화합물 이외에, 또한, 다른 구성성분이 예를 들어 전체 혼합물의 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 10%이하의 양으로 존재할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 매질은 임의적으로 유전적으로 양성인 성분을 포함하고, 이의 총 농도는 전체 매질을 기준으로 바람직하게는 10% 이하이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 전체 혼합물을 기준으로 총 10 ppm 이상 내지 1000 ppm 이하, 바람직하게는 50 ppm 이상 내지 500 ppm 이하, 특히 바람직하게는 100 ppm 이상 내지 400 ppm 이하, 매우 특히 바람직하게는 150 ppm 이상 내지 300 ppm 이하의 화학식 I의 화합물, 및 20% 이상 내지 60% 이하, 바람직하게는 25% 이상 내지 50% 이하, 특히 바람직하게는 30% 이상 내지 45% 이하의 화학식 II의 화합물 및 50% 이상 내지 70% 이하의 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I, II-1 내지 II-4, III-3, IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택된, 바람직하게는 화학식 I 및 II-1 내지 II-4의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함하고; 이들은 바람직하게는 주로, 특히 바람직하게는 본질적으로, 매우 특히 바람직하게는 실질적으로 완전히 상기 화학식의 화합물로 이루어진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 각각의 경우에 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 내지 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 내지 85℃ 이상, 가장 바람직하게는 -40℃ 이하 내지 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는다.
본원에서 표현 "네마틱 상을 갖는다"는 한편으로는 스메틱 상(smectic phase) 및 결정화가 저온에서 상응하는 온도에서 관찰되지 않음을 의미하고, 한편으로는 네마틱 상으로부터 가열시 등명화가 발생하지 않음을 의미한다. 저온에서의 복사는 유동 점도계에서 상응하는 온도에서 수행되고 전기-광학 용도에 상응하는 셀 두께를 갖는 시험 셀에서 100시간 이상 동안 저장에 의해 확인된다. -20℃의 온도에서 상응하는 시험 셀에서 저장 안정성이 1000시간 이상인 경우, 매질은 상기 온도에서 안정한 것으로 여겨진다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간이 각각 500시간 및 250시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 종래의 방법에 의해 측정된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 중간 내지 낮은 범위의 광학 이방성 값을 특징으로 한다. 복굴절률 값은 바람직하게는 0.065 이상 내지 0.130 이하, 특히 바람직하게는 0.080 이상 내지 0.120 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.085 이상 내지 0.110 이하이다.
이러한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 음성 유전 이방성, 및 바람직하게는 2.0 이상 내지 5.5 이하, 바람직하게는 2.0 이상 내지 5.0 이하, 바람직하게는 2.5 이상 내지 4.7 이하, 특히 바람직하게는 3.0 이상 내지 4.7 이하, 매우 특히 바람직하게는 3.2 이상 내지 4.5 이하의 비교적 높은 유전 이방성의 절대값(│Δε│)을 갖는다.
본 발명에 따른 액정 매질은 1.7 V 이상 내지 2.5 V 이하, 바람직하게는 1.8 V 이상 내지 2.4 V 이하, 특히 바람직하게는 1.9 V 이상 내지 2.3 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 1.95 V 이상 내지 2.1 V 이하의 비교적 낮은 문턱 전압(V0) 값을 갖는다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 바람직하게는 5.0 이상 내지 8.0 이하, 바람직하게는 5.4 이상 내지 7.5 이하, 보다 더 바람직하게는 5.5 이상 내지 7.3 이하, 특히 바람직하게는 5.6 이상 내지 7.1 이하, 매우 특히 바람직하게는 5.7 이상 내지 6.8 이하의 비교적 낮은 평균 유전 이방성(εav . ≡ (ε∥+ 2ε⊥)/3) 값을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 VHR 값을 갖는다
20℃에서 셀에서 갓 채워진 셀에서, 이는 95% 이상, 바람직하게는 97% 이상, 특히 바람직하게는 98% 이상, 매우 특히 바람직하게는 99% 이상, 오븐에서 100℃에서 셀에서 5분 후에, 이는 80% 이상, 바람직하게는 85% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상, 매우 특히 바람직하게는 95% 이상이다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은 보다 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 것보다 낮은 VHR을 갖고, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 개별적 물리적 특성에 대한 바람직한 값은 바람직하게는 각각의 경우에 서로 조합된 본 발명에 따른 매질에 의해 유지된다.
본원에서, 용어 "화합물"은 달리 명확하게 지시되지 않는 한 하나의 화합물 및 복수의 화합물 둘다를 의미한다.
달리 지시되지 않는 한, 개별적 화합물은 일반적으로 혼합물에서 각각의 경우에 1% 이상 내지 30% 이하, 바람직하게는 2% 이상 내지 30% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 내지 16% 이하의 농도로 사용된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은
화학식 I의 화합물,
하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게는 화학식 CC-n-V 및 CC-n-Vm, 바람직하게는 화학식 CC-3-V, CC-3-V1, CC-4-V 및 CC-5-V의 화합물의 군으로부터 선택된, 특히 바람직하게는 화학식 CC-3-V, CC-3-V1 및 CC-4-V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 매우 특히 바람직하게는 화학식 CC-3-V의 화합물, 및 임의적으로 추가적으로 화학식 CC-4-V 및/또는 CC-3-V1의 화합물,
하나 이상의 화학식 II-1-1의 화합물, 바람직하게는 화학식 CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및 CY-5-O4의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 CY-n-Om의 화합물,
하나 이상의 화학식 II-1-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 CCY-n-m 및 CCY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 CCY-n-Om의 화합물의 군으로부터 선택된, 바람직하게는 화학식 CCY-3-O2, CCY-2-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O3, CCY-4-O2, CCY-3-O2 및 CCY-5-O2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-1-2의 화합물,
임의적으로, 바람직하게는 필수적으로, 하나 이상의 화학식 II-2-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 CLY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및 CLY-3-O3의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-2-2의 화합물,
하나 이상의 화학식 II-3-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 CPY-n-Om의 화합물, 바람직하게는 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2, CPY-4-O2 및 CPY-5-O2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-3-2의 화합물,
하나 이상의 화학식 II-4의 화합물, 바람직하게는 화학식 PYP-n-m의 화합물, 바람직하게는 화학식 PYP-2-3 및 PYP-2-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-4의 화합물,
하나 이상의 화학식 III-3의 화합물, 바람직하게는 화학식 B-2O-O5의 화합물
을 포함한다.
본 발명에 따른 화학식 I의 화합물은 당업자에게 공지되어 있거나 문헌에 공지된 종래 방법과 유사하게 상업적으로 입수가능한 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘일 N-옥사이드(CAS No. 2226-96-2)로부터 제조될 수 있다(예를 들어 문헌[Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart] 참조).
본 발명에서, 개별적 경우 달리 지시되지 않는 한 하기 정의가 조성물의 구성성분의 설명과 연관되어 적용된다:
- "포함하다": 조성물에서 대상 구성성분의 농도가 바람직하게는 5% 이상, 특히 바람직하게는 10% 이상, 매우 특히 바람직하게는 20% 이상이다,
- "주로 ~으로 이루어지다": 조성물에서 대상 구성성분의 농도가 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 55% 이상, 매우 특히 바람직하게는 60% 이상이다,
- "본질적으로 ~으로 이루어지다": 조성물에서 대상 구성성분의 농도가 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상, 매우 특히 바람직하게는 95% 이상이다,
- "실질적으로 완전히 ~으로 이루어지다": 조성물에서 대상 구성성분의 농도가 바람직하게는 98% 이상, 특히 바람직하게는 99% 이상, 매우 특히 바람직하게는 100.0% 이다.
이는 성분 및 화합물일 수 있는 이의 구성성분을 갖는 조성물로서 매질; 이의 구성성분을 갖는 성분 및 화합물 둘다에 대해 적용된다. 전체로서 매질에 대한 개별적 화합물의 농도에 관련하여 용어 "단지"는 대상 화합물의 농도가 바람직하게는 1% 이상, 특히 바람직하게는 2% 이상, 매우 특히 바람직하게는 4% 이상임을 의미한다.
본 발명에서, "≤"는 ~보다 작거나 같음, 바람직하게는 ~보다 작음을 의미하고, "≥"는 ~보다 크거나 같음, 바람직하게는 ~보다 큼을 의미한다.
본 발명에서,
Figure pct00095
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌를 나타내고;
Figure pct00096
는 1,4-페닐렌을 나타낸다.
본 발명에서, 표현 "유전적으로 양성인 화합물"은 1.5 ＜ Δε을 갖는 화합물을 의미하고, 표현 "유전적으로 중성인 화합물"은 -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5인 화합물을 의미하고, 표현 "유전적으로 음성인 화합물"은 Δε < -1.5인 화합물을 의미한다. 본원에서, 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 화합물을 용해시키고, 생성된 혼합물의 전기용량을, 각각의 경우에 1 kHz에서 호메오트로픽 및 균질한 표면 배향을 갖는 셀 두께 20 ㎛의 하나 이상의 시험 셀에서 측정함으로써 결정된다. 전압 측정치는 전형적으로 0.5 내지 1.0 V이지만, 검사한 각각의 액정 혼합물의 전기용량 문턱 값보다 항상 더 낮다.
유전적으로 양성인 화합물 및 유전적으로 중성인 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-4792이고, 유전적으로 음성인 화합물에 사용되는 것은 ZLI-2857이며, 이들 둘다 독일 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터의 것이다. 검사할 각각의 화합물에 대한 값은, 검사할 화합물을 첨가한 후 호스트 혼합물의 유전 상수를 변화시키고 사용된 화합물 100%로 외삽하여 얻어진다. 검사할 화합물을 10%의 양으로 호스트 혼합물에 용해시킨다. 이러한 목적에 대해 물질의 용해도가 너무 낮은 경우, 원하는 온도에서 검사가 수행될 수 있을 때까지 농도를 단계적으로 반감시킨다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 필요에 따라 추가적 첨가제, 예컨대 안정화제 및/또는 다색성 염료 및/또는 키랄 도판트를 통상적 양으로 포함할 수 있다. 사용된 이들 첨가제의 양은 전체 혼합물의 양을 기준으로 바람직하게는 총 0% 이상 내지 10% 이하, 특히 바람직하게는 0.1% 이상 내지 6% 이하이다. 사용된 개별적 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1% 이상 내지 3% 이하이다. 이들 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 액정 매질에서 액정 화합물의 농도 및 농도가 명시된 경우 일반적으로 고려되지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 반응성 화합물, 바람직하게는 반응성 메소젠을 포함하는 중합체 전구체, 및 필요에 따라 추가적 첨가제, 예컨대 중합 개시제 및/또는 중합 조절제를 통상적 양으로 포함한다. 사용된 이들 첨가제의 양은 전체 혼합물의 양을 기준으로 총 0% 이상 내지 10% 이하, 바람직하게는 0.1% 이상 내지 2% 이하이다. 이들 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 액정 매질에서 액정 화합물의 농도 및 농도가 명시된 경우 일반적으로 고려되지 않는다.
조성물은 복수의 화합물, 바람직하게는 3개 이상 내지 30개 이하, 특히 바람직하게는 6개 이상 내지 20개 이하, 매우 특히 바람직하게는 10개 이상 내지 16개 이하의 화합물로 이루어지고, 이는 종래의 방법으로 혼합된다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용된 성분의 목적하는 양은 혼합물의 주된 구성성분을 이루는 성분에 용해된다. 이는 유리하게 고온에서 수행된다. 선택된 온도가 주된 구성성분의 등명점 초과인 경우, 용해 작업의 완료를 관찰하는 것이 특히 용이하다. 그러나, 다른 종래 방법, 예를 들어 프리-믹스를 사용하거나 소위 "멀티보틀 시스템(multibottle system)"으로부터 액정 혼합물을 제조하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 넓은 네마틱 상 범위 65℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 전기용량 문턱 값, 비교적 높은 보유율 값 및 동시에 -30℃ 및 -40℃에서의 양호한 저온 안정성을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 낮은 회전 점도(γ1)에 의해 구별된다.
VA, IPS, FFS 또는 PALC 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 매질이 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위 원소로 치환된 화합물도 포함할 수 있음이 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는 예를 들어 EP 0 240 379 A1에 기재된 바와 같이 통상적 기하학에 상응한다.
본 발명에 따른 액정 상은 적합한 첨가제에 의해 개질될 수 있어, 지금까지 개시된 예를 들어 ECB, VAN, IPS, GH 또는 ASM-VA LCD 디스플레이의 임의의 유형에 사용될 수 있다.
하기 표 E는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 지시한다. 혼합물이 하나 이상의 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0%의 양으로 사용된다.
예를 들어 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게는 0.01 내지 6%, 특히 0.1 내지 3%의 양으로 첨가될 수 있는 안정화제는 하기 표 F에 제시된다.
본 발명의 목적을 위해, 모든 농도는 달리 명시되지 않는 한 중량%로 나타내고, 달리 명시되지 않는 한 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 나타낸 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱(S)으로부터 네마틱(N)으로의 상 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨(℃)로 나타내고, 모든 온도차는 상응하게 차이 도(° 또는 도)로 나타낸다.
본 발명에서, 용어 "문턱 전압"은 달리 명시되지 않는 한, 프레데릭스 문턱 값(Freedericks threshold)으로도 공지된 전기용량 문턱 값(V0)에 관한 것이다.
모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되었고, 각각의 경우에 달리 명시되지 않는 한, 20℃의 온도에 적용되고, Δn은 589 nm에서, Δε은 1 kHz에서 결정된다.
전기-광학 특성 및 전환 거동은 메르크 재팬에서 생산된 시험 셀에서 측정된다. 측정 셀은 알칼리-부재 유리를 갖고 FFS 배치(3.5 ㎛의 두께 및 서로에 대하여 평행으로 뻗는 6 ㎛의 간격을 갖는 ITO, 일반 전극으로 지칭되는 ITO 층, 및 사이에 규소 질화물을 포함하는 절연 층을 갖는 화소 전극)로 구성된다. 평면 (균질) 배향을 예비-특정화하는 폴리이미드 배향 층은 화소 전극 상에 위치한다. 평면에서의 배향은 화소 전극의 전극 스트립에 대하여 80 내지 90°의 평면에서 우선적 배향 성취되는 기계적 과정 또는 광배향 단계를 통해 예비-특정화된다. 사실상 사각형인 ITO 전극의 투과 면적은 25 ㎟이다. 시험 셀의 층 두께는 액정 혼합물의 광학 이방성(Δn)에 맞게 조정될 수 있다. 층 두께의 값은 전형적으로 3.0 내지 3.5 ㎛이다.
다르게는, 전기-광학 특성, 예를 들어 문턱 전압(V0)(전기용량 측정)은 마찬가지로 메르크 재팬에서 생산된 시험 셀에서 측정된다. 상기 측정은 마찬가지로 이소다-석회 유리기판을 갖되, 수직으로 서로 러빙되고 및 액정의 호메오트로픽 배향을 가져오는 폴리이미드 배향 층(SE-1211 및 희석제 **26(혼합비 1:1), 둘다 니산 케미칼즈(Nissan Chemicals, 일본 소재)의 제품)을 갖는 ECB 또는 VA 배치로 구축된다. 투명하고 실질적으로 정사각형인 ITO 전극의 표면적은 1 cm2이다.
달리 지시되지 않는 한, 키랄 도판트가 사용된 액정 혼합물에 첨가되지 않지만, 액정 혼합물은 이러한 유형의 도핑이 필요한 용도에도 특히 적합하다.
VHR은 메르크 재팬에서 제조된 시험 셀에서 결정된다. 시험 셀은 알칼리-미함유 유리 기판을 갖고, 액정의 평면 배향을 야기하는 50 nm의 층 두께를 갖는 폴리이미드 배향 층과 함께 제공된다. 셀 갭은 균일한 3.0 또는 6.0 ㎛이다. 투명한 ITO 전극의 표면적은 1 cm2이다.
달리 지시되지 않는 한, VHR은 오트로닉 멜처스(Autronic Melchers, 독일 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 기기에서 20℃에서(VHR20) 및 오븐에서 5분 후에 100℃에서(VHR100) 결정된다. 보다 정확하게 지시되지 않는 한, 사용된 전압은 1 내지 60 Hz의 주파수를 갖는다.
VHR 측정치의 정확도는 각각의 VHR 값에 의존한다. 값이 감소함에 따라 정확도는 떨어진다. 다양한 크기 범위의 값에서 일반적으로 관찰되는 편차를 크기 순서로 하기 표에 나타낸다.
Figure pct00097
UV 복사에 대한 안정성은 헤레우스(Heraeus, 독일 소재)로부터의 상업적 기기인 "썬 시험 CPS(Suntest CPS)"에서 검사한다. 밀봉된 시험 셀을 명확하게 지시되지 않는 한 추가의 가열 없이 30분 내지 2.0시간 동안 복사시킨다. 300 내지 800 nm 파장에서의 복사 파워는 765 W/m2V이다. 310 nm의 엣지 파장을 갖는 UV "컷-오프" 필터는 소위 창문 유리 모드를 자극하기 위해 사용된다. 각각의 일련의 실험에서, 4개 이상의 시험 셀이 각각의 조건에 대해 복사되고, 각각의 결과는 상응하는 개별적 측정의 평균으로서 표현된다.
일반적으로 노출, 예를 들어 LCD 백라이팅에 의한 UV 복사에 의해 야기된 전압 보유율의 감소(ΔVHR)는 하기 수학식 1에 따라 결정된다:
[수학식 1]
ΔVHR(t) = VHR(t) - VHR(t=0)
회전 점도는 회전 영구 자석법을 사용하여 측정되고, 유동 점도는 변형된 우벨로드(Ubbelohde) 점도계로 측정된다. 액정 혼합물 ZLI-2293, ZLI-4792 및 MLC-6608(모두 독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터의 제품임)의 경우, 20℃에서 측정된 회전 점도 값은 각각 161 mPa·s, 133 mPa·s 및 186 mPa·s, 유동 점도 값(υ)은 각각 21 mm2·s-1, 14 mm2·s-1 및 27 mm2·s-1이다.
달리 명확하게 지시되지 않는 한, 하기 기호가 사용된다:
V0: 20℃에서의 문턱 전압(전기용량적)[V],
ne: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 이상 굴절률,
no: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 정상 굴절률,
Δn: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 광학 이방성,
ε⊥: 20℃ 및 1 kHZ에서의 방향자에 대해 수직인 유전 감수율,
ε∥: 20℃ 및 1 kHZ에서의 방향자에 대해 평행한 유전 감수율,
Δε: 20℃ 및 1 kHZ에서의 유전 이방성,
cl.p. 또는 T(N,I): 등명점[℃],
υ: 20℃에서 측정된 유동 점도[mm2·s-1],
γ1: 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s],
K1: 20℃에서의 탄성 계수("스플레이(splay)" 변형)[pN],
K2: 20℃에서의 탄성 계수("비틀림(twist)" 변형)[pN],
K3: 20℃에서의 탄성 계수("굽힘(bend)" 변형)[pN],
LTS: 시험 셀에서 측정된 상의 저온 안정성,
VHR: 전압 보유율,
ΔVHR: 전압 보유율의 감소,
Srel: VHR의 상대적 안정성.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 바람직하게는 사용되는 화합물을 갖는 바람직한 혼합물 개념과 이들의 각각의 농도 및 이들의 서로의 조합을 당업자에게 보여준다. 또한, 실시예는 허용가능한 특성 및 특성의 조합을 예시해준다.
본 발명 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 하기 표 A 내지 C에 따라 생성된 화학식으로 전환하여 두문자어에 의해 표현된다. 모든 라디칼 CnH2n +1, CmH2m+1 및 ClH2l +1, 또는 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l은 각각의 경우에 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이다. 표 A는 화합물의 핵의 고리 원소에 대한 코드를 보여주고, 표 B는 가교 단위를 나열하고, 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단기에 대한 기호의 의미를 나열한다. 두문자어는 고리 원소에 대한 코드 및 제1하이픈에 뒤따르는 임의적 연결기, 좌측 말단기에 대한 코드 및 제2하이픈, 및 우측 말단기에 대한 코드로 구성된다. 표 D는 화합물의 예시적 구조와 함께 이들 각각의 약어를 보여준다.
[표 A]
고리 원소
Figure pct00098
Figure pct00099
Figure pct00100
[표 B]
가교 구성원
Figure pct00101
[표 C]
말단기
Figure pct00102
Figure pct00103
상기 표에서, n 및 m은 각각 정수이고, 세 점"…"은 상기 표의 다른 약어에 대한 플레이스 홀더이다.
화학식 I의 화합물 외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기에 언급된 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 약어가 사용된다:
(n, m 및 z는 서로 독립적으로 각각 정수, 바람직하게는 1 내지 6이다)
[표 D]
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
Figure pct00110
Figure pct00111
Figure pct00112
Figure pct00113
Figure pct00114
Figure pct00115
표 E는 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물에 사용된 키랄 도판트를 보여준다.
[표 E]
Figure pct00116
Figure pct00117
Figure pct00118
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 표 E의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표 F는 화학식 I의 화합물에 더하여 본 발명에 따른 혼합물에 사용될 수 있는 안정화제를 보여준다. 여기서 매개변수는 1 내지 12의 정수를 나타낸다. 특히, 나타낸 페놀 유도체는 항산화제로서 작용할 수 있기 때문에 추가적 안정화제로서 사용될 수 있다.
[표 F]
Figure pct00119
Figure pct00120
Figure pct00121
Figure pct00122
Figure pct00123
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 표 F의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 특히 하기 2개의 화학식의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00124
실시예
하기 실시예는 제한없이 본 발명을 설명한다. 그러나, 물리적 특성은 달성될 수 있는 특성 및 변경될 수 있는 범위에 대해 당업제에게 분명하게 밝혀져야 한다. 특히, 바람직하게는 달성될 수 있는 다양한 특성의 조합이 당업자를 위해 정의된다.
하기 표에 지시된 바와 같이 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 제조하고 조사하였다. 화학식 I의 화합물을 포함하는 혼합물의 개선된 안정성을 참조로서 안정화되지 않은 기재 혼합물과 비교함으로써 증명하였다.
실시예 1.1 내지 1.4
하기 혼합물 M-1을 제조하고 조사하였다.
Figure pct00125
혼합물 M-1을 하기에 기재된 바와 같이 5개의 부분으로 나누고 조사하였다.
먼저, 혼합물 M-1 자체의 전압 보유율의 안정성을 측정하였다. 혼합물 M-1을 이의 광 노출(예를 들어 텔레비전 세트(TV)에 사용되는 전형적인 역광에 의해 야기됨)에 대한 안정성에 대해 균일 배향을 위한 배향 물질 및 편평한 ITO 전극을 갖는 시험 셀에서 조사하였다. 이어서, UV 접착제로 밀봉된 채워진 셀을 역광에 대한 노출 전에 먼저 측정하였다. 이는 초기 VHR 값을 나타낸다. 이어서, 전압 유지비를 각각의 경우에 약 15 내지 30분의 평형화 시간 후에 측정하고, 실온 내지 100℃에서, 1 내지 5 V의 전압 및 1 내지 100 Hz의 주파수로 (결과에서 지시되는 바에 따라) 측정하였다. 이어서, 시험 셀을 2개의 TV 역광 기구 사이에서 a) 약 40℃의 온도, b) 10 V의 교류 전압에 대한 추가적인 노출로 보다 높은 온도 및 c) 60℃의 보다 높은 온도에서의 각각의 경우로 저장하였다. 결과를 표 1, 2 및 3에 정리하였다. 하기와 같이, 여기서 4 내지 6개의 시험 셀을 각각의 경우에 각각의 개별적인 혼합물에 대하여 채우고 조사하였다. 지시된 값은 개별적인 값의 평균이다.
이어서, 상기 기술된 바와 같이, 각각의 경우에 300 ppm의 화학식 I-1 또는 1-5의 3개의 화합물 각각 상이한 화합물, 보다 정확히는 하위-화학식 I-1-1, I-1-2, I-1-3 또는 I-5-1에 상응하는 화합물을 혼합물 M-1의 남은 4개의 부에 첨가하고, 생성된 혼합물(M-1-1, M-1-2, M-1-3 및 M-1-4)을 이의 안정성에 대하여 조사하였다. 결과를 하기 표 1 내지 3에 나타내었다.
Figure pct00126
일련의 다양한 측정에서의 전압 유지비 값의 상대 편차는 전형적으로 3 내지 4%이다.
(역광에 대한 노출, 40℃)
실시예
 혼합물
 안정화제
 c(안정화제)/ppm VHR(t, 70℃, 1 V, 1 Hz)/%
t=0시간 t=72시간 t=168시간 t=480시간
(참조) M-1 없음 0 89.7 80.6 77.3 75.0
1.1 M-1-1 I-1-1 300 88.9 82.5 80.0 77.5
1.2 M-1-2 I-1-2 300 88.5 79.9 79.9 74.1
1.3 M-1-3 I-1-3 300 89.0 80.6 80.6 75.8
1.4 M-1-4 I-5-1 300 t.b.d. t.b.d. t.b.d. t.b.d.
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
(역광에 대한 노출, 10 V(교류), 60℃)
실시예
 혼합물
 안정화제 c(안정화제)/ppm VHR(t, 70℃, 1 V, 1 Hz)/%
t=0시간 t=72시간 t=168시간 t=480시간
(참조) M-1 없음 0 90.8 71.5 74.2 72.4
1.1 M-1-1 I-1-1 300 89.6 74.1 75.4 78.2
1.2 M-1-2 I-1-2 300 89.0 71.8 73.4 75.0
1.3 M-1-3 I-1-3 300 89.8 73.9 76.3 77.5
1.4 M-1-4 I-5-1 300 t.b.d. t.b.d. t.b.d. t.b.d.
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
(역광에 대한 노출, 60℃)
실시예
 혼합물
 안정화제
 c(안정화제)/ppm VHR(t, 70℃, 1 V, 1 Hz)/%
t=0시간 t=72시간 t=168시간 t=480시간
(참조) M-1 없음 0 91.1 72.6 71.3 65.8
1.1 M-1-1 I-1-1 300 89.3 75.4 77.5 78.4
1.2 M-1-2 I-1-2 300 89.5 72.3 71.5 69.3
1.3 M-1-3 I-1-3 300 89.4 72.5 72.3 71.2
1.4 M-1-4 I-5-1 300 t.b.d. t.b.d. t.b.d. t.b.d.
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
여기서, 화학식 I-1-1, I-1-2, I-1-3 및 I-5-1의 화합물이 안정화 특성을 심지어 낮은 농도에서도 명백히 나타냄은 자명하다.
화합물 I-1-1 내지 I-1-3 및 I-5-1은 300 ppm의 농도에서 뛰어난 안정화 활성을 갖는다. 상기 결과는 역광에 대한 노출시 잔상 우려의 감소를 야기한다.
실시예 2.1 내지 2.4
하기 혼합물 M-2를 제조하고 조사하였다.
Figure pct00127
혼합물 M-2를 5개의 부분으로 나누고, 300 ppm의 화학식 I-1-1, I-1-2, I-1-3 및 I-5-1의 4개의 화합물 중 하나씩 상기 5개의 부분 중 4개 각각에 첨가하고(혼합물 M-2-1, M-2-2, M-2-3 및 M-2-4), 모든 혼합물을, 실시예 1.1 내지 1.4에 기술된 절차와 유사하게, 시험 셀에서 썬 시험(sun test)에서의 UV 노출에 대한 이의 안정성에 대하여 조사하였다. 30분 동안의 복사 후 VHR 측정치의 결과를 하기 표 4에 정리하였다.
(VHR: 60℃, 1 V, 60 Hz)
실시예
 혼합물
 안정화제
 c(안정화제)/ppm VHR(t)/%
t=0시간 t=30분
(참조) M-2 없음 0 t.b.d. t.b.d.
2.1 M-2-1 I-1-1 300 t.b.d. t.b.d.
2.2 M-2-2 I-1-2 300 t.b.d. t.b.d.
2.3 M-2-3 I-1-3 300 t.b.d. t.b.d.
2.4 M-2-4 I-5-1 300 t.b.d. t.b.d.
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 화합물 I-1-1, I-1-2, I-1-3 및 I-5-1은 심지어 낮은 농도에서도 UV 노출 후 VHR 최종 값의 상당한 향상을 야기하였다.
실시예 3.1 내지 3.4 및 비교 실시예 3-V
하기 혼합물 M-3을 제조하고 조사하였다.
Figure pct00128
혼합물 M-3을 제조하고 6개의 부분으로 나누었다. 300 ppm의 화합물 I-1-1, I-1-2, I-1-3 또는 I-5-1을 각각의 부분에 첨가하였다(혼합물 M-3-1 내지 M-3-4). 비교를 위해, 150 ppm의 종래 기술로부터의 안정화제(화합물 VII, 혼합물 V-3)를 추가 부분에 첨가하였다.
[화학식 VII]
Figure pct00129
VHR을, 상기 기술된 실험과 유사하게, 발광 다이오드(LED) LCD 역광에 의한 476시간 동안의 복사 전 및 후에 조사하였다. 결과를 하기 표 5에 정리하였다.
(VHR: 100℃, 1 V, 60 Hz)
실시예 혼합물 안정화제 c(안정화제)/ppm VHR(t)/%
t=0시간 t=476시간
(참조) M-3 없음 0 82.7 66.4
3.1 M-3-1 I-1-1 300 85.7 69.1
3.2 M-3-2 I-1-2 300 t.b.d. t.b.d.
3.3 M-3-3 I-1-3 300 t.b.d. t.b.d.
3.4 M-3-4 I-5-1 300 t.b.d. t.b.d.
3-V V-3 VII 150 79.8 71.6
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
실시예 4.1 내지 4.4 및 비교 실시예 4 -V
하기 혼합물 M-4를 제조하고 조사하였다.
Figure pct00130
혼합물 M-4를 제조하고 6개의 부분으로 나누었다. 300 ppm의 화합물 I-1-1, I-1-2, I-1-3 또는 I-5-1을 각각의 부분에 첨가하였다(혼합물 M-4-1 내지 M-4-4). 비교를 위해, 100 ppm의 종래 기술로부터의 안정화제(화합물 VII, 혼합물 V-4)를 추가 부분에 첨가하였다.
(VHR: 100℃, 1 V, 60 Hz)
실시예
 혼합물
 안정화제
 c(안정화제)/ppm VHR(t)/%
t=0시간 t=30분 일광 시험
(참조) M-4 없음 0 74.3 68.2
4.1 M-4-1 I-1-1 100 77.6 73.4
4.2 M-4-2 I-1-2 300 74.3 68.2
4.3 M-4-3 I-1-3 300 76.8 70.4
4.4 M-4-4 I-5-1 300 76.0 70.1
4-V V-4 VII 100 73.2 68.5
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
실시예 5.1 내지 5.4 및 비교 실시예 5-V
하기 혼합물 M-5를 제조하고 조사하였다.
Figure pct00131
(VHR: 20℃, 1 V, 1 Hz)
실시예 혼합물
 안정화제
 c(안정화제)/ppm VHR(t)/%
t=0시간 t=476시간
(참조) M-5 없음 0 91.9 60.2
5.1 M-5-1 I-1-1 300 91.6 64.2
5.2 M-5-2 I-1-2 300 t.b.d. t.b.d.
5.3 M-5-3 I-1-3 300 t.b.d. t.b.d.
5.4 M-5-4 I-5-1 300 93.0 67.3
5-V V-5 VII 150 t.b.d. t.b.d.
주해: t.b.d.는 추후 측정됨을 나타낸다.
실시예 6.1 내지 6.4 및 비교 실시예 6 -V
하기 혼합물 M-6을 제조하고 조사하였다.
Figure pct00132
혼합물 M-6을 6개의 부분으로 나누었다. 300 ppm의 화합물 I-1-1, I-1-2, I-1-3 또는 I-5-1을 4개의 화합물 중 하나씩 상기 6개의 부분 중 4개 각각에 첨가하였다. 비교를 위해, 150 ppm의 화합물 VII을 추가 부분에 첨가하였다. 이어서, 상기 혼합물을 실시예 1.1 내지 1.4에 기술된 LCD 역광을 사용한 노출 시험에 대하여 시험하였고, 비교적 훌륭한 결과를 얻었다.

Claims (15)

  1. a) 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물; 및
    b) 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물
    을 포함하는 액정 매질:
    [화학식 I]
    Figure pct00133

    [화학식 II]
    Figure pct00134

    상기 식에서,
    n은 1 내지 4의 정수, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 특히 바람직하게는 2 또는 3, 매우 특히 바람직하게는 2를 나타내고;
    m은 (4-n)을 나타내고;
    Figure pct00135
    는 분자에 존재하는 m개의 기 R12 외에, 이와 독립적으로, 하나의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있거나 복수의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있는, 4개의 결합 부위를 갖는 유기 라디칼, 바람직하게는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 바람직하게는 2개의 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -(C=O)-로 대체될 수 있는, 2개의 말단 C 원자 각각에 하나의 원자가를 갖는 직쇄 알칸테트라일 단위를 나타내거나, 분자에 존재하는 기 R12 외에, 이와 독립적으로, 하나의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있거나 복수의 추가적 H 원자가 R12로 대체될 수 있는, 1 내지 4개의 원자가를 갖는 치환되거나 치환되지 않은 방향족 또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼을 나타내고;
    Z11 및 Z12는 서로 독립적으로 -O-, -(C=O)- 또는 단일결합을 나타내나, 둘다 동시에 -O-를 나타내지는 않고;
    r 및 s는 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
    R11은 각각의 경우에 서로 독립적으로 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위로 대체될 수 없는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 쇄를 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-, 아릴 또는 아릴알킬 단위로 대체될 수 없는, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 아릴 또는 아릴알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내거나, 하나 이상의 -CH2- 기가 -O- 또는 -CO-로 대체될 수 있는
    Figure pct00136
    (사이클로헥실), 또는 아세토페닐, 이소프로필 또는 3-헵틸 라디칼을 나타내고;
    R12는 각각의 경우에 서로 독립적으로 H, F, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 쇄를 나타내거나, 하나의 -CH2- 기 또는 복수의 -CH2- 기가 -O- 또는 -C(=O)-로 대체될 수 있되 2개의 인접한 -CH2- 기는 -O-로 대체될 수 없는, 사이클로알킬 또는 알킬사이클로알킬 단위를 함유하는 탄화수소 라디칼, 또는 방향족 또는 헤테로방향족 탄화수소 라디칼을 나타내고;
    R21은 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼을 나타내고;
    R22는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼을 나타내고;
    Figure pct00137
    는
    Figure pct00138
    를 나타내고;
    p 및 q는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타내고;
    (p+q)는 1, 2 또는 3을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    화학식 I에서 기
    Figure pct00139
    가 각각의 경우에
    Figure pct00140
    를 나타내는, 액정 매질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하기 화학식 I-1 내지 I-4의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:
    Figure pct00141

    상기 식에서,
    각각의 매개변수는 제1항에 지시된 의미를 갖고;
    t는 1 내지 12의 정수를 나타내고;
    R11 및 R11'은 각각 서로 독립적으로 R11에 대하여 주어진 의미 중 하나를 갖는다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 I-1-1 내지 I-1-3 및 I-5-1의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:
    Figure pct00142
    .
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    Figure pct00143

    상기 식에서,
    R21은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼을 나타내고;
    R22는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼을 나타내고;
    m, n 및 o는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    Figure pct00144

    상기 식에서,
    알콕시 및 알콕시'은 서로 독립적으로 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 매질에서 화학식 I의 화합물의 총 농도가 1 ppm 이상 내지 1000 ppm 이하인, 액정 매질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    [화학식 IV]
    Figure pct00145

    상기 식에서,
    R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼을 나타내고;
    R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼을 나타낸다.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 매질에서 화학식 II의 화합물의 총 농도가 25% 이상 내지 45% 이하인, 액정 매질.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제5항에 지시된 하나 이상의 화학식 II-3의 화합물을 포함하는 액정 매질.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 함유하는 전기-광학 디스플레이 또는 전기-광학 컴퍼넌트.
  12. 제11항에 있어서,
    수직 배향(VA) 또는 전기 제어 복굴절률(ECB) 효과를 기반으로 한 디스플레이.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    능동-매트릭스 어드레싱 디바이스를 갖는 디스플레이.
  14. 전기-광학 디스플레이 또는 전기-광학 컴포넌트에서 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
  15. 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 화학식 II의 화합물 및 임의적으로 화학식 III의 화합물 및/또는 화학식 II-1 내지 II-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물과 혼합하고/하거나 임의적으로 하나 이상의 화학식 IV의 화합물과 혼합하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
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