KR20180057666A - 중합체 안정화된 액정 디스플레이에서 선경사각을 제어하는 방법 - Google Patents

중합체 안정화된 액정 디스플레이에서 선경사각을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중합체 안정화된 정렬(PSA) 유형의 액정(LC) 디스플레이에서 선경사각을 제어하는 방법, 2개의 기판에서 서로 다른 선경사각을 갖는 PSA 디스플레이의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 PSA 디스플레이에 관한 것이다.

Description

중합체 안정화된 액정 디스플레이에서 선경사각을 제어하는 방법
본 발명은 중합체 안정화된 정렬(PSA) 유형의 액정(LC) 디스플레이에서 선경사각(pretilt angle)을 제어하는 방법, 2개의 기판에서 서로 다른 선경사각을 갖는 PSA 디스플레이의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 PSA 디스플레이에 관한 것이다.
광범위한 관심 및 상업적인 용도를 갖는 액정 디스플레이(LCD) 모드는 소위 PS(중합체 지속) 또는 PSA(중합체 안정화 정렬) 모드이고, 이는 종종 "중합체 안정화된(polymer stabilised)"이라는 용어로도 사용된다. PSA 디스플레이에서, 액정 혼합물(본원에서 이후 또한 "호스트 혼합물"로도 지칭됨) 및 소량의, 전형적으로 1 중량% 미만, 예컨대 0.2 내지 0.4 중량%의, 하나 이상의 중합성 화합물, 바람직하게는 중합성 단량체 화합물, 매우 바람직하게는 반응성 메소젠 또는 "RM"으로도 공지된 중합성 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하는 중합성 성분을 함유하는 액정 매질이 사용된다. 액정 매질을 디스플레이 내로 충전한 후, 바람직하게는 전압이 디스플레이의 전극에 인가되는 동안, 상기 중합성 화합물은 보통 UV 광-중합에 의해 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 상기 중합은 액정 매질이 액정 상을 나타내는 온도, 보통 실온에서 수행된다. 결과적으로, 중합된 또는 가교결합된 RM은 LC 매질로부터 상 분리되어 기판의 내부 표면상에 층을 형성하고, 여기서 이는 기판에 대한 LC 분자의 선경사각을 유도한다.
한편, 상기 PS(A) 모드는 다양한 통상적인 액정 디스플레이 유형에서 사용된다. 따라서, 예컨대 PS-VA(수직 정렬(vertically aligned)), PS-OCB(광학 보상 벤드(optically compensated bend)), PS-IPS(평면 스위칭(in-plane switching)), PS-FFS(프린지 필드 스위칭(fringe-field switching)), PS-UB-FFS(초 휘도(Ultra Brightness) FFS) 및 PS-TN(비틀린 네마틱(twisted nematic)) 디스플레이가 공지되어 있다. RM의 중합은 바람직하게는 PS-VA 및 PS-OCB 디스플레이의 경우 인가된 전압으로 발생하고, PS-IPS 디스플레이의 경우 인가된 전압이 있거나 없이, 바람직하게는 인가된 전압이 없이 발생한다. PS-OCB 디스플레이의 경우, 예컨대, 오프셋 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조가 안정화될 수 있다. PS-VA 디스플레이의 경우, 선경사각은 응답 시간에 긍정적인 영향을 준다. PS-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA(다중도메인(multidomain) VA) 또는 PVA(패턴화된(patterned) VA) 픽셀 및 전극 레이아웃이 사용될 수 있다. 또한 돌출부 없이 단 하나의 구조화된 전극을 사용하는 것도 가능하며, 이는 생산을 상당히 단순화하고 대비도 및 투명도를 개선한다.
또한 소위 포지(posi)-VA 모드(양의 VA)가 특히 적합한 것으로 증명되었다. 통상적인 VA 및 PS-VA 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이에서 액정 분자의 초기 정렬은 호메오트로픽(즉, 전압이 인가되지 않은 경우의 초기 상태에서 기판에 대해 실질적으로 수직)이다. 그러나, 통상적인 VA 및 PS-VA 디스플레이와 대조적으로, 포지-VA 디스플레이에서는 양성 유전체 이방성을 갖는 액정 매질이 사용된다. IPS 및 PS-IPS 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이에서의 2개의 전극은 2개의 기판 중 단 하나에서만 배열되고, 바람직하게는 인터메시된(intermeshed) 빗살형(comb-shaped)(인터디지털(interdigital)) 구조를 나타낸다. 인터디지털 전극에 전압을 가하여 액정 매질의 층과 실질적으로 평행인 전기장을 발생시키는 경우, 액정 분자는 기판과 실질적으로 평행인 배향으로 스위칭된다. 포지-VA 디스플레이에서, RM을 액정 매질에 첨가함으로써 중합체 안정화 후 디스플레이 내에서 중합하는 것이 또한 유리한 것으로 증명되었다. 이로써 상당한 스위칭 시간 감소가 달성될 수 있다.
PS-VA 디스플레이는 예컨대 문헌[K. Hanaoka et al., SID 04 Digest 2004, 1203, 233-236], EP 1170626 A2, US 6861107, US 7169449, US 2004/0191428 A1, US 2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기술되어 있다. PS-OCB 디스플레이는 예컨대 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 [S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기술되어 있다. PS-IPS 디스플레이는 예컨대 US　6177972 및 [Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PS-TN 디스플레이는 예컨대 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.
PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 픽셀은 보통 집적된 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대 박막 트랜지스터 또는 TFT)로 어드레싱되는 반면, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 픽셀은 보통 선행 기술로부터 공지된 복합적인 방법에 의해 어드레싱된다.
PSA 디스플레이는 바람직하게는 디스플레이 셀을 형성하는 기판 중 하나 또는 둘 다 위에 정렬 층을 포함한다. 상기 정렬 층은 액정 매질과 접촉하고 액정 분자의 초기 정렬을 유도하도록 (이러한 전극이 존재하는 경우) 보통 전극에 인가된다. 상기 정렬 층은 예컨대, 광정렬 방법에 의해 러빙되거나 제조될 수 있는 폴리이미드를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 상기 정렬 층은 일반적으로 기판상에, 예를 들어, 코팅 또는 인쇄 방법에 의해, 정렬 층 물질 예를 들어 폴리이미드 또는 이의 전구체 예를 들어 폴리이미드 전구체의 용액을 침착시키는 단계, 및 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 열 및/또는 화학 복사선, 예를 들어, UV 복사선에 노출시켜 경화시키는 단계에 의해 형성된다.
특히, 모니터 및 특히 TV 제품의 경우, 응답 시간 뿐만 아니라 액정 디스플레이의 대비도 및 휘도(및 따라서 투과율)의 최적화가 여전히 요구된다. 상기 PSA 방법은 여기에 상당한 장점을 제공할 수 있다. 특히 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-포지-VA 디스플레이의 경우, 시험 셀 내에서 측정가능한 선경사와 관련된 응답 시간의 단축은 다른 변수에 대하여 상당한 역효과 없이 달성될 수 있다.
곡면형 디스플레이는 TV 시장에서의 사용에서 관심을 얻고 있다. 곡면형 디스플레이는 시청자와 디스플레이 간에 일정한 거리를 유지하는 것이 가능하기 때문에 중심을 벗어나 앉은 시청자를 위한 광학적 시청 경험을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 디스플레이의 측면이 중심보다 시청자로부터 더 멀리 떨어져 있는 현상에 의해 종래의 비-곡면형 디스플레이의 경우에서 야기되는 이미지 왜곡을 감소시키는 것이 가능하다.
곡면형 디스플레이에서 일정한 셀 갭을 유지하기 위해 상부 및 하부 기판의 반경은 서로 달라야 한다. 이는 도 1에 예시적이고 개략적으로 도시되어 있다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 2개의 평면-평행 기판(11, 12)을 갖는 평면 패널 디스플레이는 일반적으로 전체 디스플레이 영역에 걸쳐 일정한 셀 갭(이중 화살표로 표시됨)을 갖는다. 반면에, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 곡면형 디스플레이에서 곡면형 기판(11, 12)이 동일한 곡률 반경을 가질 경우, 셀 갭(이중 화살표로 표시됨)은 패널의 중앙보다 가장자리가 더 작다. 따라서, 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 하부 기판(12)의 곡률 반경이 상부 기판(11)의 곡률 반경보다 긴, 즉 하부 기판(12)의 곡률의 정도가 상부 기판(11)의 곡률의 정도보다 낮은 2개의 기판을 곡면형 디스플레이에서 사용할 필요가 있다.
PSA 모드의 곡면형 디스플레이, 특히 PS-VA 모드의 곡면형 디스플레이에서, 2개의 기판의 상이한 곡률이 상부 기판과 하부 기판 사이의 선경사각의 왜곡을 초래할 것이라는 문제점이 발생한다.
이는 상부 기판(21) 및 하부 기판 (22), 및 상부 및 하부 기판(21, 22)에 대해 소정의 선경사각을 갖도록 배향된 LC 분자(23)를 갖는 PS-VA 디스플레이를 예시적으로 및 개략적으로 도시한 도 2에 예시되어 있다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 평면-평행 기판(21, 22)을 갖는 평면 패널 PS-VA 디스플레이에서, PS-VA 공정에 의해 생성된 LC 분자(23)의 선경사각 α는 상부 기판(21) 및 하부 기판(22)에서 동일하다. 한편,도 2(b)에 도시된 바와 같이, 일정한 셀 갭을 갖는 곡면형 디스플레이에서, 상부 기판(21) 및 하부 기판(22)에서의 LC 분자(23)는 상부 및 하부 기판(21, 22)상의 접선(24, 25)(파선으로 나타냄, 이하, "베이스 라인(base line)"이라고도 함)에 대해 동일한 선경사각 α로 정렬된다. 그러나, 디스플레이 중앙의 법선(26)(파선으로 표시됨)에 대한 상부 및 하부 기판(21, 22)상의 베이스 라인(24, 25)의 기울기는 상부 기판(21)과 하부 기판(22)이 상이한 곡률 반경을 갖는다는 사실로 인해 서로 상이하다. 결과적으로, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 평행한 베이스 라인(24, 25)이 상부 기판(21) 및 하부 기판(22) 모두에 적용되는 경우, 상부 기판(21)에서의 선경사각 α'과 하부 기판(22)에서의 선경사 α"은 서로 상이할 것이며, α'는 α"보다 크며, 이는 LC 분자(23)의 배향을 왜곡시킨다.
따라서 PSA 디스플레이, 특히 곡면형 PSA 디스플레이에서 상부 기판 및 하부 기판에 대한 LC 분자의 선경사각을 제어하거나 변화시켜 LC 분자의 배향의 바람직하지 않은 왜곡이 감소되거나 방지될 수 있다.
본 발명은, 전술한 문제의 해결에 기여할 수 있는, PSA 디스플레이를 제조하기 위한 개선된 수단 및 방법, 및 이에 사용되는 개선된 물질 예컨대 RM, LC 호스트 혼합물, 첨가제, 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 목적에 기초한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 높은 신뢰도, 낮은 역치 전압, 짧은 응답 시간, 높은 복굴절률을 가능하게 하고, 특히 더 긴 파장에서 우수한 UV 흡수를 보이고, 이에 함유된 RM의 중합을 빠르고 완전하게 하고, 낮은 선경사각을 가능한 빠르게 발생시키고, 더 긴 시간 및/또는 UV 노출 후에도 선경사의 높은 안정성을 가능하게 하고, 디스플레이 내의 잔상의 발생을 감소시키거나 방지하고, 디스플레이 내의 ODF 얼룩의 발생을 감소시키거나 방지하고, LC 분자의 배향의 왜곡을 감소시키거나 방지하는 PSA 디스플레이를 제조하기 위한 수단 및 방법, 및 이에 사용되는 개선된 물질을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본원에 기술되고 청구된 물질 및 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
놀랍게도, 전술한 문제는, 이후에 개시되고 청구되는 바와 같이, PSA 디스플레이의 제조 방법 및 곡면형 PSA 디스플레이의 상부 기판 및 하부 기판에서의 선경사각 제어 방법을 제공함으로써 해결될 수 있음이 밝혀졌다.
전술한 바와 같은 곡면형 디스플레이에서의 선경사각 제어의 문제를 해결하기 위해, 상부 기판(이하, "제 1 기판"이라고도 함)의 선경사각은 하부 기판(이하, "제 2 기판"이라고도 함)의 선경사각보다 작아야 한다.
본 발명에 따른 방법에서, 이는 각각의 기판 상에 정렬 층 물질 또는 이의 전구체로부터 형성된 정렬 층을 포함하는 PSA 디스플레이를 제공함으로써 달성된다. 정렬 층을 형성하는 물질에는 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 억제하는 중합 억제제 또는 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 개시하는 중합 개시제가 첨가된다. 예를 들어, 억제제가 제 1 기판 상에 정렬 층을 형성하는 물질에만 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분의 중합은 제 1 기판에 근접하여 억제되고, 더 낮은 선경사각이 제 1 기판에서 생성된다. 한편, 개시제가 제 2 기판 상에 정렬 층을 형성하는 물질에만 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분의 중합은 제 1 기판에 근접하여 억제되고, 더 높은 선경사각이 제 2 기판에서 생성된다. 두 방법을 조합할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한 기판에서의 선경사각을 제어하거나 변화시킬 필요가 있는 경우, 기판의 곡률 없이 평면 패널 디스플레이에서도 사용될 수 있다.
또한, 이하에 개시되고 청구되는 바와 같은 방법 및 물질은, 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 고 신뢰성, 낮은 역치 전압, 짧은 응답 시간, 높은 복굴절률, 특히 긴 UV 파장에서 우수한 UV 흡수율, RM의 신속하고 완전한 중합, 신속하고 강력한 선경사각 생성, 특히 열, 전압 및/또는 자외선에 의해 야기되는 응력 하에서의 긴 시간에 따른 높은 선경사각 안정성, 감소된 잔상, 감소된 ODF 얼룩, 및 LC 분자의 배향의 감소된 왜곡을 갖는 PSA 디스플레이를 생성한다.
또한, 본 발명에 따른 방법 및 물질은 디스플레이 제조 공정에서 상당한 이점인 특히 낮은 UV 에너지 및/또는 300 내지 380 nm 및 특히 340 nm 초과의 더 긴 UV 파장에서 빠르고 완전한 UV-광중합 반응을 촉진한다.
본 발명은 중합체 안정화된 정렬(PSA) 모드의 액정(LC) 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이는
a) 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계,
b) 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 침착시켜 제 1 기판 상에 제 1 정렬 층을 형성하고 제 2 기판 상에 제 2 정렬 층을 형성하는 단계,
c) 임의적으로, 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 바람직하게는 광경화에 의해 경화시키는 단계,
d) 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 중합성 성분을 포함하는 LC 매질을 개재시켜 상기 LC 매질이 제 1 정렬 층과 제 2 정렬 층과 접촉하도록 하는 단계,
e) 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 상기 LC 매질의 중합성 성분을 바람직하게는 UV 복사선에 노출시킴으로써 중합시키는 단계
를 포함하고, 이때
단계 b)에서, 상기 제 1 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 억제하는 중합 억제제를 함유하거나, 또는
단계 b)에서, 상기 제 2 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 개시하는 중합 개시제를 함유하거나, 또는
단계 b)에서, 상기 제 1 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 억제하는 중합 억제제를 함유하고, 상기 제 2 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 개시하는 중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 2개의 기판 중 하나에서의 PSA 디스플레이의 LC 분자의 선경사각을 2개의 기판 중 다른 하나에서의 LC 분자의 선경사각과 독립적으로 제어 및/또는 변경하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 상기 및 하기 기재된 바와 같은 단계 a) 내지 e)를 포함한다.
상기 LC 매질은 바람직하게는, 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는, 바람직하게는 이로 이루어진 중합성 성분 A) 및 하나 이상의 메소젠성 화합물 또는 액정 화합물을 포함하는, 바람직하게는 이로 이루어진 액정 성분 B)를 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질의 액정 성분 (B)는 이후 또한 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭되고, 바람직하게는, 비중합성인 저분자량 화합물로부터 선택되는 액정 화합물만을 함유하고, 임의적으로 중합 개시제, 억제제 등과 같은 첨가제를 함유한다.
본 발명은 또한 상기 및 하기 기재된 바와 같은 방법으로부터 수득되는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이다.
LC 디스플에이는 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이이다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이는, 기판 중 하나 또는 둘 다에 인가되는 2개의 전극, 바람직하게는 투명 층 형태를 포함한다. 일부의 디스플레이, 예컨대 PS-VA, PS-OCB 또는 PS-TN 디스플레이에서, 2개의 기판 각각에 하나의 전극이 인가된다. 다른 디스플레이, 예컨대 PS-포지-VA, PS-IPS, 또는 PS-FFS 또는 PS-UB-FFS 디스플레이에서, 2개의 전극은 2개의 기판 중 단 하나에만 인가된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 성분은 디스플레이의 전극에 전압이 인가되는 동안 액정 디스플레이에서 중합된다.
상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합성 화합물은 바람직하게는 광중합에 의해, 매우 바람직하게는 UV 광중합에 의해 중합된다.
도 1은, 비-곡면형 기판 및 일정한 셀 갭을 갖는 LC 디스플레이(a), 동일한 곡률 반경 및 상이한 셀 갭을 갖는 곡면형 기판을 갖는 LC 디스플레이(b), 및 상이한 곡률 반경 및 일정 셀 갭을 갖는 곡면형 기판을 갖는 LC 디스플레이(c)를 예시적이고 개략적으로 도시한다.
도 2는, 비-곡면형 기판을 갖는 PS-VA 디스플레이(a)에서 및 상이한 곡률 반경 및 일정한 셀 갭을 갖는 곡면형 기판을 갖는 PS-VA 디스플레이(b, c)에서의 선경사각을 예시적이고 개략적으로 도시한다.
용어 및 정의
달리 언급되지 않는 한, 상기 중합성 화합물은 바람직하게는 비키랄 화합물로부터 선택된다.
본원에 사용된 용어 "전극 구조물"은 연속 층, 또는 패턴화된 전극 또는 화소 전극, 또는 전극 배열, 패턴화된 전극 배열 또는 화소 전극 배열일 수 있는 전극 층을 포함한다.
본원에서 사용된 용어 "활성 층" 및 "스위칭가능한 층"은, 전기장 또는 자기장과 같은 외부 자극시 이의 배향을 변화시켜 편광 또는 비편광을 위한 층의 투과율을 변화시키는, 구조적 및 광학적 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예컨대 액정 분자를 포함하는 전기 광학적 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이 내의 층을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "경사" 또는 "경사각"은, 액정 디스플레이(본원에서 바람직하게는 PSA 디스플레이) 내의 셀의 표면에 대한 액정 매질의 액정 분자의 경사진 정렬을 의미하는 것으로 이해될 것이다. "선경사(pretilt)"및 "선경사각(pretilt angle)"이라는 용어는 액정 매질의 중합성 성분의 중합을 포함하는 PSA 공정에 의해 생성된 비-어드레싱된 디스플레이 셀에서의 액정 분자의 초기 경사각을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 (선)경사각은 액정 분자의 종방향 분자 축(액정 방향자)과 액정 셀을 형성하는 기판의 표면 사이의 평균 각도(90° 미만)를 나타낸다. 곡면형 디스플레이에서, (선)경사각은 각각의 기판상의 탄젠트에 대해 주어진다.
낮은 (선)경사각 값(즉, 90°에서 큰 편차)은 큰 (선)경사에 해당하며 강한 (선)경사각 생성을 나타내는 반면, 높은 (선)경사각 값(즉, 90°에서 작은 편차)은 작은 (선)경사에 해당하며 약한 경사 각도 생성을 나타낸다. (선)경사각의 측정에 적합한 방법은 실시예에 주어진다. 달리 명시되지 않는 한, 상기 및 하기에 개시된 (선)경사각 값은 이러한 측정 방법과 관련된다.
본원에 사용된 용어 "수직 정렬"은 기판에 대해 실질적으로 수직인 분자 장축을 갖는 LC 분자의 정렬을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은 메소젠 또는 액정 골격, 및 이에 부착된 하나 이상의 작용기(이는 중합에 적합하고, 또한 "중합성 기" 또는 "P"로 지칭됨)를 포함하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에서 사용된 용어 "중합성 화합물"은 중합성 단량체 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "저분자량 화합물"은, "중합성 화합물" 또는 "중합체"와는 반대로, 단량체이고/이거나 중합 반응에 의해 제조되지 않은 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "비중합성 화합물"은 RM의 중합에 일반적으로 적용되는 조건 하에서 중합에 적합한 작용기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 "전구체"라는 용어는 다른 화합물 또는 물질을 형성하기 위해 반응할 수 있는 화합물 또는 물질을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 따라서 정렬 층 물질의 전구체는 정렬 층 물질을 형성하기 위해 반응할 수 있는 화합물 또는 물질이다. 정렬 층 물질이 예를 들어 폴리이미드인 경우, 전구체는 예를 들어 중합되거나 가교결합되어 폴리이미드를 형성할 수 있는 단량체 또는 올리고머이다.
본원에 사용된 용어 "메소젠 기"는, 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 반발 상호작용의 이방성으로 인해 액정 상(LC phase)을 저분자량으로 또는 중합체성 물질로 유도하는데 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠 기를 함유하는 화합물(메소젠 화합물)은 액정 상 그 자체를 반드시 가져야 하는 것은 아니다. 또한 메소젠 화합물이, 다른 화합물과 혼합하고/하거나 중합한 후에만 액정 상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 전형적인 메소젠 기는, 예컨대 경질 막대- 또는 디스크-형 유닛이다. 메소젠 화합물 또는 액정 화합물과 관련하여 사용된 용어 및 정의의 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 나와있다.
본원에 사용된 용어 "스페이서 기"(이후 또한 "Sp"로도 언급됨)는, 당업자에게 공지되어 있고 예컨대 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 기술되어 있다. 본원에 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는, 중합성 메소젠 화합물에서 메소젠 기와 중합성 기를 연결하는 가요성 기, 예컨대 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
Figure pct00001
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리를 나타내고;
Figure pct00002
는 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.
상기 및 하기에서 "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
"탄소 기"는 하나 이상의 탄소 원자를 포함하는 일가 또는 다가의 유기 기를 나타내고, 이때 추가의 원자(예컨대, -C≡C-)를 포함하지 않거나, 임의적으로 하나 이상의 추가의 원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge(예컨대 카본일 등)를 포함한다. 용어 "탄화수소 기"는, 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가적으로 포함하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카본일 기, 즉,
Figure pct00003
를 나타낸다.
"
Figure pct00004
"는 산소 유리 라디칼을 나타낸다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화된 기 또는 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예컨대 아릴, 알케닐 또는 알키닐 기이다. 3개 초과의 탄소 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 기는 직쇄, 분지형 및/또는 환형일 수 있고 또한 스피로 결합 또는 축합 고리를 함유할 수 있다.
용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포괄한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 상기 정의된 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 임의적으로 치환되고, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄, 분지형 또는 환형의, 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시; 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시를 나타내고, 이때 하나 이상의 탄소 원자는 또한 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택된 헤테로 원자로 대체될 수 있다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬다이엔일, C4-C20 폴리엔일, C6-C20 사이클로알킬, C4-C15 사이클로알케닐, C6-C30 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴, C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
특히 바람직한 것은 C1-C12 알킬, C2-C12 알케닐, C2-C12 알키닐, C6-C25 아릴 및 C2-C25 헤테로아릴이다.
추가의 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 상기 알킬에서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 및 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬 쇄, 또는 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 또는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고, 상기 알킬에서 하나 이상의 비인접한 C 원자는 또한 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.
바람직한 알킬 기는, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알케닐 기는, 예컨대 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 사이클로펜테닐, 헥세닐, 사이클로헥세닐, 헵테닐, 사이클로헵테닐, 옥테닐, 사이클로옥테닐 등이다.
바람직한 알키닐 기는, 예컨대 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 옥티닐 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예컨대 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있는바, 이들은 하나의 고리(예컨대 페닐), 또는 또한 융합될 수 있는 2개 이상의 고리(예컨대 나프틸), 또는 공유결합될 수 있는 2개 이상의 고리(예컨대 바이페닐)를 함유하거나, 융합되고 결합된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
특히 바람직한 것은, 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기, 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기로 주어진다. 또한 바람직한 것은 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기로 주어지고, 상기 아릴에서 하나 이상의 CH 기는 또한 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는, 예컨대 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 9,10-다이하이드로-페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예컨대 5-원 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; 6-원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진; 또는 축합 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이들 기의 조합이다.
상기 및 하기에 언급된 아릴 및 헤테로아릴 기는 또한 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오린, 플루오로알킬 또는 추가 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
상기 (비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 둘 다, 포화된 고리, 즉, 오직 단일결합을 함유하는 고리, 및 부분적으로 불포화된 고리, 즉, 또한 다중 결합을 함유할 수 있는 고리를 포괄한다. 헤테로환형 고리는 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
상기 (비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형, 즉, 오직 하나의 고리를 함유하는 것(예컨대 사이클로헥산), 또는 다환형, 즉, 다수의 고리를 함유하는 것(예컨대 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 특히 바람직한 것은 포화 기로 주어진다. 바람직한 것은 또한 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기로 주어진다. 또한 바람직한 것은 5-, 6-, 7- 또는 8-원 카보사이클릭 기로 주어지고, 여기서 하나 이상의 탄소 원자는 또한 Si로 대체될 수 있고/있거나, 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고/있거나, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는, 예컨대 5-원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6-원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘; 7-원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
바람직한 치환기는, 예컨대 용해-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-구인성(electron-withdrawing) 기, 예컨대 불소, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체 내에서 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키는 치환기, 특히 벌키(bulky) 기, 예컨대 t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
이후 또한 "L"로도 지칭되는 바람직한 치환기는, 예를 들어, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 각각 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 치환될 수 있음), 1 내지 20개의 규소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25개, 바람직하게는 6 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴을 나타내고;
Rx는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 상기 알킬에서 하나 이상의 비인접한 CH2-기는 임의적으로 O- 및/또는 S-원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl, P- 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고;
Y1은 할로겐을 나타낸다.
"비치환된 실릴 또는 아릴"은, 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0로 치환된 것을 의미하고, 이때 R0은 H, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 치환기 L은, 예컨대 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 또한 페닐이다.
Figure pct00005
는 바람직하게는
Figure pct00006
이고, 이때 L은 상기 지시된 의미 중 하나를 갖는다.
중합성 기 P는, 중합 반응, 예컨대 자유 라디칼 또는 이온 쇄 중합, 중첨가 또는 중축합, 또는 중합체-유사 반응, 예컨대 주요 중합체 쇄 상에서의 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 특히 바람직한 것은 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 기로 주어진다.
바람직한 기 P는, CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00007
Figure pct00008
, 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, 여기서 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, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고; W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고; Phe는 P-Sp-를 제외하고는 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 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.
매우 바람직한 기　P는, CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00009
Figure pct00010
, 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, 여기서 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, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고; W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고; Phe는 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 기 P는 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-,
Figure pct00011
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 중합성 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 기로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트로부터 선택된다.
단일결합과 상이한 바람직한 스페이서 기 Sp는, 개별 라디칼 P-Sp-가 화학식 P-Sp"-X"-과 일치하도록 화학식 Sp"-X"으로부터 선택되고, 이때
Sp"은 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 상기 알킬렌에서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 또한 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R0R00)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-N(R00)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고;
X"은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-, -CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-, -N(R0)-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 단일결합을 나타내고;
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X"은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00- 또는 단일결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp 및 -Sp"-X"-은, 예컨대 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO-O-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00은 상기 지시된 의미를 갖는다.
매우 바람직한 기 Sp 및 -Sp"-X"-은 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O-, 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1은 상기 지시된 의미를 갖고, 상기 기는 O 원자가 서로 직접적으로 인접하지 않도록 중합성 기 P에 연결된다.
특히 바람직한 기 Sp"은, 각각의 경우, 직쇄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에테닐렌, 프로페닐렌 및 부테닐렌이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 화학식 I, 및 그의 하위-화학식의 중합성 화합물은, Sp-P가 Sp(P)s에 상응하도록, s가 2 이상(분지된 중합성 기)이 되도록 치환된 스페이서 기 Sp를 함유한다.
이러한 바람직한 실시양태에 따른 화학식 I의 바람직한 중합성 화합물은 s가 2인 것, 즉 기 Sp(P)2를 함유하는 화합물이다.
화학식 I 및 이의 하위-화학식의 중합성 화합물에서, 바람직한 기 Sp(P)2는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00012
상기 식에서,
P는 화학식 I에서 정의된 바와 같고;
알킬은 단일결합 또는, F, Cl 또는 CN으로 단일- 또는 다-치환된 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이고, 하나 이상의 비-인접 CH2기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 C(R0)=C(R0)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, R0은 상기 지시된 의미를 갖고;
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
X는 X"에 대하여 지시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 O, CO, SO2, O-CO-, CO-O 또는 단일결합이다.
바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 화학식 Sp1, Sp2 및 Sp3으로부터 선택된다.
매우 바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00013
상기 식에서, P는 화학식 I에서 정의된 바와 같다.
상기 및 하기에 기술된 바와 같은 단계 a) 내지 e)를 포함하는 본 발명에 따른 방법은 정렬 층 물질 또는 이의 전구체로부터 형성되는 각 기판 상에 정렬 층을 함유하는, PSA 디스플레이에서 선경사각을 제어하는 간단한 방법을 제공한다.
이는, a) 2개의 기판 중 하나에 대해, LC 매질의 중합성 성분의 중합을 억제하는 중합 억제제를 함유하는 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 사용하는 단계, 또는 b) 2개의 기판 중 다른 하나에 대해, LC 매질의 중합성 성분의 중합을 개시하는 중합 개시제를 함유하는 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 사용하는 단계, 또는 a)와 b)를 조합에 의해 달성된다.
예를 들어, 억제제가 제 1 기판 상에 정렬 층을 형성하는 물질에만 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분의 중합은 제 1 기판에 근접하여 억제되고, 제 1 기판에서 보다 낮은 선경사각이 생성된다. 한편, 개시제가 제 2 기판 상에 정렬 층을 형성하는 물질에만 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분의 중합은 제 1 기판에 근접하여 억제되고, 제 2 기판에서 보다 높은 선경사각이 생성된다.
본 발명에 따른 방법은 곡면형 디스플레이에 특히 적합하지만, 비-곡면형 디스플레이, 즉 평면-평행 기판을 갖는 디스플레이에도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한 다중 곡률을 갖는 예를 들어 "물결-모양"의 디스플레이에 적용될 수 있고, 이때 상부 기판 및 하부 기판 각각은 보다 높은 곡률을갖는 영역 및 보다 낮은 곡률을 갖는 영역을 포함한다. 이 경우 각 기판상의 정렬 층은 보다 높은 곡률(보다 짧은 반경)을 갖는 어느 한 기판의 영역에서는 선경사각이 감소되고 보다 낮은 곡률(보다 긴 반경)을 갖는 어느 한 기판의 영역에서는 선경사각이 증가되도록 패터닝되어야 한다.
단계 a)에서, LC 디스플레이 셀을 형성하는 제 1 및 제 2 기판이 제공된다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이의 구조는 처음에 인용된 선행 기술에 기술된 PSA 디스플레이에 대한 보통의 기하학과 상응한다. 돌출부가 없는 기하학 구조, 특히 컬러 필터 측면 상의 전극이 비구조화되고 TFT 측면 상의 전극만이 슬롯을 갖는 것이 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예컨대 US 2006/0066793 A1에 기술되어 있다.
본 발명의 바람직한 PSA 유형의 액정 디스플레이는 하기를 포함한다:
- 제 1 전극 및 상기 전극 상에 배치된 제 1 정렬 층을 포함하는 제 1(또는 "상부") 기판,
- 제 2 전극 및 상기 전극 상에 배치된 제 2 정렬 층을 포함하는 제 2(또는 "하부") 기판,
(이때, 상기 제 1 및 제 2 전극 중 하나는 픽셀 영역을 한정하는 픽셀 전극으로서, 상기 픽셀 전극은 각각의 픽셀 영역에 배치된 스위칭 요소에 연결되고 임의적으로 마이크로-슬릿 패턴을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전극 중 다른 하나는 상기 기판의 상기 다른 하나의 기판과 대향하는 전체 부분에 배치될 수 있는 공통 전극 층임),
- 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치되고 상기 및 하기에 기술된 중합성 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 LC 매질(이때 상기 중합성 성분 (A)는 바람직하게는 중합됨)을 포함하는 LC 층.
바람직하게는 유리 또는 석영 기판이 사용된다. 적어도 하나의 기판은 정렬 층 물질 또는 이의 물질을 경화시키고 LC 매질의 중합성 성분을 중합시키는 데 사용되는 광 복사선에 대해 투과성이어야 한다.
예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-나프탈레이트(PEN), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트라이아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 폴리에스터를 포함하거나 이것으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
전극 구조는 통상의 지식 또는 문헌으로부터 공지된 방법 및 물질에 기초한 개별 디스플레이 유형에 따라 당업자에 의해 고안될 수 있다.
예를 들어 PS-VA 디스플레이의 경우, 2개 또는 4개 이상의 상이한 경사 정렬 방향을 생성하기 위해 슬릿 및/또는 범프 또는 돌출부를 갖는 전극을 제공함으로써 LC 분자의 다중-도메인 배향이 유도될 수 있다.
단계 b)에서, 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 바람직하게는 용액으로부터 각각의 기판 상에 침착된다.
제 1 정렬 층 및 제 2 정렬 층은 LC 층의 LC 분자의 정렬 방향을 조절한다. 예를 들어, PS-VA 디스플레이에서, 상기 정렬 층은 LC 분자 호메오트로픽(또는 수직) 정렬(즉, 표면에 수직) 또는 경사진 정렬을 부여하도록 선택된다. 이러한 정렬 층은 예를 들어 폴리이미드를 포함할 수 있고, 이는 또한 러빙될 수 있거나, 또는 광정렬 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 정렬 층 물질은 바람직하게는 폴리이미드를 포함하며, 매우 바람직하게는 폴리이미드로 이루어진다. 폴리이미드는 LC 매질의 LC 분자의 수직 배향을 유도하도록 선택된다.
적합한 수직 폴리이미드 정렬 층 물질은 예를 들어 AL60702(JSR로부터)와 같은 시판되는 물질이다.
폴리이미드는 또한 하기 단계 c)에 기재된 바와 같이 침착 후에 경화될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 제 1 및 제 2 정렬 층은 정렬 층 전구체 물질로 제조된다. 예를 들어, 상기 정렬이 폴리이미드를 포함하는 경우, 이는 바람직하게는 폴리이미드 전구체로 제조되고, 이어서 경화되어 폴리이미드 층을 형성한다. 이러한 물질은 상업적으로 입수가능하다.
용액 가공가능한 정렬 층 물질이 매우 바람직하다. 이들은 바람직하게는 용매, 바람직하게는 유기 용매 중에의 용액으로부터 가공된다. 적합한 용매는 예를 들어 N-메틸피롤리돈, 부틸 셀로솔브 또는 γ-부티로락톤이다.
상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 각각 LC 매질의 중합성 성분의 광중합을 억제하는 중합 억제제 또는 상기 광중합을 개시하는 광개시제를 함유한다.
적합한 억제제 및 개시제는 LC 매질에 사용되는 중합성 성분에 따라 그리고 원하는 중합 방법에 따라 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다.
적합한 억제제는 예를 들어 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 1076 또는 이르가녹스(등록상표) 1010과 같은 이르가녹스(등록상표) 시리즈(시바 아게(Ciba AG))로부터 상업적으로 입수가능한 안정화제이다. 추가의 적합하고 바람직한 억제제는하기 표 D로부터 선택되는 것들이다.
정렬 층 물질(용매를 포함하지 않음)의 총량을 기준으로 한 상기 억제제의 농도는 바람직하게는 1 내지 10,000 ppm, 매우 바람직하게는 10 내지 500 ppm이다.
유리-라디칼 중합에 적합한 개시제는 예를 들어 이르가큐어(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)(등록상표) 시리즈(시바 아게) 예컨대 이르가큐어(등록상표) 651, 이르가큐어(등록상표) 184, 이르가큐어(등록상표) 907, 이르가큐어(등록상표) 189, 이르가큐어(등록상표) 369 또는 다로큐어(등록상표) 1173이다.
정렬 층 물질(용매를 포함하지 않음)의 총량을 기준으로 한 개시제의 농도는 바람직하게는 1 내지 10,000 ppm, 매우 바람직하게는 10 내지 500 ppm이다.
이에 따라, 2개의 기판 각각에서의 LC 분자의 선경사각은 다음과 같이 각 정렬 층에서 개시제 및/또는 억제제를 사용함으로써 독립적으로 그리고 개별적으로 제어될 수 있다:
1) 상부 기판의 정렬 층 물질은 억제제를 함유하고, 하부 기판의 정렬 층은 억제제를 함유하지 않는다.
2) 하부 기판의 정렬 층은 개시제를 함유하고, 상부 기판의 정렬 층 물질은 개시제를 함유하지 않는다.
3) 상부 기판의 정렬 층 물질은 억제제를 함유하고, 하부 기판의 정렬 층은 개시제를 함유한다.
선행 기술에서, 중합성 성분의 중합을 증대시키기 위해 중합 개시제를 LC 매질에 첨가하는 것이 공지되어 있다. 선행 기술에서, 예를 들어, 저장 동안 또는 다른 디스플레이 제조 단계 동안 중합성 성분의 원하지 않는 자발적 중합을 방지하기 위해, 억제제 또는 안정화제를 LC 매질에 첨가하는 것이 또한 공지되어 있다. 그러나, 개시제 및/또는 억제제가 LC 매질 전체에 고르게 분포되기 때문에, 중합성 성분의 중합은 통상적으로 어느 한 기판에 근접하여 동일한 방식으로 진행된다.
이와 대조적으로, 본 발명에 따른 방법에서는 억제제 또는 개시제를 LC 매질에 첨가할 필요가 없다. 대신에, 억제제 또는 개시제가 기판들 중 단지 하나의 기판 상의 정렬 층 물질에 특별히 첨가되거나, 또는 개시제가 하나의 정렬 층에 첨가되고 억제제가 다른 정렬 층에 첨가된다. 결과적으로, 중합성 성분의 중합은 2개의 기판 각각에 근접하여 상이한 방식으로 진행된다.
정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 예를 들어 코팅 또는 인쇄 방법에 의해 기판 상에 적용될 수 있다.
바람직한 침착 기술은 비-제한적으로 딥 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 인쇄, 노즐 인쇄, 레터-프레스 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 닥터 블레이드 코팅, 롤러 인쇄, 리버스-롤러 인쇄, 오프셋 리쏘그래피 인쇄, 건식 오프셋 리쏘그래피 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 웹 인쇄, 스프레이 코팅, 커튼 코팅, 브러시 코팅, 슬롯 다이 코팅 또는 패드 인쇄를 포함한다. 가요성 LC 디스플레이의 제조를 위해, 예를 들어 슬롯 다이 코팅, 스프레이 코팅 등과 같은 가요성 기판과 상용가능한 영역 인쇄 방법이 바람직하다.
용매가 정렬 층 물질의 침착에 사용되는 경우, 바람직하게는 침착 후 건조되거나 증발된다. 용매 증발은 예를 들어 열 및/또는 감압을 적용함으로써 지지될 수 있다.
임의적인 단계 c)에서, 정렬 층 물질 또는 이의 전구체 물질이 경화되어 각각의 기판 상에 정렬 층을 형성한다.
바람직한 경화 방법은 열 경화 및 광경화, 매우 바람직하게는 광경화이다. 광경화는 예를 들어 자외선에 노출시킴으로써 수행된다. 적합한 경화 조건은 당업자에 의해 그의 일반 지식에 기초하고 문헌에 기재된 바와 같이 사용된 전구체 물질에 따라 선택될 수 있다. 상업적으로 입수가능한 문질의 경우 적절한 가공 및/또는 경화 조건이 종종 물질의 판매 또는 샘플링과 함께 제공된다.
단계 d)에서, 광중합성 성분을 포함하는 LC 매질은 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되어, 각각의 기판 상에 제공된 정렬 층과 접촉한다. LC 매질은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재된 방법에 의해 2개의 기판 사이에 개재될 수 있다.
이어서, 2개의 기판은 어셈블리되어 예를 들어 접착되거나 다르게는 함께 고정되어 디스플레이 셀을 형성한다.
상기 LC 매질은 바람직하게는 1-적하 충전(One Drop Filling; ODF) 공정에 의해 두 기판 사이에 개재된다.
바람직한 ODF 공정은 다음의 단계들을 포함한다:
d1) 상기 및 하기 기재된 제 1 및 제 2 기판 중 하나 상에 바람직하게는 상기 및 하기 기재된 성분 A) 및 B)를 포함하는 중합성 성분을 포함하는 LC 매질의 액적 어레이를 분배하는 단계, 및
d2) 제 1 및 제 2 기판 중 다른 하나를 바람직하게는 진공 조건 하에서 LC 매질의 상기 분배된 액적에 의해 덮인 기판 상부에 제공하여, 상기 LC 매질의 액 적이 펴져 상기 2개의 기판 사이에 연속 층을 형성하는 단계.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 기판은 제 1 기판 및/또는 제 2 기판 상에, 또는 제 1 기판과 제 2 기판 사이에, 바람직하게는 액정 물질의 액적과 각각의 기판의 가장자리 사이에 제공되는 실란트 물질에 의해 고정되거나 함께 접착된다.
바람직하게는, 실란트 물질은, 예를 들어 열 및/또는 광-방사 노출에 의해, 경화된다. 실란트 물질이 광-방사 노출에 의해 경화되는 경우, 바람직하게는, 광-방사는 액정 매질의 중합성 성분 (A)의 중화를 야기하지 않도록 선택되고/거나 액정 매질은 실란트 물질 경화에 사용되는 광-방사로부터, 예를 들어 포토마스크에 의해 보호된다.
상기 PSA 디스플레이는 추가의 요소, 예컨대 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 부동태 층, 광학 지연 층, 개별적인 픽셀을 어드레싱하기 위한 트랜지스터 요소 등을 포함할 수 있고, 이들 모두는 당업자에게 널리 공지되어 있고, 독창적인 기술 없이도 사용될 수 있다.
단계 e)에서, LC 매질에 함유된 중합성 성분의 중합성 화합물은 임의적으로 전압이 전극들에 인가되는 동안 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질에서 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합성 기를 함유한 경우) 인-시츄(in-situ) 중합에 의해 중합되거나 가교 결합된다.
중합시, 중합성 성분의 중합성 화합물은 중합체 또는 가교결합된 중합체를 형성하고, 이는 액정 매질 내의 액정 분자의 선경사가을 생성한다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 중합성 화합물에 의해 형성된 가교결합된 중합체의 적어도 일부는 액정 매질로부터 상-분리되거나 침전되고 기판 또는 전극 상의 중합체 층, 또는 이에 제공되는 정렬 층을 형성하는 것으로 여겨진다. 현미경 측정 데이타(예컨대 SEM 및 AFM)는 형성된 중합체의 적어도 일부가 액정/기판 계면에 축적됨을 입증하였다.
중합성 성분의 중합성 화합물의 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 또한, 중합을 두 단계로 수행하는 것도 가능하다: 제 1 중합 단계에서는 선경사각을 생성하기 위해 바람직하게는 전압을 인가하면서 중합을 수행하고, 제 2 중합 단계에서는 제 1 단계에서 반응하지 않거나 완전히 반응하지 않은 화합물을 바람직하게는 전압을 인가하지 않고 중합을 수행할 수 있다("최종 경화").
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어, 열중합 또는 광-중합, 바람직하게는 광-중합, 특히 UV 유도된 광-중합이고, 이는 중합성 화합물을 UV 방사선에 노출시켜 달성할 수 있다.
바람직하게는, LC 매질의 중합성 성분은 UV 복사선에 노출시킴으로써 광중합된다.
바람직하게는, 전압은 LC 매질의 중합성 성분의 중합 동안 전극에 인가된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서는 개시제를 LC 매질에 첨가할 필요가 없다. 그럼에도 불구하고 여전히 하나 이상의 중합 개시제를 액정 매질에 가하는 것이 가능하다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있다. 자유 라디칼 중합에 적합한 것은, 예컨대 시바 아게(Ciba AG)에 의해 시판중인 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어189(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)이다.
중합 개시제가 LC 매질에 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분(용매를 포함하지 않음) 중 중합성 화합물의 총량을 기준으로, 그 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 3 중량%이다.
바람직하게는 LC 매질의 중합성 성분에 사용되는 중합성 화합물은 개시제 없이도 중합에 적합하도록 선택된다. 이는 상당한 장점이 수반되어, 예컨대 재료비가 더 적게 들고 개시제 또는 이의 분해 산물의 가능한 잔여량에 의한 액정 매질의 오염이 더 적다.
바람직하게는, LC 매질은 본 발명에 따른 방법의 단계 d)에서 기판들 사이에 개재되는 경우 중합 개시제를 함유하지 않는다. LC 매질에서 효과적으로 중합을 개시하는 유일한 개시제는 정렬 층으로부터 유래한다.
정렬 층에 첨가되는 억제제 외에도, 액정 매질은 또한 예컨대 저장 또는 수송 동안 LC 매질의 중합성 성분의 원치않는 자발적인 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 억제제 또는 안정화제를 포함할 수 있다. 억제제 또는 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있다. 특히 적합한 것은, 예컨대 이르가녹스(Irganox(등록상표)) 시리즈(시바 아게), 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076으로 시판중인 안정화제이다. 억제제 또는 안정화제가 LC 매질에 첨가되는 경우, LC 매질의 중합성 성분 중의 중합성 화합물의 총 양을 기준으로 그 비율은, 바람직하게는 10 내지 500,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 50,000 ppm이다.
바람직하게는, LC 매질은 본 발명에 따른 방법의 단계 d)에서 기판들 사이에 개재되는 경우 억제제를 함유하지 않는다. LC 매질에서 중합을 효과적으로 억제하는 유일한 억제제는 정렬 층으로부터 유래한다.
바람직한 것은 긴 UV 파장에서 높은 흡수율을 나타내는 본 발명에 따른 LC 매질로서, 디스플레이 제조 공정에 유리한 중합을 위해 더 긴 UV 파장의 사용을 가능하게 한다.
중합성 성분에 사용되는 중합성 화합물은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함하는 PSA 디스플레이를 제조하는 방법에서 우수한 UV 흡수를 보여주고, 따라서 그러한 방법에 특히 적합하다:
- 중합성 매질은 디스플레이 내에서 2-단계 과정, 즉, 경사각을 발생시키기 위한 제 1 UV 노출 단계(UV-1 단계) 및 중합을 완료시키기 위한 제 2 UV 노출 단계(UV-2 단계)에서 UV 광에 노출됨;
- 중합성 매질은 절전 UV 램프(또한 "그린 UV 램프"로도 공지됨)에 의해 발생된 디스플레이 내에서 UV 광에 노출된다. 이러한 램프는 300 내지 380 nm의 이의 흡수 스펙트럼에서 상대적으로 낮은 강도(통상적인 UV-1 램프의 1/100 내지 1/10)를 특징으로 하고, 바람직하게는 UV-2 단계에서 사용되지만, 임의적으로 또한 높은 강도를 피하는 것이 상기 방법에 필요한 경우 UV-1 단계에서 사용됨; 및
- 상기 중합성 매질은 디스플레이 내에서 PS-VA 공정에서 짧은 UV 광 노출을 피하기 위해, 더 긴 파장, 바람직하게는 340 nm 또는 그 이상으로 이동하는 조사 스펙트럼으로 UV 램프에 의해 발생되는 UV 광에 노출됨.
더 낮은 강도, 및 더 긴 파장으로의 UV 이동 둘 다를 사용하여, UV 광에 의해 야기될 수 있는 손상으로부터 유기 층을 보호한다.
본 발명의 바람직한 양태는 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는, 상기 및 하기에 기술된 PSA 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다:
- 중합성 액정 매질은 디스플레이 내에서 2-단계 과정, 즉, 경사각을 발생시키기 위한 제 1 UV 노출 단계(UV-1 단계) 및 중합을 완료하기 위한 제 2 UV 노출 단계(UV-2 단계)에서 UV 광에 노출된다,
- 중합성 액정 매질은, 바람직하게는 UV-2 단계에서 사용되고 임의적으로 또한 UV-1 단계에서 사용되는, 300 내지 380 nm의 파장 범위에서 0.5 mW/cm2 내지 10 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 발생된 UV 광에 노출된다,
- 중합성 액정 매질은 340 nm 이상, 바람직하게는 400 nm 이하의 파장을 갖는 UV 광에 노출된다.
상기 바람직한 방법은, 각각의 바람직한 파장을 갖는 UV 광에 대해 실질적으로 투과성이고 각각의 바람직하지 않은 파장을 갖는 광을 실질적으로 차단하는, 예컨대 바람직한 UV 램프를 사용하거나 대역 필터(band pass filter) 및/또는 컷오프 필터(cut-off filter)를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 300 내지 400 nm의 파장 λ의 UV 광을 사용하는 조사가 바람직한 경우, UV 노출은 파장 300 nm < λ < 400 nm에 실질적으로 투과성인 광대역 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 340 nm 초과의 파장 λ의 UV 광을 사용하는 조사가 바람직한 경우, UV 노출은 340 nm 초과의 파장 λ에 실질적으로 투과성인 컷오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과성인"은 필터가 원하는 파장의 입사광의 실질적인 부분, 바람직하게는 50% 이상의 강도를 통과시키는 것을 의미한다. "실질적으로 차단하는"은 필터가 원치않는 파장의 입사광의 실질적인 부분, 바람직하게는 50% 이상의 강도를 통과시키지 않는 것을 의미한다. "원하는(원치않는) 파장"은, 예컨대 대역 필터의 경우, 주어진 λ 값 범위의 내에(외에) 있는 파장을 의미하고, 컷오프 필터의 경우, 주어진 λ 값의 초과(미만)의 파장을 의미한다.
상기 바람직한 방법은 더 긴 UV 파장을 사용하여 디스플레이의 제조를 가능하게 하고, 이로써 짧은 UV 광 성분의 위험하고 해로운 영향을 감소시키거나 심지어 피하게 한다.
UV 조사 에너지는 생산 공정 조건에 따라 바람직하게는 6 내지 100 J이다.
액정 매질 내의 전체 중합성 성분의 비율은 바람직하게는 0 초과 5% 이하, 매우 바람직하게는 0 초과 1% 이하, 가장 바람직하게는 0.05 내지 0.5%이다.
비키랄 중합성 화합물이 바람직하고, 중합성 성분의 화합물이 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 배타적으로 선택되는 LC 매질이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 중합성 성분은 하기 화학식 I로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하거나 또는 매우 바람직하게는 이들로 구성된다:
Ra-B1-(Zb-B2)m-Rb I
상기 식에서, 개개의 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 하기와 같은 의미를 갖는다:
Ra 및 Rb는 P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있으며, 여기서, B1 및/또는 B2가 포화 탄소 원자를 함유하는 경우, Ra 및/또는 Rb는 또한 상기 포화 탄소 원자에 스피로-연결되는 라디칼을 나타낼 수 있고, 이때 라디칼 Ra 및 Rb 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,
P는 중합성 기를 나타내고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
B1 및 B2는, 바람직하게는 융합된 고리를 함유할 수 있으며 비치환되거나 L에 의해 일치환 또는 다중치환되는, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
Zb는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합을 나타내고,
R0 및 R00은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2,--NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
P 및 Sp는 상기 기재된 의미를 갖고,
Y1은 할로겐을 나타내고,
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO, -O-CO-O-로 대체될 수 있으며, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-, 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
화학식 I의 바람직한 화합물은, B1 및 B2가 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로-페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 쿠마린, 플라본(여기서 또한, 이들 기의 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(여기서 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥세닐렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일(여기서 이들 모든 기는 비치환되거나 또는 상기 정의된 바와 같은 L에 의해 일치환 또는 다중치환될 수 있음)인 화합물이다.
화학식 I의 매우 바람직한 화합물은 B1 및 B2가 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일인 화합물이다.
화학식 I의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
상기 식에서, 개개의 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로, 하기와 같은 의미를 갖는다:
P1, P2 및 P3은 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로-아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기를 나타내고,
Sp1, Sp2 및 Sp3은 단일 결합 또는 Sp에 대해 정의된 바와 같은 스페이서 기를 나타내고, 여기서 또한, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3-는 Raa 중 하나 이상은 나타낼 수 있지만, 단, 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 적어도 하나는 Raa와 상이하고,
Raa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비-인접한 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 (R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있음)을 나타내며, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 모노- 또는 폴리플루오르화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고(여기서 상기 알케닐 및 알키닐 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 가지며 상기 분지형 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐),
R0 및 R00는 H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
Ry 및 Rz는 H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고,
X1, X2 및 X3은 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고,
Z2 및 Z3은 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-(여기서, n은 2, 3 또는 4임)을 나타내고,
L은 F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 모노- 또는 폴리플루오르화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카보 닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고,
L 및 L'은 H, F 또는 Cl을 나타내고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
t는 0, 1 또는 2를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 M2, M13, M17, M22, M23, M24 및 M30의 화합물이 특히 바람직하다.
더욱 바람직하게는 삼반응성(trireactive) 화합물 M15 내지 M30, 특히 M17, M18, M19, M22, M23, M24, M25, M26, M30 및 M31이다.
화학식 M1 내지 M31의 화합물에서,
기
Figure pct00020
는 바람직하게는
Figure pct00021
Figure pct00022
이다.
상기 식에서,
L은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 또는 하기에 기재된 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 더욱 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
화학식 M1 내지 M31의 바람직한 화합물은 P1, P2 및 P3이 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기인 화합물이다.
화학식 M1 내지 M31의 더욱 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3이 단일 결합인 화합물이다.
화학식 M1 내지 M31의 또 다른 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3 중 하나가 단일 결합이고 Sp1, Sp2 및 Sp3 중 다른 하나가 단일 결합과 다른 화합물이다.
화학식 M1 내지 M31의 추가의 바람직한 화합물은 단일 결합과 다른 이들 기 Sp1, Sp2 및 Sp3이 -(CH2)s1-X"-(여기서 s1은 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5이고, X"는 벤젠 고리와의 연결기이고, -O-, -O-CO-, -CO-O, -O-CO-O- 또는 단일 결합임)인 화합물이다.
추가로 바람직한 중합성 화합물 및 RM은 하기 표 E로부터 선택된 것이다.
화학식 I의 1종, 2종 또는 3종의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질 중 화학식 I의 화합물의 비율은 0.01 내지 5%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 1%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.5%이다.
본 발명에 따른 액정 매질은, 상기 기술된 중합성 성분 (A) 이외에, 액정 성분 (B), 또는 비중합성인 저분자량 화합물로부터 선택된 하나 이상의, 바람직하게는 2개 이상의 액정 화합물을 포함하는 액정 호스트 혼합물을 포함한다. 이러한 액정 성분은 중합성 화합물의 중합에 적용되는 조건 하에서 중합 반응에 안정하고/하거나 비-반응성이도록 선택된다.
LC 매질 중의 LC 성분 B)의 비율은 바람직하게는 95 내지 100% 미만, 매우 바람직하게는 99 내지 100% 미만이다.
이러한 화합물의 예는 하기에 나타낸 화합물이다.
바람직한 것은 액정 성분 (B), 또는 액정 호스트 혼합물이 네마틱 액정 상을 갖고, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는 액정 매질로 주어진다.
또한, 바람직한 것은, 비키랄 중합성 화합물이고, 성분 (A) 및/또는 (B)의 화합물이 비키랄 화합물로 이루어진 군으로만 선택되는 액정 매질로 주어진다.
상기 액정 성분 (B), 또는 액정 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 액정 혼합물이다.
제 1 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은, 음의 유전체 이방성을 갖는 화합물에 기초한, 액정 성분 B) 또는 액정 호스트 혼합물을 함유한다. 이런 액정 매질은 PS-VA 및 PS-UB-FFS 디스플레이에서 사용하기에 특히 적합하다. 이런 액정 매질의 특히 바람직한 양태는 하기 섹션 a) 내지 z4)의 것들이다:
a) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 CY 및 PY의 화합물로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00023
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pct00024
는
Figure pct00025
를 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합을 나타내고,
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2는 둘다 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 다른 것은 Cl을 나타내고, L3 및 L4는 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고 다른 것은 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다.
알케닐은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 CY2, CY8, CY10 및 CY16로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 CY2 및 CY10의 것들이 특히 바람직하다.
화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기의 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다.
알케닐은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 PY2, PY8, PY10 및 PY16, 매우 바람직하게는 PY2 및 PY10의 화합물로부터 선택되는 화합물이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하나 이상의 PY2의 화합물을, 바람직하게는 1 내지 20 중량%, 매우 바람직하게는 8 내지 20 중량% 포함한다.
b) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 알케닐 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 포함하고(이후로 "알케닐 화합물"로도 지칭됨), 이때 상기 알케닐 기는 액정 매질 중 함유된 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서의 중합 반응에 안정한, 액정 매질.
바람직하게는, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 화학식 AN 내지 AY의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 알케닐 기를 포함한다:
Figure pct00035
상기 식에서,
Figure pct00036
은
Figure pct00037
Figure pct00038
를 나타내고;
Figure pct00039
은
Figure pct00040
Figure pct00041
를 나타내고;
Figure pct00042
은
Figure pct00043
Figure pct00044
를 나타내고;
RA1은 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알케닐을 나타내거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥세닐렌을 나타내는 경우 또한 하기 RA2의 의미 중 하나를 나타내고;
RA2는 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기가 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Zx는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O-, 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합을 나타내고;
L1 내지 L4는 H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl을 나타내고;
x는 1 또는 2를 나타내고;
z는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 AN 및 AY의 바람직한 화합물은, RA2가 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 및 헵테닐로부터 선택된 화합물이다.
바람직한 양태에서, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00045
Figure pct00046
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐 및 알케닐*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
바람직하게는, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 화학식 AN1, AN2, AN3 및 AN6의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 매우 바람직하게는 하나 이상의 화학식 AN1의 화합물을 포함한다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AN의 화합물을 포함한다:
Figure pct00047
상기 식에서,
m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00048
화학식 AN1a2 및 AN1a5의 화합물이 가장 바람직하다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AY의 화합물을 포함한다:
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 O 원자 또는 단일결합을 나타내고;
알케닐 및 알케닐*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AY의 화합물을 포함한다:
Figure pct00053
상기 식에서,
m 및 n은 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
알케닐은 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
바람직하게는, 액정 매질 중 화학식 AN 및 AY의 화합물의 비율은 2 내지 70중량%, 매우 바람직하게는 5 내지 60 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 50 중량%이다.
바람직하게는, 액정 매질 또는 액정 호스트 혼합물은 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택되는 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화합물을 함유한다.
화학식 AN 및/또는 AY의 알케닐 화합물의 첨가는 액정 매질의 점도 및 응답 시간을 감소시킨다.
c) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하위-화학식의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00054
상기 식에서,
Figure pct00055
는
Figure pct00056
Figure pct00057
를 나타내고;
Figure pct00058
는
Figure pct00059
를 나타내고;
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, 이때 추가로 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고;
Zy는 -CH2CH2-,-CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합을 나타낸다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00060
Figure pct00061
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 ZK1의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 ZK의 화합물은 하기 하위-화학식들로부터 선택된다:
Figure pct00062
상기 식에서, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a의 화합물이 가장 바람직하다.
d) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00063
상기 식에서, 개별 라디칼은, 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
R5 및 R6는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때 1 또는 2개의 비-인접 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고;
Figure pct00064
는
Figure pct00065
를 나타내고;
Figure pct00066
는
Figure pct00067
를 나타내고;
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00068
Figure pct00069
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
e) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00070
상기 식에서,
Figure pct00071
는
Figure pct00072
Figure pct00073
를 나타내되, 하나 이상의 고리 F는 사이클로헥실렌과 상이하고;
f는 1 또는 2를 나타내고;
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
Zx는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합을 나타내고;
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는 라디칼 L1 및 L2 둘 다는 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00074
Figure pct00075
Figure pct00076
Figure pct00077
상기 식에서,
R1은 상기 지시된 의미를 갖고;
알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타내고;
v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R1은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
특히 바람직하게는, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하나 이상의 화학식 LY10의 화합물을 포함한다.
f) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00078
상기 식에서,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고,
Lx는 H 또는 F를 나타내고,
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
특히 바람직한 것은 X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물로 주어진다.
g) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
상기 식에서,
R5는 R1에 대하여 상기 지시된 의미 중 하나를 갖고;
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고;
d는 0 또는 1을 나타내고;
z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
이들 화합물에서 R5은 특히 바람직하게는 C1-6-알킬 또는 C1-6-알콕시 또는 C2-6-알케닐이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 상기 언급된 화학식의 하나 이상의 화합물을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
h) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00082
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐 및 알케닐*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
액정 호스트 혼합물 중의 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00083
상기 식에서,
알킬*는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
i) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00084
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 상기 지시된 의미를 갖고;
Figure pct00085
는 각각 서로 독립적으로
Figure pct00086
를 나타내고, 이때 L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고, L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
R은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;
R*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 액정 호스트 혼합물은 바람직하게는 화학식 T 및 바람직한 그의 하위-화학식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량% 포함한다.
화학식 T1, T2, T3, T5 및 T21, 특히 화학식 T1, T2 및 T5의 화합물이 매우 바람직하다. 이러한 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 및 알콕시를 나타낸다.
터페닐은 바람직하게는 본 발명에 따른 액정 매질에 혼합물의 Δn값이 0.1 이상이어야 하는 경우에 사용된다. 바람직한 액정 매질은 2 내지 20 중량%의 하나 이상의 화학식 T, 바람직하게는 화학식 T1 내지 T24의 화합물로부터 선택되는 터페닐 화합물을 포함한다.
k) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 쿼터페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00090
상기 식에서,
RQ는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알킬옥시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시이고, 이들 모두는 임의로 불화되고;
XQ는 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐 옥시이고;
LQ1 내지 LQ6는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이되, LQ1 내지 LQ6 중 하나 이상은 F이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 RQ가 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 매우 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸인 것들이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 LQ3 및 LQ4가 F인 것들이다. 화학식 Q의 추가로 바람직한 화합물은 LQ3, LQ4, 및 LQ1 및 LQ2 중 1 또는 2개가 F인 것들이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 XQ가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F를 나타내는 것들이다.
화학식 Q의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00091
상기 식에서, RQ는 상기 및 하기에 주어진 바람직한 의미를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
화학식 Q1, 특히 RQ가 n-프로필인 것들이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 액정 호스트 혼합물 중 화학식 Q의 화합물의 비율은 0 초과 내지 5 중량%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량%이다.
바람직하게는, 액정 호스트 혼합물은 1 내지 5개, 바람직하게는 1 또는 2개의 화학식 Q의 화합물을 함유한다.
화학식 Q의 화합물의 쿼터페닐의 액정 호스트 혼합물로의 첨가는 ODF 얼룩 감소를 가능하게 한편, 높은 UV 흡수를 유지하고, 신속하고 완전한 중합을 가능하게 하고, 강력하고 신속한 경사각 생성을 가능하게 하고, 액정 매질의 UV 안정성을 증가시킨다.
또한, 양의 유전체 이방성을 갖는 화학식 Q의 화합물의 음의 유전체 이방성을 갖는 액정 매질로의 첨가는 유전 상수 ε|| 및 ε⊥값의 보다 나은 제어를 가능하게 하고, 특히 높은 유전 상수 ε||을, 유전체 이방성 Δε 상수를 유지하는 한편, 달성하게 함으로써, 킥-백 전압(kick-back voltage)을 감소시키고 잔상을 감소시킨다.
l) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 C의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00092
상기 식에서,
RC는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시이고, 이들 모두는 임의로 불화되고;
XC는 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시이고;
LC1 및 LC2는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이되, LC1 및 LC2 중 하나 이상은 F이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 RC가 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 매우 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸인 것들이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 LC1 및 LC2가 F인 것들이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 XC가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F인 것들이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00093
상기 식에서, RC는 화학식 C의 의미중 하나 또는 그의 상기 및 하기에 주어진 바람직한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸, 매우 바람직하게는 n-프로필이다.
바람직하게는, 액정 호스트 혼합물 중 화학식 C의 화합물의 비율은 0 초과 내지 10 중량%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 8 중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%이다.
바람직하게는, 액정 호스트 혼합물은 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 C의 화합물을 함유한다.
양의 유전체 이방성을 갖는 화학식 C의 화합물의 음의 유전체 이방성을 갖는 액정 매질로의 첨가는 유전 상수 ε|| 및 ε⊥값의 보다 나은 제어를 가능하게 하고, 특히 높은 유전 상수 ε||을, 유전체 이방성 Δε 상수를 유지하는 한편, 달성하게 함으로써, 킥-백 전압을 감소시키고 잔상을 감소시킨다. 또한, 화학식 C의 화합물의 첨가는 액정 매질의 점도 및 응답 시간을 감소시킴을 가능하게 한다.
m) 성분 (B) 및 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00094
Figure pct00095
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기에 지시된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
n) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00096
상기 식에서,
Figure pct00097
는
Figure pct00098
를 나타내고;
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고;
(F)는 임의의 불소 치환기를 나타내고;
q는 1, 2 또는 3을 나타내고;
R7은 R1에 대해 지시된 의미 중 하나를 갖는다.
특히 바람직한 화학식 FI의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00099
Figure pct00100
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고;
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
특히 바람직한 것은 화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이다.
o) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00101
상기 식에서,
R8은 R1에 대하여 지시된 의미를 갖고;
알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
p) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은, 예컨대 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된, 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 포함하는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
R10 및 R11은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타내고;
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일결합을 나타낸다.
q) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함한다:
Figure pct00105
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대해 상기 기술된 의미 중 하나를 갖고;
고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고;
Zm은 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고;
c는 0, 1 또는 2이다.
특히 바람직한 화학식 BC, CR 및 RC의 화합물은 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타내고;
c는 1 또는 2이고;
알케닐 및 알케닐*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
매우 특히 바람직한 것은 화학식 BC-2의 화합물을 1, 2 또는 3개 포함하는 액정 호스트 혼합물로 주어진다.
r) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식들의 플루오르화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00110
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대하여 상기 기술된 의미 중 하나를 갖고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
L은 F를 나타내고;
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 PH 및 BF의 화합물은 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00111
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
바람직하게는, 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 화학식 BF1, 바람직하게는 하위-화학식 BF1a의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00112
상기 식에서,
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다. 기 (O) 2개 모두가 산소 원자를 나타내고, 알킬이, 바람직하게는 직쇄인, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실인, BF1a의 화합물이 매우 바람직하다.
바람직하게는, 액정 매질 중 화학식 BF1 또는 B1Fa의 화합물의 비율은 0.5 내지 20%, 매우 바람직하게는 0.5 내지 10%, 가장 바람직하게는 1 내지 5%이다.
바람직하게는, 액정 매질은 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 BF1 또는 BF1a의 화합물을 함유한다.
s) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 일환형 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00113
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(이때, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있다), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는 L1 및 L2 둘 다는 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00114
Figure pct00115
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알콕시는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고;
알케닐 및 알케닐*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고;
O는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다.
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 Y의 화합물은 하기 하위-화학식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00116
상기 식에서,
알콕시는 바람직하게는 3, 4, 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
t) 상기 및 하기에 기술된 중합성 화합물 외에는 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 함유하지 않는 액정 매질.
u) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물을 포함하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물을 전부로 하여 상기 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 70%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이러한 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다).
v) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물을 포함하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물을 전부로 하여 상기 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이러한 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다).
w) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개의 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물을 포함하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물을 전부로 하여 상기 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이러한 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다).
x) 액정 호스트 혼합물 전체 중 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인, 액정 매질.
y) 액정 호스트 혼합물이, 바람직하게는 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택되는, 매우 바람직하게는 화학식 AN1, AN3 및 AN6, 가장 바람직하게는 화학식 AN1a, AN3a 및 AN6a의 화합물로부터 선택되는, 알케닐 기를 함유하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물 중 상기 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다).
z1) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 PY1 내지 PY8의 화합물로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 PY2의 화합물을 함유하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물 전부로 하여 상기 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 이들 개별적인 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에서 1 내지 20%이다).
z2) 성분 (B) 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 T1, T2, T3, T5 및 T21의 화합물로부터, 매우 바람직하게는 화학식 T2의 화합물로부터 선택되는 화합물을 함유하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물 전부로 하여 상기 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 20%이다).
z3) 액정 호스트 혼합물이 화학식 CY 및 PY의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 및 화학식 ZK의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 함유하는, 액정 매질.
z4) 액정 호스트 혼합물이 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 AY14, 바람직하게는 화학식 AY14a의 화합물; 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 BF1, 바람직하게는 BF1a의 화합물; 및 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 PY2의 화합물을 함유하는, 액정 매질(액정 호스트 혼합물 중 화학식 AY14 또는 AY14a의 화합물의 비율은 0.05 내지 2%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 1%이다. 액정 호스트 혼합물 중 화학식 BF1 또는 BF1a의 화합물의 비율은 0.5 내지 10%, 매우 바람직하게는 1 내지 5%이다. 액정 호스트 혼합물 중 화학식 PY2의 화합물의 비율은 1 내지 20%, 매우 바람직하게는 10 내지 20%이다).
제 2 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 양의 유전체 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 PS-OCB-, PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다.
Figure pct00117
상기 식에서, 개개의 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 다음의 의미를 갖는다:
Figure pct00118
는 각각, 서로 독립적으로 각각의 경우에 동일하거나 상이하게,
Figure pct00119
를 나타내고,
R21 및 R31은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥시알킬 또는 알콕시알킬이거나 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시를 나타내되, 이들 모두는 임의적으로 플루오르화되고,
X0는 F, Cl, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시를 나타내고,
Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
L21, L 22, L31 및 L 32는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
g는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, X0는 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 F이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, R21 및 R31은 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐로부터 선택된다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, g는 바람직하게는 1 또는 2이다.
화학식 B의 화합물에서, Z31은 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 COO 또는 단일 결합이다.
바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 A의 화합물을 포함한다:
Figure pct00120
상기 식에서,
A21, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A에 기재된 의미를 갖고, L23 및 L24는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0는 바람직하게는 F이다.
화학식 A1 및 A2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 A1의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00121
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A1에 기재된 의미를 갖고, L23, L24, L25 및 L26은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0는 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 A1의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00122
상기 식에서, R21은 화학식 A1에서 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 화학식 A2의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00123
Figure pct00124
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A2에 기재된 의미를 갖고, L23, L24, L25 및 L26은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0는 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 A2의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00125
Figure pct00126
상기 식에서, R21 및 X0는 화학식 A2에서 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 화학식 A3의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00127
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A3에 기재된 의미를 갖고, X0는 바람직하게는 F이다.
특히 바람직한 화학식 A4의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00128
상기 식에서, R21은 화학식 A4에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 B의 화합물을 포함한다:
Figure pct00129
상기 식에서,
A31, A32, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B에 기재된 의미를 갖고, X0는 바람직하게는 F이다. 화학식 B1 및 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 B1의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00130
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B1에 기재된 의미를 갖고, X0는 바람직하게는 F이다
매우 특히 바람직한 화학식 B1의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00131
상기 식에서,
R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B1의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00132
상기 식에서, R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 화학식 B2의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00133
Figure pct00134
Figure pct00135
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B2에 기재된 의미를 갖고, L33, L34, L35 및 L36은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0는 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00136
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2b의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00137
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2c의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00138
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2d 및 B2e의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00139
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2f의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00140
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2g의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00141
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2h의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00142
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2i의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00143
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2k의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00144
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2l의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00145
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B1 및/또는 B2의 화합물에 대한 대안으로 또는 추가적으로, LC 매질의 성분 B)는 또한 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 B3의 화합물을 포함할 수 있다.
특히 바람직한 화학식 B3의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00146
상기 식에서, R31은 화학식 B3에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는, 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여, 하나 이상의 하기 화학식 C의 화합물을 포함한다:
Figure pct00147
상기 식에서, 개개의 라디칼은 하기와 같은 의미를 갖는다:
Figure pct00148
는 각각, 서로 독립적으로 각각의 경우에 동일하거나 상이하게,
Figure pct00149
Figure pct00150
이고,
R41 및 R42는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬이거나 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시이되, 이들은 모두 임의적으로 플루오르화되고,
Z41 및 Z42는 각각, 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
h는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 C의 화합물에서, R41 및 R42는 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐로부터 선택된다.
화학식 C의 화합물에서, h는 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.
화학식 C의 화합물에서, Z41 및 Z42는 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 및 단일 결합, 매우 바람직하게는 COO 및 단일 결합으로부터 선택된다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00151
Figure pct00152
Figure pct00153
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 C에서 주어진 의미를 가지며, 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알케닐을 나타낸다.
더욱 바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여, 하나 이상의 하기 화학식 D의 화합물을 포함한다:
Figure pct00154
상기 식에서, A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 C에서 주어진 의미를 갖거나 또는 상기에서 제시된 바람직한 의미들 중 하나를 갖는다.
화학식 D의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00155
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 D에서 주어진 의미를 갖고, R41은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 화학식 D1에서 R42는 바람직하게는 알케닐, 특히 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타내고, 화학식 D2에서 R42는 바람직하게는 알킬, -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
더욱 바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는, 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여, 알케닐 기를 함유하는 하나 이상의 하기 화학식 E의 화합물을 포함한다:
Figure pct00156
상기 식에서, 개개의 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로, 하기와 같은 의미를 갖는다:
Figure pct00157
는
Figure pct00158
이고,
Figure pct00159
는
Figure pct00160
이고,
RA1은 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알케닐이거나, 또는 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥세닐을 나타내는 경우 또한 하기 RA2의 의미 중 하나를 나타내고,
RA2는, 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기가 또한 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
x는 1 또는 2를 나타낸다.
RA2는 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시이거나 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐이다.
바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00161
Figure pct00162
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알케닐 및 알케닐*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,
알케닐 및 알케닐*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- or CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
매우 바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00163
상기 식에서,
m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
매우 특히 바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00164
가장 바람직한 것은 화학식 E1a2, E1a5, E3a1 및 E6a1의 화합물이다.
더욱 바람직하게는, LC 매질의 성분 B)는, 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여, 하나 이상의 하기 화학식 F의 화합물을 포함한다:
Figure pct00165
상기 식에서,
개개의 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기와 같은 의미를 갖는다:
Figure pct00166
는
Figure pct00167
를 나타내고,
R21 및 R31은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥시알킬 또는 알콕시알킬이거나 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시를 나타내되, 이들 모두는 임의적으로 플루오르화되고,
X0는 F, Cl, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시를 나타내고,
Z21은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
L21, L 22, L23 및 L 24는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
g는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 F의 화합물은 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00168
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 F에서 주어진 의미를 갖고, L25 및 L26은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0는 바람직하게는 F이다.
매추 특히 바람직한 화학식 F1 내지 F3의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00169
상기 식에서, R21은 화학식 F1에서 정의된 바와 같다.
LC 호스트 혼합물 중의 화학식 A 및 B의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 60%, 매우 바람직하게는 3 내지 45%, 가장 바람직하게는 4 내지 35%이다.
LC 호스트 혼합물 중의 화학식 C 및 D의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 5 내지 65%, 가장 바람직하게는 10 내지 60%이다.
LC 호스트 혼합물 중의 화학식 E의 화합물의 농도는 바람직하게는 5 내지 50%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
LC 호스트 혼합물 중의 화학식 F의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 30%, 매우 바람직하게는 5 내지 20%이다.
본 발명의 제 2 바람직한 실시양태의 또 다른 바람직한 실시양태는 이들의 임의의 조합을 포함하여 아래에 열거된다.
2a) LC 호스트 혼합물은 높은 양의 유전체 이방성을 갖는, 바람직하게는 Δε>15인 하나 이상의 화학식 A 및/또는 B의 화합물을 포함한다.
2b) LC 호스트 혼합물은 화학식 A1a2, A1b1, A1d1, A1f1, A2a1, A2h1, A2l2, A2k1, B2h3, B2l1, F1a로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
2c) LC 호스트 혼합물은 화학식 B2c1, B2c4, B2f4, C14로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
2d) LC 호스트 혼합물은 화학식 C3, C4, C5, C9 및 D2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 8 내지 70%, 매우 바람직하게는 10 내지 60%이다.
2e) LC 호스트 혼합물은 화학식 G1, G2 및 G5, 바람직하게는 G1a, G2a 및 G5a로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
2f) LC 호스트 혼합물은 화학식 E1, E3 및 E6, 바람직하게는 E1a, E3a 및 E6a, 매우 바람직하게는 E1a2, E1a5, E3a1 및 E6a1로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 매우 바람직하게는 10 내지 50%이다.
상기 언급된 바람직한 양태의 화합물 및 상기 기술된 중합된 화합물의 조합은 본 발명에 따른 액정 매질에서 낮은 역치 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 우수한 저온 안정성과 동시에 일정하게 높은 등명점 및 높은 HR 값을 야기하고, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 선경사각을 빠르게 구축하도록 한다. 특히, 액정 매질은 선행 기술로부터의 매질과 비교하여 PSA 디스플레이에서 매우 짧은 응답 시간, 특히 또한 그레이 색조 응답 시간을 보인다.
본 발명에 따른 LC 매질에서, 상기 및 하기 기재된 중합성 성분 A)의 사용과 함께 LC 호스트 혼합물 또는 성분 B)의 사용은, 하기를 포함하나 이들에 한정되지 않는, PSA 디스플레이에서 유리한 성질을 유도한다:
- 감소된 ODF 얼룩;
- 감소된 잔상;
- 더 긴 파장에서도 양호한 UV 흡수,
- RM의 신속하고 완전한 중합;
- 특히 낮은 UV 에너지 및/또는 더 긴 UV 파장에서의 낮은 선경사각의 신속한 생성,
- UV 노출 후 선경사각의 높은 안정성
- UV 노출 및/또는 열처리 후 높은 신뢰성 및 높은 VHR 값
- 높은 복굴절률
- 감소된 점도
- 보다 빠른 응답 시간.
본 발명의 액정 매질 및 액정 호스트 혼합물은 바람직하게는, 80 K 이상, 특히 바람직하게는 100 K 이상의 네마틱 상 범위, 및 20℃에서 250　mPa·s 이하, 바람직하게는 200　mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형 디스플레이에서, 스위칭-오프 상태의 액정 매질의 층에서 분자는 전극 표면에 수직으로 정렬되거나(호메오트로픽), 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전기 전압을 전극에 인가시, 액정 분자의 재정렬은 전극 표면에 평행한 종방향 분자 축으로 발생한다.
특히 PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에서 사용하기 위한, 제 1 바람직한 실시양태에 따른 음의 유전체 이방성을 갖는 본 발명에 따른 액정 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 음의 유전체 이방성 Δε, 바람직하게는 -0.5 내지 -10, 특히 -2.5 내지 -7.5의 유전체 이방성을 갖는다.
특히 PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에서 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질에서의 복굴절률은 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, LC 매질의 층 내의 분자는 "벤드(bend)" 정렬을 갖는다. 전압의 인가시, LC 분자의 재정렬은 전극 표면에 수직 인 종방향 분자 축에 따라 발생한다.
PS-OCB, PS-TN, PS-IPS, PS-포지-VA 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 제 2 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전체 이방성을 갖는 화합물에 기초한 것이고, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +17의 양의 유전체 이방성 Δε을 갖는다.
PS-OCB 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 바람직하게는 0.16 내지 0.22이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS- 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS- 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 제 2 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전체 이방성을 갖는 화합물에 기초한 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +3 내지 +20의 양의 유전체 이방성 Δε을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 LC 매질은 본질적으로 상기 및 하기 기재된 바와 같은 중합성 성분 A) 및 LC 성분 B)(또는 LC 호스트 혼합물)로 이루어진다. 그러나, LC 매질은 바람직하게는 공단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자를 포함하나 이에 한정되지 않는 목록으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 성분 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
이들 첨가제는 중합성이거나 비-중합성이다. 따라서 중합성 첨가제는 중합성 성분 또는 성분 A)에 따라 결정된다. 따라서 비-중합성 첨가제는 비중합성 성분 또는 성분 B)에 따라 결정된다.
바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를 바람직하게는 0.01 내지 1%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 0.5%의 농도로 또한 포함할 수 있다. 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터, 매우 바람직하게는 R- 또는 S-1011, R- 또는 S-2011, R- 또는 S-3011, R- 또는 S-4011, 및 R- 또는 S-5011로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 바람직하게는 앞 문단에 언급된 키랄 도판트로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 함유한다.
또한, 전도성을 개선하기 위해 예컨대 0 내지 15 중량%의 다색성 안료, 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸-암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착염(예컨대 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조), 유전체 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 변경하기 위한 물질을 액정 매질에 첨가하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 물질은, 예컨대 DE-A 22 09 127, DE-A 22　40　864, DE-A 23 21 632, DE-A 23 38 281, DE-A 24 50 088, DE-A 26 37 430 및 DE-A 28 53 728에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 실시양태 a) 내지 z)의 개별적인 성분은 공지되어 있거나, 이의 제조 방법은 문헌에 기술된 표준 방법에 기초하므로 관련 업계의 숙련자에 의해 선행 기술로부터 용이하게 유도될 수 있다. 화학식 CY에 상응하는 화합물은 예컨대 EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 화학식 ZK에 상응하는 화합물은 예컨대 DE-A 26　36　684 및 DE-A 33 21 373에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 매질은 통상적인 방법 그 자체, 예를 들어 하나의 상기 지시된 혼합물을 하나 이상의 상기 지시된 중합성 성분과, 임의로는 추가적인 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 제조된다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 성분의 목적량은 주된 구성을 이루는 성분에, 유리하게는 상승된 온도에서, 용해된다. 또한, 유기 용매 중에, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에 성분의 용액을 혼합하고, 혼합 완료 후, 용매를, 예를 들어 증류에 의해, 다시 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질이 또한 예컨대 H, N, O, Cl, F가 중수소 등과 같은 상응하는 동위원소에 의해 대체되는 화합물을 포함할 수 있음이 당업자에게 자명하다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 바람직하게 사용되는 화합물을 갖는 바람직한 혼합물 개념과 이들의 각각의 농도 및 이들의 서로의 조합을 당업자에게 보여준다. 또한 실시예는 허용가능한 특성의 조합을 예시한다.
하기 약어가 사용된다:
n, m 및 z는 각각의 경우 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다.
표 A
Figure pct00170
Figure pct00171
Figure pct00172
Figure pct00173
Figure pct00174
Figure pct00175
Figure pct00176
Figure pct00177
Figure pct00178
Figure pct00179
Figure pct00180
Figure pct00181
Figure pct00182
Figure pct00183
Figure pct00184
Figure pct00185
Figure pct00186
Figure pct00187
Figure pct00188
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 표 A로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표 B
(n은 1 내지 15이고; (O)CnH2n+1은 CnH2n+1 또는 OCnH2n+1을 의미한다)
Figure pct00189
Figure pct00190
Figure pct00191
Figure pct00192
Figure pct00193
Figure pct00194
Figure pct00195
Figure pct00196
Figure pct00197
Figure pct00198
Figure pct00199
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸다.
표 C
Figure pct00200
Figure pct00201
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 액정 매질은 바람직하게는 표 C로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 D는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 첨가제를 나타낸다(여기서 n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 말단 메틸 기는 나타내지 않았다).
표 D
Figure pct00202
Figure pct00203
Figure pct00204
Figure pct00205
Figure pct00206
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 액정 매질은 바람직하게는 표 D로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 E는 본 발명에 따른 LC 매질에서 바람직하게는 반응성 메소젠 화합물로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 나타낸다.
표 E
Figure pct00207
Figure pct00208
Figure pct00209
Figure pct00210
Figure pct00211
Figure pct00212
Figure pct00213
Figure pct00214
Figure pct00215
Figure pct00216
Figure pct00217
Figure pct00218
Figure pct00219
Figure pct00220
Figure pct00221
Figure pct00222
Figure pct00223
Figure pct00224
본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 표 E의 화합물 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 역치 전압(전기용량성)[V]을 나타내고;
ne는 20℃ 및 589 nm에서 측정된 이상 굴절률이고;
no는 20℃ 및 589 nm에서 측정된 정상 굴절률이고;
Δn은 20℃ 및 589 nm에서 측정된 광학 이방성이고;
ε⊥는 20℃ 및 1 kHZ에서의 방향자에 대해 수직인 유전율이고;
ε∥는 20℃ 및 1 kHZ에서의 방향자에 대해 평행한 유전율이고;
Δε은 20℃ 및 1 kHZ에서의 유전체 이방성이고;
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]이고;
γ1은 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s]이고;
K1은 20℃에서의 탄성 계수("스플레이(splay)" 변형)[pN]이고;
K2는 20℃에서의 탄성 계수("비틀림(twist)" 변형)[pN]이고;
K3은 20℃에서의 탄성 계수("벤드(bend)" 변형)[pN]이다.
달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 본 발명에서의 모든 농도는 중량%로 인용되고, 용매 없이 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 본원에 언급된 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스메틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도(℃)로 인용된다. M.p.는 융점을 나타내고; cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한 C는 결정 상, N은 네마틱 상, S는 스메틱 상이고, I는 등방성 상이다. 이들 기호 사이의 수치는 전이 온도를 나타낸다.
모든 물리적 특성은 각각의 경우에 달리 언급하지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 결정되고 Δε은 1 kHz에서 결정된다.
본 발명에서 용어 "임계 전압"은, 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 프리데릭스 임계(Freedericks threshold) 전압으로도 공지된 용량성 임계 전압(V0)에 관한 것이다. 실시예에서, 광학 임계 전압은 또한 통상적으로, 10% 상대 대조 전압(V10)으로 인용될 수 있다.
달리 언급되지 않는 한, 상기 및 하기에 기술된 PSA 디스플레이 내에서의 중합성 화합물의 중합 방법은 액정 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상을 나타내는 온도에서 수행되고, 가장 바람직하게는 실온(또한 "RT"로 약칭됨)에서 수행된다.
달리 언급되지 않는 한, 시험 셀을 제조하고 이의 전기 광학 및 다른 특성을 측정하는 방법은 본원에서 이후 기술된 방법 또는 이와 유사하게 수행된다.
선경사각 측정에 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 내부에 각각의 전극 층 및 상부에 폴리이미드 정렬 층을 갖는 3 내지 4 μm의 간격의 2개의 평면-평행 유리 외부 플레이트로 이루어져 있고, 여기서 2개의 폴리이미드 층은 서로 반대로 러빙되고 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬에 영향을 준다.
단량체는, 디스플레이에 동시에 인가되는 전압(통상적으로 10 V 내지 30 V 교차 전류, 1 kHz)으로 소정의 시간 동안 한정된 강도의 UVA 광의 조사에 의해 중합된다. 실시예에서, 달리 언급되지 않는 한, 금속 할라이드 램프 및 50 mW/cm2의 강도가 중합을 위해 사용된다. 표준 UVA 미터(UVA 센서를 갖는 휀르(Hoenle) UV-미터 하이 엔드)를 사용하여 강도를 측정한다.
실시예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 N1은 하기와 같이 제형화된다.
Figure pct00225
중합성 혼합물 P1은 0.45%의 단량체 RM-1을 네마틱 LC 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조된다.
Figure pct00226
실시예 2
네마틱 LC 호스트 혼합물 N2는 하기와 같이 제형화된다.
Figure pct00227
중합성 혼합물 P2는 0.3%의 단량체 RM-1을 네마틱 LC 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조된다.
용도 실시예
상기 기재된 각각의 중합성 혼합물 P1 및 P2 각각에 대하여, PSVA-시험 셀을 하기 방법에 의해 제조하였다:
폴리이미드 도핑: 폴리이미드(PI) 전구체 AL60702(JSR)에 100 ppm의 억제제 이르가녹스(등록상표) 1076(시바) 또는 100 ppm의 광개시제 이르가큐어(등록상표) 651(시바)를 가하거나, 또는 PI 전구체를 도핑없이 사용한다.
기판 세정: 인듐 주석 산화물(ITO)의 얇은 층으로 코팅된 유리 기판을 3 단계로 세척한다: 먼저 증류수 중의 세정제(0.5%)의 용액으로 세척한 후(20분), 탈 이온수로 버블 세척하고(20분), 마지막으로 순수한 탈이온수로 세척하였다(20분).
PI 층 코팅: 세척된 ITO 기판 상에 도핑되거나 도핑되지 않은 PI 전구체(6%), N-메틸-2-피롤리돈(39%) 및 부틸셀로솔브(54%)의 용액을 다음과 같이 스핀 코팅하여 코팅한다. PI 용액(1.5g)을 기판 중앙에 적하하고 스핀 코팅기(MIKASA)에서 코팅 속도가 다른 두 단계, 즉 제 1 단계에서는 전체 기판 영역에 걸쳐 균일하게 펴지게 하기 위해 80rpm에서 10초 동안 그리고 제 2 단계에서는 760rpm에서 45초 동안 펴지게 하여 일정한 두께(100nm)의 PI 층을 달성한다.
PI 층 경화: 용매를 제거하고 PI 전구체를 경화시키기 위해, 코팅된 PI 층을 갖는 ITO 기판을 두 단계의 열처리 공정을 거친다. 기판은 제 1 단계에서 60℃에서 1분간 핫 플레이트에서 가열되고 제 2 단계에서는 230℃에서 90분 동안 가열 오븐에서 가열된다.
셀 어셈블리: 중합성 LC 혼합물 및 실란트 물질을 코팅되고 경화된 PI 층을 갖는 제 1 ITO 기판 상에 분배하고, 이때 실란트는 기판 엣지 영역에서 분배되고, 중합성 LC 혼합물은 중앙 기판 영역 상에 적하 방식으로 분배된다. 코팅되고 경화된 PI 층 및 광스페이서(3.3 미크론)를 갖는 제 2 ITO 기판을 진공 어셈블리 대역(5Pa, 30초)에서 LC 매질과 실란트가 있는 제 1 기판 상에 놓는다.
실란트 경화: 실란트가 없는 영역을 덮기 위해 실란트 물질을 포토마스크를 사용하여 UV 복사선 및 열에 2 단계로 노출시켜 경화한다. 제 1 단계에서는 UV 광(3000mJ)을 실란트 영역에 적용하고 제 2 단계에서는 셀을 60분 동안 120℃로 가열한다.
PSVA 제 1 및 제 2 공정: 선경사각 생성을 위해, 중합성 LC 혼합물에 함유된 단량체는 제 1 단계에서 전압이 ITO 전극(14 Vpp)에 인가되는 동안 UV 노출(6 J)에 의해 경화된다. 그 결과, 상부 및 하부 기판에서 경화된 단량체에 의해 LC 분자 내에 선경사각이 생성된다. 전압 인가에 의한 제 1 UV 경화 단계 후, 시험 셀에 전압을 가하지 않고 제 2 UV 경화 단계(305nm 내지 355nm의 형광 UV 램프 C 유형을 사용하여 80분간 UV 노출)를 거쳐 LC 혼합물 내의 잔류 단량체를 제거한다.
선경사 측정: 뮐러(mueller) 매트릭스 이미징 편광계(악소메트릭스 악소스텝(Axometrics Axostep))을 사용하여 제 1 기판(상부) 및 제 2 기판(하부)에서의 선경사각을 측정한다.
용도 실시예 A
PI 정렬 층에 억제제 또는 광개시제를 첨가하는 효과를 입증하기 위해, 2개의 동일한 기판, 즉 양 기판이 비-도핑된 PI 정렬 층 또는 억제제가 도핑된 PI 정렬 층 또는 개시제가 도핑된 PI 정렬 층을 포함하는 시험 셀을 제조하였다. 시험 셀 구성은 하기 표 1에 나타내었다:
표 1 - 시험 셀 구성(PI = 폴리이미드)
Figure pct00228
선경사 측정
선경사각은 뮐러 매트릭스 이미징 편광계(악소메트릭스 악소스텝)에 의해 120초(6J) 동안 50 mW/cm2의 UV 조사 후에 결정되었다. 선경사각을 하기 표 2에 나타내었다.
표 2 - 선경사각(°)
Figure pct00229
표 2로부터, 개시제(D2)로 도핑된 PI 정렬 층을 포함하는 시험 셀에서, 생성 된 선경사각은 도핑되지 않은 PI 정렬 층(D1)을 포함하는 시험 셀에서보다 낮다는 것을 알 수 있다. 한편, 억제제(D3)로 도핑된 PI 정렬 층을 포함하는 시험 셀에서, 생성된 선경사각은 도핑되지 않은 PI 정렬 층(D1)을 포함하는 시험 셀에서보다 높다.
이는 정렬 층에 억제제 또는 개시제를 첨가하는 것이 선경사각을 증가 또는 감소시키는 효과적인 방법임을 입증한다.
용도 실시예 B
본 발명에 따른 시험 셀은 2개의 상이한 기판, 즉 도핑되지 않은 PI 정렬 층, 또는 억제제로 도핑된 PI 정렬 층, 또는 개시제로 도핑된 PI 정렬 층으로 제조되었다. 시험 셀 구성을 하기 표 3에 나타내었다. 사용된 LC 매질은 PI이었다.
표 3 - 시험 셀 구성(PI = 폴리이미드)
Figure pct00230
선경사 측정
선경사각을 측정하기 위해, 상부 및 하부 기판 각각에서 정렬된 LC 매질의 선경사각을 개별적으로 측정할 수 있게 하는 악소스텝 측정 장비가 사용된다.
선경사각을 하기 표 4에 나타내었다.
표 4 - 선경사각(°)
Figure pct00231
표 4로부터, 2개의 비도핑된 PI 정렬 층을 갖는 참조 시험 셀에서, 선경사각은 양 기판에서 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. 이와 대조적으로, 상부 기판이 억제제로 도핑된 PI 정렬 층 및/또는 하부 기판이 광개시제로 도핑된 PI 정렬 층을 함유하는 본 발명에 따른 시험 셀 D4, D5 및 D6에서, 상부 기판에서의 선경사각은 하부 기판에서의 선경사각보다 높다.
이는 PSA 디스플레이에서 상부 기판에서의 선경사각 및 하부 기판에서의 선경사각을 서로 개별적으로 및 독립적으로 제어할 수 있음을 입증한다.
따라서, 이러한 방법은 LC 분자의 배향의 왜곡을 감소시키기 위해 곡면형 디스플레이에서의 선경사각을 조정하는 데 사용될 수 있다.

Claims (26)

  1. a) 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계,
    b) 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 침착시켜 제 1 기판 상에 제 1 정렬 층을 형성하고 제 2 기판 상에 제 2 정렬 층을 형성하는 단계,
    c) 임의적으로, 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 경화시키는 단계,
    d) 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 중합성 성분을 포함하는 LC 매질을 개재시켜 상기 LC 매질이 제 1 정렬 층과 제 2 정렬 층과 접촉하도록 하는 단계,
    e) 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 상기 LC 매질의 중합성 성분을 중합시키는 단계
    를 포함하는, 중합체 안정화된 정렬(PSA) 모드의 액정 디스플레이(LCD)를 제조하는 방법으로서, 이때
    1) 단계 b)에서, 상기 제 1 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체가 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 억제하는 중합 억제제를 함유하거나, 또는
    2) 단계 b)에서, 상기 제 2 기판 상에 침착된 정렬 층 물질 또는 이의 전구체가 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 개시하는 중합 개시제를 함유하거나, 또는
    상기 1)과 2) 둘 다가 충족되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 층 물질이 폴리이미드를 포함하고/하거나 상기 정렬 층 전구체 물질이 폴리이미드 전구체를 포함하는 것을 특징으로하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 b)에서, 유기 용매 중의 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체의 용액이 상기 제 1 및 제 2 기판 상에 침착되고, 상기 용매가 건조 제거(dried off)되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c)에서, 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체가 광경화에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    단계 c)에서, 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체가 UV 복사선에 노출됨으로써 경화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 e)에서, 상기 LC 매질의 중합성 성분이 광중합에 의해 중합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 6 항에있어서,
    단계 e)에서, 상기 LC 매질의 중합성 성분이 UV 복사선에 노출됨으로써 중합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합 억제제가 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 1076인 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합 개시제가 이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 651인 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판이 곡면형(curved shape)인 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판이 곡면형이며, 이때 상기 제 1 기판의 곡률 반경은 상기 제 2 기판의 곡률 반경보다 작은 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LC 매질이, 하나 이상의 중합성 메소젠 화합물을 포함하는 중합성 성분 A) 및 하나 이상의 메소젠 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 B)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 e)에서 UV 중합 후의 상기 LC 매질의 중합성 성분이, 상기 제 1 및 제 2 기판에 대해 상기 LC 매질의 LC 분자의 선경사각(pretilt angle)을 생성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 대한 상기 LC 매질의 LC 분자의 선경사각이, 상기 제 2 기판에 대한 상기 LC 매질의 LC 분자의 선경사각보다 큰 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판이 유리 기판인 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 제 1 전극 구조가 구비되고, 상기 제 2 기판에는 제 2 전극 구조가 구비되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 기판 중 하나에는 제 1 및 제 2 전극 구조가 구비되고, 상기 제 1 및 제 2 기판 중 다른 하나에는 전극 구조가 구비되지 않은 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 실란트(sealant) 물질이 제공되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 상기 실란트 물질을 경화시킴으로써 함께 접착되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 실란트 물질이 광복사선에 노출시킴으로써 경화되되, 이때 상기 광복사선은, 상기 LC 매질의 중합성 성분의 중합을 일으키지 않도록 선택되고/되거나 상기 LC 매질이 상기 실란트 물질의 경화에 사용되는 광복사선으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 LC 매질이, 포토마스크(photomask)에 의해, 상기 실란트 물질을 경화시키는 데 사용되는 광복사선으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 e)에서, 상기 제 1 및 제 2 전극에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 d)에서, 상기 LC 매질이 1-적하(drop) 충전(ODF) 방법에 의해 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 단계 d)가,
    d1) 상기 제 1 및 제 2 기판 중 하나 상에 광중합성 성분을 포함하는 LC 매질의 액적 어레이를 분배하는 단계, 및
    d2) 상기 제 1 및 제 2 기판 중 다른 하나를, 상기 LC 매질의 상기 분배된 액적을 갖는 상기 기판의 상부에 제공하여, 상기 LC 매질의 액적이 펴져(spread) 상기 2개의 기판 사이에 연속 층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 디스플레이가 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이인, 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 LC 디스플레이.
  26. 2개의 기판 중 하나에서의 PSA 디스플레이의 LC 분자의 선경사각을, 상기 2개의 기판 중 다른 하나에서의 LC 분자의 선경사각과 독립적으로 제어하는 방법으로서,
    상기 방법은 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 정의된 단계 a) 내지 e)를 포함하는, 방법.
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