KR20180093956A - 중합가능 화합물 및 이의 액정 디스플레이에서의 용도 - Google Patents
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- C09K2219/00—Aspects relating to the form of the liquid crystal [LC] material, or by the technical area in which LC material are used
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Abstract
본 발명은 중합가능 화합물, 상기 화합물의 제조 방법 및 상기 화합물의 제조를 위한 중간체, 이를 포함하는 액정 매질, 및 상기 중합가능 화합물의 광학, 전자광학 및 전자적 목적을 위한, 특히 액정 매질에서의, 특별히 중합체 지속 정렬 유형의 액정 디스플레이에서의 용도, 또는 액정 및 액정 디스플레이에서 안정화제로서의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 중합가능 화합물, 상기 화합물의 제조 방법 및 상기 화합물의 제조를 위한 중간체, 이를 포함하는 액정 매질, 및 상기 중합가능 화합물의 광학, 전자광학 및 전자적 목적을 위한, 특히 액정 매질에서의, 특별히 중합체 지속 정렬 유형의 액정 디스플레이에서의 용도, 또는 액정 및 액정 디스플레이에서 안정화제로서의 용도에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LCD) 중 하나는 TN(비틀린 네마틱) 방식의 디스플레이이다. 그러나, TN 액정 디스플레이는 콘트라스트(contrast)의 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다.
또한, 넓은 시야각을 갖는 소위 VA(수직 정렬) 디스플레이가 공지되어 있다. VA 디스플레이의 액정 셀은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 층을 포함한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, 액정 층의 분자는 전극 표면에 대하여 직각으로(호메오트로픽하게(homeotropically)) 정렬되거나 또는 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 두 전극에 전압을 인가할 때, 액정 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.
또한, 복굴절 효과에 기초하고, 소위 "벤드(bend)" 정렬 및 일반적으로 양의 이방성을 갖는 액정 층을 갖는 OCB(광학적으로 보상된 벤드) 디스플레이가 공지되어 있다. 전압을 인가할 때, 전극 표면에 대해 직각인 방향으로의 액정 분자의 재정렬이 일어난다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로는 어두운 상태에서 벤드 셀의 바람직하지 않은 광 투과성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 포함한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 넓은 시야각 및 더 짧은 응답시간을 갖는다.
또한, 2개의 기판(여기서 2개의 전극이 이들 2개의 기판 중 하나의 기판에만 배치되어 있고, 바람직하게는 상호 맞물리는(intermeshed) 빗-형상 구조를 가짐) 사이에 액정 층을 포함하는 소위 IPS(평면 내 스위칭) 디스플레이가 공지되어 있다. 상기 전극에 전압을 인가할 때, 액정 층에 평행한 유의적 성분을 갖는 전기장이 이들 전극 사이에 생성된다. 이는, 층 평면에서 액정 분자의 재정렬을 유발한다.
또한, 동일한 기판 상에 2개의 전극을 함유하며, 이들 중 하나는 빗-형상 방식으로 구조화되고, 나머지 하나는 구조화되지 않는, 소위 FFS(프린지-필드 스위칭(fringe-field switching)) 디스플레이가 보고되었다(특히, 문헌[S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참조). 이에 의해, 강한, 소위 "프린지 필드", 즉, 전극의 가장자리에 인접한 강한 전기장, 및 셀 전체에 걸쳐, 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 갖는 강한 전기장이 생성된다. FFS 디스플레이는 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다. 보통 FFS 디스플레이는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질, 및 보통 폴리이미드로 구성되며 액정 매질의 분자에 평면 정렬을 제공하는 정렬 층을 함유한다.
FFS 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 조작될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 화소는 통상적으로, 통합된 비-선형 능동 소자(예를 들면, 트랜지스터(예컨대, 박막 트랜지스터(TFT)))에 의해 어드레싱되고, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별적인 화소는 일반적으로, 당분야에 공지된 바와 같은 멀티플렉스(multiplex) 방법에 의해 어드레싱된다.
더욱이, FFS 디스플레이로서 유사한 전극 설계 및 층 두께를 갖지만, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질 대신 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 층을 포함하는 FFS 디스플레이가 개시되었다(문헌[S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 문헌[S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참조). 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 비해, 더 작은 경사 및 더 많은 비틀린 배향을 갖는 더 우호적인 방향자 배향을 나타내며, 그 결과, 이러한 디스플레이는 더 높은 투과도를 갖는다. 이러한 디스플레이는 또한, 액정 매질과 접촉하여 액정 매질의 분자들의 평면 정렬을 유도하며 기판들 중 적어도 하나 상에 제공되는 바람직하게는 폴리이미드의 정렬 층을 포함한다. 이러한 디스플레이는 또한 "초명도 FFS(Ultra Brightness FFS; UB-FFS)" 모드 디스플레이로도 공지되어 있다. 이러한 디스플레이는 높은 신뢰성을 갖는 액정 매질을 필요로 한다.
이후로 사용되는 용어 "신뢰성(reliability)"은 시간 및 상이한 응력 부하(예컨대, 광 부하, 온도, 습도, 전압)에 따른 디스플레이의 성능 품질을 의미하며, 액정 디스플레이 분야의 당업자에게 공지된 디스플레이 효과, 예를 들어 잔상(영역 및 선 잔상), 무라(mura), 요고레(yogore) 등을 포함한다. 신뢰성을 분류하는 표준 파라미터로서 일반적으로, 시험 디스플레이에서 일정한 전압을 유지하기 위한 수단인 전압 보전율(VHR) 값이 사용된다. VHR 값이 더 높을수록, 액정 매질의 신뢰성은 더 우수하다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우에는, 액정 분자의 균일한 정렬이 액정 셀 내의 다수의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 경사 도메인(tilt domain)으로도 공지된 이러한 도메인들 사이에 회위(disclination)가 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 종래의 VA 디스플레이에 비해 콘트라스트 및 회색 색조의 더 큰 시야각 의존성을 갖는다. 또한, 예를 들어 러빙(rubbing)에 의한, 스위치-온 상태에서 분자의 균일한 정렬을 위한 전극 표면의 추가 처리가 더 이상 필요하지 않기 때문에 이러한 유형의 디스플레이를 더 간단하게 제조할 수 있다. 대신에, 전극의 특별한 디자인에 의해 경사 또는 선경사(pretilt) 각의 우선 방향이 제어된다.
소위 MVA(다중도메인 수직 정렬) 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로 국부적인 선경사를 유발하는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, 액정 분자는 전압의 인가시에 셀의 한정된 상이한 영역 내에서 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 정렬된다. 이에 의해 "제어된" 스위칭이 달성되며, 간섭 회위 라인(interfering disclination line)의 형성이 억제된다. 이러한 배열은 디스플레이의 시야각을 개선하지만, 그의 광 투과도는 감소시킨다. MVA의 추가적인 개발은 하나의 전극 쪽에만 돌출부를 사용하고 반대편 전극은 슬릿(slit)을 갖는 것이고, 이에 의해 광 투과도가 개선된다. 슬릿화된 전극은 전압의 인가시에 액정 셀 내에서 불균일한 전기장을 발생시키며, 이는 여전히 제어된 스위칭이 달성되고 있다는 의미이다. 광 투과도를 더욱 개선하기 위하여, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 실제로는 응답시간을 연장시킨다. 소위 PVA(패턴화된 VA) 디스플레이의 경우, 2개의 전극 모두가 양쪽 면 상에 슬릿으로 구조화된다는 점에서 돌출부가 완전히 불필요하며, 이로써 콘트라스트가 증가되고 광 투과도는 개선되지만, 이는 기술적으로 어려우며 디스플레이를 기계적인 영향(탭핑 등)에 더 민감하게 만든다. 그러나, 많은 적용례, 예를 들어 모니터, 특히 TV 스크린의 경우, 디스플레이의 응답시간의 단축 및 콘트라스트 및 휘도(투과도)의 개선이 요구된다.
용어 "중합체 안정화"로도 종종 사용되는 소위 PS(중합체 지속) 또는 PSA(중합체 지속 정렬) 유형의 디스플레이가 또한 개발되었다. 이 경우, 소량(예를 들면, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만)의 중합가능 화합물 하나 이상을 액정 매질에 첨가하고, 이러한 액정 매질을 디스플레이에 충전한 후, 임의적으로 디스플레이의 전극들에 전압을 인가하면서, 일반적으로는 UV 광중합에 의해 동일 반응계 내에서 중합시키거나 가교결합시킨다. 이러한 중합은, 액정 매질이 액정 상을 나타내는 온도, 일반적으로 실온에서 수행된다. 반응성 메소젠 또는 "RM"으로도 공지된 중합가능 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 액정 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되었다.
달리 지시되지 않는 한, 용어 "PSA"는 이후 중합체 지속 정렬 유형의 디스플레이를 지칭할 시에 일반적으로 사용되고, 용어 "PS"는 구체적 디스플레이 방식, 예컨대 PS-VA, PS-TN 등을 지칭할 시에 사용된다.
또한, 달리 지시되지 않는 한, 용어 "RM"은 이후 중합가능 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 지칭할 시에 사용된다.
한편, PS(A) 원리는 다양한 통상의 액정 디스플레이 방식에서 사용되고 있다. 따라서, 예를 들어, PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 바람직하게는 중합가능 화합물의 중합은 PS-VA 및 PS-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하여 수행되고, PS-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 인가하지 않고, 바람직하게는 인가하지 않고 수행된다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀 내에 선경사를 제공한다. 따라서, PS-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PS-VA 디스플레이의 경우, 이러한 선경사가 응답시간에 대해 긍정적인 영향을 준다. PS-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 화소 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들어 단지 하나의 구조화된 전극 면만을 갖고 돌출부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 제조를 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 콘트라스트와 함께 매우 양호한 광 투과도를 제공할 수 있다.
더욱이, 소위 포지-VA(포지티브-VA) 디스플레이가 특히 적합한 모드인 것으로 입증되었다. 종래의 VA 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이 내의 액정 분자들의 초기 배향은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 호메오트로픽, 즉 기판에 실질적으로 직각이다. 그러나, 종래의 VA 디스플레이와 달리, 포지-VA 디스플레이에서는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질이 사용된다. 보통 사용되는 IPS 디스플레이에서와 같이, 포지-VA 디스플레이에서의 두 전극은 두 기판 중 단지 하나의 기판 위에만 배치되어 있고, 바람직하게는 상호 맞물리는 빗-형상(인터디지털(interdigital)) 구조를 나타낸다. 액정 매질층에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하는 인터디지털 전극에 전압이 인가되면, 액정 분자들은 기판에 실질적으로 평행한 배향으로 변한다. 스위칭 시간의 상당한 감소를 실현될 수 있기 때문에, 포지-VA 디스플레이에서, 디스플레이 내에서 중합되는 RM을 액정 매질에 첨가함에 의한 중합체 안정화가 또한 유리한 것으로 입증되었다.
PS-VA 디스플레이는 예를 들어 EP 1 170 626 A2, US 6,861,107, US 7,169,449, US 2004/0191428 A1, US 2006/0066793 A1 및 US 2006/0103804 A1에 기재되어 있다. PS-OCB 디스플레이는 예를 들어 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 [S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기재되어 있다. PS-IPS 디스플레이는 예를 들어 US 6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PS-TN 디스플레이는 예를 들어 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기재되어 있다.
전술된 통상의 액정 디스플레이와 마찬가지로, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 구동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 화소는 보통 집적화된 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예를 들어 박막 트랜지스터(TFT))에 의해 어드레싱되지만, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 화소는 보통 선행기술로부터 공지된 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱된다.
또한, PSA 디스플레이는 디스플레이 셀을 형성하는 기판 중 하나 또는 둘 다의 위의 정렬 층을 포함할 수 있다. 상기 정렬 층은 일반적으로, 액정 매질과 접촉하고 액정 분자의 초기 정렬을 유도하도록 전극(전극이 존재하는 경우) 상에 적용된다. 상기 정렬 층은 예컨대 폴리이미드를 포함할 수 있거나 이로 이루어질 수 있고, 이는 또한 러빙(rubbing)될 수 있거나 광정렬 방법에 의해 제조될 수 있다.
특히, 모니터 및 특히 TV 제품의 경우, 응답시간뿐만 아니라 액정 디스플레이의 콘트라스트 및 휘도(따라서 또한 투과도)의 최적화가 계속 요구되고 있다. PSA 방법은 여기에 상당한 이점을 제공할 수 있다. 특히, PS-VA, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-포지-VA 디스플레이의 경우, 응답시간의 단축(이는, 시험 셀에서 측정가능한 선경사와 관련됨)이 다른 파라미터에 대한 심각한 유해 효과 없이 달성될 수 있다.
선행기술은 바이페닐 다이아크릴레이트 또는 다이메트아크릴레이트를 제안하였고, 이들은 PSA 디스플레이에서의 사용을 위한 RM으로서 임의적으로 불화된다.
그러나, 액정 혼합물 및 하나 이상의 RM으로 이루어진 모든 조합이 PSA 디스플레이에서의 사용에 적합하지는 않다는 문제가 발생하는데, 이는 예를 들어 부적절한 경사가 형성되거나 또는 경사가 전혀 형성되지 않기 때문이거나, 또는 예컨대 소위 "전압 보전율"(VHR 또는 HR)이 TFT 디스플레이 제품에서 부적절하기 때문이다. 또한, 선행기술로부터 공지된 액정 혼합물 및 RM은 PSA 디스플레이에 사용 시 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 액정 혼합물에 가용성인 모든 공지의 RM이 PSA 디스플레이에 사용하는데 적합한 것은 아니다. 또한, 종종 PSA 디스플레이에서 선경사의 직접적 측정 외에 RM에 대한 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다. 광개시제의 첨가없이 UV 광에 의한 중합(이는, 특정 용도에서 유리할 수 있음)이 바람직한 경우, 적합한 RM의 선택의 여지는 더욱 줄어든다.
또한, 선택된 액정 호스트 혼합물/RM의 조합은 가능한 최소의 회전 점도 및 가능한 최대의 전기적 성질을 가져야 한다. 특히, 가능한 최대의 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 필요하며, 그 이유는, UV 노출은 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이지만 최종 디스플레이의 구동 중에 정상적인 노출로서도 일어나기 때문이다.
특히, 작은 선경사각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규 물질이 바람직할 것이다. 동일한 노출 시간으로 중합하는 동안 지금까지 공지된 물질보다 더 작은 선경사각을 생성하는 물질이 바람직하고/하거나, 사용시, 공지된 물질을 사용하여 달성할 수 있는(더 큰) 선경사각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 특히 바람직할 것이다. 따라서, 상기 디스플레이의 제조 시간(택트 시간(tact time))이 단축되고, 제조 공정의 비용이 감소될 수 있다.
PSA 디스플레이의 제조시 또다른 문제는, 특히 디스플레이에서 선경사각을 생성하기 위한 중합 단계 후의 중합되지 않은 잔량의 RM의 존재 또는 제거이다. 예를 들어, 이러한 유형의 미반응된 RM은, 디스플레이 마감 후에, 작동 동안 제어되지 않은 방식으로 중합됨으로써 디스플레이의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 선행기술에서 공지된 PSA 디스플레이는 종종 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)", 즉 개별적인 화소들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 화소들이 어드레싱된 후에도 이들 화소들의 일시적인 어드레싱이 여전히 가시적으로 남아있는 현상을 나타낸다.
이러한 "잔상"은 한편으로는 낮은 VHR을 가진 액정 호스트 혼합물이 사용되는 경우 일어날 수 있다. 일광 또는 후면-발광의 UV 성분은 내부의 액정 분자의 바람직하지 못한 분해 반응을 유발할 수 있고, 따라서 이온성 또는 자유-라디칼 불순물의 생성을 개시한다. 이들은 특히 전극 또는 정렬 층에 축적될 수 있으며, 여기서 유효 인가 전압을 감소시킬 수 있다. 이러한 효과는 중합체 성분을 포함하지 않는 통상의 액정 디스플레이에서도 관찰될 수 있다.
또한, 중합되지 않은 RM의 존재에 의해 유발된 추가적인 "잔상" 효과가 종종 PSA 디스플레이에서 관찰된다. 잔류 RM의 비제어된 중합은 환경에 의해 또는 후면-발광으로부터 UV 광에 의해 개시된다. 스위칭된 디스플레이 영역에서, 이는 많은 어드레싱 주기 후에 경사각을 변화시킨다. 결과적으로, 스위칭된 영역에서는 투과도의 변화가 일어날 수 있지만, 비스위칭된 영역에서는 변화가 없다.
따라서, RM의 중합이 PSA 디스플레이의 제조 동안 가능한 완전하게 진행되는 것이 바람직하고, 디스플레이 내의 중합되자 않은 RM의 존재는 가능한 배제되거나 최소로 감소되는 것이 바람직하다. 따라서, RM의 고도로 효과적이고 완전한 중합을 가능케 하거나 이를 지지하는 RM 및 액정 혼합물이 요구된다. 또한, 이들 잔류 RM 양의 제어된 반응이 바람직할 것이다. 이는, RM이 현재까지 공지된 화합물보다 더욱 신속하고 효과적으로 중합되는 경우 더 단순해질 것이다.
PSA 디스플레이의 조작시 관찰되는 추가적인 문제는 선경사각의 안정성이다. 따라서, 전술된 바와 같이 RM을 중합시킴으로써 디스플레이를 제조하는 동안 생성되는 선경사각은 일정하게 유지되지 않으며, 조작 동안 디스플레이가 전압 스트레스를 받은 후 악화될 수 있음이 관찰되었다. 이는, 예를 들어 흑색 상태(black state) 투과도를 증가시켜 콘트라스트를 낮춤으로써, 디스플레이 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
해결해야 할 또다른 문제는, 선행기술의 RM이 흔히 높은 융점을 가져서, 수많은 현재의 통상적인 액정 혼합물에 대해 제한된 용해도를 나타내며, 따라서 이러한 혼합물이 자발적으로 결정화되는 경향이 있다는 점이다. 또한, 자발적 중합의 위험은 중합가능 성분을 용해시키기 위해 액정 호스트 혼합물이 가온되는 것을 막을 것고, 이는 심지어 실온에서도 최대 가능한 용해도가 필요함을 의미한다. 또한, 예를 들어 액정 매질을 액정 디스플레이에 도입시 분리 위험이 존재하며(크로마토그래피 효과), 이는 디스플레이의 균질성을 상당히 손상시킬 수 있다. 또한, 이는 자발적 중합(상기 참조)의 위험을 감소시키기 위해 액정 매질이 일반적으로 저온에서 도입된다는 사실에 의해 증가되며, 이는 다시 용해도에 부정적인 영향을 미친다.
선행기술에서 관찰된 또다른 문제는, PSA 유형의 디스플레이를 포함하지만 이로 한정되지는 않는 액정 디스플레이(특히 액정 매질이 액정 1-적하 충전(one drop filling; ODF) 방법을 이용하여 제조된 디스플레이 셀에 충전되는 경우)에서의 통상의 액정 매질의 사용이 종종 디스플레이에서 무라(mura)의 발생을 초래한다는 것이다. 이 현상은 또한 "ODF 무라"로도 공지되어 있다. 그러므로, 감소된 ODF 무라를 초래하는 액정 매질을 제공하는 것이 바람직하다.
선행기술에서 관찰되는 또다른 문제는, 비제한적으로 PSA 유형의 디스플레이를 비롯한 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질이 흔히 높은 점도 및 결과적으로 높은 스위칭 시간을 나타낸다는 것이다. 액정 매질의 점도 및 스위칭 시간을 감소시키기 위해서, 선행기술에서는 액정 화합물에 알켄일 기를 추가하는 것이 제안되었다. 그러나, 알켄일 화합물을 포함하는 액정 매질은 흔히 신뢰성 및 안정성의 감소 및 특히 UV 조사에 노출된 후 VHR의 감소를 나타내는 것으로 관찰되었다. 특히, PSA 디스플레이에 사용하는 경우 이는 상당히 불리한데, 그 이유는, PSA 디스플레이에서 RM의 광중합이 일반적으로 UV 조사에 대한 노출에 의해 수행되어, 이것이 액정 매질의 VHR 강하를 유발할 수 있기 때문이다.
따라서, PSA 디스플레이, 및 전술된 단점을 나타내지 않거나 단지 적은 정도로만 나타내고 개선된 특성을 갖는, 상기 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질 및 중합가능 화합물이 여전히 절실히 요구되고 있다.
특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답시간, 낮은 임계 전압, 낮은 선경사각, 회색 색조의 다중도(muliplicity), 높은 음영비 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후 높은 신뢰성 및 높은 값의 "전압 보전율"(VHR)을 갖고, 중합가능 화합물의 경우 낮은 융점 및 액정 호스트 혼합물에 대한 높은 용해도를 갖는 상기 PSA 디스플레이 및 이러한 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 매질 및 중합가능 화합물이 절실히 요구된다. 휴대용 제품용 PSA 디스플레이에서, 특히 낮은 임계 전압 및 높은 복굴절률을 나타내는 이용가능한 액정 매질을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기에 제시된 단점을 갖지 않거나 감소된 정도로 갖는, PSA 디스플레이에 사용하기 위한 신규하고 적합한 물질, 특히 RM 및 이를 포함하는 액정 매질을 제공하는 목적에 기초한다.
특히, 본 발명은, 매우 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 높은 신뢰성, 낮은 임계 전압, 짧은 응답시간, 높은 복굴절률을 가능케 하고, 양호한 UV 흡수율(특히 장파장에서)을 나타내고, 신속하고 완전한 RM의 중합을 가능케 하고, 가능한 신속하게 낮은 선경사각의 발생을 허용하고, 심지어 보다 긴 시간 후에 및/또는 UV 노출 후에 높은 선경사 신뢰성을 가능케 하고, 디스플레이에서의 "잔상" 및 "ODF 무라"의 발생을 감소 또는 방지하고, RM의 경우 가능한 신속하고 완전하게 중합하고, 액정 매질에서 높은 용해도를 나타내는, PSA 디스플레이에서 호스트 혼합물로서 전형적으로 사용되는 PSA 디스플레이에서의 사용을 위한 RM, 및 이를 포함하는 액정 매질을 제공하는 목적에 기초한다.
본 발명의 추가적인 목적은, 특히 광학, 전기-광학 및 전자 제품용 신규한 RM의 제공, 및 이의 제조를 위한 적합한 방법 및 중간체의 제공이다.
이러한 목적은 본원에 기재된 물질 및 방법에 의해 본 발명에 따라 달성되었다. 특히, 놀랍게도, 이후에 기재되고 청구되는 화학식 I의 화합물의 액정 매질에서의 사용은 전술된 유리한 효과의 달성을 가능케 함이 밝혀졌다. 상기 화합물은, 하나 이상의 중합가능 반응성 기가 메소젠 코어에 옥세탄 잔기를 함유하는 스페이서 기를 통해 부착된, 하나 이상의 중합가능 반응성 기를 갖는 메소젠 코어를 함유하는 것을 특징으로 한다.
놀랍게도, PSA 디스플레이에서의 상기 화합물의 사용, 및 이를 포함하는 액정 매질의 사용은, 300 내지 380 nm, 바람직하게는 320nm 내지 360 nm에서 특히 보다 긴 UV 파장에서 광개시제의 첨가가 없는 경우에서조차도 신속하고 완전한 UV-광중합 반응을 촉진시키고, 크고 안정한 선경사각을 신속하게 발생시키고, 디스플레이에서의 잔상 및 ODF 무라를 감소시키고, 특히 알켄일 기를 갖는 액정 화합물을 함유하는 액정 호스트 혼합물의 경우 UV 광중합 후에 높은 신뢰성 및 높은 VHR 값을 제공하고, 빠른 응답시간, 낮은 임계 전압 및 높은 복굴절률의 성취를 가능케 함이 밝혀졌다.
또한, 화학식 I의 화합물은 낮은 융점, 특히 PSA 용도를 위한 시판되어 입수가능한 액정 호스트 혼합물에서 넓은 범위의 액정 매질에서의 양호한 용해도, 및 낮은 결정화 경향을 갖는다. 또한, 이는 보다 긴 UV 파장, 특히 300 내지 380 nm, 바람직하게는 320 내지 360 nm에서 양호한 흡수율을 나타내고, 셀에서 소량의 잔류 미반응된 단량체를 갖고, 신속하고 완전한 중합을 가능케 한다.
화학식 I의 화합물은 선행기술에 지금까지 개시된 바 없다. 옥세탄 기를 갖는 중합가능 화합물은 선행기술, 예를 들어 US2007/0112565 A1에서와 같이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 중합가능 화합물에서, 옥제탄 기는 그 자체로 중합가능 작용기로서 작용하는 말단 기이지만, 또다른 중합가능 기에 부착되진 않는다.
이와 대조적으로, 이후로 개시되고 청구되는 화학식 I의 화합물은 스페이서기의 부분을 형성하고 메소젠 코어와 중합가능 기 사이에 위치하는 하나 이상의 옥세탄 기를 함유한다. 스페이서 기에서, 이러한 옥세탄 기는 중합가능 기의 중합 반응에 참여하지 않는다.
옥세탄 기 또한 중합가능 화합물에서 스페이서 기로서 사용될 수 있다는 것, 및 이를 함유하는 중합가능 화합물이 액정 매질에서의 신속하고 완전한 UV 광중합 및 PSA 디스플레이에서의 선경사의 생성을 위한 중합가능 단량체로서 사용될 수 있다는 것은 전적으로 놀라운 것이다.
본 발명의 또다른 양상은 이후로 개시되고 청구되는 화학식 I의 화합물의 액정 매질 및 액정 디스플레이를 위한 안정화제로서의 용도에 관한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 선행기술에서 사용된 액정 매질에서는 종종 충분히 높은 신뢰성이 성취되지 않음이 관찰되었다.
이후로 사용되는 용어 "신뢰성(reliability)"은 시간 및 상이한 응력 부하(예컨대, 광 부하, 온도, 습도, 전압)에 따른 디스플레이의 성능 품질을 의미하며, 액정 디스플레이 분야의 당업자에게 공지된 디스플레이 효과, 예를 들어 잔상(영역 및 선 잔상), 무라, 요고레 등을 포함한다. 신뢰성을 분류하는 표준 파라미터로서 일반적으로, 시험 디스플레이에서 일정한 전압을 유지하기 위한 수단인 전압 보전율(VHR) 값이 사용된다. VHR 값이 더 높을수록, 매질의 신뢰성은 더 우수하다.
예를 들어, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 사용하는 UB-FFS 디스플레이에서, 감소된 신뢰성은 액정 분자와 정렬 층의 폴리이미드의 상호작용으로써 설명될 수 있고, 이의 결과로 이온이 폴리이미드 정렬 층으로부터 추출되되 음의 유전 이방성을 갖는 액정 분자가 이러한 이온을 보다 효과적으로 추출한다.
이는 UB-FFS 디스플레이에 사용될 액정 매질에 대한 새로운 요건을 야기한다. 특히, 액정 매질은 UV 노출 후에도 높은 신뢰성 및 높은 VHR 값을 나타내어야 한다. 추가적인 요건은 높은 비저항, 넓은 구동-온도 범위, 회색 수준의 다중도, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각, 및 감소된 잔상이다.
선행기술에서 관찰되는 또다른 문제는 디스플레이, 예컨대 비제한적으로 UV-FFS 디스플레이에 사용되는 액정 매질이 종종 높은 점도, 및 이에 결과적으로 긴 스위칭 시간을 나타낸다는 것이다. 액정 매질의 점도 및 스위칭 시간을 감소시키기위해, 알켄일 기를 갖는 액정 화합물을 첨가하는 것이 선행기술에서 제안된 바 있다. 그러나, 알켄일 화합물을 함유하는 액정 매질은 종종 신뢰성 및 안정성의 감소, 및 특히 VHR의 감소를, 특히 UV 조사뿐만 아니라, 통상적으로는 UV 광을 방출하지 않는 디스플레이의 후면광으로부터의 가시광선에 대한 노출 후에도 나타냄이 관찰되었다.
신뢰성 및 안정성의 감소를 줄이기 위해, 예를 들어 EP 2 514 800 B1 및 WO 2009/129911 A1에 개시되어 있는 HALS(장애 아민 경형 안정화제(hindered amine light stabiliser)형 화합물과 같은 안정화제의 사용이 제안되었다. 전형적인 예는 하기 화학식의 화합물인 티누빈 770이다:
그럼에도 불구하고, 상기 액정 혼합물은 디스플레이의 가동 중에, 예컨대 전형적인 CCFL(냉음극형광 램프) 후면광에 의한 조사시 여전히 불충분한 신뢰성을 나타낸다.
액정의 안정화에 사용되는 상이한 유형의 화합물은 DE 19539141 A1에 기재되어 있는 바와 같이 페놀로부터 유도된 항산화제, 예컨대 하기 화학식의 화합물이다:
이러한 안정화제는 액정 혼합물을 열 또는 산소의 영향에 대하여 안정화시키는 데에 사용되지만, 전형적으로 광-응력하에서의 장점을 나타내진 않는다.
액정에서 다수의 상이한 유형의 화합물의 복합 혼합물이 상이한 종류의 화학종(예컨대 폴리이미드)과 자체적으로 상호작용하는 디스플레이에서, 상이한 종류의 안정화제 작용의 복합적인 방식 및 미세한 효과 때문에, 당업자에게 있어서 최고의 물질 조합을 판별하기 위해 적합한 안정화제를 선택하는 것은 도전적인 과업이다. 이에 따라, 적용가능 물질의 범위를 확대하기 위해, 상이한 특성을 갖는 신규한 유형의 안정화제에 대한 큰 수요가 여전이 존재한다.
따라서, 본 발명의 또다른 목적은 전술된 단점을 나타내지 않거나 작은 정도로만 나타내고 개선된 특성을 갖는 액정 디스플레이, 특히 VA-, IPS- 또는 UB-FFS-디스플레이에 사용하기 위한 개선된 액정 매질을 제공하는 방법이다. 본 발명의 추가적인 목적은 훌륭한 투과도, 높은 신뢰성, 특히 후면광 노출 후의 높은 VHR 값, 높은 비저항, 넓은 구동-온도 범위, 회색 수준의 다중도, 높은 콘트라스트 및 광범위한 시야각, 및 감소된 잔상을 갖는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
상기 목적은 이후로 기재되고 청구되는 바와 같이 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 VA-, IPS- 또는 UB-FFS-디스플레이에 사용하기 위한 액정 혼합물의 안정화 방법을 제공함으로써 성취되었다. 특히, 본 발명의 발명자들은 이후로 개시되고 청구되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 알켄일 화합물을 포함하는 액정 매질을 안정화제로서 VA-, IPS- 또는 UB-FFS-디스플레이에 사용함으로써 성취될 수 있음을 발견하였다. 또한, 그러한 안정화제를 UB-FFS-디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질에 사용할 때, 놀랍게도 후면광 부하 후의 신뢰성 및 VHR 값이 본 발명에 따른 안정화제를 갖지 않는 액정 매질보다 높음을 발견하였다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물은, 예를 들어 PS-VA와 같은 PSA 디스플레이 방식에 RM으로서 사용하기에도 적합하다. 놀랍게도, 하나 이상의 중합가능 기를 함유하는 이러한 화합물이 액정 매질의 신뢰성의 관점에 있어서 유해함과는 매우 반대되고, 또한 광-응력하의 액정 혼합물을 안정화하기에 적합함이 발견되었다.
또한, 이후로 기재되는 안정화제를 포함하는 액정 매질의 사용은, 예컨대 감소된 점도 및 보다 신속한 스위칭 시간과 같은 알켄일-함유 액정 매질의 기지의 장점을 이용하는 동시에, 개선된 신뢰성 및 높은 VHR 값을, 특히 후면광 노출 후에 야기하는 것을 가능케 한다.
본 발명은 옥세탄-3,3-다이일 기를 포함하는 하나 이상의 기 Sp를 함유하는 화합물인 것으로 특징지어지는 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:
P-Sp-A1-(Z1-A2)z-R I
상기 식에서, 개별적인 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
P는 중합가능 기이고;
Sp는 스페이서 기 또는 단일결합이고;
A1 및 A2는 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환형, 헤테로환형, 방향족 또는 헤테로방향족 기이되, 이는 융합된 고리를 또한 함유할 수 있고, 하나 이상의 기 L 또는 R 로 임의적으로 치환되고;
Z1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR0R00- 또는 단일결합이고;
R0 및 R00은 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
R은 H, L 또는 P-Sp-이고;
L은 F, Cl, -CN, P-Sp- 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 P, F 또는 Cl로 임의적으로 치환되고;
z는 0, 1, 2 또는 3이고;
n1은 1, 2, 3 또는 4이다.
본 발명은 또한, 화학식 I의 화합물 또는 RM의 액정 매질 및 액정 디스플레이에서, 특히 액정 디스플레이의 액정 매질, 능동 층 또는 정렬 층에서 중합가능 화합물로서의 용도에 관한 것이고, 여기서 액정 디스플레이는 바람직하게는 PSA 디스플레이이다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물의 액정 매질 및 액정 디스플레이에서, 특히 액정 디스플레이의 능동 층 또는 정렬 층에서의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물의 제조 방법, 및 이러한 방법에서 사용되거나 수득되는 신규한 중간체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 안정화제를 포함하되, 상기 안정화제 중 하나 이상은 화학식 I의 화합물인, 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 하나 이상의 중합가능 화합물을 포함하되, 상기 중합가능 화합물 중 하나 이상은 화학식 I의 화합물인, 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은
- 하나 이상의 중합가능 화합물을 포함하며, 바람직하게는 이로 이루어지되, 상기 중합가능 화합물 중 하나 이상은 화학식 I의 화합물인 중합가능 성분 A; 및
- 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 포함하며, 바람직하게는 이로 이루어지는 액정 성분 B(이후 "액정 호스트 혼합물"로도 지칭됨)
를 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질의 액정 성분 B는 이후로 또한 "액정 호스트 혼합물"로도 지칭되며, 비중합가능 저분자량 화합물로부터 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 포함한다.
본 발명은 또한, 액정 호스트 혼합물 또는 성분 B가, 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 포함하는, 전술 및 후술된 바와 같은 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 화학식 I의 화합물 또는 성분 A의 중합가능 화합물이 중합되는, 전술된 바와 같은 액정 매질 또는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술된 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물, 또는 액정 호스트 혼합물 또는 액정 성분 B를, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 임의적으로, 추가적인 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는, 전술 및 후술된 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 PSA 디스플레이에서 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 액정 매질의 용도, 특히 바람직하게는 전기장 또는 자기장에서 액정 매질을 함유하는 PSA 디스플레이에서의 화학식 I의 화합물의 동일반응계 내 중합에 의한 액정 매질에서 경사각의 생성을 위한 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물 또는 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전술된 하나 이상의 화학식 I의 화합물 또는 중합가능 성분 A의 중합에 의해 수득되는 중합체, 또는 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 2개의 기판(이들 중 적어도 하나는 광 투과성임), 각각의 기판 상에 제공된 전극 또는 상기 기판들 중 단지 하나에 제공된 2개의 전극, 및 상기 기판들 사이에 위치하고 하나 이상의 중합가능 화합물 및 전술 및 후술된 액정 성분을 포함하되, 상기 중합가능 화합물이 상기 디스플레이 기판들 사이에서 중합되는 액정 매질의 층을 포함하는 PSA 유형의 액정 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 전술 및 후술된 바와 같은 하나 이상의 중합가능 화합물을 포함하는 액정 매질을 디스플레이의 기판들 사이에 충전하거나, 다르게는 제공하는 단계, 및 상기 중합가능 화합물을 중합시키는 단계를 포함하는, 전술 및 후술된 바와 같은 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이는, 기판들 중 하나 또는 둘 다에 적용된 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 일부 디스플레이, 예를 들어 PS-VA, PS-OCB 또는 PS-TN 디스플레이에서는, 하나의 전극이 2개의 기판 각각에 적용된다. 다른 디스플레이, 예를 들어 PS-포지-VA, PS-IPS, PS-FFS 또는 PS-UB-FFS 디스플레이에서는, 2개의 전극이 2개의 기판 중 단지 하나에 적용된다.
바람직한 양태에서, 상기 중합가능 성분은, 액정 디스플레이의 전극들에 전압이 인가될 때 액정 디스플레이 내에서 중합된다.
상기 중합가능 성분의 중합가능 화합물은 바람직하게는 광중합, 매우 바람직하게는 UV 광중합에 의해 중합된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 액정 매질의 액정 디스플레이에서, 특히 액정 매질을 함유하는 디스플레이에서 이온 불순도 및/또는 산소 및/또는 습도에 의해 야기되는 원치않는 화학반응 또는 분해에 반하여 액정 매질을 안정화시키기 위한 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 또는 본 발명에 따른 액정 매질을 안정화제로서 포함하는 액정 디스플레이, 특히 VA-, IPS- 또는 UB-FFS-디스플레이, 또는 TN, OCB, FFS 또는 포지-VA 디스플레이에 관한 것이다.
달리 언급되지 않는 한, 용어 "자외선(UV)광"은 전자기 스펙트럼 310 내지 400 nm의 파장 영역 내의 광을 의미한다.
달리 언급되지 않는 한, 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 비키랄 화합물로부터 선택된다.
본원에서 사용된 용어 "활성층" 및 "스위칭가능한 층"은, 구조 및 광학 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예컨대 액정 분자를 포함하는 전기광학 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이에서의 층을 의미하되, 상기 분자는 외부 자극, 예컨대 전기장 또는 자기장에 대해 이의 배향을 변화시켜 편광 또는 비편광된 광에 대한 상기 층의 투과의 변화를 생성한다.
본원에 사용된 용어 "경사" 및 "경사각"은 액정 디스플레이(본원에서 바람직하게는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대해 액정 매질의 액정 분자들의 경사 정렬을 의미하는 것으로 이해된다. 본원에서 "경사각"은 액정 분자(액정 방향자)의 길이방향 분자 축과 평면-평행한 외측 플레이트(이는 액정 셀을 형성함) 사이의 평균 각(90° 미만)을 지칭한다. 낮은 경사각 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 본원에서 큰 경사에 상응한다. 경사각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 지시되지 않는 한, 상기 및 하기에 개시되는 경사각 값은 이러한 측정 방법과 관련된다.
본원에서 사용된 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은, 메소젠 화합물 또는 액정 골격, 및 이에 부착된 하나 이상의 작용 기(이는 중합에 적합하며, "중합가능 기" 또는 "P"로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에서 사용된 용어 "중합가능 화합물"은 중합가능 단량체성 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "저분자량 화합물"은 "중합체성 화합물" 또는 "중합체"와 대조적으로, 단량체성이고/이거나 중합 반응에 의해 제조되지 않은 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "비중합가능 화합물"은 RM의 중합을 위해 일반적으로 적용되는 조건 하에 중합에 적합한 작용 기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "메소젠 기"는 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있고, 이의 인력 및 척력 상호작용의 이방성으로 인해 저분자량 또는 중합체성 성분의 액정(LC) 상을 유발하는데 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠 기를 함유하는 화합물(메소젠 화합물) 자체가 반드시 액정 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 액정 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠 화합물 또는 액정 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 2001, 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
본원에서 사용된, 이후 "Sp"로도 지칭되는 용어 "스페이서 기"는 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있다(예를 들어 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 2001, 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조). 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 중합가능 메소젠 화합물에서 메소젠 기와 중합가능 기를 연결하는 가요성 기, 예를 들어 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
는 트랜스-1,4-사이클로헥센일렌 고리를 나타내고;
는 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.
상기 및 하기의 "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
"탄소 기"는 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이는 추가적인 원자를 포함하지 않거나(예컨대 -C≡C-), 또는 임의적으로 하나 이상의 추가적인 원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 포함한다(예를 들어 카보닐 등). 용어 "탄화수소 기"는 추가적으로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 포함하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카보닐 기, 즉 
를 나타낸다.
"O●"는 산소 유리 라디칼을 나타낸다.
"옥세탄-3,3-다이일"은 
를 의미한다.
상기 및 하기에서, 별첨자(*)는 분자 내에서 인접한 기로의 화학적 연결을 의미한다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는 예를 들어 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 C 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 스피로 연결부 또는 축합된 고리를 포함할 수도 있다.
또한, 용어 "알킬", "아릴" 또는 "헤테로아릴" 등은 다가 기, 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자(바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택됨)를 함유하는 상기 정의된 아릴을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시; 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 또는 아릴옥시카보닐옥시이되, 하나 이상의 C 원자는 또한 헤테로원자(바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택됨)로 대체될 수도 있다.
또한, 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알켄일, C2-C20 알킨일, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬다이엔일, C4-C20 폴리엔일, C6-C20 사이클로알킬, C4-C15 사이클로알켄일, C6-C20 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴, C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
C1-C12 알킬, C2-C12 알켄일, C2-C12 알킨일, C6-C25 아릴 및 C2-C25 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
또한, 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환된 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 라디칼이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 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 각각 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 쇄이되, 하나 이상의 비인접 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있는 알킬 쇄, 6 내지 30개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
바람직한 알킬 기는 예를 들어 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 알켄일 기는 예를 들어 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는 예를 들어 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는 예를 들어 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, 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 예를 들어 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있으며, 즉, 1개의 고리(예컨대 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있고, 이러한 고리는 또한 융합되거나(예컨대 나프틸) 또는 공유결합되거나(예컨대 바이페닐), 융합되고 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
6 내지 25개의 C 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하며, 이들 고리는 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 5원, 6원 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하되, 하나 이상의 CH 기는, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는 예를 들어 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 9,10-다이하이드로-페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는 예를 들어 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸; 6원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진; 또는 융합 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프이미다졸, 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 이러한 기의 조합이다.
또한, 상기 및 하기에 언급되는 아릴 및 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가로 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 포화된 고리, 즉, 단일결합만을 포함하는 고리) 및 부분적으로 불포화된 고리, 즉, 다중 결합을 포함할 수 있는 고리를 포함한다. 헤테로고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.
상기 (비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 일환형, 즉 오직 1개의 고리(예컨대 사이클로헥산), 또는 다환형, 즉 복수개의 고리(예컨대 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)를 함유할 수 있다. 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기가 바람직하며, 이들은 임의로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 하나 이상의 탄소 원자는 또한 Si로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있는, 5원, 6원, 7원 또는 8원 탄소환형 기가 바람직하다.
바람직한 지환형 및 헤테로환형 기는 예를 들어 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘; 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메탄오인단-2,5-다이일이다.
바람직한 치환기는 예를 들어 용해도-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시; 전자-끄는 기, 예컨대 불소, 니트로 또는 니트릴; 또는 중합체에서 유리 전이 온도(Tg)를 높이기 위한 치환기, 특히 벌키(bulky) 기, 예컨대 t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
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, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시본일옥시(여기서 하나 이상의 H 원자가 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있음), 1 내지 20개의 Si 원자를 갖는 임의적으로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25, 바람직하게는 6 내지 15개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴이고,
여기서 Rx는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬을 나타내되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, P- 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
Y1은 할로겐을 나타낸다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0로 치환된 것을 의미하되, R0은 H 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 치환기는 예를 들어 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 추가적으로 페닐이다.
이되, L은 상기에 정의된 의미 중 하나를 갖는다.
중합가능 기 P는 중합 반응, 예컨대 자유-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중첨가 또는 중축합에 적합하거나, 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 주요 중합체 쇄에 대한 첨가 또는 축합 반응에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 -C=C- 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 포함하는 기, 및 개환 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-, 
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되되, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3를 나타내고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 알킬을 나타내고, Phe는 임의적으로 P-Sp- 이외의 상기에 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 치환되는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
특히 바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-, 
, CH2=CW2-O-, CH2=CW2-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되되, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3를 나타내고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 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-, 뿐만 아니라 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-, 
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 바람직한 중합가능 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트로부터 선택된다.
스페이서 기 Sp가 단일결합이 아닌 경우, 이는 바람직하게는 개별적 라디칼 P-Sp-가 화학식 P-Sp"-X"-와 일치하도록 하는 화학식 Sp"-X"의 기이되,
Sp"은 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R0R00)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -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 각각 대체될 수 있고;
X"은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -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 C 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.
전형적 스페이서 기 Sp 및 -Sp"-X"-는, 예를 들어 -(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-이되, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00은 상기에 정의된 바와 같다.
특히 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-이되, p1 및 q1은 상기에 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 기 Sp"은 예를 들어 각각의 경우 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노-에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에틸렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물은, 기 Sp-P가 Sp(P)s(여기서 s는 2이다(분지형 중합가능 기))에 상응하도록 하나 이상의 중합가능 기 P로 치환되는 스페이서 기 Sp를 함유한다.
이런 바람직한 양태에 따른 화학식 I의 바람직한 화합물은 s가 2인 화합물, 즉 기 Sp(P)2를 함유하는 화합물이다. 이런 바람직한 양태에 따른 화학식 I의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 기를 함유한다:
상기 식에서,
P는 화학식 I에서 정의된 바와 같고;
알킬은 단일결합, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내고, 이는 비치환되거나 또는 F, Cl 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 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, 여기서 R0은 전술된 바와 같고;
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
X는 X"에 대해 정의된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 O, CO, SO2, O-CO-, CO-O 또는 단일결합이다.
바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 S1, S2 및 S3로부터 선택된다.
매우 바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
전술 및 후술된 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물에서, P는 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 군으로부터, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트로부터 선택된다.
화합물에 존재하는 모든 중합가능 기 P가 동일한 의미를 갖는, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트를 나타내는, 전술 및 후술된 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
전술 및 후술된 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물에서, R은 P-Sp-를 나타낸다.
바람직하게는, 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 S의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 스페이서 기 Sp를 함유한다:
상기 식에서,
S1 및 S2는 서로 독립적으로 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내되, 이는 치환되지 않거나 F 또는 Cl로 일치환 또는 다치환될 수 있되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -N(R0)-로 대체될 수 있고;
R0은 화학식 I에 정의된 바와 같다.
화학식 S의 바람직한 스페이서 기는 2가 잔기 
(옥세탄-3,3-다이메틸렌-일)을 함유하는 것이다.
화학식 S의 추가로 바람직한 스페이서 기는 하기 화학식 SO의 기이다:
상기 식에서,
XS는 -O-, -CO-O-, -O-CO-, -NR0- 또는 단일결합이고;
R0은 화학식 I에 정의된 바와 같고, 바람직하게는 H 또는 메틸이고;
s1 및 s2는 서로 독립적으로 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1 내지 6의 정수, 매우 바람직하게는 1, 2 또는 3이고;
XS는 기 P에 연결되지 않는다.
바람직하게는, 화학식 SO에서 s1은 1 이상이고, s2는 1 이상이다.
중합가능 기 P에 메틸렌 기를 통해 우측에서 연결된 화학식 SO의 매우 바람직한 스페이서 기는 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
화학식 I의 화합물에서, Z1은 바람직하게는 단일결합이다.
화학식 I의 화합물에서, A1 및 A2는 바람직하게는 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 또는 안트라센을 나타내되, 이는 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환된다.
바람직하게는, 화학식 I의 -A1-(Z1-A2)z-는 벤젠, 바이페닐렌, p-터페닐렌(1,4-다이페닐벤젠), m-터페닐렌(1,3-다이페닐벤젠), 나프틸렌, 2-페닐-나프틸렌, 페난트렌, 안트라센, 다이벤조퓨란 또는 다이벤조티오펜을 나타내고, 이들 모두는 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환된다.
화학식 I의 매우 바람직한 기 -A1-(Z1-A2)z-는 하기 화학식으로부터 선택된다:
상기 식에서,
벤젠 고리는 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환된다.
전술 및 후술된 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물에서, -A1-(Z1-A2)z-는 바람직하게는 화학식 A1, A2, A5, A8 및 A9, 매우 바람직하게는 A1, A2 및 A5로부터 선택된다.
화학식 I의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
상기 식에서,
P, Sp, R 및 L은 화학식 I에서 정의된 바와 같고;
r1, r3 및 r7은 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고;
r2는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
r4, r5 및 r6은 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
하나 이상의 Sp는 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하고, 바람직하게는 화학식 S, SO, 및 SO1 내지 SO10으로부터 선택된다.
2개의 기 R 중 하나가 H이고 다른 하나가 P-Sp인, 화학식 I1 내지 I7의 화합물이 바람직하다.
2개의 R 기 모두 H를 나타내는, 화학식 I1 내지 I7의 화합물이 추가로 바람직하다.
2개의 R 기 모두 P-Sp를 나타내는, 화학식 I1 내지 I7의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 I1, I2 및 I5의 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 I, 및 I1 내지 I7의 추가로 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
상기 식에서,
P, Sp, P(Sp)2, L, 및 r1 내지 r7은 화학식 I에 정의된 바와 같거나 상기 및 하기에 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖되, 하나 이상의 기 Sp는 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하고, 바람직하게는 화학식 S, SO 및 SO1 내지 SO10으로부터 선택된다.
바람직하게는, 화학식 I1-2, I2-2, I3-2, I4-2, I5-2, I6-2, I6-4 및 I7-2에서, -Sp(P)2는 상기 정의된 화학식 S1 내지 S8, 및 S1a 내지 S3a로부터 선택된다.
화학식 I 및 이의 하위-화학식의 추가로 바람직한 화합물은 하기 바람직한 양태 및 이의 임의의 조합으로부터 선택된다:
z가 0이거나;
z가 1, 2 또는 3이거나;
A1 및 A2가 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 및 안트라센으로부터 선택되되, 각각이 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환되거나;
Z1이 단일결합이거나;
-A1-(Z1-A2)z-가 화학식 A1, A2, A5, A8 및 A9, 매우 바람직하게는 화학식 A1, A2 및 A5로부터 선택되거나;
화합물의 모든 P 기가 동일한 의미를 갖거나;
화합물이 정확히 2개의 중합가능 기(기 P에 의해 나타냄)를 함유하거나;
화합물이 정확히 3개의 중합가능 기(기 P에 의해 나타냄)를 함유하거나;
P가 아크릴레이트, 메트아크릴레이트 및 옥세탄, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되거나;
화합물이 Sp가 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하는, 하나 이상, 바람직하게는 정확히 하나의 기 P-Sp-를 함유하거나;
화합물이 Sp가 화학식 S, SO, 및 SO1 내지 SO10으로부터 선택되는, 하나 이상, 바람직하게는 정확히 하나의 기 P-Sp-를 함유하거나;
화합물이 Sp가 화학식 SO1 내지 SO6으로부터 선택되는, 하나 이상, 바람직하게는 정확히 하나의 기 P-Sp-를 함유하거나;
화합물이 옥세탄 기를 함유하지 않을 때에 단일결합이거나;
Sp가 단일결합이 아니고 옥세탄 기를 함유하지 않을 때 -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, (CH2)p2-CO-O- 또는 -(CH2)p2-O-CO-(여기서 p2는 2, 3, 4, 5 또는 6임)이고, 0 원자 또는 CO 기 각각이 기 A1 또는 A2에 연결되거나;
Sp(P)2가 하위-화학식 S1a 내지 S3a으로부터 선택되거나;
R이 P-Sp-를 나타내거나;
R이 P-Sp-를 나타내고, 기 -A1-(Z1-A2)z-가 바람직하게는 하나의 기 P-Sp-로 치환되거나;
R이 P-Sp-를 나타내고, 기 Sp 중 하나가 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하고 다른 하나는 단일결합이거나;
R이 P-Sp-를 나타내고, 기 -A1-(Z1-A2)z-가 바람직하게는 하나의 기 P-Sp-로 치환되고, 기 Sp 중 하나가 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하고 다른 2개의 기 Sp는 단일결합을 나타내거나;
R이 P-Sp-를 나타내고, 기 -A1-(Z1-A2)z-가 바람직하게는 하나의 기 P-Sp-로 치환되고, 기 Sp 중 하나가 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하고, 기 Sp 중 하나가 단일결합을 나타내고, 기 Sp 중 하나는 -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, -(CH2)p2-CO-O- 또는 -(CH2)p2-O-CO-(여기서 p2는 2, 3, 4, 5 또는 6임)이고, O 원자 또는 CO-기가 각각 A1 또는 A2 기에 연결되거나;
R이 중합가능 기를 나타내지 않거나 함유하지 않거나;
R이 중합가능 기를 나타내지 않거나 함유하지 않고, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬을 나타내되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자가 F, Cl 또는 La로 임의적으로 대체될 수 있거나;
L이 F, Cl 또는 CN을 나타내거나;
L이 P-Sp-를 나타내거나;
r1, r2 및 r3이 0 또는 1을 나타내거나;
r1, r2, r3, r4, r5 및 r6이 0 또는 1을 나타내거나;
r1 및 r7 중 하나가 0이고, 다른 하나는 1이거나;
r1이 1이고, r2 및 r3은 0이거나;
r3이 1이고, r1 및 r2는 0이거나;
r4 및 r5 중 하나가 0이고, 다른 하나는 1이거나;
r4 및 r6이 0이고, r5가 1이거나;
r1 및 r4가 0이고, r3이 1이거나;
r1 및 r3이 0이고, r4가 1이거나;
r3 및 r4가 0이고, r1이 1이다.
화학식 I 및 이의 하위-화학식의 매우 바람직한 화합물은 하기 목록으로부터 선택된다:
상기 식에서,
"Me"는 메틸이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 II1 내지 II10의 화합물에 관한 것이다:
상기 식에서,
Sp, L, 및 r1 내지 r6은 화학식 I1 내지 I9에 정의된 바와 같고;
R은 H 또는 Pg-Sp를 나타내고;
Pg는 OH, 보호된 하이드록시 기 또는 차폐(masking)된 하이드록시 기를 나타낸다.
화학식 II1 내지 II10의 바람직한 화합물은 상기 정의된 하위-화학식 I1-1 내지 I9-2로부터 선택되되, P는 Pg로 대체된다.
적합한 보호된 하이드록시 기 Pg는 당업자에게 공지되어 있다. 하이드록시 기에 대한 바람직한 보호 기는 알킬, 알콕시알킬, 아실, 알킬실릴, 아릴실릴 및 아릴메틸 기, 특히 2-테트라하이드로피란일, 메톡시메틸, 메톡시에톡시메틸, 아세틸, 트라이이소프로필실릴, 3급-부틸-다이메틸실릴 또는 벤질이다.
용어 "차폐된 하이드록시 기"는 하이드록시 기로 화학적으로 전환될 수 있는 임의의 작용 기를 의미하는 것으로 이해된다. 적합한 차폐된 하이드록시 기 Pg는 당업자에게 공지되어 있다.
화학식 II의 화합물은 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물의 제조를 위한 중간체로서 적합하다.
또한, 본 발명은 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 화합물의 제조를 위한 화학식 II의 화합물의 중간체로서의 용도에 관한 것이다.
화학식 I 및 II 및 이의 하위-화학식의 화합물 및 중간체는 당업자에게 공지되고 유기 화학 표준서, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재되어 있는 방법과 유사하게 제조될 수 있다.
예를 들어, 화학식 I의 화합물은 화학식 II(여기서 Pg는 OH를 나타냄)의 중간체를 중합가능 기 P를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화 또는 에터화함에 의해 합성될 수 있다.
예컨대, 아크릴산 또는 메타크릴산 에스터는 염기, 예컨대 피리딘 또는 트라이에틸 아민 및 4-(N,N-다이메틸아미노)피리딘(DMAP)의 존재하에 상응하는 알코올을 산 유도체, 예컨대 (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산 무수물로 에스터화시켜 제조할 수 있다. 또는, 에스터는 탈수제의 존재하에, 예를 들어 스테글리히(Steglich) 방법에 따라, 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC), N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(EDC) 또는 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드 하이드로클로라이드, 및 DMAP를 사용하여 알코올을 (메트)아크릴산으로 에스터화시킴으로써 제조할 수 있다.
추가로 적합한 방법은 실시예에 기재된다.
PSA 디스플레이의 제조에 있어서, 상기 액정 매질에 함유된 중합가능 화합물은 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합가능 기를 함유하는 경우) 액정 디스플레이의 기판들 사이에서, 임의적으로는 전극에 전압이 인가되는 동안, 동일 반응계 내 중합에 의해 중합되거나 가교된다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이의 구조는, 처음에 인용된 선행기술에서 기재되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하구조에 상응한다. 돌출부가 없는 기하구조가 바람직하되, 특히 또한, 칼라 필터 면 상의 전극이 구조화되지 않고 단지 TFT 면 상의 전극만이 슬롯을 갖는다. PS-VA 디스플레이를 위한 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2006/0066793 A1 호에 기재되어 있다.
본 발명의 바람직한 PSA 유형 액정 디스플레이는 다음을 포함한다:
- 화소 영역을 한정하는 화소 전극(여기서 화소 전극은, 각각의 화소 영역에 배치된 스위칭 소자에 연결되고 임의적으로는 마이크로-슬릿 패턴을 포함함) 및 임의적으로 상기 화소 전극 상에 배치된 제 1 정렬 층을 포함하는 제 1 기판,
- 통상적인 전극 층(이는 상기 제 1 기판에 대향하는 상기 제 2 기판의 전체 부분 상에 배치될 수 있음), 및 임의적으로는 제 2 정렬 층을 포함하는 제 2 기판,
- 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되고, 전술 및 후술된 중합가능 성분 A(여기서 상기 중합가능 성분 A는 또한 중합될 수 있음) 및 액정 성분 B를 포함하는 액정 층.
상기 제 1 및/또는 제 2 정렬 층은 액정 층의 액정 분자의 정렬 방향을 제어한다. 예를 들어, PS-VA 디스플레이에서, 정렬 층은, 액정 분자에 호메오트로픽(또는 수직)(즉, 상기 표면에 직각임) 정렬 또는 경사 정렬을 부여하도록 선택된다. 이러한 정렬 층은, 예를 들어 폴리이미드(이는 또한 러빙될 수 있거나 광정렬 방법으로 제조될 수 있음)를 포함할 수 있다.
이러한 액정 매질을 갖는 액정 층은, 디스플레이 제조에 통상적으로 사용되는 방법, 예를 들어 소위 액정 적하 충전(one-drop-filling; ODF) 방법에 의해 디스플레이의 기판들 사이에 침착될 수 있다. 이어서, 상기 액정 매질의 중합가능 성분은, 예를 들어 UV 광중합에 의해 중합된다. 이러한 중합은 하나의 단계로 또는 2개 이상의 단계로 수행될 수 있다.
상기 PSA 디스플레이는 추가적인 요소, 예컨대 칼라 필터, 블랙 매트릭스, 부동태화 층, 광학 지연 층, 개별적인 화소를 어드레싱하기 위한 트랜지스터 소자 등을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 당업자에게 주지되어 있고, 독창적인 기술 없이 사용될 수 있다.
상기 전극 구조는 개별적인 디스플레이 유형에 따라 당업자가 설계할 수 있다. 예를 들어 PS-VA 디스플레이의 경우, 액정 분자의 다중-도메인 배향은, 2개, 4개 또는 그 이상의 상이한 경사 정렬 방향을 생성하도록 슬릿 및/또는 범프(bump) 또는 돌출부를 갖는 전극을 제공함으로써 유도될 수 있다.
중합 시, 상기 중합가능 화합물은 가교결합된 중합체를 형성하며, 이는 액정 매질에서 액정 분자의 특정 선경사를 유발한다. 특정 이론에 구속되고자 하지 않으면서, 상기 중합가능 화합물에 의해 형성된 가교결합된 중합체의 적어도 일부가 액정 매질로부터 상분리되거나 침전되어, 기판 또는 전극 상의 중합체 층 또는 이들 상의 정렬 층을 형성할 것으로 생각된다. 현미경 측정 데이터(예컨대, SEM 및 AFM)는, 형성된 중합체의 적어도 일부가 액정/기판 계면에 축적됨을 확인해 준다.
중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저 제1 단계에서, 임의적으로 전압을 인가하면서, 선경사각을 생성하기 위해 전압을 인가하면서 중합을 수행하고, 후속적으로 제2 중합 단계에서는 인가된 전압 없이, 제1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 중합시키거나 가교 결합시킬 수 있다(최종 경화).
적합하고 바람직한 중합 방법은 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 유발 광중합이고, 이는 UV 조사에 중합가능 화합물을 노출시킴으로써 달성될 수 있다.
임의적으로는, 하나 이상의 중합 개시제가 액정 매질에 첨가된다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기재되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판되어 입수가능한 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표, 시바 아게(Ciba AG))이다. 중합 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
또한, 본 발명에 따른 중합가능 화합물은 개시제가 없는 중합에 적합하며, 이는 많은 유리점, 예를 들어 더 낮은 재료 비용 및 특히 가능한 잔량의 개시제 또는 이의 분해 생성물에 의한 액정 매질의 보다 더 적은 오염을 수반한다. 따라서, 중합은 개시제의 첨가없이 수행될 수도 있다. 따라서, 바람직한 양태에서, 액정 매질은 중합 개시제를 함유하지 않는다.
또한, 액정 매질은, 예를 들어 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 이르가녹스(Irganox, 등록상표) 시리즈(시바 아게)로부터의 시판되어 입수가능한 안정화제, 예를 들어 이르가녹스(등록상표) 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 상기 중합가능 성분(성분 A의 총량을 기준으로 이의 비율은 바람직하게는 10 내지 500,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 50,000 ppm이다.
상기 화학식 I의 화합물은 특히 우수한 UV 흡수를 나타내며, 하나 이상의 하기 특징을 포함하는 PSA 디스플레이 제조 방법에 특히 적합하다:
- 상기 중합가능 매질을 디스플레이 내에서 2-단계 공정(경사각을 생성하는 제 1 UV 노출 단계(UV-1 단계), 및 중합을 마무리하는 제 2 UV 노출 단계(UV-2 단계) 포함)으로 UV 광에 노출시킴.
- 상기 중합가능 매질을 디스플레이 내에서 에너지-절감 UV 램프(그린(green) UV 램프로도 공지됨)에 의해 생성된 UV 광에 노출시킴. 이러한 램프는 300 내지 380nm의 이의 흡수 스펙트럼에서 비교적 낮은 강도(통상적인 UV1 램프의 1/100 내지 1/10)를 특징으로 하며, 바람직하게는 UV2 단계에 사용되지만, 고강도를 피하는 것이 공정에 필요한 경우에는 임의적으로 UV1 단계에도 사용됨.
- 상기 중합가능 매질을, PS-VA 공정에서 짧은 UV 광 노출을 피하기 위해, 디스플레이 내에서 더 긴 파장, 바람직하게는 340nm 이상으로 전이(shift)된 조사 스펙트럼을 사용하는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광에 노출시킴.
더 낮은 강도 및 더 긴 파장으로의 UV 이동을 둘 다 사용하는 것은 UV 광에 의해 유발될 수 있는 손상에 대해 유기 층을 보호한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 하나 이상의 하기 특징을 포함하는 PSA 디스플레이(전술 및 후술된 바와 같음) 제조 방법에 관한 것이다:
- 상기 중합가능 액정 매질을 2-단계 공정(경사각을 생성하는 제 1 UV 노출 단계(UV-1 단계), 및 중합을 마무리하는 제 2 UV 노출 단계(UV-2 단계) 포함)로 UV 광에 노출시킴.
- 상기 중합가능 액정 매질을, 바람직하게는 UV-2 단계에서, 및 임의적으로 또한 UV-1 단계에서 사용되는 300 내지 380nm 파장 범위에서 0.5 mW/cm2 내지 10 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광에 노출시킴.
- 상기 중합가능 액정 매질을 340 nm 이상 및 바람직하게는 400 nm 이하의 파장을 갖는 UV 광에 노출시킴.
이러한 바람직한 방법은, 예를 들어 바람직한 UV 램프를 사용하거나, 대역 통과 필터 및/또는 컷-오프 필터(이들은, 각각의 바람직한 파장을 갖는 UV 광에는 실질적으로 투과성이고, 각각의 바람직하지 않은 파장을 갖는 광은 실질적으로 차단성임)를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 300 내지 400nm의 파장(λ)의 UV 광을 사용한 조사가 바람직한 경우, UV 노출은, 300nm < λ < 400nm의 파장에 대해 실질적으로 투과성인 광대역 통과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 340 nm 초과의 파장(λ)의 UV 광을 사용하여 조사하는 것이 바람직한 경우, UV 노출은, λ > 340 nm의 파장에 대해 실질적으로 투과성인 컷-오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과성"이란, 필터가 목적하는 파장의 입사 광의 강도의 상당 부분, 바람직하게는 50% 이상을 투과함을 의미한다. "실질적으로 차단성"이란, 필터가, 목적하는 파장의 입사 광의 강도의 상당 부분, 바람직하게는 50% 이상을 투과하지 않음을 의미한다. "목적하는(바람직하지 않은) 파장"이란, 예를 들어 대역 통과 필터의 경우에는 제시된 λ 범위 안쪽의(밖의) 파장을 의미하고, 컷-오프 필터의 경우에는 제시된 λ 값을 초과하는(미만의) 파장을 의미한다.
이러한 바람직한 방법은, 더 긴 UV 파장을 사용하여 디스플레이를 제조할 수 있도록 하며, 이로써 짧은 UV 광 성분의 위험하고 유해한 효과를 감소시키거나 심지어 피할 수 있다.
UV 조사 에너지는 제조 공정 조건에 따라 일반적으로 6 내지 100 J이다.
바람직하게는 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질은 전술 및 후술된 중합가능 성분 A 또는 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 액정 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물로 본질적으로 이루어진다. 그러나, 액정 매질은 바람직하게는 비제한적으로 공단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자로부터 선택되는 하나 이상의 추가 성분 또는 첨가제를 추가적으로 포함한다.
1, 2 또는 3개의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이 특히 바람직하다.
또한, 중합가능 성분 A가 독점적으로 화학식 I의 화합물만을 포함하는, 액정 매질이 바람직하다.
또한, 액정 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 네마틱 액정 상을 갖고, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는, 액정 매질이 바람직하다.
액정 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 액정 혼합물이다.
또한, 성분 A 및/또는 B의 화합물이 독점적으로 비키랄 화합물로 이루어진 군에서 선택되는, 화학식 I의 화합물 및 액정 매질이 바람직하다.
바람직하게는, 액정 매질 중 중합가능 성분 A의 비율은 0% 초과 내지 5% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 내지 1% 미만, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.5%이다.
바람직하게는, 액정 매질 중 화학식 I의 화합물의 비율은 0% 초과 내지 5% 미만, 매우 바람직하게는 0% 초과 내지 1% 미만, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.5%이다.
본 발명에 따른 액정 매질 중 액정 성분 B의 비율은 바람직하게는 95 내지 100% 미만, 특히 바람직하게는 99 내지 100% 미만이다.
바람직한 양태에서, 상기 중합가능 성분 B의 상기 중합가능 화합물은 화학식 I로부터 독점적으로 선택된다.
또다른 바람직한 양태에서, 상기 중합가능 성분 B은, 화학식 I의 화합물에 더하여, 바람직하게는 RM으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적인 중합가능 화합물(공단량체)을 포함한다.
적합하고 바람직한 메소젠 공단량체는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
P1, P2 및 P3은 각각 서로 독립적으로 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트 기를 나타내고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각 서로 독립적으로 단일결합, 또는 Sp에 대하여 상기 및 하기에 정의된 의미 중 하나를 갖는 스페이서 기를 나타내고, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-를 나타내되, p1은 1 내지 12의 정수이고, 추가적으로, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상이 Raa가 아니라는 전제하에 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타내고;
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기가 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄의 임의적으로 일치환되거나 다치환된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐)를 나타내고;
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3를 나타내고;
X1, X2 및 X3은 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일결합을 나타내고;
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고;
Z2 및 Z3은 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-을 나타내되, n은 2, 3 또는 4이고;
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는, 직쇄 또는 분지쇄의 임의적으로 일치환되거나 다치환된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F를 나타내고;
L' 및 L"은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl을 나타내고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고;
s는 0, 1, 2 또는 3를 나타내고;
t는 0, 1 또는 2를 나타내고;
x는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 M2, M13, M17, M22, M23, M24 및 M30의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 M15 내지 M30, 특히 M17, M18, M19, M22, M23, M24, M25, M26, M30 및 M31의 삼반응성 화합물이 또한 바람직하다.
화학식 M1 내지 M31의 화합물에서,
기 
는 바람직하게는
이되,
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기 또는 하기에 주어지는 의미 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-, 보다 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
본 발명의 또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 화학식 I의 화합물 이외에 임의의 중합가능 화합물을 함유하지 않는다.
화학식 I의 화합물이 안정화제로서 사용되는 경우, 본 발명에 따른 액정 매질 중 이의 비율은 0 ppm 초과 내지 1000 ppm, 특히 바람직하게는 100 내지 750 ppm. 매우 특히 바람직하게는 300 내지 600 ppm이다.
화학식 I의 화합물에 추가적으로, 액정 매질은 또한 하나 이상의 추가적인 안정화제를 포함할 수 있다. 적합한 추가적인 안정화제는, 예를 들어 이르가녹스(등록상표) 시리즈(시바 아게)로부터 시판되어 이용 가능한 안정화제, 예를 들어 이르가녹스(등록상펴) 1076, 또는 하기 표 C로부터 선택되는 안정화제이다. 추가적인 안정화제가 사용되는 경우, 액정 매질 중 이의 비율은 바람직하게는 1 내지 1000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
전술된 화학식 I의 화합물 및 임의적인 추가의 중합가능 화합물 이외에, 본 발명에 따른 액정 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질은, 저분자량 화합물로부터 선택되는 비-중합가능 액정 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상 포함하는 액정 혼합물(호스트 혼합물)을 포함한다. 이들 액정 화합물은 중합가능 화합물의 중합에 적용되는 조건하에 중합 반응에 안정하고/하거나 비반응성이 되도록 선택된다.
원칙적으로, 통상의 디스플레이에 사용하기에 적합한 임의의 액정 혼합물이 호스트 혼합물로서 적합하다. 적합한 액정 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고 예를 들어 EP 1 378 557 A1에서 VA 디스플레이 중 혼합물 및 EP 1 306 418 A1 및 DE 102 24 046 A1에서 OCB 디스플레이용 혼합물로 문헌에 기재되어 있다.
상기 화학식 I의 중합가능 화합물은 특히, 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물(이후로 "알켄일 화합물"로도 지칭됨)을 포함하는 액정 호스트 혼합물에 사용하기에 적합하되 상기 알켄일 기는, 화학식 I의 화합물 및 액정 매질에 포함된 다른 중합가능 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에 중합 반응에 안정하다. 선행기술로부터 공지된 RM에 비해, 상기 액정 호스트 혼합물 중의 화학식 I의 화합물은 개선된 특성, 예컨대 용해도, 반응성 또는 경사각 발생 능력을 나타낸다.
따라서, 상기 중합가능 화합물에 추가적으로, 본 발명에 따른 액정 매질은, 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물(알켄일 화합물)을 포함하되 이러한 알켄일 기는 바람직하게는, 상기 화학식 I의 중합가능 화합물 또는 액정 매질에 포함된 다른 중합가능 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에 중합 반응에 대해 안정하다.
알켄일 화합물에서 알켄일 기는 바람직하게는, 특히 2 내지 25개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 C 원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알켄일로부터 선택되되, 추가적으로 하나 이상의 비인접 CH2 기는 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 F 및/또는 Cl로 대체될 수 있다.
바람직한 알켄일 기는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 및 사이클로헥센일, 특히 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일, 헵텐일, 1,4-사이클로헥센-1-일 및 1,4-사이클로헥센-3-일이다.
액정 호스트 혼합물(즉, 임의의 중합가능 화합물이 없음) 중 알켄일 기를 함유하는 화합물의 농도는 바람직하게는 5 내지 100%, 매우 바람직하게는 20 내지 60%이다.
알켄일 기를 갖는 화합물을 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 포함하는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.
알켄일 기를 함유하는 메소젠 화합물 및 액정 화합물은 바람직하게는 하기 정의되는 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택된다.
전술된 중합가능 성분 A 이외에, 본 발명에 따른 액정 매질은, 비-중합가능 저분자량 화합물로부터 선택되는, 하나 이상의, 바람직하게는 2개 이상의 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 B, 또는 액정 호스트 혼합물을 포함한다. 이들 액정 화합물은 중합가능 화합물의 중합에 적용되는 조건 하에 중합 반응에 안정하고/하거나 비반응성이도록 선택된다.
제 1 바람직한 양태에서, 상기 액정 매질은, 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초하는 액정 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 액정 매질은 PS-VA 및 PS-UB-FFS 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 액정 매질의 특히 바람직한 양태는 하기 (a) 내지 (z3)의 액정 매질이다:
(a) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식 CY 및 PY로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
를 나타내고;
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
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 L2 둘 다가 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타내거나, L3 및 L4 둘 다가 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고;
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다.
알켄일은 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 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타낸다.
알켄일은 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.
(b) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 알켄일 기를 포함하는 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물(이후 "알켄일 화합물"로도 불림)을 포함하는 액정 매질로서, 상기 알켄일 기가 액정 매질 중에 함유된 중합가능 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에 중합 반응에 안정한, 액정 매질.
바람직하게는, 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 알켄일 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 개별 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
이고;
이고;
이고;
RA1은 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일이거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나가 사이클로헥센일을 나타내는 경우, RA2의 의미 중 하나이고;
RA2는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 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 단일결합이고;
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고;
x는 1 또는 2이고;
z는 0 또는 1이다.
화학식 AN 및 AY의 바람직한 화합물은, RA2가 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 헥센일 및 헵텐일로부터 선택된 것들이다.
바람직한 양태에서, 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AN의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 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 AN6으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 매우 바람직하게는 하나 이상의 화학식 AN1의 화합물을 포함한다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AN의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고;
i는 0, 1, 2 또는 3이고;
Rb1은 H, CH3 또는 C2H5이다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
화학식 AN1a2 및 AN1a5의 화합물이 가장 바람직하다.
또 다른 바람직한 양태에서, 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AY의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
"(O)"는 O- 원자 또는 단일결합을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*는 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*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-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 AY의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
m 및 n은 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
알켄일은 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 70 중량%, 매우 바람직하게는 5 내지 60 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 50 중량%이다.
바람직하게는, 액정 매질 또는 액정 호스트 혼합물은 화학식 AN 및 AY로부터 선택되는 화합물을 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유한다.
또 다른 바람직한 본 발명의 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 화학식 AY14의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 AY14a의 화합물을 포함한다. 액정 매질 중 화학식 AY14 또는 AY14a의 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 20 중량%이다.
화학식 AN 및/또는 AY의 알켄일 화합물의 첨가는 액정 매질의 점도 및 응답시간의 감소를 가능케 한다.
(c) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
를 나타내고;
를 나타내고;
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 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-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 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.
화학식 ZK의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
상기 식에서,
프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a의 화합물이 가장 바람직하다.
(d) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 DK의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
개별 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이고;
를 나타내고;
를 나타내고;
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 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 화학식 LY의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
를 나타내되, 하나 이상의 고리 F는 사이클로헥실렌과는 상이하고,
f는 1 또는 2를 나타내고;
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
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 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, 라디칼 L1 및 L2 둘 다가 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R1은 상기에 정의된 바와 같고;
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타내고;
v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R1은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일, 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.
(f) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고;
Lx는 H 또는 F를 나타내고;
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
(g) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R5는 R1에 대해 상기에 정의된 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.
상기 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1-6-알킬, C1-6-알콕시 또는 C2-6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기에 언급된 화학식의 화합물을 5 중량% 이상으로 포함한다.
(h) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 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 중 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 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬*은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 포함한다.
(i) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 상기에 정의된 의미 중 하나를 갖고;
는 각각 서로 독립적으로
를 나타내고;
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고;
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;
R*은 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타내고;
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R*은 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 매질은 바람직하게는 화학식 T 및 바람직한 이의 하위-화학식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이러한 화합물에서, R은 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 및 알콕시를 나타낸다.
혼합물의 Δn 값이 0.1 이상인 경우, 터페닐이 바람직하게는 본 발명에 따른 액정 매질에 사용된다. 바람직한 액정 매질은 바람직하게는 화학식 T1 내지 T22의 화합물로부터 선택된, 2 내지 20 중량%의 화학식 T의 터페닐 화합물을 포함한다.
(k) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 쿼터페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
RQ는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬이거나, 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고;
XQ는 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
LQ1 내지 LQ6은 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-부틸을 나타내는 화합물이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은, LQ3 및 LQ4가 F인 화합물이다. 화학식 Q의 추가로 바람직한 화합물은, LQ3, LQ4와 LQ1 및 LQ2 중 1 또는 2개가 F인 화합물이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은, XQ가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F를 나타내는 화합물이다.
화학식 Q의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
RQ는 화학식 Q의 의미 중 하나 또는 전술 및 후술된 이의 바람직한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
화학식 Q1의 화합물, 특히 RQ가 n-프로필인 화합물이 특히 바람직하다.
바람직하게는 액정 호스트 혼합물 중 화학식 Q의 화합물의 비율은 0 초과 내지 5 중량% 이하, 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.
액정 호스트 혼합물에 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 첨가하는 것은 ODF 무라를 감소시키면서, 높은 UV 흡수를 유지하고, 신속하고 완전한 중합을 가능케 하고, 강하고 신속한 경사각 발생을 가능케 하고, 액정 매질의 UV 안정성을 증가시킨다.
또한, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 양의 유전 이방성을 갖는 화학식 Q의 화합물을 첨가하는 것은 유전 상수 ε∥ 및 ε⊥ 값의 우수한 제어를 가능케 하고, 특히 높은 값의 유전 상수 ε∥를 성취할 수 있게 하면서, 유전 이방성 Δε 상수를 유지함으로써 킥-백(kick-back) 전압을 감소시키고 잔상을 감소시킨다.
(l) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 추가로 하나 이상의 하기 화학식 C의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
RC는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고, 이들 모두는 임의적으로 불화되고;
XC는 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고;
LC1 및 LC2는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내되, 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-부틸을 나타내는 화합물이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 LC1 및 LC2가 F인 화합물이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 XC가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F를 나타내는 화합물이다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 하기 화학식 C1의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
RC는 화학식 C의 의미 중 하나 또는 전술 및 후술된 이의 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% 이하, 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.
음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 양의 유전 이방성을 갖는 화학식 C의 화합물을 첨가하는 것은 유전 상수 ε∥ 및 ε⊥ 값의 우수한 제어를 가능케 하고, 특히 높은 값의 유전 상수 ε∥를 성취할 수 있게 하면서, 유전 이방성 Δε 상수를 유지함으로써 킥-백 전압을 감소시키고 잔상을 감소시킨다. 또한, 화학식 C의 화합물의 첨가는 액정 매질의 점도 및 응답시간을 감소시킬 수 있다.
(m) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기에 바와 같고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
(n) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 FI의 화합물을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
를 나타내고;
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고;
(F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고;
q는 1, 2 또는 3을 나타내고;
R7은 R1에 대해 정의된 의미 중 하나를 가진다.
화학식 FI의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고;
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(o) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 정의된 의미를 갖고;
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
(p) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물, 예컨대 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬기이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기가 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, 또는 -COO-로 대체될 수 있는 직쇄 알킬 기, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고;
바람직하게는 R10 및 R11은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 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 포함하는, 액정 매질:
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대해 상기에 정의된 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.
화학식 BC, CR 및 RC의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일결합을 나타내고;
c는 1 또는 2이고;
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 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.
1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함하는 액정 호스트 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
(r) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대해 상기에 정의된 의미 중 하나를 갖고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
L은 F를 나타내고;
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
화학식 PH 및 BF의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(s) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 하나 이상의 하기 화학식 Y의 일환형 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 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 다가 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알콕시는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 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 Y의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
알콕시는 바람직하게는 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
(t) 전술 및 후술된 중합가능 화합물 이외에, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 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. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 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 화합물 포함하는, 액정 매질. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 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. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 및 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
(x) 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 액정 매질.
(y) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 화학식 AN 및 AY의 화합물로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 AN1, AN3, AN6 및 AY14의 화합물로부터 선택되는 화합물, 가장 바람직하게는 화학식 AN1a, AN3a, AN6a 및 AY14의 화합물로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 액정 매질. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
(z) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 화학식 PY1 내지 PY8, 매우 바람직하게는 화학식 PY2로부터 선택되는 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개 함유하는, 액정 매질. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 1 내지 20%이다.
(z1) 성분 B 또는 액정 호스트 혼합물이 화학식 T1, T2 및 T5, 매우 바람직하게는 화학식 T2로부터 선택되는 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유하는, 액정 매질. 전체로서 액정 호스트 혼합물 중의 이러한 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 20%이다.
(z2) 액정 호스트 혼합물이, 화학식 CY 및 PY로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 화학식 AN 및 AY로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 및 화학식 T 및 Q로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 함유하는, 액정 매질.
(z3) 하나 이상의, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 BF1의 화합물, 및 하나 이상의, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의, 화학식 AY14, AY15 및 AY16의 화합물로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 AY14의 화합물을 함유하는, 액정 매질. 액정 호스트 혼합물 중 화학식 AY14-AY16의 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 35%, 매우 바람직하게는 3 내지 30%이다. 액정 호스트 혼합물 중 화학식 BF1의 화합물의 비율은 바람직하게는 0.5 내지 20%, 매우 바람직하게는 1 내지 15%이다. 추가로 바람직하게는 이런 바람직한 양태에 따른 액정 호스트 혼합물은, 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 T1, T2 및 T5의 화합물로부터 선택되는 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 T2 또는 T5의 화합물로부터 선택되는 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유한다. 액정 호스트 혼합물 매질 중 화학식 T의 화합물의 비율은 바람직하게는 0.5 내지 15%, 매우 바람직하게는 1 내지 10%이다.
바람직한 제 2 양태에서, 상기 액정 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 액정 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 액정 매질은 특히 TN, OCB, 포지-VA, IPS, FFS, PS-OCB-, PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-디스플레이에 사용하기 적합하다.
이러한 액정 매질의 특히 바람직한 양태는 하기 화학식 A 및 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 함유한다:
상기 식에서, 개별 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
는 각각 서로 독립적으로, 및 각각의 경우 동일하거나 상이하게
이고,
R21 및 R31은 각각 서로 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고;
X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일결합이고;
L21, L22, L31 및 L32는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
g는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, X0은 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 OCF3이고, 가장 바람직하게는 F이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, R21 및 R31은 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일로부터 선택된다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, g는 바람직하게는 1 또는 2이다.
화학식 B의 화합물에서, Z31은 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 또는 단일결합, 매우 바람직하게는 COO 또는 단일결합이다.
바람직하게는, 액정 매질의 성분 B는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 A의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
A21, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A에서 정의된 바와 같고;
L23 및 L24는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 A1 및 A2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 A1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A1에서 정의된 바와 같고;
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 A1의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21은 화학식 A1에서 정의된 바와 같다.
화학식 A2의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A2에서 정의된 바와 같고;
L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 A2의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21 및 X0은 화학식 A2에서 정의된 바와 같다.
화학식 A3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A3에서 정의된 바와 같고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 A4의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식 A4a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21은 화학식 A4에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는 액정 매질의 성분 B는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 B의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
g, A31, A32, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B에서 정의된 바와 같고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 B1 및 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B1에서 정의된 바와 같고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 B1a의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
화학식 B1b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B2에서 정의된 바와 같고;
L33, L34, L35 및 L36은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 B2의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2c의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2d 및 B2e의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2f의 화합물은 매우 특히 바람직한 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2g의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2h의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2i의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식 B2i1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2k의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B2l의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
화학식 B1 및/또는 B2의 화합물을 대체하여, 또는 이에 추가적으로, 액정 매질의 성분 B는 상기 정의된 하나 이상의 화학식 B3의 화합물 또한 포함할 수 있다.
화학식 B3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R31은 화학식 B3에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, 화학식 A 및/또는 B의 화합물 이외에, 액정 매질의 성분 B는 하나 이상의 하기 화학식 C의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
이고;
R41 및 R42는 각각 서로 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고;
Z41 및 Z42는 각각 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C=C- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합이고;
h는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 C의 화합물에서, R41 및 R42는 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일로부터 선택된다.
화학식 C의 화합물에서, h는 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.
화학식 C의 화합물에서, Z41 및 Z42는 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 및 단일결합, 매우 바람직하게는 COO 및 단일결합으로부터 선택된다.
화학식 C의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 C에 정의된 바와 같고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일을 나타낸다.
추가로 바람직하게는, 액정 매질의 성분 B는 화학식 A 및/또는 B의 화합물 이외에 하나 이상의 하기 화학식 D의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 C에서 정의된 의미 또는 상기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.
화학식 D의 바람직한 화합물은 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 D에서 정의된 의미를 갖고;
R41은 바람직하게는 알킬을 나타내고;
화학식 D1에서, R42는 바람직하게는 알켄일, 특히 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타내고, 화학식 D2에서, R42는 바람직하게는 알킬, -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
추가로 바람직하게는, 화학식 A 및/또는 B의 화합물 이외에, 액정 매질의 성분 B는 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 하기 화학식 E의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
개별 라디칼은, 각각의 경우에서 동일하거나 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기의 의미를 갖는다:
를 나타내고;
를 나타내고;
RA1은 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일이거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일을 나타내는 경우, 또한 RA2의 의미 중 하나이고;
RA2는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
x는 1 또는 2이다.
RA2는 바람직하게는 1 내지 8개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일이다.
화학식 E의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*은 각각 서로 독립적으로 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*은 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 E의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
상기 식에서,
m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
화학식 E의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
화학식 E1a2, E1a5, E3a1 및 E6a1의 화합물이 가장 바람직하다.
추가로 바람직하게는, 액정 매질의 성분 B는 화학식 A 및/또는 B의 화합물 이외에 하나 이상의 하기 화학식 F의 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 개별 라디칼은, 서로 독립적으로 및 각각의 경우에서 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
를 나타내고;
R21 및 R31은 각각 서로 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 이들 모두는 임의적으로 불화되고;
X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
Z21은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일결합, 특히 바람직하게는 -CF2O-이고;
L21, L 22, L23 및 L 24는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
g는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 F의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21, X0, L21 및 L22는 화학식 F에서 정의된 바와 같고;
L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 F1 내지 F3의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
상기 식에서,
R21은 화학식 F1에서 정의된 바와 같다.
액정 호스트 혼합물 중 화학식 A 및 B의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 60%, 매우 바람직하게는 3 내지 45%, 가장 바람직하게는 4 내지 35%이다.
액정 호스트 혼합물 중 화학식 C 및 D의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 5 내지 65%, 가장 바람직하게는 10 내지 60%이다.
액정 호스트 혼합물 중 화학식 E의 화합물의 농도는 바람직하게는 5 내지 50%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
액정 호스트 혼합물 중 화학식 F의 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 30%, 매우 바람직하게는 5 내지 20%이다.
본 발명의 이런 제 2 바람직한 양태의 추가로 바람직한 양태들(이들의 임의의 조합을 포함함)이 하기에 열거된다.
(2a) 액정 호스트 혼합물은 높은 양의 유전 이방성(바람직하게는 Δε>15)을 갖는 하나 이상의 화학식 A 및/또는 B의 화합물을 포함한다.
(2b) 액정 호스트 혼합물은 화학식 A1a2, A1b1, A1d1, A1f1, A2a1, A2h1, A2l2, A2k1, B2h3, B2l1, F1a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
(2c) 액정 호스트 혼합물은 화학식 B2c1, B2c4, B2f4, C14의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
(2d) 액정 호스트 혼합물은 화학식 C3, C4, C5, C9 및 D2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 8 내지 70%, 매우 바람직하게는 10 내지 60%이다.
(2e) 액정 호스트 혼합물은 화학식 G1, G2 및 G5, 바람직하게는 G1a, G2a 및 G5a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
(2f) 액정 호스트 혼합물은 화학식 E1, E3 및 E6, 바람직하게는 E1a, E3a 및 E6a, 매우 바람직하게는 E1a2, E1a5, E3a1 및 E6a1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 매우 바람직하게는 10 내지 50%이다.
상기 언급된 바람직한 양태의 화합물과 전술된 중합된 화합물의 조합은 본 발명에 따른 액정 매질에서 낮은 임계 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 우수한 저온 안정성과 동시에 일정하게 높은 등명점 및 높은 HR 값을 유발하며, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 선경사각이 신속히 형성되도록 한다. 특히, 상기 액정 매질은, 종래 기술로부터의 매질을 갖는 PSA 디스플레이에 비해 상당히 단축된 응답시간 및 특히 회색-색조 응답시간을 나타낸다.
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, 상기 액정 매질의 층 중의 분자는 스위치-오프 상태에서 전극 표면에 대해 직각으로(호메오트로픽하게) 정렬되거나, 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가 시, 전극 표면에 평행하게 길이방향 분자 축에 대해 액정 분자의 재정렬이 일어난다.
특히 VA, UB-FFS, PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한, 상기 바람직한 제1 양태에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초하는 본 발명에 따른 액정 매질은 20℃ 및 1 kHz에서, 바람직하게는 -0.5 내지 -10, 특히 -2.5 내지 -7.5의 음의 유전 이방성(Δε)을 갖는다.
VA, UB-FFS, PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질의 복굴절률(Δn)은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, 상기 액정 매질의 층의 분자들은 "벤드(bend)" 정렬을 갖는다. 전압의 인가 시, 전극 표면에 대해 직각으로 길이방향 분자 축에 대해 액정 분자의 재정렬이 일어난다.
OCB, TN, IPS, 포지-VA, FFS, PS-OCB, PS-TN, PS-IPS, PS-포지-VA 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 상기 바람직한 제2 양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초하는 화합물이고, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +17의 양의 유전 이방성(Δε)을 갖는다.
OCB 및 PS-OCB 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질의 복굴절률(Δn)은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 바람직하게는 0.16 내지 0.22이다.
TN, 포지-VA, IPS, FFS, PS-TN, PS-포지-VA, PS-IPS 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 액정 매질의 복굴절률(Δn)은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
TN, 포지-VA, IPS, FFS, PS-TN, PS-포지-VA, PS-IPS 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한, 상기 바람직한 제2 양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초하는 본 발명에 따른 액정 매질은, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +3 내지 +20의 양의 유전 이방성(Δε)을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 당업자에게 공지되어 있으며 문헌에 기재되어 있는 추가적인 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 성분 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이는 중합가능하거나 중합가능하지 않을 수 있다. 따라서, 중합가능 첨가제는 상기 중합가능 성분 또는 성분 A에 속한다. 따라서, 비-중합가능 첨가제는 상기 비중합가능 성분 또는 성분 B에 속한다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를 바람직하게는 0.01 내지 1%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 0.5%의 농도로 함유한다. 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B의 화합물로 이루어진 군, 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.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 바람직하게는 전술된 단락에서 언급된 키랄 도판트로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 함유한다.
또한, 전도성을 개선하거나 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질하기 위해, 예를 들어, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 추가적으로 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸-암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운에터의 착염(예를 들어, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조)을 액정 매질에 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어 DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 양태 (a) 내지 (z)의 개별적인 성분은 공지되어 있거나, 이의 제조 방법을 문헌에 기재되어 있는 표준 방법에 기초하기 때문에 당업자가 종래 기술로부터 용이하게 유도할 수 있다. 화학식 CY의 상응 화합물은, 예를 들어 EP-A-0 364 538에 기재되어 있다. 화학식 ZK의 상응 화합물은, 예를 들어 DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 기재되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 매질은, 그 자체로 통상적인 방법으로, 예를 들어 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능 화합물 및 임의로는 추가적인 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조된다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 목적량의 성분은, 유리하게는 고온에서, 주성분 중에 용해된다. 또한, 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들어 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질의 안정화 방법은 하나 이상의 전술된 화합물을 하나 이상의 화학식 I의 안정화제와 혼합하는 단계, 및 임의적으로는 추가적인 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함한다. 특히 바람직한 양태에서, 적은 양으로 사용되는 목적량의 성분은 주성분 중에 용해된다.
화학식 I의 화합물을 안정화제로서 사용할 때, 이를 액정 혼합물에 불활성 대기하에, 바람직하게는 질소 또는 아르곤하에 첨가하는 것이 추가로 바람직하다.
유리하게는, 혼합 과정은 상승된 온도, 바람직하게는 20 내지 120℃, 보다 바람직하게는 30 내지 100℃, 가장 바람직하게는 40 내지 80℃에서 수행된다.
또한, 성분의 용액을 유기 용매 중, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에 혼합하고 완전히 혼합 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 안정화 방법은 액정 디스플레이 후면광에 노출된 액정 매질에, 전형적으로는 액정 디스플레이의 가동 중에 특히 유용하다. 이러한 후면광은 바람직하게는 냉음극형광등(CCFL) 또는 LED(발광 다이오드) 광원이다. 상기 유형의 광원의 장점은 UV, 상기 광원이 UV 광을 방출하지 않거나 방출하더라도 무시가능한 정도로 방출한다는 사실이다. 따라서, 광화학 반응을 유발할 수 있는 UV 광의 부재에 기인하여, 액정 매질이 노출되는 광-응력은 비교적 작다.
화학식 I의 안정화제는 스펙트럼의 UV 영역이 매우 작거나 부재하는 부분을 갖는 광에 노출될 때, 액정 혼합물 중 1000 ppm 이하의 농도로 사용될 때 특히 효과적이다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술된 액정 혼합물을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 액정 디스플레이 패널은 제1 및 제2 기판, 제1 기판 상의 능동 영역(상기 능동 영역은 다수의 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함함), 능동 영역에 수직으로 제2 기판의 영역에 상응하도록 놓은 밀봉 영역, 상기 밀폐 영역 내의 밀봉제(sealant)(상기 밀봉제는 제1 기판 및 제2 기판을 서로에 부착시키고 이들 사이의 간격을 유지함), 상기 간격 내 및 밀봉제의 능동 영역측 상의 액정 층을 포함한다.
본 발명의 또다른 양상에서, 액정 패널의 제조 방법은 다수의 화소 전극을 제1 기판 상의 능동 영역에 형성하는 단계, UV-형 경화성 밀봉제를 상기 능동 영역에 수직으로 놓인 밀봉 영역에 도포하는 단계, 제1 기판과 제2 기판을 서로 부착시키는 단계, 및 UV-선을 밀봉제에 조사하여 밀봉제를 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 디스플레이의 활성 영역, 즉 스위칭가능한 액정 분자를 함유하는 디스플레이의 영역은 액정 디스플레이의 제조 과정 동안 UV 광에 노출되지 않고, 주위광(ambient light)의 UV 부분을 제외하고는 적어도 UV 광에는 노출되지 않고, 바람직하게는 UV 광으로부터 보호된다. 예를 들어, 패널의 UV-형 경화성 밀봉제를 경화시킬 때, 능동 영역, 즉 디스플레이 정보에 사용되는 프레임 내의 디스플레이 패널의 부분은 바람직하게는 음영 차폐(shadow mask)에 의해 덮인다.
본 발명의 또다른 바람직한 양태에서, 액정 디스플레이 제조 방법은 액정 매질 중 함유된 중합가능 성분을, 예를 들어 PSA 디스플레이의 제조에 적용되는 바와 같이 액정 매질을 열 또는 화학선에 노출시킴으로써 중합시키는 단계를 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 액정 매질이 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소, 예컨대 중수소 등으로 대체된 화합물을 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
하기 실시예는 본 발명을 제한없이 설명한다. 그러나, 이는 바람직하게는 사용될 혼합물 개념 및 화합물, 및 이의 각각의 농도 및 이의 조합을 당업자에게 제시한다. 또한, 실시예는 접근가능한 특성 및 특성 조합을 예시한다.
바람직한 혼합물 성분이 하기 표 A1 및 A2에 제시된다. 표 A1에 제시된 화합물은 양의 유전 이방성을 갖는 액정 혼합물에 사용하기에 특별히 적합하다. 표 A2에 제시된 화합물은 음의 유전 이방성을 갖는 액정 혼합물에 사용하기에 특별히 적합하다.
하기 표 A1에서, m 및 n은 서로 독립적으로 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, (O)CmH2m+1은 CmH2m+1 또는 OCmH2m+1을 의미한다.
[표 A1]
하기 표 A2에서, m 및 n은 서로 독립적으로 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, (O)CmH2m+1은 CmH2m+1 또는 OCmH2m+1을 의미한다.
[표 A2]
본 발명의 제1의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질, 특히 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은 상기 표 A1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 제2의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질, 특히 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은 상기 표 A2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
표 B는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸다.
[표 B]
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 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 나타낸다. 여기서, n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8을 나타내고, 말단 메틸 기는 나타내지 않았다.
[표 C]
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 C의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 D는 본 발명에 따른 액정 매질에 사용될 수 있는 예시적인 반응성 메소젠 화합물을 나타낸다.
[표 D]
본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 하나 이상의 중합가능 화합물, 바람직하게는 화학식 M-1 내지 M-131의 중합가능 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 중합가능 화합물을 포함한다. 이 중에서, 화합물 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-43, RM-47, RM-49, RM-51, RM-59, RM-69, RM-71, RM-83, RM-97, RM-98, RM-104, RM-112, RM-115 및 RM-116이 특히 바람직하다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0: 20℃에서의 용량성 임계 전압[V],
ne: 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률,
n0: 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률,
Δn: 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성;
ε⊥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 대해 직각인 유전율(dielectric permittivity);
ε∥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율,
Δε: 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성이고,
cl.p., T(N,I): 등명점[℃],
γ1: 20℃에서의 회전 점도[mPa.s],
K1: 20℃에서의 탄성 상수, "스플레이(splay)" 변형률[pN],
K2: 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN],
K3: 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN].
달리 명백하게 명시하지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되며, 즉 용매없이 전부 고체 또는 액정 성분을 전체로 포함하는 상응하는 혼합물에 관한 것이다.
달리 명백하게 명시하지 않는 한, 본원에서의 모든 온도 값, 예를 들어 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 표시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우에 달리 명백하게 제시되지 않는 한, 모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명에 있어서, 용어 "임계 전압"은 달리 명백하게 제시되지 않는 한 프레데릭(Freederick) 임계 전압으로도 알려져 있는 용량성 임계 전압(V0)에 관한 것이다. 일반적으로 통상적인 바와 같이, 실시예에서 10% 상대 콘트라스트에 대한 광학 임계전압(V10)이 표시될 수도 있다.
달리 언급되지 않는 한, 전술 및 후술된 PSA 디스플레이에서 중합가능 화합물을 중합시키는 방법은 액정 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상인 온도에서 수행되며, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다.
달리 언급되지 않는 한, 시험 셀을 제조하고, 이의 전기광학 및 다른 특성들을 측정하는 방법은 후술된 방법 또는 이와 유사한 방법에 의해 수행된다.
용량성 임계 전압을 측정하는데 사용되는 디스플레이는, 25 ㎛ 이격된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지고, 이들 각각은 내측 상의 전극 층 및 최상부 상의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 갖고, 이는 액정 분자의 호메오트로픽 가장자리 정렬에 영향을 준다.
경사각을 측정하는데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 이격된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지고, 이들 각각은 내측 상의 전극 층 및 최상부 상의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 갖되, 상기 2개의 폴리이미드층들은 역평행으로 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 가장자리 정렬에 영향을 준다.
중합가능 화합물은 디스플레이에 전압(통상적으로 10 내지 30 V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서 예정된 시간 동안 정의된 강도의 UV 광을 조사함으로써 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 지시되지 않는 한, 금속 할로겐 램프 및 100 mW/㎠의 강도가 중합체 사용된다. 강도는 표준 미터(UV 센서를 단 첨단 횐레(Hoenle) UV-미터)를 사용하여 측정한다.
경사각은 결정 회전 실험(아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 측정된다. 여기서, 작은 값(즉, 90° 각도로부터 큰 편차)은 큰 경사를 나타낸다.
달리 언급되지 않는 한, 용어 "경사각"은 액정 방향자(director)와 기판 사이의 각을 의미하고, "액정 방향자"는, 균일한 배향을 갖는 액정 분자의 층에서 액정 분자의 광학적 주 축의 바람직한 배향 방향을 의미하고, 이는 칼라미틱(calamitic) 일축 양의 복굴절률 액정 분자의 경우 이의 분자 장축에 상응한다.
VHR 값은 하기과 같이 측정된다: 0.3%의 중합가능 단량체성 화합물을 액정 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성된 혼합물을, 러빙되지 않은 VA-폴리이미드 정렬 층을 포함하는 VA-VHR 시험 셀에 도입한다. 달리 언급되지 않는 한, 액정 층 두께 d는 약 4 ㎛이다. VHR 값은 1V, 60 Hz, 64 μs 펄스로 UV 노출 전후로 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 아우트로닉-멜쳐스 VHRM-105).
실시예
실시예 1
중합가능 단량체 화합물 1은 하기와 같이 제조된다:
1a: 1,4-다이옥산(310 ㎖) 중 1-벤질옥시-4-브로모-벤젠(25.0 g, 92.2 mmol) 및 4-하이드록시페닐붕산(14.7 g, 101.4 mmol)의 용액에 나트륨 카보네이트(19.5 g, 184.3 mmol) 및 증류수(75 ㎖)를 첨가하였다. 아르곤으로 완전히 탈기시킨 후, [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]-다이클로로팔라듐(II)(2.02 g, 2.76 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 가열 환류시키고 밤새 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 반응 혼합물을 2 M HCl로 조심스럽게 중화시켰다. 수성 상을 에틸 아세테이트로 추출하였다. 유기 상을 합치고, 무수 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 실리카 겔을 통해 여과시켰다. 진공에서 용매를 제거한 후, 수득된 조 생성물을 헵탄/톨루엔 용매 혼합물로부터 재결정화시켜 화합물 1a를 연갈색 결정(17.8 g)으로서 수득하였다.
1b: DMF(90 ㎖) 중 화합물 1a(5.7 g, 20.6 mmol) 및 (3-브로모에틸-옥세탄-3-일)-메탄올(5.77 g. 30.9 mmol)의 용액에 건성 세슘 카보네이트(10.1 g, 30.9 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 70℃에서 5시간 동안 교반하였다. 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 물(100 ㎖)에 첨가하고 2 M HCl로 조심스럽게 중화시켰다. 수성 상을 에틸 아세테이트로 추출하였다. 유기 상을 합치고 NaCl 포화 수용액으로 세척하고 나트륨 설페이트로 건조시켰다. 용매 제거 후, 고체 잔류물을 톨루엔/헵탄/에틸 아세테이트 용매 혼합물로 재결정화시켜 화합물 1b를 회색 결정(5.9 g)으로서 수득하였다.
1c: 테트라하이드로퓨란(60 ㎖) 중 화합물 1b(5.9 g, 13.3 mmol)의 용액을 활성 차콜(1.0 g) 상에서 팔라듐(5%)으로 처리하고, 30시간 동안 수소화시켰다. 이어서, 촉매를 여과해내고, 잔류 용액을 진공에서 농축시켰다. 잔류물을 톨루엔/헵탄 용매 혼합물로부터 재결정화시켜 화합물 1c를 회백색 또는 황백색 고체(3.5 g)로서 수득하였다.
1: 메타크릴산(2.83 g, 33.3 mmol) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(0.13 g, 1.1 mmol)을 다이클로로메탄(40 ㎖) 중 화합물 1c(3.5 g, 11.1 mmol)의 현탁액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 0℃에서 다이클로로메탄(20 ㎖) 중 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(5.2 g, 33.3 mmol)의 용액으로 적가 처리하고, 20시간 동안 실온에서 교반하였다. 진공에서 용매를 제거한 후, 유성 잔류물을 용리액으로서 다이클로로메탄/에틸 아세테이트 10:1을 사용하는 실리카 겔 크로마토그래피로 정제하였다. 수득된 생성물을 에탄올로부터 재결정화시켜 화합물 1(2.6 g, 융점 108℃)의 백색 결정을 수득하였다.
실시예 2
중합가능 단량체 화합물 2를 실시예 1과 유사하게 제조하였다.
실시예 3
중합가능 단량체 화합물 3을 하기와 같이 제조하였다.
1,4-다이옥산(500 ㎖) 중 2,7-다이브로모페난트렌(40.0 g, 0.12 mol)의 현탁액에, 증류수(250 ㎖) 중 수산화 칼륨(16.5 g, 0.60 mol) 용액을 첨가하였다. 아르곤으로 완전히 탈기 후, 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(O)(1.37 g, 2 mmol) 및 2-다이-3급-부틸포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필바이페닐(4.0 g, 9.4 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 90℃까지 가열하고 3시간 동안 교반하였다. 실온까지 냉각 후, 메틸-3급-부틸 에터(200 ㎖)를 첨가하였다. 수성 상을 유기 상으로부터 분리하고 2 M HCl 수용액으로 산성화시켰다. 이어서, 생성물을 에틸 아세테이트(3x200 ㎖)로 추출하였다. 용매 제거 후, 화합물 3a를 황색 결정으로서 수득하였다(16.6 g).
3b: 다이클로로메탄(DCM, 130 ㎖) 및 THF(150 ㎖) 중 화합물 3a의 용액에 트라이메틸아민(12.0 ㎖, 86.8 mmol) 및 4-다이메틸아미노-피리딘(0.5 g, 4.2 mmol)을 조심스럽게 첨가하였다. 이어서, DCM(20 ㎖) 중 클로로트라이이소프로필실란(16.9 ㎖, 79.0 mmol)을 최대 5℃에서 적가하였다. 이어서, 반응 혼합물을 서서히 실온까지 가온하고 6시간 동안 교반하였다. 용매를 증류 제거한 후, 1:1 에틸 아세테이트/THF 용액 혼합물(300 ㎖) 및 증류수(150 ㎖)를 첨가하였다. 수성 상을 에틸 아세테이트로 2회 추출하였다. 유기 상을 합치고 NaCl 포화 수용액으로 세척하고 무수 나트륨 설페이트로 건조시켰다. 용매 제거 후, 조 생성물을 컬럼 크로마토그래피(실리카겔 상, 용리액으로서 DCM)로 정제하여 화합물 3b를 연갈색 고체(13. 8 g)로서 수득하였다.
3c: DMF(150 ㎖) 중 화합물 3b(13.8 g, 37.8 mmol)의 용액에 건성 세슘 카보네이트(4.5 g, 56.8 mmol)를 첨가하였다. 이어서, 반응물을 실온에서 10분 동안 교반하고, (3-브로모에틸-옥세탄-3-일)-메탄올(10.6 g. 56.8 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 70℃까지 가열하고 5시간 동안 교반하였다. 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 물(100 ㎖)에 첨가하고 2 M HCl로 조심스럽게 중화시켰다. 수성 상을 에틸 아세테이트/THF 용매 혼합물로 추출하였다. 유기 상을 합치고 NaCl 포화 수용액으로 세척하고 나트륨 설페이트로 건조시켰다. 용매 제거 후, 조 생성물을 컬럼 크로마토그래피(실리카겔 상, 용리액으로서 DCM)로 정제하였다. 목적 생성물 3c와 2-작용기화된 부 생성물의 혼합물(10.5 g)을 수득하였고, 이를 후속 단계에 추가적인 정제없이 사용하였다.
3: 3c를 함유하는 조 생성물(9.5 g)을 DCM(100 ㎖)에 첨가하였다. 상기 현탁액에 메트아크릴산(7.9 g, 92.6 mmol) 및 4-(다이메틸아미노)피리딘(0.37 g, 3.1 mmol)을 첨가하였다. 이어서, 반응 혼합물을 0℃에서 DCM(20 ㎖) 중 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드(14.37 g, 92.6 mmol)의 용액으로 적가하였다. 실온까지 서서히 가온한 후, 반응 혼합물을 20시간 동안 추가로 교반하였다. 용매를 진공에서 제거한 후, 유성 잔류물을 실리카켈 크로마트그래피(용리액으로서 헵탄/에틸 아세테이트 용매 혼합물)로 정제하였다. 수득된 생성물을 에탄올로부터 재결정화시켜 화합물 3의 백색 결정(1.2 g, 융점 120℃)을 수득하였다.
실시예 4 내지 7
하기 화합물을 실시예 1 내지 3에 기재된 방법과 유사하게 제조하였다.
혼합물 실시예 1
네마틱 액정 호스트 혼합물 N1을 하기와 같이 제형화하였다.
혼합물 실시예 2
네마틱 액정 호스트 혼합물 N1을 하기와 같이 제형화하였다.
중합가능 혼합물 실시예
중합가능 화합물 1, 2 또는 3 각각을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 0.3 내지 0.5 중량%의 농도로 첨가함으로써 중합가능 혼합물 P11 내지 P13을 제조하였다.
중합가능 화합물 1, 2 또는 3 각각을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 0.3 내지 0.5 중량%의 농도로 첨가함으로써 중합가능 혼합물 P21 내지 P23을 제조하였다.
비교를 위해, 선행기술의 중합가능 화합물 M1, M2 또는 M3 각각을 0.3 중량%의 농도로 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 중합가능 혼합물 C11, C12 및 C13을 제조하고, 선행기술의 중합가능 화합물 M1, M2 또는 M3 각각을 0.3 중량% 농도로 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 중합가능 화합물 C21, C22 및 C23을 제조하였다.
상기 식에서,
"Me"는 메틸이다.
중합가능 혼합물의 조성은 하기 표 1에 제시된다.
용도 실시예
선행기술의 중합가능 화합물 M1 내지 M3을 함유하는 중합가능 혼합물 C11 내지 C13, 및 C21 내지 C23을 옥세탄 스페이서를 갖는 본 발명에 따른 중합가능 화합물 1 내지 3 중 하나를 함유하는 중합가능 혼합물 P11 내지 P13 및 P21 내지 P23과 비교하였다.
전압 보전율(VHR)
VHR 측정을 위해, 중합가능 혼합물을 전자광학 시험 셀에 삽입하였다. 시험 셀은 약 20 nm 두께의 ITO 전극 층을 갖는 2개의 AF 유리 기판 및 약 100 nm 두께의 VA-폴리이미드 정렬 층(PI-4)을 포함한다. 액정 층 두께는 약 4 ㎛이다.
VHR은 100℃에서 1 V/60 Hz의 전압의 인가에 의해 측정된다. 태양광 시험(sun test)을 위해, 시험 셀을 20℃에서 2시간 동안 제논(Xenon) 램프(아틀라스 선테스트 CPS+(Atlas Suntest CPS+))를 사용하여 750 W/m2의 강도를 갖는 광으로 조사하였다. UV 시험을 위해, 시험 셀을 10분 동안 약 100 W/m2의 강도를 갖는 UV 광(320 nm 컷-오프(cut-off) 필터가 구비된 Fe-도핑된 Hg 램프)으로 조사하였다.
결과는 하기 표 2에 제시된다.
본 발명에 따른 중합가능 화합물 1 내지 3을 함유하는 중합가능 혼합물 P11 내지 P13, 및 P21 내지 P23은 태양광 시험 및/또는 UV 시험 후 옥세탄 스페이서를 갖지 않는 선행기술의 화합물 M1 내지 M3을 함유하는 중합가능 혼합물 C11 내지 C13 및 C21 내지 C23과 필적하거나 심지어는 보다 높은 VHR 값을 나타냄을 볼 수 있다.
잔류 RM
주어진 강도 및 램프 스펙트럼에서 UV 노출 후에 혼합물 중 중합되지 않은 잔류 RM의 잔류 함량(중량%)을 결정함으로써 중합 속도를 측정한다.
이를 위해, 중합가능 혼합물을 전기광학 시험 셀에 삽입하였다. 시험 셀은 약 200 nm 두께의 ITO 전극 층 및 약 30 nm 두께의 VA-폴리이미드 정렬 층(JALS-2096-R1)을 갖는 2개의 소다-석회 유리 기판을 포함한다. 액정 층 두께는 약 25 ㎛였다.
시험 셀을 지시된 시간 동안, 시험 셀의 최하부 온도를 20℃로 유지하면서 100 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(320 nm 컷-오프 필터가 구비된 금속 할로겐화물 램프)으로 시험 셀을 조사하여 RM의 중합을 일으켰다.
MEK(메틸 에틸 케톤)을 사용하여 혼합물을 시험 셀로부터 헹구어 내고, 미반응된 RM의 잔류량을 HPLC로 측정하였다. 결과는 하기 표 3에 제시된다.
경사각 생성
경사각 생성을 측정하기 위해 중합가능 혼합물을 전기광학 시험 셀에 삽입하였다. 시험 셀은, 약 200 nm 두께의 ITO 전극 층 및 약 30 nm 두께의 VA-폴리이미드 정렬 층(JALS-2096-R1)을 갖는 2개의 소다-석회 유리 기판을 포함한다. 액정 층 두께는 약 4 ㎛이었다.
24 VRMS(교류) 전압의 인가에 의해 시험 셀을 지시된 시간 동안 100 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 광(320 nm 컷-오프 필터가 구비된 금속 할라이드 램프)으로 시험 셀을 조사하여 RM의 중합을 일으켰다.
결정 회전 실험(아트로닉-멜쳐스 TBA-105)에 의해 UV 조사 전후의 경사각을 측정하였다. 결과는 하기 표 4에 제시된다.
용도 실시예는 본 발명에 따른 중합가능 화합물 및 중합가능 혼합물이 소량의 잔류 단량체에 의해 특히 신속한 중합을 나타내는 한편, 태양광 시험 후, 디스플레이 적용례를 위한 충분한 선경사각 생성 및 충분한 VHR 값을 나타냄을 입증한다.
Claims (26)
- 옥세탄-3,3-다이일 기를 포함하는 하나 이상의 기 Sp를 함유하는 하기 화학식 I의 화합물:
P-Sp-A1-(Z1-A2)z-R I
상기 식에서,
각각의 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
P는 중합가능 기이고;
Sp는 스페이서 기 또는 단일결합이고;
A1 및 A2는 4 내지 30개의 고리 원자를 갖는 지환형, 헤테로환형, 방향족 또는 헤테로방향족 기이되, 이는 융합된 고리를 또한 함유할 수 있고, 하나 이상의 기 L 또는 R 로 임의적으로 치환되고;
Z1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR0R00- 또는 단일결합이고;
R0 및 R00은 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
R은 H, L 또는 P-Sp-이고;
L은 F, Cl, -CN, P-Sp- 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 P, F 또는 Cl로 임의적으로 치환되고;
z는 0, 1, 2 또는 3이고;
n1은 1, 2, 3 또는 4이다. - 제1항에 있어서,
R이 P-Sp-를 나타내는, 화합물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
P가 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트를 나타내는, 화합물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 S의 스페이서 기를 함유하는 화합물:
상기 식에서,
S1 및 S2는 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내되, 이는 치환되지 않거나 F 또는 Cl로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -N(R0)-로 대체될 수 있고;
R0은 제1항에 정의된 바와 같다. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 SO의 스페이서 기를 함유하는 화합물:
상기 식에서,
XS는 -O-, -CO-O-, -O-CO-, -NR0- 또는 단일결합이고;
R0은 제1항에 정의된 바와 같고;
s1 및 s2는 서로 독립적으로 1 내지 12의 정수이고;
XS는 화학식 I의 기 P에 연결되지 않는다. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
중합가능 기 P에 우측의 메틸렌 기를 통해 연결된 하기 하위-화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 스페이서 기를 함유하는 화합물:
.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
Z1이 단일결합인, 화합물. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
A1 및 A2가 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 다이벤조퓨란 또는 다이벤조티오펜이되, 이들 모두는 제1항에 정의된 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환된다. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
A1-(Z1-A2)z-가 하기 화학식으로부터 선택되는, 화합물:
상기 식에서,
벤젠 고리는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 치환된다. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 화합물:
상기 식에서,
P, Sp, R 및 L은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같되, 하나 이상의 기 Sp는 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하거나, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 화학식 S, SO, 및 SO1 내지 SO10으로부터 선택되고;
r1, r3 및 r7은 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고;
r2는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
r4, r5 및 r6은 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이다. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택되는 화합물:
상기 식에서,
P, Sp, P(Sp)2, L 및 r1 내지 r7은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같되, 하나 이상의 기 Sp는 옥세탄-3,3-다이일 기를 함유하거나, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 화학식 S, SO 및 SO1 내지 SO10으로부터 선택된다. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질.
- 제12항에 있어서,
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 중합가능 성분 A; 및
하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 B
를 포함하는 액정 매질. - 제13항에 있어서,
성분 B가 하나 이상의 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
는
를 나타내고;
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고;
Zx는 -CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -O-, -CH2-, -CH2CH2- 또는 단일결합, 바람직하게는 단일결합을 나타내고;
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
성분 B가 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
개별적인 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
는
를 나타내고;
는
를 나타내고;
는
를 나타내고;
RA1은 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일을 나타내거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일을 나타내는 경우에 RA2의 의미 중 하나를 또한 나타내고;
RA2는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 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 단일결합을 나타내고;
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H를 나타내고;
x는 1 또는 2이고;
z는 0 또는 1이다. - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
성분 B가 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
상기 식에서,
는
를 나타내고;
는
를 나타내고;
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 1 또는 2개의 비인접 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-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 단일결합을 나타낸다. - 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 중합되는, 액정 매질. - 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물, 또는 제13항에 정의된 액정 성분 B를 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 임의적으로는 추가적인 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 정의된 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이.
- 제19항에 있어서,
VA, IPS, UB-FFS-TN, OCB, FFS 또는 포지-VA 디스플레이인 액정 디스플레이. - 제20항에 있어서,
PSA형 디스플레이인 액정 디스플레이. - 제21항에 있어서,
PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이인 액정 디스플레이. - 제20항 또는 제21항에 있어서,
적어도 하나는 투광성인 2개의 기판; 각각의 기판 상에 제공되는 전극 또는 상기 기판 중 하나에만 제공되는 2개의 전극; 및 상기 기판들 사이에 위치하는 액정 매질의 층으로서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 임의적으로는 하나 이상의 추가적인 중합가능 화합물을 포함하는, 층을 포함하되, 상기 화학식 I의 화합물 및 추가적인 중합가능 화합물이 상기 기판들 사이에서 중합되는, 액정 디스플레이. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 임의적으로는 하나 이상의 추가적인 중합가능 화합물을 포함하는 액정 매질을 기판들 사이에 제공하는 단계; 및
화학식 I의 화합물과 추가적인 중합가능 화합물을 중합하는 단계
를 포함하는 제23항에 따른 액정 디스플레이의 제조 방법. - 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 화합물:
상기 식에서,
Sp, L 및 r1 내지 r7은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같고;
R은 H 또는 Pg-Sp를 나타내고;
Pg는 OH, 보호된 하이드록시 기 또는 차폐된 하이드록시 기를 나타낸다. - Pg가 OH를 나타내는 제25항의 화합물을 기 P를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 탈수 시약의 존재하에 에스터화함에 의한 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물의 제조 방법.
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