KR20180094963A - 액정 디스플레이 장치의 제조 방법 및 액정 혼합물 - Google Patents

액정 디스플레이 장치의 제조 방법 및 액정 혼합물 Download PDF

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알렉스 홀트
레이첼 터핀
마르크 괴벨
그라지아노 아르체티
록코 포르테
칼 스크존네맨드
이안 찰스 세이지
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Abstract

본 발명은 액정 분자, 자가-조립 광정렬제 및 중합가능 화합물을 포함하는 양의 유전 이방성 또는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 혼합물을 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재(interposing)시키고; 상기 액정 혼합물을 선형으로 편광된 광으로 조사한 후, 자외선을 사용한 조사에 의해 경화시키는, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이 장치의 제조 방법 및 액정 혼합물
본 발명은 자가-조립 광정렬제 및 중합가능 화합물을 포함하는 양 또는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 혼합물을 광정렬함에 의한 균질 정렬을 갖는 액정(LC) 디스플레이 장치의 제조 방법, 자가-조립 광정렬제 및 중합가능 화합물을 포함하는 상기 액정 혼합물, 및 전술된 제조 방법에 의해 제조되는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
수십년간, 액정 매질은 정보 디스플레이를 목적으로 하는 전자광학 디스플레이(액정 디스플레이, LCD)에 사용되어져 왔다. 연재 사용되는 액정 디스플레이는 통상적으로 TN(비틀린 네마틱)형의 것이다. 그러나, 이는 대비(contrast)의 강한 시야각 의존성의 단점을 갖는다.
추가적으로, 이른바 VA(수직 정렬된) 디스플레이는 보다 넓은 시야각을 갖는 것으로 공지되어 있다. VA 디스플레이의 액정 셀은 2개의 투명 전극 사이에 액정 매질 층을 포함하되, 상기 액정 매질은 통상적으로 음의 값의 유전 이방성을 갖는다. 스위치가 꺼진 상태에서, 액정 층의 분자는 전극 표면에 직각으로 정렬되거나(호메오트로픽(homeotropic)), 경사진 평면(균질) 정렬을 갖는다. 2개의 전극에 전압을 인가할 때, 전극 표면에 대해 평형한 액정 분자의 재정렬이 일어난다. 또한, 이른바 IPS(평면내 스위칭) 디스플레이 및 이후의 FFS(프린지-장(fringe-field) 스위칭) 디스플레이가 보고되어 있고(그 중, 문헌[S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참고), 이는 동일한 기판 상의 2개의 전극을 함유하고, 이중 하나는 빗-모양 형상화 방식으로 구조화 되고 다른 하나는 구조화되지 않는다. 강력한, 이른바 "프린지-장"이 이에 따라 생성되는데, 이는 전극의 가장자리에 인접하고 셀 전반에 걸친 강한 전기장이고, 강력한 수직 방향 성분 및 강력한 수평 방향 성분 둘 다를 갖는 전기장이다. FFS 디스플레이는 대비의 시야각 의존성이 낮다. FFS 디스플레이는 통상적으로 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질, 및 통상적으로는 액정 매질의 분자에 평면 정렬을 제공하는 폴리이미드로 이루어진 정렬 층을 함유한다.
또한, FFS 디스플레이가 개시되어 있고(문헌[S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 [S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참고), 이는 FFS 디스플레이와 유사한 전극 디자인 및 층 두께를 갖지만, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질 대신 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 포함한다. 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질보다 작은 경사각 및 보다 비틀린 배향을 갖는 보다 바람직한 방향자 배향을 나타내고, 이의 결과로서 상기 디스플레이는 보다 높은 투과도를 갖는다.
종종 용어 "중합체 안정화된"이 사용되기도 하는, 이른바 PS(중합체 지속된) 또는 PSA(중합체 지속된 정렬) 디스플레이 또한 개발되어 있다. PSA 디스플레이는 다른 매개변수들, 예컨대 특히 대비의 바람직한 시야각 의존성에 대한 상당한 장애효과 없이 응답시간을 단축시키는 것으로 차별화된다.
상기 디스플레이에서, 소량(예를 들어 0.3 중량%, 전형적으로 1 중량% 미만)의 하나 이상의 중합가능 화합물이 첨가되고 액정 셀로 도입된 후 동일반응계에서, 통상적으로는 자외선(UV) 광중합에 의해 전극 사이에서 인가된 전압에 의하거나 의하지 않고 중합되거나 가교결합된다. 반응성 메소젠 또는 "RM"으로도 공지되어 있는 중합가능 메소젠 화합물 또는 액정 화합물의 액정 혼합물로의 첨가가 특히 적합한 것으로 입증되어 있다. 지금까지, PSA 기술은 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 주로 사용되어 왔다.
달리 지시되지 않는 한, 용어 "PSA"는 하기에 PS 디스플레이 및 PSA 디스플레이를 나타내는 것으로 사용된다.
한편, PSA 원리는 종래의 다양한 액정 디스플레이에 사용되고 있다. 이를테면, 예를 들어 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 중합가능 화합물의 중합은 바람직하게는 PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우에 인가된 전압에 의해, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 인가된 전압에 의하거나 의하지 않고 일어난다. 시험 셀에서 입증될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀에서 '전경사'를 야기한다. PSA-OCB 디스플레이의 경우, 예를 들어 벤드 구조(bend structure)가 안정화되어 오프셋 전압이 불필요하거나 감소될 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우에서, 전경사는 응답시간에 긍정적인 효과를 갖는다. 표준 MVA 또는 PVA 화소 및 전극 설계가 PSA-VA 디스플레이에 사용될 수 있다. 그러나, 추가적으로, 예를 들어 단지 하나의 구조화된 전극부에 의해 돌출부 없이 운용할 수 있는데, 이는 생산을 상당히 간소화시키는 동시에 매우 훌륭한 대비 및 매우 훌륭한 광투과도를 야기한다.
PSA-VA 디스플레이는, 예를 들어 JP 10-036847 A, 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. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들어 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 문헌[S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기재되어 있다. PSA-IPS 디스플레이는, 예를 들어 US　6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PSA-TN 디스플레이는, 예를 들어 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기재되어 있다. PSA-VA-IPS 디스플레이는, 예를 들어 WO 2010/089092 A1에 개시되어 있다.
전술된 통상적인 액정 디스플레이와 같이, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동할 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우에서, 개별적인 화소는 통상적으로 통합된, 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예를 들어 박막 트랜지스터 또는 "TFT")에 의해 어드레싱되고, 능동-매트릭스 디스플레이의 경우에는, 개별적인 화소가 통상적으로 다중 방법(multiplex method)에 의해 어드레싱되고, 상기 두 방법 모두 선행기술로부터 공지되어 있다.
모니터, 및 특히 TV 적용례에서, 액정 디스플레이의 응답시간의 최적화 및 휘도와 대비의 최적화 또한 이후로 여전히 추구된다. 여기서, PSA 방법은 결정적인 장점을 제공할 수 있다. 특히, PSA-VA 디스플레이의 경우에서, 응답시간의 단축은 시험 셀에서 측정될 수 있는 전경사와 관련되어 있고, 다른 매개변수에 상당한 장애효과 없이 성취될 수 있다.
선행기술에서, 예를 들어 하기 화학식의 중합가능 화합물이 PSA-VA에 사용된다:
Figure pct00001
상기 식에서,
P1 및 P2는, 예를 들어 US 7,169,449에 기재된 바와 같이 중합가능 기, 통상적으로는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트 기를 나타낸다.
디스플레이 전체 영역에 걸친 액정의 균일한 정렬을 성취하기 위해, 기판 최상부 상의 정렬층은 액정과 접촉되어야 한다. 러빙(rubbing)된 폴리이미드는 액정을 정렬시키는 데에 오랫동안 사용되어져 왔다. 그러나, 러빙 과정은 다수의 문제를 야기한다: 무라(mura), 오염, 정전기 방전에 의한 문제, 잔해 등. 따라서, 폴리이미드층의 제조, 상기 층의 처리, 및 돌출부나 중합체층의 개선을 위한 노력이 이에 비례하여 커지게 된다. 이에 따라, 생산비용을 감소시키는 한편 이미지 품질(시야각 의존성, 대비, 응답시간)을 최적화하는 데에 도움이 되는 간소화 기술이 필요할 것이다.
선행기술에, 광변형이 선형으로 편광된 광에 의한 조사로써 개시되어 바람직한 분자 배치를 야기하는, 적합한 발색단을 포함하는 배향 중합체의 기작이 기재되어 있다(US 5,389,698 참조). 이러한 발견을 기반으로, 광정렬이 개발되었고, 이는 정렬 표면의 상기 광-유도된 배향 정리에 의해 러빙을 회피하는 액정 정렬을 성취하기 위한 기술이다. 이는 광분해, 광이합체화 및 광이성질체화의 기작에 의해, 선형으로 편광된 광으로써 성취될 수 있다(문헌[N.A. Clark et al. Langmuir 2010, 26(22), 17482-17488] 및 이에서 인용된 문헌 참고). 그러나 여전히, 광반응성 기를 포함하는 적합하게 유도된 폴리이미드층이 필요하다. 폴리이미드를 전혀 사용하기 않는 것이 추가적인 개선일 수 있다. WO　2012/104008 및 WO　2012/038026에 개시되어 있는 바와 같이, VA 디스플레이에 있어서, 이는 자가-정렬제를 자가-조립 기작에 의해 동일반응계 정렬을 유도하는 액정에 첨가함으로써 성취되었다.
실록산 및 이에서 유도된 폴리실록산이 디스플레이를 위한 정렬 물질로서 제안되었다(예컨대 WO　2014/021174　A1, WO　2008/044644 및 WO　2009/025388 참고). 그러나, 디스플레이의 조립 전에 기판이 상기 물질로 코팅되어야 한다.
문헌[N.A. Clark et al., Langmuir 2010, 26(22), 17482-17488]은 하기 구조의 화합물이 기재 상에서 자가-조립되어 액정의 균질 정렬을 유도하기 위해 광정렬될 수 있는 단일층을 생성할 수 있음을 밝혀냈다:
Figure pct00002
그러나, 액정 셀의 제조 전에 별도의 자가-조립 단계가 수행되었고, 광에 대한 노출시 정렬의 가역성이 보고되었다.
본 발명의 목적은 IPS 기술의 장점, 예컨대 비교적 짧은 응답시간, 우수한 시야각 의존성 및 높은 대비를 포기함 없이, 폴리이미드를 사용하지 않고 액정을 정렬하는 방법을 제공함으로써 액정 디스플레이의 제조 과정을 간소화하는 것이다.
놀랍게도, 2개의 기판 사이에 액정 혼합물, 즉 액정 분자, 하나의 자가-조립 광정렬제 및 하나 이상의 중합가능 화합물을 개재(interposing)하고; 액정 혼합물을 선형으로 편광된 자외선 광 또는 선형으로 편광된 가시광으로 조사하여 액정의 광정렬을 야기하고; 최종적으로, 자외선 광에 의한 조사로써 액정 혼합물을 경화시킴에 의해, 폴리이미드 정렬층 없이 액정 디스플레이를 제조할 수 있음의 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀 내부(하나 이상의 기판은 투광성이고 하나 이상의 기판은 1 또는 2개의 전극을 가짐)에 액정 혼합물을 광정렬시킴에 의한 균질 정렬을 갖는 액정 디스플레이 장치, 바람직하게는 IPS 또는 FFS형의 액정 디스플레이 장치의, 하기 단계를 적어도 포함하는 제조 방법에 관한 것이다:
화소 전극 및 공통 전극을 포함하는 제1 기판을 제공하는 단계;
제1 기판 반대편에 위치하는 제2 기판을 제공하는 단계;
액정 분자, 하나 이상의 하기 화학식 S의 자가-조립 광정렬제 및 하나 이상의 하기 화학식 P의 중합가능 화합물을 포함하는 액정 혼합물을 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재(interposing)시키는 단계;
상기 액정 혼합물을 상기 액정 혼합물의 광정렬을 야기하는 선형으로 편광된 광으로 조사하는 단계; 및
상기 중합가능 화합물을 정렬의 고정을 야기하는 자외선을 사용한 조사에 의해 경화시키는 단계.
바람직한 양태에서, 선형으로 편광된 광은 자외선 광이고, 이는 자가-조립 광정렬제의 광정렬 및 중합가능 화합물의 광경화를 동시에 가능하게 한다.
본 발명에 따른 자가-조립 광정렬제(SAPA)는 하나 이상의 극성 측 기(lateral group) 및 하나 이상의 광반응성 기를 포함하는 화합물이다. 본 발명에 대한 연구 조사를 고려하면, 극성 측 기는 지판 표면과 상호작용하여 SAPA가 액정 셀의 중전 후 액정 혼합물로부터 상 분리됨을 가능하게하는 것으로 보인다. 이러한 견해에 따라, SAPA는 선형으로 편광된 UV 광에 의해 광정렬될 수 있는 기판 상에 층을 형성한다. 액정이 정렬된 SAPA의 배향을 따르게 되어 디스플레이 전반에 걸쳐 균일한 평면 정렬이 생성된다.
본 발명에 따른 광정렬 과정은 SAPA가 적절한 파장의 선형으로 편광된 광에 의한 조사하에 이성질체화를 격도록 야기한다. 광이성질체화는 각도-의존성 과정으로, 최종적으로는, 화학선의 편광에 바람직하게는 직각인 SAPA 배향의 광선택 및 액정을 정렬할 수 있는 배향 이방성을 야기한다. 편광된 광의 파장 영역은 바람직하게는 SAPA의 흡수 스펙트럼에 적합하게 선택된다.
정렬이, 예를 들어 열이나 광의 영향하에 가역적인 경우, SAPA 및 액정의 정력을 고정시키는 것이 바람직하다. 놀랍게도, 광정렬 단계 후 또는 도중에 후술되는 화학식 P의 중합가능 화합물을 UV 광에 의해 셀 내부에서 광중합함으로써 상기 정렬을 고정시킬 수 있음이 밝혀졌다. 결과적으로, 액정의 균질 정렬은 열이나 빛에 대해 비가역적이고 안정하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 하기 화학식 S의 자가-조립 광정렬제 및 하나 이상의 하기 화학식 P의 중합가능 화합물을 포함하는 액정 혼합물의 사용을 기반으로 한다:
Figure pct00003
상기 식에서,
Y는 (Rb)2N-, RcC(O)O- 또는 기 Ls를 나타내고;
Sp는 하기 화학식 P에서 정의된 스페이서 기를 나타내고;
G는 -OH 또는 Si(ORa)3을 나타내고;
Ra, Rb 및 Rc는 각각 동일하거나 상이하게 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고;
LS는 각각 동일하거나 상이하게 화학식 P에서 L에 대해 하기 정의된 기를 나타내고;
t1 및 t2는 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고;
Pa 및 Pb는 각각 서로 독립적으로 중합가능 기를 나타내고;
Spa 및 Spb는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 스페이서 기를 나타내고;
s1 및 s2는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로
(a) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 4,4'-바이사이클로헥실렌으로 이루어진 군이되, 추가적으로 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 추가적으로 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는, 군;
(b) 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌으로 이루어진 군이되, 추가적으로 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고, 추가적으로 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는 군;
(c) 각각 L로 일치환 또는 다치환될 수 있는, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥산-2,5-다이일, 테트라하이드로퓨란-2,5-다이일, 사이클로부탄-1,3-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 티오펜-2,5-다이일 및 셀레노펜-2,5-다이일로 이루어진 군;
(d) 5 내지 20개의 환형 C 원자를 갖는 포화되거나 부분적으로 불포화되거나 전적으로 불포화되고, 임의적으로는 치환된 다환형 라디칼이되, 추가적으로 이중에서 하나 이상은, 헤테로원자로 대체될 수 있고, 추가적으로 상기 라디칼에서 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 이중결합이 단일겹합으로 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는, 바람직하게는 하기로부터 선택되는 다환형 라디칼로 이루어진 군:
Figure pct00004
으로부터 선택되는 라디칼을 나타내고;
n2는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
Za는 각각의 경우 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -(CH2)n-, -O-, -CO-, -C(RyRz)-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 단일결합을 나타내되, n은 2, 3 또는 4이고;
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5, 각각의 경우 12개 이하의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고;
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로 H, F, 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 추가적으로 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-를 나타내고;
Y1 및 Y2는 각각 서로 독립적으로 Ry에 대해 정의된 바와 같거나, Cl 또는 CN을 나타낸다.
화학식 S의 바람직한 화합물은 하기 화학식 S-1의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00005
상기 식에서,
매개변수는 상기 정의된 의미를 갖고;
XS는 O, -C(O)O-, C(O)NH- 또는 단일결합을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 S-1의 화합물은 하기 화학식 S-1-1 및 S-1-2의 화합물이다:
Figure pct00006
상기 식에서,
매개변수는 상기 정의된 의미를 갖고;
바람직하게는 Ra는 메틸 또는 에틸을 나타내고;
Rb 및 Rc는 메틸을 나타내고;
n1은 0 내지 10의 정수, 바람직하게는 1 내지 4의 정수를 나타낸다.
중합가능 기 Pa 및 Pb는 중합반응, 예컨대 유리-라디칼 또는 이온쇄 중합, 중첨가 또는 중축합; 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 중합체 주쇄로의 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중결합 또는 -C≡C- 삼중결합을 함유하는 기, 및 개환에 의한 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 Pa 및 Pb는 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 선택되되, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 나타내고; W2 및 W3은 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, 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 P-Sp-가 아닌 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환되는 1,4-페닐렌이고; k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고; k3은 바람직하게는 1을 나타내고; k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
특히 바람직한 기 Pa 및 Pb는 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 pct00009
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
매우 특히 바람직한 기 Pa 및 Pb는 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 또한 비닐옥시, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드 기, 그 중에서도 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 스페이서 기 Spa 및 Spb는 라디칼 Pa/b-Spa/b-가 화학식 Pa/b-Sp"-X"-과 일치하도록 하는 화학식 Sp"-X"으로부터 선택되되,
Sp"은 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 임의적으로 단치환 또는 다치환되는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내되, 추가적으로 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R00R000)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R00)-, -N(R00)-CO-N(R00)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고;
X"은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R00)-, -N(R00)-CO-, -N(R00)-CO-N(R00)-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY3=CY4-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일결합을 나타내고;
R0, R00 및 R000은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Y3 및 Y4는 각각 동일하거나 상이하게 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X"은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -OC(O)-, -O-C(O)O-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp"은, 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR00R000-O)p1-이되, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R00 및 R000은 상기 정의된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -Sp"-X"-은 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이되, p1 및 q1은 상기 정의된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"는, 예를 들어 각각의 경우 직쇄 에틸렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 또는 부텐일렌이다.
화학식 P의 특히 바람직한 단량체는 하기와 같다:
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
상기 식에서,
P1, P2 및 P3은 각각 서로 독립적으로 화학식 P에 대해 정의된 중합가능 기, 바람직하게는 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드 기를 나타내고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각 서로 독립적으로 단일결합 또는 스페이서 기를 나타내고, 바람직하게는 Spa에 대해 상기 및 하기 정의된 의미를 갖고, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이되, p1은 1 내지 12의 정수이고, 마지막에 언급된 기에서 인접한 고리로의 연결은 O 원자를 통해 일어나되, 추가적으로 상기 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타내되, 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa를 나타내지 않고;
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25 개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내되, 추가적으로 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 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 대체될 수 있고, 추가적으로 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-, 특히 바람직하게는 임의적으로 단불화 또는 다불화된 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시로 대체될 수 있고(상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐);
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Ry 및 Rz는 각각 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3을 나타내고;
Zp1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-를 나타내고;
Zp2 및 Zp3은 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n3-을 나타내되, n3은 2, 3 또는 4이고;
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5 또는 임의적으로 단불화 또는 다불화된 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F이고;
L' 및 L"은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이고;
r은 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이고;
t는 0, 1 또는 2이고;
x는 0 또는 1이다.
본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 액정 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 P10-1의 화합물을 포함한다:
Figure pct00016
상기 식에서,
매개변수는 상기 정의된 바와 같고;
P1 및 P2는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트를 나타낸다.
화학식 P10-1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00017
상기 식에서,
n4는 서로 독립적으로 2 내지 10의 정수, 바람직하게는 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다.
본 발명의 하나의 양태에서, 액정 조성물은 제1 기판과 제2기판 사이에 주입되거나, 제1 기판과 제2 기판을 합친 후에 모세관력에 의해 셀로 충전된다. 다른 양태에서, 액정 조성물을 제1 기판에 로딩한 후 제2 기판을 제1 기판에 합침으로써 액정 조성물이 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 따른 디스플레이의 제조에 있어서, 1 분 내지 3시간, 바람직하게는 10분 내지 1시간, 가장 바람직하게는 20분 내지 30분의 디스플레이 충전 후 SAPA가 바람직하게는 자가-조립되도록 한다. 자가-조립은 바람직하게는 실온에서 수행된다.
본 발명에 따른 디스플레이의 제조를 위해, 바람직하게는, SAPA는 디스플레이의 충전 후 1분 내지 3시간, 바람직하게는 10분 내지 1시간, 가장 바람직하게는 20분 내지 30분 동안 자가-조립된다.
또 다른 양태에서, 자가-조립은 상승된 온도, 바람직하게는 20 내지 120℃, 보다 바람직하게는 40 내지 100℃, 가장 바람직하게는 50 내지 80℃에서 수행된다.
바람직한 양태에서, 디스플레이 충전, SAPA의 자가-조립, 광정렬 및 중합가능 화합물의 경화의 제조 단계 중 하나 이상은 액정 호스트 혼합물의 등명점 이상의 온도에서 수행된다.
액정 패널 내부의 액정의 광정렬 동안, 디스플레이 또는 액정을 선형으로 편광된 광에 비스듬한 방향으로 노출시킴으로써 이방성이 유도된다.
중합가능 화합물은 액정 디스플레이의 기판 사이의 액정 매질에서 동일반응계 중합에 의해, 임의적으로는 전압의 인가에 의해 중합되거나 가교결합된다(중합가능 화합물이 2개 이상의 중합가능 기를 함유하는 경우). 중합은 1개의 단계 또는 1개 초과의 단계(마무리 경화)로 수행될 수 있다.
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 여기서, 하나 이상의 개시제 또한 첨가될 수 있다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형과 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 유리-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판되어 이용가능한 광개시제 이르가큐어651(Irgacure651: 등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어1173(등록상표)(바스프 에스이(BASF SE))이다. 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
본 발명에 따른 중합가능 화합물은 또한 개시제 없이 중합에 적합하고, 이는 상당한 장점, 예를 들어 보다 적은 재료 비용, 및 특히 가능한 잔류량의 개시제 또는 이의 분해 생성에 의한 액정 매질의 오염 감소와 연관된다. 따라서, 중합은 개시제의 첨가 없이 수행될 수도 있다. 따라서, 바람직한 양태에서, 액정 매질은 중합 개시제를 포함하지 않는다.
또한, 예를 들어 저장 또는 수송 중 RM의 원치않는 자발적 중합을 방지하기 위해 액정 매질의 중합가능 성분은 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 특히 적합한 것은, 예를 들어 이르가녹스(Irganox) 시리즈(바스프 에스이)로부터 시판되어 이용가능한 안정화제, 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이다. 안정화제가 사용되는 경우, 이의 양은 RM 또는 중합가능 성분의 총량을 기준으로 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
전술된 화학식 S의 SAPA 및 전술된 화학식 P의 중합가능 화합물 이외에, 본 발명에 따른 액정 디스플레이에 사용되는 액정 매질은 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉 단량체 또는 중합되지 않은) 화합물을 포함하는 액정 혼합물(호스트 혼합물)을 포함한다. 후자는 중합가능 화합물의 중합 또는 SAPA의 광정렬에 사용되는 조건하에 중합반응 또는 광정렬에 대해 안정하거나 비-반응성이다. 원칙적으로, 적합한 호스트 혼합물은 통상적인 VA, IPS 또는 FFS 디스플레이에 사용하기에 적합한 임의의 유전 음성 또는 양성 액정 혼합물이다.
적합한 액정 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있다. VA 디스플레이를 위한 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은, 예를 들어 EP 1 378 557 A1에 기재되어 있다.
액정 디스플레이, 특히 IPS 디스플레이에 적합한 양의 유전 이방성을 갖는 적합한 액정 혼합물은, 예를 들어 JP　07-181　439　(A), EP　0　667　555, EP 0　673　986, DE　195　09　410, DE　195　28　106, DE　195　28　107, WO　96/23　851, WO　96/28　521 및 WO2012/079676으로부터 공지되어 있다.
음 또는 양의 유전 이방성을 갖는 본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 양태는 하기 제시된다.
이미 언급된 바와 같이, 화학식 S 및 화학식 P의 화합물은 액정 매질에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 2 내지 40개, 바람직하게는 4 내지 30개의 성분을 본 발명에 따른 하나 이상의 화학식 P의 화합물 및 하나 이상의 화학식 S의 화합물 이외의 추가적인 성분으로서 포함하는 액정 매질에 관한 것이다. 상기 매질은 특히 바람직하게는 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물 이외에 7 내지 25개의 성분을 포함한다. 이러한 추가 성분은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토제닉(일방성 또는 등방성) 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 1,3-다이옥산, 2,5-테트라하이드로피란, 페닐 벤조에이트 또는 사이클로헥실 벤조에이트; 사이클로헥산카복시산의 페닐 에스터 또는 사이클로헥실 에스터; 사이클로헥실벤조산의 페닐 에스터 또는 사이클로헥실 에스터; 사이클로헥실사이클로헥산카복시산의 페닐 에스터 또는 사이클로헥실 에스터; 벤조산의, 사이클로헥산카복시산의, 또는 사이클로헥실사이클로헥산카복시산의 사이클로헥실페닐 에스터; 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 페닐사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실사이클로헥실사이클로헥산, 1,4-비스사이클로헥실벤젠, 4',4'-비스사이클로헥실바이페닐, 페닐 피리미딘 또는 사이클로헥실 피리미딘, 페닐 피리딘 또는 사이클로헥실 피리딘, 페닐 다이옥산 또는 사이클로헥실 다이옥산, 페닐 다이티안 또는 사이클로헥실-1,3-다이티안, 1,2-다이페닐에탄, 1,2-다이사이클로헥실에탄, 1-페닐-2-사이클로헥실에탄, 1-사이클로헥실-2-(4-페닐-사이클로헥실)에탄, 1-사이클로헥실-2-바이페닐에탄, 1-페닐-2-사이클로헥실페닐에탄, 임의적으로 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 유형으로부터의 물질로부터 선택된다. 상기 화합물 중 1,4-페닐렌 기는 또한 단불화되거나 다불화될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이에 사용되는 액정 매질은 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 메소젠 화합물, 및 전술된 화학식 S의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물과 하나 이상의 화학식 P의 화합물을 포함하는 액정 혼합물(호스트 혼합물)을 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 0.01 내지 10%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 5%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 2%의 본 발명에 따른 화학식 S의 화합물을 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는 1, 2 또는 3개, 보다 바람직하게는 1 또는 2개, 가장 바람직하게는 1개의 본 발명에 따른 화학식 S의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 0.01 내지 10%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 7.5%, 가장 바람직하게는 2 내지 5%의 본 발명에 따른 화학식 S의 화합물을 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는 1, 2 또는 3개, 보다 바람직하게는 1 또는 2개, 가장 바람직하게는 1개의 본 발명에 따른 화학식 S의 화합물을 포함한다.
액정 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 액정 혼합물이고, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는다.
본 발명의 하나의 양태에서, 액정 매질은 음의 유전 이방성을 갖는 액정 호스트 혼합물을 함유한다. 그러한 액정 매질 및 상응하는 액정 호스트 혼합물의 바람직한 양태는 하기 항 a 내지 z와 같다.
(a) 하나 이상의 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00018
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
Figure pct00019
는
Figure pct00020
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 비-인접 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 다 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타내거나, L3 및 L4 둘 다 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
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:
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
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) 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00029
상기 식에서,
Figure pct00030
는
Figure pct00031
Figure pct00032
를 나타내고;
Figure pct00033
는
Figure pct00034
를 나타내고;
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 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-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00035
Figure pct00036
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 ZK1 및 ZK3의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 ZK의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00037
상기 식에서,
프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a 및 ZK3a의 화합물이 가장 바람직하다.
(c) 하나 이상의 하기 화학식 DK의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00038
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 비-인접 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;
Figure pct00039
는
Figure pct00040
를 나타내고;
Figure pct00041
는
Figure pct00042
를 나타내고;
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00043
Figure pct00044
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.
(d) 하나 이상의 하기 화학식 LY의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00045
상기 식에서,
Figure pct00046
는
Figure pct00047
Figure pct00048
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 비-인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
Zx는 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 다 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:
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
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.
(e) 하나 이상의 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00053
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.
(f) 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00054
Figure pct00055
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.
(g) 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00056
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 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.
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 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00057
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.
(h) 하나 이상의 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00058
상기 식에서,
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 상기에 정의된 의미 중 하나를 갖고;
Figure pct00059
는 각각 서로 독립적으로
Figure pct00060
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 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00061
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064
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 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 바람직하게는 화학식 T1 내지 T22의 화합물로부터 선택된, 2 내지 20 중량%의 하나 이상의 화학식 T의 터페닐 화합물을 포함한다.
(i) 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00065
Figure pct00066
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 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
(k) 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:
Figure pct00067
상기 식에서,
Figure pct00068
는
Figure pct00069
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:
Figure pct00070
Figure pct00071
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고;
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(l) 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00072
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 정의된 의미를 갖고;
알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
(m) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물, 예컨대 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00073
Figure pct00074
상기 식에서,
R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬기이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비-인접 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.
(n) 하나 이상의 하기 화학식의 다이플루오로다이벤조크로만 및/또는 크로만을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00075
상기 식에서,
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:
Figure pct00076
Figure pct00077
Figure pct00078
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 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.
1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
(o) 하나 이상의 하기 화학식의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00079
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:
Figure pct00080
상기 식에서,
R 및 R'은 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(p) 하나 이상의 하기 화학식 Y의 일환형 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
Figure pct00081
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 추가적으로 1 또는 2개의 비-인접 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 다 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나가 F를 나타내고 나머지 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00082
Figure pct00083
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 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
O는 산소 원자 또는 단일결합을 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:
Figure pct00084
상기 식에서,
알콕시는 바람직하게는 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
(q) 본 발명에 따른 안정화제, 특히 화학식 I 또는 이의 하위-화학식 및 공단량체의 안정화제 이외에, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 않는 액정 매질.
(r) 바람직하게는 본 발명에 따른, 특히 화학식 I 또는 이의 하위-화학식의 안정화제로부터 선택되는 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 안정화제를 포함하는 액정 매질.
(s) 전체로서의 혼합물 중 안정화제, 특히 화학식 I 및 이의 하위-화학식의 안정화제의 비율이 1 내지 1500 ppm, 바람직하게는 100 내지 1000 ppm인, 액정 매질.
(t) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물을 포함하는, 액정 매질. 전체로서의 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.
(u) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 포함하는, 액정 매질. 전체로서 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.
(v) 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개의 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물을 포함하는, 액정 매질. 전체로서 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.
(w) 전체로서 혼합물 중의 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 액정 매질.
(x) 액정 호스트 혼합물이 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 R1 및 R2 중 하나 또는 둘 다 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타내는, 화학식 CY, PY 및 LY; R3 및 R4 중 하나 또는 둘 다, 또는 R5 및 R6 중 하나 또는 둘 다 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일을 나타내는, 화학식 ZK 및 DK, 및 화학식 B2 및 B3의 화합물로부터 선택되고, 매우 바람직하게는 화학식 CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 및 B3의 화합물로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 화학식 ZK3, ZK4, B2 및 B3의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 함유하는, 액정 매질. 액정 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
(y) 화학식 PY1 내지 PY8, 매우 바람직하게는 화학식 PY2로부터 선택되는 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개 함유하는, 액정 매질. 전체로서 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 개별적인 상기 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 1 내지 20%이다.
(z) 화학식 T2의 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개 함유하는, 액정 매질. 전체로서 혼합물 중의 이러한 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 20%이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 액정 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 액정 호스트 혼합물을 함유한다. 그러한 액정 매질의 바람직한 양태, 및 상응하는 액정 호스트 혼합물은 하기 항 aa 내지 mmm의 것들이다:
(aa) 하기 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00085
상기 식에서,
R20은 각각 동일하거나 상이하게 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 할로겐화되거나, 치환되지 않은 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내되, 추가적으로 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
Figure pct00086
, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
X20은 각각 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SF5, SCN, NCS, 또는 각각 6개의 C 원자를 갖는, 할로겐화된 알킬 라디칼, 할로겐화된 알켄일 라디칼, 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 할로겐화된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고;
Y20 내지 Y24는 각각 동일하거나 상이하게 H 또는 F를 나타내고;
Figure pct00087
는 각각 서로 독립적으로
Figure pct00088
를 나타낸다.
화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00089
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 화학식 IIa 및 IIb의 화합물, 특히 X가 F를 나타내는, 화학식 IIa 및 IIb의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 III의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00090
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 화학식 IIIa 및 IIIe의 화합물, 특히 화학식 IIIa의 화합물이 특히 바람직하다.
(bb) 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00091
상기 식에서,
R20, X20, 및 Y20 내지 Y23은 상기 정의된 의미를 갖고;
Z20은 -C2H4-, -(CH2)4-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO- 또는 -OCF2-, 화학식 V 및 VI에서는 또한 단일결합, 화학식 V 및 VIII에서는 또한 -CF2O-를 나타내고;
r은 0 또는 1을 나타내고;
s는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00092
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F 또는 OCF3, 추가적으로 OCF=CF2 또는 Cl을 나타낸다.
화학식 V의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00093
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F 또는 OCF3, 추가적으로 OCHF2, CF3, OCF=CF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00094
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F, 추가적으로 OCF3, CF3, CF=CF2, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
화학식 VII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00095
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F, 추가적으로 OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
(cc) 매질은 상기 제시된 화학식 ZK1 내지 ZK10의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 화학식 ZK1 및 ZK3의 화합물이 특별히 바람직하다. 화학식 ZK의 특히 바람직한 화합물은 하위-화학식 ZK1a, ZK1b, ZK1c, ZK3a, ZK3b, ZK3c 및 ZK3d의 화합물로부터 선택되는 화합물이다.
(dd) 매질은 상기 제시된 화학식 DK1 내지 DK12의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 화학식 DK3의 화합물이 특별히 바람직하다.
(ee) 매질은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00096
상기 식에서,
X20은 상기 정의된 의미를 갖고;
L은 H 또는 F를 나타내고;
"알켄일"은 C2-6-알켄일을 나타낸다.
(ff) 화학식 DK-3a 및 IX의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00097
상기 식에서,
"알킬"은 C1-6-알킬, 바람직하게는 n-C3H7, n-C4H9 또는 n-C5H11, 특히 n-C3H7을 나타낸다.
(gg) 매질은 상기 제시된 화학식 B1, B2 및 B3, 바람직하게는 화학식 B2의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 화학식 B1 내지 B2의 화합물은 특히 바람직하게는 화학식 B1a, B2a, B2b 및 B2c의 화합물로부터 선택된다.
(hh) 매질은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00098
상기 식에서,
L20은 H 또는 F를 나타내고;
R21 및 R22는 각각 동일하거나 상이하게, 각각 6개 이하의 C 원자를 갖는, n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일을 나타내고, 바람직하게는 각각 동일하거나 상이하게 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
(ii) 매질은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00099
상기 식에서,
R20, X20, 및 Y20 내지 Y23은 화학식 I에 정의된 의미를 갖고;
Figure pct00100
는 각각 서로 독립적으로
Figure pct00101
를 나타내고;
Figure pct00102
는
Figure pct00103
를 나타낸다.
화학식 XI 및 XII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 R20은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, X20은 F를 나타낸다.
본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 XIIa 및/또는 XIIe 화합물을 포함한다.
(jj) 매질은 하나 이상의 상기 제시된 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 T21 내지 T23, 및 T25 내지 T27의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
화학식 T21 내지 T23의 화합물이 특히 바람직하다. 하기 화학식의 화합물이 매우 특히 바람직하다:
Figure pct00107
.
(kk) 매질은 상기 제시된 화학식 DK9, DK10 및 DK11의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
(ll) 매질은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00108
상기 식에서,
R20 및 X20은 각각 서로 독립적으로 상기 정의된 의미 중 하나를 갖고;
Y20 내지 Y23은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타낸다.
X20은 바람직하게는, 각각 6개 이하의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일을 나타낸다.
본 발명에 따른 혼합물은 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 XVIII-a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00109
상기 식에서,
R20은 상기 정의된 의미를 갖는다. R20은 바람직하게는 직쇄 알킬, 특히 에틸, n-프로필, n-부틸 및 n-펜틸, 매우 특히 바람직하게는 n-프로필을 나타낸다. 화학식 XVIII, 특히 화학식 XVIII-a의 화합물은 본 발명에 따른 혼합물 중에 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
(mm) 매질은 하나 이상의 하기 화학식 XIX의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00110
상기 식에서,
R20, X20, 및 Y20 내지 Y25는 화학식 I에 정의된 의미를 갖고;
s는 0 또는 1을 나타내고;
Figure pct00111
는
Figure pct00112
를 나타낸다.
화학식 XIX에서, X20은 또한 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼을 나타낼 수 있다. 알킬 또는 알콕시 라디칼은 바람직하게는 직쇄이다.
R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 XIX의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00113
Figure pct00114
상기 식에서,
R20, X20 및 Y20는 상기 정의된 의미를 갖는다. R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타내고, Y20은 바람직하게는 F이다.
Figure pct00115
는 바람직하게는
Figure pct00116
이다.
R20은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이다.
(nn) 하나 이상의 상기 제시된 화학식 G1 내지 G4의 화합물, 바람직하게는 알킬이 C1-6-알킬을 나타내고 Lx가 H를 나타내고 X가 F 또는 Cl을 나타내는, 화학식 G1 및 G2의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 매질. 화학식 G2에서, X는 특히 바람직하게는 Cl을 나타낸다.
(oo) 매질은 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00117
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다. R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는, X20이 바람직하게는 F를 나타내는, 하나 이상의 화학식 XXII의 화합물을 포함한다. 화학식 XX 내지 XXII의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에 1 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다. 특히 바람직한 혼합물은 하나 이상의 화학식 XXII의 화합물을 포함한다.
(pp) 매질은 하기 화학식의 피리미딘 또는 피리딘 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00118
상기 식에서,
R20 및 X20은 상기 정의된 의미를 갖는다. R20은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는, X20이 바람직하게는 F를 나타내는, 하나 이상의 화학식 M-1의 화합물을 포함한다. 화학식 M-1 내지 M-3의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에 1 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
추가로 바람직한 양태는 하기 제시된다.
(qq) 매질은 2개 이상의 화학식 IA, 특히 화학식 IA-b의 화합물을 포함한다.
(rr) 매질은 2 내지 30 중량%, 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 15 중량%의 화학식 IA의 화합물을 포함한다.
(ss) 화학식 IA 및 IB의 화합물 이외에, 매질은 화학식 II, III, IX 내지 XIII, XVII 및 XVIII의 화합물의 군으로부터 선택되는 추가적인 화합물을 포함한다.
(tt) 전체로서의 혼합물 중 화학식 II, III, IX 내지 XIII, XVII 및 XVIII의 비율은 40 내지 95 중량%이다.
(uu) 매질은 10 내지 50 중량%, 특히 바람직하게는 12 내지 40 중량%의 화학식 II 및/또는 III의 화합물을 포함한다.
(vv) 매질은 20 내지 70 중량%, 특히 바람직하게는 25 내지 65 중량%의 화학식 IX 내지 XIII의 화합물을 포함한다.
(ww) 매질은 4 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 화학식 XVII의 화합물을 포함한다.
(xx) 매질은 1 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 화학식 XVIII의 화합물을 포함한다.
(yy) 매질은 2개 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함한다:
Figure pct00119
.
(zz) 매질은 2개 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함한다:
Figure pct00120
.
(aaa) 매질은 2개 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 2개 이상의 화학식 XIIe의 화합물을 포함한다.
(bbb) 매질은 하나 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 하나 이상의 화학식 XIIe의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIIa의 화합물을 포함한다.
(ccc) 매질은 2개 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 2개 이상의 화학식 XIIe의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIIa의 화합물을 포함한다.
(ddd) 매질은 총 25 중량% 이상, 바람직하게는 30 중량% 이상의 하나 이상의 화학식 XII의 화합물을 포함한다.
(eee) 매질은 20 중량% 이상, 바람직하게는 24 중량% 이상, 바람직하게는 25 내지 60 중량% 이상의 화학식 ZK3, 특히 하기 화학식 ZK3a의 화합물을 포함한다.
Figure pct00121
(fff) 매질은 화학식 ZK3a, ZK3b 및 ZK3c, 바람직하게는 화학식 ZK3a의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 하기 화학식 ZK3d의 화합물과의 조합으로 포함한다.
Figure pct00122
(ggg) 매질은 하나 이상의 화학식 DPGU-n-F의 화합물을 포함한다.
(hhh) 매질은 하나 이상의 화학식 CDUQU-n-F의 화합물을 포함한다.
(iii) 매질은 하나 이상의 화학식 CPU-n-OXF의 화합물을 포함한다.
(jjj) 매질은 하나 이상의 화학식 CPGU-3-OT의 화합물을 포함한다.
(kkk) 매질은 하나 이상의 화학식 PPGU-n-F의 화합물을 포함한다.
(lll) 매질은 하나 이상의 화학식 PGP-n-m, 바람직하게는 2 또는 3개의 화학식 PGP-n-m의 화합물을 포함한다.
(mmm) 매질은 하기 화학식의 구조를 갖는 화학식 PGP-2-2V의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00123
.
본 발명에 사용되는 화합물은 문헌(예를 들어 표준서, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기재되어 그 자체로 공지되어 있는 방법에 의해 전술된 반응에 대하여 공지되어 있고 적합한 반응 조건하에 정밀하게 제조된다. 여기서, 본원에서 크게 자세히 언급되지 않은 그 자체로 공지되어 있는 변형 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖고, 이에 따라, 예를 들어 바람직하게는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 펩틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 또한 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시이다.
옥사알킬(즉 하나의 CH2 기가 -O-로 대체됨)은, 예를 들어 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(즉 메톡시메틸), 2-옥사부틸(즉 에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(즉 2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실을 나타낸다.
CH2 기가 -CH=CH-로 대체된, 알킬은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 비닐, 프로프-1- 또는 -2-엔일, 부트-1-, -2- 또는 -3-엔일, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-엔일, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-엔일, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-엔일, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-엔일, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-엔일, 또는 데크-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 -9-엔일을 나타낸다.
할로겐으로 적어도 일치환된, 알킬 또는 알켄일 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다치환의 경우에서, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 생성되는 라디칼은 또한 과불화된 라디칼을 포함할 수 있다. 일치환의 경우에서, 불소 또는 염소 치환기는 임의의 원하는 위치에 존재할 수 있되, 바람직하게는 ω-위치에 존재한다.
상기 및 하기 화학식에서, 극성 말단 기(치환기 X)는 바람직하게는 F, Cl 또는 1, 2 또는 3개의 C 원자를 갖는 일불화 또는 다불화된 알킬 또는 알콕시 라디칼, 또는 2 또는 3개의 C 원자를 갖는 일불화 또는 다불화된 알켄일 라디칼이다. 이는 특히 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3, OCH=CF2 또는 CH=CF2, 매우 특히 바람직하게는 F 또는 OCF3, 또한 CF3, OCF=CF2, OCHF2 또는 OCH=CF2이다.
본 발명에 따른 매질은 그 자체로 통상적인 방법으로 제조된다. 일반적으로, 성분은 또 다른 성분에, 바람직하게는 상승된 온도에서 용해된다. 적합한 첨가제에 의해, 본 발명의 액정 상은 지금까지 개시되어 있는 모든 유형의 액정 디스플레이 소자에 사용될 수 있도록 개질될 수 있다. 상기 유형의 첨가제는 당업자에게 공지되어 있고 문헌(문헌[H. Kelker/ R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Wein-heim, 1980])에 상세히 기재되어 있다. 예를 들어, 이색성 염료가 착색된 게스트-호스트 시스템의 제조를 위해 첨가될 수 있거나, 물질이 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상을 개질하기 위해 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질을 함유하는 전자-광학 액정 디스플레이 소자에 관한 것이다.
발명의 따른 본 발명의 양태 및 변형의 추가적인 조합은 청구범위로부터 기인한다.
화학식 S-1의 화합물의 합성은 JP,05-230072　A에 개시되어 있다. 유사 화합물은 문헌[K. Ichimura, Langmuir 1993, 9, 3298-3304]에 기재되어 있다.
또한, 본 발명은 화학식 S, 바람직하게는 화학식 S-2의 화합물에 관한 것이다.
화학식 S-2의 화합물은 바람직하게는 하기 반응식 1에 제시된 바와 같이 합성된다.
[반응식 1]
Figure pct00124
상기 식에서,
시약 (a)는 피리딘, 아세트산 무수물이고;
시약 (b)는 N-하이드록시숙신이미드, 다이사이클로헥실카보다이이미드이고;
n은 2 내지 12의 정수를 나타낸다.
출발 물질, 2-[2-(4-하이드록시페닐)-다이아제닐]벤조산은 시판되어 이용가능하다. 아세틸화는 적합한 아민 유도체를 사용하여 본 발명에 따른 아미드로 전환될 수 있는 아세테이트 2를 생성하고, 이는, 예를 들어 N-하이드록시숙신이미드 및 다이사이클로헥실카보다이이미드의 존재하에 시판되어 이용가능한 3-(트라이메톡시실릴)-1-프로판아민과의 반응과 같은 표준적인 변환을 따른다.
본 발명은 실시예를 참조로 하여 하기에 보다 상세히 설명되나, 이에 한정되지 않는 것으로 의도된다. 당업자는 일반적 설명에 상세히 제시되지 않은 실시예의 상세 내용으로부터 수집하여, 이를 일반적인 전문 지식에 따라 일반화시키고, 이를 구체적인 문제에 적용할 수 있을 것이다.
통상적이고 주지된 약어 이외에, 하기 약어가 사용된다:
C는 결정 상이고;
N은 네마틱 상이고;
Sm은 스멕틱 상이고;
I는 등방성 상이다.
상기 기호 사이의 숫자는 고려되는 물질의 전이 온도를 나타낸다.
온도 데이터는 달리 제시되지 않는 한 ℃이다.
물리적, 물리화학적 또는 전자-광학적 매개변수는 일반적으로 공지되어 있는 방법, 그 중에서도 문헌[Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurement Methods", 1998, Merck KGaA, Darmstadt]에 기재된 방법에 의해 측정된다.
상기 및 하기에서, Δn은 광학 이방성(589 nm, 20℃)을 나타내고, Δε은 유전 이방성(1 kHz, 20℃)을 나타낸다. 유전 이방성 Δε은 20℃ 및 1 kHz에서 측정된다. 광학 이방성 Δn은 20℃ 및 589.3 nm의 파장에서 측정된다.
본 발명에 따른 화합물의 Δε 및 Δn의 값, 및 회전 점도(γ1)는 5 내지 10%의 본 발명에 따른 각각의 화합물 및 90 내지 95%의 시판되어 이용가능한 액정 혼합물 ZLI-2857(Δε에 대하여) 또는 ZLI-4792(Δn, γ1에 대하여)(독일 다름슈타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터의 혼합물)로 이루어진 액정 혼합물로부터 선형 외삽에 의해 수득된다.
본 발명 및 특별히 하기 실시예에서, 메소젠 화합물의 구조는 두문자어(acronym)으로도 지칭되는 약어에 의해 제시된다. 이러한 두문자어에서, 화학식은 하기 표 A 및 C를 사용하여 하기와 같이 약어화된다. 모든 기 CnH2n +1, CmH2m +1 및 ClH2l+1, 또는 CnH2n -1, CmH2m -1 및 ClH2l - 1는, 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 1E-알켄일을 나타낸다. 하기 표 A는 화합물의 중심 구조의 고리 요소에 사용되는 코드를 나열하고, 하기 표 B는 연결 기를 나타낸다. 하기 표 C는 좌측 또는 우측 말단 기에 대한 코드의 의미를 제시한다. 두문자어는 임의적인 연결기를 갖는 고리 요소에 대한 코드로 구성되고, 이에 제1의 하이픈(-) 및 좌측 말단 기에 대한 코드가 뒤따른다. 하기 표 D는 화합물의 예시적인 구조를 이의 각각의 약어와 함께 제시한다.
[표 A]
고리 요소
Figure pct00125
Figure pct00126
Figure pct00127
[표 B]
연결 기
Figure pct00128
[표 C]
말단 기
Figure pct00129
상기 표에서,
n 및 m은 각각 정수를 나타내고, 3개의 점 "..."은 상기 표로부터의 다른 약어를 위한 자리이다.
하기 표는 예시적인 구조를 이의 각각의 약어와 함께 나타낸다. 이는 약어에 대한 규칙의 의미를 설명하기 위해 제시된다. 또한, 이는, 바람직하게 사용되는 화합물을 제시한다.
[표 D]
예시적인 구조
Figure pct00130
Figure pct00131
Figure pct00132
Figure pct00133
Figure pct00134
Figure pct00135
Figure pct00136
Figure pct00137
Figure pct00138
Figure pct00139
Figure pct00140
Figure pct00141
Figure pct00142
Figure pct00143
Figure pct00144
Figure pct00145
Figure pct00146
Figure pct00147
Figure pct00148
상기 표에서,
n, m 및 l은 바람직하게는 서로 독립적으로 1 내지 7을 나타낸다.
하기 표 E는 본 발명에 따른 메소젠 매질에서 추가적인 안정화제로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 제시한다.
하기 표 E는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 제시한다(여기서, n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 말단 메틸 기는 나타내지 않음).
[표 E]
Figure pct00149
Figure pct00150
Figure pct00151
Figure pct00152
Figure pct00153
Figure pct00154
Figure pct00155
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다.
하기 표 F는 본 발명에 따른 메소젠 매질에서 바람직하게는 키랄 도판트로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 제시한다.
[표 F]
Figure pct00156
Figure pct00157
Figure pct00158
본 발명의 바람직한 양태에서, 메소젠 매질은 상기 표 F로부터의 화합물의 군으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 메소젠 매질은 상기 표로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 2개 이상, 바람직하게는 4개 이상 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 표 D로부터 선택되는 3개 이상, 특히 바람직하게는 4개 이상의 상이한 화학식의 화합물을 7개 이상, 바람직하게는 8개 이상 포함한다.
실시예
이후로, 본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 보다 자세하고 구체적으로 기재되되, 이는 본 발명을 한정하지 않도록 의도된다.
합성
실시예 S-2의 합성
단계 1: 2-[2-(4-아세톡시페닐)-다이아제닐]벤조산
Figure pct00159
다이클로로메탄(150 mL) 중 2-[2-(4-하이드록시페닐)-다이아제닐]벤조산(20.0 g, 0.083 mol)과 피리딘(43 mL)의 용액에 아세트산 무수물(17.3 g, 0.17 mol)을 첨가하였다. 주위 온도에서 밤새 교반한 후, 혼합물을 다이클로로메탄(500 mL)과 2M 염산(500 mL) 사이에 구획화하였다. 수성 층을 다이클로로메탄(300 mL)으로 재추출하고, 합친 유기 층을 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고 여과한 후 진공에서 증발시켰다. 잔류물을 다이클로로메탄 중 0 내지 5%의 에틸 아세테이트로 용리하는 실리카겔(300 g) 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물을 주황색 고체로서 수득하였다.
단계 2
Figure pct00160
무수 다이클로로메탄(24 mL) 중 2-[2-(4-아세톡시페닐)-다이아제닐]벤조산(2.58 g, 0.0092 mol)과 N-하이드록시숙신이미드(1.15 g, 0.01 mol)의 용액에 다이사이클로헥실카보다이이미드(다이클로로메탄 중 1M, 9.5 mL, 0.0095 mol)를 첨가하였다. 30분 후, (3-아미노프로필)트라이메톡시실란(2.13 g, 2.1 mL, 0.012 mol)을 적색 슬러리에 첨가하였다. 20시간 후, 반응 혼합물을 증발시키고 1:1 에틸 아세테이트/석유 에터(70 mL)에 슬러리화하고 여과하고, 고체를 1:1 에틸 아세테이트:40/60 석유 에터(2x50 mL)로 세척하였다. 여과물을 진공에서 증발시켜 암적색 오일을 수득하고 실리카겔(60 g) 컬럼 상에 층을 이루게 하였다. 40/60 석유 에터 중 20 내지 33% 에틸 아세테이트로 용리하여 실시예 S-2를 적색 오일로서 수득하였다.
디스플레이 셀의 제작
디스플레이 셀을 원료 상태의 처리되지 않은 알칼리-부재 유리로써 노르랜드 65(Norland 65) 접착제 중 스페이서 비드(spacer bead)를 사용하여 제조하였다. 셀을 수작업으로 조립한 후 50 mW/cm2 및 3000 mJ/cm2로 고압 수은 등(lamp)을 사용하여 경화시켰다.
셀 충전 및 경화
액정 혼합물을 100℃에서의 열판(hot plate) 상에서 모세관력에 의해 채운 후 100℃에서 추가의 시간 동안 방치한 후 선형으로 편광된 UV 광(50　mW/cm2)으로 60초 동안 조사하였다. 셀을 분당 5℃의 냉각 속도로 실온까지 서서히 냉각하였다.
혼합물 실시예
네마틱 액정 호스트 혼합물 N-1을 하기와 같이 제조하였다.
Figure pct00161
네마틱 액정 호스트 혼합물 N-2를 하기와 같이 제조하였다.
Figure pct00162
실시예 1
UV-조사 단계 없이 상기 절차에 따라, 네마틱 호스트 혼합물 N-1 중 1%의 S-2를 사용하여 시험 디스플레이를 제작하였다. 셀을 광 테이블(light table) 상의 교차된 편광기 사이에 두고 정렬시켜 어두운 상태가 성취되도록 하였다. 45°까지의 회전은 밝은 상태를 생성한다. 어두운 상태 및 밝은 상태 둘 다는 균일하게 나타났고, 이는 균일한 평면형 정렬을 입증한다.
셀을 액정 호스트 혼합물의 등명점 이상으로 30분 동안 가열할 때, 정렬이 가역적이었다.
실시예 2
정렬을 고정시키기 위해, 3%의 화합물 10-1-1a를 실시예 1로부터의 혼합물에 첨가하고, 제조 공정을 동일한 방식으로 수행하였다.
Figure pct00163
셀을 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방식으로 연구하였고, 균일한 평면형 정렬이 관찰되었다. 이어서, 셀을 100℃까지 가열하는 동시에 편광된 백색광으로 30분 동안 조명하였다. 교차된 편광기 사이에서의 연구에서, 균일한 평면형 정렬의 변화나 정렬 방향의 회전을 나타내지 않았다.
실시예 3
UV-조사 단계 없이 상기 절차에 따라, 네마틱 호스트 혼합물 N-2 중 1%의 S-2를 사용하여 시험 디스플레이를 제작하였다. 셀을 광 테이블 상의 교차된 편광기 사이에 두고 정렬시켜 어두운 상태가 성취되도록 하였다. 45°까지의 회전은 밝은 상태를 생성한다. 어두운 상태 및 밝은 상태 둘 다는 균일하게 나타났고, 이는 균일한 평면형 정렬을 입증한다.
각각의 경우에서, 정렬은 UV 또는 선형으로 편광된 백색광을 사용하여 동등하게 성취될 수 있다.

Claims (18)

  1. 화소 전극 및 공통 전극을 포함하는 제1 기판을 제공하는 단계;
    제1 기판 반대편에 위치하는 제2 기판을 제공하는 단계;
    액정 분자, 하나 이상의 하기 화학식 S의 자가-조립 광정렬제 및 하나 이상의 하기 화학식 P의 중합가능 화합물을 포함하는 액정 혼합물을 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재(interposing)시키는 단계;
    상기 액정 혼합물을 상기 액정 혼합물의 광정렬을 야기하는 선형으로 편광된 광으로 조사하는 단계; 및
    상기 중합가능 화합물을 정렬의 고정을 야기하는 자외선을 사용한 조사에 의해 경화시키는 단계
    를 적어도 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
    Figure pct00164

    Pa-(Spa)s1-A2-(Z1-A1)n2-(Spb)s2-Pb P
    상기 식에서,
    Y는 (Rb)2N-, RcC(O)O- 또는 기 Ls를 나타내고;
    Sp는 스페이서 기를 나타내고;
    G는 -OH 또는 Si(ORa)3을 나타내고;
    Ra, Rb 및 Rc는 각각 동일하거나 상이하게 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 나타내고;
    LS는 각각 동일하거나 상이하게 화학식 P에서 L에 대해 하기 정의된 기를 나타내고;
    t1 및 t2는 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고;
    Pa 및 Pb는 각각 서로 독립적으로 중합가능 기를 나타내고;
    Spa 및 Spb는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 스페이서 기를 나타내고;
    s1 및 s2는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고;
    A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로
    (a) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 4,4'-바이사이클로헥실렌으로 이루어진 군이되, 추가적으로 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 추가적으로 하나 이상의 H 원자가 F로 대체될 수 있는, 군;
    (b) 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌으로 이루어진 군이되, 추가적으로 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고, 추가적으로 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있는 군;
    (c) 각각 L로 일치환 또는 다치환될 수 있는, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥산-2,5-다이일, 테트라하이드로퓨란-2,5-다이일, 사이클로부탄-1,3-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 티오펜-2,5-다이일 및 셀레노펜-2,5-다이일로 이루어진 군;
    (d) 5 내지 20개의 환형 C 원자를 갖는 포화되거나 부분적으로 불포화되거나 전적으로 불포화되고, 임의적으로는 치환된 다환형 라디칼로 이루어진 군이되, 추가적으로 이중에서 하나 이상은, 헤테로원자로 대체될 수 있고, 추가적으로 상기 라디칼에서 하나 이상의 H 원자가 L로 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 이중결합이 단일겹합으로 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는, 바람직하게는 하기로부터 선택되는 다환형 라디칼로 이루어진 군:
    Figure pct00165

    으로부터 선택되는 라디칼을 나타내고;
    n2는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
    Z1은 각각의 경우 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -(CH2)n-, -O-, -CO-, -C(R0R00)-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 단일결합을 나타내되, n은 2, 3 또는 4이고;
    L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SCN, SF5, 각각의 경우 12개 이하의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고;
    R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, F, 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
    M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-를 나타내고;
    Y1 및 Y2는 각각 서로 독립적으로 R0에 대해 정의된 바와 같거나, Cl 또는 CN을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    편광된 광이 자외선 광인, 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    액정 혼합물 중 하나 이상의 화학식 S의 화합물의 총 농도가 0.01 내지 10%인, 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    액정 혼합물 중 하나 이상의 화학식 P의 화합물의 총 농도가 0.01 내지 10%인, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식 P10-1-1 및 화학식 P10-1-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00166

    상기 식에서,
    n4는 2 내지 10의 정수이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 S의 화합물이 하기 화학식 S-1의 화합물로부터 선택되는, 제조 방법:
    Figure pct00167

    상기 식에서,
    매개변수는 제1항에 정의된 바와 같고;
    XS는 O, -C(O)O-, C(O)NH- 또는 단일결합을 나타내고;
    n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 음의 유전 이방성을 갖는, 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00168

    상기 식에서,
    a는 1 또는 2를 나타내고;
    b는 0 또는 1을 나타내고;
    Figure pct00169
    는
    Figure pct00170

    를 나타내고;
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 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;
    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.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 양의 유전 이방성을 갖는, 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00171

    상기 식에서,
    R20은 각각 동일하거나 상이하게 1 내지 15개의 C 원자를 갖는, 할로겐화되거나 치환되지 않은 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내되, 추가적으로 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 서로 독립적으로 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
    Figure pct00172
    , -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
    X20은 각각 동일하거나 상이하게 F, Cl, CN, SF5, SCN, NCS, 6개 이하의 C 원자를 갖는, 할로겐화된 알킬 라디칼, 할로겐화된 알켄일 라디칼, 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 할로겐화된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고;
    Y20 내지 Y24는 각각 동일하거나 상이하게 H 또는 F를 나타내고;
    Figure pct00173
    는 각각 서로 동일하거나 상이하게
    Figure pct00174

    를 나타낸다.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식 XI 및 XII의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00175

    상기 식에서,
    R20, X20, 및 Y20 내지 Y23은 제9항에서 화학식 III에 대해 정의된 바와 같고;
    Figure pct00176
    는 각각 서로 독립적으로
    Figure pct00177

    를 나타내고;
    Figure pct00178
    는
    Figure pct00179

    를 나타낸다.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식 D의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00180

    상기 식에서,
    Figure pct00181
    는
    Figure pct00182
    Figure pct00183

    를 나타내고;
    Figure pct00184
    는
    Figure pct00185

    를 나타내고;
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12 개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 추가적으로 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-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 단일결합을 나타낸다.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 액정 혼합물이 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 제조 방법:
    Figure pct00186
    .
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라 사용되는 액정 혼합물.
  15. 하나 이상의 메소젠 화합물 또는 액정 화합물을 서로 혼합하고, 제1항의 하나 이상의 화학식 S의 자가-조립 광정렬제 및 제1항의 하나 이상의 화학식 P의 중합가능 화합물을 첨가하는, 제14항에 따른 액정 혼합물의 제조 방법.
  16. 제1항의 제조 방법에 따라 제조되는 액정 디스플레이.
  17. 제16항에 있어서,
    액정 디스플레이가 IPS 또는 FFS 디스플레이인, 액정 디스플레이.
  18. 하기 화학식의 화합물이 배제된 제1항에 정의된 화학식 S의 화합물:
    Figure pct00187
    .
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