KR20190042636A - 액정 매질 및 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청구범위 제1항에 제시되는 화학식 I 화합물 및 II의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물, 하나 이상의 키랄 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질; 및 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득되거나 수득가능한 복합체 시스템에 관한 것, 및 생성된 복합체 시스템을 포함하는 액정 디스플레이, 및 특히 반사성 모드로 작동하는 디스플레이에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 매질의 공간 선택적 중합을 포함하는, 복합체 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

액정 매질 및 액정 디스플레이
본 발명은 하기 제시되는 화학식 I 화합물 및 II의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물, 하나 이상의 키랄 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질; 및 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득되거나 수득가능한 복합체 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 생성된 복합체 시스템을 포함하는 액정 디스플레이, 및 특히 반사성 모드로 작동하는 디스플레이에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 매질의 공간 선택적 중합을 포함하는, 복합체 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
액정(LC) 디스플레이는 선행기술에 공지되어 있다. 통상적으로 사용되는 디스플레이 기기는 샤트-헬프리히(Schadt-Helfrich) 효과를 기반으로 하고, 비틀린 네마틱 구조(예컨대 전형적으로 90°의 비틀림 각을 갖는 TN(비틀린 네마틱(twisted nematic)) 셀 및 전형적으로 180 내지 270°의 비틀림 각을 갖는 STN(고차-비틀린 네마틱(super-twisted nematic)) 셀을 갖는 액정 매질을 포괄한다. 통상적으로, 이러한 디스플레이에서 비틀린 구조는 하나 이상의 키랄 도판트를 네마틱 또는 스멕틱(smectic) 액정 매질에 첨가함으로써 성취된다.
또한, 키랄 네마틱 또는 콜레스테릭(cholesteric) 구조를 갖는 액정 매질을 함유하는 액정 디스플레이가 공지되어 있다. 이러한 매질은 TN 및 STN 셀에 사용되는 매질에 비해 매우 더 고차의 꼬임을 갖는다. 콜레스테릭 액정(CLC)은 원형 편광된 광의 선택적 반사를 나타내고, 여기서 광 벡터의 회전 방향은 콜레스테릭 나선의 회전 방향에 상응한다. CLC 디스플레이는 적절한 콜레스테릭 핏치(pitch)를 갖는 CLC가 선택적으로 광을 반사함으로써, 광이 유색화(colouring)될 수 있게 하고, 색상 필터를 사용할 필요가 없게 한다.
하기 수학식 1에 따라, 반사 파장은 콜레스테릭 나선의 핏치(p) 및 CLC의 평균 복굴절률에 의존한다:
[수학식 1]
λ최대　=　n평균 . p
상기 식에서,
λ최대는 선택적 반사 파장의 최대치이고;
n평균은 평균 굴절률이고(n평균 = (no+ne)/2이고, no 및 ne는 각각 정상 굴절률 및 이상 굴절률임);
p는 2π 회전을 하는 CLC의 배향 축(방향자)까지의 거리이다.
통상적인 CLC 디스플레이(콜레스테릭 액정 디스플레이)의 예는 이른바 SSCT(표면 안정화된 콜레스테릭 텍스쳐(surface stabilised cholesteric texture)) 및 PSCT(중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스쳐(polymer stabilised cholesteric texture)) 디스플레이이다. SSCT 및 PSCT 디스플레이는 통상적으로, 예를 들어 초기 상태에서 특정 파장을 갖는 광을 반사하는 평면 구조를 갖고, 전기 교류-전압 펄스의 인가에 의해 초점 원추형(focal conic)의 광-산란 구조로 전환될 수 있는 CLC 매질을 갖거나, 이의 역도 마찬가지이다. 강한 전압 펄스의 인가 시, CLC 매질은 호메오트로픽(homeotropic)의 투명한 상태로 전환되고, 전압의 신속한 꺼짐-전환(switching-off) 후에 평면형 상태로, 또는 느린 꺼짐-전환 후에 초점 원추형 상태로 이완된다.
평면 텍스쳐에서, 브래그(Bragg) 반사는 반사광이 콜레스테릭 나선과 동일한 나선 방향(handedness)을 갖는 경우에 발생한다.
초점 원추형 상태에서, 나선 축들은 무작위로 정렬되고, 텍스쳐는 도메인(domain) 경계들에서의 굴절률의 불연속적인 공간적 변화에 기인하여 광 산란을 나타낸다.
전형적으로, 평면 및 초점 원추형 배열은 외부 전기장의 부재 하에 안정하다. 평면 및 초점 원추형 상태 간의 전기장-구동(electric-field-driven) 텍스쳐 전이는 CLC 디스플레이의 작동의 기초를 형성하고, 여기서 CLC의 텍스쳐가 평면형에서 초점 원추형 텍스쳐로 전환될 때, 브래그 반사가 사라지고 CLC는 무작위로 분포된 나선 축들에 기인하여 입사광을 산란시킨다.
그러나, 전형적으로, 상기 상태들 간의 전환은 호메오트로픽 상태를 통해서만 성취되고, 여기서 콜레스테릭 나선은 양의 유전 이방성(Δε > 0)을 갖는 액정 분자들과 수직 전기장 간의 유전적 결부(dielectric coupling)에 의해 비틀림이 완전히 풀리게 된다.
통상적으로, 평면 상태에서 초점 원추형 상태로의 CLC 전환은 교류 방형파의 펄스에 의해 유도된다. 임계치를 넘어선 전압이 인가될 때, CLC는 호메오트로픽 상태로 전환될 것이다. 평면 상태로의 후속적인 전이는 장이 신속히 꺼짐-전환되는 경우에 성취될 수 있다. 그러나, 전압이 서서히 꺼짐-전환되는 경우, CLC의 호메오트로픽 상태는 초점 원추형 상태로 변할 수 있다. 이러한 구동 기획(driving scheme)에서, 초점 원추형에서 평면 상태로의 전이는 중간 호메오트로픽 상태를 통해 성취될 수 있다.
예를 들어, WO　92/19695 및 US　5,384,067에는, 양의 유전 이방성 및 액정 물질 중에 분산된 10 중량% 이하의 상-분리된 중합체 네트워크를 갖는 CLC 매질을 함유하는 PSCT 디스플레이가 기재되어 있다. 예를 들어, US　5,453,863에는 양의 유전 이방성을 갖는 중합체-부재 CLC 매질을 함유하는 SSCT 디스플레이가 기재되어 있다.
초기 상태에서, 즉 전압의 인가 전에, CLC 매질의 평면 정렬은 SSCT 디스플레이에서, 예를 들어 셀 벽의 표면 처리에 의해 성취된다. PSCT 디스플레이에서, CLC 매질은 각각의 어드레싱된 상태에서 CLC 매질의 구조를 안정화시키는 상-분리된 중합체 또는 중합체 네트워크를 포함한다.
전형적으로, PSCT 시스템을 위해 소량의 반응성 물질, 즉 중합성 단량체(예를 들어 1%)가 CLC 중에 분산되고 액정 상에서 중합되어 이방성 중합체 네트워크를 형성하게 된다. 형성된 중합체 네트워크는 액정에 정렬화 효과를 준다. 콜레스테릭 핏치, 중합체 네트워크의 중합 조건 및 구조에 따라, 정(normal)- 및 역(reverse)-모드의 중합체-안정화된 키랄 네마틱 디스플레이가 제조될 수 있다.
SSCT 및 PSCT 디스플레이는 쌍안정성, 즉 전기장이 꺼짐-전환된 후 각각의 상태가 유지되고 장의 재인가에 의해 역전환되기만 하고, 여기서 ?은 전압 펄스가 충분하다. 대조적으로, 전자-광학 디스플레이, 예컨대 TN 또는 STN 디스플레이에서, 전기장이 꺼짐-전환된 후, 어드레싱된 화소의 액정 매질은 초기 상태로 복귀하는데, 이는 어드레싱 전압의 보전이 내구성 있는 화소의 생성에 필수적임을 의미한다.
이러한 특성, 특히 쌍안정성은 CLC 디스플레이에 유용할 뿐만 아니라, 예를 들어 전자-광학 기기, 에컨대 전기로 전환가능한 사생활 보호 창(privacy window) 및 광 셔터(light shutter)에도 유용하다.
US 5,570,216에는 중합체 안정화된 쌍안정성 콜레스테릭 액정 디스플레이가 기재되어 있고, 여기서 투명 상태에서, 능동 및 비능동 영역 둘 다에서 액정 분자를 고정(anchoring)시키는 중합체 네트워크는 투명 상태에서 비능동 영역을 통제(locking)한다.
일반적으로, SSCT 및 PSCT 디스플레이는 후면광을 요하지 않는다. 평면 상태에서, 화소의 CLC 매질은 상기 수학식 1에 따른 특정 파장의 선택적 광 반사를 나타내는데, 이는 상기 화소가 상응하는 반사 색상으로, 예를 들어 흑색 배경의 전면에 나타남을 의미한다. 반사 색상은 초점 원추형, 산란 또는 호메오트로픽 투명 상태로의 변화 시에 사라진다.
전술된 근거들로 인해, CLC 디스플레이는 TN 또는 STN 디스플레이에 비해 매우 낮은 전력 소모를 갖는다. 또한, 이는 산란 상태에서 시야각 의존성을 약간만 나타내거나 전혀 나타내지 않는다. 또한, 이는 TN 디스플레이의 경우에서와 같은 능동-매트릭스를 요하지 않는 대신, 더 간단한 멀티플렉스(multiplex) 또는 수동-매트릭스 모드로 작동할 수 있다.
전술된 디스플레이를 위한 CLC 매질은, 예를 들어 네마틱 액정 매질을 높은 비틀림력을 갖는 키랄 도판트로 도핑함으로써 제조될 수 있다. 이어서, 유도된 콜레스테릭 나선의 핏치(p)가 하기 수학식 2에 따라 농도(c) 및 나선 비틀림력(HTP)에 의해 주어진다:
[수학식 2]
p = (HTP c)-1
또한, 예를 들어, 개별적인 HTP의 온도 의존성을 상쇄함에 따라 나선 핏치 및 CLC 매질의 반사 파장의 작은 온도 의존성을 성취하도록 하기 위해, 2개 이상의 도판트를 사용할 수 있다. 이어서, 전체 HTP(HTP전체)를 위해 근사식인 하기 수학식 3을 이용한다:
[수학식 3]
HTP전체 = ∑i ci HTPi
상기 식에서,
ci는 각각의 개별적인 도판트의 농도이고;
HTPi는 각각의 개별적인 도판트의 나선 비틀림력이다.
전술된 디스플레이에 사용하기 위한 CLC 물질은 전형적으로, 우수한 화학적 및 열적 안정성, 및 전기장 및 전자기 복사에 대한 우수한 안정성을 가져야 한다. 또한, 액정 물질은 높은 등명점을 갖는 넓은 콜레스테릭 액정 상, 충분히 높은 복굴절률, 높은 양의 유전 이방성 및 낮은 회전 점도를 가져야 한다.
CLC 디스플레이에서, 전극은 일반적으로, CLC 매질에서 어드레싱가능한 능동 면적 또는 영역이 형성되고, 비어드레싱되는 비능동 면적 또는 영역이 형성되도록 어드레싱가능한 화소들 사이에 배치된다. 대비(contrast)에 있어서 열화(degradation)를 야기하는 문제가 비능동 영역이 전혀 제어되지 않거나 단지 저조하게 제어될 때 야기될 수 있다.
이러한 문제는 이른바 흑색 마스크를 적용함으로써 극복될 수 있다. 그러나, 이는 추가적인 제조 단계를 요하고, 매끈한 마스크 표면을 제공하고 오염물질을 도입하지 않도록 하기 위해 반드시 주의해야 한다.
US 6,285,434에 기재된 바와 같이, 다색 CLC 디스플레이를 위해, 셀 사이에 분할을 제공함으로써 비의존성 셀이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 후속 단계에서 셀은 목적하는 색상을 나타내는 CLC, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 색상을 각각 갖는 CLC 매질로 선택적으로 충전되거나 주입된다.
안정한 특성, 예컨대 큰 범위의 작동-온도, 짧은 응답속도, 낮은 임계 전압, 반사 파장의 작은 온도 의존성, 특히 높은 값의 복굴절률을 제공하는 한편, 바람직한 대비를 나타내는 반사성 액정 디스플레이가 여전히 필요하다.
따라서, 본 발명의 목표는 바람직한 대비를 나타내고, 더 나아가 추가로 바람직한 특성, 예컨대 향상된 기계적 안정성을 추가로 제공하는 향상된 복합체 시스템, 전자-광학 전환 소자 및 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목표는 이러한 시스템, 소자 및 디스플레이에 유용하고, 이의 제조에 있어서 바람직한 성능을 가능하게 하는 메소젠성 매질을 제공하는 것이다. 특히, 적합하게 높은 Δε 및 높은 전기 저항, 적합하게 높은 Δn 및 전자-광학적 매개변수의 바람직한 값을 제공하고, 더 나아가 특히, 상대적으로 낮은 회전 점도 및 바람직한 신뢰도, 넓고 안정한 액정(특히 키랄 네마틱) 상 범위, 낮은 융점 및 상대적으로 높은 등명점, 및 적합하게 높은 전압 유지 비를 제공하는 것이 목표가 되고, 이는 특히 적합하게 낮은 임계 전압 및 향상된 낮은 저온 거동을 제공할 수 있다.
또한, 이러한 복합체 시스템, 전자-광학 전환 소자 및 액정 디스플레이의 향상된 제조 방법을 제공하는 것이 목표가 되고, 상기 방법은 적합하게 및 효율적으로 제조의 용이성을 제공하고 시스템, 소자 및 액정 디스플레이의 바람직한 특징을 야기한다. 본 발명의 추가의 목표는 하기 구체적인 내용으로부터 당업자에게 즉시 자명하다.
상기 목적들은 청구범위의 독립항들에 정의된 주제에 의해 해결되고, 바람직한 양태들은 청구범위의 종속항들에 제시되고 하기 추가로 후술된다.
특히, 본 발명은 주요 양상들, 바람직한 양태들 및 개개의 특질들을 포괄하는 하기 사항들을 제공하고, 이는 각각 단독으로 및 조합으로 상기 목표를 해결하는데 기여하고 결과적으로는 추가적인 장점을 제공한다.
본 발명의 제1 양상은
하기 화학식 I의 화합물 및 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물;
하나 이상의 키랄 화합물; 및
하나 이상의 중합성 화합물
을 포함하되,
상기 하나 이상의 중합성 화합물이 액정 매질 중 총 함량을 기준으로 2.0 중량% 이상으로 존재하는, 액정 매질을 제공하는 것이다:
Figure pct00001
상기 식에서,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬, 불화 알켄일 또는 불화 알켄일옥시이고;
L11, L12, L21 및 L22는 서로 독립적으로 H 또는 F, 바람직하게는 F이고;
Figure pct00002
는
Figure pct00003
이고;
Figure pct00004
는 서로 독립적으로
Figure pct00005
Figure pct00006
이고;
X1은 CN 또는 NCS, 바람직하게는 CN이고;
X2는 할로겐, 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 CF3 또는 OCF3, 또는 2 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화, 바람직하게는 불화 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
i, l 및 m은 서로 독립적으로 0 또는 1이다.
하나 이상의 키랄 화합물은 매질이 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내는 농도로 존재하는 것이 바람직하다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 매질을 제공함으로써, 적합하고 유리한 특성과 특징의 바람직한 조합을 얻을 수 있음이 발견되었다. 특히, 제공되는 메소젠성 매질은 적합하게 높은 Δε, 높은 전기 저항, 적합하게 높은 Δn 및 바람직한 값의 전기-광학 매개변수를 갖는다. 또한, 상대적으로 낮은 회전 점도 및 바람직한 신뢰도, 넓고 안정한 액정(특히 키랄 네마틱) 상 범위, 낮은 융점 및 상대적으로 높은 등명점, 및 적합하게 높은 전압 유지비가 매질에 대해 수득될 수 있고, 이는 또한 특히 적합하게 낮은 임계 전압 및 향상된 저온 거동을 제공할 수 있다.
동시에, 제공되는 메소젠성 메질은 본 발명에 따른 시스템 소자 및 디스플레이, 특히 반사성 디스플레이에 유용하고, 또한, 후술되는 본 발명의 제조 방법에 따른 이의 제조에 있어서의 바람직한 성능을 가능하게 한다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 매질은 매질에 함유된 중합성 성분의 중합에 의한 복합체 시스템을 제조하는데 특히 적합화되고, 여기서 2-구성요소 시스템, 적합하고 바람직하게는 2-상 시스템이 수득되거나 수득가능하다. 특히, 시스템은 유리하게 제조, 바람직하게는 제자리(in situ) 제조될 수 있고, 여기서 저 분자량 구성요소가 제공되고, 이는 본 발명에 따른 하나 이상의 메소젠성 화합물 및 하나 이상의 키랄성 화합물을 포함하고, 바람직한 전자-광학, 액정 디스플레이, 바람직하게는 반사성 디스플레이에 적합한 물리적 및 화학적 특성을 갖고, 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타낸다. 동시에, 하나 이상의 중합체 구조를 포함하는 중합체 부품은 상기 하나 이상의 중합체 구조가 매질에 제공되는 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득되거나 수득 가능한 매질로부터 제조된다. 특히, 상기 매질은 유리하게 공간 선택적 중합될 수 있고, 여기서 생성되는 구성요소는 분리된 상들, 심지어는 분리된 영역들로 정렬된다. 따라서, 형성된 중합체는 저 분자량 구성요소에서 적합하게 낮은 용해도를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양상에서는, 따라서, 본 발명에 따른 매질로부터 상기 매질에 함유된 하나 이상의 중합성 성분을 중합함으로써 수득되거나 수득가능한 복합체 시스템, 특히 키랄 복합체 시스템, 특히 바람직하게는 공간적으로 구별된 2-상 시스템이 제공되고, 여기서 상기 시스템은 저 분자량 구성요소를 포함하고, 이는 바람직하게는 저 분자량 상이고 상기 및 하기 제시되는 화학식 I의 화합물 및 화학식 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물 및 상기 및 하기 제시되는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하고, 여기서 상기 구성요소는 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선에 의한 선택적 반사를 나타내고, 상기 시스템은 중합체 구성요소를 추가로 포함하고, 이는 바람직하게는 저 분자량 구성성분으로부터 분리된 중합체 상이고, 상기 중합체 구성요소는 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득되거나 수득가능한 하나 이상의 중합체 구조를 포함한다.
놀랍게도, 본 발명에 따라, 시스템이 유리한 전자-광학적 및 기계적 특성을 갖도록 제공될 수 있음이 밝혀졌고, 여기서 상기 시스템은 특히 바람직하게는 광 조절 소자 및 액정 디스플레이, 바람직하게는 반사성 CLC 디스플레이에 사용될 수 있다. 여기서, 2개의 구성요소는 바람직하게는 2개의 화학적 및 공간적으로 구별된 상으로서 제공될 수 있다.
본 발명의 추가의 양상에서, 광 조절 소자 특, 전자-광학 전환 소자 및 액정 거울, 예를 들어 자동차 적용례를 위한 액정 거울이 제공되고, 이는 본 발명에 따른 복합체 시스템 및 하나 이상의 기판, 바람직하게는 2개의 대면하는 기판을 포함하고, 여기서 구성요소는 하나 이상의 기판에 의해 지지되고 하나 이상의 중합체 구조를 포함하는 중합체 구성요소는 구획(즉 분리되거나 개별적인 영역 또는 부피)에 저 분자량 구성요소를 함유하는 중합체 벽을 형성하도록 분리된다. 상기 구획의 치수는 공간 선택적 중합에 사용되는 패턴에 의해 결정 및 설정된다.
그러므로, 본 발명에 따른 소자는 벽, 바람직하게는 전술된 제자리 중합 과정에 의해 형성된 벽이 향상된 압력 둔감성(insensitivity) 및 셀 간격 안정성을 제공하는데 기여할 수 있고, 결과적으로 향상된 신뢰도 및 색상 안정성(특히 반사성 모드에서)을 야기할 수 있는 상당한 장점을 나타내도록 제공될 수 있다. 또한, 함유 및 추가의 기계적 지지를 위한 벽을 제공함으로써, 기판이 더 자유롭게 변경될 수 있고, 특히 가요성 기판의 사용함이 가능하게 된다.
기판이 저 분자량 구성요소를 전기적으로 어드레싱하는 전극을 포함하고 중합체 벽이 기판의 표면을 기반으로 하는 경우, 벽은 적어도 부분적으로 전기적 비농동 영역에 형성되고, 비능동 영역의 투과도 또는 반사는 능동 영역과 비능동 영역 간의 대비가 유리하게 향상되도록 바람직하게 제어되거나 조절될 수 있다. 하나의 양태에서, 비능동 영역은 실질적으로 중합체 벽으로 덮이고, 보다 바람직하게는 중합체 벽으로 완전히 덮힌다.
따라서, 능동 영역은 메소젠성 매질이 전기장에 의해 어드레싱되고 전환될 수 있는 영역을 의미한다. 대조적으로, 비능동 영역(본원에서 전기적으로 비능동인 영역으로도 지칭됨)은 어드레싱불가하거나 전환불가한 영역, 즉 전기장이 없거나 매질의 상태 또는 상을 전환하기에 충분한 전기장이 없는 영역이고, 이는 제시되는 임계 전압이 도달하거나 넘을 수 없는 영역, 예를 들어 상호(inter)-화소 영역이다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 액정 디스플레이는 본 발명에 따른 복합체 시스템 또는 광 변조 소자를 포함하도록 제공된다.
바람직하게는 본 발명으로 제공되는 액정 매질로부터 수득가능한 복합체 시스템 또는 광 변조 소자를 사용함으로써, 놀랍게도, 바람직한 대비를 나타내는 동시에 적합한 특성, 예컨대 큰 작동 온도 범위, 짧은 응답시간, 낮은 임계 전압, 반사 파장의 낮은 온도 의존성 및 특히 높은 값의 복굴절률을 나타내는 액정 매질을 갖는 반사성 액정 디스플레이가 제공될 수 있음이 밝혀졌다.
전체적으로, 이는 향상된 기계적 안정성 및 전자-광학적 성능, 예를 들어 가독성, 특히 일광 가독성 및 낮은 전력 소모를 갖고, 색상 필터 및 교차 편광기를 사용할 필요가 없는 디스플레이를 야기할 수 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 향상된 시스템, 소자 및 디스플레이는 전술 및 후술된 키랄 액정 매질을 제공하고 상기 매질에 함유된 중합성 성분을 분리된 중합체 구조가 형성되도록(바람직하게는 제자리 형성되고 중합체 벽으로서 정렬됨) 중합함으로써 수득될 수 있다. 유리하게는, 본 발명에 따른 메소젠성 매질은 제조 방법 및 제조 기기 둘 다에 장점을 제공한다.
따라서, 추가의 양상에서, 본 발명은 복합체 시스템 및/또는 광 변조 소자 바람직하게는 광 변조 소자, 보다 바람직하게는 전자-광학 전환 소자의 제조 방법을 제공하고, 상기 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다:
(a) 전술 및 후술된 매질을 층, 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 더 바람직하게는 5 내지 8 ㎛의 층으로서 제공하는 단계; 및
(b) 단계 a에서 제공된 상기 매질에 함유된 하나 이상의 중합성 화합물의 공간 선택적 중합을 수행하되, 상기 중합을 상기 층의 정의된 영역에서 수행하고 중합체 구조를 상기 정의된 영역에서 수득하는 단계.
상기 방법은 본 발명에 따른 복합체 시스템, 전자-광학 전환 소자, 액정 거울 및 액정 디스플레이를 제조하는데 예상치 못할 정도로 유용하고, 여기서 상기 방법은 적합하고 효율적으로 제조의 용이함을 제공하고 상기 시스템, 소자 및 액정 디스플레이의 바람직한 특징을 야기한다.
이로 본 발명을 제한함 없이, 본 발명은 양상, 양태 및 특히 특징의 구체적인 내용에 의해 하기 설명되고, 특정한 양태가 더 구체적으로 기재된다.
본 발명에 따라, 키랄 액정 매질은 상기 및 하기 제시된 화학식 I의 화합물 및 화학식 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물, 하나 이상의 키랄 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하도록 제공되고, 바람직하게는 상기 하나 이상의 키랄 화합물은 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내는 농도로 존재하고, 상기 하나 이상의 중합성 화합물은 액정 매질의 전체 함량을 기준으로 2 중량% 이상의 양으로 존재한다.
용어 "액정(LC)"은 일부 온도 범위(열향성 액정) 또는 용액의 일부 농도 범위(친핵성 액정), 바람직하게는 열향성 액정, 특히 네마틱 액정, 보다 바람직하게는 키랄 네마틱 또는 콜레스테릭 매질에 관한 것이다. 이는 메소젠성 화합물을 함유한다.
용어 "메소젠성 화합물" 및 "액정 화합물"은 하나 이상의 칼라미틱(calamitic)(막대형 또는 보드(board)/라스(lath)형) 또는 디스코틱(디스크형) 메소젠성 기, 즉 액정 상 또는 중간상 거동을 유도할 능력을 갖는 기를 포함하는 화합물을 의미한다.
메소젠성 기를 포함하는 액정 화합물 또는 물질 및 메소젠성 화합물 또는 물질이 그 자체로 액정 상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 이들은 다른 화합물과의 혼합물로만 액정 상 거동을 나타낼 수도 있다. 이는 저 분자량 비반응성 액정 화합물, 반응성 또는 중합성 액정 화합물 및 액정 중합체를 포함한다.
간단함을 위해, 용어 "액정" 물질 또는 매질은 액정 물질 또는 매질 및 메소젠성 물질 또는 매질 모두에 사용되고(이의 역도 마찬가지임), 용어 "메소젠"은 물질의 메소젠성 기에 사용된다.
용어 "비메소젠성 화합물 또는 물질"은 상기 정의된 메소젠성 기를 함유하지 않는 화합물 또는 물질을 의미한다.
일반적으로, 용어 "키랄" 물체는 이의 거울상과 중첩가능하지 않은 물체를 지칭한다. 대조적으로 "비키랄(achiral)" 물체는 이의 거울상과 동일한 물체를 지칭한다. 본 발명에 따른 매질은 키랄성을 나타낸다. 이는 콜레스테릭 액정(키랄 네마틱 액정으로도 공지되어 있음)을 제공함으로써 성취될 수 있다. 용어 "키랄 네마틱" 및 "콜레스테릭"은 명백하게 달리 제시되지 않는 한 본원에서 동의어로 사용된다.
본 발명에 따른 키랄 액정은 바람직하게 향상된 반사성 LCD에 사용하기 위한 짧은 나선 핏치를 갖는, 보다 바람직하게는 높은 광학 이방성을 갖고 특히 진보된 적용례를 위한 적합하게 높은 유전 이방성을 갖는 CLC 매질이다.
본 발명의 키랄 액정 매질은 하나 이상의 키랄 화합물을 함유하고, 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 매질의 콜레스테릭 핏치는 선택적 반사의 파장이 전자기 스펙트럼의 가시광선 범위, 즉 400 내지 800 nm의 범위가 되도록 선택된다. 하나의 양태에서, 매질은 1 ㎛ 이하, 즉 1 ㎛ 또는 그보다 작은 핏치 길이를 갖는다. 키랄 도판트 및 이의 농도는 매질의 콜레스테릭 핏치가 적합하게 설정되거나 조정될 수 있도록 제공될 수 있다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를 함유한다. 키랄 도판트는 바람직하게는 높은 절대치의 HTP를 갖고, 일반적으로 메소젠성 베이스 혼합물에 상대적으로 낮은 농도로 첨가될 수 있고 키랄 구성요소에서 우수한 용해성을 갖는다. 2개 이상의 키랄 화합물이 사용되는 경우, 이는 동일하거나 반대인 회전 방향, 또는 동일하거나 반대인 비틀림 의존성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 메르크 카게아아(Merck KGaA)에서 시판되는 액정 혼합물 MLC-6828에서 20 ㎛-1 이상, 바람직하게는 40 ㎛-1 이상, 보다 더 바람직하게는 60 ㎛-1 이상, 가장 바람직하게는 80 내지 260 ㎛-1의 HTP 절대치를 갖는 키랄 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 키랄 구성요소는 모두가 동일한 HTP 지표를 갖는 2개 이상의 키랄 화합물로 이루어진다. 개별적인 화합물의 HTP의 온도 의존성은 높거나 낮을 수 있다. 매질의 핏치의 온도 의존성은 HTP의 상이한 온도 의존성을 상응하는 비로 갖는 화합물을 혼합함으로써 상쇄될 수 있다.
적합한 키랄 도판트는 당업계에 공지되어 있고, 이 중 일부, 예컨대 콜레스테릴 노나노에이트, R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, B(OC)2C*H-C-3 또는 CB15는 시판된다(모두 독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터 시판됨).
특히 적합한 키랄 도판트는 하나 이상의 키랄 라디칼 및 하나 이상의 메소젠성 기, 또는 키랄 라디칼에 의해 메소젠성 기를 형성하는 하나 이상의 방향족 또는 지환식(alicyclic) 기를 함유하는 화합물이다.
적합한 키랄 라디칼은, 예를 들어 키랄 분지형 탄화수소 라디칼, 키랄 에탄다이올, 바이나프톨 또는 다이옥솔란, 또한 일가 또는 다가 키랄 라디칼은 당 유도체, 당 알콜, 당 산, 전산, 키랄 치환된 글리콜, 스테로이드 유도체, 터펜 유도체, 아미노산 또는 약간(바람직하게는 1 내지 5개)의 서열의 아미노산 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 키랄 라디칼은 당 유도체, 예컨대 글루코스, 만노스, 갈락토스, 프럭토스, 아라비노스 및 덱스트로스; 당 알콜, 예컨대 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 또는 이의 무수 유도체, 특히 다이안하이드로헥시톨, 예컨대 다이안하이드로소르비드(1,4:3,6-다이하이드로-D-소르비드, 이소소르비드), 다이안하이드로만니톨(이소소르비톨) 또는 다이안하이드로이디톨(이소이티톨); 당 산, 예컨대 글루콘산, 글루콘산, 굴론산 및 케토굴론산; 키랄 치환된 글리콜 라디칼, 예컨대 모노에틸렌 글리콜, 올리고에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜(하나 이상의 CH2 기는 알킬 또는 알콕시로 치환됨); 아미노산, 예컨대 알라닌, 발린, 페닐글리신 또는 페닐알라닌, 또는 2 내지 5개의 상기 아미노산의 서열; 스테로이드 유도체, 예컨대 콜레스테릴 또는 콜산 라디칼, 터페닐 유도체, 예컨대 멘틸, 네오멘틸, 캠페일, 페네일, 터핀일, 이소롱기포일, 펜치일, 캐레일, 미르트엔일, 노프일, 제라니일, 리날로일, 네르일, 시트로넬일 또는 다이하이드로트로넬일이다.
적합한 키랄 라디칼 및 메소젠성 키랄 화합물은, 예를 들어 DE　34　25　503, DE　35　34　777, DE　35　34　778, DE　35　34　779 및 DE　35　34　780, DE　43　42　280, EP　01　038　941 및 DE　195　41　820에 기재되어 있다.
본 발명에 따라 사용되는 바람직한 키랄 화합물은 하기 군의 화합물로부터 선택된다.
하나의 양태에서, 하기 화학식 A-I 내지 A-III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 도판트가 바람직하다:
Figure pct00007
Figure pct00008
상기 식에서,
Ra11 및 Ra12는 서로 독립적으로 2 내지 9개, 바람직하게는 7개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 옥사알킬 또는 알켄일이고, Ra11은 다르게는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 메틸 또는 알콕시, 바람직하게는 둘 다 알킬, 바람직하게는 n-알킬이고;
Ra21 및 Ra22는 서로 독립적으로 2 내지 9개, 바람직하게는 7개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시, 2 내지 9개, 바람직하게는 7개 이하의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 둘 다 알킬, 바람직하게는 n-알킬이고;
Ra31 및 Ra32는 서로 독립적으로 2 내지 9개, 바람직하게는 7개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 옥사알킬 또는 알켄일이고, Ra31은 다르게는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 메틸 또는 알콕시, 바람직하게는 둘 다 알킬, 바람직하게는 n-알킬이다.
하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 키랄 도판트가 특히 바람직하다.
Figure pct00009
Figure pct00010
추가로 바람직한 도판트는 하기 화학식 A-IV의 이소소르비드, 이소만니톨 또는 이소이디톨의 유도체, 바람직하게는 다이안하이드로소르비톨; 및 키랄 에탄다이올, 예컨대, 다이페닐에탄올다이올(하이드로벤조인), 특히 하기 화학식 A-V의 메소젠성 하이드로벤조인 유도체이고, 나타내지 않은 (R,S), (S,R), (R,R) 및 (S,S) 거울상 이성질체도 포함된다:
Figure pct00011
Figure pct00012
상기 식에서,
기
Figure pct00013
는
Figure pct00014
이고;
Figure pct00015
는 각각 서로 독립적으로 일치환, 이치환 또는 삼치환될 수 있는 1,4-페닐렌, 또는 1,4-사이클로헥실렌이고;
L은 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이고;
c는 0 또는 1이고;
Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2- 또는 단일결합이고;
R0는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시이다.
화학식 A-IV의 화합물은 WO　98/00428에 기재되어 있다. 화학식 A-V의 화합물은 GB-A-2,328,207에 기재되어 있다.
또 다른 양태에서, 특히 바람직한 키랄 도판트는 키랄 바이나프틸 유도체(WO 02/94805에 기재됨), 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체(WO　02/34739에 기재됨), 키랄 타드돌(TADDOL) 유도체(WO　02/06265에 기재됨), 및 하나 이상의 불화된 가교기 및 말단기 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 도판트(WO　02/06196 및 WO　02/06195에 기재됨)이다.
하기 화학식 A-VI의 키랄 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00016
상기 식에서,
X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5이거나, F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고 하나 이상의 비인접 CH2 기가 각각 서로 독립적으로 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 -O-, -S-, -NH-, NR0-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이거나, 할로겐, 바람직하게는 F 또는 중합성 기로 임의적으로 일치환 또는 다치환돨 수 있는 20개 이하의 탄소 원자를 갖는 중합성 기, 사이클로알킬 또는 아릴이고;
x1 및 x2는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
y1 및 y2는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
B1 및 B2는 각각 서로 독립적으로 방향족, 또는 부분 또는 완전 포화된 지방족 6-원 고리이되, 하나 이상의 CH 기는 질소 원자로 대체될 수 있고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 산소 및/또는 황 원자로 대체될 수 있고;
W1 및 W2는 각각 서로 독립적으로 -Z1-A1-(Z2-A2)m-R이고, 2개 중 하나는 다르게는 R1 또는 A3이되, 둘 다 동시에 H가 아니거나;
Figure pct00017
는
Figure pct00018
이고;
U1 및 U2는 각각 서로 독립적으로 CH2, O, S, CO 또는 CS이고;
V1 및 V2는 각각 서로 독립적으로 (CH2)n이되, 1 내지 4개의 비인접 CH2 기는 산소 및/또는 황 원자로 대체될 수 있고, V1 및 V2 중 하나 및
Figure pct00019
가
Figure pct00020
인 경우에는 둘 다가 단일결합이고;
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -O-CH2-, -CH2-O-, -S-CH2-, -CH2-S-, -CF2-O-, -O-CF2-, -CF2-S-, -S-CF2-, -CH2-CH2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CF2-CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, 상기 기들 중 2개의 조합이되, 2개의 산소 및/또는 황 및/또는 질소 원자가 서로 직접 결합하지 않거나, Z1 및 Z2는 바람직하게는 -CH=CH-COO-, 또는 -COO-CH=CH-, 또는 단일결합이고;
A1, A2 및 A3 는 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(1 또는 2개의 비인접 CH 기는 N으로 대체됨), 1,4-사이클로헥실렌(1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 산소 및/또는 황 원자로 대체됨), 1,3-다이옥솔란-4,5-다이일, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 피페리딘-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일 또는 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일이고, 상기 기들 각각은 L로 일치환 또는 다치환되고, A1은 단일결합이고;
L은 할로겐 원자, 바람직하게는 F, CN, NO2, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이되, 하나 이상의 H원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있고;
m은 각각의 경우 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고;
R 및 R1은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5, 1개, 또는 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 이되, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-으로 대체되고, 2개의 산소 및/또는 황 원자는 서로 직접 결합되지 않거나, R 및 R1은 중합성 기이다.
하기 화학식 A-VI-1, 특히 하기 화학식 A-VI-1a 내지 A-VI-1c로부터 선택되는 키랄 바이나프틸 유도체가 특히 바람직하다:
Figure pct00021
Figure pct00022
상기 식에서,
B 및 Z0은 화학식 A-IV에 대해 정의된 것이고, Z0은 보다 바람직하게는 -OCO- 또는 단일결합이고;
R0은 화학식 A-IV에 정의된 것, H, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
b는 0, 1 또는 2이다.
하기 화학식 A-VI-2, 특히 하기 화학식 A-VI-2a 내지 A-VI-2f로부터 선택되는 키랄 바이나프틸 유도체가 특히 바람직하다:
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
상기 식에서,
R0은 화학식 A-VI에 정의된 것이고;
X는 H, F, Cl, CN 또는 R0, 바람직하게는 F이다.
특히 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 키랄 매질은 하나 이상의 화학식 R-5011 및 S-5011의 화합물을 포함한다. 하나의 바람직한 양태에서, 매질은 R-5011의 화합물을 함유한다. 또 다른 양태에서, 매질은 S-5011의 화합물을 함유한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 상기 및 하기 제시되는 화학식 I의 화합물 및 화학식 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물을 포함한다. 하나의 양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 I의 메소젠성 화합물을 함유한다. 또 다른 양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 II의 메소젠성 화합물을 함유한다. 또 다른 양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 I의 메소젠성 화합물 및 하나 이상의 화학식 II의 메소젠성 화합물을 함유한다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 키랄 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00026
상기 식에서,
R3은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알켄일, 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이고;
Figure pct00027
는 서로 독립적으로
Figure pct00028
Figure pct00029
,
바람직하게는
Figure pct00030
Figure pct00031
이고;
L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L31은 F이고;
X3은 할로겐, 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 2 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, OCF3 또는 CF3, 보다 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고;
Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스- -CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일결합, 보다 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일결합이고;
n 및 o는 서로 독립적으로 0 또는 1이다.
하나의 양태에서, 매질이 하기 화학식 IV의 화합물 및 화학식 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 이들 각각 중 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것이 바람직하다:
Figure pct00032
상기 식에서,
R41, R42, R51 및 R52는 서로 독립적으로 상기 화학식 II에 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 R41은 알킬이고 R42는 알킬 또는 알콕시이거나, R41은 알켄일이고 R42는 알킬이고; 바람직하게는 R51은 알킬이고 R52는 알킬 또는 알켄일이거나, R51은 알켄일이고 R52는 알킬 또는 알켄일, 보다 바람직하게는 알킬이고;
Figure pct00033
는 서로 독립적으로
Figure pct00034
가 2회 나타나는 경우에도 서로 독립적으로
Figure pct00035
Figure pct00036
이고, 바람직하게는
Figure pct00037
중 적어도 하나는
Figure pct00038
이고;
Figure pct00039
는 서로 독립적으로
Figure pct00040
가 2회 나타나는 경우에도 서로 독립적으로
Figure pct00041
Figure pct00042
이고, 바람직하게는
Figure pct00043
중 적어도 하나는
Figure pct00044
이고;
Z41, Z42, Z51 및 Z52는 서로 독립적으로 Z41 및/또는 Z51이 2회 나타나는 경우에도 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일결합이고, 바람직하게는 Z41 및 Z42 중 적어도 하나 및 Z51 및 Z52 중 적어도 하나는 단일결합이고;
p 및 q는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이되, p는 바람직하게는 0 또는 1이다.
매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III의 화합물(여기서, n 및 o는 둘 다 1이고, Z3은 바람직하게는 단일결합이고, 모든 고리는 서로 독립적으로 1 또는 2회 임의적으로 불화된 1,4-페닐렌임) 및/또는 화학식 V의 화합물(여기서, q는 2이고, Z51 및 Z52는 바람직하게는 둘 다 단일결합임)을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 VI의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00045
상기 식에서,
R6은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알켄일, 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이고;
Figure pct00046
는 서로 독립적으로
Figure pct00047
Figure pct00048
이고;
L61 및 L62는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L61은 F이고,
X6은 할로겐, 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 2 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, OCF3 또는 CF3, 보다 바람직하게는 F, Cl 또는 OCF3이고;
Z6은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -CH2O-, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO- 또는 트랜스-CH=CH-, 보다 바람직하게는 -COO- 또는 -CH2CH2-이고;
r은 0 또는 1이다.
전술 및 후술된 다수의 메소젠성 화합물 또는 이의 화합물은 시판된다. 이러한 화합물은 공지되어 있거나 그 자체로 문헌(예를 들어 표준서, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 공지되어 있는 방법에 의해 설명된 반응에 공지되어 있고 적합한 조건하에 정밀하게 제조될 수 있다. 또한, 그 자체로 공지되어 있는 변형이 여기서 수행될 수 있지만 크게 자세히 언급되지는 않는다.
본 발명에 따른 키랄 액정 매질은 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하되, 상기 하나 이상의 중합성 화합물은 매질의 전체 함량을 기준으로 2 중량% 이상, 바람직하게는 3 중량% 이상, 보다 바람직하게는 4 중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 5 중량% 이상의 양으로 존재한다.
바람직하게는, 상기 하나 이상의 중합성 화합물은 매질의 전체 함량을 기준으로 매질 중에 2 내지 30 중량%의 양으로 함유된다.
제공되는 중합성 물질의 양은 목적하는 중합체 구조, 특히 중합체 벽을 형성하기에 충분하여야 한다. 그러나, 액정 매질만이 또는 액정 매질이 적어도 우세하게 함유되는 경우 중합 후의 영역을 제공하기에 소량이 충분할 수도 있다. 중합성 성분의 양은 구성요소 또는 상 시스템의 특정 배치 또는 설계에 의존할 수 있고, 여기서 특히 능동 및 비능동 영역의 영역 크기 및 중합체 벽 또는 구조의 너비, 길이 및 밀도는 하나 이상의 중합성 화합물의 적절량을 결정하고 설정하는데 중요할 수 있다.
특히 바람직한 양태에서, 매질은 상기 하나 이상의 중합성 화합물을 매질의 전체 함량을 기준으로 4 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 양으로 포함한다.
본 발명에 따른 매질에서, 하나 이상의 중합성, 경화성 또는 경질화성(hardenable) 화합물이 중합체 구조 또는 벽에 대한 전구체로서 제공된다.
중합성 화합물을 적어도 하나의 중합성 기를 갖는다. 중합성 기는 바람직하게는 CH2=CW1-COO-,
Figure pct00049
, CH2=CW2-(O)k1-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC- 및 OCN-으로부터 선택되되, W1은 H, Cl, CN, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k1 및 k2는 서로 독립적으로 0 또는 1이다.
중합성 또는 반응성 기는 바람직하게는 비닐 기, 아크릴레이트 기, 메트아크릴레이트 기, 플루오로아크릴레이트 기, 옥세탄 기 또는 에폭시 기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 기 또는 메트아크릴레이트 기로부터 선택된다.
바람직하게는, 하나 이상의 중합성 화합물은 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트 및 비닐 아세테이트로부터 선택되되, 조성에는 바람직하게는 하나 이상의 이반응성 및/또는 삼반응성 중합성 화합물, 바람직하게는 다이아크릴레이트, 다이메트아크릴레이트, 트라이아크릴레이트 및 트라이메트아크릴레이트로부터 선택되는 것이 추가로 포함될 수 있다.
하나의 양태에서, 하나 이상의 중합성 화합물은 1 또는 2개 이상의 아크릴레이트, 메트아크릴레이트 및 비닐 아세테이트 기, 보다 바람직하게는 1 또는 2개 이상의 아크릴레이트 및/또는 메트아크릴레이트 기로부터 선택되는 중합성 기를 포함할 수 있되, 상기 화합물은 바람직하게는 비메소젠성 화합물이다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 모노아크릴레이트를 포함한다. 특히 바람직한 일반응성 화합물은 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 3급-부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시부틸 아크릴레이트 및 이소보르닐 아크릴레이트로부터 선택된다.
본 발명에 따른 추가적인 또는 다른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 모노메트아크릴레이트를 포함한다. 특히 바람직한 일반응성 화합물은 메틸 메트아크릴레이트, 에틸 메트아크릴레이트, 프로필 메트아크릴레이트, 이소프로필 메트아크릴레이트, 부틸 메트아크릴레이트, 3급-부틸 메트아크릴레이트, 펜틸 메트아크릴레이트, 헥실 메트아크릴레이트, 노닐 메트아크릴레이트, 도데실 메트아크릴레이트, 2-에틸-헥실 메트아크릴레이트, 2-하이드록시-에틸 메트아크릴레이트, 2-하이드록시-부틸 메트아크릴레이트, 이소보르닐 메트아크릴레이트 및 1-아다만틸 메트아크릴레이트로부터 선택된다.
하나의 양태에서, 2-에틸-헥실 아크릴레이트 및 이소보르닐 메트아크릴레이트를 둘 다 사용하는 것이 특히 바람직하다.
다른 또는 추가적인 반응성 메소젠(RM) 또는 메소젠성 단량체가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 화합물은 하기 화학식 M의 화합물로부터 선택된다:
RMa-AM1-(ZM1-AM2)m1-RMb M
상기 식에서 개별적인 라디칼은 하기와 같이 정의된다:
RMa 및 RMb는 각각 독립적으로 P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 결합되지 않도록 -C(R0)=C(R00)-, -C*C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 RMa 및 RMb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기 이거나 이를 함유하고;
바람직하게는, RMa 및 RMb는 각각 독립적으로 P, P-Sp-, H, 할로겐, SF5, NO2, 알킬, 알켄일 또는 알킨일 기이되, 바람직하게는 RMa 및 RMb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기 이거나 이를 함유하고;
P는 중합성 기이고;
Sp는 스페이서 기 또는 단일결합이고;
AM1 및 AM2는 각각 독립적으로 방향족, 헤테로방향족, 지환식 또는 헤테로환식 기이되, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자, 바람직하게는 탄소 원자를 갖고, 융합된 고리를 포함하거나 함유할 수 있고, L로 일치환 또는 다치환될 수 있고;
L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 또는 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알킨일이되, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-, 바람직하게는 P, P-Sp-, H, OH, CH2OH, 할로겐, SF5, NO2, 알킬, 알켄일 또는 알킨일 기로 대체될 수 있고;
Y1은 할로겐, 바람직하게는 F이고;
ZM1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-, -COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일결합이고;
R0 및 R00은 각각 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄, 직쇄 또는 환식 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 결합되지 않도록 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 수소 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있거나, Rx는 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기이고;
m1은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
n1은 1, 2, 3 또는 4이되,
RMa 및 RMb의 기에서의 적어도 하나의 치환기, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 치환기, 보다 바람직하게는 1 또는 2개의 치환기, 및 존재하는 치환기 L은 P 또는 P-Sp- 기이거나 적어도 하나의 P 또는 P-Sp- 기를 함유한다.
Rma 또는 Rmb, 또는 둘 다가 P 또는 P-Sp- 기인 화학식 M의 화합물이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 매질에 사용하기에 적합하고 바람직한 RM은, 예를 들어 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
Figure pct00053
Figure pct00054
상기 식에서 개별적인 라디칼은 하기와 같이 정의된다:
P1 내지 P3은 각각 독립적으로 중합성 기, 바람직하게는 P에 대해 상기 및 하기 설명된 정의 중 하나를 갖고, 보다 바람직하게는 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭시 기이고;
Sp1 내지 Sp3은 각각 독립적으로 단일결합 또는 스페이서 기이되, 바람직하게는 Sp에 대해 상기 및 하기 제시된 정의 중 하나를 갖고, 보다 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이되, p1은 1 내지 12의 정수이고, 상기 후자의 기에서 인접한 고리에 대한 결합은 산소 원자를 통하고, P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 라디칼 중 하나는 Raa일 수 있고;
Raa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 독립적으로 산소 및/또는 황 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, 하나 이상의 수소 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있거나, 보다 바람직하게는 Raa는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 또는 알킬카보닐옥시이고(여기서 알켄일 및 알킨일 라디칼은 적어도 2개의 탄소 원자, 분지쇄 라디칼은 적어도 3개의 탄소 원자를 가짐);
R0 및 R00은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
Ry 및 Rz는 각각 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3이고;
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고;
Z2 및 Z3은 각각 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이되, n은 2, 3 또는 4이고;
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 화학식 M에 대해 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시, 바람직하게는 F이고;
L' 및 L"은 각각 독립적으로 H, F 또는 Cl이고;
X1 내지 X3은 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일결합이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이고;
t는 0, 1 또는 2이고;
x는 0 또는 1이다.
적합합 중합성 화합물은, 예를 들어 표 G에 나열된다. 특히 바람직한 반응성 메소젠은 하기 실시예 2에 제시된 화학식 RM-A 및 RM-B의 화합물이다.
바람직한 양태에서, 하나 이상의 중합성 화합물은 하나 이상의 비방향족 고리, 예를 들어 이환식, 삼환식 또는 사환식 탄화수소 고리, 예를 들어 가교된 이환식 고리 또는 4개의 연결된 사이클로헥센 고리를 함유하는 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 양태에서, 하나 이상의 중합성 화합물은 사이클로알킬 기를 함유하는, 바람직하게는 비치환되거나 치환된 가교식 이환식 고리 및 비치환되거나 치환된 아다만틸로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 이소보르닐 또는 아다만틸을 함유하는 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
전술된 단단하고 부피가 큰 환식 비방향족 기를 제공함으로써, 반응성 단량체 또는 중합체 전구체 중 적어도 일부에서 바람직한 제품 특성이 수득될 수 있다. 특히, 중합으로부터 수득되는 형성된 중합체 구조 또는 벽의 기계적 안정성 및 경도는 바람직하게 설정 및 조정될 수 있고, 또한 상기 물질의 광학적 특성이 적합하게 제어될 수 있다.
적어도 하나의 가교연결제, 즉 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 중합성 화합물이 매질에 첨가되는 것이 특히 바람직하다. 제조되는 시스템 또는 소자에서 중합체 구조 또는 벽의 가교연결은 추가적인 장점을, 특히 향상된 안정성 및 함유에 있어서 제공할 수 있다. 따라서, 이반응성 및 다반응성 화합물을 사용하여 이들 자체의 중합체 네트워크를 형성하고/거나 일반응성 화합물을 중합함으로써 실질적으로 형성되는 중합체 쇄를 가교연결할 수 있다.
가교연결제는 물리적 및 기계적 중합체 특성, 예컨대 경도 및 부착력에 바람직하게 영향을 준다.
당업계에 공지되어 있는 통상적인 가교연결제가 사용될 수 있다. 이반응성 또는 다반응성 아크릴레이트 및/또는 메트아크릴레이트를 추가로 제공하는 것, 바람직하게는 전체 조성을 기준으로 0.1 내지 2.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.0 중량%의 양으로 첨가하는 것이 특히 바람직하다. 특히 바람직한 화합물은 에틸렌 다이아크릴레이트, 프로필렌 다이아크릴레이트, 부틸렌 다이아크릴레이트, 펜틸렌 다이아크릴레이트, 헥실렌 다이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에틸렌 다이메트아크릴레이트, 프로필렌 다이메트아크릴레이트, 부틸렌 다이메트아크릴레이트, 펜틸렌 다이메트아크릴레이트, 헥실렌 다이메트아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이메틸프로판 트라이메트아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트로부터 선택된다.
일반응성 단량체, 및 이반응성 또는 다반응성 단량체의 비는 중합체 구조의 중합체 구성 및 이의 특성에 영향을 주기 위해 설정 및 조정될 수 있다.
적합하고 통상적으로 사용되는 열 개시제 또는 광 개시제, 예를 들어 아조 화합물 또는 유기 퍼옥사이드, 예컨대 루페록스형(Luperox type) 개시제가 반응을 용이하게 하기 위해 매질에 첨가될 수 있다. 또한, 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업계에 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다.
예를 들어, 자외선으로 중합할 때, 광 개시제가 사용되고, 이는 자외선 복사 하에 분해되어 중합 반응을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성한다. 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트 기를 중합하기 위해, 바람직하게는 라디칼 광 개시제가 사용된다. 비닐, 에폭사이드 또는 옥세탄 기를 중합하기 위해, 바람직하게는 양이온 광 개시제가 사용된다. 가열될 때 분해되어 중합을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성하는 열 중합 개시제가 사용될 수도 있다. 전형적인 라디칼 광 개시제는, 예를 들어 스위스 바젤 소재의 치바 가이기 아게(Ciba Geigy AG)에서 시판되는 이르가큐어(Irgacure: 등록상표)(예를 들어 2,2-다이메톡시-1,2-다이페닐 에탄-1-온을 함유하는 이르가큐어 651) 또는 다로큐어(Darocure: 등록상표)이다. 전형적인 양이온 광 개시제는, 예를 들어 UVI 6974(유니언 카바이드(Union Carbide))이다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 매질이 본 발명에 따른 시스템, 소자 및 디스플레이를 제조하는데 바람직하게 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 상기 매질은 제조 과정, 특히 중합 반응 동안 바람직한 특징을 나타내고, 또한 유리한 제품 특성에 기여한다.
본원에 사용된 용어 "중합체"는 하나 이상의 구별되는 유형의 반복 단위(분자의 가장 작은 구성적 단위)의 골격을 포괄하는 분자로 이해될 것이고, 통상적으로 공지되어 있는 용어 "올리고머(oligomer)", "공중합체" 및 "동종중합체" 등이 포함된다. 또한, 용어 "중합체"는 중합체 자체 이외에도, 상기 중합체의 합성에 참여하는 개시제, 촉매 및 다른 요소로부터의 잔기를 포함하는 것으로 이해될 것이고, 이러한 잔기는 상기 중합체에 공유결합으로 혼입되지 않는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴 단량체로부터 수득되는 중합체, 메트아크릴 단량체로부터 수득가능한 중합체, 및 이러한 단량체의 혼합물로부터 수득가능한 상응하는 공중합체를 포함한다.
용어 "중합"은 다수의 중합성 기 또는 이러한 중합성 기를 함유하는 중합체 전구체(중합성 화합물)가 서로 결합함으로써 중합체를 형성하는 화학적 과정을 의미한다.
하나의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 "일반응성" 화합물, 2개의 중합성 기를 갖는 것은 "이반응성" 화합물 2개 보다 많은 중합성 기를 갖는 것은 "다반응성" 화합물로도 지칭된다. 중합성 기를 갖지 않는 화합물은 "비반응성" 또는 "비중합성" 화합물로 지칭된다.
중합은 통상적인 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 중합은 하나 이상의 단계로 수행될 수 있다. 특히, 중합성 화합물의 중합은 바람직하게는 열 또는 화학선 복사에 대한 노출에 의해 성취되고, 여기서 화학선 복사에 대한 노출은 자외선, 가시광선 또는 적외선과 같은 광에 의한 복사, X-선 또는 감마선에 의한 복사, 또는 이온 또는 전자와 같은 고-에너지 입자에 의한 복사를 의미한다. 바람직한 양태에서, 유리 라디칼 중합이 수행된다.
중합은 적합한 온도에서 수행될 수 있다. 하나의 양태에서, 중합은 메소젠성 혼합물의 등명점(clearing point) 이하의 온도에서 수행된다. 다른 양태에서, 중합을 등명점에서 또는 등명점 이상에서 수행할 수도 있다.
하나의 양태에서, 중합은 광 개시, 즉 광, 바람직하게는 자외선에 의해 수행된다. 화학선 복사의 공급원으로서, 예를 들어 단일 자외선 램프 또는 자외선 램프의 세트가 사용될 수 있다. 고출력 자외선 램프를 사용할 때, 경화 시간이 감소될 수 있다. 광 개시를 위한 또 다른 가능한 공급원은 레이저, 예를 들어 자외선 레이저, 가시광선 레이저 또는 적외선 레이저이다.
바람직하게는, 중합은 키랄 액정 호스트 혼합물에 하나 이상의 중합성 화합물, 바람직하게는 일반응성 및 이반응성 화합물을 적합한 개시제와 함께 포함하는 혼합물을 첨가하고, 중합성 화합물을, 예를 들어 자외선 복사에 대한 노출에 의해 짧은 시간 동안, 예를 들어 4시간 이하 동안 중합함으로써 수행된다. 바람직하게는, 중합은 키랄 액정 호스트 혼합물의 콜레스테릭 상의 온도로 유지되는 전자-광학 셀에서 수행된다.
본 발명에 따른 제조 방법에서, 복합체 시스템 및 광 변조 소자는 키랄 액정 매질에 함유된 중합성 성분을 공간 선택적 방법으로 중합함으로써 제조될 수 있다. 특히, 액정 매질은 층으로서 제공되고, 중합은 상기 층의 정의된 영역에서만 일어난다. 따라서, 중합체 구조, 바람직하게는 중합체 벽이 상기 정의된 영역에서 형성된다.
용어 "층"은 크거나 작은 뚜렷한 기계적 안정성을 갖는 경성 또는 가요성, 자체-지지성 또는 자립성 필름 또는 층, 및 지지 기판 상에 또는 2개의 기판 사이에 코팅 또는 층을 포함한다.
중합의 공간적 선택성은 상이한 방법은 단독 또는 조합으로 사용함으로써 성취될 수 있다.
예를 들어, 적합한 기판이 제공되는 경우, 사전처리되거나 사전구조화된 기판이 사용될 수 있다. 이러한 맥락에서, 기판 상의 선택된 표면적은 물리적 및/또는 화학식 처리 또는 변형에 의해, 예를 들어 복사, 플라즈마 처리 또는 선택적 인쇄 또는 압인(stamping)을 사용하여 후속 중합을 위해 능동화되거나 수동화될 수 있다. 직접적인 기판 사전패턴화 또는 선택적 프라이밍(priming)(예를 들어 인쇄에 의함)은 롤-투-롤 가공(roll-to-roll processing)에 특히 적합할 수 있다. 이어서, 중합은 능동화된 면적에서 개시되고 진행될 수 있다.
그러나, 주어진 기판을 임의의 사전처리 없이 사용하여 중합체 구조를 제자리로 매질의 공간 선택적 처리에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 양태에서, 공간 선택적 중합은 층의 정의된 영역에 제공된 매질을 화학선 복사에 선택적으로 노출시킴으로써 영향을 받는다. 따라서, 포토리소그래피(photolithography) 분야에 공지되어 있는 표준적인 절차가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 자외선을 사용한 광 중합이 사용된다. 층에서 정의된 영역의 공간 선택적 복사는 광선, 바람직하게는 초점화된 광선으로 물질 샘플을 스캐닝(scanning)함으로써, 또는 빔을 가로질러 샘플을 정의된 방식으로 움직임으로써 성취될 수 있다. 샘플 복사를 중단 또는 일시중지 하기 위해, 빔 셔터(beam shutter)가 사용될 수 있다. 이른바 마스크부재(maskless) 리소그래피가 통상적으로 공지되어 있다.
바람직한 양태에서, 매질의 제공되는 층은 기판 상에 지지되고, 보다 바람직하게는 층은 2개의 기판 사이에 개재된다. 이어서, 중합체 구조는 정의된 영역을 자외선에 선택적으로 노출시킴으로써 형성된다. 이는 공간적으로 변조된 강도를 나타내는 자외선으로 샘플을 조사시킴에 의해 성취되어, 공간적 구별이 성취된다. 가장 바람직하게는, 포토마스크(photomask)가 상기 과정에 사용되고, 여기서 중합체는 마스킹되지 않은 면적 또는 영역에 형성되고 결집한다.
포토마스크, 이의 생성물, 및 포토마스트의 적합한 정렬 및 위치선정은 통상적으로 공지되어 있다. 전형적으로, 이러한 마스크는 불투명 물질로 제조되거나 불투명 층을 포함하고, 여기서, 예를 들어 공동(hole) 또는 에칭(etching)을 통해 형성된 투명 부분은 광이 통과할 수 있는 정의된 패턴을 이룬다. 이어서, 이러한 패턴은 매질에서 복사 및 이에 따른 결과적 중합이 일어날 수 있는 영역을 결정한다. 예를 들어, 석영 판 상의 크로뮴 포토마스크가 사용될 수 있다. 다르게는, 투명물체 상의 레이저 인쇄 및 사진 필름이 포토마스크를 수득하는데 사용될 수 있다. 목적하는 패턴은, 예를 들어 벽 두께 또는 벽들 간의 거리에 의해 조정될 수 있다.
매질에 적용되는 패턴은, 예를 들어 줄무늬 형태 또는 정사각형 나열 형태, 즉 화소화된 패턴일 수 있다. 그러나, 직사각형 형태 및/또는 둥근 모서리 형태도 가능한 패턴 요소로서 포함된다. 바람직하게는, 구획은 정사각형 형태를 사용하여 형성된다. 바람직한 양태에서, 구획은 각각 100 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 500 ㎛ 이상, 보다 더 바람직하게는 750 ㎛ 이상의 측 길이(side length)를 갖는다. 특정한 양태에서, 500 내지 1000 ㎛ 이하의 측 길이를 갖는 정사각형이 형성된다. 형성되는 중합체 벽은 5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상, 보다 더 바람직하게는 20 ㎛ 이상의 너비를 갖는다.
중합에 의해, 전술 및 후술된 2-구성요소 시스템이 형성된다. 특히, 저 분자량 메소젠성 상과 구별되는 분리된 중합체 상이 생성되고, 이는 바람직하게는 중합체 벽으로서 제공된다.
하나의 양태에서, 복합체 시스템은 층 또는 성층된 구조(layered structure)로서 제공되고, 적층된 층 또는 구조로 정렬될 수도 있다. 상기 시스템은 바람직하게는 자체-부착성 및/또는 자체-유지성 필름으로서, 보다 바람직하게는 기판 상에 제공된다.
특히 바람직한 양태에서, 중합체 벽은 전술 및 후술된 키랄 액정 매질의 제자리 광 중합을 사용하여 제조될 수 있다. 여기서, 중합시 상 분리가 일어나고, 특히 상 분리는 중합에 의해 유도된다. 따라서, CLC 매질은 유리한 제자리 과정으로 CLC 매질의 경계를 정함으로써 구획, 예컨대 화소로 분리될 수 있다. 바람직하게는, 중합이 실질적으로 완결까지 수행되어 잔류 반응성 단량체의 양이 최소로 유지되고, 여기서 바람직하게는 상 분리가 아주 큰 정도까지 일어난다.
유리하게는, 중합이 일어나지 않는 영역에서는, 중합성 화합물의 농도가 고갈 과정에 의해 적합하게 감소될 수 있다. 이러한 효과는 하기와 같이 설명될 수 있다. 중합이 일어나는 영역에서, 상 분리중인 중합체가 형성되고 단량체 분자가 반응에 투입된 후, 상기 단량체는 중합 반응이 일어나지 않는 영역으로부터 농도 하강 구배에 의한 분산에 의해 반응 위치에서 또는 반응 위치로 재공급될 수 있다.
광 변조 소자에서, 바람직하게는 적어도 하나의 기판은 저 분자량 구성요소를 전기적으로 어드레싱 하기 위한 전극을 포함한다. 바람직하게는, 중합체 벽은 상기 적어도 하나의 기판을 기반으로 하고 CLC 디스플레이의 비능동 영역에 형성되거나, 전기적 비능동 영역에 적어도 부분적으로 형성된다. 이러한 방법으로, 비능동 영역에서 원치않는 반사가 회피되거나 최소한 감소될 수 있다. 결과적으로, 색상 혼합의 문제가 최소화되고, 대비 및 가독성이 향상될 수 있다. 따라서, CLC 물질의 양은 비능동 면적 또는 영역에서, 전체 대비의 저하가 회피되거나 감소될 수 있을 정도 이상으로 최소화될 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제공되는 중합체 벽은 흑색 마스크와 유사한 기능을 효과적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 추가적으로 표준의 흑색 마스크를 포함할 필요는 없다. 이는 전형적인 흑색 마스크의 포함 단계에서 평탄한 마스크 표면을 제공하고 오염물의 도입을 회피하는 것이 반드시 고려되어야 한다는 점에 있어서 유리하다.
또한, 벽은, 예를 들어 가요성 디스플레이에서 또는 터칭(touching)과 같은 외부 압력에 노출될 때 셀 간격을 유지하는데 효과적일 수 있다. 이는 반사성 및 색상에 있어서의 안정성을 성취하는데 바람직하게 기여할 수 있다. 따라서, 이러한 향상된 셀 간격 균일성은 향상된 색상 균일성을 야기할 수 있다. 동시에, 충합체 구조에 의해 확보되는 기계적 지지는, 특히 가요성 디스플레이에 있어서 보다 자유롭게 기판을 선택할 수 있게 한다. 따라서, 기계적 지지를 위한 플라스틱 기판, 예를 들어 폴리에스터 필름, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트라이아세틸셀룰로스(TAC)가 이들이 가요성일뿐만 아니라 통상적인 기판, 예컨대 유리에 비해 보다 얇고 가볍고 제조 및 조립에 있어서 추가의 장점을 제공한다는 것을 고려하면 특히 유용하다.
기기의 적합한 성능 및 작동성을 오랜 시간 및 극한의 조건, 예를 들어 고온또는 자외선 노출에서도 확보하기 위해, 잔류 미반응 단량체의 양을 최소로 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 바람직한 양태에서, 공간 선택적 중합을 수행한 후, 전체 물질은 열 처리 또는 광 복사, 바람직하게는 자외선에 노출되는 블랭킷(blanket)이 된다. 이러한 방법으로, 잔류 단량체의 양이 전체 시스템 또는 소자에서 감소될 수 있다. 용어 "전체 층"은 적용 목적에 있어서 관심이 되는 영역으로 이해되고, 이는 가장자리 또는 변두리(fringe) 영역을 배제할 수 있다. 따라서, 용어 "전체"는 공간 선택성이 없거나 공간 구별이 없는 처리 또는 노출을 의미한다.
이러한 바람직한 추가 처리 단계는 기기 신뢰도를 증가시키는데 유용할 뿐만 아니라, 동시에 능동 영역에서 기기 성능에 바람직하게 영향을 줄 수 있다. 특히, 바람직한 후속 중합(능동 영역에서도 수행되지만 상당히 소량의 잔류 단량체가 사용됨)은 콜레스테릭 텍스쳐의 중합체 안정화(PCST)를 야기할 수 있다. 목적하는 초기 상태에 따라, 제2 블랭킷 중합은 전기장의 존재 또는 부재 하에 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 기기에 있어서, 평면형 또는 초점 원추형 배열, 바람직하게는 평면형 상태가 초기에 설정될 수 있다. 이러한 상태 또는 텍스쳐는 바람직하게는 중합체 안정화, 특히 전술된 처리 및/또는 표면 안정화에 의해 설정 또는 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법은 전술 및 후술된 유리한 광 변조 소자, 액정 거울 또는 전자-광학 기기를 효율적 및 효과적으로 제조하는데 바람직하게 사용될 수 있고, 이는 전술 및 후술된 하나 이상의 중합성 성분을 중합함으로써 매질로부터 수득되거나 수득가능하다. 기기는 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내는 반사성 기기이다. 여기서, 비능동 영역에서의 반사가 상기 중합체 구조의 제공에 의해 바람직하게 억제되거나 실질적으로 회피될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법을 수행함으로써, CLC를 사전형성된 용기 또는 구조에 충전하는 추가적인 단계가 필요 없다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 I-1 내지 I-5, 바람직하게는 화학식 I-2, I-4 및 I-5, 가장 바람직하게는 I-2로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00055
Figure pct00056
상기 식에서,
R1 및 X1는 화학식 I에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 갖고;
R1은 바람직하게는 알킬, 가장 바람직하게는 n-알킬이고;
X1은 바람직하게는 CN이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 II-1 및 II-2, 바람직하게는 화학식 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00057
상기 식에서,
반응성 기는 화학식 II에 대해 상기 제시된 의미를 갖고;
X2는 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
바람직하게는, 매질은 화학식 II-1 및 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하고, 여기서 L21 및 L22는 둘 다 F이다.
바람직하게는, 매질은 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 하기 화학식 II-1a 내지 II-1c, 보다 바람직하게는 화학식 II-1c로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00058
상기 식에서,
각각의 기는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 L21 및 L22는 둘 다 F이고 L23 및 L24는 둘 다 H이거나, L21, L22, L23 및 L24는 모두 F이다.
바람직한 양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 II-c의 화합물을 포함하되, L21, L22, L23 및 L24는 모두 F이다.
바람직하게는, 매질은 하기 화학식 II-2a 내지 II-2c, 바람직하게는 화학식 II-2c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00059
상기 식에서,
각각의 기는 상기 제시된 의미를 갖고;
L23 내지 L27은 서로 독립적으로 및 다른 기들과 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L21 및 L22는 둘 다 F이고 L23 내지 L27 중 2 또는 3개, 바람직하게는 L23 내지 L25는 F이고 L21 내지 L27 중 나머지는 H 또는 F, 바람직하게는 H이고;
X2는 바람직하게는 F 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 F이다.
화학식 II-2의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 II-2c-1의 화합물이다:
Figure pct00060
상기 식에서,
R2는 상기 제시된 의미를 갖는다.
본 발명의 추가로 바람직한 양태에서, 매질은 하기 화학식 III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00061
상기 식에서,
각각의 기는 화학식 III에 대해 상기 제시된 의미를 갖는다.
바람직하게는, 매질은 화학식 III-1의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 III-1a 내지 III-1g의 화합물, 보다 바람직하게는 하기 화학식 III-1a, III-1c, III-1d 및 III-1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 가장 바람직하게는 하기 화학식 III-1a, III-1c 및 III-1e 각각의 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00062
Figure pct00063
상기 식에서,
각각의 기는 상기 제시된 의미를 갖고;
L33 내지 L37은 서로 독립적으로 및 다른 기들과 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L31 및 L32는 둘 다 F이고 L33 내지 L37 중 2 또는 3개, 바람직하게는 L33 내지 L35는 F이고 L31 내지 L37 중 나머지는 H 또는 F, 바람직하게는 H이고;
X3은 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
화학식 III-1의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 III-1a-1, III-1c-1, 및 III-1e-1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00064
상기 식에서,
R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
바람직하게는, 화학식 IV의 화합물은 하기 화학식 IV-1 내지 IV-7, 보다 바람직하게는 화학식 IV-6 및/또는 IV-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00065
Figure pct00066
상기 식에서,
R41 및 R42는 화학식 IV에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 갖고;
R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 보다 바람직하게는 알켄일이고;
R42는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 보다 바람직하게는 알킬이고,
다르게는 화학식 IV-2에서,
R41 및 R42는 바람직하게는 둘 다 알킬이고,
화학식 IV-4에서,
R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 보다 바람직하게는 알킬이고;
R42는 바람직하게는 알킬 또는 알콕시, 보다 바람직하게는 알콕시이다.
바람직하게는, 매질은 화학식 IV-6 및 IV-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 IV-6 및 IV-7 각각의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
화학식 IV-6의 바람직한 화합물은 하기 화학식 CPTP-n-m 및 CPTP-n-Om의 화합물, 보다 바람직하게는 CPTP-n-Om의 화합물이고, 화학식 IV-7의 바람직한 화합물은 CPGP-n-m이다. 상기 약어(두문자어)의 정의는 하기 표 A 내지 C에 설명되고 하기 표 D에 예시된다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 V-1 내지 V-6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함한다:
Figure pct00067
상기 식에서,
R51 및 R52는 화학식 V에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 갖고;
R51은 바람직하게는 알킬, 보다 바람직하게는 n-알킬이고,
화학식 V-1에서,
R52는 바람직하게는 알켄일, 보다 바람직하게는 3-알켄일, 가장 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3이고,
화학식 V-3에서,
R52는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 보다 바람직하게는 n-알킬 또는 3-알켄일, 가장 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH2이고,
화학식 V-3 내지 V-6에서,
R52는 바람직하게는 알킬이고,
화학식 V-4에서,
"F0/1"은 바람직하게는 F이다.
화학식 V-1의 바람직한 화합물은 화학식 PP-n-2V 및 PP-n-2Vm의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 PP-1-2V1의 화합물이다. 화학식 V-2의 바람직한 화합물은 화학식 PTP-n-Om의 화합물, 특히 바람직하게는 화학식 PPTP-1-O2, PTP-2-O1 및 PTP-3-O1의 화합물이다. 화학식 V-3의 바람직한 화합물은 화학식 PGP-n-m, PGP-n-2V 및 PGP-n-2Vm의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 PGP-2-m, PGP-3-m 및 PGP-n-2V 화합물이다. 화학식 V-4의 바람직한 화합물은 화학식 PPPTUI-n-m의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 PPTUI-3-2, PPTUI-3-3, PPTUI-3-4 및 PPTUI-4-4의 화합물이다. 화학식 V-5의 바람직한 화합물은 화학식 PGGIP-n-m의 화합물이다. 화학식 V-5의 바람직한 화합물은 화학식 PGIGP-n-m의 화합물이다. 상기 약어(두문자어)의 정의는 하기 표 A 내지 C에 설명되고 하기 표 D에 예시된다.
화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-1 및 VI-2, 바람직하게는 하기 화학식 VI-1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00068
상기 식에서,
각각의 기는 상기 제시된 의미를 갖고;
L63 및 L64는 서로 독립적으로 및 다른 기들과 독립적으로 H 또는 F이고;
바람직하게는, Z6은 -CH2-CH2-이고;
X6은 F이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 키랄 액정 매질에 함유되는 하나 이상의 메소젠성 화합물은 화학식 I 내지 VI의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 이로 주로 이루어지고, 보다 더 바람직하게는 이로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 이로 전적으로 이루어진다.
달리 명시적으로 정의하지 않는 한, 본원에서 "포함하는"은 조성물의 맥락에서, 예를 들어 매질 또는 구성요소로 지칭되는 실체가 논의되는 화합물 또는 화합물들을 10% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이상의 총 농도로 함유함을 의미한다.
달리 명시적으로 정의하지 않는 한, 본원의 맥락에서, 용어 "주로 이루어진"은 지칭되는 실체가 55% 이상, 바람직하게는 55% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상의 논의되는 구성요소 또는 구성요소들, 또는 화합물 또는 화합물들을 함유함을 의미한다.
달리 명시적으로 정의하지 않는 한, 본원의 맥락에서, 용어 "본질적으로 이루어진"은 지칭되는 실체가 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상의 논의되는 구성요소 또는 구성요소들, 또는 화합물 또는 화합물들을 함유함을 의미한다.
달리 명시적으로 정의하지 않는 한, 본원의 맥락에서, 용어 "전적으로 이루어진"은 지칭되는 실체가 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 보다 바람직하게는 100.0% 이상의 논의되는 구성요소 또는 구성요소들, 또는 화합물 또는 화합물들을 함유함을 의미한다.
명시적으로 전술되지 않은 기타 메소젠성 화합물이 본 발명에 따른 매질에 임의적으로 및 유익하게 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 당업계에 공지되어 있다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 80℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상의 등명점을 갖는다.
589 nm(NaD) 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.100 내지 0.350, 보다 바람직하게는 0.120 내지 0.330, 가장 바람직하게는 0.130 내지 0.310이다.
1kHz 및 20℃에서, 본 발명에 따른 액정 매질의 Δε는 바람직하게는 10 이상, 보다 바람직하게는 15 이상, 보다 더 바람직하게는 20 이상, 가장 바람직하게는 25 이상이고, 이는 바람직하게는 60 이하, 보다 바람직하게는 55 이하이다. 특히 바람직하게는, 이는 10 내지 55이다.
키랄 도판트에 의하지 않은 본 발명의 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 0℃ 이하 내지 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 -20℃ 이하 내지 85℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 -20℃ 이하 내지 90℃ 이상, 가장 바람직하게는 -30℃ 이하 내지 95℃ 이상이다.
화학식 I의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 1 내지 35%, 보다 바람직하게는 2 내지 30%, 보다 더 바람직하게는 3 내지 20%, 가장 바람직하게는 5 내지 15%의 총 농도로 사용된다.
화학식 II 및 III의 화합물은 합으로 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 40 내지 80%, 보다 바람직하게는 45 내지 75%, 보다 더 바람직하게는 50 내지 70%, 가장 바람직하게는 55 내지 65%의 총 농도로 사용된다.
화학식 II의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 15 내지 35%, 보다 바람직하게는 20 내지 30%, 가장 바람직하게는 22 내지 28%의 총 농도로 사용된다.
화학식 III의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 15 내지 45%, 보다 바람직하게는 25 내지 40%, 가장 바람직하게는 30 내지 35%의 총 농도로 사용된다.
화학식 IV의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 10 내지 35%, 보다 바람직하게는 15 내지 30%, 가장 바람직하게는 20 내지 25%의 총 농도로 사용된다.
화학식 V의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 10 내지 30%, 보다 바람직하게는 12 내지 28%, 가장 바람직하게는 16 내지 23%의 총 농도로 사용된다.
화학식 VI의 화합물은 매질에서 전체 혼합물의 바람직하게는 0 내지 30%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15%, 가장 바람직하게는 1 내지 10%의 총 농도로 사용된다.
임의적으로, 본 발명에 따른 매질은 물리적 특성을 조절하기 위한 액정 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 당업계에 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질 중 이의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 20%, 가장 바람직하게는 1 내지 15%이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함한다:
- 화학식 I-2; 및/또는
- 화학식 II-1c, 바람직하게는 화학식 PUQU-n-F; 및/또는
- 화학식 II-2c, 바람직하게는 화학식 II-2c-1; 및/또는
- 화학식 III-1a, 바람직하게는 화학식 III-1a-1; 및/또는
- 화학식 III-1c, 바람직하게는 화학식 III-1c-1; 및/또는
- 화학식 III-1d, 바람직하게는 화학식 III-1d-1; 및/또는
- 화학식 IV-6, 바람직하게는 화학식 CPTP-n-Om 및/또는 CPTP-n-m; 및/또는
- 화학식 IV-7, 바람직하게는 화학식 CPGP-n-Om 및/또는 CPGP-n-m; 및/또는
- 화학식 V-1, 바람직하게는 화학식 PP-n-mV; 및/또는 PP-n-mVl; 및/또는
- 화학식 V-2, 바람직하게는 화학식 PTP-n-Om; 및/또는
- 화학식 V-3, 바람직하게는 화학식 PGP-n-m 및/또는 PGP-n-mV; 및/또는
- 화학식 V-4, 바람직하게는 화학식 PPTUI-n-m; 및/또는
- 화학식 R-5011 또는 S-5011; 및/또는
- 하나 이상의 반응성 중합성 화합물; 및/또는
- 하나 이상의 중합 개시제.
본원에서, 용어 "유전 양성"은 Δε> 3.0인 화합물 또는 성분에 사용되고, 용어 "유전 중성"은 -1.5 ≤ Δε ≤ 3.0인 화합물 또는 성분에 사용되며, "유전 음성"이라는 용어는 Δε<-1.5인 화합물 또는 성분에 사용된다. Δε은 1 kHz의 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중의 각각의 개별 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 호스트 매질 중의 각각의 화합물의 용해도가 10% 미만인 경우, 이의 농도는 생성 매질이 적어도 그 특성을 결정할 수 있을 만큼 충분히 안정할 때까지 2배까지 감소된다. 그러나, 상기 결과의 유의성을 가능한 높게 유지하기 위해서는 상기 농도를 바람직하게는 5% 이상으로 유지해야 한다. 시험 혼합물의 전기 용량은 수직(호메오트로픽) 정렬을 갖는 셀 및 수평(호모지니어스(homogeneous)) 정렬을 갖는 셀에서 측정된다. 상기 두 유형의 셀에서의 광 변조 소자 간격은 약 20 ㎛이다. 인가된 전압은 주파수가 1 kHz이고 실효치가 전형적으로 0.5 내지 1.0 V인 방형파이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 용량성 임계치 미만이 되도록 선택된다.
Δε은 (ε∥-ε⊥)으로 정의되고, εav.는 (ε∥ + 2ε⊥)/3으로 정의된다. 유전 양성 화합물에 대해 혼합물 ZLI-4792, 유전 중성 및 유전 음성 화합물에 대해 혼합물 ZLI-3086(둘 다 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터 시판됨)이 각각 호스트 혼합물로서 사용된다. 화합물의 유전율은 관심 화합물의 첨가시 호스트 매질의 각각의 값들의 변화로부터 결정된다. 이들 값은 100% 관심 화합물의 농도까지 외삽된다.
20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 구성요소는 그 자체로서 측정되고, 다른 모든 것은 화합물과 유사하게 취급된다.
달리 명백히 언급되지 않는 한, 본원에서 "임계 전압"은 광학적 임계를 지칭하고 10% 상대 대조 전압(V10)에 대해 제시되고, 용어 "포화 전압"은 광학적 포화를 지칭하고 90%의 상대 대조 전압(V90)에 대해 제시된다. 달리 명백히 언급되지 않는 한, 용량성 임계 전압(V0)(프리데릭-임계 전압(VFr)으로도 지칭됨)만이 사용된다. 달리 명백히 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 매개변수의 범위는 모두 한계값을 포함한다.
달리 명백히 언급되지 않는 한, 본원에서 모든 농도는 질량%로 제시되고 각각의 혼합물 전체에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨로 제시되고 모든 온도 차이 또한 섭씨로 표시된다. 모든 물리적 특성은 독일 메르크 카게아아의 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997]에 따라 결정되며 달리 명시되지 않는 한 20℃의 온도에 대해 인용된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 kHz의 주파수에서 결정된다. 임계 전압 및 다른 모든 전자-광학적 특성은 독일 소재의 메르크 카게아아에서 제조된 시험 셀을 사용하여 측정된다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀의 셀 두께는 약 20 ㎛다. 전극은 면적이 1.13 ㎠이고 가드 링(guard ring)을 갖는 원형 ITO 전극이다. 배향 층은 호메오트로픽 배향(ε∥)에 대해서는 레시틴이고 호모지네어스 배향(ε⊥)에 대해서는 일본 합성 고무(Japan Synthetic Rubber)로부터의 폴리이미드 AL-1054이다. 용량은 0.3 Vrms의 전압을 갖는 사인파를 사용하는 솔라트론(Solatron) 1260 주파수 응답 분석기를 사용하여 측정된다. 사용되는 시험 셀은 전형적으로 약 0.45 ㎛-1로 태리(Tarry) 및 구치(Gooch)에 따른 제1 전송 최소값에 상응하는 광학 지연을 갖도록 선택된다. 전자-광학 측정에 사용되는 빛은 백색광이다. 사용된 셋업(setup)은 독일 카를스루헤 소재의 아우트로닉-멜처스(Autronic-Melchers)의 시판되는 장치이다. 특징적 전압은 수직 관측 하에 측정된다. 임계 전압(V10), 중간 회색 전압(V50) 및 포화 전압(V90)은 각각 10%, 50% 및 90%의 상대 대조 전압에 대해 측정된다.
응답 시간은 0%로부터 90%까지 상대 대조 전압의 변화 시간(t90 - t0)(즉 지연 시간(t10 - t0) 포함)에 대한 상승 시간(τ켜짐), 100%로부터 10%까지 회귀하는 상대 대조 전압의 변화 시간(t100　-　t10)에 대한 붕괴 시간(τ꺼짐) 및 총 응답 시간(τ전 체)(= τ켜짐 +τ꺼짐) 각각으로서 제시된다.
본 발명에 따른 액정 매질은 통상적인 농도의 추가의 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 추가 성분의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6%이다. 각각 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 3%이다. 본원에서, 상기 및 유사 첨가제의 농도는 액정 매질의 액정 구성요소 및 화합물의 농도의 값 및 범위는 고려하지 않은 것이다. 또한, 이는 혼합물에 임의적으로 사용되는 이색성 염료의 농도를 포함하고, 호스트 혼합물의 화합물 또는 구성요소의 농도가 구체화될 때에는 계수되지 않는다. 각각의 첨가제의 농도는 항상 최종 도핑된 혼합물에 상대적으로 제시된다.
본 발명에 따른 액정 매질은 몇몇, 바람직하게는 3 내지 30개, 보다 바람직하게는 4 내지 20개, 가장 바람직하게는 4 내지 16개의 화합물로 이루어진다. 이러한 화합물은 통상적인 방법으로 혼합된다. 원칙적으로, 소량으로 사용되는 화합물의 요구량은 보다 다량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 온도가 보다 고농도로 사용되는 화합물의 등명점 이상인 경우, 용해 과정의 완결을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 기타 통상적인 방법에 의해, 예를 들어 이른바 예비-혼합물(예를 들어 화합물의 균질 또는 공융 혼합물) 또는 멀티-보틀 시스템(multi-bottle system)(이의 성분은 혼합물 자체로 즉시 사용가능함)을 사용하여 매질을 제조할 수도 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하는 본 발명에 따른 액정 매질은 전자기 스펙트럼의 가시광선 범위, 즉 400 내지 800 nm에서 선택적 반사를 한다. 바람직하게는, 선택적 반사에 있어서 이의 대역(band)은 상기 파장 범위에 달하고, 보다 바람직하게는 이의 반사 대역의 중심 파장이 상기 범위 내에 있고, 가장 바람직하게는 이의 전체 반사 대역이 상기 범위 내에 있다. 바람직하게는, 매질은 15 내지 60 nm, 보다 바람직하게는 20 내지 55 nm, 가장 바람직하게는 25 내지 50 nm의 절반 대역폭(1/2 FWHM)에 의한 선택적 반사를 갖는다. 특히, 상대적인 절반 대역폭, 즉 반사 대역의 절반 대역폭(1/2 FWHM)과 중심 파장의 비는, 바람직하게는 1 내지 20%, 보다 바람직하게는 2 내지 16%, 보다 바람직하게는 4 내지 10%, 가장 바람직하게는 6 내지 8%이다.
주어진 온도에서 생성된 선택적 반사의 중심 파장은 사용된 호스트 중 키랄 도판트의 실질적 농도로부터 하기 수학식 I의 다항식 급수의 추정을 통해 계산될 수 있다:
[수학식 I]
λ중심[c(dop.)] = α·[c(dop.)]-1 + β·[c(dop.)]-2 + γ[c·(dop.)]- 3 + ...
상기 식에서,
α, β 및 γ는 주어진 호스트 혼합물 중 주어진 키랄 도판트의 조합에 대한 물질 특이성 상수(material constants specific)이고;
c(dop.)는 호스트 혼합물 중 키랄 도판트의 농도이다.
다수의 실시적 경우에서, 첫번째 항, 즉 일차항(α·[c(dop.)]- 1)만을 고려려하는 것만으로도 충분한 정확도를 갖는 결과가 산출된다. 매개변수 "α"는 HTP의 역수(즉 HTP- 1)와 유사하다. 여기서, 그러나, 콜레스테릭 액정의 선택적 반사(브래그(Bragg) 반사와 유사함) 파장의 측정은 보다 정확한 값의 설명이 추가로 고려되어야 한다.
전형적으로, 매개변수 α, β 및 γ는 사용되는 특정 액정 혼합물보다는 키랄 도판트의 유형에 보다 강하게 의존한다. 이는 각각의 키랄 도판트의 거울상 이성질체 과잉률에 의존한다. 이는 순수 거울상 이성질체에 대해 각각 가장 큰 절대치를 갖고, 라세미체에 대해서는 0이다. 여기서, 소정 값은 순수 거울상 이성질체에 대한 것이고, 98% 이상의 거울상 이성질체 과잉률을 갖는다.
본 발명에 따른 각각의 매질 중 키랄 도판트 또는 키랄 도판트들의 매개변수 α의 절대치는 바람직하게는 5 내지 25 nm, 보다 바람직하게는 10 내지 20 nm, 가장 바람직하게는 12 내지 16 nm이다.
매질은 하나 초과의 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 매질이 2개 이상의 키랄 도판트를 포함하는 경우, 예를 들어 콜레스테릭 핏치 및 이에 따른 선택적 반사의 파장의 온도 의존성을 상쇄시키기 위한 기지의 방법 중 하나가 유익하게 선택될 수 있다. 하나의 호스트 혼합물에서, 매개변수 α와 동일한 지표를 갖는 키랄 도판트 및 상기 매개변수와 상반되는 지표를 갖는 키랄 도판트가 상기 수학식 I의 고차항의 매개변수, 특히 매개변수 β, 즉 2차항의 매개변수의 성질에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 단일 키랄 도판트가 사용되고, 이는 각각의 호스트 매질에서 유도된 키랄 핏치의 작은 온도 의존성을 나타낸다(즉 작은 매개변수 β를 가짐).
물질의 모든 온도, 특히 융점 및 등명점은 섭씨 온도로 제시된다.
본원 및 특히 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 약어(두문자어로도 지칭됨)에 의해 표시된다. 상기 약어는 하기 3개의 표 A 내지 C에 따라 상응 구조로 간단히 변환된다.
모든 기 CnH2n +1, CmH2m +1 및 ClH2l +1은 바람직하게는 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬이고, 모든 기 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l은 바람직하게는 각각 (CH2)n, (CH2)m 및 (CH2)l이고, -CH=CH-는 바람직하게는 트랜스-비닐렌 E-비닐렌 각각이되, n, m 및 l은 바람직하게는 서로 독립적으로 1 내지 7이다.
하기 표 A는 고리 요소에 사용되는 기호를 나열하고, 하기 표 B는 연결기에 사용되는 기호를 나열하고, 하기 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단기를 나열한다.
하기 표 D는 예시적인 분자 구조들과 이들 각각의 코드(code)를 나열한다.
[표 A]
고리 요소
Figure pct00069
Figure pct00070
Figure pct00071
[표 B]
연결기
Figure pct00072
[표 C]
말단기
Figure pct00073
Figure pct00074
상기 식에서,
n 및 m은 각각 정수이고, 3개의 점 "..."은 상기 표의 다른 기호들을 위한 자리를 지시한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I의 화합물 이외에도 하기 표의 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
[표 D]
Figure pct00075
Figure pct00076
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
하기 표 E는 키랄 도판트를 나열하고, 이는 본 발명에 따른 액정 매질에 바람직하게 사용된다.
[표 E]
Figure pct00082
Figure pct00083
Figure pct00084
본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 상기 표 E의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 F는 안정화제를 나열하고, 이는 본 발명에 따른 액정 매질에 바람직하게 사용된다.
[표 F]
Figure pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
상기 표 F에서, n은 1 내지 12의 정수를 의미한다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 상기 표 F의 화학식의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 G는 본 발명에 따른 액정 매질에, 바람직하게는 메소젠성 화합물로서 사용될 수 있는 화합물을 나열한 것이다. 바람직하게는, 개시제 또는 2개 이상의 개시제의 혼합물이 중합을 위해 첨가된다. 개시제 또는 개시제 혼합물은 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.001 내지 2 중량%의 양으로 첨가된다. 적합한 개시제는, 예를 들어 이르가큐어(등록상표)651(바스프(BASF))이다.
[표 G]
Figure pct00090
Figure pct00091
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
Figure pct00095
Figure pct00096
Figure pct00097
Figure pct00098
Figure pct00099
Figure pct00100
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
본 발명의 바람직한 양태에서, 메소젠성 화합물은 상기 표 G의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 표 D의 화합물, 바람직하게는 표 D의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 3개 이상의 상이한 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 바람직하게는 4개 이상, 보다 바람직하게는 6개 이상, 보다 더 바람직하게는 7개 이상, 특히 바람직하게는 8개 이상의 화합물을 포함한다. 매질이 표 E의 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2개 이상의 화합물을 추가로 함유하는 것이 특히 바람직하다. 보다 더 바람직하게는, 매질은 표 G의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 또는 2개 이상의 화합물을 추가로 함유한다.
하기 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것이고, 본 발명의 범주를 어느 식으로든 한정하지 않음으로 여겨져야 한다. 실시예 또는 이의 변형 또는 기타 등가물은 본 개시에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.
그러나, 하기 나타낸 물리적 특성 및 조성은 어떠한 특성이 성취될 것이고 어떠한 범위로 변형될 수 있는 지를 설명한다. 따라서, 특히, 바람직하게 성취될 수 있는 다양한 특성의 조합이 정의된다.
실시예
액정 혼합물 및 복합체 시스템을 하기 제시된 조성 및 특성에 의해 실현하였다. 이의 특성 및 광학적 성능을 조사하였다.
실시예 1
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-1을 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00109
콜레스테릭 혼합물 C-1을 독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터 시판되는 R-5011을 베이스 혼합물 B-1에 첨가함으로써 제조하였고, C-1은 혼합물 B-1(98.37%) 및 R-5011(1.63%)을 함유하였다.
이어서, 혼합물 M-1을 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소보르닐 메트아크리레이트 및 하기 화학식의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651(IRG-651로서 약어화됨)을 혼합물 C-1에 첨가함으로써 제조하였고, 혼합물 M-1은 혼합물 C-1(95.96%), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2.00%), 이소보르닐 메트아크릴레이트(2.00%) 및 IRG-651(0.04%)을 함유하였다.
Figure pct00110
혼합물 M-1을 ITO 전극 및 러빙(rubbing)된 폴리이미드 정렬층(50 nm 두께)을 갖는 알칼리-미함유 유리 기판을 갖는 시험 셀(셀 간격 6 ㎛)에 충전하였다. 이어서, 자외선 복사 노출에 의한 중합을 포토마스크를 통해 수행하였다. 포토마스크(석영 상에 크로뮴으로 코팅됨)는 각각 0.98 mm의 측 길이를 갖는 불투명한 정사각형 나열의 구조를 나타냈고, 각각의 사각형은 각각이 20 ㎛의 너비를 갖는 투명한 줄무늬에 의해 모든 측선이 구획화되어 있었다. 따라서, 각각의 불투명한 정사각형을 투명한 프레임으로 박싱(boxing)하고 이웃하는 정사각형으로부터 분리하였다.
중합을 시험 셀을 램프(미르호(Mirho), 고압 수은 증기 램프, 365 nm 대역-통과 필터, 출력은 10 mW/cm2임)로부터의 자외선으로 2000초 동안 복사함으로써 수행하였고, 중합체 벽을 포토마스크의 프레임-유사 투명 구조에 의해 노출된 채로 방치함으로써 영역들에 형성하였다.
이어서, 포토마스크를 제거하고, 후속 단계에서, 전체 시험 셀을, 즉 공간 구별 없이, 자외선으로 1000초 동안 복사하였다(출력은 10 mW/cm2임).
중합 단계 후 수득한 시험 셀은 목적하는 중합체 벽을 나타냈고, 또한 능동 영역에서 적합한 전환 거동 및 전자-광학적 성능, 비능동 영역에 대해서는 바람직한 대비가 제공되었고, 원치않는 반사가 감소하였다.
실시예 2
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-2를 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00111
이어서, 혼합물 M-2를 키랄 도판트 R-5011 및 하기 화학식의 반응성 메소젠 RM-A 및 RM-B를 베이스 혼합물 B-2에 첨가함로써 제조하였고, 수득한 혼합물 M-2는 혼합물 B-2(87.35%), R-5011(2.65%), RM-A(5.00%) 및 RM-B(5.00%)를 함유하였다.
Figure pct00112
Figure pct00113
이어서, 혼합물 M-2를 2개의 부분으로 나누고, 이 중 하나의 부분에 IRG-651(0.04%)을 첨가하였다.
상기 혼합물의 부분 둘 다, 즉 광 개시제를 갖는 것 및 갖지 않는 것을 실시예 1에 기재된 시험 셀에 각각 충전하였다. 중합을 각각의 시험 셀을 실시예 1에 기재된 램프(출력은 10 mW/cm2임)로부터의 자외선으로 2000초 동안 실시예 1의 마스크와 유사한 포토마스크를 사용하여 복사함으로써 수행하였다.
심지어, 전체 셀의 후속의 추가 자외선 노출 없이도, 수득한 시험 셀은 목적하는 중합체 벽을 나타냈고, 또한 능동 영역에서 적합한 전환 거동 및 전자-광학적 성능, 비능동 영역에 대해서는 바람직한 대비가 제공되었고, 원치않는 반사가 감소하였다.
실시예 3
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-3을 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00114
이어서, 혼합물 M-3을 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-3에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 4
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-4를 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00115
이어서, 혼합물 M-4를 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-4에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합을 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다. 그러나, 전체 셀의 후속의 자외선 처리를 수행하지는 않았다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 5
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-5를 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00116
이어서, 혼합물 M-5를 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-5에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 6
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-6을 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00117
이어서, 혼합물 M-6을 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-6에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 7
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-7을 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00118
이어서, 혼합물 M-7을 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-7에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 8
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-8을 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00119
이어서, 혼합물 M-8을 실시예 1과 유사하게 제조하였고, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시제를 실시예 1에 제시된 양으로 혼합물 B-8에 첨가하였다.
이어서, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.
실시예 9 내지 12
하기 표에 나타낸 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 B-9, B-10, B-11 및 B-12를 제조하고 이의 일반적인 물리적 특성에 대해 특성규명하였다.
Figure pct00120
각각의 상기 혼합물 B-9, B-10, B-11 및 B-12에, 실시예 1에 기재된 키랄 도판트, 반응성 단량체 및 광 개시지를 실시예 1에 제시된 양으로 첨가하여 각각의 혼합물 M-9, M-10, M-11 및 M-12를 제조하였다.
이어서, 혼합물 M-9, M-10, M-11 및 M-12를 시험 셀에 채운 후, 전체 셀의 공간 선택적 중합 및 후속의 자외선 처리를 실시예 1에 기재된 바와 같이 수행하였다.
중합체 벽 및 바람직한 특성을 갖는 셀을 수득하였다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 I의 화합물 및 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물;
    하나 이상의 키랄 화합물; 및
    하나 이상의 중합성 화합물
    을 포함하되,
    상기 하나 이상의 중합성 화합물이 액정 매질 중 총 함량을 기준으로 2.0 중량% 이상으로 존재하는, 액정 매질:
    Figure pct00121

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬, 불화 알켄일 또는 불화 알켄일옥시이고;
    L11, L12, L21 및 L22는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
    Figure pct00122

    는
    Figure pct00123

    이고;
    Figure pct00124

    는 서로 독립적으로
    Figure pct00125

    Figure pct00126

    이고;
    X1은 CN 또는 NCS이고;
    X2는 할로겐, 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 2 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
    i, l 및 m은 서로 독립적으로 0 또는 1이다.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 중합성 화합물이 사이클로알킬 기를 함유하는, 바람직하게는 비치환되거나 치환된 가교식 이환식 고리 및 비치환되거나 치환된 아다만틸로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 이소보르닐 또는 아다만틸을 함유하는 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 중합성 화합물이 1개 또는 2개 이상의 아크릴레이트 및/또는 메트아크릴레이트 기를 포함하는, 액정 매질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 키랄 화합물이 20 ㎛-1 이상의 나선 비틀림력(helical twisting power) 절대값을 갖되, 바람직하게는 상기 하나 이상의 키랄 화합물이 액정 매질이 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내도록 하는 농도로 존재하는, 액정 매질.
  5. 제1항에 제시된 화학식 I 및 II의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 화합물, 및 제1항 또는 제4항에 제시되는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하는 저분자량 구성요소; 및
    하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 수득되거나 수득가능한 하나 이상의 중합체 구조를 포함하는 중합체 구성요소
    를 포함하고, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 제시된 하나 이상의 중합성 화합물을 중합함으로써 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질로부터 수득되거나 수득가능한 복합체 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    하나 이상의 키랄 화합물이 저분자량 구성요소가 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내도록 하는 농도로 존재하는, 복합체 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 따른 복합체 시스템 및 하나 이상의 기판을 포함하되, 제5항 또는 제6항에 제시된 구성요소가 하나 이상의 중합체 구조를 포함하는 중합체 구성요소가 중합체 벽을 형성하여 구획 내에 저분자량 구성요소를 함유하도록 하나 이상의 기판에 의해 지지되고 분리되는, 광 변조 소자,
  8. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 기판이 저분자량 구성요소를 전기적으로 어드레싱(addressing)하는 전극을 포함하고, 중합체 벽이 하나 이상의 기판의 표면을 기반으로 하고 전기적 비능동 영역에 적어도 부분적으로 형성되는, 광 변조 소자.
  9. (a) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 층으로서 제공하는 단계; 및
    (b) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 제시된 하나 이상의 중합성 화합물의 공간 선택적 중합을 상기 층의 정의된 영역에서 수행하여 상기 정의된 영역에서 중합체 구조를 수득하는 단계
    를 포함하는 복합체 시스템 또는 광 변조 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    단계 b에서 층의 정의된 영역이 화학선 복사에 선택적으로 노출되는, 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    층이 기판 상에 지지되고, 바람직하게는 상기 층이 2개의 기판들 사이에 개재되고, 중합체 구조가, 바람직하게는 정의된 영역을 자외선 복사에 선택적으로 노출시킴으로써, 보다 바람직하게는 포토마스크(photomask)를 사용하여, 중합체 벽으로서 형성되는, 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b 후에, 전체 층이 화학선 복사, 바람직하게는 자외선 복사에 노출되는, 제조 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법을 수행하여 수득되거나 수득가능한 복합체 시스템 또는 광 변조 소자.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질 또는 제5항, 제6항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 복합체 시스템의 광 변조 소자, 액정 거울 또는 전자-광학 기기에서의 용도.
  15. 제5항, 제6항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 복합체 시스템 또는 제7항, 제8항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 소자를 포함하는 액정 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서,
    반사성 디스플레이이고, 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 근자외선 또는 가시광선 파장에 의한 선택적 반사를 나타내는 액정 디스플레이.
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