KR20190074237A

KR20190074237A - 액정 매질 및 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20190074237A
Application number: KR1020180163808A
Authority: KR
Inventors: 재현 강; 동미 송; 현우 배; 정민 이; 용국 윤
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-06-27
Also published as: CN109929564A; CN109929564B

Abstract

본 발명은, 1개, 2개 또는 그 이상의 하기 화학식 I의 화합물, 및 하기 화학식 II-1 및 II-2의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하고 양의 유전율을 갖는 네마틱 매질(상기 매질은 임의적으로 하나 이상의 키랄 도판트를 포함함) 뿐만 아니라, 상기 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 TN-디스플레이, 특히 능동 매트릭스 디스플레이 및 반사성 콜레스테릭 디스플레이에 관한 것이다:

상기 식에서, 매개변수들은 청구범위 제 1 항에 정의된 바와 같다.

Description

액정 매질 및 액정 디스플레이{LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 하나 이상의 양의 유전율을 갖는 화합물 및 하나 이상의 중성 유전율을 갖는 화합물을 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하고, 바람직하게는 중합체 매트릭스 내에 캡슐화되거나 중합체로 안정화된 액정 매질, 바람직하게는 양의 유전율을 갖는 네마틱 매질, 상기 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 반사 모드에서 작동하고 바람직하게는 능동 매트릭스에 의해 어드레싱되는 디스플레이에 관한 것이며, 이들은 또한 콜레스테릭 반사성 액정에 특히 매우 적합하다.

액정 디스플레이(LCD)는 정보를 표시하는 데 널리 사용된다. LCD는 직시형 디스플레이뿐만 아니라 및 투사형 디스플레이에도 사용된다. 대부분의 디스플레이에서 이용되는 전광 모드는 여전히 비틀린 네마틱(TN) 모드와 이들의 다양한 변형 형태이다. 상기 모드 이외에, 초-비틀린 네마틱(STN) 모드 및 더욱 최근에는 광학 보상된 벤드(OCB) 모드 및 전기적으로 제어된 복굴절(ECB) 모드 및 이들의 다양한 변형 형태, 예컨대 수직 정렬된 네마틱(VAN), 패턴화된 ITO 수직 정렬된 네마틱(PVA) 모드 및 중합체 안정화되고 수직 정렬된 네마틱(PSVA) 모드 및 다중 도메인 수직 정렬된 네마틱(MVA) 모드뿐만 아니라 기타 모드가 점점 더 사용되고 있다. 모든 이들 모드는, 기판 또는 액정 층에 대해 실질적으로 수직인 전기장을 사용한다. 이들 모드 이외에도, 기판 또는 액정 층에 대해 실질적으로 평행한 전기장을 사용하는 전광 모드, 예를 들어 평면내 스위칭(약어로 IPS) 모드(예컨대, 독일 특허 제 40 00 451 호 및 유럽 특허 제 0 588 568 호에 개시되어 있음) 및 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드도 존재한다. 특히, 이들 중 나중에 언급된, 양호한 시야각 특성 및 개선된 응답 시간을 갖는 전광 모드가 최신 데스크탑 모니터용 LCD, 심지어는 TV 및 멀티미디어 제품용 디스플레이에 점점 더 사용되고 있으며, 따라서 TN-LCD와 경쟁하고 있다.

본 발명에 따른 액정(LC)은 바람직하게는, 특히 최신 제품용 높은 유전 이방성 및 짧은 나선 피치를 갖는 콜레스테릭 액정(키랄 네마틱 액정으로도 공지됨)을 사용하는 개선된 LCD에 사용된다. 이는 특히 반사된 모드로 조작하기에 유용한데, 그 이유는, 적절한 콜레스테릭 피치를 갖는 콜레스테릭 액정이 광을 선택적으로 반사하여 착색될 수 있고, LCD에 칼라 필터의 사용을 피하게 할 수 있기 때문이다.

상기 콜레스테릭 액정을, 예컨대 PDLC 또는 NCAP로서 중합체 매트릭스에서 캡슐화시킬 수도 있다.

이러한 용도에서는, 개선된 특성을 갖는 신규한 액정 매질이 필요하다. 따라서, 개선된 거동을 갖는 액정 매질이 필요하다. 이의 회전 점도는 가능한 한 낮아야 한다. 상기 매질은, 이의 매개변수 이외에, 적합하게 넓은 범위의 네마틱 상, 바람직하게는 0.100 내지 0.200 범위, 바람직하게는 0.110 내지 0.190 범위, 더욱 바람직하게는 0.12 내지 0.180 범위의 적절한 복굴절률(Δn) 및 적합하게 높은 유전 이방성(Δε)을 나타내야 한다. Δε은 상당히 낮은 작동 전압을 허용할 수 있도록 충분히 높아야 한다. 바람직하게는, 적절히 낮은 작동 전압으로 용이하게 접근가능한 드라이버의 사용을 허용할 수 있도록, Δε은 50 이상, 바람직하게는 55 이상이어야 한다. 그러나, Δε은 적어도 어느 정도 높은 비저항(이는 다시, 특히 능동 매트릭스 어드레싱의 경우, 또다른 요건임)에 해롭기 때문에, Δε은 바람직하게는 75 이하, 특히 70 이하여야 한다. 가장 바람직하게는, Δε은 52 내지 68 범위여야 한다.

본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는, 능동 매트릭스(바람직하게는, 박막 트랜지스터(TFT)의 매트릭스)에 의해 어드레싱되는 능동 매트릭스 LCD(약어로 AMD)이다. 그러나, 본 발명에 따른 액정은 또한, 다른 공지된 어드레싱 수단을 갖는 디스플레이에도 유리하게 사용될 수 있다.

LCD, 특히 TN-디스플레이에 적합한 액정 조성물은 이미 널리 공지되어 있다. 그러나, 상기 조성물은 중대한 결점을 갖는다. 상기 조성물의 대부분은, 다른 결점들 중에서도, 많은 용도에 불리하게 긴 응답 시간 및/또는 지나치게 낮은 콘트라스트 비를 야기한다. 이는 또한 가장 일반적으로, 특히 열, 수분, 또는 광(특히 UV)에 의한 조사(특히, 하나 이상의 이들 스트레서(stressor)가 서로 함께 조합되는 경우)에 대한 노출에 대해 불충분한 신뢰성 및 안정성을 갖는다.

콜레스테릭 액정 장치용 액정 매질은 국제 특허 출원 공보 제 WO 2010/022891 A1 호에 공지되어 있다. 그러나 이러한 매질은, 한편으로는, 일반적으로 많은 실제 용도에 너무 낮거나 너무 놓은 Δn을 특징을 하고, 다른 한편으로는, 단지 극소수를 제외하고는, 많은 실제 용도에 너무 높은, 스위칭가능한 CLC 모드에 불리하게 높은 작동 전압(V_op)을 유발하는 다소 낮은 Δε 값을 특징으로 하기 때문에, 상당한 결점을 가진다.

특히, 비교적 높은 Δε 값(이는, 바람직한 낮은 작동 전압을 야기함)을 갖는 최신 기술에 따른 매질의 또다른 필수적인 결점은, 특히 저온에서 안정한 네마틱(특히, 콜레스테릭) 상의 온도 범위이지만, 상기 상 범위의 이러한 낮은 쪽에만 제한되지는 않는다. 상기 액정 매질이, 예를 들면 90℃ 이상 또는 100℃ 초과의 더 높은 등명점을 나타내는 경우, 이의 깊은 온도 안정성은 많은 경우에 불충분하다.

또한, 온도의 함수로서의, 선택적 반사의 중심 파장 위치 및/또는 키랄성(즉, 콜레스테릭 피치)의 바람직하지 않은 변화는 최신 기술에 따른 매질의 성능에 부정적으로 영향을 미친다.

이러한 불리한 조건은, 아직 공개되지 않은 유럽 특허 출원 제 16198490.1 호의 물질의 경우에서조차, 비록 다소 감소된 정도이지만 유지된다. 특히, 여기서 달성된 Δε은 이미 상당히 높지만, 동시에 Δn 역시 상당히 높다. 따라서, 사용되는 디스플레이 모드에 따라, 실제 용도에 적합한 개선된 특성(예컨대, 넓은 네마틱 상 범위, 적절한 광학 등방성(Δn), 높은 Δε 값, 낮은 점도, 특히 낮은 낮은 회전 점도 (γ₁), 디스플레이의 높은 명암비, 특히 빠른 응답 시간 및 우수한 신뢰성)을 갖는 액정 매질이 상당히 필요하다.

놀랍게도, 선행 기술의 물질의 단점을 나타내지 않거나 적어도 상당히 더 적은 정도로 나타내고, 적합한 상 범위, 적합하게는 높은 Δε 및 Δn의 값 및 적합하게 낮은 점도를 갖는 액정 매질을 달성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따른 개선된 액정 매질은 적어도,

- 1개, 2개 또는 그 이상의 하기 화학식 I의 화합물:

(상기 식에서,

R¹은, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬, 불화된 알켄일 또는 불화된 알켄일옥시이고, 바람직하게는 알킬 또는 알콕시알킬이고, 가장 바람직하게는 n-알킬이고,

은

이고,

L¹¹ 및 L¹²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L¹¹ 및 L¹²가 F이고,

X¹은 CN 또는 NCS, 바람직하게는 CN이고,

i는 0 또는 1, 바람직하게는 0임), 및

- 바람직하게는 3 초과의 유전 이방성을 갖고, 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군, 바람직하게는 이들 각각의 하나 이상의 화합물로부터 선택되는, 1개, 2개 또는 그 이상의, 바람직하게는 양의 유전율을 갖는 화합물:

(상기 식에서,

R²는, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고, 바람직하게는 R²는 알킬 또는 알켄일이고,

중 적어도 하나, 바람직하게는

중 적어도 하나, 가장 바람직하게는 적어도

은

이고,

중 나머지는, 서로 독립적으로,

, 바람직하게는

이고,

L²¹ 및 L²²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및/또는 L²²는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²가 둘 다 F이고,

X²는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF₃ 또는 -CF₃, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF₃임)

을 포함한다.

본 발명에 따른 매질은 임의적으로, 바람직하게는 의무적으로,

- 바람직하게는 3 초과의 유전 이방성을 갖고, 하기 화학식 II-3 및 III의 화합물의 군, 바람직하게는 이들 각각의 하나 이상의 화합물로부터 선택되는, 1개, 2개 또는 그 이상의, 바람직하게는 양의 유전율을 갖는 화합물:

(상기 식에서,

R² 및 R³은, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고, R² 및 R³은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고,

은, 서로 독립적으로,

이고,

은, 서로 독립적으로,

이고,

L²¹, L²², L³¹ 및 L³²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, L²¹ 및/또는 L³¹은 바람직하게는 F이고,

X² 및 X³은, 서로 독립적으로, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF₃ 또는 -CF₃, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF₃이고,

Z³은 -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 가장 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

l, m, n 및 o는, 서로 독립적으로, 0 또는 1임),

및 임의적으로,

- 하나 이상의 하기 화학식 T의 화합물:

상기 식에서,

R^T1 및 R^T2는, 서로 독립적으로, 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬, 알켄일옥시이고, 다르게는, R^T2는 X^T일 수 있고,

X^T는 F, Cl, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 불화된 알켄일 또는 불화된 CN 또는 NCS이고,

Z^T1 및 Z^T2중 적어도 하나는, 존재하는 경우, -C≡C-이고, 나머지는, 존재하는 경우, 서로 독립적으로, 및 Z^T1이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,

n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고,

는, 서로 독립적으로, 및

이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,

임),

- 하기 화학식 IV 및 V의 화합물, 바람직하게는 이들 각각의 하나 이상의 화합물의 군으로부터 선택되는, 1개, 2개 또는 그 이상의 중성 유전율을 갖는 화합물:

(상기 식에서,

R⁴¹ 내지 R⁵²는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 II에서의 R²에 대해 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, 바람직하게는 알킬이고,

는, 서로 독립적으로,

이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,

이고,

바람직하게는

중 적어도 하나가

이고,

는, 서로 독립적으로, 및

이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,

이고,

바람직하게는

중 적어도 하나가

이고,

Z⁴¹ 내지 Z⁵²는, 서로 독립적으로, 및 Z⁴¹ 및/또는 Z⁵¹이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 Z⁴¹ 및 Z⁴² 중 적어도 하나 및 Z⁵¹ 및 Z⁵² 중 적어도 하나가 각각 단일 결합이고,

p 및 q는, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고, p는 바람직하게는 0 또는 1임)

을 포함하고,

이때 화학식 T의 화합물은 화학식 V의 화합물로부터 제외된다.

바람직하게는, 상기 매질은 바람직하게는,

15 내지 35%, 바람직하게는 20 내지 30%, 더욱 바람직하게는 23 내지 26%의 화학식 I의 화합물, 및/또는

0 내지 35%, 바람직하게는 5 내지 30%, 더욱 바람직하게는 10 내지 25%의 화학식 II-1의 화합물, 및/또는

20 내지 45%, 바람직하게는 25 내지 40%, 더욱 바람직하게는 30 내지 35%의 화학식 II-2의 화합물, 및/또는

0 내지 20%, 바람직하게는 5 내지 15%의 화학식 II-3의 화합물, 및/또는

0 내지 20%, 바람직하게는 5 내지 15%의 화학식 III의 화합물, 및/또는

0 내지 20%, 바람직하게는 1 내지 10%의 화학식 IV의 화합물, 및/또는

0 내지 20%, 바람직하게는 0 내지 15%의 화학식 T의 화합물, 및/또는

0 내지 20%, 바람직하게는 0 내지 15%의 화학식 V의 화합물

을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 T-1 및 T-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 T의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, 매개변수들은 상기 화학식 T에서 제시된 각각의 의미를 갖고,

L^T1 내지 L^T6은, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 이들 중 0, 1, 2 또는 3개가 F이고, 나머지는 H이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 T-2-1 및 T-2-2의 화합물의 군, 가장 바람직하게는 화학식 T-2-1의 화합물로부터 선택되는 화학식 T-2의 화합물을 하나 이상 포함한다:

L^T4는 바람직하게는 F이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 화학식 T-2의 화합물에 더하여, 하기 화학식 T-1-1 및 T-1-2의 화합물의 화합물, 가장 바람직하게는 화학식 T-1-1의 화합물로부터 선택되는 화학식 T-1의 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다:

R^T1은 바람직하게는 알킬이고,

R^T2는 바람직하게는 알콕시이다.

달리, 또는 화학식 II-1, II-2 및 II-3 및/또는 III의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 VI의 양의 유전율을 갖는 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다:

상기 식에서,

R⁶은, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고,

은, 서로 독립적으로,

이고,

L⁶¹ 및 L⁶²는, 서로 독립적으로, H 또는 F, 바람직하게는 L⁶¹은 F이고,

X⁶은 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF₃ 또는 -CF₃, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF₃이고,

Z⁶은 -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -CH₂O-, 바람직하게는 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 트랜스-CH=CH-, 가장 바람직하게는 -COO- 또는 -CH₂CH₂이고,

r은 0 또는 1이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함한다. 상기 중합가능한 화합물은 비-메소젠성 화합물(예컨대, 널리 공지된 EHA 또는 2EHA) 또는 메소젠성 화합물이다. 상기 중합가능한 메소젠성 화합물은 본원에서 "반응성 메소젠"(약어로 RM)으로 지칭된다. 상기 중합가능한 화합물은, 메소젠성이든 비-메소젠성이든, 일반응성 또는 다중-반응성, 바람직하게는 이반응성일 수 있다. 바람직하게는, 상기 매질은 하나 이상의 일반응성 화합물 및 하나 이상의 다중-반응성, 바람직하게는 이반응성 화합물을 모두 포함한다. 가장 바람직하게는, 상기 매질은 하나 이상의 RM을 포함하지만, 비-메소젠성 화합물이 추가로 존재할 수도 있다.

RM은 키랄 또는 비키랄일 수 있고, 아크릴레이트/메타크릴레이트 기 또는 또다른 중합가능한 기를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 실시양태에서, RM은 키랄 화합물이며, 그 이유는, 상기 화합물이, 액정 물질을 비트는데 더이상 이용가능하지 않은 특정량의 상기 키랄 RM을 중합시킴으로써 선택적 반사 파장을 간단히 조정할 수 있기 때문이며, 이는, 증가된 콜레스테릭 피치 및 결과적으로 더 긴 파장에서의 선택적 반사를 야기한다. 결과적인 콜레스테릭 피치는, 예를 들어 액정을 주위 복사선으로부터 보호하는 적절한 필터(예컨대, UV 필터)를 사용하여 추가의 변화에 대해 유리하게 안정화될 수 있다.

키랄 반응성 메소젠이 본 발명에 따른 액정 매질에 사용되는 경우, UV 복사선에 대한 노출이 적용되면, 상기 매질에 광 개시제를 사용하는 것이 또한 바람직하다. 광 개시제의 사용은 필요한 UV 복사선량의 현저한 감소를 야기한다.

키랄 반응성 메소젠은, 상기 매질 중에 존재하는 유일한 키랄 화합물로서, 본 발명에 따른 액정 매질에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 키랄 반응성 메소젠은 통상의 (비-반응성) 키랄 도판트와 함께 사용된다. 상기 바람직한 실시양태에서, 콜레스테릭 피치의 바람직한 출발 값, 또는 다르게는 상기 바람직한 값에 이미 다소 가까운 값이 하나 이상의 통상적인 키랄 도판트(들)에 의해 고정될 수 있다. 이어서, 하나 이상의 키랄 반응성 메소젠의 추가의 사용은, UV 복사선에 매질을 노출시키고 후속적으로 키랄 반응성 메소젠을 고갈시킴으로써, 콜레스테릭 피치를 추가로 조정할 수 있도록 한다.

상기 후자의 실시양태에서, 많은 경우, 서로에 대해 동일한 부호의 HTP를 갖는 통상의 키랄 도판트(들) 및 키랄 반응성 메소젠(들)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실시양태에서, 짧은 콜레스테릭 피치를 달성하는 데 단지 작은 총 농도만이 필요하고, 상기 메소젠성 호스트 물질의 전체 물리적 특성은 비교적 작은 정도로만 변경된다. 이러한 바람직한 실시양태는, 상기 바람직한 값이 UV 조사에 의해 달성된 후, 선택적 반사 파장의 추가의 변화에 대해 상기 매질을 보호하기 위한 비교적 낮은 요건을 야기한다.

그러나, 몇몇 경우, 하나 이상의 통상의 키랄 도판트(들) 및 하나 이상의 키랄 반응성 메소젠(들)을 사용하는 것이 유리하며, 상기 통상의 키랄 도판트(들)는 상기 키랄 반응성 메소젠(들)과 반대 부호의 HTP를 갖는다. 이 경우, 상기 선택적 반사의 중심 파장은 통상의 키랄 도판트(들)에 의해 고정될 수 있다. 이어서, 이러한 중심 파장은 상기 키랄 반응성 메소젠(들)의 사용에 의해 더 긴 파장으로 이동될 수 있다. 이어서, 이러한 영향은, 상기 매질을 UV 복사선에 노출시킴으로써 역전될 수 있다. 특히, 상기 마지막 바람직한 실시양태는, 상기 바람직한 값이 UV 조사에 의해 달성된 후, 선택적 반사 파장의 추가의 변화에 대해 상기 매질을 보호하기 위한 가장 낮은 요건을 야기한다.

제 1 근사화로서, 키랄 화합물들(즉, 통상의 키랄 도판트 및 키랄 반응성 메소젠)의 혼합물의 HTP는 상기 매질 중의 이들 각각의 농도에 의해 가중치를 준(weighted) 이들 각각의 HTP 값을 더하여 근사화될 수 있다는 점에 주목해야 한다.

RM은 일반응성, 이반응성 또는 다중-반응성일 수 있다. 하나 이상의 이반응성 화합물(가교결합제)(이는 또한, 바람직하게는 각각의 말단에 작용기를 갖는 액정이거나 적어도 메소젠성이고, 이는, 예를 들면 다이아크릴레이트계 RM에 기초한 것일 수 있음)을 포함하는 물질이 특히 바람직하다.

상기 매질이 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 경우에, 이는 바람직하게는 하나 이상의 중합 개시제, 예컨대 광 개시제 및/또는 열 개시제를 추가로 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은, 하나 이상의 상기 중합가능한 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 상기 개시제로 이루어진 각각의 중합체 전구체들의 중합에 의해 안정화될 수 있거나, 또는 바람직한 실시양태에서 안정화된다. 바람직하게는, 상기 안정화 중합체는 중합체 네트워크의 형태를 갖는다. 즉, 저분자량을 갖는 액정 물질(즉, 중합가능하지 않은 액정 물질/메소젠성 물질)은, 중합체성 물질의 다소 평활한 스트렌드와 함께 배치된 다소연속적인 형태로 존재한다. 중합체 네트워크 안정화된 액정은, 예를 들어 문헌[Dierking, I, Adv Mater 12, No 3, pp 167-181 (2000)]에 개시되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 RM을 포함한다.

상기 호스트 혼합물은 저 분자량을 갖는 액정 화합물, 및 전자기 스펙트럼의 가시광 범위에서 선택적 반사를 야기하기에 충분한 하나 이상의 키랄 도판트를 함유한다. 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 상기 콜레스테릭 상은 바람직하게는 중합체에 의해 안정화된다. 상기 (콜레스테릭) 상의 안정화는, 하나 이상의 중합가능한 화합물, 바람직하게는 RM, 바람직하게는 일반응성 및 이반응성 RM 및 적합한 광개시제를 포함하는 혼합물을 키랄 액정 호스트 혼합물에 첨가하고, 상기 중합가능한 화합물을, 예를 들어 짧은 시간 동안 UV 조사에 노출시켜 중합시킴으로써 수행된다. 바람직하게는, 상기 중합은, 상기 키랄 액정 호스트 혼합물의 콜레스테릭 상에서 소정 온도로 유지된 전광 셀 내에서 수행된다.

본 발명에 따른 메소젠성 일반응성 화합물은 바람직하게는, 직접 결합에 의해 또는 연결 기를 통해 함께 연결된 하나 이상의 고리 요소를 포함하며, 이때 이들 고리 요소 중 2개는 임의적으로 서로 직접 또는 연결 기(이는, 언급된 연결 기와 동일하거나 상이할 수 있음)를 통해 서로 연결될 수 있다. 상기 고리 요소는 바람직하게는 4원, 5원, 6원 또는 7원, 바람직하게는 5원 또는 6원 고리 군으로부터 선택된다

본 발명에 따라 사용되는 RM은 바람직하게는 하기 화학식 VIIA 및 VIIB의 화합물의 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁷¹은 H, F, Cl, Br, I, CN, NO₂, NCS, SF₅, SO₂CF₃, 또는 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환된 바람직하게는 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 임의적으로, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰² 또는 -C≡C-로 대체됨), 바람직하게는 H, 할로겐, 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 n-알킬 또는 n-알콕시, 탄소수 2 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬, 또는 CN, NCS, 할로겐, 바람직하게는 F, Cl, 할로겐화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 바람직하게는 일불화, 이불화 또는 올리고-불화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 특히 바람직하게는 CF₃, OCF₂H 또는 OCF₃이고,

R⁰¹ 및 R⁰²는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 12의 알킬,

이고,

은, 바람직하게는 하나 이상의 고리를 포함하는 메소젠성 잔기, 가장 바람직하게는 구조식

의 2가 라디칼이고,

은, 서로 독립적으로, 방향족 및/또는 지환족 고리, 또는 둘 이상의 융합된 방향족 또는 지환족 고리를 포함하는 기이며, 이때 이들 고리는 임의적으로, N, O 및/또는 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하고, 임의적으로 R⁷²에 의해 일치환 또는 다중치환되고,

Z⁷¹ 내지 Z⁷⁴는, 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-CO-O-, -CO-NR⁰¹-, -NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF-_, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -CY⁰¹=CY⁰²-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

Y⁰¹ 및 Y⁰²는, 서로 독립적으로, F, Cl 또는 CN이고, 다르게는, 이들 중 하나가 H일 수 있고,

R⁷²는 H 또는 알킬, 바람직하게는 H 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고,

PG⁷¹은 중합가능한 기 또는 반응성 기이고,

SP⁷¹은 스페이서 기 또는 단일 결합이고,

X⁷¹은 Z⁷¹에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂- 또는 단일 결합이고,

는 상기 화학식 VIIA 및 VIIB 하에

에 대해 제시된 의미를 갖고,

PG⁷² 및 PG⁷³은, 서로 독립적으로, 상기 PG⁷¹에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,

SP⁷² 및 SP⁷³은, 서로 독립적으로, 상기 SP¹¹에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,

X⁷² 및 X⁷³은, 서로 독립적으로, 상기 X⁷¹에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 중합체의 전구체는, 화학식 VIIA의 화합물(들) 외에, 바람직하게는 화학식 VIIB의 하나 이상의 이반응성 메소젠성 단량체를 포함한다.

본 발명에 따른 화학식 VIIA 및 VIIB의 화합물은 키랄 화합물일 수 있다.

화학식 VIIA 및/또는 화학식 VIIB의 화합물을 하나 이상 포함하는 중합체 전구체가 특히 바람직하며, 이때

- Z⁷¹ 및/또는 Z⁷⁴는 -O-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -C≡C-, -CH=CH- 또는 단일 결합, 가장 바람직하게는 -CO-O- 또는 -O-CO- 또는 -O-이고/이거나,

- Z⁷¹은 단일 결합이 아니고/아니거나,

- 고리 A⁷¹은, 임의적으로 하나 이상의 R 기로 치환된 페닐렌이고/이거나,

- R⁷¹은 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 12, 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알킨일이고/이거나,

- SP⁷¹은, 임의적으로 F로 일치환 또는 다중치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬렌(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂는, 각각의 경우 서로 독립적으로, -O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있음)이고, 이는, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 및 단일 결합으로부터 선택되는 기를 통해 고리, 바람직하게는 고리 "A⁷¹"에 연결될 수 있고/있거나,

- SP⁷¹은 단일 결합이다.

MG⁷² 내지 X⁷³에 대해 바람직한 것은 MG⁷¹ 내지 X⁷¹에서와 동일하다.

바람직한 실시양태에서, 고리 A⁷¹ 내지 A⁷³은, 서로 독립적으로, 방향족 또는 지환족 고리, 바람직하게는 5원, 6원 또는 7원 고리, 또는 2개 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 융합된 방향족 또는 지환족 고리를 포함하는 기이며, 이때 이들 고리는 임의적으로 N, O 및/또는 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고 임의적으로 L⁷에 의해 일치환 또는 다중치환되며, L⁷은 F, Cl, Br, CN, OH, NO₂, 및/또는 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 기이고, 여기서 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 치환된다.

L⁷은 바람직하게는 F, Cl, CN, OH, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂ 또는 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃ 또는 OCF₃, 가장 바람직하게는 F, Cl, CH₃, OCH₃ 또는 COCH₃이다.

바람직한 고리 A⁷¹ 내지 A⁷³은, 예를 들어 퓨란, 피롤, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 티아다이아졸, 이미다졸, 페닐렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 아줄렌, 인단, 나프탈렌, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 테트라하이드로피란, 안트라센, 페난트렌 및 플루오렌이다.

특히 바람직하게는, 이들 고리 A⁷¹ 내지 A⁷³ 중 하나 이상은, 퓨란-2,5-다이일, 티오펜-2,5-다이일, 티에노티오펜-2,5-다이일, 다이티에노티오펜-2,6-다이일, 피롤-2,5-다이일, 1,4-페닐렌, 아줄렌-2,6-다이일, 피리딘-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 및 1,4-사이클로헥실렌(이때, 1 또는 2개의 비-인접 CH₂ 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체됨)으로부터 선택되며, 이때 이들 기는 비치환되거나, 상기 정의된 바와 같은 L로 일치환 또는 다중치환된다.

바람직하게는,

은, 서로 독립적으로,

(상기 식들에서, R은 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 7개의 C-원자를 갖는 알킬, 또는 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 7개의 C-원자를 갖는 알켄일 또는 알킨일이며, 이들 둘 모두에서 페닐 고리에 비-인접 하나 이상의 비-인접 -CH2- 기는 -O- 및/또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 H-원자는 할로겐, 바람직하게는 F에 의해 대체될 수 있음)

또는 이들의 거울상이고/이거나,

은

이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에,

기는 단일환형 고리 A⁷¹ 내지 A⁷³만 함유한다. 매우 바람직하게는, 이는, 1 또는 2개의 5원 및/또는 6원 고리를 갖는 기이다. 상기 기의 바람직한 하위-화학식이 아래에 열거된다. 간략함을 위해, 상기 기에서 Phe는 1,4-페닐렌이고, PheL은, 1 내지 4개의 상기 정의된 바와 같은 L 기로 치환된 1,4-페닐렌 기이고, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌이며, Pyd는 피리딘-2,5-다이일이며, Pyr은 피리미딘-2,5-다이일이다. 바람직한 기의 하기 목록은 하기 하위-화학식 VII-1 내지 VII-20 및 이들의 거울상을 포함한다:

.

이들 바람직한 기에서, Z는 화학식 VIIA에 제시된 Z⁷¹의 의미를 가진다. 바람직하게는, Z는 -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- 또는 단일 결합이다. 매우 바람직하게,

기는 하기 화학식 VIIa 내지 VIIj 및 이들의 거울상으로부터 선택된다:

상기 식에서,

L은 F, Cl, Br, CN, OH, NO₂ 및/또는 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 기이며, 여기서 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되며,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.

상기 바람직한 화학식에서,

는 매우 바람직하게는

, 또한

이고, 이때 L은 각각 독립적으로 상기 제시된 의미 중 하나를 갖는다.

특히 바람직한 화학식 VIIA 및 VIIB의 화합물은 적어도 하나의

기를 포함하며, 이때 r은 1 또는 2이다.

화학식 VIIA 및 VIIB의 다른 바람직한 화합물은 2개 이상의

기(이때, r은 1임) 및/또는 하나 이상의

기(이때, r은 2임)를 포함한다,

는 더욱 바람직하게는

이고,

여기서 1,4-페닐렌 고리는 임의적으로 R, 바람직하게는 알킬, 바람직하게는 메틸, 및/또는 알콕시, 및/또는 할로겐, 바람직하게는 F로 치환될 수 있다.

더욱 바람직하게는,

는

또는 이들의 거울상이고, 여기서 R은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 바람직하게는 n-알킬이고, 이때 하나 이상의 비-인접 -CH₂- 기가 임의적으로 -O- 및/또는 -CH=CH-에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 H 원자가 할로겐, 바람직하게는 F로 대체될 수 있다

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 하기 하위-화학식 I-1 내지 I-5의 화합물, 바람직하게는 하기 하위-화학식 I-2, I-4 및 I-5의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 더욱 바람직하게는 하기 하위-화학식 I-2 및/또는 I-5의 화합물, 가장 바람직하게는 하기 하위-화학식 I-2 및 I-5의 화합물 둘 다, 특히 바람직하게는 하기 하위-화학식 I-2의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R¹은 상기 화학식 I에 대해 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는 알킬, 가장 바람직하게는 n-알킬이고,

X¹은 바람직하게는 CN이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 II-1 및 II-2의 화합물을 둘 다 하나 이상 포함한다.

바람직하게는, 상기 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 II-1a 및 II-1b의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물, 바람직하게는 II-1a의 화합물을 포함한다:

상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²가 둘 다 F이고, L²³ 및 L²⁴가 둘 다 H이거나, 바람직하게는 L²¹, L²², L²³ 및 L²⁴가 모두 F이다.

바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, L²¹, L²², L²³ 및 L²⁴가 모두 F인, 화학식 II-1c의 화합물을 하나 이상 포함한다.

바람직하게는, 상기 매질은, 다르게는 또는 화학식 II-1의 화합물(들)에 추가적으로, 하기 화학식 II-2a 내지 II-2d의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-2b 내지 II-2d의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 더욱 바람직하게는 II-2b, II-2c 및 II-2d의 화합물을 각각 하나씩 포함한다:

상기 식에서,

상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고,

L²³ 내지 L²⁶은, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²는 둘 다 F이고, L²³ 내지 L²⁵ 중 2개 또는 3개, 가장 바람직하게는 L²³ 내지 L²⁵는 F이고, L²¹ 내지 L²⁵ 중 나머지는 H 또는 F, 바람직하게는 H이고,

X²는 바람직하게는 F 또는 -OCF₃, 가장 바람직하게는 F이다.

바람직하게는, 상기 매질은, 다르게는 또는 화학식 II-1 및/또는 II-2의 화합물(들)에 추가적으로, 바람직하게는 하기 화학식 II-3a 및 II-3b의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 II-3의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-3a 및 II-3b의 화합물을 둘 다 포함한다:

L²³ 내지 L²⁷은, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²는 둘 다 F이고, L²³ 내지 L²⁷ 중 2개 또는 3개, 가장 바람직하게는 L²³ 내지 L²⁵는 F이고, L²¹ 내지 L²⁷ 중 나머지는 H 또는 F, 바람직하게는 H이고,

X²는 바람직하게는 F 또는 -OCF₃, 가장 바람직하게는 F이다.

사용되는 특히 바람직한 화학식 II-3의 화합물은 하기 화학식 II-3b-1의 화합물이다:

상기 식에서, R²는 상기 제시된 의미를 가진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 III-1 및 III-2의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, 매개변수들은 상기 화학식 III에 대해 제시된 각각의 의미를 갖는다.

바람직하게는, 상기 매질은, 하기 화학식 III-1a 내지 III-1f의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1a, III-1c 및 III-1d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물, 가장 바람직하게는 각각의 하기 화학식 III-1a 및/또는 III-1c 및/또는 III-1d의 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 II-1c 및/또는 III-1f의 화합물을 포함한다:

L³³ 내지 L³⁷은, 서로 및 다른 매개변수와 독립적으로, H 또는 F이고, L³¹ 및 L³²는 바람직하게는 둘 다 F이고, L³³ 내지 L³⁷ 중 2개 또는 3개, 가장 바람직하게는 L³³ 내지 L³⁵는 F이고, L³¹ 내지 L³⁷ 중 나머지는 H 또는 F, 바람직하게는 H이고,

X³은 바람직하게는 F 또는 -OCF₃이다.

가장 바람직한 화학식 III-1의 화합물은 하기 화학식 III-1a-1, III-1c-1 및 III-1d-1의 화합물의 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 하기 화학식 III-1c-1의 화합물이다:

상기 식에서, R³은 상기 제시된 의미를 가진다.

바람직하게는, 화학식 IV의 화합물은, 하기 화학식 IV-1 내지 IV-7의 화합물의 군, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 IV-6 및/또는 IV-7의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서, R⁴¹ 및 R⁴²는 상기 화학식 IV에서 제시된 각각의 의미를 갖고, 일반적으로 및 특히, 화학식 IV-1 및 IV-5에서, R⁴¹은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알켄일이며, R⁴²는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알킬이고, 다르게는 화학식 IV-2에서, R⁴¹ 및 R⁴²는 바람직하게는 둘 다 알킬이며, 화학식 IV-4에서, R⁴¹은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알킬이고, R⁴²는 바람직하게는 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 알콕시이다.

바람직하게는 상기 매질은 화학식 IV-6 및 IV-7의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 가장 바람직하게는 각각의 화학식 IV-6 및 IV-7의 하나 이상의 화합물을 포함한다.

바람직한 화학식 IV-6의 화합물은 화학식 CPTP-n-m 및 CPTP-n-Om의 화합물, 더욱 바람직하게는 CPTP-n-Om의 화합물이고, 바람직한 화학식 IV-7의 화합물은 화학식 CPGP-n-m의 화합물이다. 이들 약어(두문자어)의 정의는 하기 표 A 내지 C에서 설명되고, 하기 표 D에 예시된다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 V-1 내지 V-4의 화합물의 군으로부터 선택되는 화학식 V의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서, R⁵¹ 및 R⁵²는 상기 화학식 V에서 제시된 각각의 의미를 갖고, R⁵¹은 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬이고, 화학식 V-1에서, R⁵²는 바람직하게는 알켄일, 바람직하게는 3-알켄일이고, 가장 바람직하게는 -(CH₂)₂-CH=CH-CH₃이고, 화학식 V-3에서, R⁵²는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이며, 바람직하게는 n-알킬 또는 3-알켄일이고, 가장 바람직하게는 -(CH₂)₂-CH=CH₂이고, 화학식 V-3에서 R⁵²는 바람직하게는 알킬이고, 화학식 V-4에서, "F_0/1"은 바람직하게는 F이다.

바람직한 화학식 V-1의 화합물은 화학식 PP-n-2V 및 PP-n-2Vm의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 PP-1-2V1의 화합물이다. 바람직한 화학식 V-2의 화합물은 화학식 PGP-n-m, PGP-n-2V 및 PGP-n-2Vm의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 PGP-2-m, PGP-3-m and PGP-n-2V의 화합물이다. 바람직한 화학식 V-3의 화합물은 화학식 PGGIP-n-m의 화합물이다. 바람직한 화학식 V-4의 화합물은 화학식 PGIGP-n-m의 화합물이다. 이들 약어(두문자어)의 정의는 하기 표 A 내지 C에서 설명되고, 하기 표 D에서 예시된다.

바람직한 화학식 T-1의 화합물은 화학식 PTP-n-Om의 화합물이고, 화학식 PTP-1-O2, PTP-2-O1 및 PTP-3-O1의 화합물이 특히 바람직하다. 화학식 T-2의 바람직한 화합물은 화학식 PPTUI-n-m의 화합물이고, 화학식 PPTUI-3-2, PPTUI-3-3, PPTUI-3-4 및 PPTUI-4-4의 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-1 및 VI-2의 화합물의 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 하기 화학식 VI-1의 화합물이다:

매개변수 L⁶³ 및 L⁶⁴는, 서로 및 다른 매개변수와 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 Z⁶은 -CH₂-CH₂-이고, 바람직하게는 X⁶은 F이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은, 화학식 I, II-1 내지 II-3 및 III 내지 VI 및 VIIa 및 VIIb 및 T의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 I, II-1, II-2, II-3 및 III 내지 V 및 VIIa 및/또는 VIIb 및 T의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들 화합물로 주로 이루어지거나, 더욱 바람직하게는 이들 화합물로 본질적으로 이루어지거나, 가장 바람직하게는 이들 화합물로 전적으로 이루어진다.

본원에서 조성물과 관련하여 "포함하는"이란, 명백히 달리 정의되지 않는 한, 지칭되는 개체(예컨대, 매질 또는 성분)가 해당 성분(들) 또는 화합물(들)을 바람직하게는 총 농도의 10% 이상, 가장 바람직하게는 20% 이상 함유하는 것을 의미한다.

본원에서, "주로 이루어지는"이란, 명백히 달리 정의되지 않는 한, 지칭되는 개체가 해당 성분(들) 또는 화합물(들)을 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상 함유하는 것을 의미한다.

본원에서, "본질적으로 이루어지는"이란, 명백히 달리 정의되지 않는 한, 지칭되는 개체가 해당 성분(들) 또는 화합물(들)을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상 함유하는 것을 의미한다.

본원에서, "전적으로 이루어지는"이란, 명백히 달리 정의되지 않는 한, 지칭되는 개체가 해당 성분(들) 또는 화합물(들)을 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0% 함유하는 것을 의미한다.

또한, 상기에서 명시적으로 언급되지 않은 다른 메소젠성 화합물도 임의적으로 및 유리하게 본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있다. 이와 같은 화합물은 당업자에게 공지되어 있다.

본 발명에 따른 액정 매질은 85℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상의 등명점을 갖는다.

589 nm(Na^D) 및 20℃에서의, 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.150 이상 0.350 이하 범위, 더욱 바람직하게는 0.170 이상 0.250 이하 범위, 가장 바람직하게는 0.180 이상 0.220 이하 범위이다.

1 ㎑ 및 20℃에서의, 본 발명에 따른 액정 매질의 Δε은 바람직하게는 10 이상, 바람직하게는 15 이상, 더욱 바람직하게는 20 이상, 가장 바람직하게는 25 이상이고, 바람직하게는 40 이하, 더욱 바람직하게는 35 이하이고, 더욱 바람직하게는 10 이상 40 이하 범위, 가장 바람직하게는 20 내지 30 범위이다(약 10 내지 40).

키랄 도판트가 없는 본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 적어도 0℃ 이하 내지 80℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 85℃ 이상, 가장 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 90℃ 이상, 특히 적어도 -30℃ 이하 내지 95℃ 이상으로 연장된다.

상기 액정 매질은 바람직하게는, 1.0 ㎛ 이상 1.1 ㎛ 이하 범위의 광학 위상차(d·Δn)를 갖는 구치 및 테리(Gooch and Tarry)에 따른 제 2 투과율(transmission) 최소값에서 작동하는 TN 디스플레이에서 비교 목적을 위해 특성분석된다. 그러나, 이는 바람직하게는, 다소 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 콜레스테릭 액정(키랄 네마틱 액정으로도 지칭됨)으로서 사용되며, 바람직하게는 이의 콜레스테릭 피치는 이의 선택적 반사 파장이 전자기 스펙트럼의 가시광 범위(즉, 400 내지 800 nm) 내에 존재하도록 선택된다.

상기 액정 매질은 바람직하게는 20 ㎛^-1 이상, 바람직하게는 40 ㎛^-1 이상, 더욱 바람직하게는 60 ㎛^-1 이상, 가장 바람직하게는 80 ㎛^-1 이상 260 ㎛^-1 이하 범위의 나선형 비틀림력(helical twisting power; HTP)의 절대값을 갖는 하나 이상의 키랄 도판트를 함유한다.

바람직하게는, 상기 액정 매질은, 화학식 I, II-1, II-2, II-3, III, IV, V, VI 및 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 I, II-1, II-2, II-3, III 및 IV의 화합물을 총 50 내지 100%, 더욱 바람직하게는 70 내지 100%, 더욱 바람직하게는 80 내지 100%, 특히 90 내지 100% 함유한다.

더욱 바람직하게는, 상기 액정 매질은, 화학식 I, II-1, II-2, II-3, III, IV, V, VI 및 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 I, II-1, II-2, II-3, III 및 IV의 화합물을 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들로 주로 이루어지거나, 더욱 바람직하게는 이들로 본질적으로 이루어지거나, 가장 바람직하게는 이들로 전적으로 이루어진다.

상기 화학식 I의 개별적인 단일 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 1% 내지 15%, 더욱 바람직하게는 2% 내지 13%, 더욱 바람직하게는 3% 내지 11%, 가장 바람직하게는 5% 내지 10%의 총 농도로 상기 매질에 사용된다.

다양한 첨가제, 특히 키랄 도판트, 중합가능한 화합물 및 다른 첨가제, 예컨대 안정화제 및 이색성 염료의 농도는, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 계수되지 않는다.

바람직하게는 화학식 VIIA 및/또는 VIIB의 중합가능한 화합물은 바람직하게는 호스트 혼합물에 대해 0 내지 20%, 더욱 바람직하게는 2 내지 17%, 가장 바람직하게는 5 내지 14%의 총 농도로 상기 매질에 사용된다.

바람직하게는, 하나 이상의 중합 개시제, 바람직하게는 하나 이상의 광 개시제가 사용된다. 상기 개시제의 농도는 상기 중합가능한 화합물들의 총 농도의 0.1 내지 10%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 5%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 2%이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 이의 콜레스테릭 피치를 조정하기 위해 키랄 도판트로서 하나 이상의 키랄 화합물을 추가로 포함한다. 본 발명에 따른 매질 중에 이의 총 농도는 호스트 혼합물에 대해 바람직하게는 0.1 내지 15%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10%, 가장 바람직하게는 2 내지 6% 범위이고, 이때 역시 중합가능한 화합물은 계수된지 않는다.

임의적으로, 본 발명에 따른 매질은 물리적 특성을 조정하기 위하여 추가의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 당업자들에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질 중에 이의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20%, 가장 바람직하게는 1 내지 15%이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 85℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 가장 바람직하게는 120℃ 이상, 심지어 130℃ 이상의 등명점을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 0.150 이상 0.400 이하, 바람직하게는 0.200 이상 0.350 이하, 가장 바람직하게는 0.240 이상 0.330 이하의 복굴절률을 갖는다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 10 이상 70 이하, 바람직하게는 20 이상 60 이하, 가장 바람직하게는 30 이상 55 이하의 유전율 이방성을 갖는다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 포함한다:

- 바람직하게는 20 내지 40%의 농도의 화학식 I-2의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 5 내지 20%의 농도의 화학식 I-5의 화합물, 및/또는

- 화학식 II-1c, 바람직하게는 화학식 PUQU-n-F의 화합물, 및/또는

- 화학식 II-2c, 바람직하게는 화학식 II-2c-1의 화합물, 및/또는

- 화학식 III-1c, 바람직하게는 화학식 III-1c-1의 화합물, 및/또는

- 화학식 III-1d 및/또는 III-1f, 바람직하게는 화학식 III-1f의 화합물, 및/또는

- 화학식 IV-6, 바람직하게는 화학식 CPTP-n-Om 및/또는 CPTP-n-m의 화합물, 및/또는

- 화학식 IV-7, 바람직하게는 화학식 CPGP-n-Om 및/또는 CPGP-n-m의 화합물, 및/또는

- 화학식 V-1, 바람직하게는 화학식 PP-n-mV, 및/또는 PP-n-mVl의 화합물, 및/또는

- 화학식 V-2, 바람직하게는 화학식 PGP-n-m 및/또는 PGP-n-mV의 화합물, 및/또는

- 화학식 R-5011 또는 S-5011의 화합물, 및/또는

- 하나 이상의 반응성 중합가능한 화합물, 및/또는

- 하나 이상의 중합 개시제.

본원에서 "양의 유전율을 갖는(dielectrically positive)"이란 용어는, 3.0 초과의 Δε을 갖는 화합물 또는 성분에 대해 사용되고, "중성 유전율을 갖는(dielectrically neutral)"이란 표현은, -1.5 이상 3.0 이하의 Δε을 갖는 화합물 또는 성분에 대해 사용되며, "음의 유전율을 갖는(dielectrically negative)"이란 표현은, -1.5 미만의 Δε을 갖는 화합물 또는 성분에 대해 사용된다. Δε은 1 ㎑의 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중 각각의 개별적인 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 각각의 화합물의 호스트 혼합물에서의 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는, 생성 혼합물이 적어도 그의 특성을 결정하기에 충분히 안정할 때까지 2배로 감소된다. 그러나, 바람직하게는, 상기 농도는 상기 결과의 유의성을 가능한 한 높게 유지하기 위해 적어도 5%로 유지된다. 시험 혼합물의 용량(capacity)은 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 갖는 셀 및 수평(homogeneous) 정렬을 갖는 셀 둘 다에서 결정된다. 상기 유형의 셀 둘 다에서 셀 간격은 약 20 ㎛이다. 인가 전압은 1 ㎑의 주파수를 갖는 직사각형파(rectangular wave)이며, 전형적으로 0.5 내지 1.0 V의 평균제곱근(rms)이지만, 이는 항상 각 시험 혼합물의 상기 용량의 역치 값 미만으로 선택된다.

Δε은 (ε_∥-ε_⊥)으로 정의되고, ε_av는 (ε_∥+2ε_⊥)/3으로 정의된다. 양의 유전율을 갖는 화합물에 대해서는 혼합물 ZLI-4792가 사용되고, 중성 유전율을 갖는 화합물에 대해서뿐만 아니라 음의 유전율을 갖는 화합물에 대해서는 혼합물 ZLI-3086이 각각 호스트 혼합물로서 사용되며, 이들 모두 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA) 제품이다. 상기 화합물의 유전율은, 관심 화합물을 첨가할 경우 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 관심 화합물의 100% 농도로 외삽된다.

20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 그 자체로 측정되며, 나머지 것들은 화합물과 같이 취급된다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 "역치 전압"이란 용어는 광학 역치를 지칭하며, 10% 상대 콘트라스트(V₁₀)에 대해 제시되고, "포화 전압"이란 용어는 광학 포화를 의미하며 90% 상대 콘트라스트(V₉₀)에 대해 제시된다. 마찬가지로, 프리데릭스(Freedericks)-역치(V_Fr)로도 지칭되는 용량성 역치 전압(V₀)은, 명시적으로 언급되는 경우에만 사용된다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 매개변수의 범위는 모두 한계치를 포함한다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원 전체에 걸쳐 모든 농도는 질량%로 제시되고, 각각의 전체 혼합물에 대한 것이며, 모든 온도는 섭씨 온도로 제시되고, 모든 온도 차는 섭씨 온도 차로 제시된다. 모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되며, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 20℃의 온도에 대하여 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 ㎑ 주파수에서 결정된다. 역치 전압뿐만 아니라 모든 다른 전광 특성은 독일의 메르크 카게아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 측정하였다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀은 약 20 ㎛의 셀 간격을 가졌다. 전극은, 1.13 ㎠ 면적 및 보호링(guard ring)을 갖는 원형 ITO 전극이었다. 배향 층은 수직 배향(ε_⊥)에 대해서는 레시틴이었고, 평면 수평 배향(ε_∥)에 대해서는 일본 신테틱 러버(Synthetic Rubber)의 폴리이미드 AL-1054였다. 용량은, 0.3 V_rms 전압을 갖는 사인파를 사용하는 주파수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 결정하였다. 사용된 시험 셀은, 구치 및 테리에 따른 제 1 투과율 최소값 이하에 매칭되는 광학 위상차를 갖도록 선택되는 셀 간격(전형적으로, 약 0.45 ㎛^-1임)을 가졌다. 전광 측정에 사용된 광은 백색 광이었다. 본원에서는 독일 칼스루헤 소재 아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers)에서 시판되는 장비를 사용하였다. 특성 전압은 수직 관찰하에 결정하였다. 역치 전압(V₁₀), 중간 그레이(mid-grey) 전압(V₅₀) 및 포화 전압(V₉₀)은 각각 10%, 50% 및 90% 상대적 콘트라스트에 대하여 결정하였다.

응답 시간은 각각 0 내지 90%의 상대적 콘트라스트의 변화 시간(t₉₀-t₀)(즉, 지연 시간(t₁₀-t₀) 포함)에 대한 증가 시간(τ_on), 100%로부터 다시 10%로 돌아가는 상대적 콘트라스트의 변화 시간(t₁₀₀-t₁₀)에 대한 감쇠 시간(τ_off), 및 총 응답 시간(τ_total = τ_on + τ_off)으로서 제시된다.

본 발명에 따른 액정 매질은 추가의 첨가제를 통상의 농도로 포함할 수 있다. 이들 추가의 구성요소의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6% 범위이다. 사용되는 개별 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1 내지 3% 범위이다. 본원에서 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 농도 값 및 범위에 대해서는, 상기 추가의 첨가제 및 이와 유사한 첨가제의 농도는 고려하지 않는다. 이는 또한, 혼합물에 사용되는 이색성 염료의 농도에서도 유지된다(호스트 혼합물의 화합물 또는 성분들의 농도가 명시되지 않은 경우에는 계산되지 않음). 상기 각각의 첨가제의 농도는 항상 최종 도핑된 혼합물에 대해 제시된다.

본 발명에 따른 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30종, 더욱 바람직하게는 4 내지 20종, 가장 바람직하게는 4 내지 16종의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 대체로, 보다 소량으로 사용되는 화합물은 보다 과량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 더 고농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 높은 온도의 경우가, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기에 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예컨대 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물(pre-mixture)을 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 바로 사용될 수 있는 혼합물인 소위 멀티용기 시스템(multi-bottle-systems)을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.

바람직하게는, 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하는 본 발명에 따른 액정 매질은 전자기 스펙트럼의 가시광 범위(즉, 400 내지 800 nm 범위)의 복사선을 선택적으로 반사한다. 바람직하게는, 이의 선택적 반사의 밴드는 상기 파장 범위 내로 연장되고, 더욱 바람직하게는 이의 반사 밴드의 중심 파장이 상기 범위 내에 놓이며, 가장 바람직하게는 이의 완전 반사 밴드가 상기 범위 내에 놓인다. 바람직하게는, 이는 15 내지 60 nm, 바람직하게는 20 내지 55 nm, 가장 바람직하게는 25 내지 50 nm 범위의 절반 밴드폭(1/2 FWHM)의 선택적 반사를 갖는다. 특히, 상대적 절반 밴드폭(즉, 반사 밴드의 절반 밴드폭과 중심 파장의 비)은 바람직하게는 1% 내지 20% 범위, 더욱 바람직하게는 2% 내지 16% 범위, 더욱 바람직하게는 4% 내지 10% 범위, 가장 바람직하게는 6% 내지 8% 범위이다.

제시된 온도에서의 결과적인 선택적 반사의 중심 파장은, 하기 다항식 시리즈(I)의 근사화를 통해, 사용된 호스트 중의 키랄 도판트의 실제 농도로부터 계산될 수 있다.

상기 식에서,

α, β 및 γ는 제시된 호스트 혼합물 중 제시된 키랄 도판트의 조합물에 특정한 물질 상수이다.

c(dop.)는 호스트 혼합물 중 키랄 도판트의 농도이다.

많은 실제적인 경우에, 1차 항만 고려하더라도, 선형 항("α·[c(dop.)]^-1")은 충분히 정확한 결과를 제공한다. 매개변수 "α"는 HTP의 역수(즉, HTP^-1)와 유사하다. 여기서, 콜레스테릭 LC의 선택적 반사(이는, "브래그(Bragg)" 반사와 유사함)의 파장을 결정하는데 있어서는, 더욱 정확한 수치 계산을 위해 상기 혼합물의 유효 굴절률을 추가로 고려하여야 한다.

전형적으로, 매개변수 α, β 및 γ는 사용된 특정의 액정 혼합물보다 키랄 도판트의 유형에 더 강하게 의존한다.

명백히, 이들은 각각의 키랄 도판트의 거울상 이성질체 과량에 의존한다. 이들은 순수한 거울상 이성질체에 대해서는 그들 각각의 최대 절대값을 갖고, 라세미체에 대해서는 0을 갖는다. 본원에서, 제시된 값은 98% 이상의 거울상 이성질체 과량을 갖는 순수 거울상 이성질체에 대한 값이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 각각의 액정 매질 중의 각각의 키랄 도판트(들)의 매개변수 α의 절대값은 5 내지 25 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 nm, 가장 바람직하게는 12 내지 16 nm의 범위이다.

상기 매질은 하나 초과의 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 상기 매질이 2개 이상의 키랄 도판트를 포함하는 경우에, 이는, 예를 들어 콜레스테릭 피치의 온도 의존성, 및 이에 따라, 선택적 반사 파장의 온도 의존성에 대해 보상하는 공지의 모드들 중 하나에서 유리하게 선택될 수 있다. 여기서, 하나의 호스트 혼합물에서 상기 다항식 (I)의 더 고차 항의 매개변수, 특히 2차항의 매개변수인 매개변수 β의 특성에 따라, 동일한 부호의 매개변수 α를 갖는 키랄 도판트뿐만 아니라 반대 부호의 매개변수를 갖는 키랄 도판트가 사용될 수 있다.

더욱 바람직하게는 단일 키랄 도판트를 사용하는 본 발명의 실시양태이며, 이는, 각각의 호스트 혼합물에서 유도된 키랄 피치의 적은 온도 의존성을 나타냄(즉, 작은 매개변수 β를 가짐)을 보여준다. 적합한 첨가제를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질은, TN, TN-AMD, ECB-AMD, VAN-AMD, IPS 및 OCB LCD와 같은 액정 매질을 사용하는 모든 공지된 유형의 액정 디스플레이에, 또는 PDLC, NCAP, PN LCD, 특히 ASM-PA LCD와 같은 복합 시스템에 사용될 수 있도록 하는 방식으로 변형될 수 있다.

융점 T(C,N), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S, N), 및 액정의 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도로 제시된다.

본원, 특히 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 약어(이는, "두문자어"로도 지칭됨)로 표시된다. 약어를 이의 대응 화학식으로 전환하는 것은 하기 세 개의 표 A 내지 C에 따라 간단하다.

모든 C_nH_2n+1, C_mH_2m+1 및 C_lH_2l+1 기는, 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 기이고, 모든 C_nH_2n, C_mH_2m 및 C_lH_2l 기는 각각 바람직하게는 (CH₂)_n, (CH₂)_m 및 (CH₂)_l이고, -CH=CH-는 바람직하게는 트랜스- 또는 E-비닐렌이다.

하기 표 A는 상기 고리 요소에 대해 사용되는 기호를 열거한 것이고, 하기 표 B는 연결 기에 대한 기호를 열거한 것이며, 하기 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 대한 기호를 열거한 것이다.

하기 표 D는 분자들의 예시적인 구조와 이들 각각의 코드를 함께 열거한 것이다.

표 A: 고리 요소

표 B: 연결 기

표 C: 말단 기

상기에서, n 및 m은 각각 정수이고, "..."은 상기 표의 다른 약어들과의 이격 공간을 나타낸다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은, 화학식 I의 화합물 이외에, 하기 표 D의 화학식의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

표 D

하기 표 E는, 본 발명에 따른 액정 매질에 바람직하게 사용되는 키랄 도판트를 열거한다.

표 E

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 표 E의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

하기 표 F는 본 발명에 따른 액정 매질에 바람직하게 사용되는 안정화제를 열거한다.

표 F

(주) 상기 표에서, "n"은 1 내지 12 범위의 정수를 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 표 F의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 표 D의 화합물의 군으로부터 선택되는 4개 이상, 바람직하게는 6개 이상의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 표 D의 화합물의 군으로부터 선택되는 7개 이상, 바람직하게는 8개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 상이한 화학식을 갖는 화합물을 포함한다.

실시예

하기에 제시되는 실시예는 본 발명을 어떠한 방식으로도 제한하지 않고 본 발명을 예시한다.

그러나, 물리적 특성 및 조성은, 어떠한 특성이 수득될 수 있으며 어떻게 그 범위가 변형될 수 있는가를 당업자들에게 보여준다. 특히, 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성의 조합이 당업자를 위해 잘 정의된다.

하기 표에 제시되는 조성 및 특성으로 액정 혼합물을 구현하였다. 이의 광학 성능을 조사하였다. 특히, 이의 반사 스펙트럼을 기록하였다.

비교예

표 1: 액정 혼합물 CE-0의 조성 및 특성

비교예 CE-1

1.44%의 키랄 도판트 R-5011을, 상기 비교예로부터의, 98.56%의 혼합물 CE-0에 첨가하여, 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 각각의 콜레스테릭 혼합물(CE-1으로 지칭됨)을 제조하였다. 혼합물 CE-1의 등명점은 73.0℃였다.

혼합물 CE-1은, 스펙트럼의 적색 범위에서, 640 nm를 중심으로 619 nm 내지 660 nm(FWHM) 범위의 반사를 보여주었다.

실시예

표 2: 액정 혼합물 A-0의 조성 및 특성

실시예 1.1

독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터 입수가능한, 1.63%의 키랄 도판트 R-5011을, 실시예 1로부터의 98.37%의 혼합물 A-0에 첨가하여, 652 nm를 중심으로 622 nm 내지 682 nm (FWHM) 범위의 원형 편광된 광을 반사하는 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 각각의 콜레스테릭 혼합물(A-1으로 지칭됨)을 제조하였다.

혼합물 A-1의 등명점은 94.5℃였다.

표 3. 실시예 1 내지 3의 결과

(주) 색상: 선택적으로 반사된 광의 색상,

λ_min. 및 λ_max.: 각각 절반 최대값에서 제시됨,

Δλ/2 ≡ (λ_min. - λ_max.)/2(즉, 절반 최대값에서의 전체 폭),

λ_cent. ≡ (λ_min. + λ_max.)/2, 및

α ≡ c(R-5011)·λ_cent. 또는 c(S-5011)·λ_cent.

실시예 2

표 4. 액정 혼합물 B-0의 조성 및 특성

실시예 2.1

1.92%의 키랄 도판트 R-5011을, 상기 실시예 2로부터의 98.08%의 혼합물 B-0에 첨가하여, 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 각각의 콜레스테릭 혼합물(B-1으로 지칭됨)을 제조하였다.

콜레스테릭 액정 상으로부터 등방성 상으로의 전이(즉, 등명점)에 대한 혼합물 B-1의 전이 온도는 94.0℃였다. 혼합물 B-1은, 스펙트럼의 녹색 범위에서, 532 nm를 중심으로 507 nm 내지 557 nm (FWHM) 범위의 반사를 나타냈다.

실시예 3

표 5. 액정 혼합물 C-0의 조성 및 특성

실시예 3.1

2.34%의 키랄 도판트 R-5011을, 실시예 3으로부터의 97.66%의 혼합물 C-0에 첨가하여, 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 각각의 콜레스테릭 혼합물(C-1으로 지칭됨)을 제조하였다.

혼합물 C-1의 등명점은 93.0℃였다.

혼합물 C-1은, 스펙트럼의 청색 범위에서, 454 nm를 중심으로 431 nm 내지 477 nm(FWHM) 범위의 선택적 반사를 나타냈다.

Claims

- 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물,
- 바람직하게는 3 초과의 유전 이방성을 갖고, 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 선택되는, 1개, 2개 또는 그 이상의, 바람직하게는 양의 유전율을 갖는 화합물, 및
- 임의적으로, 하나 이상의 키랄 화합물
을 포함하는 액정 매질:

(상기 식에서,
R¹은 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬, 불화된 알켄일 또는 불화된 알켄일옥시이고,

은
이고,
L¹¹ 및 L¹²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고,
X¹은 CN 또는 NCS이고,
i는 0 또는 1임),

(상기 식에서,
R²는, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고, 바람직하게는 R²는 알킬 또는 알켄일이고,

중 적어도 하나는

이고,

중 나머지는, 서로 독립적으로,

이고,
L²¹ 및 L²²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및/또는 L²²는 F이고, 바람직하게는 L²¹ 및 L²²가 둘 다 F이고,
X²는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF₃ 또는 -CF₃, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF₃임).
제 1 항에 있어서,
상기 매질 중의 화학식 I의 화합물의 총 농도가 11% 이상 39% 이하 범위인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 II-3 및 III의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R² 및 R³은, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고,

은, 서로 독립적으로,

이고,

은, 서로 독립적으로,

이고,
L²¹, L²², L³¹ 및 L³²는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고,
X² 및 X³은, 서로 독립적으로, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
Z³은, -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합이고,
l, m, n 및 o는, 서로 독립적으로, 0 또는 1이다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 하기 화학식 IV 및 V의 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R⁴¹ 내지 R⁵²는, 서로 독립적으로, 제 1 항에서 R²에 대해 제시된 의미를 갖고,

는, 서로 독립적으로, 및
이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,
이고,

는, 서로 독립적으로, 및
이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,
이고,
Z⁴¹ 내지 Z⁵²는, 서로 독립적으로, 및 Z⁴¹ 및/또는 Z⁵¹이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,
p 및 q는, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이다.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 I-2의 화합물을 바람직하게는 15 내지 35%의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서, R¹ 및 X¹은, 제 1 항에서 제시된 각각의 의미를 가진다.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이, 제 3 항에 제시된 화학식 III의 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하기 화학식 R-5011 또는 S-5011의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 매질이 하나 이상의 중합가능한 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
하나 이상의 화학식 I의 화합물, 하나 이상의 화학식 II-1 및/또는 II-2의 화합물, 및 임의적으로 하나 이상의 화학식 II-3 및/또는 III의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물 및/또는 하나 이상의 키랄 화합물 및/또는 하나 이상의 중합가능한 화합물을 혼합하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
저분자 액정 매질, 및 제 8 항에 따른 액정 매질로부터 수득되거나 수득가능한 중합체를 포함하는 복합체(composite) 물질.
액정 매질 중에서 중합체 전구체를 중합함으로써, 제 10 항에 따른 복합체 물질을 제조하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질 또는 제 10 항에 따른 복합체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
액정 디스플레이에서의, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질 또는 제 10 항에 따른 복합체 물질의 용도.