KR20190095153A - 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 화합물 - Google Patents

액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 화합물 Download PDF

Info

Publication number
KR20190095153A
KR20190095153A KR1020190013208A KR20190013208A KR20190095153A KR 20190095153 A KR20190095153 A KR 20190095153A KR 1020190013208 A KR1020190013208 A KR 1020190013208A KR 20190013208 A KR20190013208 A KR 20190013208A KR 20190095153 A KR20190095153 A KR 20190095153A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
liquid crystal
formula
independently
diyl
Prior art date
Application number
KR1020190013208A
Other languages
English (en)
Inventor
멜라니 클라센-멤머
에드바르트 플루머
록코 포르테
헬무트 핸셀
티모 위벨
타마라 레만
Original Assignee
메르크 파텐트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메르크 파텐트 게엠베하 filed Critical 메르크 파텐트 게엠베하
Publication of KR20190095153A publication Critical patent/KR20190095153A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56—Aligning agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/52—Esters of acyclic unsaturated carboxylic acids having the esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • C07C69/533—Monocarboxylic acid esters having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C69/54—Acrylic acid esters; Methacrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/52—Esters of acyclic unsaturated carboxylic acids having the esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • C07C69/602—Dicarboxylic acid esters having at least two carbon-to-carbon double bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38—Polymers
    • C09K19/3833—Polymers with mesogenic groups in the side chain
    • C09K19/3842—Polyvinyl derivatives
    • C09K19/3852—Poly(meth)acrylate derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14—The ring being saturated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0425—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a specific unit that results in a functional effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121—Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/125—Ph-Ph-Ph-Ph-Ph or more Ph rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K2019/548—Macromolecular compounds stabilizing the alignment; Polymer stabilized alignment

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이(LC 디스플레이)의 표면 또는 셀 벽에서 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬을 이루는 자가-정렬 메소젠(자가-정렬 첨가제)을 포함하는 액정 매질(LC 매질)에 관한 것이다. 상기 신규한 자가-정렬 첨가제는 5-고리 시스템을 함유한다. 본 발명은 또한 통상적인 정렬 층이 없이 액정 매질(LC 매질)의 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 디스플레이를 포함한다.

Description

액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 화합물{COMPOUNDS FOR THE HOMEOTROPIC ALIGNMENT OF LIQUID-CRYSTALLINE MEDIA}
본 발명은 액정 디스플레이(LC 디스플레이)의 표면 또는 셀 벽에서 액정 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬을 이루는 신규한 자가-정렬 메소젠(자가-정렬 첨가제)을 포함하는 액정 매질(LC 매질)에 관한 것이다. 상기 신규한 자가-정렬 첨가제는 5-고리 시스템을 함유한다. 본 발명은 또한 통상적인 정렬 층이 없이 액정 매질(LC 매질)의 호메오트로픽 정렬을 갖는 LC 디스플레이를 포함한다.
전기적으로 제어된 복굴절(ECB) 효과 또는 정렬된 상의 변형(DAP) 효과의 원리는 1971년에 처음으로 기재되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912)]). 이후, 제이 에프 칸(J.F. Kahn)(문헌[Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193]), 및 지 라브루니(G.　Labrunie) 및 제이 로버트(J. Robert)(문헌[J. Appl. Phys. 44(1973), 4869])의 논문이 뒤를 이었다.
제이 로버트 및 에프 클라크(F. Clerc)(문헌[SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30]), 제이 두첸(J. Duchene)(문헌[Displays 7(1986), 3]) 및 에이치 챠드(H. Schad)(문헌[SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244])에 의한 논문은 ECB 효과를 기준으로 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하기 위하여 액정 상이 높은 탄성 계수 K3/K1의 비율 값, 높은 광학 이방성 Δn 값 및 유전 이방성 Δε ≤ -0.5의 값을 가져야 함을 나타내었다. ECB 효과를 기준으로 전자-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지(homeotropic edge) 정렬(VA 기술　=　수직 정렬됨(vertically aligned))을 갖는다.
이른바 VAN(수직 정렬된 네마틱(vertically aligned nematic)) 디스플레이로서 ECB 효과를 사용하는 디스플레이는, 예컨대 MVA(멀티-도메인 수직 정렬(multi-domain vertical alignment)), 예컨대: 문헌[Yoshide, H. et al., paper 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6 to 9], 및 [Liu, C.T. et al., paper 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750 to 753]), PVA(패터닝된 수직 정렬(patterned vertical alignment)), 예컨대: 문헌[Kim, Sang Soo, paper 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760 to 763]), ASV(진보된 슈퍼 뷰, 예컨대: 문헌[Shigeta, Mitzuhiro 및 Fukuoka, Hirofumi, paper 15.2: "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754 to 757]) 모드로, IPS(평판 스위칭(in-plane switching)) 디스플레이(예컨대: 문헌[Yeo, S.D., paper 15.3: "An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 & 759]) 및 오랫동안 알려진 TN(비틀린 네마틱) 디스플레이 이외에 그 자체로, 최근 가장 중요한, 특히 TV 적용례에 특히 중요한 상기 보다 최신의 3개 중 하나의 유형의 액정 디스플레이로서 확립되었다. 이러한 기술은 일반적 유형, 예컨대 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26], 및 [Miller, Ian, SID Seminar 2004, seminar M-7: "LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32]과 비교된다. 오버 드라이브(over-drive)를 포함한 어드레싱 방법, 예컨대 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., paper 9.1: "A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106 to 109]에 의해 일반적 ECB 디스플레이의 응답 시간이 이미 상당히 개선되었지만, 특히 회색 음영의 스위칭에 대한 비디오-호환성 응답 시간의 달성이 여전히 만족스럽게 해결되지 않은 문제로 남아있다.
상이한 바람직한 방향의 2개 이상의 도메인을 갖는 VA 디스플레이의 생산에 상당한 노력을 기울이고 있다. 본 발명의 목적은 VA 기술의 이점, 예컨대 상대적으로 짧은 응답 시간 및 우수한 시야각 의존을 포기하지 않고 생산 공정 및 디스플레이 장치 그 자체를 단순화시키는 것이다.
양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질을 포함한 VA 디스플레이는 문헌[S.H. Lee et al. Appl. Phys. Lett.(1997), 71, 2851-2853]에 기재되어 있다. 이러한 디스플레이는 그 중에서도, 상업적으로 입수가능한 IPS(평판 스위칭) 디스플레이(예컨대 DE　40　00　451 및 EP　0　588　568에 개시된 바와 같음)로서 기판 표면 상에 정렬된 교호된 전극(빗형 구조를 갖는 평판 어드레싱 전극 배열)을 사용하고, 전기장을 인가하여 평판 배열을 변화시키는 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 갖는다.
상기 언급된 디스플레이의 추가의 발전은 예컨대 문헌[K.S. Hun et al. J. Appl. Phys.(2008), 104, 084515(DSIPS: 드라이버 전압 및 전달의 개선을 위한 '이중면 평판 스위칭')], [M. Jiao et al. App. Phys. Lett(2008), 92, 111101(DFFS: 개선된 응답 시간을 위한 '이중 프린지 필드 스위칭')] 및 [Y.T. Kim et al. Jap. J. App. Phys.(2009), 48, 110205(VAS: '시야각 스위칭가능한' LCD)]에서 발견할 수 있다.
또한, VA-IPS 디스플레이는 이른바 HT-VA(고 투과율 VA)로 공지되어 있다.
이러한 모든 디스플레이(일반적으로, 하기에서 VA-IPS 디스플레이로서 지칭됨)에서, 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위해 정렬층은 기판 표면 둘다에 적용되고, 이러한 층의 제조는 지금까지 상당한 노력을 필요로 했다.
본 발명의 목적은 VA 또는 VA-IPS 기술의 이점, 예컨대 상대적으로 짧은 응답 시간, 우수한 시야각 의존성 및 높은 대비를 포기하지 않고 생산 공정 그 자체를 단순화시키는 것이다.
전자-광학 디스플레이 소자에서 이러한 효과의 산업적 적용은 다양한 필요를 만족시켜야 하는 LC 상을 필요로 한다. 습기, 공기, 기판 표면에서의 물질 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선, 및 직류 및 교류 전기장에 대한 내화학성이 특히 중요하다.
추가로, 상업적으로 사용가능한 LC 상은 적합한 온도 범위에서 액정 중간상 및 낮은 점도를 갖는 데 필요하다.
VA 및 VA-IPS 디스플레이는 일반적으로, 큰 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압과 동시에 매우 높은 비저항을 갖고 이에 의해 다양한 회색 음영을 생성시킬 수 있는 것으로 의도된다.
통상적인 VA 및 VA-IPS 디스플레이에서, 기판 표면 상의 폴리이미드 층은 액정의 호메오트로픽 정렬을 보장한다. 디스플레이에서 적합한 정렬층의 생산은 상당한 노력이 필요하다. 또한, 정렬층과 액정 매질 간의 상호작용은 디스플레이의 전기 저항을 손상시킬 수 있다. 이러한 유형의 가능한 상호작용으로 인해, 적합한 액정 성분의 수가 상당히 감소된다. 따라서, 폴리이미드 없이 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 달성하는 것이 바람직하다.
빈번히 사용되는 능동-매트릭스 TN 디스플레이의 단점은 이들의 비교적 낮은 대비, 상대적으로 높은 시야각 의존 및 이러한 디스플레이에서 회색 음영을 생산하기 위한 어려움에 기인한다.
VA 디스플레이는 상당히 나은 시야각 의존을 가지므로, TV 및 모니터에 주로 사용된다.
이른바 PA 또는 PSA("중합체 안정화된" 또는 중합체 지속된 정렬)디스플레이가 추가로 개발되었다. PSA 디스플레이는 다른 파라미터, 예컨대 특히, 대비의 유리한 시야각 의존에 대한 큰 장애 효과 없이 응답 시간을 단축시켜 구별된다.
이러한 디스플레이에서, 소량(예컨대 0.3 중량%, 전형적으로 <　1 중량%)의 하나 이상의 중합성 화합물을 액정 매질에 첨가하고, LC 셀에 도입한 후, 동일반응계 내에서 통상적인 UV 광중합에 의해 인가된 전압 하에 또는 없이 전극들 간에 중합하거나 가교결합한다. 반응성 메소젠(RM)으로도 공지된 중합성 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합하다고 입증되었다. PSA 기술이 지금까지 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질을 위해 주로 사용되었다.
한편, 중합체 안정화의 원리가 다양한 고전적인 LC 디스플레이에 사용되었다. 따라서, 예컨대 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 중합성 화합물의 중합은 바람직하게는 PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우 인가된 전압으로, PSA-IPS 디스플레이의 경우 인가된 전압으로 또는 없이 발생한다. 시험 셀에 설명될 수 있듯이, PS(A) 방법은 셀 내에서 '선경사(pretilt)'를 발생시킨다. PSA-OCB 디스플레이의 경우, 예컨대 안정화시키기 위한 밴드 구조가 가능하여 오프-셋(off-set) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있다. PS-VA 디스플레이의 경우, 선경사는 응답 시간에 긍정적 효과를 갖는다. 표준 픽셀 및 전극 레이아웃은 PS-VA 디스플레이를 위해 사용될 수 있다. 또한, 그러나, 예컨대 생산을 상당히 단순화시킴과 동시에 매우 우수한 대비와 동시에 매우 우수한 투광도를 야기하는 단지 하나의 구조화된 전극면과 비돌출부의 관리도 가능하다.
PS-VA 디스플레이는, 예컨대 문헌[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 A1]에 기재되어 있다. PS-OCB 디스플레이는, 예컨대 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704 및 S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기재되어 있다. PS-IPS 디스플레이는, 예컨대 문헌[US　6,177,972 및 Appl. Phys. Lett. (1999), 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PS-TN 디스플레이는, 예컨대 문헌[Optics Express (2004), 12(7), 1221]에 기재되어 있다. PSA-VA-IPS 디스플레이는, 예컨대 WO 2010/089092 A1에 개시되어 있다.
전술된 통상적 액정 디스플레이와 같이, PS 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스(PM) 디스플레이로서 작동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우 개별적 픽셀은 집적된 비선형 활성 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대 박막 트랜지스터 또는 "TFT")에 의해 통상적으로 어드레싱되나, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우 개별적 픽셀은 멀티플렉스(multiplex) 방법에 의해 통상적으로 어드레싱되고, 상기 두 방법 모두 선행기술에 공지되어 있다.
특히 모니터 및 특히 TV 용도에서, 액정 디스플레이의 응답 시간뿐 아니라, 대비 및 휘도(즉, 또한 투과)의 최적화가 여전히 추구된다. PSA 방법은 본원의 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PS-VA 디스플레이의 경우, 시험 셀에서 측정될 수 있는 선경사와 관련한 응답 시간의 단축은 다른 파라미터에 대한 큰 장애 효과 없이 성취될 수 있다.
선행기술에서, 예컨대 하기 화학식의 중합성 화합물이 PS-VA에 사용되었다:
Figure pat00001
여기서 P1/2은, 예컨대 US 7,169,449에 기재된 바와 같이 중합성 기, 통상적으로는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기를 지칭한다.
폴리이미드 층의 생산, 층의 처리 및 돌출부(bump) 또는 중합체 층의 개선에 대한 노력이 상대적으로 크다. 따라서, 생산 비용을 감소시키는 한편, 이미지 품질(시야각 의존, 대비, 응답 시간)을 최적화시키는 데 도움되는 기술을 단순화시키는 것이 바람직하다.
명세서 EP 2918658 A2 및 US 2015/0252265 A1은 앵커 기(예컨대 OH)를 함유하는 자가-정렬, 일부 경우에는, 중합성 메조젠 및 이러한 첨가제를 포함하는 액정 매질을 기술한다. 여기에 개시된 첨가제는 본 발명에 따른 화합물과 상이한 구조를 갖는다. 본 화합물은 5 개의 고리 시스템을 선형 순서로 함유한다.
그러나, 폴리이미드 층이 없는 VA 디스플레이 적용례를 얻기 위한 기존의 방법은 아직 완전히 만족스럽지 않다. 상업용 디스플레이의 경우 가공성이 많이 저하된다. 이는 예를 들어 양호한 용해도, 신속한 경사각 조절, 양호한 경사 안정성 및 무라(mura) 결점에 대한 낮은 경향과 같은 특성을 요구한다.
본 발명은 하기 화학식 I의 화합물, 및 저 분자량, 비-중합성 액정 성분 및 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하는 중합성 또는 중합된 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이고, 여기서 상기 중합된 성분은 중합성 성분의 중합에 의해 수득가능하다:
R1-[A2-Z2]m-A1-Ra I
상기 식에서,
m은 4를 나타내고,
A1은 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고, 이는 어닐링된 고리를 함유할 수 있고 또한 L 또는 -Sp-P에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있으며,
A2는 각각의 경우 서로 독립적으로, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고, 이는 어닐링된 고리를 함유할 수 있고 또한 L 또는 -Sp-P에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있으며,
L은 각각의 경우 서로 독립적으로, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 비-분지형 또는 분지형 알킬, 알케닐, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나(여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체됨) 또는 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, C(=O)N(R0)R00 또는 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬을 나타내고,
P는 중합성 기를 나타내고,
Sp는 스페이서 기(스페이서로도 지칭됨) 또는 단일결합을 나타내고,
Z2는 각각의 경우 서로 독립적으로, 단일결합, -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- 또는 -(CR0R00)n1-이고,
n1은 1, 2, 3 또는 4이고,
R0은 각각의 경우 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,
R00은 각각의 경우 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,
R1은 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼(여기서 또한 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -CH=CH-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-,
Figure pat00002
, -O-, -S-, -CO-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있음)을 나타내거나 또는 H 또는 기 -Sp-P를 나타내고,
Ra는 하기 화학식의 앵커 기를 나타내고:
Figure pat00003
또는
Figure pat00004
여기서,
p는 1 또는 2를 나타내고,
q는 2 또는 3을 나타내고,
B는 치환되거나 비치환된 고리 시스템 또는 융합된 고리 시스템을 나타내고,
o는 0 또는 1을 나타내고,
X1은, 서로 독립적으로, OH, SH, NH2, NHR11, NR11 2, C(O)OH 또는 -CHO를 나타내고,
R11은, 선형 또는 분지형일 수 있는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 여기서 H는 불소 또는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알콕시에 의해 치환될 수 있고,
Spa, Spc 및 Spd는 각각의 경우 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
Spb는 3가 또는 4가 기를 나타낸다.
LC 매질의 중합성 또는 중합된 성분은 임의적으로 추가의 중합성 화합물을 포함한다. 여기서는 PS 원리에 적합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시양태에 따르면, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물은 1, 2 또는 그 이상의 중합성 기(P)를 함유한다는 점에서 중합가능하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태는 화학식 I의 단량체, 즉 상응하는 중합 생성물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 중합체를 함유하는 중합체이다. 이러한 유형의 중합체는 일반적으로 액정 매질에서 균질하게 또는 비-균질하게 분포되거나 인접한 기재 상에 전체 또는 일부분으로 침착되며, 이들 상태의 혼합된 형태가 포함된다.
또한, 본 발명은 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)에 관한 것이고, 여기서 하나 이상의 기판은 투광성이고, 하나 이상의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖고, 본 발명에 따른 액정 매질의 층은 기판 사이에 위치된다. 액정 디스플레이는 바람직하게는 PS 유형 중 하나이다.
본 발명은 또한 LC 매질을 한정하는 표면에 대하여 수직 배향 정렬을 수행하기위한 LC 매질용 첨가제로서의 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 양상은 임의적으로 하나 이상의 중합성 자가-정렬 첨가제(화학식 I의 화합물)를 저분자량 액정 성분과 혼합하는 단계, 및 임의적으로, 하나 이상의 추가적인 중합성 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법이다.
본 발명은 또한, 적어도 하나의 기판은 투광성이고 적어도 하나의 기판은 1 또는 2개의 전극을 갖는 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로서, 하기 단계를 포함한다:
- 본 발명에 따른 액정 매질로 상기 셀을 충전하는 단계(여기서, 기판 표면에 대해 LC 매질의 호메오트로픽(수직) 정렬이 확립됨); 및
- 임의적으로, 상기 셀에 임의적으로 전압을 인가하거나 전기장의 작용 하에, 중합성 성분(들)을 중합시키는 단계.
액정 매질의 첨가제로서의 상기 자가-정렬 첨가제의 본 발명에 따른 용도는 특정 액정 매질로 한정되지 않는다. 이에 존재하는 액정 매질 또는 비중합성 성분은 양의 또는 음의 유전 이방성을 가질 수 있다. VA 원리 기반의 디스플레이 대부분이 네마틱 액정 매질을 포함하기 때문에 상기 액정 매질은 바람직하게는 네마틱이다.
자가-정렬 첨가제는 첨가제로서 액정 매질에 도입된다. 이는 기판 표면(예를 들어, 유리로 제조되거나 ITO 또는 폴리이미드로 코팅된 표면)에 대한 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 달성한다. 본 발명과 관련한 조사에 있어서, 극성 앵커 기가 기판 표면과 상호작용하는 것으로 보인다. 이는 자가-정렬 첨가제가 기판 표면과 상호작용하여 인접한 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 정렬하고 유도하도록 야기한다.
특히, 단순 OH 기로만 구성되지 않은 앵커 기 Ra가 바람직하다. 하기 화학시의 앵커 기 Ra의 경우:
Figure pat00005
,
o = 0인 경우, 기 Spa는 바람직하게는 단일 결합뿐만 아니라 스페이서 기이다. Spa는 특히 바람직하게는 하나 이상의 CH2 기는 O/S 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -NH-, -NR3-, S- 및 -(CO)-로 대체될 수 있는 1 내지 8개의 C 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄이며, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH-로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 자가-정렬 첨가제는 실온에서 우세하게 결정질 고체이며, 그 결과 취급성 및 저장성이 예를 들어 유성 물질과 비교하여 향상된다. 융점은 또한 측쇄의 변화에 의해 유리한 값으로 변화될 수 있다.
또한, 화합물은 적용 조건 하에서, 즉 디스플레이 제조의 UV 조사 공정 이후에 비교적 양호한 VHR 값을 가진 LC 매질을 제공한다. 이는 또한 지금까지 본 발명에 따른 첨가제로 노광 시험의 불안정성을 달성한 혼합물 개념을 가능하게 한다. VA 디스플레이의 다른 파라미터, 예를 들어, PS-VA 디스플레이의 제조에서의 응답 시간 또는 경사각의 안정성은 본 발명에 따른 첨가제에 의해 악영향을 받지 않는다. LC 매질은 VA 디스플레이의 생산에서 매우 우수한 가공성과 비교적 낮은 무라 결점을 가지고 있다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 액정 셀은 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위해 바람직하게는 정렬 층, 특히 폴리이미드 층을 갖지 않는다. 여기서 정렬 층은 셀 충전 이전에 존재하는 층을 의미한다. 이와 관련하여, 액정 매질의 중합된 성분은 정렬 층으로 간주되지 않는다. 그럼에도 액정 셀은 정렬 층 또는 필적할만한 층을 갖지만, 상기 층은 바람직하게는 호메오트로픽 정렬을 단독으로 야기하지는 않고, 그 대신에 자가-정렬 첨가제의 영향을 지원하거나 개질시킨다. 예컨대 폴리이미드 층의 러빙(rubbing)은, 본 발명에 따르면, 기판 표면에 대해 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 달성하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 바람직하게는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질 및 대면하는 기판들 상에 배열된 전극들을 포함하는 VA 디스플레이이다. 다르게는, 이는 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질 및 적어도, 하나의 기판 상에 배열된 교호된 전극을 포함하는 VA-IPS 디스플레이이다.
화학식 I의 자가-정렬은 바람직하게는 10 중량% 미만, 특히 5 중량% 이하, 매우 특히 3 중량% 이하의 농도로 사용된다. 이는 바람직하게는 0.05 중량% 이상, 바람직하게는 0.2 중량% 이상의 농도로 사용된다. 0.1 내지 2.5 중량%의 자가-정렬 첨가제의 사용은 일반적으로 통상적인 셀 두께(3 내지 4 ㎛) 및 통상적인 기판 물질과 조합으로 및 액정 디스플레이의 제조 방법의 통상적인 조건하에 액정 층의 완전한 호메오트로픽 정렬을 용이하게 야기한다. 중합 성질로 인해, 중합성 물질이 중합에 다시 결합되기 때문에, 장기간에 걸쳐 LC 매질에 영향을 미치지 않으면서 높은 농도의 자가-정렬 첨가제가 또한 가능하다.
본 발명에 따른 화학식 I의 자가-정렬 첨가제 및 이의 하위 화학식의 추가의 바람직한 예시적인 실시양태가 아래에 개시되어 있다.
정의에 의해, 앵커 기 Ra는 1, 2 또는 3개의 기 X1을 함유하고, 이는 표면에 결합 부재로서 작용하도록 의도된다. 화학식 I에 따라, n = 1이고 하위-화학식 IC 및 IC-1 내지 IC-3(화학식 I, n = 1 참조)은 이들에 대한 앵커 기 Ra가 (바람직하게는) 단일 OH 기만 함유하도록 정의된다.
스페이서 기 Spa 내지 Spc는 고리를 갖는 메소젠 기와 기 X1 사이의 가요성 결합을 형성하도록 의도된다. 따라서, 스페이서 기의 구조는 매우 다양하고 명확히 정의된 화학식 I의 가장 일반적인 경우에 해당한다. 당업자는 쇄의 가능한 변형의 다양성을 인지할 것이다.
상기 및 하기에서 정의된 하기 화학식의 앵커 기:
Figure pat00006
는 바람직하게는 하기 화학식들로부터 선택되는 앵커 기를 의미하고:
Figure pat00007
또는
Figure pat00008
[상기 식에서, 각각의 경우 독립적으로 기들은 상기 및 하기에 정의된 바와 같다],
특히 바람직하게는 하기 화학식의 기를 의미한다:
Figure pat00009
또는
Figure pat00010
또는
Figure pat00011
[상기 식에서, 각각의 경우 독립적으로 기들은 상기 및 하기에 정의된 바와 같다].
기 Spb는 바람직하게는 C(R3) 또는 N(p = 1인 경우) 중에서 선택된 화학식들의 3가 기 또는 4가 기 C(탄소 원자, p = 2인 경우)를 나타낸다.
3가 기 Spb는 특히 바람직하게는 CR3(p = 1인 경우) 또는 C(p = 2인 경우), 특히 CR3을 나타내며, 여기서, R3은 H 또는 1 내지 10개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내되, 선형 또는 분지형이며 또한 H는 불소 또는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알콕시로 치환될 수 있다.
Spb의 R3 기(3가 기로서)는 바람직하게는 H 또는 선형 또는 분지형인 1 내지 10개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다. 본 발명에 따른 화학식 (I)의 첨가제의 융점은 라디칼 R3의 선택을 통해 조절될 수 있다. 라디칼 R3은 또한 기판 표면상의 첨가제의 균질한 분포에 영향을 줄 수 있다. 바람직한 실시양태에서, Spb는 기 -C(R3)를 나타내고, 여기서 R3은 H 또는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 라디칼, 예컨대 바람직하게는 C(CH2CH2CH3), C(CH2CH2CH2CH3), C(CH2CH(CH3)CH3) or C(CH2CH2C(CH3)3)를 나타낸다. 바람직한 라디칼 R3은 또한 하기의 명시적 앵커 기에서 개시된다.
o = 0인 경우 Spa 기는 바람직하게는 단일 결합을 나타내지 않는다. 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄가 바람직하거나(여기서 하나 이상의 CH2 기는 O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -NH-, -NR3-, -S- 또는 -(CO)-로 대체될 수 있고, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH로 대체될 수 있음), 또는 o = 1인 경우 추가적으로 또한 단일 결합, 특히 바람직하게는 -CH2-, -CH2CH2-, -OCH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -OCH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2-, -OCH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2OCH2CH2- 및 -OCH2CH2OCH2CH2-, 특히 바람직하게는 -CH2-, -OCH2-, -CH2CH2-, -OCH2CH2-, -OCH2CH2CH2-, -OCH2CH2CH2CH2- 및 -CH2CH2CH2-로부터 선택되는 기를 나타낸다.
기 Spc는 바람직하게는 단일 결합을 나타내지 않고, 바람직하게는 1 내지 8 개의 C 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄를 나타내며(여기서 하나 이상의 CH2 기는 -O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH로 대체될 수 있음), 바람직하게는 화학식 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 및 -CH2CH2OCH2CH2-로부터 선택되는 기, 특히 바람직하게는 -CH2-를 나타낸다.
기 Spd는 바람직하게는 1 내지 8 개의 C 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄를 나타내며, 여기서 하나 이상의 CH2 기는 O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -NH-, -NR3-, -S- 또는 -(CO)-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH로 대체될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 앵커 기 Ra는 하기 화학식의 라디칼을 나타낸다:
Figure pat00012
상기 식에서,
R3은 H 또는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼을 나타내며, 여기서 H는 불소 또는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 알콕시로 치환될 수 있다. R3은 특히 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 개의 C 원자를갖는 직쇄 알킬 기 또는 H를 나타낸다.
R1 기는 바람직하게는 1 내지 15 개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼 또는 알콕시 라디칼, 2 내지 15 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시 또는 알키닐 라디칼을 나타내고, 이들은 각각 임의적으로 모노- 또는 폴리-할로겐화된다. R1은 특히 바람직하게는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
화학식 I의 A2 기는 바람직하게는 각각의 경우 독립적으로 1,4- 또는 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(여기서 이러한 기들 내의 1 개 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(여기서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 3,3'-바이사이클로부틸리덴, 1,4-사이클록헥센일렌, 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 퍼하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,17-다이일(특히, 고난-3,17-다이일)이고, 이러한 모든 기는 비치환되거나 기 L로 일치환 또는 다치환될 수 있다.
기 A1, A2는 특히 바람직하게는 각각 독립적으로 하기 군으로부터 선택되는 기이다:
(a) 하나 이상의 H 원자가 L 및/또는 -Sp-P로 대체될 수 있는, 1,4-페닐렌, 2,6-나프틸렌 및 1,3-페닐렌(여기서 음)으로 이루어진 군,
(b) 하나 이상의 비인접한 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자가 F, L 및/또는 -Sp-P-로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 및 1,4-사이클록헥센일렌으로 이루어진 군.
기 A1 및 A2는 특히 바람직하게는 각각 독립적으로 하기 군으로부터 선택되는 기이다:
(a) 1,4-페닐렌(여기서 하나 이상의 H 원자는 L 및/또는 -Sp-P로 대체될 수 있음); 및
(b) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌(여기서 1 또는 2 개의 비인접한 CH2 기는 -O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, L 및/또는 -Sp-P로 대체될 수 있음).
특히, 기 A1 및 A2는 상기 하위-군 (a)에 따른 기를 나타낸다. A2는 매우 특히 바람직하게는 독립적으로 1,4-페닐렌 또는 사이클로헥산-1,4-다이일이고, 이들 각각은 기 L에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있다.
화학식 I의 기 A1은 특히 바람직하게는 하기 화학식의 고리 기를 나타낸다:
Figure pat00013
상기 식에서,
L, Sp, P는 상기 정의된 바와 같거나 청구항 제 1 항에 기재된 바와 같고,
r1은 0 또는 1을 나타내고,
p1은 1 또는 2를 나타낸다.
상기 화학식에서 앵커 기 Ra는 특히 바람직하게는 1, 2 또는 3 개의 OH 기, 특히 바람직하게는 1 또는 2 개의 OH 기를 함유한다.
화학식 Ra의 특히 바람직한 앵커 기는 기 Ra가 점선 결합을 통해 각각의 화학식에 결합된 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00014
Figure pat00015
.
화학식 I 및 이의 하위-화학식에서, 변수 r3 및 r4는 모두 바람직하게는 0을 나타낸다. 변수 r1은 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다. 변수 r2는 바람직하게는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 A1, A2 및 Z2 기 내에 존재하는 하나 이상의 중합성 기 P를 함유한다. 본 발명에 따른 화학식 I의 첨가제 중 중합성 기 P의 수는 바람직하게는 1 또는 2, 특히 2이다. 상기 기들은 바람직하게는 고리 A1 또는 A2 중 하나, 특히 고리 A1에 국한된다.
중합성 기는 특히 바람직하게는 메타크릴레이트 기이다. 스페이서 기 Sp는 바람직하게는 화학식 -(CH2)n-(여기서 n = 1, 2, 3, 4 또는 5임)의 기이고, 특히 -(CH2)3-이다.
기 L은 바람직하게는 H, F, Cl, CH3, 에틸, 프로필, 사이클로프로필 또는 이소프로필을 나타낸다.
화학식 I의 가교 기 Z2 및 관련 하위-화학식은 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다. 화학식 I의 가교 기 Z3 및 관련 하위-화학식은 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
화학식 I의 바람직한 자가-정렬 첨가제는 하기 화학식 I-A 또는 I-B의 첨가제이고:
Figure pat00016
Figure pat00017
,
바람직하게는 화학식 I-A이고,
특히 하기 화학식 I-1, I-2 및 I-3으로부터 선택되는 첨가제이다:
Figure pat00018
상기 식에서, 각각의 경우 독립적으로
R1, Sp, P, L 및 Ra는 화학식 I에 대해 정의된 바와 같고,
고리 A, B 및 C는 각각의 경우 독립적으로 하기 화학식의 고리를 나타내고:
Figure pat00019
Figure pat00020
,
바람직하게는 화학식
Figure pat00021
의 고리이고,
p1은 1 또는 2, 바람직하게는 2를 나타내고,
r1, r2, r3, r4 및 r5는 각각 독립적으로 0, 2 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1을 나타내고, 특히 각각의 경우 독립적으로,
r1은 바람직하게는 0을 나타내고,
r2는 바람직하게는 1을 나타내고,
r3은 바람직하게는 1을 나타내고,
r4는 바람직하게는 0 또는 1을 나타내고,
r5는 0 또는 1, 특히 바람직하게는 0을 나타낸다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 자가-정렬 첨가제는 하기 화학식들로부터 선택된다:
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
상기 식에서,
R1, L 및 Ra는 각각 독립적으로 화학식 I 및 이의 하위-화학식에 대해 정의된 바와 같다. 따라서, 치환기 L은 여러 번 발생하는 경우 상이한 의미를 가질 수 있다.
하기 화학식은 매우 특히 바람직한 자가-정렬 첨가제의 예이다:
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
상기 식에서,
R1은 독립적으로 화학식 I에서 정의된 바와 같고, L1 및 L2는 독립적으로 H를 나타내거나 또는 화학식 I에서와 같이 L의 의미를 나타내고, 바람직하게는 독립적으로
L1은 H, -CH3, -CH2CH3, F 또는 Cl을 나타내고,
L2는 H, -CH3, -CH2CH3, F 또는 Cl을 나타낸다.
특히 바람직하게는, L1 및 L2로부터의 하나 이상의 기는 H가 아니다.
화학식 I의 자가-정렬 첨가제 외에, 본 발명에 따른 LC 매질은 또한 예를 들어 5 개 미만의 고리를 함유하는 화학식 K의 추가적인 자가-정렬 첨가제를 포함할 수 있다. 화학식 I의 중합성 자가-정렬 첨가제 및 화학식 K의 추가적인(통상적인) 자가-정렬 첨가제의 총 농도는 바람직하게는 상기 지시된 값, 예를 들어, 0.1 내지 2.5 중량%이다.
추가적인 자가-정렬 첨가제는 하기 화학식 K의 구조를 가질 수 있으며, 이때 화학식 I의 화합물은 화학식 K에서 제외된다:
R1-[AK2-Z2]m-AK1-Ra K
상기 식에서,
기 R1, Z2 및 Ra는 독립적으로 상기 화학식 I에서 정의된 바와 같고,
m은 1, 2 또는 3을 나타내고,
각각의 경우 독립적으로,
AK1은 화학식 I에서 A1과 같이 AK2는 A2와 같이 정의되며, 각각의 경우 바람직한 정의에 따른다.
화학식 K는 중합성 및 비중합성 화합물을 포함한다. 앵커 기 Ra,의 바람직한 실시양태에서, 요소들 A2, Z2, R1 및 치환기 L 및 -Sp-P 등은 또한 화학식 K의 통상적인 첨가제에 적용될 수 있다.
통상적인 자가-정렬 첨가제의 제조는, 예를 들어, 명세서 WO 2012/038026, EP 2918658 A2, US 2015/0252265 A1 또는 WO 2016/015803 A1에 개시되어 있다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기이다.
아릴 기는 일환형 또는 다환식일 수 있다. 즉, 이들은 하나의 고리(예컨대 페닐) 또는 2개 이상의 융합된 고리를 포함할 수 있다. 여기서 상기 고리 중 하나 이상은 방향족 구조를 갖는다. 헤테로아릴 기는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 것을 포함한다.
특히 바람직한 것은 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 일환, 이환 또는 삼환형 아릴 기이다. 바람직한 것은 또한, 5-, 6- 또는 7-원 아릴 기이고, 여기서 하나 이상의 CH 기는 O 원자 및/또는 S 원자들이 직접 서로 연결되지 않도록 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트라센, 펜안트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
본 발명과 관련하여, 용어 "알킬"은 1 내지 15개(즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형, 포화, 지방족 탄화수소 라디칼이다.
용어 "환형 알킬"은 하나 이상의 카보사이클릭 부분을 포함하는 알킬 기, 즉, 예컨대 또한, 사이클로알킬알킬, 알킬사이클로알킬 및 알킬사이클로알킬알킬을 포괄한다. 상기 카보사이클릭 기는, 예컨대 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 바이사이클로[1.1.1]펜틸, 사이클로헥실, 스피로[3.3]-바이사이클로헵틸, 사이클로헵틸, 사이클로옥틸 등을 포함한다.
본 발명과 관련하여, 용어 "플루오로알킬"은 1 내지 15개(즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15개)의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형, 포화 또는 불포화, 바람직하게는 포화, 지방족 탄화수소 라디칼을 나타내며, 이는 하나 이상의 불소 원자로 치환된다. 상기 라디칼은 바람직하게는 퍼플루오르화된다.
"할로겐"은 본 발명과 관련하여, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드, 바람직하게는 불소 또는 염소이다.
본원에서 "Sp"(또는 Spa/c/d/1/2/3)로 일반적으로 표시되는 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는 당업자에게 공지되어 있으며 예를 들어 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001) and C. Tschierske, G.　Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. (2004), 116, 6340-6368]에 기재되어 있다. 본 명세서에서, 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 메소젠성 기를 중합성 기에 연결하는 연결기 예를 들어 알킬렌 기를 나타낸다. 메소젠성 기가 일반적으로 고리를 함유하는 반면, 스페이서 기는 일반적으로 고리 시스템을 함유하지 않고, 즉 쇄 형태이며, 여기서 상기 쇄는 또한 분지형일 수 있다. 용어 쇄는 예를 들어 알킬렌 기에 적용된다. 예를 들어 -O 또는 -COO-와 같은 쇄 상의 및 쇄 내에서의 치환기가 또한 일반적으로 포함된다.
상기 화학식 I의 바람직한 화합물은 원칙적으로 하기 예시적인 합성 경로(반응식 1 내지 3)에 의해 제조될 수 있다:
[반응식 1]
Figure pat00048
상기 식에서,
m은 0 또는 1이고;
고리 A 및 B는 화학식 I-A에 대해 기재된 방향족 또는 비-방향족 고리이고;
L은, 서로 독립적으로 동일하거나 상이하게, 화학식 I-A에 대해 기재된 바와 같다:
[반응식 2]
Figure pat00049
상기 식에서,
R2는 화학식 I에 대해 기재된 바와 같고;
o는 0, 1, 2 또는 3이고;
p는 0, 1, 2(p>1인 경우, R2는 존재하지 않음);
r은 0 또는 1이고;
m은 0 또는 1이고;
고리 A 및 B는 화학식 I-A에 대해 기재된 방향족 또는 비-방향족 고리이고;
L은, 서로 독립적으로 동일하거나 상이하게, 화학식 I-A에 대해 기재된 바와 같다.
[반응식 3]
Figure pat00050
상기 식에서,
정의는 반응식 2에서와 같고;
Pg는 보호 기, 예컨대, 벤질이다.
화학식 I의 화합물 외에, 본 발명에 따른 LC 매질의 중합성 성분은 바람직하게는 추가의 중합성 또는 (부분) 중합된 화합물을 포함한다. 이들은 바람직하게는 앵커 기가 없는 통상의 중합성 화합물, 바람직하게는 메소젠성 화합물, 특히 PS 기술에 적합한 것들이다. 이러한 목적에 바람직한 중합성 화합물은 화학식 M 및 이의 하위-화학식으로 하기 제시되는 구조이다. 이로부터 형성되는 중합체는 액정 매질의 정렬을 안정화하고, 임의적으로 부동화 층(passivation layer)을 형성하고 임의적으로 선경사를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 또한 하기를 포함하는 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 LC 매질을 포함한다:
- 저분자량의 비-중합성 액정 성분 95 중량% 이상, 및
- 중합성 또는 중합된 성분 5 중량% 이하.
중합성 성분은 바람직하게는 화학식 I의 화합물 또는 화학식 M의 화합물 또는 이들 모두를 다양한 비율로 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 0 초과 내지 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%, 매우 특히 바람직하게는 0.2 내지 1 중량%의, 앵커 기 Ra가 없는 중합성 화합물, 특히 하기 정의되는 화학식 M 및 이의 바람직한 하위화학식의 화합물을 포함한다.
중합성 성분들의 중합은 상이한 중합 조건 하에서 함께 또는 부분-단계로 수행된다. 상기 중합은 바람직하게는 UV 광의 작용 하에서 수행된다. 일반적으로, 상기 중합은 중합 개시제 및 UV 광의 도움으로 개시된다. 바람직한 (메트)아크릴레이트의 경우, 사실상 완전한 중합은 이러한 방식으로 달성된다. 중합 동안, 임의적으로, 셀의 전극에 전압이 적용되거나, 액정 매질의 정렬을 추가로 달성할 수 있도록, 다른 전기장이 적용될 수 있다.
화학식 I의 화합물 외에도 추가의 중합성 또는 (부분적으로) 중합된 화합물(앵커 기를 갖지 않음) 및 임의적으로 추가의 자가-정렬 첨가제를 포함하는 본 발명에 따른 LC 매질이 특히 바람직하다. 이러한 추가의 자가-정렬 첨가제는 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 화학식 K의 화합물이다.
임의적으로 존재하는, 액정 매질의 중합성 성분의 추가의 단량체는, 바람직하게는 하기 화학식 M으로 기재된다:
P1-Sp1-A2-(Z1-A1)n-Sp2-P2 M
상기 식에서,
P1 및 P2는 각각 서로 독립적으로, 중합성 기이고;
Sp1 및 Sp2는 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일결합이고;
A1 및 A2는 각각 서로 독립적으로,
(a) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 4,4'-바이사이클로헥실렌(여기서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자는 기 L로 대체될 수 있음); 또는 하기 화학식의 라디칼으로 이루어진 군:
Figure pat00051
;
(b) 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌(여기서 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자가 기 L 또는 -Sp3-P로 대체될 수 있음)으로 이루어진 군;
(c) 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-다이일(여기서 각각은 기 L로 일치환 또는 다치환될 수 있음)로 이루어진 군;
(d) 5 내지 20개의 환형 탄소 원자를 갖는 다환형 라디칼(여기서 하나 이상은 헤테로원자로 대체될 수 있는 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환됨)로 이루어진 군, 바람직하게는 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로-[3.3]-헵탄-2,6-다이일,
Figure pat00052
Figure pat00053
,
Figure pat00054
로 이루어진 군(이들 라디칼에서 하나 이상의 H 원자는 기 L 또는 -Sp3-P로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 이중결합은 단일결합으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음);
P3은 중합성 기이고;
Sp3은 스페이서 기이고;
n은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 2이고;
Z1은 각각의 경우 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-(이때 n은 2, 3 또는 4임), -O-, -CO-, -C(RcRd)-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 단일결합이고;
L은 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는 비분지형 또는 분지형의, 각각의 경우 임의적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 모노- 또는 폴리플루오르화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 일킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고;
R0 및 R00은 각각, 서로 독립적으로, H, F 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬을 나타내며, 여기서 추가로 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
M은 -O-, -S-, -CH2-, -CHY1- 또는 -CY1Y2-이고;
Y1 및 Y2는 각각, 서로 독립적으로, R0에 대해 상기 기재된 의미 중 하나를 갖거나 또는 Cl 또는 CN이거나, 바람직하게는 H, F, Cl, CN, OCF3 또는 CF3이고;
W1 및 W2는 각각, 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH2-O-, -O-CH2--, -C(RcRd)- 또는 -O-이고;
Rc 및 Rd는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸이되, 여기서 기 P1-Sp1-, -Sp2-P2 및 -Sp3-P3 중 하나 이상은 라디칼 Raa일 수 있고, 단 존재하는 P1-Sp1-, -Sp2-P2 및 -Sp3-P3 중 하나 이상은 Raa가 아니고;
Raa는 H, F, Cl, CN; 또는 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-으로 대체될 수 있는, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형, 임의적으로 일불화 또는 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시(여기서 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 포함하고, 분지형 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 포함함)이되, 기 -OH, -NH2, -SH, -NHR, -C(O)OH 및 -CHO는 Raa에 존재하지 않는다.
상기 및 하기의 화학식에서 상기 중합성 기 P, P1, P2 또는 P3은 중합 반응, 예컨대 자유 라디칼 또는 이온 쇄 중합, 중첨가 또는 중축합, 또는 중합체-유사 반응, 예컨대 주요 중합체 쇄 상으로의 부가 또는 축합 반응에 적합한 기이다. 특히 바람직한 것은 쇄 중합을 위한 기로, 특히 중합성 C=C 이중결합 또는 -C≡C- 삼중결합을 포함하는 것들, 및 개환과 함께 수행되는 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기이다.
바람직한 기 P/P1/P2/P3은 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00055
Figure pat00056
, CH2=CW2-O-, CW1=CH-CO-(O)k3-, 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-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 상기 정의된 라디칼 L(P-Sp- 제외) 하나 이상으로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1이고, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
특히 바람직한 기 P/P1/P2/P3은 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00057
, CH2=CW2-O-, CW1=CH-CO-(O)k3-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐-알킬이고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1이고, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 특히 바람직한 기 P/P1/P2/P3은 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 pat00058
및
Figure pat00059
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
따라서 매우 특히 바람직한 기 P/P1/P2/P3은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 또한, 비닐옥시, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이들 중 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기이다.
바람직한 스페이서 기 Sp, Sp1, Sp2 또는 Sp3은 단일결합이거나 화학식 Sp"-X"으로부터 선택되어, 라디칼 P(1/2)-Sp(1/2)-은 화학식 P1/2-Sp"-X"- 또는 P-Sp"-X"과 일치하고, 여기서
Sp"은 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌이고, 이는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 임의적으로 일치환 또는 다치환되고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -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-, -CY2=CY3-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일결합이고;
R00은 각각의 경우 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
R000은 각각의 경우 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이다.
X"은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO- 또는 단일결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp"은 예컨대 단일결합, -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, 또는 -(SiR00R000-O)p1-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R00 및 R000은 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -Sp"-X"은 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"은 예컨대 각각의 경우 비분지형 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
화학식 M의 성분은 일반적으로 바람직하게는 앵커 기를 함유하지 않으며, 즉 -OH, -NH2, -SH, -C(O)OH 또는 -CHO를 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 디스플레이에 사용하는 데 적합하고 바람직한 (공)단량체는 예컨대 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
Figure pat00065
상기 식에서,
P1, P2 및 P3은 각각 서로 독립적으로, 바람직하게는 P에 대해 상기 및 하기에 제시된 의미 중 하나를 갖는 중합성 기, 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드 기이고,
Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각 서로 독립적으로, 단일결합 또는 스페이서 기, 바람직하게는 화학식 M에 대해 상기 및 하기에 제시된 의미 중 하나를 갖는 것, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, 마지막 기에서 인접한 고리에 대한 결합은 O 원자를 통해 일어나고; 여기서,
또한, 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 라디칼 Raa일 수 있되, 단, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa가 아니고;
Raa는 H, F, Cl, CN; 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬(여기서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형의, 임의적으로 일불화 또는 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시(여기서 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지형 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐)이고, 여기서 -OH, -NH2, -SH, -NHR, -C(O)OH 및 -CHO는 기 Raa에 존재하지 않고;
R0, R00은 각각, 서로 독립적으로, 및 각각의 경우 동일하게 또는 상이하게, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고;
Ry 및 Rz는 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3이고;
X1, X2 및 X3은 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, O-CO- 또는 단일결합이고;
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고;
Z2 및 Z3은 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이고, 여기서 n은 2, 3 또는 4이고;
L은 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형의, 임의적으로 일불화 또는 다불화되는 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F이고;
L' 및 L"은 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이고;
t는 0, 1 또는 2이고;
x는 0 또는 1이다.
화학식 M1 내지 M37의 화합물에서, 고리 기
Figure pat00066
는 바람직하게는
Figure pat00067
Figure pat00068
이고, 여기서 L은 각각의 경우 동일하게 또는 상이하게, 상기 의미 중 하나를 갖고 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 특히 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 매우 특히 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
액정 매질 또는 중합성 성분은 바람직하게는 화학식 M1 내지 M28로 이루어진 군, 특히 바람직하게는 화학식 M2 내지 M15의 군, 매우 특히 바람직하게는 M2, M3, M9, M14 및 M15의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 상기 액정 매질 또는 중합성 성분은 바람직하게는 화학식 M10에서 Z2 및 Z3이 -(CO)O- 또는 -O(CO)-인 화합물을 포함하지 않는다.
따라서, 하기 화학식의 중합성 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pat00069
.
PS 디스플레이의 제조를 위해, 상기 중합성 화합물은, 임의적으로 전압 인가에 의해, 액정 디스플레이의 기판 사이의 액정 매질 내에서 동일반응계의 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(중합성 화합물이 2개 이상의 중합성 기를 포함하는 경우). 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 선경사 각을 생성하기 위해 첫번째 단계에서 먼저 전압 인가로 중합을 수행하고, 이어서, 두번째 중합 단계에서, 인가되는 전압 없이 첫번째 단계에서 충분히 반응하지 않은 화합물을 중합하거나 가교시키는 것도 가능하다("최종 경화").
적합하고 바람직한 중합 방법은, 예컨대 열 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 임의적으로 여기에 하나 이상의 개시제가 또한 첨가될 수 있다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형과 양은 당업계에 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예컨대 상업적으로 입수가능한 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG))이다. 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
상기 중합성 성분 또는 액정 매질은 또한, 예컨대 저장 또는 운송 중의 RM의 바람직하지 못한 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있다. 특히 적합한 것은, 예컨대 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(시바 아게)로 상업적으로 입수가능한 안정화제, 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합성 성분의 총량을 기준으로한 이의 비율은, 바람직하게는 10 내지 10,000　ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.
상기 기재된 자가-정렬 첨가제 및 상기 기재된 임의적인 중합성 화합물(M) 이외에, 본 발명에 따른 액정 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질은 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉, 단량체성 또는 비중합된, 비중합성) 화합물을 포함하는 저분자량의 비중합성 성분(액정 혼합물, "호스트 혼합물")을 포함한다. 상기 화합물은 중합성 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에서 중합 반응에 대해 안정적이거나 비반응성이다. 원칙적으로, 통상적인 VA 및 VA-IPS 디스플레이에 사용하기 적합한 임의의 유전적으로 음의 또는 양의 액정 혼합물이 호스트 혼합물로서 적합하다. 액정 디스플레이에 대한 호스트 혼합물의 비율은 일반적으로 95 중량% 이상, 바람직하게는 97 중량% 이상이다.
적합한 액정 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 음의 유전 이방성을 갖는 VA 디스플레이에 대한 액정 매질은 예를 들어 EP 1 378 557 A1 또는 WO 2013/004372에 기재되어 있다.
LCD 및 특히 IPS 디스플레이에 적합한 양의 유전 이방성을 갖는 적합한 LC 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 및 WO　96/28　521로부터 공지되어 있다.
본 발명에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 바람직한 양태는 하기에 제시된다:
액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 A, B 및 C의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pat00070
상기 식에서,
R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15 개 이하의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나 CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환되는 알킬 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-,
Figure pat00071
, -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2이고;
Z2 및 Z2는 각각 서로 독립적으로, 단일결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-이고;
p는 1 또는 2, 바람직하게는 1이고;
q는 0 또는 1이고;
(O)는 -O- 또는 단일 결합이고;
v는 1 내지 6이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, Z2는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 B의 화합물에서, Z2 및 Z2'은 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.
화학식 A, B 및 C의 화합물에서, R2A, R2B 및 R2C는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, L1, L2, L3 및 L4는 바람직하게는 L1 = L2 = F 및 L3 = L4 = F, 또한 L1 = F 및 L2 = Cl, L1 = Cl 및 L2 = F, L3 = F 및 L4 = Cl, L3 = Cl 및 L4 = F이다. 화학식 A 및 B에서 Z2 및 Z2'은 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 단일결합 또는 -C2H4- 가교이다.
화학식 B에서 Z2 = -C2H4-인 경우, Z2'은 바람직하게는 단일결합이거나, Z2' = -C2H4-인 경우, Z2는 바람직하게는 단일결합이다. 화학식 A 및 B의 화합물에서, (O)CvH2v+1은 바람직하게는 OCvH2v+1, 또한 CvH2v+1이다. 화학식 C의 화합물에서, (O)CvH2v+1은 바람직하게는 CvH2v+1이다. 화학식 C의 화합물에서, L3 및 L4는 바람직하게는 각각 F이다.
화학식 A, B 및 C의 바람직한 화합물은, 예컨대 하기이다:
Figure pat00072
Figure pat00073
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 알킬 라디칼이다.
LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 D의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pat00074
상기 식에서,
R31 및 R32는, 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 또는 2 내지 7 개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼을 나타내고, 여기서, 바람직하게는 라디칼 R31 및 R32 중 적어도 하나는 알콕시를 나타낸다.
LC 매질은 바람직하게는 -1.5 내지 -8.0, 특히 -2.5 내지 -6.0의 Δε을 갖는다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하니 이상의 하기 화학식 D-1 내지 D-3의 화합물을 포함한다:
Figure pat00075
상기 식에서,
알킬 및 알킬'는 1 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
알콕시 및 알콕시'는 1 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 E의 화합물을 포함한다:
Figure pat00076
상기 식에서,
A1 및 A2는 독립적으로 화학식
Figure pat00077
로부터 선택되는 고리 기를 나타내고, 여기서 화학식 D는 하나 이상의 기
Figure pat00078
를 함유하고,
R2D는 독립적으로 H, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 이는 비치환된거나 CN 또는 CF3에 의해 일치환되거나 또는 할로겐에 의해 적어도 일치환되며, 여기서 또한 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
Figure pat00079
, -C≡C-, -CF2O-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
L5 및 L6은 각각의 경우, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
Z2는 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-을 나타내고,
q는 0 또는 1을 나타내고,
(O)는 -O- 또는 단일 결합을 나타내고,
v는 1 내지 6을 나타낸다.
액정 혼합물에서의 복굴절률 △n의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.12이다. 중합 전 20℃에서의 회전 점도 γ1은 바람직하게는 165　mPa·s 이하, 특히 140　mPa·s 이하이다.
음 또는 양의 유전 이방성을 갖는 본 발명에 따른 매질의 바람직한 양태는 하기에 제시된다:
하기 화학식 II 및/또는 III의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00080
상기 식에서,
고리 A는 1,4-페닐렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,
a는 0 또는 1이고,
R3은 각각의 경우 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 바람직하게는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이고,
R4는 각각의 경우 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 비치환되거나 또는 할로겐화된 알킬 라디칼(여기서 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -CH=CH-, -CH=CF-, -(CO)-, -O(CO)- 또는 -(CO)O-로 대체될 수 있음)이고, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이다.
화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00081
상기 식에서, R3a 및 R4a는 각각 서로 독립적으로, H, CH3, C2H5 또는 C3H7이고, "알킬"은 각각의 경우 독립적으로 1 내지 8개, 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 알킬이다. 특히 바람직한 것은 화학식 IIa, IIb 및 IIh의 화합물이고, 특히 여기서, R3a가 H 또는 CH3, 바람직하게는 H인 것; 및 화학식 IId의 화합물, 특히 R3a 및 R4a가 H, CH3 또는 C2H5인 것이다.
양의 유전 이방성을 갖는 본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 실시양태는하기와 같다:
LC 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 IV 및 V의 화합물을 포함한다:
Figure pat00082
상기 식에서,
R0은 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내며, 여기서 추가로 상기 라디칼 중의 하나 이상의 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
Figure pat00083
, -O-, -(CO)O- 또는 -O(CO)-로 임의적으로 치환되고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 할로겐으로 대체될 수 있고,
고리 A는
Figure pat00084
를 나타내고,
고리 B는, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌(이는 임의적으로 1 또는 2개의 F 또는 Cl에 의해 치환됨),
Figure pat00085
을 나타내고,
X0는 F, Cl, CN, SF5, SCN, NCS, 각각 6개 이하의 탄소 원자를 갖는, 할로겐화된 알킬 기, 할로겐화된 알케닐 기, 할로겐화된 알콕시 기 또는 할로겐화된 알케닐옥시 기를 나타내고,
Y1-4는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
Z0는 -CF2O-, -(CO)O- 또는 단일 결합을 나타내고,
c는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 1 또는 2를 나타내고,
Figure pat00086
는 바람직하게는
Figure pat00087
을 나타내고,
RO는 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 알킬 또는 알케닐을 나타내고,
X0는 F, OCF3, Cl 또는 CF3, 특히 F를 나타낸다.
본 발명에 따른 양 또는 음의 유전성 액정 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 10℃ 또는 그 이하 내지 60℃ 또는 그 이상, 특히 바람직하게는 0℃ 또는 그 이하 내지 70℃ 또는 그 이상의 온도 범위의 네마틱 상을 갖는다.
본원의 목적을 위해, 치환된 벤젠 고리
Figure pat00088
에 대한 2개의 화학식은 등가물이다. 1,4-치환된 사이클로헥산은, 바람직하게는 1,4-트랜스-배열에서,
Figure pat00089
이다.
L 기로 치환된 화학식
Figure pat00090
의 페닐렌 고리는 필요에 따라 정확히 하나의 위치에서 L 기로 치환된다. 이에 상응하게, 치환기 (L)r은 다양한 유리 위치에서 치환기 L의 수 r을 나타낸다.
본 발명 및 특히 하기 실시예에서, 메소젠성 화합물의 구조는 두문자로도 지칭되는 약어로 표시된다. 이들 약어에서, 화학식은 하기 표 A 내지 C를 사용하여 하기와 같이 약기된다. 모든 CnH2n+1, CmH2m+1 및 ClH2l+1 또는 CnH2n-1, CmH2m-1 및 ClH2l-1 기는 각각 n, m 또는 l개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 알킬 또는 알케닐, 바람직하게는 1-E-알케닐이다. 표 A는 화합물의 코어 구조의 고리 요소에 사용되는 코드를 나타내며, 표 B는 연결 기를 나타낸다. 표 C는 좌측 또는 우측 말단 기에 대한 코드의 의미를 나타낸다. 약어는 임의적인 연결 기가 있는 고리 요소들의 코드 및 이에 이어서 첫 번째 하이픈과 좌측 말단 기의 코드 및 두 번째 하이픈과 우측 말단 기의 코드로 구성된다. 표 D는 각각의 약어를 갖는 화합물의 예시적인 구조를 나타낸다.
표 A: 고리 요소
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
표 B: 연결 기
Figure pat00094
표 C: 말단 기
Figure pat00095
상기 식에서, n 및 m은 각각 정수이고, "..."은 상기 표의 다른 약어들과의 이격 공간을 나타낸다.
하기 표는 예시적인 구조와 함께 각각의 약어를 나타낸다. 이들은 약어에 대한 규칙의 의미를 설명하기 위해 표시된다. 화학식 I의 화합물 이외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화합물을 포함한다.
다음과 같은 약어가 사용된다(n, m 및 z는, 서로 독립적으로, 각각의 경우 정수, 바람직하게는 1 내지 6이다).
표 D: 예시적 구조
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
Figure pat00109
Figure pat00110
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
Figure pat00114
Figure pat00115
표 E
하기 표 E는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸다.
Figure pat00116
Figure pat00117
액정 매질은 임의적으로, 바람직하게는 표 E로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제이다(여기서 n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 말단 메틸 기는 나타내지 않는다).
표 F
Figure pat00118
Figure pat00119
Figure pat00120
Figure pat00121
Figure pat00122
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 액정 매질은 바람직하게는 표 F로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 G는 본 발명에 따른 액정 매질에 바람직하게는 중합성 화합물로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 나타낸다.
표 G
Figure pat00123
Figure pat00124
Figure pat00125
Figure pat00126
Figure pat00127
Figure pat00128
Figure pat00129
Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
Figure pat00136
Figure pat00137
Figure pat00138
Figure pat00139
Figure pat00140
Figure pat00141
Figure pat00142
Figure pat00143
Figure pat00144
본 발명의 바람직한 양태에서, 메소젠성 매질은 표 G로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 메소젠성 매질을 포함할 수 있다.
본원에서, 또한 "화합물(들)"로도 쓰여진 용어 "화합물들"은, 달리 명백히 지칭되지 않는 한, 하나 또는 복수개의 화합물이다. 반대로, 용어 "화합물"은, 정의에 따라 가능한 경우, 및 달리 지칭되지 않는 한, 또한 일반적으로 복수개의 화합물을 포함한다. 이는 용어 액정 매질 및 액정 매질들에도 똑같이 적용된다. 용어 "성분"은 각각의 경우, 하나 이상의 물질, 화합물 및/또는 입자를 포함한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
ne 20℃ 및 589　nm에서의 이상 굴절률,
no 20℃ 및 589　nm에서의 정상 굴절률,
△n 20℃ 및 589　nm에서의 광학 이방성,
ε⊥ 20℃ 및 1 kHz에서 지시자에 대해 수직인 유전율,
ε∥ 20℃ 및 1　kHz에서 지시자에 대해 수평인 유전율,
△ε 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성,
cl.p., T(N,I) 등명점 [℃],
γ1 20℃에서의 회전 점도[mPa·s],
K1 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN],
K2 20℃에서의 "꼬임(twist)" 변형률[pN],
K3 20℃에서의 "굽힘(bend)" 변형률[pN],
V0 20℃에서의 용량 문턱(프레드릭스 문턱)[V].
달리 명백히 지칭되지 않는 한, 본원에서 모든 농도는 중량%로 인용되며, 용매 없는 모든 고체 결정성 또는 액정 성분을 포함하는 전체로서 상응하는 혼합물에 관한 것이다.
달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 모든 물리적 성질은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 기재된 바와 같이 측정되며 20℃의 온도에서 적용되고, Δn은 589 nm에서, Δε는 1 kHz에서 측정된다.
중합성 화합물은 임의적으로 디스플레이에 전압(일반적으로 10 V 내지 30 V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 사전 결정된 시간 동안 한정된 강도의 UVA 광(일반적으로 365 nm)으로 조사하는 것에 의해 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 이러한 예에서, 달리 기재되지 않는 한, 100 mW/cm2의 수은 증기 램프가 중합에 사용되고, 이러한 강도는 320 nm(임의적으로 340nm) 밴드-통과 필터가 장착된 표준 UV 계측기(유시오 UNI 계측기(Ushio UNI meter))를 사용하여 측정된다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하는 것이지 임의의 방법으로 제한하려는 의도는 아니다. 그러나, 물리적 특성은 당업자에게 성취될 수 있는 특성 및 개질될 수 있는 범위를 자명하게 해준다. 특히, 바람직하게 성취될 수 있는 다양한 특성들의 조합이 당업자에게 잘 정의된다.
또한, 본 명세서에 따른 본 발명의 양태 및 변수의 추가 조합이 청구범위로부터 발생한다.
실시예
상업적으로 이용가능하지 않은 경우, 사용된 화합물은 표준 실험실 절차에 의해 합성된다. 액정 매질은 독일 메르크 카게아아(Merck KGaA)에서 입수가능하다.
A) 합성 실시예
실시예 1.
단계 1: 중간체 5(보론산)의 합성
Figure pat00145
마그네슘 9.7 g(0.4 mol)을 THF 40ml로 덮고, 둘 다 50℃로 가열한다. 이어서, 100 ml의 THF 중 브로모-방향족 화합물 2(69.9 g, 0.4 mol)의 용액 약 10%를 적가한다. 반응이 개시된 후, 혼합물이 연속적으로 비등하는 속도로 2를 계량한다. 첨가가 완료되면, 혼합물을 65℃로 냉각시키고, 100 ml의 THF에 용해된 100 g(0.4 mol)의 케톤 1을 적가한다. 후처리하여 128.3 g의 알코올 3을 얻는다. 이는 더 정제하지 않고 톨루엔 800 ml에 용해시키고 p-톨루엔설폰산 수화물 3.2 g을 가한 후 2시간 동안 환류하에 끓인다. 후처리는 98 g의 조질 올레핀을 제공하며, 이는 접촉 수소화에 의해 4로 전환된다.
71.7 g(217 mmol)의 4를 200 ml의 THF에 용해시키고 -70℃로 냉각시킨다. 그런 다음 헥산 중 s-부틸리튬의 1.4 몰 용액 170 ml(0.239 mol)을 이 온도에서 적가한다. 첨가가 완료되면, 혼합물을 추가의 시간 동안 -70℃에서 교반하고, THF 100 ml 중의 트라이메틸 보레이트 28.3 ml(0.249 mol)의 용액을 이어서 적가한다. 후처리 및 헵탄으로부터의 결정화는 65.8 g의 보론산 5를 제공한다.
단계 2: 중간체 8의 합성
Figure pat00146
65.0 g(172 mmol)의 보론산 5, 63 g(172 mmol)의 브로마이드 6, 5.95 g(5.1 mmol)의 테트라키스(트라이페닐포스피노)팔라듐(0) 및 47.3 g의 탄산나트륨을 53 ml의 에탄올에 현탁시키고, 360 ml의 톨루엔 및 170 ml의 물을 첨가하고 환류하에 가열하였다. 후처리하여 90.0 g의 무색 고체를 수득하고, 이를 30 g의 탄소 상의 팔라듐(5%)에 대해 1.8 l의 테트라하이드로퓨란에서 수소화시킨다. 조질의 생성물을 헵탄/톨루엔(1:1)으로부터 재결정화하여 55 g의 페놀 7을 수득한다.
7의 40 g(76 mmol)을 500 ml의 테트라하이드로퓨란에 넣고, 2 ml의 다이이소프로필아민을 첨가하고, 27.0 g(152 mmol)의 N-브로모숙신이미드를 -5℃에서 나누어 첨가한다. 혼합물을 0℃에서 1시간 동안 교반한 다음 실온으로 방치시킨다. 후처리로 56.8 g의 다이브로마이드 8을 얻는다.
단계 3: 중간체 11의 합성
Figure pat00147
9.5 g(21.9 mmol)의 8 및 9.2 g(26.3 mmol)의 9를 트라이페닐포스폰 6.9 g(26.3 mmol)과 테트라하이드로퓨란 120 ml에 용해시키고, 다이이소프로필 아조다이카복실레이트 5.5 ml(26.3 mmol)를 실온에서 적가한다. 혼합물을 실온에서 밤새 교반한다. 후처리로 11.7 g의 10을 백색의 왁스형 고체로서 수득한다.
11.7 g(11.5 mmol)의 10을 2-부톡시-1,2-옥사보롤란의 6.2 g(43.8 mmol), 인산 칼륨 14 g, 팔라듐 아세테이트 26.1 mg(0.115 mmol), 113.2 mg(0.230 mmol)의 Ruphos(CAS 787618-22-8), 35 ml의 물 및 170 ml의 테트라하이드로퓨란을 첨가하고 3시간 동안 환류하에 가열한다. 후처리로 8.9 g의 11을 백색의 왁스형 물질로 얻는다.
단계 4: 최종 화합물 12(자가-정렬 첨가제 2)의 합성
Figure pat00148
8.9 g(9.1 mmol)의 11, 3.9 ml(45.7 mmol)의 메타크릴산 및 223 mg(1.8 mmol)의 DMAP를 90 ml의 다이클로로메탄에 용해시키고, 7.9 ml(45.7 mmol)의 EDC(1-[3-(다이메틸아미노)프로필]-3-에틸카보다이이미드 하이드로클로라이드)를 5℃에서 적가한다. 혼합물을 실온에서 밤새 교반하고 통상적인 후처리를 한다. 조질 생성물(6.2 g)을 테트라하이드로류란 50 ml에 용해시키고 8.3 ml(16.8 mmol)의 2 몰의 염산을 5℃에서 첨가한다. 그 다음, 혼합물을 실온에서 밤새 교반하고 통상적 인 후처리를 한다. 헵탄으로부터 결정화하여 융점 72℃의 백색 분말로서 3.0 g의 12를 수득한다.
상(phase): 유리 전이 온도(Tg) -26℃, 융점 72℃
1H NMR (700 MHz, 클로로폼-d) δ 7.41 - 7.36 (m, 2H), 7.03 (s, 2H), 7.01 (dd, J = 12.0, 1.7 Hz, 1H), 6.10 (s, 2H), 5.56 (q, J = 1.7 Hz, 2H), 4.24 (t, J = 6.7 Hz, 4H), 3.95 - 3.89 (m, 4H), 3.80 (dd, J = 10.8, 6.7 Hz, 2H), 2.77 - 2.72 (m, 4H), 2.69 (s, 1H), 2.63 (q, J = 7.6 Hz, 2H), 2.49 (tt, J = 12.1, 3.5 Hz, 1H), 2.12 (qq, J = 10.7, 6.5, 5.4 Hz, 1H), 2.07 - 2.00 (m, 4H), 2.00 - 1.95 (m, 2H), 1.94 (s, 6H), 1.87 (q, J = 6.3 Hz, 4H), 1.81 - 1.72 (m, 4H), 1.49 - 1.41 (m, 2H), 1.34 - 1.27 (m, 4H), 1.27 - 1.21 (m, 2H), 1.21 - 1.05 (m, 10H), 1.01 (qd, J = 12.0, 2.8 Hz, 2H), 0.88 (q, J = 8.9, 8.1 Hz, 5H).
하기 화합물들은 기재된 합성에 의해 유사하게 제조될 수 있다:
실시예 2. (자가-정렬 첨가제 1)
Figure pat00149
상: 유리 전이 온도(Tg) -9℃, 융점 80℃
1H NMR (500 MHz, 클로로폼-d) δ 7.57 (d, J = 1.9 Hz, 2H), 7.50 (dd, J = 7.8, 1.9 Hz, 2H), 7.38 - 7.20 (m, 6H), 7.07 (s, 2H), 6.13 (t, J = 1.3 Hz, 2H), 5.58 (p, J = 1.7 Hz, 2H), 4.26 (t, J = 6.5 Hz, 4H), 3.99 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 3.71 (s, 4H), 2.96 - 2.63 (m, 9H), 2.55 (tt, J = 12.1, 3.4 Hz, 1H), 2.17 - 1.84 (m, 16H), 1.53 (qd, J = 12.8, 3.2 Hz, 3H), 1.41 - 1.01 (m, 23H), 0.93 (dt, J = 8.7, 7.0 Hz, 6H).
실시예 3.
Figure pat00150
상: 유리 전이 온도(Tg) -17℃, 융점 65℃
1H NMR (500 MHz, 클로로폼-d) δ 7.58 (d, J = 1.8 Hz, 2H), 7.51 (dd, J = 7.9, 2.0 Hz, 2H), 7.36 - 7.21 (m, 6H), 7.07 (s, 2H), 6.14 (s, 2H), 5.59 (q, J = 1.7　Hz, 2H), 4.28 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 3.95 (dt, J = 10.4, 5.3 Hz, 4H), 3.84 (dd, J = 10.8, 6.7 Hz, 2H), 2.86 - 2.60 (m, 10H), 2.56 (tt, J = 12.1, 3.4 Hz, 1H), 2.15 (tt, J = 6.5, 4.2 Hz, 1H), 2.11 - 2.04 (m, 4H), 2.03 - 1.85 (m, 12H), 1.54 (qd, J = 12.8, 3.3 Hz, 3H), 1.32 (dddd, J = 26.7, 15.0, 8.8, 6.3 Hz, 9H), 1.20 (td, J = 7.5, 4.6 Hz, 6H), 1.11 (qd, J = 13.1, 3.3 Hz, 2H), 0.93 (t, J = 7.0 Hz, 3H).
실시예 4.
Figure pat00151
상: 유리 전이 온도(Tg) -20°C, 융점 71℃, 네마틱-등방성 상 전이 120.0℃
1H NMR (500 MHz, 클로로폼-d) δ 7.49 (d, J = 1.6 Hz, 1H), 7.41 (ddd, J = 8.0, 5.0, 3.1 Hz, 2H), 7.25 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.12 - 6.99 (m, 4H), 6.13 (t, J = 1.3 Hz, 2H), 5.58 (p, J = 1.6 Hz, 2H), 4.26 (t, J = 6.5 Hz, 4H), 3.99 (t, J = 6.3　Hz, 2H), 3.71 (s, 4H), 2.90 - 2.70 (m, 5H), 2.66 (q, J = 7.6 Hz, 2H), 2.57 - 2.48 (m, 1H), 2.12 - 1.94 (m, 13H), 1.90 (d, J = 9.1 Hz, 2H), 1.85 - 1.74 (m, 4H), 1.48 (q, J = 12.1 Hz, 2H), 1.32 (ddt, J = 23.3, 9.4, 6.4 Hz, 12H), 1.23 - 1.13 (m, 9H), 1.06 (dtd, J = 23.8, 13.2, 11.3, 2.4 Hz, 3H), 0.93 (dt, J = 16.1, 7.0 Hz, 8H).
실시예 5.
Figure pat00152
1H NMR (500 MHz, 클로로폼-d) δ 7.46 (t, J = 1.7 Hz, 1H), 7.39 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 7.23 - 7.12 (m, 3H), 7.06 (dd, J = 8.0, 1.7 Hz, 1H), 7.01 (dd, J = 12.1, 1.7　Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 6.08 (dd, J = 1.7, 1.0 Hz, 1H), 5.54 (p, J　= 1.6 Hz, 1H), 4.41 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 4.12 (t, J = 5.9 Hz, 2H), 3.90 (dd, J = 10.8, 4.1 Hz, 2H), 3.79 (dd, J = 10.8, 6.8 Hz, 2H), 3.04 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 2.64 (q, J = 7.5 Hz, 2H), 2.50 (qd, J = 8.6, 7.6, 3.0 Hz, 3H), 2.14 (tdd, J = 6.8, 5.4, 2.8 Hz, 1H), 1.97 (dd, J = 12.9, 3.3 Hz, 2H), 1.93 - 1.83 (m, 7H), 1.82 - 1.70 (m, 4H), 1.51 - 1.39 (m, 2H), 1.35 - 1.20 (m, 6H), 1.20 - 0.95 (m, 12H), 0.88 (q, J = 7.0 Hz, 5H).
실시예 6.
Figure pat00153
1H NMR (500 MHz, 클로로폼-d) δ 7.49 (s, 1H), 7.42 (t, J = 7.9 Hz, 2H), 7.26 - 7.16 (m, 3H), 7.09 (dd, J = 8.0, 1.6 Hz, 1H), 7.04 (dd, J = 12.0, 1.6 Hz, 1H), 6.96 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 6.11 (s, 1H), 5.56 (t, J = 1.7 Hz, 1H), 4.42 (t, J = 7.1　Hz, 2H), 4.18 (t, J = 6.2 Hz, 2H), 3.93 - 3.48 (m, 4H), 3.06 (t, J = 7.1 Hz, 2H), 2.83 - 2.12 (m, 5H), 2.08 - 1.96 (m, 4H), 1.96 - 1.84 (m, 5H), 1.84 - 1.69 (m, 4H), 1.54 - 1.38 (m, 4H), 1.38 - 0.98 (m, 19H), 0.92 (dq, J = 14.9, 7.6 Hz, 8H).
추가의 실시예(실시예 1과 유사하게 합성됨).
Figure pat00154
Figure pat00155
Figure pat00156
Figure pat00157
Figure pat00158
Figure pat00159
Figure pat00160
Figure pat00161
Figure pat00162
Figure pat00163
Figure pat00164
Figure pat00165
Figure pat00166
Figure pat00167
Figure pat00168
Figure pat00169
Figure pat00170
Figure pat00171
Figure pat00172
Figure pat00173
Figure pat00174
Figure pat00175
Figure pat00176
Figure pat00177
Figure pat00178
Figure pat00179
Figure pat00180
Figure pat00181
Figure pat00182
Figure pat00183
B) 혼합물 실시예
본 발명에 따른 LC 매질은 지시된 중량% 비율로 저분자량 성분들로 이루어진 하기의 액정 혼합물을 사용하여 제조된다(상기 표 A 내지 D의 약어 참조).
H1: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00184
H2: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00185
H3: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00186
H4: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00187
H5: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00188
H6: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00189
H7: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00190
H8: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00191
H9: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00192
H10: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00193
H11: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00194
H12: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00195
H13: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00196
H14: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00197
H15: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00198
H16: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00199
H17: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00200
H18: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00201
H19: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00202
H20: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00203
H21: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00204
H22: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00205
H23: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00206
H24: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00207
H25: 네마틱 호스트 혼합물(Δε> 0)
Figure pat00208
H26: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00209
H27: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00210
H28: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00211
H29: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00212
H30: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00213
H31: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00214
H32: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00215
H33: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00216
H34: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00217
H35: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00218
H36: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00219
H37: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00220
H38: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00221
H39: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00222
H40: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00223
H41: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00224
H42: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00225
H43: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00226
H44: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00227
H45: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00228
H46: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00229
H47: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00230
H48: 네마틱 호스트 혼합물(Δε< 0)
Figure pat00231
하기 (중합성) 자가-정렬 첨가제가 사용된다:
(번호; 자가-정렬 첨가제의 구조)
Figure pat00232
하기 중합성 화합물이 사용된다:
Figure pat00233
실시예
자가-정렬 첨가제 1 및 2는 일반적으로 호스트 혼합물 H1 내지 H47 중 하나에 0.02 내지 1.5 중량%의 양으로 용해된다.
혼합물 실시예에 대한 일반적 절차
우선, 중합성 화합물 RM-1 0.3%가 호스트 혼합물에 첨가된다. 이어서 본 발명에 따른 자가-정렬 첨가제를 지시된 양(일반적으로 0.02 내지 2.5 중량%)으로 상기 호스트 혼합물에 첨가한다.
형성된 혼합물을 시험 셀(폴리이미드 정렬 층이 없음, 층 두께 d = 약 4.0㎛, VHR 측정을 위해 양면에 ITO 코팅됨)에 도입한다. LC 매질은 기판 표면과의 자발적인 호메오트로픽(수직) 정렬을 갖는다.
광학 임계 전압(예컨대 14 Vpp)보다 높은 전압을 인가하면, VA 셀에 320 nm 대역-통과 필터를 사용하여 20℃ 또는 40℃에서 100 mW/cm2의 자외선을 조사한다. 이는 중합성 화합물의 중합을 일으킨다. 이렇게 하면 '선경사'가 생성된다.
선경사 설정을 위한 UV 공정의 조건: 메탈 할라이드 램프(100 mW/cm3, 320 nm 컷-오프 필터, 60분간 조사, 샘플 온도를 40℃로 조정, 인가 전압: 20 V(200 Hz AC).
선경사 측정: 578 nm의 파장에서 AXOSCAN(Axometrics, Inc., 103 Quality Circle, Suite 215 Huntsville, AL 35806 USA)을 사용하여 선경사를 설정한 후 셀의 선-경사각을 직접 측정한다.
선경사 안정성 측정 조건: 셀을 60 Vpp로 60시간 동안 둔다. 선경사는 전압 인가 전후에 측정된다. 전압 인가 후 선경사의 변화는 선경사의 안정성을 측정한다.
VHR 측정을 위한 UV 공정: 전체 표면에 ITO로 코팅된 시험 셀을 사용하여 40℃에서 금속 할라이드 램프(100 mW/cm3, 320 nm 컷-필터 포함)를 40℃에서 사용한다.
VHR 측정은 토요(Toyo) VHR 기기를 사용하여 수행한다. VHR은 시험 전압을 다음과 같은 조건 하에 시험 셀 처리 후 1시간 이내에 측정한다(인가 전압: 1 V, 주파수: 0.6 Hz, 양극 모드, 60℃).
백라이트 시험: 전압이 가해진 2개의 백라이트 모듈 사이에서 7일(30 V(pp), 1 MHz, 약 50℃).
"첨가제 분배율"(첨가제의 분배 거동) 측정: 시험 셀(8 cm x 4 cm)을 시험 혼합물로 충전한다. 하부(충전 개구에 가까운)는 양호한 정렬을 갖고; 상부(충전 개구의 반대쪽)는 몇몇 경우에 불량한 정렬을 가지며, 이는 교차 편광자 사이의 보다 높은 투과율을 특징으로 한다. 이 두 영역들 비율은 첨가제의 분배율 특성에 대한 척도이다.
혼합물 실시예 V1 (비교용)
VA 유형의 네마틱 LC 매질 H1(Δε<0)에 중합성 화합물 RM-1(0.3 중량%) 및 터페닐 구조에 기초한 중합성 자가-정렬 첨가제 V1(0.3 중량%)을 첨가하고 균질화시켰다.
혼합물의 특성, 하기 혼합물 실시예 1 및 2 참조.
혼합물 실시예 M1 :
추가로 0.3% RM-1을 포함하는 VA 유형(Δε<0)의 네마틱 LC 매질 H1에 0.7 중량%의 자가-정렬 첨가제 1을 첨가한다. 생성된 매질을 인가 전압 하에 UV 광을 사용하여 지시된 바와 같이 중합시킨다.
정렬(광학 평가): 수직 정렬이 매우 좋다. 폴리이미드 층이 없는 셀은 가역적으로 스위칭될 수 있다.
"첨가제 분배율": 시험 셀 면적의 95%가 양호한 VA 정렬을 나타낸다(V1: 95%와 비교)
VHR 측정: 시험 셀의 VHR(전압 유지율) 값은 UV 조사에 의해 개시되는 중합 작업(PS 안정화) 전후에 측정된다(표 1).
표 1: 백라이트에 노출되기 전후의 호스트 혼합물 H1을 갖는 시험 셀에서의 VHR 값(100℃, 0.6 Hz)의 비교.
Figure pat00234
LTS(-20℃)> 1000시간(V1, 0.3 중량%: 144시간과 비교)
경사각 생성(20℃): 11°(V1: 3°와 비교)
선경사 안정성(60분간 조사 후): 응력 후 0.4° 변화(V1: 0.4°와 비교)
V1(터페닐 구조를 갖는 자가-정렬 첨가제 3 중량%)과 비교하여, 특히 저온 안정성, VHR 및 경사각 발생이 개선된다.
혼합물 실시예 M2
추가로 0.3% RM-1을 포함하는 VA 유형(Δε<0)의 네마틱 LC 매질 H1에 0.6 중량%의 자가-정렬 첨가제 2를 첨가한다. 생성된 매질을 인가 전압 하에 UV 광을 사용하여 지시된 바와 같이 중합시킨다.
정렬(광학 평가): 수직 정렬이 매우 좋다. 폴리이미드 층이 없는 셀은 가역적으로 스위칭될 수 있다.
"첨가제 분배율": 시험 셀 면적의 95%가 양호한 VA 정렬을 나타낸다(V1: 95%와 비교)
LTS(-20℃)> 600시간(V1, 0.3 중량%: 144시간과 비교)
경사각 생성(20℃): 10.5°(V1: 3°와 비교)
선경사 안정성(60분간 조사 후): 응력 후 0.3° 변화(V1: 0.4°와 비교)
VHR 측정: 시험 셀의 VHR(전압 유지율) 값은 UV 조사에 의해 개시되는 중합 작업(PS 안정화) 전후에 측정된다(표 2).
표 2: 백라이트에 노출되기 전후의 호스트 혼합물 H1을 갖는 시험 셀에서의 VHR 값(100℃, 0.6 Hz)의 비교.
Figure pat00235

Claims (24)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    R1-[A2-Z2]m-A1-Ra I
    상기 식에서,
    m은 4를 나타내고,
    A1은 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고, 이는 어닐링된 고리를 함유할 수 있고 또한 L 또는 -Sp-P에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있으며,
    A2는 각각의 경우, 서로 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고, 이는 어닐링된 고리를 함유할 수 있고 또한 L 또는 -Sp-P에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있으며,
    L은 각각의 경우, 서로 독립적으로, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 비-분지형 또는 분지형 알킬, 알케닐, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나(여기서, 추가로, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체됨) 또는 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, C(=O)N(R0)R00 또는 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬을 나타내고,
    P는 중합성 기를 나타내고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일결합을 나타내고,
    Z2는 각각의 경우, 서로 독립적으로, 단일결합, -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)n1-, -CH(-Sp-P)-, -CH2CH(-Sp-P)-, -CH(-Sp-P)CH(-Sp-P)-를 나타내고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    R0은 각각의 경우, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    R00은 각각의 경우, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    R1은 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼(여기서, 추가로, 상기 라디칼 중의 하나 이상의 CH2 기는 각각의 경우, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -CH=CH-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-,
    Figure pat00236
    , -O-, -S-, -CO-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있음)을 나타내거나, 또는 H 또는 -Sp-P 기를 나타내고,
    Ra는 하기 화학식의 앵커 기를 나타내고:
    Figure pat00237

    또는
    Figure pat00238

    여기서,
    p는 1 또는 2를 나타내고,
    q는 2 또는 3을 나타내고,
    B는 치환되거나 비치환된 고리 시스템 또는 융합된 고리 시스템을 나타내고,
    o는 0 또는 1을 나타내고,
    X1은, 서로 독립적으로, OH, SH, NH2, NHR11, NR11 2, C(O)OH 또는 -CHO를 나타내고,
    R11은, 선형 또는 분지형일 수 있는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내되, 여기서 H는 불소 또는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알콕시에 의해 치환될 수 있고,
    Spa, Spc 및 Spd는 각각의 경우 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
    Spb는 3가 또는 4가 기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이, A1, A2 및 Z2 기 내에 존재하는 하나 이상의 중합성 기 P를 함유하는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    A1은 기
    Figure pat00239
    를 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    상기 식에서,
    L, Sp 및 P는 제 1 항에 정의된 바와 같고,
    r1은 0 또는 1을 나타내고,
    p1은 1 또는 2를 나타낸다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    A2는 1,4- 또는 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(여기서, 추가로, 이러한 기들 중의 1개 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(여기서, 추가로, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 3,3'-바이사이클로부틸리덴, 1,4-사이클록헥센일렌, 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 퍼하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,17-다이일을 나타내되, 여기서, 이들 모든 기는 비치환되거나 기 L 또는 -Sp-P-로 일치환 또는 다치환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 I-A의 화합물:
    Figure pat00240
    (I-A)
    상기 식에서,
    L, P, Sp, Ra 및 R1은 제 1 항에 따라 정의된 바와 같고,
    Figure pat00241
    는 독립적으로 하기 화학식의 기를 나타내고:
    Figure pat00242
    Figure pat00243
    ,
    p1은 1 또는 2를 나타내고,
    r1은 0, 1 또는 2를 나타내고,
    r2는 0, 1 또는 2를 나타내고,
    r3은 0 또는 1을 나타내고,
    r4는 0 또는 1을 나타내고,
    r5는 0 또는 1을 나타낸다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    Figure pat00244
    는 화학식
    Figure pat00245
    의 고리를 나타내고,
    Figure pat00246
    는 화학식
    Figure pat00247
    의 고리를 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Spa는, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄(여기서, 하나 이상의 CH2 기는, O/S 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -NH-, -NR3-, S- 및 -(CO)-로 대체될 수 있고, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH-로 대체될 수 있음), 또는, o = 1인 경우, 추가로, 단일 결합을 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기 Ra에서,
    Spb는 -CH 또는 -C(R3)(p = 1인 경우) 또는 C(p = 2인 경우)(여기서, R3은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬 라디칼임)를 나타내고,
    Spc는 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬렌 쇄(여기서, 하나 이상의 CH2 기는 -O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 -OH로 대체될 수 있음), 또는 단일 결합을 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기 Z2가 각각의 경우 단일 결합인 것을 특징으로 하는, 화합물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 화학식에서, L은 F, Cl, CH3, 에틸, 프로필, 사이클로프로필 또는 이소프로필을 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기 Ra는 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure pat00248

    또는
    Figure pat00249

    상기 식에서,
    Spa, Spb, Spc, X1 및 p는 제 1 항에 정의된 바와 같다.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식들로부터 선택되는 화합물:
    Figure pat00250

    Figure pat00251

    Figure pat00252

    Figure pat00253

    Figure pat00254

    Figure pat00255

    Figure pat00256

    상기 식에서,
    R1, L 및 Ra는 각각의 경우 독립적으로 제 1 항에 따른 화학식 I에 대해 정의된 바와 같다.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기 Ra는, 하기 하위-화학식들로부터 선택되는 기를 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물:
    Figure pat00257

    Figure pat00258
    .
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물에서, 상기 하나 이상의 중합성 기 P는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 비닐옥시, 옥세탄 및 에폭사이드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물의, 액정 매질을 한정하는 표면에 대해 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 이루기 위한 액정 매질용 첨가제로서의 용도로서, 이때 상기 화합물은 호메오트로픽 정렬을 달성한 후에 임의적으로 중합되는, 용도.
  16. 저 분자량의 비-중합성 액정 성분, 및 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 또는, 가능한 경우, 화학식 I의 화합물(들)을 중합된 형태로 포함하는 (공)중합체를 포함하는 액정 매질.
  17. 제 16 항에 있어서,
    액정 매질이, 1개, 2개 또는 그 이상의 중합성 기 P를 함유하는 화학식 I의 화합물을 포함하는 중합성 성분 또는 중합된 성분을 포함하되, 여기서 상기 중합된 성분은 상기 중합성 성분의 중합에 의해 수득가능한 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    액정 매질이, 하나 이상의 하기 화학식 M의 중합성 화합물을 포함하거나 또는 하기 화학식 M의 화합물을 중합된 형태로 포함하는 (공)중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
    P1-Sp1-A2-(Z1-A1)n-Sp2-P2 M
    상기 식에서,
    P1 및 P2는 각각 독립적으로 중합성 기를 나타내고,
    Sp1 및 Sp2는 각각 독립적으로 스페이서 기를 나타내고,
    A1 및 A2는 각각, 서로 독립적으로,
    (a) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌 및 4,4'-바이사이클로헥실렌(여기서, 추가로, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 기 L로 대체될 수 있음)으로 이루어지거나, 또는 하기 화학식으로부터 선택되는 군:
    Figure pat00259
    ;
    (b) 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌(여기서, 추가로, 1 또는 2개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 기 L 또는 -Sp3-P로 대체될 수 있음)으로 이루어진 군;
    (c) 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-다이일(여기서, 각각의 이들은 기 L로 일치환 또는 다치환될 수 있음)로 이루어진 군;
    (d) 포화, 부분 불포화 또는 완전 불포화되고 임의적으로 치환되는, 5 내지 20개의 환형 탄소 원자를 갖는 다환형 라디칼(여기서, 추가로, 이들 중 하나 이상은 헤테로원자로 대체될 수 있음)로 이루어진 군
    으로부터 선택되는 라디칼을 나타내고;
    P3은 중합성 기를 나타내고;
    Sp3은 스페이서 기를 나타내고;
    n은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
    Z1은 각각의 경우, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-(여기서, n은 2, 3 또는 4임), -O-, -CO-, -C(RcRd)-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 단일결합을 나타내고;
    L은 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는 비분지형 또는 분지형의, 각각의 경우 임의적으로 플루오르화된, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고;
    Rc 및 Rd는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸을 나타내되, 여기서
    P1-Sp1-, -Sp2-P2 및 -Sp3-P3 기들 중 하나 이상은 라디칼 Raa를 나타낼 수 있으며, 단, 존재하는 P1-Sp1-, -Sp2-P2 및 -Sp3-P3 기들 중 하나 이상은 Raa를 나타내지 않고;
    Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 비분지형 또는 분지형 알킬(여기서, 추가로, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-으로 대체될 수 있음)을 나타내고, 이때 -OH, -NH2, -SH, -NHR, -C(O)OH 및 -CHO 기들은 Raa에 존재하지 않는다.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 95 중량% 이상의, 저분자량의 비-중합성 액정 성분, 및
    - 5 중량% 이하의, 중합성 또는 중합된 성분
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 A, B 및 C의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pat00260

    상기 식에서,
    R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15 개 이하의 탄소 원자를 갖고 비치환되거나 CN 또는 CF3으로 일치환되거나, 또는 할로겐으로 적어도 일치환되는 알킬 라디칼을 나타내되, 여기서, 추가로, 상기 라디칼 중의 하나 이상의 CH2 기는 O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
    Figure pat00261
    -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
    L1 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
    Z2 및 Z2는 각각, 서로 독립적으로, 단일결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-를 나타내고,
    p는 1 또는 2, 바람직하게는 1을 나타내고,
    q는 0 또는 1을 나타내고,
    (O)는 -O- 또는 단일 결합을 나타내고,
    v는 1 내지 6을 나타낸다.
  21. 적어도 하나의 기판이 투광성이고 적어도 하나의 기판이 1 또는 2개의 전극을 갖는, 2개의 기판 및 2개 이상의 전극; 및
    상기 기판들 사이에 위치하는 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 층
    을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이로서, 이때
    화학식 I의 화합물이 기판 표면에 대해 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 형성한, 액정 디스플레이.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판들 중 하나 또는 둘 다가 상기 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 정렬 층을 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이.
  23. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 저-분자량 액정 성분 및 하나 이상의 추가적인 중합성 화합물과 혼합하고/하거나, 임의적으로, 임의의 필요한 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질의 제조 방법.
  24. 적어도 하나의 기판이 투광성이고 적어도 하나의 기판이 1 또는 2개의 전극을 갖는, 2개의 기판 및 2개 이상의 전극을 갖는 액정 셀을 포함하는 액정 디스플레이의 제조 방법으로서,
    - 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질로 상기 셀을 충전하되, 이때 기판 표면에 대해 상기 액정 매질의 호메오트로픽 정렬이 확립되는, 단계; 및
    - 임의적으로, 상기 셀에 임의적으로 전압을 인가하거나 또는 전기장의 작용 하에서 하나 이상의 처리 단계로 중합성 성분(들)을 중합시키는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
KR1020190013208A 2018-02-05 2019-02-01 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 화합물 KR20190095153A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018000894.1 2018-02-05
DE102018000894 2018-02-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190095153A true KR20190095153A (ko) 2019-08-14

Family

ID=65278287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190013208A KR20190095153A (ko) 2018-02-05 2019-02-01 액정 매질의 호메오트로픽 정렬을 위한 화합물

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11274254B2 (ko)
EP (1) EP3521401B1 (ko)
JP (1) JP2019163236A (ko)
KR (1) KR20190095153A (ko)
CN (1) CN110117226B (ko)
DE (1) DE102019000286A1 (ko)
TW (1) TWI815858B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10798159B2 (en) * 2017-07-26 2020-10-06 Netapp, Inc. Methods for managing workload throughput in a storage system and devices thereof
WO2020230480A1 (ja) * 2019-05-15 2020-11-19 Dic株式会社 重合性液晶組成物及び液晶表示素子、ならびに化合物
US11708531B2 (en) * 2020-01-29 2023-07-25 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal composition and display device having the same
TW202136871A (zh) 2020-02-13 2021-10-01 德商馬克專利公司 液晶裝置
KR20210107196A (ko) * 2020-02-21 2021-09-01 삼성디스플레이 주식회사 액정 조성물 및 이를 포함하는 표시 장치
CN113801662A (zh) * 2020-06-16 2021-12-17 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种向列相液晶组合物、液晶显示元件及液晶显示器
CN112175634A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种聚合物稳定配向型液晶组合物及其应用
CN112175635A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种聚合物稳定配向型液晶组合物及其应用
CN113214083B (zh) * 2021-04-06 2022-04-22 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种自配向可聚合化合物及其应用

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4764263A (en) 1987-05-18 1988-08-16 The Dow Chemical Company Electrochemical synthesis of substituted aromatic amines in basic media
DE4000451B4 (de) 1990-01-09 2004-12-09 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement
EP0916992B1 (en) 1992-09-18 2003-11-26 Hitachi, Ltd. A liquid crystal display device
JPH07181439A (ja) 1993-12-24 1995-07-21 Hitachi Ltd アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP3543351B2 (ja) 1994-02-14 2004-07-14 株式会社日立製作所 アクティブマトリクス型液晶表示装置
TW262553B (ko) 1994-03-17 1995-11-11 Hitachi Seisakusyo Kk
JP3787819B2 (ja) 1994-07-14 2006-06-21 日本曹達株式会社 アゼチジノン化合物及びその製造方法
DE19528106A1 (de) 1995-02-03 1996-08-08 Merck Patent Gmbh Elektrooptische Flüssigkristallanzeige
US5993691A (en) 1995-02-03 1999-11-30 Merck Patent Gesellschaft Mit Electro-optical liquid crystal display
DE19528107B4 (de) 1995-03-17 2010-01-21 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in einer elektrooptischen Flüssigkristallanzeige
DE19509410A1 (de) 1995-03-15 1996-09-19 Merck Patent Gmbh Elektrooptische Flüssigkristallanzeige
JPH1036847A (ja) 1996-07-25 1998-02-10 Seiko Epson Corp 液晶表示素子およびその製造方法
US6177972B1 (en) 1999-02-04 2001-01-23 International Business Machines Corporation Polymer stabilized in-plane switched LCD
JP2002023199A (ja) 2000-07-07 2002-01-23 Fujitsu Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JP4175826B2 (ja) 2002-04-16 2008-11-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
EP1378557B1 (de) 2002-07-06 2007-02-21 MERCK PATENT GmbH Flüssigkristallines Medium
JP2004294605A (ja) 2003-03-26 2004-10-21 Fujitsu Display Technologies Corp 液晶パネル
JP4387276B2 (ja) 2004-09-24 2009-12-16 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2006139047A (ja) 2004-11-12 2006-06-01 Sharp Corp 液晶表示装置およびその製造方法
DE102010006691A1 (de) 2009-02-06 2010-10-28 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und Flüssigkristallanzeige
DE102011108708A1 (de) 2010-09-25 2012-03-29 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen und flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung
US9234136B2 (en) 2011-07-07 2016-01-12 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
CN104870612B (zh) * 2012-12-17 2017-09-12 默克专利股份有限公司 液晶显示器和具有垂面配向的液晶介质
EP2918658B1 (de) * 2014-03-10 2020-05-13 Merck Patent GmbH Flüssigkristalline Medien mit homöotroper Ausrichtung
KR102452385B1 (ko) * 2014-07-28 2022-10-07 메르크 파텐트 게엠베하 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 매질
WO2016114093A1 (ja) * 2015-01-14 2016-07-21 Jnc株式会社 重合性基を有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子
EP3327101A4 (en) 2015-07-23 2019-02-27 JNC Corporation LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT
US11214736B2 (en) 2015-09-09 2022-01-04 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
EP3350286A1 (en) * 2015-09-15 2018-07-25 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline media having homeotropic alignment
US20180002604A1 (en) 2016-06-30 2018-01-04 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
US11760934B2 (en) * 2017-11-17 2023-09-19 Dic Corporation Polymerizable compound, and liquid crystal composition and liquid crystal display element in which the compound is used
TWI774891B (zh) * 2017-12-22 2022-08-21 日商迪愛生股份有限公司 液晶組成物及液晶顯示元件

Also Published As

Publication number Publication date
US11274254B2 (en) 2022-03-15
DE102019000286A1 (de) 2019-08-08
TW201936910A (zh) 2019-09-16
EP3521401B1 (de) 2021-04-21
CN110117226A (zh) 2019-08-13
EP3521401A1 (de) 2019-08-07
CN110117226B (zh) 2024-03-12
US20190241809A1 (en) 2019-08-08
JP2019163236A (ja) 2019-09-26
TWI815858B (zh) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7331033B2 (ja) ホメオトロピック配向を有する液晶媒体
TWI759362B (zh) 用於液晶介質之垂直配向的化合物
US10273409B2 (en) Liquid crystal displays and liquid crystalline media with homeotropic alignment
TWI815858B (zh) 用於液晶介質之垂直配向的化合物
KR102452385B1 (ko) 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 매질
KR20180054688A (ko) 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 매질
TWI592469B (zh) 具有垂直配向之液晶顯示器
TWI720091B (zh) 液晶顯示裝置之製造方法及液晶混合物
JP2019112628A (ja) ホメオトロピック配向を示す液晶媒体
KR20140003396A (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
KR20200053402A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
CN112779025A (zh) 液晶介质
WO2022096483A1 (en) Liquid-crystal medium comprising polymerizable compounds
TW202229521A (zh) 液晶組合物及液晶顯示元件
TW202212547A (zh) 液晶組合物及液晶顯示元件