KR20190124631A - 액정 조성물 및 액정 표시 소자 - Google Patents

액정 조성물 및 액정 표시 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20190124631A
KR20190124631A KR1020190012973A KR20190012973A KR20190124631A KR 20190124631 A KR20190124631 A KR 20190124631A KR 1020190012973 A KR1020190012973 A KR 1020190012973A KR 20190012973 A KR20190012973 A KR 20190012973A KR 20190124631 A KR20190124631 A KR 20190124631A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substituted
diyl
hydrogen
fluorine
chlorine
Prior art date
Application number
KR1020190012973A
Other languages
English (en)
Inventor
나루미 와타나베
나오코 마쓰다
유코 가타노
히로시 엔도
히나코 가와카미
Original Assignee
제이엔씨 주식회사
제이엔씨 석유 화학 주식회사
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 제이엔씨 주식회사, 제이엔씨 석유 화학 주식회사 filed Critical 제이엔씨 주식회사
Publication of KR20190124631A publication Critical patent/KR20190124631A/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
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/46—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing esters
    • 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
    • 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
    • C09K19/06—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
    • C09K19/3066—Cyclohexane rings in which the rings are linked by a chain containing carbon and oxygen atoms, e.g. esters or ethers
    • 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
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • 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
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • 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
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/44—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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-)
    • C09K2019/122—Ph-Ph
    • 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-)
    • C09K2019/123—Ph-Ph-Ph
    • 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)
    • C09K2019/3004—Cy-Cy
    • 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)
    • C09K2019/3009—Cy-Ph
    • 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)
    • C09K2019/301—Cy-Cy-Ph
    • 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)
    • C09K2019/3016—Cy-Ph-Ph

Abstract

본 발명은 중합체의 작용에 의해 액정 분자의 수직 배향이 달성 가능한 액정 조성물, 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 제1 첨가물로서 극성 화합물을 함유하고, 음(-)의 유전율 이방성을 가지는 네마틱 액정 조성물이며, 이 조성물은, 제1 성분으로서 음으로 큰 유전율 이방성을 가지는 특정한 액정성 화합물, 제2 성분으로서 높은 상한 온도 또는 작은 점도를 가지는 특정한 액정성 화합물, 제2 첨가물로서 중합성 화합물, 및 제3 첨가물로서 극성 화합물을 함유할 수도 있고, 그리고 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자이다.

Description

액정 조성물 및 액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 조성물, 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자 등에 관한 것이다. 특히, 중합성 기를 가지는 극성 화합물(또는 그의 중합체)을 함유하고, 이 화합물의 작용에 의해 액정 분자의 수직 배향이 달성 가능한, 유전율 이방성이 음(-)인 액정 조성물, 및 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 동작 모드에 기초한 분류는, PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(optically compensated bend), IPS(in-plane switching), VA(vertical alignment), FFS(fringe field switching), FPA(field-induced photo-reactive alignment) 등의 모드이다. 소자의 구동 방식에 기초한 분류는, PM(passive matrix)과 AM(active matrix)이다. PM은, 스태틱(static), 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은, TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT의 분류는 비정질(非晶質) 실리콘(amorphous silicon) 및 다결정 실리콘(polycrystal silicon)이다. 후자는 제조 공정에 의해 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초한 분류는, 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고 자연광과 백라이트의 양쪽을 이용하는 반투과형이다.
액정 표시 소자는 네마틱상(nematic phase)을 가지는 액정 조성물을 함유한다. 이 조성물은 적절한 특성을 가진다. 이 조성물의 특성을 향상시킴으로써, 양호한 특성을 가지는AM 소자를 얻을 수 있다. 2개의 특성에서의 관련을 하기 표 1에 정리하여 나타내었다. 조성물의 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 추가로 설명한다. 네마틱상의 온도 범위는, 소자fmf 사용할 수 있는 온도 범위와 관련이 있다. 네마틱상의 바람직한 상한 온도는 약 70℃ 이상이며, 그리고 네마틱상의 바람직한 하한 온도는 약 -10℃ 이하이다. 조성물의 점도는 소자의 응답 시간과 관련이 있다. 소자에서 동영상을 표시하기 위해서는 짧은 응답 시간이 바람직하다. 1밀리초라도 보다 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에서의 작은 점도는 더욱 바람직하다.
[표 1] 조성물의 특성과 AM 소자의 특성
Figure pat00001
조성물의 광학 이방성(異方性)은, 소자의 콘트라스트비와 관련이 있다. 소자의 모드에 따라, 큰 광학 이방성 또는 작은 광학 이방성, 즉 적절한 광학 이방성이 필요하다. 조성물의 광학 이방성(Δn)과 소자의 셀 갭(d)의 곱(Δn×d)은, 콘트라스트비를 최대로 하도록 설계된다. 곱의 적절한 값은 동작 모드의 종류에 의존한다. 이 값은, VA 모드의 소자에서는 약 0.30㎛∼약 0.40㎛의 범위이며, IPS 모드 또는 FFS 모드의 소자에서는 약 0.20㎛∼약 0.30㎛의 범위이다. 이들 경우, 작은 셀 갭의 소자에는 큰 광학 이방성을 가지는 조성물이 바람직하다. 조성물에서의 큰 유전율 이방성은, 소자에서의 낮은 임계값 전압, 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 큰 유전율 이방성이 바람직하다. 조성물에서의 큰 비저항은, 소자에서의 큰 전압 유지율과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 장시간 사용한 후, 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 자외선이나 열에 대한 조성물의 안정성은, 소자의 수명과 관련이 있다. 이 안정성이 높을 때, 소자의 수명은 길다. 이와 같은 특성은, 액정 모니터, 액정 TV 등에 사용하는 AM 소자에 바람직하다.
범용의 액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 수직 배향은, 특정한 폴리이미드 배향막에 의해 달성된다. 고분자 지지 배향(PSA; polymer sustained alignment)형의 액정 표시 소자에서는, 배향막에 중합체를 조합한다. 먼저, 소량의 중합성 화합물을 첨가한 조성물을 소자에 주입한다. 다음으로, 이 소자의 기판의 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사한다. 중합성 화합물은 중합되어, 조성물 중에 중합체의 그물눈 구조를 생성한다. 이 조성물에서는, 중합체에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능하게 되므로, 소자의 응답 시간이 단축되어, 화상의 소부(燒付)가 개선된다. 중합체의 이와 같은 효과는, TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, FPA와 같은 모드를 가지는 소자에 기대할 수 있다.
한편, 배향막을 가지고 있지 않은 액정 표시 소자에서는, 중합체 및 극성 화합물을 함유하는 액정 조성물가 사용된다. 먼저, 소량의 중합성 화합물 및 소량의 극성 화합물을 첨가한 조성물을 소자에 주입한다. 여기서, 극성 화합물은 소자의 기판 표면에 흡착되어, 배열한다. 이 배열에 의해 액정 분자가 배향된다. 다음으로, 이 소자의 기판의 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사한다. 여기서, 중합성 화합물이 중합하고, 액정 분자의 배향을 안정화시킨다. 이 조성물에서는, 중합체 및 극성 화합물에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능하게 되므로, 소자의 응답 시간이 단축되어, 화상의 소부가 개선된다. 또한, 배향막을 가지고 있지 않은 소자에서는, 배향막을 형성하는 공정이 불필요하다. 배향막이 없으므로, 배향막과 조성물의 상호 작용에 의해, 소자의 전기 저항이 저하되지 않는다. 중합체와 극성 화합물의 조합에 의한 이와 같은 효과는, TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, FPA와 같은 모드를 가지는 소자에 기대할 수 있다.
TN 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양(＋)의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. VA 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 고분자 지지 배향형의 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 배향막을 가지고 있지 않은 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물은 하기 특허문헌 1∼5 등에 개시되어 있다. 본 발명에서는, 중합성 기를 가지는 극성 화합물(또는 이의 중합체)을 액정성 화합물과 조합하고, 이 조성물을, 배향막을 가지고 있지 않은 액정 표시 소자에 사용했다.
국제공개 2014-090362호 국제공개 2014-094959호 국제공개 2013-004372호 일본공개특허 제2015-168826호 국제공개 2016-015803호
본 발명의 과제는, 중합성 기를 가지는 극성 화합물(또는 이의 중합체)을 함유하는 액정 조성물을 제공하는 것이며, 여기서 극성 화합물은, 저온에 있어서, 액정성 화합물과의 높은 상용성(相溶性)을 가진다. 별도의 과제는, 이 극성 화합물로부터 생긴 중합체의 작용에 의해 액정 분자의 수직 배향이 달성 가능한 액정 조성물을 제공하는 것이다. 다른 과제는, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성, 큰 탄성 상수와 같은 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족하는 액정 조성물이다. 다른 과제는, 이들 특성 중 적어도 2개의 사이에서 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 다른 과제는, 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자이다. 다른 과제는, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명 등의 특성을 가지는AM 소자이다.
본 발명은, 제1 첨가물로서 하기 식(1)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고 네마틱상 및 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물, 및 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자이다.
Figure pat00002
여기서, R1 등의 기호의 정의는, 후술하는 항 1을 참조할 것.
본 발명의 장점은, 중합성 기를 가지는 극성 화합물(또는 이 중합체)을 함유하는 액정 조성물을 제공하는 것이며, 여기서 극성 화합물은, 저온에 있어서, 액정성 화합물과의 높은 상용성을 가진다. 다른 장점은, 이 극성 화합물로부터 생긴 중합체의 작용에 의해 액정 분자의 수직 배향이 달성 가능한 액정 조성물을 제공하는 것이다. 또 다른 장점은, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성, 큰 탄성 상수와 같은 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족하는 액정 조성물이다. 또 다른 장점은, 이들 특성 중 적어도 2개의 사이에서 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 또 다른 장점은, 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다. 또 다른 장점은, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명 등의 특성을 가지는 AM 소자를 제공하는 것이다.
본 명세서에서의 용어의 사용법은 다음과 같다. 「액정 조성물」 및 「액정 표시 소자」의 용어를 각각 「조성물」 및 「소자」로 약칭하는 경우가 있다. 「액정 표시 소자」는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. 「액정성 화합물」은, 네마틱상, 스멕틱상(smectic phase)과 같은 액정상을 가지는 화합물 및 액정상을 가지고 있지 않지만, 네마틱상의 온도 범위, 점도, 유전율 이방성과 같은 특성을 조절할 목적으로 조성물에 혼합되는 화합물의 총칭이다. 이 화합물은, 예를 들면, 1,4-시클로헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지고, 그 분자(액정 분자)는 봉형(棒形)(rod like)이다. 「중합성 화합물」은, 조성물 중에 중합체를 생성시킬 목적으로 첨가하는 화합물이다. 알케닐을 가지는 액정성 화합물은, 이러한 의미에서는 중합성 화합물로 분류되지 않는다.
액정 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 혼합함으로써 조제된다. 이 액정 조성물에, 광학 활성 화합물이나 중합성 화합물과 같은 첨가물이 필요에 따라 첨가된다. 액정성 화합물의 비율은, 첨가물을 첨가한 경우라도, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량에 기초한 질량백분율(질량%)으로 나타낸다. 첨가물의 비율은, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량에 기초한 질량백분율(질량%)로 나타낸다. 즉, 액정성 화합물이나 첨가물의 비율은, 액정성 화합물의 전체 질량에 기초하여 산출된다. 중합 개시제 및 중합 금지제의 비율은, 예외적으로 중합성 화합물의 질량에 의해 나타낸다.
「네마틱상의 상한 온도」를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 「네마틱상의 하한 온도」를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 「유전율 이방성을 높인다」의 표현은, 유전율 이방성이 양인 조성물일 때는, 그 값이 양으로 증가하는 것을 의미하고, 유전율 이방성이 음인 조성물 일 때는, 그 값이 음으로 증가하는 것을 의미한다. 「전압 유지율이 크다」는, 소자가 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지고, 그리고 장시간 사용한 후 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지는 것을 의미한다. 조성물이나 소자의 특성이 경시(經時)의 변화 시험에 의해 검토되는 경우가 있다.
Figure pat00003
상기한 화합물(1z)을 예로 들어 설명한다. 식(1z)에 있어서, 육각형으로 둘러싼 α 및 β의 기호는 각각 환 α 및 환 β에 대응하고, 6원환, 축합환과 같은 환을 나타낸다. 첨자 'x'가 2일 때, 2개의 환 α가 존재한다. 2개의 환 α가 나타내는 2개의 기는, 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다. 이 룰은, 첨자 'x'가 2보다 클 때, 임의의 2개의 환 α에 적용된다. 이 룰은, 결합기 Z와 같은, 다른 기호에도 적용된다. 환 β의 1변을 가로지르는 사선은, 환 β 상의 임의의 수소가 치환기(-Sp-P)로 치환될 수도 있는 것을 나타낸다. 첨자 'y'는 치환된 치환기의 수를 나타낸다. 첨자 'y'가 0일 때, 그러한 치환은 없다. 첨자 'y'가 2 이상일 때, 환 β 상에는 복수의 치환기(-Sp-P)가 존재한다. 이 경우에도, 「동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다」의 룰이 적용된다. 그리고, 이 룰은, Ra의 기호를 복수의 화합물에 사용한 경우에도 적용된다.
식(1z)에 있어서, 예를 들면, 「Ra 및 Rb는, 알킬, 알콕시, 또는 알케닐이다」와 같은 표현은, Ra 및 Rb가 독립적으로, 알킬, 알콕시, 및 알케닐의 군으로부터 선택되는 것을 의미한다. 여기서, Ra에 의해 표시되는 기와 Rb에 의해 표시되는 기가 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다.
식(1z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 「화합물(1z)」로 약칭하는 경우가 있다. 「화합물(1z)」은, 식(1z)으로 표시되는 1개의 화합물, 2개의 화합물의 혼합물, 또는 3개 이상의 화합물의 혼합물을 의미한다. 다른 식으로 표시되는 화합물에 대해서도 동일하다. 「식(1z) 및 식 (2z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물」의 표현은, 화합물(1z) 및 화합물(2z)의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 의미한다.
「적어도 1개의 'A'」의 표현은, 'A'의 수는 임의인 것을 의미한다. 「적어도 1개의 'A'는, 'B'로 치환될 수도 있다」의 표현은, 'A'의 수가 1이 때, 'A'의 위치는 임의이며, 'A'의 수가 2개 이상일 때도, 이들의 위치는 제한없이 선택할 수 있다. 「적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있다」의 표현이 사용되는 경우가 있다. 이 경우에, -CH2-CH2-CH2-는, 인접하지 않는 -CH2-가 -O-로 치환되는 것에 의해 -O-CH2-O-로 변환될 수도 있다. 그러나, 인접한 -CH2-가 -O-로 치환되지는 않는다. 이 치환에서는 -O-O-CH2-(퍼옥시드)가 생성되기 때문이다.
액정성 화합물의 알킬은, 직쇄형 또는 분지형이며, 환형 알킬을 포함하지 않는다. 직쇄형 알킬은, 분지형 알킬보다 바람직하다. 이는은, 알콕시, 알케닐과 같은 말단기에 대해서도 동일하다. 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위해 시스보다 트랜스가 바람직하다. 2-플루오로-1,4-페닐렌은 좌우 비대칭이므로, 좌향(L) 및 우향(R)이 존재한다.
Figure pat00004
테트라하이드로피란-2,5-디일과 같은 2가의 기에 있어서도 동일하다. 카르보닐옥시와 같은 결합기(-COO- 또는 -OCO-)도 동일하다.
본 발명은, 하기 항 등이다.
항 1. 제1 첨가물로서 식(1)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고 네마틱상 및 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물.
Figure pat00005
식(1)에 있어서,
R1은, 수소 또는 탄소수 1∼15의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; 환 A1 및 환 A2는, 1,2-시클로프로필렌, 1,3-시클로부틸렌, 1,3-시클로펜틸렌, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헵틸렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼10의 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 탄소수 1∼10의 알콕시, 또는 탄소수 2∼10의 알케닐옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; a는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며; Z1은, 단결합 또는 탄소수 1∼6의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; Sp1, Sp2, Sp3, 및 Sp4는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; Sp5는, 탄소수 2∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고; M1, M2, M3, 및 M4는, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이며; R2는, 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; X1은, -OH, -NH2, -OR3, -N(R3)2, -COOH, -SH, 또는 -Si(R3)3이며, 여기서, R3는 수소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
항 2. 제1 첨가물로서 식(1-1)∼식(1-7)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00006
식(1-1)∼식(1-7)에 있어서, R1은, 탄소수 1∼10의 알킬이며; Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, 및 Y6는, 수소, 불소, 메틸, 또는 에틸이며; Sp1 및 Sp4는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; R2는, 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
항 3. 제1 첨가물의 비율이 10질량% 이하인, 항 1 또는 항 2에 기재된 액정 조성물.
항 4. 제1 성분으로서 식(2)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 3 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00007
식(2)에 있어서, R4 및 R5는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이며; 환 B 및 환 D는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 C는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로쿠로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; b는 0, 1, 2 또는 3이며, c는 0 또는 1이며, 그리고 b와 c의 합은 3 이하이다.
항 5. 제1 성분으로서 식(2-1)∼식(2-35)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
식(2-1)∼식(2-35)에 있어서, R4 및 R5는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이다.
항 6. 제1 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 항 4 또는 항 5에 기재된 액정 조성물.
항 7. 제2 성분으로서 식(3)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 6 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00011
식(3)에 있어서, R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 E 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z4는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; d는, 1, 2, 또는 3이다.
항 8. 제2 성분으로서 식(3-1)∼식(3-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 7 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00012
식(3-1)∼식(3-13)에 있어서, R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 9. 제2 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 항 7 또는 항 8에 기재된 액정 조성물.
항 10. 제2 첨가물로서 식(4)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 9 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00013
식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Z5 및 Z6에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1, P2, 및 P3는, 중합성 기이며; Sp6, Sp7, 및 Sp8은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7, 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는, 0, 1, 또는 2이며; e, f, 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f, 및 g의 합은, 1 이상이다.
항 11. 식(4)에 있어서, P1, P2, 및 P3가 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기인, 항 10에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00014
식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M5, M6, 및 M7은, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다.
항 12. 제2 첨가물로서 식(4-1)∼식(4-29)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 11 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
식(4-1)∼식(4-29)에 있어서, P1, P2, 및 P3는, 식(P-1)∼식(P-3)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기이며; Sp6, Sp7, 및 Sp8은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7, 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
Figure pat00018
식(P-1)∼식(P-3)에 있어서, M5, M6, 및 M7은, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다.
항 13. 제2 첨가물의 비율이 0.03질량%∼10질량%의 범위인, 항 10 내지 항 12 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 14. 제3 첨가물로서 식(5-1) 및 식(5-2)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 항 13 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00019
식(5-1) 및 식 5-2)에 있어서, R50은, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; R51은, -OH, -NH2, -OR53, -N(R53)2, -COOH, -SH, 또는 -Si(R53)3로 표시되는 기이며, 여기서, R53은, 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있고; 환 A50 및 환 B50은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z50은, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, 또는 -CF=CF-이며; Sp51, Sp53 및 Sp54는, 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있고; Sp52는, 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있고; a50은, 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
항 15. 제3 첨가물의 비율이 10질량% 이하인, 항 14에 기재된 액정 조성물.
항 16. 항 1 내지 항 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
항 17. 액정 표시 소자의 동작 모드가, IPS 모드, VA 모드, FFS 모드, 또는 FPA 모드이며, 액정 표시 소자의 구동 방식이 액티브 매트릭스 방식인, 항 16에 기재된 액정 표시 소자.
항 18. 항 1 내지 항 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하고, 이 액정 조성물중의 중합성 화합물이 중합된, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자.
항 19. 항 1로부터 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하고, 이 액정 조성물중의 중합성 화합물이 중합된, 배향막을 가지고 있지 않은 액정 표시 소자.
항 20. 항 1 내지 항 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 액정 표시 소자에서의 사용.
항 21. 항 1 내지 항 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자에서의 사용.
항 22. 항 1 내지 항 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 배향막을 가지고 있지 않은 액정 표시 소자에서의 사용.
본 발명은, 하기 항도 포함한다.
(a) 상기한 액정 조성물을 2개의 기판의 사이에 배치하고, 이 조성물에 전압을 인가한 상태에서 광을 조사하고, 이 조성물에 함유된 중합성 기를 가지는 극성 화합물을 중합시킴으로써, 상기한 액정 표시 소자를 제조하는 방법. (b) 네마틱상의 상한 온도가 70℃ 이상이며, 파장 589nm에서의 광학 이방성(25℃에서 측정)이 0.08 이상이며, 그리고 주파수 1kHz에서의 유전율 이방성(25℃에서 측정)이 -2 이하인, 상기한 액정 조성물.
본 발명은, 하기 항도 포함한다.
(c) 일본공개특허 제2006-199941호 공보에 기재된 화합물(5)∼화합물(7)은, 유전율 이방성이 양인 액정성 화합물이지만, 이들 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는 상기한 조성물. (d) 상기한 극성 화합물(1)로부터 선택된 적어도 2개의 화합물을 함유하는 상기한 조성물. (e) 상기한 극성 화합물(1)과는 상이한 극성 화합물을 더욱 함유하는 상기한 조성물. (f) 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제(消光劑), 색소, 소포제(消泡劑), 상기한 중합성 화합물(4)과는 상이한 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 금지제와 같은 첨가물에 1개, 2개, 또는 적어도 3개를 함유하는 상기한 조성물. (g) 상기한 조성물을 함유하는 AM 소자. (h) 상기한 조성물을 함유하고, 그리고 TN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, 또는 FPA의 모드를 가지는 소자. (i) 상기한 조성물을 함유하는 투과형의 소자. (j) 상기한 조성물을, 네마틱상을 가지는 조성물로서 사용하는 것. (k) 상기한 조성물에 광학 활성 화합물을 첨가함으로써 조제된 조성물을, 광학 활성인 조성물로서 사용하는 것.
본 발명의 조성물을 다음 순서로 설명한다. 첫째로, 조성물의 구성을 설명한다. 둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 나타낸다. 여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다.
첫째로, 조성물의 구성을 설명한다. 이 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 함유한다. 이 조성물은, 첨가물을 함유할 수도 있다. 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 금지제, 극성 화합물 등이다. 이 조성물은, 액정성 화합물의 관점에서 조성물 A와 조성물 B로 분류된다. 조성물 A는, 화합물(2) 및 화합물(3)로부터 선택된 액정성 화합물 외에, 그 외의 액정성 화합물, 첨가물 등을 더욱 함유할 수도 있다. 「그 외의 액정성 화합물」은, 화합물(2) 및 화합물(3)과는 상이한 액정성 화합물이다. 이와 같은 화합물은, 특성을 더욱 조정할 목적으로, 조성물에 혼합된다.
조성물 B는, 실질적으로 화합물(2) 및 화합물(3)로부터 선택된 액정성 화합물만으로 이루어진다. 「실질적으로」는, 조성물 B가 첨가물을 함유할 수도 있지만, 그 외의 액정성 화합물을 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물 B는 조성물 A와 비교하여 성분 화합물의 수가 적다. 비용을 낮추는 관점에서, 조성물 B는 조성물 A보다 바람직하다. 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써 특성을 더욱 조정할 수 있는 관점에서, 조성물 A는 조성물 B보다 바람직하다.
둘째로, 성분 화합물이 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물의 특성에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 성분 화합물이 주요한 특성을 표 2에 정리하여 나타내었다. 표 2의 기호에 있어서, L은 크거나 또는 높은 것을, M은 중간 정도의 것을, S는 작거나 또는 낮은 것을 의미한다. 기호 L, M, S는, 성분 화합물의 사이의 정성적인 비교에 기초한 분류이며, 기호 0(제로)은, S(작은)보다 작은 것을 의미한다.
[표 2] 화합물의 특성
Figure pat00020
성분 화합물을 조성물에 혼합했을 때, 성분 화합물이 조성물의 특성에 미치는 주요한 효과는 다음과 같다. 화합물(1)은, 극성기의 작용으로 기판 표면에 흡착하고, 액정 분자의 배향을 제어한다. 소기의 효과를 얻기 위해서는, 화합물(1)은, 액정성 화합물과의 높은 상용성을 가지는 것이 요구된다. 화합물(1)은, 1,4-시클로헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지고 봉형(棒形)의 분자 구조를, 또한 분자 구조의 편말단에는 분지형의 구조를 가지고 있고 상용성을 향상시킬 수 있는 것으로 여겨지므로, 이 목적에 최적이다. 화합물(1)은, 중합에 의해 중합체를 제공한다. 이 중합체는 액정 분자의 배향을 안정화시키므로, 소자의 응답 시간을 단축하고, 그리고, 화상의 소부를 개선한다. 화합물(2)은, 유전율 이방성을 높이고, 그리고 하한 온도를 낮춘다. 화합물(3)은, 상한 온도를 높이고, 또는 점도를 낮춘다. 화합물(4)은, 중합에 의해 중합체를 제공한다. 이 중합체는, 액정 분자의 배향을 안정화시키므로, 소자의 응답 시간을 단축하고, 그리고 화상의 소부를 개선한다. 액정 분자의 배향의 관점에서, 화합물(1)의 중합체는, 기판 표면과의 상호 작용을 가지므로, 화합물(4)의 중합체보다 효과적인 것으로 추정된다.
셋째로, 조성물에서의 성분의 조합, 성분의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 조성물에서의 성분의 바람직한 조합은, 화합물(1)＋화합물(2), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(4), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(5-1), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(5-2), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5-1), 또는 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5-2)이다.
화합물(1), 화합물(5-1), 또는 화합물(5-2)은, 액정 분자의 배향을 제어할 목적으로, 조성물에 첨가된다. 화합물(1)의 바람직한 비율은, 액정 분자를 배향시키기 위해 약 0.05질량% 이상이며, 소자의 표시 불량을 방지하기 위해 약 10질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1질량%∼약 7질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 0.5질량%∼약 5질량%의 범위이다. 화합물(5-1), 또는 화합물(5-2)의 바람직한 비율은, 액정 분자를 배향시키기 위해 약 0.05질량% 이상이며, 소자의 표시 불량을 방지하기 위해 약 10질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1질량%∼약 7질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 0.5질량%∼약 5질량%의 범위이다.
화합물(2)의 바람직한 비율은, 유전율 이방성을 높이기 위해 약 10질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 90질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 20질량%∼약 85질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 30질량%∼약 85질량%의 범위이다.
화합물(3)의 바람직한 비율은, 상한 온도를 높이기 위하여, 또는 점도를 낮추기 위해 약 10질량% 이상이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 약 90질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 15질량%∼약 75질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 15질량%∼약 60질량%의 범위이다.
화합물(4)의 바람직한 비율은, 배향의 장기 안정성을 향상시키기 위해 약 0.03질량% 이상이며, 소자의 표시 불량을 방지하기 위해 약 10질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1질량%∼약 2질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 0.2질량%∼약 1.0질량%의 범위이다.
넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 먼저, 2개의 액정성 화합물을 설명한다. 다음으로, 제1 첨가물 및 제3 첨가물(중합성 기를 가지는 극성 화합물), 제2 첨가물(중합성 화합물)의 순서로 설명한다.
(a) 액정성 화합물
식(2) 및 식(3)에 있어서, R4 및 R5는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이다. 바람직한 R4 또는 R5는, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알콕시이다. R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R6 또는 R7은, 점도를 낮추기 위해, 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이다.
바람직한 알킬은, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 또는 옥틸이다. 더욱 바람직한 알킬은, 점도를 낮추기 위하여 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헵틸이다.
바람직한 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 또는 헵틸옥시이다. 점도를 낮추기 위하여, 더욱 바람직한 알콕시는, 메톡시 또는 에톡시이다.
바람직한 알케닐은, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 또는 5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 알케닐은, 점도를 낮추기 위하여 비닐, 1-프로페닐, 3-부테닐, 또는 3-펜테닐이다. 이 알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 점도를 낮추기 위하여 또는 그 외의 목적으로 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스가 바람직하다.
바람직한 알케닐옥시는, 비닐옥시, 알릴옥시, 3-부테닐옥시, 3-펜테닐옥시, 또는 4-펜테닐옥시이다. 점도를 낮추기 위하여, 더욱 바람직한 알케닐옥시는, 알릴옥시 또는 3-부테닐옥시이다.
적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알킬의 바람직한 예는, 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실, 7-플루오로헵틸, 또는 8-플루오로옥틸이다. 더욱 바람직한 예는, 유전율 이방성을 높이기 위해 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 또는 5-플루오로펜틸이다.
적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알케닐의 바람직한 예는, 2,2-디플루오로비닐, 3,3-디플루오로-2-프로페닐, 4, 4-디플루오로-3-부테닐, 5,5-디플루오로-4-펜테닐, 또는 6,6-디플루오로-5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 예는, 점도를 낮추기 위해 2,2-디플루오로비닐 또는 4,4-디플루오로-3-부테닐이다.
환 B 및 환 D는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이다. 「적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌」의 바람직한 예는, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 B 또는 환 D는, 점도를 낮추기 위해 1,4-시클로헥실렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 테트라하이드로피란-2,5-디일이며, 광학 이방성을 높이기 위해 1,4-페닐렌이다.
환 C는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로쿠로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일(FLF4), 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일(DBFF2), 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일(DBTF2), 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일(InF4)이다
Figure pat00021
바람직한 환 C는, 유전율 이방성을 높이기 위해 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌이다.
환 E 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 E 또는 환 F는 점도를 낮추기 위하여, 또는 상한 온도를 높이기 위하여, 1,4-시클로헥실렌이며, 하한 온도를 낮추기 위해 1,4-페닐렌이다.
Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z2 또는 Z3는, 점도를 낮추기 위해 단결합이며, 유전율 이방성을 높이기 위해메틸렌옥시이다. Z4는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z4는, 점도를 낮추기 위해 단결합이다.
b는, 0, 1, 2, 또는 3이며, c는 0 또는 1이며, 그리고 b와 c의 합은 3 이하이다. 바람직한 b는 점도를 낮추기 위해 1이며, 상한 온도를 높이기 위해 2 또는 3이다. 바람직한 c는 점도를 낮추기 위해 0이며, 하한 온도를 낮추기 위해 1이다. d는, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 d는 점도를 낮추기 위해 1이며, 상한 온도를 높이기 위해 2 또는 3이다.
(b) 제1 첨가물 및 제3 첨가물
식(1)에 있어서, X1은, -OH, -NH2, -OR3, -N(R3)2, -COOH, -SH, 또는 -Si(R3)3이다. 여기서, R3는 수소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 액정 조성물로의 높은 용해도의 관점에서, X1은 -OH 또는 -NH2인 것이 특히 바람직하다. -OH는, 높은 앵커력을 가지므로 -O-, -CO-, 또는 -COO-보다 바람직하다. 복수의 헤테로 원자(질소, 산소)를 가지는 기는, 특히 바람직하다. 이와 같은 극성기를 가지는 화합물은, 낮은 농도라도 유효하다. 화합물(1)은, 자외선이나 열에 대하여 안정한 것이 바람직하다. 화합물(1)을 조성물에 첨가했을 때, 이 화합물이 소자의 전압 유지율을 낮추지 않는 것이 바람직하다. 화합물(1)은, 낮은 휘발성을 가지는 것이 바람직하다. 바람직한 몰 질량은 130g/mol 이상이다. 더욱 바람직한 몰 질량은 150g/mol∼700g/mol의 범위이다. 바람직한 화합물(1)은, 아크릴로일옥시(-OCO-CH=CH2), 메타크릴로일옥시(-OCO-(CH3)C=CH2)와 같은 중합성 기를 가진다.
R1은, 수소 또는 탄소수 1∼15의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 R1은, 탄소수 1∼10의 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 또는 탄소수 1∼9의 알콕시이다. 더욱 바람직한 R1은, 탄소수 1∼10의 알킬이다. R2는, 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 R2는, 탄소수 1∼3의 알킬이다. 더욱 바람직한 R2는, 메틸이다.
환 A1 및 환 A2는, 1,2-시클로프로필렌, 1,3-시클로부틸렌, 1,3-시클로펜틸렌, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헵틸렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼10의 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 탄소수 1∼9의 알콕시, 또는 탄소수 2∼9의 알케닐옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 A1 또는 환 A2는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 3-에틸-1,4-페닐렌이며, 특히 바람직한 환 A1 또는 환 A2는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 또는 3-에틸-1,4-페닐렌이다.
Z1은, 단결합 또는 탄소수 1∼6의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z1은, 단결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, 또는 -CF=CF-이다. 더욱 바람직한 Z1은, 단결합이다.
Sp1, Sp2, Sp3, 및 Sp4는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp1, Sp2, Sp3, 및 Sp4는, 단결합 또는 탄소수 1∼5의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있다. 더욱 바람직한 Sp1, Sp2, Sp3, 및 Sp4는, 단결합 또는 탄소수 1∼5의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있다.
Sp5는, 탄소수 2∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp5는 -CH2CH2-이다.
M1, M2, M3, 및 M4는, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다. 바람직한 M1, M2, M3, 및 M4는, 수소, 또는 탄소수 1∼3의 알킬이다.
a는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이다. 바람직한 a는, 1 또는 2이다.
식(1-1)∼식(1-7)에 있어서, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, 및 Y6는, 수소, 불소, 메틸, 또는 에틸이다.
식(5-1) 및 식(5-2)에 있어서, R50은, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R50은, 탄소수 1∼10의 알킬이다. R51은, -OH, -NH2, -OR53, -N(R53)2, -COOH, -SH, 또는 -Si(R53)3로 표시되는 기이며, 여기서, R53은, 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있다. 액정 조성물로의 높은 용해도의 관점에서, R51은 -OH 또는 -NH2인 것이 바람직하다.
환 A50 및 환 B50은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다.
Z50은, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, 또는 -CF=CF-이다. 특히 바람직한 Z50은, 단결합이다.
Sp51, Sp53 및 Sp54는, 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있다. Sp52는, 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp51, Sp52, Sp53 및 Sp54는, 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이다.
a50은, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 바람직하게는 1, 또는 2이다.
(c) 제2 첨가물
식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 G 또는 환 J는, 페닐이다. 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 I는, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이다.
Z5 및 Z6는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z5 또는 Z6는, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, 또는 -OCO-이다. 더욱 바람직한 Z5 또는 Z6는, 단결합이다.
P1, P2, 및 P3는, 중합성 기이다. 바람직한 P1, P2, 또는 P3는, 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 기의 군으로부터 선택된 중합성 기이다. 더욱 바람직한 P1, P2, 또는 P3는, 식(P-1), 식(P-2), 또는 식(P-3)으로 표시되는 기이다. 특히 바람직한 P1, P2, 또는 P3는, 식(P-1) 또는 식(P-2)으로 표시되는 기이다. 가장 바람직한 P1, P2, 또는 P3는, 식(P-1)으로 표시되는 기이다. 식(P-1)으로 표시되는 바람직한 기는, -OCO-CH=CH2 또는 -OCO-C(CH3)=CH2이다. 식(P-1)∼식(P-5)의 파선은, 결합하는 부위를 나타낸다.
Figure pat00022
식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M5, M6, 및 M7은, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다. 바람직한 M5, M6, 또는 M7은, 반응성을 높이기 위해 수소 또는 메틸이다. 더욱 바람직한 M5는 수소 또는 메틸이며, 더욱 바람직한 M6 또는 M7은 수소이다.
Sp6, Sp7, 및 Sp8은, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp6, Sp7, 또는 Sp8은, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -CO-CH=CH-, 또는 -CH=CH-CO-이다. 더욱 바람직한 Sp6, Sp7, 또는 Sp8은, 단결합이다.
h는, 0, 1, 또는 2이다. 바람직한 h는, 0 또는 1이다. e, f, 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f, 및 g의 합은, 1 이상이다. 바람직한 e, f, 또는 g는, 1 또는 2이다.
다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 나타낸다. 바람직한 화합물(1)은, 항 2에 기재된 화합물(1-1)∼화합물(1-7)이다. 이들 화합물에 있어서, 제1 첨가물 중 적어도 1개가, 화합물(1-1)∼화합물(1-3)인 것이 바람직하다. 제1 첨가물 중 적어도 2개가, 화합물(1-1) 및 화합물(1-2)의 조합인 것이 바람직하다.
바람직한 화합물(2)은, 항 5에 기재된 화합물(2-1)∼화합물(2-33)이다. 이들 화합물에 있어서, 제1 성분 중 적어도 1개가, 화합물(2-1), 화합물(2-3), 화합물(2-6), 화합물(2-8), 화합물(2-10), 화합물(2-13), 화합물(2-14), 또는 화합물(2-18)인 것이 바람직하다. 제1 성분 중 적어도 2개가, 화합물(2-1) 및 화합물(2-8), 화합물(2-1) 및 화합물(2-14), 화합물(2-3) 및 화합물(2-8), 화합물(2-3) 및 화합물(2-10), 화합물(2-3) 및 화합물(2-14), 화합물(2-6) 및 화합물(2-8), 화합물(2-6) 및 화합물(2-10), 화합물(2-6) 및 화합물(2-18), 또는 화합물(2-10) 및 화합물(2-14)의 조합인 것이 바람직하다.
바람직한 화합물(3)은, 항 8에 기재된 화합물(3-1)∼화합물(3-13)이다. 이들 화합물에 있어서, 제2 성분 중 적어도 1개가, 화합물(3-1), 화합물(3-3), 화합물(3-5), 화합물(3-6), 화합물(3-8), 또는 화합물(3-9)인 것이 바람직하다. 제2 성분 중 적어도 2개가 화합물(3-1) 및 화합물(3-3), 화합물(3-1) 및 화합물(3-5), 또는 화합물(3-1) 및 화합물(3-6)의 조합인 것이 바람직하다.
바람직한 화합물(4)은, 항 12에 기재된 화합물(4-1)∼화합물(4-29)이다. 이들 화합물에 있어서, 제2 첨가물 중 적어도 1개가, 화합물(4-1), 화합물(4-2), 화합물(4-24), 화합물(4-25), 화합물(4-26), 화합물(4-27)또는 화합물(4-29)인 것이 바람직하다. 제2 첨가물 중 적어도 2개가, 화합물(4-1) 및 화합물(4-2), 화합물(4-1) 및 화합물(4-18), 화합물(4-2) 및 화합물(4-24), 화합물(4-2) 및 화합물(4-25), 화합물(4-2) 및 화합물(4-26), 화합물(4-25) 및 화합물(4-26), 또는 화합물(4-18) 및 화합물(4-24)의 조합인 것이 바람직하다.
여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 제1 첨가물 이외의 첨가물을 설명한다. 이와 같은 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 금지제, 극성 화합물 등이다. 액정 분자의 나선 구조를 유도하여 비틀림각을 부여할 목적으로서, 광학 활성 화합물이 조성물에 첨가된다. 이와 같은 화합물의 예는, 화합물(6-1)∼화합물(6-5)이다. 광학 활성 화합물의 바람직한 비율은 약 5질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 0.01질량%∼약 2질량%의 범위이다.
Figure pat00023
대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지하기 위하여, 또는 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여, 산화방지제가 조성물에 첨가된다. 산화방지제의 바람직한 예는, 화합물(7-1)∼화합물(7-3) 등이다.
Figure pat00024
화합물(7-2)은, 휘발성이 작으므로, 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하는 데 유효하다. 산화방지제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 600ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 100ppm∼약 300ppm의 범위이다.
자외선 흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 트리아졸 유도체 등이다.입체 장애가 있는 아민과 같은 광안정제도 또한 바람직하다. 광안정제의 바람직한 예는, 화합물(8-1)∼화합물(8-16) 등이다. 이들 흡수제나 안정제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않기 위하여 약 10000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.
Figure pat00025
Figure pat00026
소광제는, 액정성 화합물이 흡수한 광 에너지를 수용하고, 열 에너지로 변환함으로써, 액정성 화합물의 분해를 방지하는 화합물이다. 소광제의 바람직한 예는, 화합물(9-1)∼화합물(9-7) 등이다. 이 소광제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 하한 온도를 높이지 않기 위하여 약 20000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.
Figure pat00027
GH(guest host) 모드의 소자에 적합시키기 위하여, 아조계 색소, 안트라퀴논계 색소 등과 같은 2색성 색소가 조성물에 첨가된다. 색소의 바람직한 비율은, 약 0.01질량%∼약 10질량%의 범위이다.
거품이 이는 것을 방지하기 위하여, 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일 등의 소포제가 조성물에 첨가된다. 소포제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 1ppm 이상이며, 표시 불량을 방지하기 위해 약 1000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 1ppm∼약 500ppm의 범위이다.
고분자 지지 배향(PSA)형의 소자에 적합시키기 위해 중합성 화합물을 사용할 수 있다. 화합물(1), 화합물(4), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)은 이 목적에 적합하다. 화합물(1), 화합물(4), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)과 함께, 화합물(1), 화합물(4), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)과는 상이한, 그 외의 중합성 화합물을 조성물에 첨가할 수도 있다. 이와 같은 중합성 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐 화합물, 비닐옥시 화합물, 프로페닐에테르, 에폭시 화합물(옥시란, 옥세탄), 비닐케톤 등의 화합물이다. 더욱 바람직한 예는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트다. 화합물(1), 화합물(4), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)의 종류를 변경하는 것에 의해, 또는 화합물(1), 화합물(4), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)에 그 외의 중합성 화합물을 적절한 비로 조합함으로써, 중합성 화합물의 반응성이나 액정 분자의 프리틸트각을 조정할 수 있다. 프리틸트각을 최적화함으로써, 소자의 짧은 응답 시간을 달성할 수 있다. 액정 분자의 배향이 안정화되므로, 큰 콘트라스트비나 긴 수명을 달성할 수 있다.
이 중합성 화합물은 자외선 조사에 의해 중합한다. 광중합 개시제 등이 적절한 개시제의 존재 하에서 중첩시킬 수도 있다. 중합을 위한 적절한 조건, 개시제의 적절한 타입, 및 적절한 양은, 당업자에게는 기지(旣知)이며, 문헌에 기재되어 있다. 예를 들면, 광중합개시제인 Irgacure651(등록상표; BASF), Irgacure184(등록상표; BASF), 또는 Darocur1173(등록상표; BASF)이 라디칼 중합에 대하여 적절하다. 광중합 개시제의 바람직한 비율은, 중합성 화합물의 질량에 기초하여 약 0.1질량%∼약 5질량%의 범위이다. 더욱 바람직한 비율은 약 1질량%∼약 3질량%의 범위이다.
이 중합성 화합물을 보관할 때, 중합을 방지하기 위해 중합 금지제를 첨가할 수도 있다. 중합성 화합물은, 통상은 중합 금지제를 제거하지 않은 채 조성물에 첨가된다. 중합 금지제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-tert-부틸카테콜, 4-메톡시페놀, 페노티아진 등이다.
극성 화합물은, 극성을 가지는 유기 화합물이다. 여기서는, 이온 결합을 가지는 화합물은 포함되지 않는다. 산소, 유황, 및 질소와 같은 원자는, 보다 전기적으로 음성이며, 부분적인 음전하를 가지는 경향이 있다. 탄소 및 수소는 중성이거나, 또는 부분적인 양전하를 가지는 경향이 있다. 극성은, 화합물 중의 다른 종류의 원자 사이에서 부분 전하가 균등하게 분포되지 않는 것에 의해 생긴다. 예를 들면, 극성 화합물은, -OH, -COOH, -SH, -NH2, >NH, >N-과 같은 부분 구조 중 적어도 1개를 가진다.
일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 이들 화합물은 기지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 합성법을 예시한다. 화합물(1)의 합성법은, 실시예의 항에 기재한다. 화합물(2-1)은, 일본특표평2-503441호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(3-5)은, 일본공개특허 소57-165328호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(4-18)은 일본공개특허 평7-101900호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(7-1)은, 알드리치(Sigma-Aldrich Corporation)로부터 입수할 수 있다. 화합물(7-2) 등은, 미국특허 3660505호 명세서에 기재된 방법에 의해 합성한다.
합성법을 기재하지 않은 화합물은, 오가닉·신세시스(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.), 오가닉·리액션즈(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.), 콤프리헨시브·오가닉·신세시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험화학강좌(마루젠(丸善)) 등의 서적에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 조성물은, 이와 같이 하여 얻은 화합물로부터 공지의 방법에 의해 조제된다. 예를 들면, 성분 화합물을 혼합하고, 그리고 가열에 의해 서로 용해시킨다.
마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다. 대부분의 조성물은, 약 -10℃ 이하의 하한 온도, 약 70℃ 이상의 상한 온도, 그리고, 약 0.07∼약 0.20의 범위 광학 이방성을 가진다. 성분 화합물의 비율을 제어함으로써, 또는 기타의 액정성 화합물을 혼합함으로써, 약 0.08∼약 0.25의 범위 광학 이방성을 가지는 조성물을 조제할 수도 있다. 또한, 시행 착오에 의해 약 0.10∼약 0.30의 범위 광학 이방성을 가지는 조성물을 조제할 수도 있다. 이 조성물을 함유하는 소자는 큰 전압 유지율을 가진다. 이 조성물은 AM 소자에 적합하다. 이 조성물은 투과형의 AM 소자에 특히 적합하다. 이 조성물은, 네마틱상을 가지는 조성물로서의 사용, 광학 활성 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용이 가능하다.
이 조성물은 AM 소자로의 사용이 가능하다. 또한 PM 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물은, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, FPA 등의 모드를 가지는 AM 소자 및 PM 소자로의 사용이 가능하다. TN, OCB, IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는AM 소자로의 사용은 특히 바람직하다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서, 전압이 무인가일 때, 액정 분자의 배향이 유리 기판에 대하여 병행이어도 되고, 또는 수직이라도 된다. 이 소자가 반사형, 투과형, 또는 반투과형이라도 된다. 투과형의 소자로의 사용은 바람직하다. 비결정 실리콘-TFT 소자 또는 다결정 실리콘-TFT 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물을 마이크로캡슐화하여 제작한 NCAP(nematic curvilinear aligned phase)형의 소자나, 조성물 중에 3차원의 그물눈형 고분자를 형성시킨 PD(polymer dispersed)형의 소자에도 사용할 수 있다.
고분자 지지 배향형의 소자를 제조하는 방법의 하나의 예는, 다음과 같다. 어레이 기판과 컬러 필터 기판으로 불리우는 2개의 기판을 가지는 소자를 준비한다. 이 기판은 배향막을 가진다. 이 기판의 적어도 1개는, 전극층을 가진다. 액정성 화합물을 혼합하여 액정 조성물을 조제한다. 이 조성물에 중합성 화합물을 첨가한다. 필요에 따라 첨가물을 더욱 첨가할 수도 있다. 이 조성물을 소자에 주입한다. 이 소자에 전압을 인가한 상태에서 광조사한다. 자외선이 바람직하다. 광조사에 의해 중합성 화합물을 중합시킨다. 이 중합에 의해, 중합체를 함유하는 조성물이 생성된다. 고분자 지지 배향형의 소자는, 이와 같은 수순으로 제조한다.
이 수순에 있어서, 전압을 인가했을 때, 액정 분자가 배향막 및 전기장의 작용에 의해 배향한다. 이 배향을 따라 중합성 화합물의 분자도 배향한다. 이 상태에서 중합성 화합물이 자외선에 의해 중합하므로, 이 배향을 유지한 중합체가 생성된다. 이 중합체의 효과에 의해, 소자의 응답 시간이 단축된다. 화상의 소부는, 액정 분자의 동작 불량이므로, 이 중합체의 효과에 의해 소부도 동시에 개선되게 된다. 그리고, 조성물 중의 중합성 화합물을 미리 중합시키고, 이 조성물을 액정 표시 소자의 기판의 사이에 배치하는 것도 가능할 것이다.
화합물(1), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)과 같은 중합성 기를 가지는 극성 화합물(즉, 중합성 화합물)을 사용하는 경우에는, 소자의 기판에 배향막은 불필요하다. 배향막을 가지고 있지 않은 소자는, 앞서의 단락에 기재한 수순을 따라 배향막을 가지고 있지 않은 기판에서 제조한다.
이 수순에 있어서, 화합물(1), 화합물(5-1), 및 화합물(5-2)은, 극성기가 기판 표면과 상호 작용하므로, 기판 상에 배열한다. 이 배열을 따라 액정 분자가 배향된다. 전압을 인가했을 때, 액정 분자의 배향이 더욱 촉진된다. 이 상태에서 중합성 기가 자외선에 의해 중합하므로, 이 배향을 유지한 중합체가 생성된다. 이 중합체의 효과에 의해, 액정 분자의 배향이 추가적으로 안정화하고, 소자의 응답 시간이 단축된다. 화상의 소부는, 액정 분자의 동작 불량이므로, 이 중합체의 효과에 의해 소부도 동시에 개선되게 된다.
[실시예]
실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다. 본 발명은, 조성물 M1과 조성물 M2의 혼합물을 포함한다. 본 발명은, 실시예의 조성물 중 적어도 2개를 혼합한 혼합물도 포함한다. 합성한 화합물은, NMR 분석 등의 방법에 의해 확인했다. 화합물, 조성물 및 소자의 특성은, 하기 방법에 의해 측정했다.
NMR 분석: 측정 시에는, 브루커바이오스핀(Bruker BioSpin)사에서 제조한 DRX-500을 사용했다. 1H-NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 측정은, 실온에서, 500MHz, 적산 횟수 16회의 조건에서 행하였다. 테트라메틸실란을 내부 표준으로서 사용했다. 19F-NMR의 측정에서는, CFCl3를 내부 표준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 행하였다. 핵자기 공명 스펙트럼(spectrum)의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블릿(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), quin은 퀸테트(quintet), sex는 섹스텟(sextet), m은 멀티플렛, br은 브로드인 것을 의미한다.
가스그로마토 분석: 측정 시에는 시마즈제작소(島津製作所)에서 제조한 GC-14B형 가스 크로마토그래피를 사용했다. 캐리어 가스는 헬륨(2mL/분)이다. 시료기화실을 280℃로, 검출기(FID)를 300℃로 설정했다. 성분 화합물의 분리 시에는, Agilent Technologies Inc.에서 제조한 캐필러리 컬럼 DB-1(길이 30m, 내경(內徑) 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛; 고정 액상(液相)은 디메틸폴리실록산; 무극성)을 사용했다. 이 컬럼은, 200℃에서 2분간 유지한 후, 5℃/분의 비율로 280℃까지 승온(昇溫)했다. 시료는 아세톤 용액(0.1질량%)에 조제한 후, 그 1μL을 시료기화실에 주입했다. 기록계는 시마즈제작소에서 제조한 C-R5A형 Chromatopac, 또는 그와 동등품이다. 얻어진 가스 크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타낸다.
시료를 희석하기 위한 용매는, 클로로포름, 헥산 등을 사용할 수도 있다. 성분 화합물을 분리하기 위하여, 하기 캐필러리 컬럼을 사용할 수도 있다. Agilent Technologies Inc.에서 제조한 HP-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛), Restek Corporation에서 제조한 Rtx-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛), SGE International Pty. Ltd에서 제조한 BP-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛). 화합물 피크의 중첩을 방지할 목적으로 시마즈제작소에서 제조한 캐필러리 컬럼 CBP1-M50-025(길이 50m, 내경 0.25㎜, 막 두께 0.25㎛)를 사용할 수도 있다.
조성물에 함유되는 액정성 화합물의 비율은, 다음과 같은 방법으로 산출해도 된다. 액정성 화합물의 혼합물을 가스크로마토그래피(FID)로 분석한다. 가스 크로마토그램에서의 피크의 면적비는 액정성 화합물의 비율에 상당한다. 상기한 캐필러리 컬럼을 사용했을 때는, 각각의 액정성 화합물의 보정 계수를 1로 간주해도 된다. 따라서, 액정성 화합물의 비율(질량%)은, 피크의 면적비로부터 산출할 수 있다.
측정 시료: 조성물 및 소자의 특성을 측정할 때는, 조성물을 그대로 시료로서 사용했다. 화합물의 특성을 측정할 때는, 이 화합물(15질량%)을 모액정(85질량%)에 혼합함으로써 측정용의 시료를 조제했다. 측정에 의해 얻어진 값으로부터 외삽법에 의해 화합물의 특성값을 산출했다. (외삽값)={(시료의 측정값)-0.85×(모액정의 측정값)}/0.15. 이 비율로 스멕틱상(또는 결정)이 25℃에서 석출(析出)될 때는, 화합물과 모액정의 비율을 10질량%:90질량%, 5질량%:95질량%, 1질량%:99질량%의 순서로 변경했다. 이 외삽법에 의해 화합물에 대한 상한 온도, 광학 이방성, 점도, 및 유전율 이방성의 값을 구했다.
하기 모액정을 사용했다. 성분 화합물의 비율은 질량%로 나타낸다.
Figure pat00028
측정 방법: 특성의 측정은 하기 방법으로 행하였다. 이들 중 대부분은, 사단 법인 전자정보기술산업협회(Japan Electronics and Information Technology Industries Association; JEITA라고 함)에서 심의 제정되는 JEITA 규격(JEITA·ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이것을 수식한 방법이었다. 측정에 사용한 TN 소자에는, 박막 트랜지스터(TFT)를 장착하지 않았다.
(1) 네마틱상의 상한 온도(NI; ℃): 편광현미경을 구비한 융점측정장치의 핫 플레이트(hot plate)에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성(等方性) 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정했다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.
(2) 네마틱상의 하한 온도(TC; ℃): 네마틱상을 가지는 시료를 유리병에 넣고, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃의 프리저(freezer) 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰했다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상인 채로이며, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화되었을 때, TC를<-20℃로 기재했다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.
(3) 점도(벌크(bulk) 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는 도쿄계기(東京計器) 가부시키가이샤에서 제조한 E형 회전점도계를 사용했다.
(4) 점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는, 도요테크니카 가부시키가이샤에서 제조한 회전 점성율 측정 시스템 LCM-2형을 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 10㎛인 VA 소자에 시료를 주입했다. 이 소자에 직사각형파(55V, 1ms)를 인가했다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이 측정값 및 유전율 이방성을 사용하여, 회전 점도의 값을 얻었다. 유전율 이방성은, 측정(6)에 기재된 방법으로 측정했다.
(5) 광학 이방성(굴절율 이방성; Δn; 25℃에서 측정): 측정은, 파장 589nm의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 압베(Abbe) 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하했다. 굴절율 n∥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정했다. 굴절율 n⊥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정했다. 광학 이방성의 값은, Δn=n∥ - n⊥의 식으로부터 계산했다.
(6) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥ 의 식으로부터 계산했다. 유전율(ε∥ 및 ε⊥)은 다음과 같이 측정했다.
1) 유전율(ε∥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 옥타데실트리에톡시실란(0.16mL)의 에탄올(20mL)용액을 도포했다. 유리 기판을 스피너(spinner)로 회전시킨 후, 150℃에서 1시간 가열했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화시키는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축(長軸) 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정했다.
2) 유전율(ε⊥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포했다. 이 유리 기판을 소성한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 행하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 트위스트 각이 80도인 TN 소자에 시료를 주입했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다.
(7) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V): 측정 시에는 오쓰카(大塚) 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화시키는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 인가하는 전압(60Hz, 직사각형파)은 0V로부터 20V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성했다. 임계값 전압은 투과율이 10%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.
(8) 전압 유지율(초기 VHR; 60℃에서 측정; %): 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)은 3.5㎛였다. 이 소자는 시료를 주입한 후 자외선으로 경화시키는 접착제로 밀폐했다. 이 TN 소자에 펄스 전압(1V로 60마이크로초)을 인가하여 충전했다. 감쇠하는 전압을 고속 전압계로 166.6밀리초 동안 측정하고, 단위 주기에서의 전압 곡선과 가로축의 사이의 면적 A를 구했다. 면적 B는 감쇠하지 않았을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 나타낸다.
(9) 전압 유지율(UV-VHR; 60℃에서 측정; %): 시료를 주입한 TN 소자에 자외선을 조사한 후, 전압 유지율을 측정하고, 자외선에 대한 안정성을 평가했다. 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 셀 갭은 3.5㎛였다. 이 소자에 시료를 주입하고, 광원으로서 UV2를 사용하고, 5mW의 광을 166.6분 조사했다. 그 후, 초기 VHR과 동일한 측정 조건으로, UV-VHR의 측정을 행하였다. 큰 UV-VHR을 가지는 조성물은 자외선에 대하여 큰 안정성을 가진다. UV-VHR은 90% 이상이 바람직하고, 95% 이상이 더욱 바람직하다.
(10) 전압 유지율(가열 VHR; 60℃에서 측정; %): 시료를 주입한 TN 소자를 120℃의 항온조 내에서 20시간 가열한 후, 전압 유지율을 측정하고, 열에 대한 안정성을 평가했다. 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 셀 갭은 3.5㎛였다. 이 소자에 시료를 주입하고, 120℃의 항온조 내에서 20시간 가열했다. 그 후, 초기 VHR과 동일한 측정 조건으로, 가열 VHR의 측정을 행하였다. 큰 가열 VHR을 가지는 조성물은 열에 대하여 큰 안정성을 가진다. 가열 VHR은 90% 이상이 바람직하고, 95% 이상이 더욱 바람직하다.
(11) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카 전자 가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 로 패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 3.5㎛이며, 배향막을 가지고 있지 않은 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화시키는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에, 30V의 전압을 인가하면서 78mW/cm2(405nm)의 자외선을 449초간(35J) 조사했다. 자외선의 조사 시에는, 아이그래픽스 가부시키가이샤에서 제조한 자외 경화용 멀티메탈램프 M04-L41을 사용했다. 이 소자에 직사각형파(120Hz)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 직사각형파의 최대 전압은 투과율이 90%가 되도록 설정했다. 직사각형파의 최저 전압은 투과율이 0%가 되는 2.5V로 설정했다. 응답 시간은 투과율 10%로부터 90%로 변화되는 데 요한 시간(상승 시간; rise time; 밀리초)으로 나타낸다.
(12) 탄성 상수(K11: 스프레이(splay) 탄성 상수, K33: 벤드(bend) 탄성 상수; 25℃에서 측정; pN): 측정 시에는 가부시키가이샤 도요테크니카에서 제조한 EC-1형 탄성 상수 측정기를 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 수직 배향 셀에 시료를 넣었다. 이 셀에 20볼트로부터 0볼트의 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정했다. 측정한 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을 『액정 디바이스 핸드북』(일간공업신문사), 75페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.100)으로부터 탄성 상수의 값을 얻었다.
(13) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm): 전극을 구비한 용기에 시료 1.0mL를 주입했다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전류를 측정했다. 비저항은 다음 식으로부터 산출했다. (비저항)= {(전압)×(용기의 전기 용량)}/ {(직류 전류)×(진공의 유전율)}.
(14) 프리틸트각(도): 프리틸트각의 측정 시에는, 분광 엘립소미터 M-2000U(J. A. Woollam Co., Inc. 제조)를 사용했다.
(15) 배향 안정성(액정 배향축 안정성): 액정 표시 소자의 전극측 액정 배향축의 변화를 평가했다. 스트레스 인가 전의 전극측의 액정 배향 각도 φ(before)를 측정하고, 그 후, 소자에 직사각형파 4.5V, 60Hz를 20분간 인가한 후, 1초간 쇼트하고, 1초 후 및 5분 후에 전극 측의 액정 배향 각도 φ(after)를 다시 측정했다. 이 값으로부터, 1초 후 및 5분 후의 액정 배향 각도의 변화 Δφ(deg.)를 하기 식을 사용하여 산출했다.
Δφ(deg.)=φ(after)-φ(before) (식 2)
이 측정은 J. Hilfiker, B. Johs, C. Herzinger, J. F. Elman, E. Montbach, D. Bryant, and P. J. Bos, Thin Solid Films, 455-456, (2004) 596-600을 참고하여 행하였다. Δφ가 작은 쪽이 액정 배향축의 변화율이 작고, 액정 배향축의 안정성이 양호하다고 할 수 있다.
[합성예 1]
화합물(PC-1)의 합성
Figure pat00029
제1 공정
트리플루오로메탄술폰산 무수물(25.0g) 및 디클로로메탄(80.0ml)을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각했다. 거기에, 화합물(T-1)(10.3g) 및 트리에틸아민(8.97g)의 디클로로메탄(160ml) 용액을 천천히 적하했다. 얻어진 용액을 에틸렌글리콜(165g)에 주입하고, 실온에서 12시간 교반했다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 수층(水層)을 디클로로메탄으로 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피(용적비, 헵탄:아세트산 에틸=1:1)로 정제하여, 화합물(T-2)(6.18g; 44%)을 얻었다.
제2 공정
화합물(T-2)(6.18g), 3,4-디하이드로-2H-피란(3.57g), 피리디늄 p-톨루엔술포네이트(PPTS)(0.970g), 및 디클로로메탄(60.0ml)을 반응기에 넣고, 실온에서 12시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 수층을 디클로로메탄으로 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피(용적비, 헵탄:아세트산 에틸=4:1)로 정제하여, 화합물(T-3)(9.15g; 97%)을 얻었다. 그리고, THP는 테트라하이드로피라닐기를 나타낸다.
제3 공정
화합물(T-3)(9.15g), THF(45.0ml), 및 물(45.0ml)을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각했다. 거기에 수산화 리튬 일수화물(3.14g)을 가하고, 실온으로 되돌리면서 7시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 6N 염산(15ml)을 천천히 가하여 산성으로 한 후, 수층을 아세트산 에틸로 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하여 화합물(T-4)(5.07g; 59%)을 얻었다.
제4 공정
국제공개 제2014/097952호에 기재된 방법에 따라 합성한 화합물(T-5)(124g), 트리에틸아민(52.4g), 및 THF(3100ml)를 반응기에 넣고 0℃로 냉각했다. 거기에, 화합물(T-6)(50.0g)을 천천히 적하하고, 50℃에서 3시간 교반했다. 반응 혼합물을 식염수에 주입하고, 수층을 tert-부틸메틸에테르로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 및 식염수로 순차적으로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피(용적비, 헵탄:아세트산 에틸=4:1)로 정제하여, 화합물(T-7)(55.6g; 37%)을 얻었다.
제5 공정
화합물(T-4)(3.64g), 화합물(T-7)(5.00g), DMAP(0.807g), 및 디클로로메탄(75.0ml)을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각했다. 거기에 DCC(4.09g)의 디클로로메탄(25.0ml) 용액을 천천히 적하하고, 실온으로 되돌리면서 12시간 교반하였다. 불용물을 여과한 후, 반응 혼합물을 물에 주입하고, 수층을 디클로로메탄으로 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피(용적비, 헵탄:아세트산 에틸=5:1)로 정제하여, 화합물(T-8)(7.35g; 94%)을 얻었다.
제6 공정
화합물(T-8)(7.35g), PPTS(1.56g), THF(37.0ml), 및 메탄올(37.0ml)을 반응기에 넣고, 50℃에서 4시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 수층을 아세트산 에틸로 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피(용적비, 톨루엔:아세트산 에틸=2:1)로 정제했다. 헵탄으로부터의 재결정에 의해 더욱 정제하여, 화합물(PC-1)(3.54g; 56%)을 얻었다.
얻어진 화합물(PC-1)의 NMR 분석값은 아래와 같다.
1H-NMR: 화학 시프트δ(ppm; CDCl3): 6.30(s, 1H), 6.09(s, 1H), 5.88(d, J=1.2Hz, 1H), 5.57(s, 1H), 4.35-4.26(m, 2H), 4.24(s, 2H), 4.21-4.14(m, 2H), 3.78-3.73(m, 2H), 3.62(t, J=4.7Hz, 2H), 2.27(t, J=6.3Hz, 1H), 1.97-1.90(m, 4H), 1.85-1.64(m, 8H), 1.48-1.38(m, 1H), 1.34-1.18(m, 6H), 1.18-0.78(m, 16H).
화합물(PC-1)의 물성은 하기와 같다.
전이 온도: C 37.3 I.
합성예에 기재된 방법을 참고로 하면서, 화합물(1-1)∼화합물(1-7)을 합성할 수 있다.
실시예에서의 화합물은, 하기 표 3의 정의에 기초하여 기호에 의해 표시하였다. 표 3에 있어서, 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는 트랜스이다. 기호의 뒤에 있는 괄호 내의 번호는 화합물의 번호에 대응한다. (-)의 기호는 그 외의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율(백분율)은, 액정 조성물의 질량에 기초한 질량백분율(질량%)이다. 마지막으로, 조성물의 특성값을 정리하여 나타내었다.
[표 3]
Figure pat00030
소자의 실시예
1. 원료
배향막을 가지고 있지 않은 소자에, 극성 화합물을 첨가한 액정 조성물을 주입했다. 자외선을 조사한 후, 이 소자에서의 액정 분자의 수직 배향성을 검토했다. 처음에 원료를 설명한다. 원료는, 조성물 M1∼조성물 M25, 극성 화합물(PC-1)∼극성 화합물(PC-10), 중합성 화합물(RM-1)∼중합성 화합물(RM-8)이며, 상기 순서로 리스트업한다.
[조성물 M1]
Figure pat00031
NI=73.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.113; Δε=-4.0; Vth=2.18V; η=22.6mPa·s.
[조성물 M2]
Figure pat00032
NI=82.8℃; Tc<-30℃; Δn=0.118; Δε=-4.4; Vth=2.13V; η=22.5mPa·s.
[조성물 M3]
Figure pat00033
NI=78.1℃; Tc<-30℃; Δn=0.107; Δε=-3.2; Vth=2.02V; η=15.9mPa·s.
[조성물 M4]
Figure pat00034
NI=88.5℃; Tc<-30℃; Δn=0.108; Δε=-3.8; Vth=2.25V; η=24.6mPa·s; VHR-1=99.1%; VHR-2=98.2%; VHR-3=97.8%.
[조성물 M5]
Figure pat00035
NI=81.1℃; Tc<-30℃; Δn=0.119; Δε=-4.5; Vth=1.69V; η=31.4mPa·s.
[조성물 M6]
Figure pat00036
NI=98.8℃; Tc<-30℃; Δn=0.111; Δε=-3.2; Vth=2.47V; η=23.9mPa·s.
[조성물 M7]
Figure pat00037
NI=77.5℃; Tc<-30℃; Δn=0.084; Δε=-2.6; Vth=2.43V; η=22.8mPa·s.
[조성물 M8]
Figure pat00038
NI=70.6℃; Tc<-20℃; Δn=0.129; Δε=-4.3; Vth=1.69V; η=27.0mPa·s.
[조성물 M9]
Figure pat00039
NI=93.0℃; Tc<-30℃; Δn=0.123; Δε=-4.0; Vth=2.27V; η=29.6mPa·s.
[조성물 M10]
Figure pat00040
NI=87.6℃; Tc<-30℃; Δn=0.126; Δε=-4.5; Vth=2.21V; η=25.3mPa·s.
[조성물 M11]
Figure pat00041
NI=93.0℃; Tc<-20℃; Δn=0.124; Δε=-4.5; Vth=2.22V; η=25.0mPa·s.
[조성물 M12]
Figure pat00042
NI=76.4℃; Tc<-30℃; Δn=0.104; Δε=-3.2; Vth=2.06V; η=15.6mPa·s.
[조성물 M13]
Figure pat00043
NI=78.3℃; Tc<-20℃; Δn=0.103; Δε=-3.2; Vth=2.17V; η=17.7mPa·s.
[조성물 M14]
Figure pat00044
NI=81.2℃; Tc<-20℃; Δn=0.107; Δε=-3.2; Vth=2.11V; η=15.5mPa·s.
[조성물 M15]
Figure pat00045
NI=88.7℃; Tc<-30℃; Δn=0.115; Δε=-1.9; Vth=2.82V; η=17.3mPa·s.
[조성물 M16]
Figure pat00046
NI=89.9℃; Tc<-20℃; Δn=0.122; Δε=-4.2; Vth=2.16V; η=23.4mPa·s.
[조성물 M17]
Figure pat00047
NI=77.1℃; Tc<-20℃; Δn=0.101; Δε=-3.0; Vth=2.04V; η=13.9mPa·s.
[조성물 M18]
Figure pat00048
NI=75.9℃; Tc<-20℃; Δn=0.114; Δε=-3.9; Vth=2.20V; η=24.7mPa·s.
[조성물 M19]
Figure pat00049
NI=75.9℃; Δn=0.101; Δε=-2.7.
[조성물 M20]
Figure pat00050
NI=78.4℃; Tc<-30℃; Δn=0.105; Δε=-2.7; Vth=2.43V; η=16.2mPa·s.
[조성물 M21]
Figure pat00051
NI=76.0℃; Tc<-20℃; Δn=0.097; Δε=-3.0; Vth=2.20V.
[조성물 M22]
Figure pat00052
NI=75.3℃; Δn=0.109; Δε=-3.1; Vth=2.29V.
[조성물 M23]
Figure pat00053
NI=73.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.100; Δε=-2.6.
[조성물 M24]
Figure pat00054
NI=74.8℃; Tc<-20℃; Δn=0.099; Δε=-3.2.
[조성물 M25]
Figure pat00055
NI=71.1℃; Tc<-20℃; Δn=0.105; Δε=-2.7.
[조성물 M26]
Figure pat00056
NI=75.6℃; Δn=0.104; Δε=-2.4.
[조성물 M27]
Figure pat00057
NI=76.5℃; Tc<-20℃; Δn=0.098; Δε=-3.0; Vth=2.15V; η=16.2mPa·s.
[조성물 M28]
Figure pat00058
NI=75.3℃; Tc<-20℃; Δn=0.102; Δε=-2.6; Vth=2.41V; η=17.5mPa·s.
이하의 극성 화합물(PC-1)∼극성 화합물(PC-7)을 제1 첨가물, 극성 화합물(PC-8)∼극성 화합물(PC-10)을 제3 첨가물로서 사용했다.
Figure pat00059
Figure pat00060
이하의 중합성 화합물(RM-1)∼중합성 화합물(RM-8)을 제2 첨가물로서 사용했다.
Figure pat00061
액정 표시 소자의 배향성
[실시예 1]
조성물(M1)에 제1 첨가물로서, 극성 화합물(PC-1)을 1.5질량%의 비율로 첨가했다. 이 극성 화합물을 첨가한 본 발명의 액정 조성물을, 배향막을 가지고 있지 않은 유리 기판의 VA 소자에 봉입(封入)하고, 조성물의 기판 상에서 수직 배향성을 확인한 바, 수직 배향성을 나타내었다.
[비교예 1]
비교로서, 조성물(M1)만을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 작성하고, 기판 상에서의 수직 배향성을 확인한 바, 수직 배향성을 나타내지 않았다.
[실시예 2∼32]
조성물의 종류 및 극성 화합물의 농도를 변경하여, 극성 화합물을 첨가한 액정 조성물을 조제하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수직 배향성을 확인했다. 조성물이 기판 상에 배향한 경우는 「○」, 배향하지 않는 경우에는 「×」로 표시하였다. 결과를 표 4에 정리하여 나타내었다.
[표 4] 액정 표시 소자의 수직 배향성
Figure pat00062
표 4의 결과로부터, 제1 첨가물을 첨가한 액정 조성물을 사용한 소자에서는, 수직 배향성을 나타내었다. 한편, 제1 첨가물을 첨가하지 않은 액정 조성물을 사용한 소자에서는 수직 배향성을 나타내지 않았다. 이 결과는, 본 발명의 제1 첨가물이 액정 표시 소자에서의 수직 배향성을 가지는 것을 나타내고 있다.
3. 극성 화합물의 용해성
[실시예 33∼35 및 비교예 2∼4]
조성물(M27) 및 조성물(M28)에, 극성 화합물(PC-1)∼극성 화합물(PC-3)을 3.0질량%의 비율로 첨가하여, 본 발명의 액정 조성물을 얻었다. 이 액정 조성물을 -20℃의 냉동고에 1주일 보존하고, 이 액정 조성물로부터 결정이 석출되지 않은 경우에는 「○」, 결정이 석출된 경우에는 「×」로 표시하였다. 비교로서, 제3 첨가물인 극성 화합물(PC-8)∼극성 화합물(PC-10)만을 첨가한 액정 조성물에 대하여, 동일한 방법으로 결정 석출의 유무를 관찰했다. 결과를 표 5에 정리하여 나타내었다.
[표 5] 극성 화합물의 용해성
Figure pat00063
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 33∼35의 액정 조성물에서는, 조성물이나 극성 화합물의 종류를 변경하였지만, 결정은 석출되지 않았다. 이 결과는, 본 발명의 극성 화합물 용해성이 양호한 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예 2∼4의 액정 조성물에서는, 결정이 석출되었다. 이 결과는, 제3 첨가물인 극성 화합물만의 첨가로는, 용해성이 불량한 것을 나타내고 있다. 또한, 상기 액정 조성물의 액정 표시 소자에서의 배향성을 확인한 바, 실시예 33∼35의 액정 조성물이, 비교예 2∼4보다 양호한 배향성을 나타내었다.
상기한 결과로부터, 극성기의 말단에 -O(CH2)nOH기를 도입한 분자 말단의 분지 구조에 중합성 기와 극성기를 가지는 극성 화합물은, 액정 표시 소자에서의 양호한 수직 배향성을 가지고, 또한 저온에서의 액정 조성물로의 양호한 용해성, 즉 네마틱상의 낮은 하한 온도를 가지는 것을 알 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 배향막을 가지고 있지 않은 소자에 있어서, 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다. 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자는, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명 등의 특성을 가지므로, 액정 프로젝터, 액정 TV 등에 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 첨가물로서 하기 식(1)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고 네마틱상(nematic phase) 및 음(-)의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물:
    Figure pat00064

    상기 식(1)에 있어서,
    R1은 수소 또는 탄소수 1∼15의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; 환 A1 및 환 A2는, 1,2-시클로프로필렌, 1,3-시클로부틸렌, 1,3-시클로펜틸렌, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헵틸렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼10의 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 탄소수 1∼10의 알콕시, 또는 탄소수 2∼10의 알케닐옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; a는 0, 1, 2, 3, 또는 4이며; Z1은 단결합 또는 탄소수 1∼6의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; Sp1, Sp2, Sp3 및 Sp4는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; Sp5는 탄소수 2∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고; M1, M2, M3 및 M4는, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이며; R2는 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; X1은, -OH, -NH2, -OR3, -N(R3)2, -COOH, -SH, 또는 -Si(R3)3이며, 여기서, R3는 수소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있음.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 첨가물로서 하기 식(1-1)∼식(1-7)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00065

    상기 식(1-1)∼식(1-7)에 있어서, R1은 탄소수 1∼10의 알킬이며; Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 및 Y6는, 수소, 불소, 메틸, 또는 에틸이며; Sp1 및 Sp4는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; R2는 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있음.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 첨가물의 비율이 10질량% 이하인, 액정 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 성분으로서 하기 식(2)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00066

    상기 식(2)에 있어서, R4 및 R5는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이며; 환 B 및 환 D는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 C는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로쿠로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; b는 0, 1, 2 또는 3이며, c는 0 또는 1이며, 그리고 b와 c의 합은 3 이하임.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 성분으로서 하기 식(2-1)∼식(2-35)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069

    상기 식(2-1)∼식(2-35)에 있어서, R4 및 R5는, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬임.
  6. 제4항에 있어서,
    제1 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 액정 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    제2 성분으로서 하기 식(3)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00070

    상기 식(3)에 있어서, R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 E 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z4는 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; d는 1, 2, 또는 3임.
  8. 제1항에 있어서,
    제2 성분으로서 하기 식(3-1)∼식(3-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00071

    상기 식(3-1)∼식(3-13)에 있어서, R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  9. 제7항에 있어서,
    제2 성분의 비율이 10질량%∼90질량%의 범위인, 액정 조성물.
  10. 제4항에 있어서,
    제2 성분으로서 하기 식(3)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00072

    상기 식(3)에 있어서, R6 및 R7은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 E 및 환 F는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z4는 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; d는 1, 2, 또는 3임.
  11. 제1항에 있어서,
    제2 첨가물로서 하기 식(4)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00073

    상기 식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Z5 및 Z6에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1, P2 및 P3는 중합성 기이며; Sp6, Sp7 및 Sp8은 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는 0, 1, 또는 2이며; e, f 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상임.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 식(4)에 있어서, P1, P2 및 P3가 하기 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기인, 액정 조성물:
    Figure pat00074

    상기 식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M5, M6 및 M7은, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬임.
  13. 제1항에 있어서,
    제2 첨가물로서 하기 식(4-1)∼식(4-29)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00075

    Figure pat00076

    Figure pat00077

    상기 식(4-1)∼식(4-29)에 있어서, P1, P2 및 P3는 하기 식(P-1)∼식(P-3)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기이며; Sp6, Sp7 및 Sp8은 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    Figure pat00078

    상기 식(P-1)∼식(P-3)에 있어서, M5, M6 및 M7은, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬임.
  14. 제11항에 있어서,
    제2 첨가물의 비율이 0.03질량%∼10질량%의 범위인, 액정 조성물.
  15. 제4항에 있어서,
    제2 첨가물로서 하기 식(4)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00079

    상기 식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Z5 및 Z6에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1, P2 및 P3는 중합성 기이며; Sp6, Sp7 및 Sp8은 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는 0, 1, 또는 2이며; e, f 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상임.
  16. 제7항에 있어서,
    제2 첨가물로서 하기 식(4)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00080

    상기 식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Z5 및 Z6에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1, P2 및 P3는 중합성 기이며; Sp6, Sp7 및 Sp8은 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는 0, 1, 또는 2이며; e, f 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상임.
  17. 제10항에 있어서,
    제2 첨가물로서 하기 식(4)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00081

    상기 식(4)에 있어서, 환 G 및 환 J는, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Z5 및 Z6에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1, P2 및 P3는 중합성 기이며; Sp6, Sp7 및 Sp8은 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 Sp6, Sp7 및 Sp8에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는 0, 1, 또는 2이며; e, f 및 g는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상임.
  18. 제1항에 있어서,
    제3 첨가물로서 하기 식(5-1) 및 식(5-2)으로 표시되는 중합성의 극성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00082

    상기 식(5-1) 및 식(5-2)에 있어서, R50은, 수소, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; R51은 -OH, -NH2, -OR53, -N(R53)2, -COOH, -SH 또는 -Si(R53)3로 표시되는 기이며, 여기서, R53은 수소 또는 탄소수 1∼5의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; 환 A50 및 환 B50은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z50은, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, 또는 -CF=CF-이며; Sp51, Sp53 및 Sp54는 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; Sp52는 단결합 또는 탄소수 1∼7의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; a50은 0, 1, 2, 3, 또는 4임.
  19. 제1항에 기재된 액정 조성물을 함유하는, 액정 표시 소자.
  20. 제1항에 기재된 액정 조성물을 함유하고, 이 액정 조성물중의 중합성 화합물이 중합된, 배향막을 가지고 있지 않은 액정 표시 소자.
KR1020190012973A 2018-04-26 2019-01-31 액정 조성물 및 액정 표시 소자 KR20190124631A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018085333 2018-04-26
JPJP-P-2018-085333 2018-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190124631A true KR20190124631A (ko) 2019-11-05

Family

ID=68357508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190012973A KR20190124631A (ko) 2018-04-26 2019-01-31 액정 조성물 및 액정 표시 소자

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2019194306A (ko)
KR (1) KR20190124631A (ko)
CN (1) CN110408410A (ko)
TW (1) TW201945525A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021253625A1 (zh) * 2020-06-16 2021-12-23 石家庄诚志永华显示材料有限公司 一种负性液晶组合物、液晶显示元件或液晶显示器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004372A (ko) 2008-07-31 2013-01-09 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. 바이노럴 신호를 위한 신호생성
KR20140090362A (ko) 2013-01-08 2014-07-17 한전원자력연료 주식회사 핵연료집합체 제조를 위한 연료봉 검사장치
KR20140094959A (ko) 2013-01-23 2014-07-31 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP2015168826A (ja) 2014-03-10 2015-09-28 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ ホメオトロピック配向を有する液晶媒体
KR20160015803A (ko) 2014-07-31 2016-02-15 레드원테크놀러지 주식회사 사용자와 상호작용하는 가상 펫을 제공하는 방법, 모바일 단말, 서버 및 로봇

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170107436A (ko) * 2015-01-20 2017-09-25 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
JP2017115122A (ja) * 2015-12-21 2017-06-29 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
KR20180132602A (ko) * 2016-04-18 2018-12-12 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
CN109195943B (zh) * 2016-06-03 2021-11-23 捷恩智株式会社 聚合性极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件
WO2018020838A1 (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004372A (ko) 2008-07-31 2013-01-09 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. 바이노럴 신호를 위한 신호생성
KR20140090362A (ko) 2013-01-08 2014-07-17 한전원자력연료 주식회사 핵연료집합체 제조를 위한 연료봉 검사장치
KR20140094959A (ko) 2013-01-23 2014-07-31 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP2015168826A (ja) 2014-03-10 2015-09-28 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ ホメオトロピック配向を有する液晶媒体
KR20160015803A (ko) 2014-07-31 2016-02-15 레드원테크놀러지 주식회사 사용자와 상호작용하는 가상 펫을 제공하는 방법, 모바일 단말, 서버 및 로봇

Also Published As

Publication number Publication date
TW201945525A (zh) 2019-12-01
CN110408410A (zh) 2019-11-05
JP2019194306A (ja) 2019-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101940596B1 (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
TWI719139B (zh) 液晶組成物及液晶顯示元件
KR20180030513A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20180090257A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20180074672A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20180132602A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR102462887B1 (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR102576757B1 (ko) 피페리딘 유도체, 액정 조성물, 및 액정 표시 소자
TWI646176B (zh) 液晶顯示元件及液晶組成物
KR20200021912A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
JP2019127547A (ja) 液晶組成物、液晶素子、および液晶組成物の液晶素子における使用
WO2018097093A1 (ja) 配向膜を有しない液晶表示素子の製造方法
KR20200001474A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
CN112080286A (zh) 液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件
JP2020164784A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
CN111100654A (zh) 液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件
KR20190124631A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
TWI633177B (zh) Liquid crystal composition and use thereof, liquid crystal display element, and polymerization Stable alignment type liquid crystal display element
CN111434751A (zh) 极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件
JPWO2019039092A1 (ja) 液晶組成物、液晶表示素子、および液晶組成物の液晶表示素子における使用
JP2019073675A (ja) 液晶組成物および液晶表示素子
KR20240034138A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
CN111712557A (zh) 液晶组合物及液晶显示元件
KR20220115502A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20220092387A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자