KR20210012944A - 액정 디스플레이 - Google Patents

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이손 치-순 후앙
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Abstract

본 발명은 중합체 안정화된 초고속(PS-UF) 비틀린 네마틱(TN) 모드의 액정 디스플레이(LCD)의 제조 방법, 상기 방법에 의해 수득되는 LCD, 및 이에 사용되는 LC 매질에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 중합체 안정화된(PS) 비틀린 네마틱(TN) 모드의 액정 디스플레이(LCD)의 제조 방법, 상기 방법에 의해 수득되는 LCD, 및 이에 사용되는 LC 매질에 관한 것이다.
현재 사용되는 LCD는 많은 양호한 특성, 예컨대, 낮은 중량, 평탄성 및 넓은 시야각을 제공한다. 그러나, 최신식의 LCD의 반응 시간은 흔히 충분히 빠르지 않고, 따라서 다양한 새로운 적용례, 예컨대, 게이밍 및 가상현실(VR)에서 이의 실행에 대한 장벽을 구성한다. 색 순차식 기술을 가능하게 하기 위해, 반응 시간이 약 1 ms일 것이 요구된다. 이러한 빠른 반응 시간이 실현될 수 있다면, LCD는 이동식 장치의 배터리 수명을 확대시키는 낮은 전력 소비 기술이 될 수 있다. 따라서, LCD의 LCD 제조업체는 LCD의 반응 시간을 감소시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.
그러나, 오늘날까지, 대량 생산에 또한 적합한, 초고속 반응 시간을 갖는 LCD 모드를 위한 실행가능한 해결책은 개발되지 않았다. 예를 들어, 현재 사용되는 LCD 모드, 예컨대, TN 모드, 멀티도메인 수직 정렬된 모드(MVA), 인-플레인(in-plane) 전환 모드(IPS) 및 프린지-필드(fringe-field) 전환 모드(FFS)는 이의 셀 배열로 인해 빠른 반응 시간 및 높은 투과율 모두의 필요요건을 완전히 충족시키지 않는다. 따라서, 이러한 목표를 달성하기 위해, 새로운 LCD 모드가 필요하다.
최근, 짧은 피치(pitch) TN LCD를 사용하여 빠른 반응 시간을 달성함으로써, 이러한 문제의 해결책이 제안되었다. TN LCD는 키랄 네마틱 LC 물질에 의해 도핑되어 비틀린 네마틱 LC 분자의 짧은 나선형 피치(p)가 달성되어 빠른 감쇠 반응 시간(td)을 가능하게 한다.
그러나, 나선형 피치(p)에 대한 셀 갭(d)의 비(d/p)가 0.5 초과인 경우, 90° TN 배열이 불안정하게 되고 270° STN 배열로 변형되는 반면에, 270° 초-비틀린 네마틱(STN) LC 방향자(director) 배열은 짧은 피치 길이 디자인의 90° TN LC 방향자 배열보다 에너지적으로 안정하다. 따라서, 0.5 초과의 d/p를 갖는 짧은 피치를 유지하되, 동시에 빠른 전환 속도를 실현하는 데 필요한 TN LC 배열을 유지하는 것이 바람직하다.
문헌에서, 270° STN 배열이 전압의 인가에 의해 90° TN 배열로 변할 수 있고, 이어서 90° TN 배열이 광 중합에 의해, 예를 들어, LC 매질에 중합체 네트워크의 형성에 의해 안정화될 수 있음이 보고되어 있고, 문헌[K. Takatoh et al., "Fast-response twisted nematic liquid crystals with ultrashort pitch liquid crystalline materials", Liq. Cryst. 2012, 39, 715-720]을 참조한다. 또한, 90° TN 배열이 LC 매질에 중합체 벽의 형성에 의해 안정화될 수 있음이 보고되어 있고, 문헌[IDW 2014, LCT1-2, "Polymer-Wall Stabilization of Ultra-Short-Pitch TN-LCDs"]을 참조한다. 그러나, 여기에 기재된 안정화된 TN LCD는 종래의 안정화되지 않은 TN LCD와 비교하여 낮은 투과율 및/또는 낮은 콘트라스트 비를 갖고 높은 구동 전압을 요한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 90° TN LC 방향자 배열을 유지하면서, 동시에 낮은 구동 전압, 높은 콘트라스트 비 및 높은 투과율 중 하나 이상을 달성하는, 빠른 반응 시간, 특히 빠른 스위치-오프 또는 감쇠 시간(td)을 갖는 TN LCD의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 빠른 반응 시간을 달성하고 종래 기술의 TN LCD 및 PS-TN LCD의 단점, 예컨대, 높은 구동 전압, 낮은 콘트라스트 비 및 낮은 투과를 극복하는 것을 가능하게하는, 상기 방법에 의해 수득한 TN LCD, 특히 중합체 안정화된(PS) TN LCD를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기 설명으로부터 숙련가에게 즉시 자명하다.
이들 목적은 하기에 개시되고 청구되는 TN LCD의 제조 방법을 제공함으로써 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 하기에 기재된 방법에 따라, 심지어 단지 소량의 중합체를 사용한 경우에도, TN LCD의 중합체 안정화에 의해, 90°TN LC 방향자 배열을 유지하면서 빠른 반응 시간을 달성하고, 낮은 구동 전압, 높은 콘트라스트 비 및 높은 투과율을 가능하게 하는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌다. 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 디스플레이는 하기에 "중합체 안정화된 (초고속) 비틀린 네마틱 LCD" 또는 "PS(-UF)-TN LCD"로도 지칭된다.
본 발명은, a) 제1 전극 층 및 임의적으로 제1 정렬 층을 갖춘 제1 기판, 및 제2 전극 층 및 임의적으로 제2 정렬 층을 갖춘 제2 기판,
b) 키랄 첨가제를 함유하고 양성 유전 이방성을 갖는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 분배된 네마틱 LC 매질의 층, 및
c) 임의적으로, 상기 LC 층에 마주하지 않는 상기 제1 기판의 면 상의 제1 편광기 및 상기 LC 층과 마주하지 않는 상기 제2 기판의 면 상의 제2 편광기로서, 상기 상기 편광기는 바람직하게는 평면-편광된 광에 대한 이의 투과면이 직각이도록 배향되는(직교된 니콜(crossed nicols)), 제1 편광기 및 제2 편광기
를 포함하는 중합체 안정화된 비틀린 네마틱 (PS-TN) 모드의 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것으로서,
상기 LC 분자의 세로축이 상기 기판의 평면에 대해 평행하거나 경사지게 배향되고, 상기 키랄 첨가제가 상기 LC 매질의 LC 분자에서 소정의 피치(p)로 상기 기판에 수직인 축을 따라 나선형 비틀림을 유도하고,
상기 LC 매질의 층이 두께(d)를 가지며, 비 d/p가 0.5 이상, 바람직하게는 0.5 초과, 매우 바람직하게는 0.6 내지 0.8이고,
상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 60 내지 120°, 바람직하게는 80 내지 100°, 매우 바람직하게는 90°이고,
상기 디스플레이가 상기 제1 및 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두 위에, 또는 존재하는 경우 상기 제1 및 제2 정렬 층 중 하나 또는 둘 모두 위에 증착된 중합체 층을 추가로 포함하고,
상기 중합체 층이 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물로부터 형성되되, 이는 상기 LC 매질에 1 내지 3% 미만의 농도, 바람직하게는 2 내지 3% 미만으로 함유되고, 상기 LC 매질이 상기 2개의 기판 사이에 분배된 후에, 동일반응계에서 중합된다.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 PS-TN 모드의 LCD의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계로서, 상기 제1 기판은 제1 전극 층 및 임의적으로 제1 정렬 층을 갖추고, 상기 제2 기판은 제2 전극 층 및 임의적으로 제2 정렬 층을 갖추고,
상기 제1 및/또는 제2 기판은 바람직하게는 상기 제1 및 제2 기판을 서로에 대해 일정한 거리에 있도록 하고 이들의 평면이 서로에 대해 평행하도록 고정시키는 고정 수단, 바람직하게는 밀봉재 물질 및/또는 스페이서를 갖추는, 단계,
b) LC 매질이, 제1 및 제2 정렬 층이 존재하는 경우, 이들 층에 접촉하도록, 양성 유전 이방성을 갖는 네마틱 LC 매질의 층을 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배하는 단계로서,
상기 LC 매질이
A) 메소젠성 또는 액정 분자를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어진, 액정 성분 A(하기에 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨),
B) 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 중합가능한 성분 B(하기에 "반응성 메소젠"으로도 지칭됨),
C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제,
D) 임의적으로, 바람직하게는 중합 개시제, 안정화제 및 자가-정렬 첨가제로부터 선택된 하나 이상의 추가적 첨가제
를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지되,
상기 LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도가 1 내지 3% 미만, 바람직하게는 2 내지 3% 미만이고,
상기 LC 분자의 세로축이 상기 기판의 평면에 대해 평행하거나 경사지게 배향되고, 상기 키랄 첨가제가 상기 LC 매질의 LC 분자에서 소정의 피치(p)로 상기 기판에 수직인 축을 따라 나선형 비틀림을 유도하고,
상기 LC 매질의 층이 두께(d)를 가지며, 비 d/p가 0.5 이상, 바람직하게는 0.5 초과, 매우 바람직하게는 0.6 내지 0.8이고,
상기 키랄 첨가제에 의해 유도된 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 210° 초과, 바람직하게는 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300°, 매우 바람직하게는 270°인, 단계,
c) 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 150° 미만, 바람직하게는 60 내지 120° 범위, 보다 바람직하게는 80 내지 100° 범위, 매우 바람직하게는 90°로 감소하도록 상기 제1 및 제2 전극에 전압을 인가하는 단계,
d) 전압을 인가한 후에 또는 전압을 인가하는 동안에, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 LC 매질의 중합가능한 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물을 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 중합시켜, 상기 단계 c)의 비틀림 각이 감소된, LC 매질의 비틀린 네마틱 배열을 안정화시키는 단계,
e) 임의적으로, 상기 제1 및 제2 전극에 대한 전압의 인가 없이, 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 상기 LC 매질이 제2 중합 단계를 수행하도록 하여, 상기 단계 d)에서 반응하지 않은 임의의 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계, 및
f) 임의적으로, 상기 LC 층에 마주하지 않는 상기 제1 기판의 면 상의 제1 편광기, 및 상기 LC 층과 마주하지 않는 상기 제2 기판의 면 상의 제2 편광기를 제공하는 단계로서, 상기 편광기가 바람직하게는 평면-편광된 광에 대한 이의 투과면이 직각이도록 배향되는(직교된 니콜), 단계.
또한, 본 발명은 상기 및 하기에 기재되는 방법에 의해 수득된 LC 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 중합가능한 메소젠성 화합물이 중합되지 않는, 상기 및 하기에 기재되는 LC 디스플레이에 함유되는 LC 매질에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 중합가능한 메소젠성 화합물이 중합되는, 상기 및 하기에 기재되는 LC 디스플레이에 함유되는 LC 매질에 관한 것이다.
용어 및 정의
본원에 사용된 용어 "활성 층" 및 "전환가능한 층"은, 외부 자극, 예컨대, 전기장 또는 자기장의 작용시 이의 배향을 변화시켜 편광된 광 또는 편광되지 않은 광의 투과의 변화를 야기하는, 구조 이방성 및 광학 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예를 들어, LC 분자를 포함하는, 전기광학 디스플레이, 예를 들어, LC 디스플레이의 층을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "비틀림" 및 "비틀림 각"은, LC 매질의 LC 분자의 세로축이 디스플레이 셀의 가장 가까운 기판의 평면에 실질적으로 평행하고, 상기 기판의 평면에 수직인 나선형 축을 따라 비틀린, 배향을 지칭하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "경사" 및 "경사 각"은, LC 매질의 LC 분자의 세로축이 디스플레이 셀의 가장 가까운 기판의 평면에 대해 각을 형성하는 배향을 지칭하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "방향자" 또는 "LC 방향자"는 LC 분자의 분자 장축의 평균 방향을 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은, 메소젠성 또는 액정 골격, 및 이에 부착된, 중합에 적합하고 "중합가능한 기" 또는 "P"로도 지칭되는 하나 이상의 작용기를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "중합가능한 화합물"은 중합가능한 단량체성 화합물을 의미하는 것으로 이해된다.
상기 및 하기에 사용되는 표현 LC 매질이 "중합가능한 성분 B를 중합시킴으로써 수득된 중합체" 또는 "하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합시킴으로써 수득된 중합체"를 포함한다는 것은, 중합체가 LC 매질에 부분적으로 또는 완전히 분산된 상태로 남아 있는 실시양태, 및 중합체가 LC 매질로부터 침전하고 기판 중 하나 또는 둘 모두 위에, 또는 정렬 층 중 하나 또는 둘 모두 또는 그 위에 증착된 전극 구조물 위에 중합체 층을 형성하는 실시양태 둘 모두를 포함하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "저분자량 화합물"은, "중합체성 화합물" 또는 "중합체"와 반대로, 단량체성이고/이거나 중합 반응에 의해 제조되지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "중합가능하지 않은 화합물"은 RM의 중합에 통상적으로 적용되는 조건 하에 중합에 적합한 작용기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 용어 "메소젠성 기"는 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있으며, 이의 인력 및 척력 상호작용의 이방성으로 인해, 저분자량 또는 중합체성 물질에서 액정(LC) 상을 야기하는 데 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물)은 반드시 스스로 LC 상을 가져야 하는 것은 아니다. 또한, 메소젠성 화합물이, 다른 화합물과의 혼합 후에 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 전형적인 메소젠성 기는 예를 들어, 강성의 막대형 또는 디스크형 유닛이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련된 용어 및 정의의 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제공된다.
하기에 "Sp"로도 지칭되는, 본원에 사용된 용어 "스페이서 기"는 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있으며, 예를 들어, 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]을 참조한다. 본원에 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 가요성 기, 예를 들어, 알킬렌 기를 의미하고, 이는 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기 및 중합가능한 기를 연결한다.
상기 및 하기에서,
Figure pat00001
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리이고,
Figure pat00002
는 1,4-페닐렌 고리이다.
상기 및 하기에서, "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기이다.
"탄소 기"는 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 일가 또는 다가 유기 기이며, 여기서 이는 추가적 원자를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-) 임의적으로 하나 이상의 추가적 원자, 예컨대, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유한다(예를 들어, 카본일 등). 용어 "탄화수소 기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가적으로 함유하는 탄소 기이다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I이다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카본일 기(즉,
Figure pat00003
)이다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화 기는 예를 들어, 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 C 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지형 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.
또한, 용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 다가 기, 예를 들어, 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포괄한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기이다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로 원자(바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택됨)를 함유하는, 상기에 정의된 "아릴"이다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된, 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시; 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시; 또는 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는, 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시이되, 여기서 하나 이상의 C 원자는 또한 헤테로 원자(바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택됨)로 대체될 수 있다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알켄일, C2-C20 알킨일, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬다이엔일, C4-C20 폴리엔일, C6-C20 사이클로알킬, C4-C15 사이클로알켄일, C6-C30 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴, C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
C1-C12 알킬, C2-C12 알켄일, C2-C12 알킨일, C6-C25 아릴 및 C2-C25 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬이고, 이는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환되거나 다치환되고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, 서로 독립적으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬 쇄(여기서, 또한 하나 이상의 비인접 C 원자가 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 여기서 하나 이상의 H 원자가 F 또는 Cl로 대체될 수 있음)이거나, 6 내지 30개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기이다.
바람직한 알킬 기는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는 예를 들어, 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는 예를 들어, 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는 예를 들어, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있고, 즉, 이는 하나의 고리(예컨대, 페닐), 또는 융합될 수 있는 2개 이상의 고리(예컨대, 나프틸) 또는 공유결합으로 결합되는 2개 이상의 고리(예컨대, 바이페닐)를 함유할 수 있거나, 융합되고 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 하나 이상의 헤테로 원자(바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택됨)를 함유한다.
6 내지 25개의 C 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기, 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하고, 이는 융합된 고리를 임의적으로 함유하고 임의적으로 치환된다. 또한, 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하고, 여기서 또한, 하나 이상의 CH 기가, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는 예를 들어, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1'']터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 나프탈렌, 9,10-다이하이드로-나프탈렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는 예를 들어, 5-원 고리, 예컨대, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이소옥사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸, 6-원 고리, 예컨대, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합된 기, 예컨대, 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤조옥사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이소옥사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜 또는 이들 기의 조합이다.
또한, 상기 및 하기에 언급되는 아릴 및 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬, 또는 추가적 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 포화 고리(즉, 단일 결합만을 함유하는 것), 및 부분적 불포화 고리(즉, 다중결합을 함유할 수 있는 것) 모두를 포괄한다. 헤테로환형 고리는 하나 이상의 헤테로 원자(바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택됨)를 함유한다.
(비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 1개의 고리만을 함유함(예컨대, 사이클로헥산)) 또는 다환형(즉, 복수의 고리를 함유함(예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄))일 수 있다. 포화 기가 특히 바람직하다. 또한, 융합된 고리를 임의적으로 함유하고 임의적으로 치환되는, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기가 바람직하다. 또한, 5-, 6-, 7- 또는 8-원 탄소환형 기가 바람직하되, 여기서 또한, 하나 이상의 C 원자가 Si로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는 예를 들어, 5-원 기, 예컨대, 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘, 6-원 기, 예컨대, 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘, 7-원 기, 예컨대, 사이클로헵탄, 및 융합된 기, 예컨대, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
바람직한 치환기는 예를 들어, 용해성-촉진기, 예컨대, 알킬 또는 알콕시, 전자-구인기, 예컨대, 불소, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체, 특히 벌키 기의 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 예컨대, t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
하기에 "L"로도 지칭되는 바람직한 치환기는 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 각각 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있음), 1 내지 20개의 Si 원자를 갖는 임의적으로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25개, 바람직하게는 6 내지 15개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴이되, 여기서 Rx는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬(여기서 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 임의적으로 대체되고, 여기서 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, P- 또는 P-Sp-로 임의적으로 대체된다)이고, Y1은 할로겐이다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0(여기서, R0은 H, 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬임)으로 치환된 것을 의미한다.
특히 바람직한 치환기 L은 예를 들어, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 및 페닐이다.
Figure pat00004
는 바람직하게는
Figure pat00005
이되, 여기서 L은 상기에 지시된 의미 중 하나를 갖는다.
중합가능한 기 P는 중합 반응, 예컨대, 자유 라디칼 또는 이온 연쇄 중합, 중첨가 또는 중축합에 적합하거나 중합체-유사 반응, 예를 들어, 중합체 주쇄에 대한 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 연쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중결합 또는 -C≡C- 삼중결합을 함유하는 기, 및 개환을 동반하는 중합에 적합한 기, 예컨대, 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00006
Figure pat00007
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si-로 이루어진 군으로부터 선택되되, 여기서 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6은, 각각 서로 독립적으로, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이고, W7 및 W8은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이되, 이는, P-Sp- 이외에, 상기에 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환되고, k1, k2 및 k3은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1이되, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00008
Figure pat00009
, CH2=CW2-O-, CH2=CW2-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, (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 선택되되, 여기서 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6은, 각각 서로 독립적으로, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이고, W7 및 W8은, 각각 서로 독립적으로, H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1이되, k3은 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 특히 바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, 특히 CH2=CH-CO-O-, CH2=C(CH3)-CO-O- 및 CH2=CF-CO-O-, 및 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pat00010
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가로 바람직한 중합가능한 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 군으로부터, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다.
Sp가 단일 결합이 아닌 경우, 이는 바람직하게는 화학식 Sp"-X"의 것이어서, 각각의 라디칼 P-Sp-는 화학식 P-Sp"-X"-에 따르되, 여기서
Sp"은 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 임의적으로 일치환되거나 다치환되는, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬렌이되, 여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R0R00)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-N(R00)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 각각 대체될 수 있고,
X"은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-N(R0)-, -N(R0)-CO-, -N(R0)-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 단일 결합이고,
R0 및 R00은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
Y2 및 Y3은, 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이다.
X"은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00- 또는 단일 결합이다.
전형적인 스페이서 기 Sp 및 -Sp"-X"-은 예를 들어, -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이되, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00은 상기에 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 기 Sp 및 -Sp"-X"-는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이되, 여기서 p1 및 q1은 상기에 정의된 바와 같다.
특히 바람직한 기 Sp"은, 각각의 경우에, 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
발명의 상세한 설명
본 발명에 따른 방법에서, 비틀린 네마틱 LC 배열은 STN 배열에 상응하는 초기에 짧은 피치와 함께 제공되되, 여기서 d/p는 0.5 초과이고, 비틀림 각은 210 내지 330° 범위, 바람직하게는 270°이다.
이는 소정의 비틀림 파워를 갖는 키랄 도판트를 LC 매질에 첨가함으로써 달성된다.
키랄 도판트의 나선형 비틀림 파워 또는 HTP는 특정 네마틱 LC 매질에서 나선형 비틀림을 유도하는 이의 능력의 척도이다. 키랄 도판트의 HTP는 고유한 특성이고 하기 수학식 1에 의해 정의될 수 있다:
[수학식 1]
HTP = (p·c)-1
상기 식에서, p는 유도된 나선형 비틀림의 피치이고, c는 LC 매질의 키랄 도판트의 농도이다.
또한, 2개 이상의 키랄 도판트를, 예를 들어, 개별적 도판트의 HTP의 온도 의존성을 보상하여 나선형 피치의 온도 의존성을 감소시키기 위해 사용하는 것이 가능하다.
제조 공정 동안, 한정된 전압이 디스플레이의 전극에 인가된다. 결과적으로, 비틀림 각이 TN 배열에 상응하는 값, 예컨대, 90°로 감소한다.
문헌[K. Takatoh et al., Liq. Cryst. 2012, 39, 715-720]에 따라, 270°에서 90°로의 비틀림 각의 변화는, 비틀린 스플레이(splay) 상태(STN 배열에서와 같음)에서 비틀린 벤드(bend) 상태(TN 배열에서와 같음)로 변화하는 LC 분자에 의해 설명될 수 있다.
이러한 전압-유도된 TN 배열은 준안정하고, 일반적으로 전압이 스위치 오프되었을 때 소정의 시간 후에 초기 STN 배열로 이완될 수 있다.
본 발명에 다른 방법에서, TN-LC에서 STN-LC 배열로의 비틀림 각의 이완은 성분 B의 중합가능한 화합물의 중합에 의해, 바람직하게는 UV-광(photo) 중합에 의해 방지된다. 이로써, 키랄 도판트에 의해 유도된 짧은 피치에도 불구하고, "부자연스럽게" 낮은 비틀림 각을 갖는 준안정한 TN 배열이 보존된다. 따라서, LC 매질의 LC 분자는, 비틀림이 상기 수학식 1에 의해 제시된 바와 같이 LC 매질의 자연적 피치보다 낮은 상태가 되도록 강요 당한다. 달리 말하면, LC 분자의 실제 비틀림 각은 키랄 도판트에 의해 유도된 나선형 비틀림의 "자연적" 피치 및 디스플레이 셀의 d/p 값에 더 이상 상응하지 않는다.
이러한 방법의 결과로서, 유사한 물질로부터 제조되나 키랄 도판트의 양이 감소된 디스플레이와 비교하여, 반응 시간의 유의미한 감소가 달성될 수 있어, 피치가 길고, d/p 값이 낮고, 둘 모두가 감소된 비틀림 각에 부응한다.
본 발명에 따른 PS-TN LCD의 낮은 비틀림의 중합체 안정화 및 유리한 효과, 예컨대, 빠른 상승 및 감쇠 시간, 높은 투과율 및 양호한 콘트라스트가 3% 미만의 단지 적은 양의 중합가능한 메소젠성 화합물을 LC 매질을 첨가함으로써 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
또한, 본 발명에 따른 PS-TN LCD에서, 중합가능한 메소젠성 화합물에 의해 형성된 중합체의 상당부가 LC 매질로부터 상 분리되거나 침전되고 기판 또는 전극, 또는 그 위에 제공되는 정렬 층 상에 중합체 층을 형성할 것임이 밝혀졌다. 이는 현미경 측정(예컨대, SEM 또는 AFM)에 의해 확인될 수 있고, 이는 형성된 중합체가 주로 LC 층/기판 계면에 축적된다는 것을 보여준다. 이로써, 특히 안정하지 않은 TN LCD와 비교하여 LCD의 투과율 손실이 감소될 수 있고, 높은 투과율이 실현될 수 있다.
이는 소정의 최소량의 단량체가 LC 매질에 중합체 네트워크 또는 중합체 벽의 형성에 필요하고, 상기 LC 매질의 중합체 네트워크 또는 중합체 벽이 낮은 투과율을 야기한다는 것이 보고된, 종래 기술, 예컨대, 상기에 언급된 문헌으로부터 기대되지 않는 중요한 장점이다.
바람직하게는 본 발명에 따른 디스플레이에 사용된 LC 매질은
A) 메소젠성 또는 액정 분자를 포함하는 액정 성분 A,
B) 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 B,
C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
D) 임의적으로, 하나 이상의 추가적 첨가제(바람직하게는 안정화제 및 중합 개시제로부터 선택됨)
를 포함하되, 여기 상기 LC 매질의 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도는 1 내지 3 중량% 미만, 바람직하게는 2 내지 3 중량% 미만이다.
본 발명에 따른 디스플레이에 사용된 LC 매질의 액정 성분 A는 하기에 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭되며, 바람직하게는 중합가능하지 않은 저분자량 화합물로부터 선택된 LC 화합물만을 함유한다.
바람직하게는 LC 매질의 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 하기 화학식 A 및 B의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00011
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00012
는 각각 서로 독립적으로 각각의 경우, 동일하거나 상이하게
Figure pat00013
Figure pat00014
이고,
R21 및 R31은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
L21, L22, L31 및 L32는, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고,
LS는 H 또는 CH3이되, 바람직하게는 동일한 벤젠 고리에 부착된 2개의 기 LS 중 하나 이상이 H이고,
g는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, X0은 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 F이다.
화학식 A 및 B 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, 고리
Figure pat00015
는 바람직하게는
Figure pat00016
이다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 A 및 B 및 이의 하위 화학식의 화합물 중 하나 이상은 하나 이상의 고리
Figure pat00017
를 함유한다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, R21 및 R31은 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일로부터 선택된다.
화학식 A 및 B의 화합물에서, g는 바람직하게는 1 또는 2이다.
화학식 B의 화합물에서, Z31은 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 COO 또는 단일 결합이다.
바람직하게는 LC 매질의 성분 A는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 A의 화합물을 포함한다:
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 식에서, A21, R21, X0, L21, L22 및 LS는 화학식 A에서 정의된 바와 같고, L23 및 L24는, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다. 화학식 A1 및 A2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 A1의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00020
Figure pat00021
상기 식에서, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A1에서 정의된 바와 같고, L23, L24, L25 및 L26은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A1a 내지 A1g의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 A1의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00022
Figure pat00023
상기 식에서, R21은 화학식 A1에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A1a1 내지 A1g1의 화합물이 추가로 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 A2의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
상기 식에서, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A2에서 정의된 바와 같고, L23, L24, L25 및 L26은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A2a 내지 A2l의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 A2의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
상기 식에서, R21 및 X0은 화학식 A2에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A2a1 내지 A2l2의 화합물이 추가로 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 A3의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00030
상기 식에서, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 A3에서 정의된 바와 같고, X0은 바람직하게는 F이다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A3a 내지 A3c의 화합물이 추가로 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 A4의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00031
상기 식에서, R21은 화학식 A4에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 A4a의 화합물이 추가로 바람직하다.
바람직하게는 LC 매질의 성분 A는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 B의 화합물을 포함한다:
Figure pat00032
상기 식에서, g, A31, A32, R31, X0, L31, L32 및 LS는 화학식 B에서 정의된 바와 같고, X0은 바람직하게는 F이다. 화학식 B1 및 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 B1의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00033
상기 식에서, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B1에서 정의된 바와 같고, X0은 바람직하게는 F이다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B1a 및 B1b의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B1a의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00034
Figure pat00035
상기 식에서, R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B1a1 내지 B1a6의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B1b의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00036
Figure pat00037
상기 식에서, R31은 화학식 B1에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B1b1 내지 B1b4의 화합물이 추가로 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 B2의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
상기 식에서, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 B2에서 정의된 바와 같고, L33, L34, L35 및 L36은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2a 내지 B2l의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00041
Figure pat00042
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2a1 내지 B2a5의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2b의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00043
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2b1 내지 B2b4의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2c의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00044
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2c1 내지 B2c5의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2d 및 B2e의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00045
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2d1 및 B2e1의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2f의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00046
Figure pat00047
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2f1 내지 B2f5의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2g의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00048
Figure pat00049
상기 식에서, R31은 화학식 B2에 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2g1 내지 B2g5의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2h의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00050
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2h1 내지 B2h3의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2i의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00051
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2i1 및 B2i2의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2k의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00052
Figure pat00053
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2k1 및 B2k2의 화합물이 추가로 바람직하다.
매우 특히 바람직한 화학식 B2l의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00054
상기 식에서, R31은 화학식 B2에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B2l1 및 B2l2의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 B1 및/또는 B2의 화합물에 대안적으로 또는 부가적으로, LC 매질의 성분 A는 또한 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 B3의 화합물을 포함할 수 있다.
특히 바람직한 화학식 B3의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00055
상기 식에서, R31은 화학식 B3에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 B3a 및 B3b의 화합물이 추가로 바람직하다.
바람직하게는 LC 매질의 성분 A는 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여 하나 이상의 하기 화학식 C의 화합물을 포함한다:
Figure pat00056
상기 식에서, 개별적 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00057
는, 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게,
Figure pat00058
Figure pat00059
이고,
R41 및 R42는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
Z41 및 Z42는, 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
h는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 C의 화합물에서, R41 및 R42는 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 및 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일로부터 선택된다.
화학식 C의 화합물에서, h는 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.
화학식 C의 화합물에서, Z41 및 Z42는 바람직하게는 COO, 트랜스-CH=CH 및 단일 결합, 매우 바람직하게는 COO 및 단일 결합으로부터 선택된다.
바람직한 화학식 C의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
상기 식에서, f는 0 또는 1이고, R41 및 R42는 화학식 C에서 정의된 바와 같고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이다.
화학식 C1, C4, C5 및 C9의 화합물이 매우 바람직하다.
바람직한 화학식 C의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
상기 식에서, 알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이다.
특히 바람직한 화학식 C1a의 화합물은 매우 바람직하게는 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00067
상기 식에서, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 C1a1의 화합물이 가장 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 성분 A는 화학식 A 및/또는 B 및/또는 C의 화합물에 더하여 하나 이상의 하기 화학식 D의 화합물을 포함한다:
Figure pat00068
상기 식에서, A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 C에서 정의된 바와 같거나 상기에 제공된 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.
바람직한 화학식 D의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00069
상기 식에서, R41 및 R42는 화학식 D에서 정의된 바와 같고, 바람직하게는 알킬이다.
매우 바람직한 화학식 D의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00070
상기 식에서, 알킬 및 알킬*는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, 알켄일은 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼, 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-이다.
가장 바람직한 화학식 D의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00071
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서 LC 매질의 성분 A는 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여 알켄일 기를 함유하는 하나 이상의 하기 화학식 E의 화합물을 포함한다:
Figure pat00072
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00073
는
Figure pat00074
Figure pat00075
이고,
Figure pat00076
는
Figure pat00077
Figure pat00078
이고,
RA1은 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일이거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일인 경우, 또한 RA2의 의미 중 하나이고,
RA2는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 여기서 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
x는 1 또는 2이다.
RA2는 바람직하게는 1 내지 8개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일이다.
바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00079
Figure pat00080
상기 식에서, 알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, 알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다. 알켄일 및 알켄일*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-이다.
매우 바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00081
상기 식에서, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, i는 0, 1, 2 또는 3이고, Rb1은 H, CH3 또는 C2H5이다.
매우 특히 바람직한 화학식 E의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00082
Figure pat00083
화학식 E1a2, E1a5, E6a1 및 E6a2의 화합물이 가장 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 성분 A는 화학식 A 및/또는 B의 화합물에 더하여 하나 이상의 하기 화학식 F의 화합물을 포함한다:
Figure pat00084
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00085
는
Figure pat00086
Figure pat00087
이고,
R21 및 R31은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
Z21은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CF2O-이고,
L21, L22, L23 및 L24는, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고,
LS는 H 또는 CH3이되, 바람직하게는 동일한 벤젠 고리에 부착된 2개의 기 LS 중 하나 이상이 H이고,
g는 0, 1, 2 또는 3이다.
화학식 F 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, 고리
Figure pat00088
는 바람직하게는
Figure pat00089
이다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 F 또는 이의 하위 화학식의 화합물 중 하나 이상은 하나 이상의 고리
Figure pat00090
를 함유한다.
특히 바람직한 화학식 F의 화합물은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00091
상기 식에서, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 F에서 정의된 바와 같고, L25 및 L26은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
매우 특히 바람직한 화학식 F1 내지 F3의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00092
Figure pat00093
상기 식에서, R21은 화학식 F1에서 정의된 바와 같다.
불소-치환된 벤젠 고리 중 하나 이상이 불소 원자에 대해 파라-위치에서 메틸 기로 추가적으로 치환된, 화학식 F1 내지 F3 및 F1a 내지 F3b의 화합물이 추가로 바람직하다.
LC 호스트 혼합물에서 화학식 A 및 B의 화합물의 비는 바람직하게는 2 내지 60%, 매우 바람직하게는 3 내지 45%, 가장 바람직하게는 4 내지 35%이다.
LC 호스트 혼합물에서 화학식 C 및 D의 화합물의 비는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 5 내지 65%, 가장 바람직하게는 10 내지 60%이다.
LC 호스트 혼합물에서 화학식 E의 화합물의 비는 바람직하게는 5 내지 50%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다.
LC 호스트 혼합물에서 화학식 F의 화합물의 비는 바람직하게는 2 내지 30%, 매우 바람직하게는 5 내지 20%이다.
추가로 바람직한 본 발명의 실시양태가 하기에 열거되며, 이들의 임의의 조합이 포함된다.
a) 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 높은 양성 유전 이방성, 바람직하게는 15 초과의 Δε을 갖는 하나 이상의 화학식 A 및/또는 B의 화합물을 포함한다.
b) 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 화학식 A1a2(CCQU), A1b1(ACQU), A1d1(PUQU), A1f1(GUQU), A2a1(APUQU), A2h1(CDUQU), A2l1(DUUQU), A2l2(DGUQU), A2k1(PGUQU), B2d1(CDU), B2g2(PGU), B2i1(CPGU), B2h3(CCGU), B2k1(PPGU), B2l1(DPGU) 및 F1a(GUQGU)의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물의 전체 비는 바람직하게는 4 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물 중 개별적 하나의 비는 바람직하게는 0.5 내지 10%이다.
c) 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 화학식 B2c1(CCP-nOCF3), B2c4(CCP-nF.F.F), B2f2(BCH-nF.F) 및 B2f4(BCH-nF.F.F)의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물의 전체 비는 바람직하게는 2 내지 40%, 매우 바람직하게는 5 내지 35%이다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물 중 개별적 하나의 비는 바람직하게는 0.5 내지 10%이다.
d) 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 화학식 C1(CCH), C4(PCH), C5(CCP), C7(BCH), C9(CBC) 및 D2(PGP), 바람직하게는 C1a(CCH-nm), C4b(PCH-nOm), C5b(CCP-nOm), C7b(BCH-nOm), C9b(CBC-nmF), D2a(PGP-n-m) 및 D2b(PGP-n-mV)의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물의 전체 비는 바람직하게는 5 내지 60%, 매우 바람직하게는 8 내지 50%이다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물 중 개별적 하나의 비는 바람직하게는 0.5 내지 10%이다.
e) LC 호스트 혼합물은 화학식 E1(CC-알켄일), E3(PP-알켄일) 및 E6(CCP-알켄일), 바람직하게는 E1a(CC-n-Vm), E3a(PP-n-kVm) 및 E6a(CCP-Vn-m), 매우 바람직하게는 E1a2(CC-3-V), E1a5(CC-3-V1), E3a1(PP-3-V), E3a3(PP-1-2V1) 및 E6a1(CCP-V-1)의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물의 전체 비는 바람직하게는 5 내지 750%, 매우 바람직하게는 10 내지 65%이다. LC 호스트 혼합물에서 이들 화합물 중 개별적 하나의 비는 바람직하게는 0.5 내지 10%이다.
바람직하게는 LC 매질의 LC 성분 A의 비는 95 내지 100% 미만, 바람직하게는 95 내지 97%, 매우 바람직하게는 96 내지 99%이다.
LC 성분 A 또는 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이다.
LC 매질의 중합가능한 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 I의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00094
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
Ra 및 Rb는 P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬이되, 여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, B1 및/또는 B2가 포화 C 원자를 함유하는 경우, Ra 및/또는 Rb는 상기 포화 C 원자에 스피로-연결된 라디칼일 수 있고,
라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 이상이 기 P 또는 P-Sp-이거나 이를 함유하고,
P는 중합가능한 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
B1 및 B2는 바람직하게는 4 내지 25 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기이되, 이는 융합된 고리를 함유할 수 있고, 치환되지 않거나 L로 일치환되거나 다치환되고,
Zb는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합이고,
R0 및 R00은, 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
m은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
n1은 1, 2, 3 또는 4이고,
L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이되, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
P 및 Sp는 상기에 정의된 바와 같고,
Y1은 할로겐이고,
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬(여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다), 6 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기이다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은, B1 및 B2가, 각각 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 나프탈렌-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로-나프탈렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 쿠마린, 플라본(여기서 또한, 이들 기의 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기가 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클[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-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일(여기서, 모든 이들 기는 치환되지 않거나 상기에 정의된 L로 일치환되거나 다치환될 수 있음)인 것이다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은, B1 및 B2가, 각각 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일인 것이다.
매우 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00095
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
P1, P2 및 P3은 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기이고,
Sp1, Sp2 및 Sp3은 단일 결합 또는 스페이서 기이되, 여기서 또한, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상이 Raa일 수 있되, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상이 Raa가 아니고,
Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬(여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고), 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 일불화되거나 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(여기서 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 상기 분지형 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐)이고,
R0 및 R00은 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
Ry 및 Rz는 H, F, CH3 또는 CF3이고,
X1, X2 및 X3은 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합이고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고,
Z2 및 Z3은 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-(여기서, n은 2, 3 또는 4임)이고,
L은 F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 일불화되거나 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고,
L' 및 L"은 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 M2, M10 및 M13의 화합물, 특히 정확히 2개의 중합가능한 기 P1 및 P2를 함유하는 이반응성(direactive) 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 M15 내지 M31의 화합물, 특히 화학식 M17, M18, M19, M22, M23, M24, M25, M26, M30 및 M31의 화합물로부터 선택된 화합물, 특히 정확히 3개의 중합가능한 기 P1, P2 및/또는 P3을 함유하는 삼반응성(trireactive) 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 M1 내지 M31의 화합물에서, 기
Figure pat00100
는 바람직하게는
Figure pat00101
Figure pat00102
이되,
L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 상기 및 하기에 정의되는 바와 같고, 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-, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 보다 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
P1, P2 및 P3이 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기인, 화학식 M1 내지 M30의 화합물이 바람직하다.
Sp1, Sp2 및 Sp3이 단일 결합인, 화학식 M1 내지 M31의 화합물이 추가로 바람직하다.
Sp1, Sp2 및 Sp3 중 하나가 단일 결합이고, Sp1, Sp2 및 Sp3 중 또 다른 하나가 단일 결합이 아닌, 화학식 M1 내지 M31의 화합물이 추가로 바람직하다.
단일 결합이 아닌 기 Sp1, Sp2 및 Sp3이 -(CH2)s1-X"-이되, s1이 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5이고, X"이 벤젠 고리에 대한 연결이고, -O-, -O-CO-, -CO-O, -O-CO-O- 또는 단일 결합인, 화학식 M1 내지 M31의 화합물이 추가로 바람직하다.
하기 표 D의 화학식 RM-1 내지 RM-131의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 I의 화합물, 특히 화학식 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-51, RM-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-91, RM-102, RM-103, RM-109, RM-117, RM-120, RM-121 및 RM-122의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 I의 화합물이 추가로 바람직하다.
1, 2 또는 3개의 화학식 I의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
중합가능한 화합물, 바람직하게는 화학식 I의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 M1 내지 M31의 화합물, 가장 바람직하게는 전술된 표 D의 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 중합가능한 화합물이 추가로 바람직하고, 이는 320 내지 360 nm의 파장 길이 범위에서 최대 흡수를 나타낸다.
중합가능한 성분 B가 화학식 I의 중합가능한 화합물만으로 이루어진, LC 매질이 추가로 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 성분 B는, 상기에 기재된 바람직한 하위 화학식 및 하위 기에 따른 화학식 I의 중합가능한 화합물에 부가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 중합가능한 기 및 극성 앵커(anchor) 기(예를 들어, 하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기로부터 선택됨)를 함유하는 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 자가-정렬(SA) 첨가제로서 작용할 수 있고, 본 발명에 따른 SA 모드 디스플레이에 유용하다. 적합하고 바람직한 이러한 유형의 중합가능한 메소젠성 SA 첨가제는, 하나 이상의 기 B1, B2, Ra, Rb, Rx, L, Sp, Sp1, Sp2, Sp3 또는 Raa가 하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기, 바람직하게는 하이드록시 기로 치환된 화학식 I 또는 M1 내지 M31의 화합물로부터 선택된다. 추가로 바람직한 이러한 유형의 중합가능한 메소젠성 SA 첨가제는 표 E의 화학식 SA-9 내지 SA-34의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는 LC 매질에서 성분 B의 중합가능한 화합물의 비는 1 내지 3% 미만, 보다 바람직하게는 2 내지 3% 미만, 매우 바람직하게는 2 내지 2.5%, 가장 바람직하게는 2 내지 2.2%이다.
성분 A 및 B에 더하여, LC 매질은 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 광학 활성 화합물을 포함하는 성분 C를 함유한다.
나선형 비틀림 파워 및 LC 매질의 도판트의 양은 바람직하게는 본 발명에 따른 디스플레이의 비 d/p가 0.5 이상, 매우 바람직하게는 0.5 내지 1.2, 보다 바람직하게는 0.55 내지 1.0, 가장 바람직하게는 0.6 내지 0.8이도록 선택된다.
LC 매질에서 키랄 도판트의 비는 바람직하게는 0.01 내지 6%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 3%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.5%이다.
적합하고 바람직한 키랄 도판트는 표 B에서 후술된다. 바람직한 키랄 도판트는 예를 들어, R- 또는 S-1011, R- 또는 S-2011, R- 또는 S-3011, R- 또는 S-4011, 또는 R- 또는 S-5011의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는 (전압의 인가 전에) LC 매질에서 키랄 도판트에 의해 유도된 나선형 비틀림의 비틀림 각은 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300°, 가장 바람직하게는 270°이다.
바람직하게는 LC 매질에서 키랄 도판트에 의해 유도된 나선형 비틀림의 피치는 2 내지 10 μm, 매우 바람직하게는 3 내지 6 μm이다.
바람직하게는 본 발명에 따른 디스플레이의 비 d/p는 디스플레이 0.5 이상, 매우 바람직하게는 0.5 내지 1.2, 보다 바람직하게는 0.55 내지 1.0, 가장 바람직하게는 0.6 내지 0.8이다.
바람직하게는 LC 매질은 하나 이상의 중합 개시제를 함유한다.
중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 광 개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG))이 자유 라디칼 중합에 적합하다.
중합 개시제가 LC 매질에 첨가되는 경우, 이의 비는 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.5 중량%이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하나 이상의 안정화제를 함유한다. 안정화제의 사용은 예를 들어, 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지할 수 있다.
안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 LC 매질은 예를 들어, 하나 이상의 UV 안정화제, 예를 들어, 시바 케미컬즈(Ciba Chemicals)의 티누빈(Tinuvin, 등록상표) 시리즈, 예컨대, 티누빈(등록상표) 770, 또는 이르가녹스(Irganox, 등록상표) 시리즈, 예컨대, 이르가녹스(등록상표) 1076(모두 바스프(BASF)로부터 입수)을 포함할 수 있다. 추가로 적합하고 바람직한 안정화제는 하기 표 C로부터 선택되는 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가적 안정화제를 함유한다:
Figure pat00103
Figure pat00104
상기 식에서, 개별적 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖는다:
Ra 내지 Rd는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 6개, 매우 바람직하게는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 가장 바람직하게는 메틸이고,
XS는 H, CH3, OH 또는 O●이고,
AS는 임의적으로 치환된, 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬렌이고,
n은 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 3이다.
바람직한 화학식 S3의 안정화제는 하기 화학식 S3A의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00105
상기 식에서, n2는 1 내지 12의 정수이고, 기 (CH2)n2의 하나 이상의 H 원자는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실로 임의적으로 대체된다.
매우 바람직한 안정화제는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00106
Figure pat00107
Figure pat00108
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 화학식 S1-1, S2-1, S3-1, S3-1 및 S3-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 표 C로부터 선택된 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
바람직하게는 LC 매질에서 안정화제, 예컨대, 화학식 S1-S3의 화합물의 비는 10 내지 500 ppm, 매우 바람직하게는 20 내지 100 ppm이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 자가-정렬(SA) 첨가제를 바람직하게는 0.1 내지 2.5%의 농도로 함유한다.
이러한 바람직한 실시양태에서 사용하기에 바람직한 SA 첨가제는, 메소젠성 기, 및 하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기로부터 선택된 하나 이상의 극성 앵커 기에 의해 종결된 직쇄 또는 분지형 알킬 측쇄를 포함하는 화합물로부터 선택된다.
추가로 바람직한 SA 첨가제는, 임의적으로 스페이서 기를 통해, 메소젠성 기에 부착된 하나 이상의 중합가능한 기를 함유한다. 이들 중합가능한 SA 첨가제는 PSA 공정에서 RM에 대해 적용되는 것과 유사한 조건 하에 LC 매질에서 중합될 수 있다.
적합한 SA 첨가제는 예를 들어, US 2013/0182202 A1, US 2014/0838581 A1, US 2015/0166890 A1 및 US 2015/0252265 A1에 개시되어 있다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질 또는 중합체 안정화된 디스플레이는 하기 표 E로부터 선택된 하나 이상의 자가-정렬 첨가제를 함유한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 디스플레이는 정렬 층을 함유하지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 LC 매질은 예를 들어, 비제한적으로 산화 방지제, 자유 라디칼 스캐빈저, 소포제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수화제, 접착제, 유동 개질제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노 입자를 포함하는 목록으로부터 선택된 추가적 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, LC 매질에, 예를 들어, 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 전도성을 개선하기 위한 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실-암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착물 염(예를 들어, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조), 또는 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 변형하기 위한 물질을 첨가하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어, DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 기재되어 있다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은
A) 상기에 정의된 화학식 A 및 B 또는 이의 하위 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 상기에 정의된 화학식 C 및 D 또는 이의 하위 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 임의적으로 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 E 또는 이의 하위 화학식의 화합물을 포함하는 액정 성분 A,
B) 바람직하게는 화학식 M1 내지 M31의 화합물로부터 선택된, 매우 바람직하게는 표 D로부터 선택된 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 B,
C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된, 매우 바람직하게는 표 B로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
D) 임의적으로, 바람직하게는 중합 개시제, 안정화제(매우 바람직하게는 표 C로부터 선택됨) 및 자가-정렬 첨가제(매우 바람직하게는 표 E로부터 선택됨)로부터 선택된 하나 이상의 추가적 첨가제
를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어지되,
상기 LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도는 0.05 내지 3% 미만이고,
상기 키랄 첨가제의 농도는 이것이 LC 매질에서 유도한 비틀림 각이 210° 초과, 바람직하게는 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300°, 매우 바람직하게는 270°이도록 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은
A) 상기에 정의된 화학식 A 및 B 또는 이의 하위 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 상기에 정의된 화학식 C 및 D 또는 이의 하위 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 임의적으로 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 E 또는 이의 하위 화학식의 화합물을 포함하는 액정 성분 A,
B) 바람직하게는 화학식 M1 내지 M31의 화합물로부터 선택된, 매우 바람직하게는 표 D로부터 선택된 상기에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 B,
C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된, 매우 바람직하게는 표 B로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
D) 임의적으로, 바람직하게는 중합 개시제, 안정화제(매우 바람직하게는 표 C로부터 선택됨) 및 자가-정렬 첨가제(매우 바람직하게는 표 E로부터 선택됨)로부터 선택된 하나 이상의 추가적 첨가제
를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어지되,
상기 LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도는 0.05 내지 3% 미만이고,
상기 키랄 첨가제의 농도는 이것이 LC 매질에서 유도한 나선형 피치가 2 내지 10 μm, 매우 바람직하게는 3 내지 6 μm이도록 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물은 중합되지 않는다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물은 중합된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하기 군 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하기 군 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
1) 화학식 A2a1, A2k1 및 B2k1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 유전 이방성, 광학 이방성 및 작동 온도를 증가시킬 수 있다.
2) 화학식 A1d1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 유전 이방성 및 광학 이방성을 증가시키나 작동 온도를 감소시킬 수 있다.
3) 화학식 A1a2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 유전 이방성을 증가시키나 작동 온도를 감소시킬 수 있다.
4) 화학식 C1a, C1b 및 E1a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 점도를 감소시킬 수 있고 광학 이방성을 조정할 수 있으나 작동 온도를 감소시킬 수 있다.
5) 임의적으로, 화학식 C4b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 점도를 감소시킬 수 있으나 작동 온도를 감소시킬 수 있다.
6) 화학식 C7a, D2 및 E6으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물. 이들 화합물은 유전 이방성 및 작동 온도를 감소시킬 수 있다.
7) 바람직하게는 표 B로부터 선택된, 매우 바람직하게는 화학식 R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011 및 R/S-5011의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 키랄 도판트. 이들 화합물은 나선형으로 비틀린 구조 및 비틀림 각을 LC 분자를 갖는 층에서 유도한다.
8) 바람직하게는 화학식 I의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 M1 내지 M31의 화합물, 보다 바람직하게는 표 D의 화학식 RM-1 내지 RM-131의 화합물, 가장 바람직하게는 화학식 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-51, RM-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-91, RM-102, RM-103, RM-109, RM-117, RM-120, RM-121 및 RM-122의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응성 메소젠. 이들 화합물은 비틀림 각을 감소시키는 중합체 안정화를 제공한다.
9) 바람직하게는 표 C로부터 선택된, 매우 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 안정화제:
Figure pat00109
Figure pat00110
상기 식에서, n은 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7, 바람직하게는 3이다.
10) 하나 이상의 광 개시제. 이들 화합물은 성분 B 및 상기 군 8의 중합가능한 화합물의 중합을 개시한다.
11) 하나 이상의 자가-정렬 첨가제. 이들 화합물은 정렬 층의 생략을 가능하게 한다.
12) 산화 방지제, UV 흡수제, 착색 물질 및 소포제로부터 선택된 하나 이상의 첨가제.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태의 개별적인 성분은 공지되어 있거나, 이의 제조 방법은 문헌에 기재된 표준 방법을 기반으로 하기 때문에 당업자에 의해 종래 기술로부터 용이하게 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 LC 매질이 또한 예를 들어, H, N, O, Cl 또는 F가 상응하는 동위원소, 예컨대, 중수소 등으로 대체된 화합물을 포함하는 것이 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 그 자체로 통상적인 방법으로, 예를 들어, 화학식 A 내지 F의 화합물로부터 선택된하나 이상의 LC 화합물 또는 전술된 바람직한 실시양태의 하나 이상의 화합물을 및/또는 추가적 LC 화합물 및/또는 첨가제, 예컨대, 중합가능한 화합물 또는 RM과 혼합함으로써 제조된다. 일반적으로, 적은 양으로 사용되는 바람직한 양의 성분의 유리하게는 고온에서 주성분을 이루는 성분에 용해된다. 또한, 유기 용매(예를 들어, 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올) 중의 성분의 용액을 혼합하고, 완전한 혼합 후에 용매를 다시 예를 들어, 증류에 의해 제거하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 LC 혼합물의 성분의 적합한 선택을 통해, 다른 유리한 특성을 유지하면서, 높은 역치 전압에서 높은 등명점(예를 들어, 100℃ 초과) 또는 낮은 역치 전압에서 낮은 등명점을 달성하는 것이 가능하다는 것이 자명하다. 상응하게 단지 약간 증가된 점도에서, 높은 Δε을 가져 낮은 역치를 갖는 혼합물을 수득하는 것이 마찬가지로 가능하다. 본 발명에 따른 MLC 디스플레이는 바람직하게는 제1 구치(Gooch) 및 테리(Tarry) 투과 최소값에서 작동하되(문헌[C.H. Gooch and H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974]; [C.H. Gooch and H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584], 1975]), 여기서 특히 유리한 전기-광학 특성, 예컨대, 특징선의 높은 경사도 및 콘트라스트의 낮은 각 의존성 이외에(DE 30 22 818), 낮은 유전 이방성이 제2 최소값에서 유사 디스플레이에서와 같이 동일한 역치 전압에서 충분하다. 이는 시아노 화합물을 포함하는 혼합물의 경우와 비교하여 제1 최소값에서 본 발명에 따른 혼합물을 사용하여 유의미하게 높은 비저항 값이 달성되는 것을 가능하게 한다. 개별적 성분 및 이의 비(중량%)의 적합한 선택을 통해, 당업자는 간단하고 통상적인 방법을 사용하여 MLC 디스플레이의 사전 지정된 층 두께에 필요한 복굴절을 설정할 수 있다.
본 발명의 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 80 K 이상, 매우 바람직하게는 100 K 이상 범위의 네마틱 상, 및 바람직하게는 20℃에서 250 mPa·s 이하, 매우 바람직하게는 200 mPa.s 이하의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물의 복굴절(Δn)은 20℃에서 바람직하게는 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.15이다.
LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 양성 유전 이방성(Δε)을 갖는다. 바람직하게는 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 20℃ 및 1 kHz에서 +2 내지 +30, 보다 바람직하게는 +3 내지 +20, 매우 바람직하게는 +4 내지 +15, 가장 바람직하게는 +4 내지 +8의 양성 유전 이방성(Δε)을 갖는다.
본 발명에 따른 PS-UF TN-LC 디스플레이의 구조는 처음에 언급된 종래 기술에 기재된 바와 같이 TN 디스플레이의 통상적 기하구조에 상응한다.
편광기, 전극 베이스 기판 및 표면-처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 PS-UF TN-LC 디스플레이의 제조는 이러한 유형의 디스플레이의 통상적인 디자인에 해당한다. 용어 통상적인 디자인은 본원에 대략 그려져 있고, 또한 LC 디스플레이의 모든 유도 및 변형(특히 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기반으로 하는 매트릭스 디스플레이 요소를 포함함)을 포괄한다.
바람직한 본 발명의 PS-UF TN-LC 디스플레이는 하기를 포함한다:
- 픽셀 영역을 한정하는 픽셀 전극(여기서 상기 픽셀 전극은 각각의 상기 픽셀 영역에 배치된 전환 요소에 연결됨), 및 임의적으로 상기 픽셀 전극 상에 배치된 제1 정렬 층을 포함하는 제1 기판,
- 상기 제1 기판에 마주한 제2 기판의 전체 부분 상에 배치될 수 있는 공통 전극 층, 및 임의적으로 제2 정렬 층을 포함하는 제2 기판,
- 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배되고, 하나 이상의 메소젠성 또는 액정 분자를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어진 액정 성분 A을 포함하고, 하나 이상의 키랄 첨가제를 포함하는 성분 C를 추가로 포함하고, 하나 이상의 추가적 첨가제를 포함하는 성분 D을 임의적으로 포함하는, 양성 유전 이방성을 갖는 네마틱 LC 매질의 층,
- 각각의 상기 제1 및 제2 전극 상에, 또는 존재하는 경우 각각의 상기 제1 및 제2 정렬 층 상에 증착된 중합체 층(여기서, 상기 중합체 층은 상기 LC 매질에서 0.1 내지 3% 미만의 농도로 존재하는 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물로부터 형성되고, 상기 LC 매질이 상기 2개의 기판 사이에 분배된 후에 동일반응계에서 중합된다), 및
- 임의적으로, 상기 LC 층에 마주하지 않는 상기 제1 기판의 면 상의 제1 편광기, 상기 LC 층과 마주하지 않는 상기 제2 기판의 면 상의 제2 편광기(상기 편광기는 바람직하게는 평면-편광된 광에 대한 이의 투과면이 직각이도록 배향된다(직교된 니콜)).
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 중합체 안정화된 비틀린 네마틱(PS-TN) 모드의 액정 디스플레이(LCD)의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계로서, 상기 제1 기판은 제1 전극 층 및 임의적으로 제1 정렬 층을 갖추고, 상기 제2 기판은 제2 전극 층 및 임의적으로 제2 정렬 층을 갖추고,
상기 제1 및/또는 제2 기판은 바람직하게는 상기 제1 및 제2 기판을 서로에 대해 일정한 거리에 있도록 하고 이들의 평면이 서로에 대해 평행하도록 고정시키는 고정 수단, 바람직하게는 밀봉재 물질 및/또는 스페이서를 갖추는, 단계,
b) LC 매질이, 제1 및 제2 정렬 층이 존재하는 경우, 이들 층에 접촉하도록, 양성 유전 이방성을 갖는 네마틱 LC 매질의 층을 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배하는 단계로서,
상기 LC 매질이
A) 메소젠성 또는 액정 분자를 포함하고, 바람지하게는 이로 이루어진 액정 성분(하기에 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨),
B) 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 중합가능한 성분 B(하기에 "반응성 메소젠"으로도 치징됨),
C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
D) 임의적으로, 바람직하게는 중합 개시제, 안정화제 및 자가-정렬 첨가제로부터 선택된 하나 이상의 추가적 첨가제
를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어지되,
상기 LC 매질에서 상기 중합가능한 메소젠성 화합물의 비가 3% 미만, 바람직하게는 0.05 내지 3% 미만이고,
상기 LC 분자의 세로축이 상기 기판의 평면에 대해 평행하거나 경사지게 배향되고, 상기 키랄 첨가제가 상기 LC 매질의 LC 분자에서 소정의 피치(p)로 상기 기판에 수직인 축을 따라 나선형 비틀림을 유도하고,
상기 LC 매질의 층이 두께(d)를 가지며, 비 d/p가 0.5 이상, 바람직하게는 0.5 초과, 매우 바람직하게는 0.6 내지 0.8이고,
상기 키랄 첨가제에 의해 유도된 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 210° 초과, 바람직하게는 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300° 범위, 매우 바람직하게는 270°인, 단계,
c) 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 150° 미만, 바람직하게는 60 내지 120°, 바람직하게는 80 내지 100° 범위, 매우 바람직하게는 90°로 감소하도록 전압을 상기 제1 및 제2 전극에 인가하는 단계,
d) 전압을 인가한 후에 또는 전압을 인가하는 동안에, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 LC 매질의 중합가능한 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물을 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 중합시켜, 상기 단계 c)의 비틀림 각이 감소된, LC 매질의 비틀린 네마틱 배열을 안정화시키는 단계,
e) 임의적으로, 상기 제1 및 제2 전극에 대한 전압의 인가 없이, 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 상기 LC 매질이 제2 중합 단계를 수행하도록 하여, 상기 단계 d)에서 반응하지 않은 임의의 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계, 및
f) 임의적으로, 상기 LC 층에 마주하지 않는 상기 제1 기판의 면 상의 제1 편광기, 및 상기 LC 층과 마주하지 않는 상기 제2 기판의 면 상의 제2 편광기를 제공하는 단계(여기서, 상기 편광기는 바람직하게는 평면-편광된 광에 대한 이의 투과면이 직각이도록 배향된다(직교된 니콜)).
본 발명에 따른 디스플레이에서 및 이의 제조 방법의 단계 a)에서 사용된 기판은 바람직하게는 유리 기판이다. 가요성 LC 디스플레이의 경우, 바람직하게는 플라스틱 기판이 사용된다. 이러한 플라스틱 기판은 바람직하게는 낮은 복굴절을 갖는다. 적합하고 바람직한 플라스틱 기판의 예는 폴리카보네이트(PC), 폴리에터설폰(PES), 다환형 올레핀(PCO), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에터에터케톤(PEEK) 또는 무색 폴리이미드(CPI) 기판이다.
하나 이상의 기판은 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 중합가능한 화합물을 중합시키는 데 사용되는 광 방사선에 투과성이어야 한다.
기판이 광 중합 및/또는 광 정렬에 의해 제조되는 정렬 층을 갖추는 경우, 하나 이상의 기판은 정렬 층 물질 또는 이의 전구체의 광 중합 또는 광 정렬에 사용되는 광 방사선에 투과성이어야 한다.
전극 층은 개별적 디스플레이 유형에 따라 숙련가에 의해 디자인될 수 있다. 본 발명에 따른 LC 디스플레이에서, 제1 및 제2 기판은 각각 전극 층을 갖춘다.
추가로 바람직하게는, 제1 및 제2 전극 층 중 하나가 픽셀 영역을 한정하는 픽셀 전극이고(상기 픽셀 전극은 각각의 상기 픽셀 영역에 배치된 전환 요소에 연결되고, 임의적으로 마이크로-슬릿 패턴을 포함한다), 제1 및 제2 전극 층 중 나머지 하나가 공통 전극 층이고, 이는 나머지 기판에 마주하는 기판의 전체 부분 상에 배치될 수 있다.
제1 및/또는 제2 기판은, 비제한적으로 색 필터, TFT 어레이, 흑색 매트릭스, 폴리이미드 코팅, 또는 디스플레이 기판 상에 발견되는 기타 성분을 포함하는, 추가적 층 또는 성분을 함유할 수 있다.
바람직하게는 제1 및 제2 기판 중 하나 이상, 보다 바람직하게는 각각의 기판은, LC 매질에 접촉하도록 전극 상에 일반적으로 적용된 정렬 층을 갖춘다.
제1 및/또는 제2 정렬 층은 LC 층의 LC 분자의 정렬 방향을 조절한다. 본 발명에 따른 디스플레이에서, 정렬 층은, LC 분자에게 기판에 대해 평행하거나 약간 경사진 배향을 부여하도록 선택된다.
적합하고 바람직한 정렬 층은 예를 들어, 폴리이미드를 포함하거나 이로 이루어지고, 이는 또한 광 정렬 방법에 의해 문질러지거나 제조될 수 있다. 용액 처리가능한(solution processable) 정렬 층 물질이 바람직하다. 이는 바람직하게는 용매, 바람직하게는 유기 용매, 예를 들어, N-메틸피롤리돈, 2-부톡시에탄올 또는 γ-부티로락톤 중의 용액으로부터 처리된다.
바람직한 실시양태에서, 정렬 층은, 정렬 층 물질(예를 들어, 폴리이미드), 또는 이의 전구체(예를 들어, 폴리이미드 전구체)의 용액을 기판 상에 증착시키고, 임의적으로 상기 정렬 층 물질 또는 이의 전구체를 열 및/또는 화학 방사선, 예를 들어, UV 방사선에 대한 노출에 의해 경화시킴으로써 형성된다.
정렬 층 물질 또는 이의 전구체는 기판 상에 예를 들어, 코팅 또는 인쇄 방법에 의해 증착될 수 있다.
용매가 정렬 층 물질의 증착에 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 증착 후에 건조 제거되거나 증발 제거된다. 용매 증발은 예를 들어, 열 및/또는 감압의 적용에 의해 보조될 수 있다.
정렬 층을 경화시키는 바람직한 방법은 열 경화 및 광 경화, 매우 바람직하게는 광 경화이다. 광 경화는 예를 들어, UV 방사선에 대한 노출에 의해 수행된다. 적합한 경화 조건은 사용된 전구체 물질에 따라 숙련가에 의해 그의 주지의 사실을 기반으로 및 문헌에 기재된 바와 같이 선택될 수 있다. 상업적으로 입수가능한 물질의 경우, 적합한 처리 및/또는 경화 조건은 흔히 상기 물질의 세일즈 또는 샘플링과 함께 제공된다.
본 발명에 따른 디스플레이에서, 정렬 층은 바람직하게는 LC 분자에게 평면(또는 평행) 정렬을 부여하도록 선택된다(즉, 여기서 LC 분자의 세로축은 가장 가까운 기판의 표면에 평행하고, 상기 LC 분자의 세로축은 또한 상기 기판의 표면에 대해 약간 경사질 수 있다).
바람직하게는 기판의 표면에 근접하게 위치된 LC 분자의 세로축의 상기 기판에 대한 경사 각은 0 초과 내지 20°, 바람직하게는 0.1 내지 20°, 매우 바람직하게는 0.2 내지 3.5°이다.
기판의 평면 내에서 LC 분자의 바람직한 2차원 정렬 방향을 부여하기 위해, 정렬 층은 예를 들어, 단일방향으로 문질러지거나 광 정렬 방법에 의해 제조된 정렬 층 물질(예를 들어, 폴리이미드)을 포함한다.
바람직하게는 제1 및 제2 기판에 근접한 LC 분자의 세로축의 정렬 방향 또는 평균 배향 방향("방향자"로도 지칭됨)은 직각이고, 즉, 서로에 대해 90°의 각으로 존재한다. 추가로 바람직하게는 제1 및 제2 기판에 근접한 정렬 방향 또는 LC 방향자는 기판의 가장자리에 대해 45°의 각으로 존재한다.
이는 예를 들어, 제1 및 제2 정렬 층(예를 들어, 폴리이미드를 포함함)을 사용함으로써 달성될 수 있는데, 상기 제1 및 제2 정렬 층 모두는 단일방향으로 문질러지고 이의 문지름 방향이 직각이도록 배열되고, 상기 정렬 층의 문지름 방향은 LC 분자의 정렬 방향에 상응한다. 대안적으로, 이는 직선 평광된 광을 사용하는 광 정렬에 의해 정렬 층을 제조함으로써 달성될 수 있되, 여기서 편광된 광의 편광 방향은 LC 분자의 정렬 방향에 상응한다.
본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는 제1 및 제2 정렬 층(바람직하게는 폴리이미드를 포함함)을 포함하고, 이 둘 모두는 단일 방향으로 문질러지고, 문지름 방향은 서로에 대해 직각이다.
본 발명에 따른 디스플레이는 추가적 요소, 예컨대, 색 필터, 흑색 매트릭스, 패시베이션(passivation) 층, 광학 지연 층, 개별적 픽셀을 어드레싱하기 위한 트랜지스터 요소 등을 포함할 수 있고, 이들 모두는 당업자에게 주지되어 있고 독창적인 기술 없이 사용될 수 있다.
단계 b)에서 양성 유전 이방성을 가지며 상기 및 하기에 기재되는 성분 A, B, C 및 임의적으로 D를 함유하는 네마틱 LC 매질의 층은 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배되어, 상기 LC 매질은, 정렬 층이 존재하는 경우 제1 및 제2 정렬 층과 접촉한다.
LC 매질은 디스플레이 제조업체가 통상적으로 사용하는 방법에 의해 각각 기판 상에 또는 디스플레이 내에 분배되거나 충전될 수 있다.
바람직하게는 LC 매질은 하기 증착 방법 중 하나를 사용함으로써 기판에 증착된다: 원 드롭 필링(one drop filling; ODF), 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 플렉소 인쇄 또는 비슷한 방법.
바람직한 방법은 잉크젯 인쇄이다.
바람직한 방법은 ODF 방법이고, 바람직하게는 하기 단계를 포함한다:
b1) LC 매질의 액적 또는 액적의 어레이를 제1 기판 상에 분배하는 단계, 및
b2) 상기 분배된 LC 매질의 액적을 갖는 제1 기판의 상부에 바람직하게는 진공 조건 하에 제2 기판을 제공하여 상기 LC 매질의 액적을 펴고 상기 2개의 기판 사이에 연속 층을 형성하는 단계.
적용된 LC 매질은 디스플레이의 목적된 최종 셀 갭의 두께를 갖는 얇고 균일한 필름을 형성한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 디스플레이는 제1 및 제2 기판을 서로에 대해 일정한 거리에 있도록 하고 이들의 평면이 서로에 대해 평행하도록 고정시키는 고정 수단을 포함한다. 바람직하게는 고정 수단은 일정한 셀 갭 및 LC 층 두께를 유지하기 위해 밀봉재 물질 및 스페이서 물질을 포함한다.
바람직하게는 제1 및 제2 기판은 상기 기판 상에, 바람직하게는 상기 기판의 가장자리에 근접한 영역에 제공되는, 고정 수단, 예를 들어, 밀봉재 물질에 의해 함께 고정되거나 접착된다.
바람직하게는 밀봉재 물질은, LC 매질이 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배되기 전에, 제1 기판에 또는 제1 기판과 제2 기판 사이에 증착된다.
밀봉재 물질은 제1 기판 상에, 또는 제1 기판과 제2 기판 사이에, 바람직하게는 LC 매질과 각각의 기판의 가장자리 사이의 영역에 제공된다. 밀봉재 물질은 예를 들어, 가교결합된 중합체이고, 이는 경화성 중합체 전구체로부터 형성된다. 이어서, 밀봉재 물질은, 바람직하게는 제1 및 제2 기판이 조립되어 LC 셀을 형성한 후에, LC 매질에 함유된 중합가능한 화합물의 광 중합 전에, 경화된다. 바람직하게는 상기 밀봉재 물질은 열 및/또는 광 방사선에 대한 노출에 의해 경화된다.
스페이서 물질은 예를 들어, 투명한 유리 또는 플라스틱 비드로 이루어진다. 바람직한 실시양태에서, 스페이서는 LC 매질과 함께 기판 사이에 분배된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 일정한 셀 갭 및 LC 층 두께를 유지하기 위해, 디스플레이는 스페이서 물질, 예를 들어, 포토스페이서를 LC 층 외부에, 예를 들어, 흑색 매트릭스 위에 함유하고, 상기 LC 층은 스페이서 물질을 함유하지 않는다.
적합한 밀봉재 및 스페이서는 숙련가에게 공지되어 있고 상업적으로 입수가능하다.
단계 c)에서, 전압이 제1 및 제2 전극에 인가되어 LC 층의 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각은 LC 층 두께에 의해 제시되는 바와 같이 210 내지 330° 범위, 바람직하게는 240 내지 300° 범위, 매우 바람직하게는 270°로 감소되고, 키랄 도판트에 의해 유도된 천연 나선형 비틀림은 60 내지 120°, 바람직하게는 80 내지 100° 범위, 매우 바람직하게는 90°로 감소된다.
목적하는 비틀림 각을 달성하여 중합체를 안정시키는 것을 달성하기 위한 전압 인가에 적합한 방법, 조건, 파라미터 및 구동 계획은 당업자에게 주지되어 있거나 문헌, 예를 들어, 문헌[K. Takatoh et al., Liq. Cryst. 2012, 39(6), 715-720]에 기재되어 있고, 독창적인 기술 없이 사용될 수 있다.
또한, 전압 인가에 적합한 전압 및 구동 계획의 선택은 LC 매질의 물리적 특성 및 LC 매질과 정렬 층 사이의 콜로케이션(collocation)에 좌우된다.
바람직한 실시양태에서, 인가된 전압 및 구동 계획은 상기에 기재된 바와 같이 감소된 비틀림 각을 갖는 TN 배향이 소정의 시간, 예를 들어, 수(>1) 초, 수(>1) 분 또는 수(>1) 시간 동안 안정하도록 선택된다. 이는 단계 c) 후에, 즉, 임의의 시간의 중첩 없이, 중합 단계 d)를 수행하는 것을 가능하게 한다.
단계 d)에서, LC 매질에 함유된 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물은, 임의적으로 전압이 중합 공정 시간의 적어도 일부 동안 전극에 인가되는 동안, LC 디스플레이의 기판 사이의 LC 매질에서 동일반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다(화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우). 임의적 단계 e)에서, 단계 d)에서 완전히 반응하지 않은 중합가능한 화합물은 전압의 인가 없이 동일반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다.
단계 d) 및 e)에서, 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물은 바람직하게는 광 중합, 매우 바람직하게는 UV 광 중합에 의해 중합된다.
중합시 중합가능한 화합물은 중합체 또는 가교결합된 중합체를 형성하고, 이는 LC 매질의 LC 분자의 감소된 비틀림 각을 안정화시킨다. 특정 이론에 구애 받지 않고, 중합가능한 화합물로부터 수득된 중합체의 상당부가 LC 매질로부터 상분리되고 침전되고, 기판, 또는 전극 또는 그 위에 제공된 정렬 층 상에 중합체 층을 형성하는 것으로 생각된다. 현미경 측정 데이터(예컨대, SEM 및 AFM)는, 중합체가 LC 층/기판 계면에서 주로 축적된다는 것을 확인시켜 주었다.
적합하고 바람직한 중합 방법은 예를 들어, 열 또는 광 중합, 바람직하게는 광 중합, 특히 UV 유도된 광 중합이고, 이는 UV 방사선에 대한 중합가능한 화합물의 노출에 의해 달성될 수 있다.
중합은 상기 및 하기에 기재되는 하나의 단계(단계 d) 또는 2개 이상의 단계(단계 d 및 e 또는 이의 반복)로 수행될 수 있다. 단계 d)는 하기에 "UV1" 단계로도 지칭되고, 단계 e)는 하기에 "UV2" 단계로도 지칭된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 디스플레이의 제조 방법은 하기 특징 중 하나 이상을 포함한다:
- 중합가능한 LC 매질은, 전극에 대한 전압 인가 동안에 또는 후에, 바람직하게는 후에 제1 UV 노출 단계(단계 d 또는 UV1), 및 추가로 전극에 대한 전압 인가 없이 중합을 종결하는 제2 UV 노출 단계(단계 e 또는 UV2)를 포함하는 2-단계 공정으로 UV 광에 노출된다.
- 중합가능한 LC 매질은, 바람직하게는 UV2 단계에서, 및 임의적으로 또한 UV1 단계에서, 300 내지 380 nm의 파장 길이 범위의, 바람직하게는 0.5 내지 30 mW/cm2, 보다 바람직하게는 1 내지 20 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광에 노출된다.
- 중합가능한 LC 매질은 340 nm 이상, 및 바람직하게는 400 nm 이하의 파장 길이를 갖는 UV 광에 노출된다.
이러한 바람직한 실시양태의 방법은 예를 들어, 바람직한 UV 램프를 사용함으로써, 또는 각각의 목적하는 파장 길이를 갖는 UV 광에 대해 실질적으로 투과성이고 각각의 목적하는 파장 길이를 갖는 광에 대해 실질적으로 차단성인 대역 통과 필터 및/또는 컷-오프(cut-off) 필터를 사용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 300 내지 400 nm의 파장 길이(λ)를 갖는 UV 광 조사가 바람직할 때, UV 노출은 300 nm < λ < 400 nm의 파장 길이에 대해 실질적으로 투과성인 광대역 통과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 365 nm 초과의 파장 길이(λ)의 UV 광 조사가 바람직할 때, UV 노출은 λ > 365 nm의 파장 길이에 대해 실질적으로 투과성인 컷-오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과성"은 필터가 목적하는 파장 길이의 입사광의 강도의 상당부, 바람직하게는 50% 이상을 투과시키는 것을 의미한다. "실질적으로 차단성"은 필터가 목적하지 않는 파장 길이의 입사광의 강도의 상당부, 바람직하게는 50% 이상을 투과시키지 않는 것을 의미한다. 예를 들어, 대역 통과 필터의 경우 "목적하는(목적하지 않는) 파장 길이"는 λ의 소정의 범위의 내부(외부)의 파장 길이를 의미하고, 컷-오프 필터의 경우 λ의 소정의 값 위(아래)의 파장 길이를 의미한다.
이러한 바람직한 실시양태의 방법은 긴 UV 파장 길이를 사용하여 디스플레이의 제조를 가능하게 하여 짧은 UV 광 성분의 위험하고 해로운 효과를 감소시키거나 심지어 이를 피한다.
LC 매질의 성분 B의 중합가능한 화합물의 중합에 의해 수득된 중합체는 바람직하게는 기판 중 하나 또는 둘 모두 위에, 또는 그 위에 증착된 정렬 층 또는 전극 중 하나 또는 둘 모두 위에 층을 형성한다.
바람직하게는 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물은, 감소된 비틀림을 안정화시키기 위해, 전압이 중합 공정의 적어도 일부 동안, 바람직하게는 상기에 기재된 단계 UV1 동안 인가될 때, 중합된다. 그러나, 감소된 비틀림을 갖는 목적하는 배향을, 단계 c)에서 전압을 인가한 후에, 중합, 바람직하게는 UV1 처리 단계를 수행함으로써 달성하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서에서, 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계 d)(UV1)는 전압을 인가시키는 단계 c)와 동시에 수행되거나, 단계 d)는 단계 c)와 적어도 부분적으로 중첩되도록 수행된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계 d)(UV1)는 전압을 인가시키는 단계 c) 후에 수행된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 디스플레이는 폴리이미드 정렬 층을 함유하지 않는다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 디스플레이는 기판 중 하나 또는 둘 모두 위에 폴리이미드 정렬 층을 함유한다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 자가-정렬(SA) 첨가제를 바람직하게는 0.1 내지 2.5%의 농도로 함유한다. 이러한 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 중합체 안정화된 SA(PS-SA) 디스플레이에서 사용하기에 특히 적합하다.
이러한 바람직한 실시양태에서 사용하기에 바람직한 SA 첨가제는 메소젠성 기, 및 하나 이상의 극성 앵커 기(하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기로부터 선택됨)에 의해 종결되는 직쇄 또는 분지형 알킬 측쇄를 포함하는 화합물로부터 선택된다.
추가로 바람직한 SA 첨가제는, 임의적으로 스페이서 기를 통해, 메소젠성 기에 부착된 하나 이상의 중합가능한 기를 함유한다. 이들 중합가능한 SA 첨가제는 중합가능한 성분 B의 중합가능한 화합물에 적용된 바와 유사한 조건 하에 LC 매질에서 중합될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질, 또는 중합체 안정화된 SA-VA 또는 SA-FFS 디스플레이는 하기 표 E로부터 선택된 하나 이상의 자가-정렬 첨가제를 함유한다.
상기 및 하기에서, 메소젠성 기 및 하나 이상의 중합가능한 기를 함유하는 LC 매질에 포함되는 임의의 SA 첨가제, 예컨대, 표 E의 화학식 SA-9 내지 SA-34의 화합물이 중합가능한 성분 B의 일부로서 이해된다. 따라서, 중합가능한 성분 B 및 이의 성분에 대해 상기 및 하기에 제시되는 바람직한 조성 및 농도 범위는 SA 첨가제가 아닌 RM 및 SA 첨가제인 RM 둘 모두를 포함하고, 예를 들어, 하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기로부터 선택된 하나 이상의 극성 앵커 기를 함유하는 것으로 이해된다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 이를 설명하는 것으로 의도된다. 상기 및 하기에서, 백분율 데이터는 중량%를 나타내고, 모든 온도는 섭씨 온도로 표현된다.
하기 표 A에서, m 및 n은 서로 독립적으로 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, (O)CmH2m+1은 CmH2m+1 또는 OCmH2m+1을 의미한다.
[표 A]
Figure pat00111
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적어도 1, 2, 3 또는 4개 이상의 표 A의 화합물을 포함하는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가되는 가능한 도판트를 나타낸다. 혼합물은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다.
[표 B]
Figure pat00121
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예를 들어, 본 발명에 따른 혼합물에 0 내지 10 중량%의 양으로 첨가될 수 있는 안정화제가 하기에 언급된다.
[표 C]
Figure pat00123
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하기 표 D는 본 발명에 따른 LC 매질에 사용될 수 있는 예시적 반응성 메소젠성 화합물을 나타낸다.
[표 D]
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바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-140의 중합가능한 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함한다. 이들 중 화합물 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-51, RM-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-91 RM-102, RM-103, RM-109, RM-117, RM-120, RM-121 및 RM-122의 화합물이 특히 바람직하다.
하기 표 E는 화학식 I의 중합가능한 화합물과 함께 본 발명에 따른 SA-VA 및 SA-FFS 디스플레이를 위한 LC 매질에서 사용될 수 있는 수직 정렬을 위한 자가-정렬 첨가제를 나타낸다.
[표 E]
Figure pat00150
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Figure pat00157
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질, SA-VA 및 SA-FFS 디스플레이는 화학식 SA-1 내지 SA-34의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 SA 첨가제를 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 이를 설명한다. 그러나, 이는 당업자에게 바람직하게는 사용될 화합물에 대한 바람직한 혼합물 개념 이의 각각의 농도 및 이의 서로에 대한 조합을 제시한다. 또한, 실시예는 이용가능한 특성 및 특성 조합을 보여준다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
toff, td 또는 τoff: 20℃에서 스위치-오프 또는 감쇠 시간[ms],
ton, tr 또는 τon: 20℃에서 스위치-온 또는 상승 시간[ms],
d: 전환가능한 LC 층의 셀 갭 또는 LC 두께[μm],
V0 또는 Vth: 20℃에서의 용량성 역치 전압 [V],
Vop: 작동 전압[V],
ne: 20℃ 및 589 nm에서 이상 굴절률,
no: 20℃ 및 589 nm에서 정상 굴절률,
Δn: 20℃ 및 589 nm에서 광학 이방성,
ε⊥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 수직인 유전율,
ε∥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행한 유전율,
Δε: 20℃ 및 1 kHz에서 유전 이방성,
cl.p. 또는 T(N,I): 등명점[℃],
γ1: 20℃에서 회전 점도[mPa·s],
K1: 20℃에서 "스플레이" 변형시 탄성 계수[pN],
K2: 20℃에서 "비틀림" 변형시 탄성 계수[pN],
K3: 20℃에서 "굽힘" 변형시 탄성 계수[pN].
달리 분명히 언급되지 않는 한, 상기 및 하기에 제시되는 모든 파라미터 및 값은 20℃의 온도와 관련 있다.
달리 분명히 언급되지 않는 한, 본원의 모든 농도 및 비는 중량%로 제시되고, 용매를 미함유하는 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
달리 분명히 언급되지 않는 한, 본원에 나타낸 모든 온도 값, 예컨대, 융점 T(C,N), 스메틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)에 대한 온도 값은 섭씨 온도(℃)로 제시된다. M.p.는 융점이고, cl.p.는 등명점이다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스메틱 상이고, I는 등방성 상이다. 이들 기호 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되었고, 20℃의 온도를 적용하고, 각각의 경우 달리 분명히 지시되지 않는 한, Δn은 589 nm에서 결정되고, Δε은 1 kHz에서 결정된다.
본 발명에서 용어 "역치 전압(Vth, V0)"은, 달리 분명히 지시되지 않는 한, 프리데릭스(Freedericks) 역치로도 공지된 용량성 역치(V0)에 관한 것이다. 실시예에서, 광학 역치는 또한 일반적으로 10% 상대적 콘트라스트(V10)에 대해 제시될 수 있다.
본 발명에서 용어 "작업 전압(Vop)"은, 2xV10으로 제시된 후에, 0.5 V 단위의 올림 값을 선택한 전압과 관련된다. 예를 들어, V10이 4.8 V인 경우, Vop는 10 V이고, V10이 5.2 V인 경우, Vop는 10.5 V이고, V10이 5.6 V인 경우, Vop는 11.5 V이다.
달리 언급되지 않는 한, 상기 및 하기에 기재되는 중합체 안정화된 디스플레이의 중합가능한 화합물을 중합시키는 공정은 LC 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상을 나타내는 온도에서 수행되고, 가장 바람직하게는 실온("RT"로도 약칭됨)에서 수행된다.
달리 언급되지 않는 한, 이의 전기광학 및 기타 특성의 측정 방법은 하기에 기재된 방법 또는 이와 유사한 방법으로 수행된다.
실시예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 N1을 하기와 같이 제형화하였다:
Figure pat00158
혼합물 N1에 0.04%의 하기 안정화제 S2-1을 첨가하여 혼합물 S1을 형성하였다.
Figure pat00159
혼합물 S1에 2.61%의 키랄 도판트 S-4011을 첨가하여 혼합물 D1A를 형성하였다. 키랄 도판트에 의해 유도된 혼합물의 피치는 5 μm였다.
혼합물 S1에 0.21%의 키랄 도판트 S-4011을 첨가하여 혼합물 D1B를 형성하였다. 키랄 도판트에 의해 유도된 혼합물의 피치는 60 μm였다.
혼합물 D1A에 2%의 하기 RM-64 및 0.02%의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P1A를 형성하였다.
혼합물 D1B에 2%의 하기 RM-64 및 0.02%의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P1B를 형성하였다.
Figure pat00160
TN 시험 셀 제조
ITO 전극 층(두께 200 A, 10 Ohm/sq, 1cm x 1cm), 각각 0° 및 90°의 문지름 각으로 문질러진 폴리이미드 정렬 층(JSR AL3046), 각각 3 또는 2.7 μm의 셀 갭을 달성하기 위한 스페이서, 및 밀봉재(XN-1500, 미츠비시 케미컬즈(Mitsubishi Chemicals))를 갖춘, 연마된 SL 유리(코닝(Corning), 두께 1.1 mm)의 2개의 기판을 포함하는 TN 시험 셀을 제조하였다.
혼합물을 개별적 시험 셀 내로 충전하였다.
PS-TN 시험 셀 제조
중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물을 갖는 시험 셀을 2-단계 UV 경화 공정을 수행시켰고, 이때 제1 단계에서 전압을 전극에 인가하였고, 제2 UV 단계에서는 전압을 인가하지 않았다.
UV 단계 1(UV1):
365 nm 필터를 갖춘 Fe/I 램프, UV 파워 검출기 우시오(Ushio) UIT-250, UVD-S365에 의해 측정시 UV 강도 4.0 mW/cm2,; 전기장(도 2a 참조): 펄스 5 s/기간, 펄스 높이 18 V, 펄스 너비 100 ms. 조사 시간 300 s.
UV 단계 2(UV2):
365 nm 필터가 부재하는 도시바(Toshiba) C형 형광 램프, 그린 UV, UV 강도 UV 파워 검출기 우시오 UIT-250, UVD-S365에 의해 측정시 UV 강도 0.5 mW/cm2, 조사 시간 60 min.
E/O 성능, 반응 시간
시험 셀의 전기광학 성능(투과 대 전압) 및 반응 시간을 LCD 평가 시스템(LCD-5200, 오츠카 일렉트로닉스 컴패니 리미티드(Otsuka electronics Co., Ltd))을 사용하여 측정하였다.
결과를 표 1에 나타냈다.
셀 갭 (μm) 3 2.7
피치 (μm) 없음 60 5 5
혼합물 N1 P1B P1A P1A
작업 전압 (V) 6.5 14

반응 시간		 온 (ms) 0.55 0.56 0.36 0.36
오프 (ms) 2.77 2.63 1.90 1.60
R/T (ms) 3.32 3.19 2.26 1.96
투과 백색 (%) 99.5 98.7 93.6 80.1
암(dark) (%) 0.16 0.20 0.51 0.67
도핑되지 않은 혼합물 N1과 비교하여, 키랄로 도핑되고 중합체 안정화된 혼합물 P1A 및 P1B에서, 반응 시간이 유의미하게 감소하였음을 알 수 있다.
상기 결과는, 본 발명의 방법이, 90° TN 배열을 유지하면서 높은 d/p 값을 갖는 PS-UF TN-LCD의 제조를 가능하게 하고 높은 투과를 유지하면서 빠른 반응 시간, 특히 빠른 감쇠 시간을 달성하는 것을 가능하게 한다는 것을 나타낸다.
실시예 2
실시예 1의 혼합물 D1B에 2%의 하기 RM-51 및 0.02%(RM의 전체 농도를 기준으로)의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P1C를 형성하였다.
Figure pat00161
실시예 3
실시예 1의 혼합물 D1B에 2%의 하기 RM-52 및 0.02%의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P1D을 형성하였다.
Figure pat00162
실시예 4
네마틱 LC 호스트 혼합물 N2를 하기와 같이 제형화하였다:
Figure pat00163
혼합물 N2에 0.04%의 안정화제 S2-1을 첨가하여 혼합물 S2를 형성하였다.
혼합물 S2에 0.35%의 키랄 도판트 S-4011을 첨가하여 혼합물 D2를 형성하였다. 키랄 도판트에 의해 유도된 혼합물의 피치는 30 μm였다.
혼합물 D2에 2%의 RM-64 및 0.02%의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P2를 형성하였다.
실시예 5
네마틱 LC 호스트 혼합물 N3을 하기와 같이 제형화하였다:
Figure pat00164
혼합물 N3에 0.04%의 안정화제 S2-1을 첨가하여 혼합물 S3을 형성하였다.
혼합물 S3에 0.24%의 키랄 도판트 S-4011을 첨가하여 혼합물 D3을 형성하였다. 키랄 도판트에 의해 유도된 혼합물의 피치는 40 μm였다.
혼합물 D3에 2%의 RM-64 및 0.02%의 광 개시제 이르가큐어(등록상표)651을 첨가하여 혼합물 P3을 형성하였다.

Claims (21)

  1. 액정(LC) 디스플레이로서,
    상기 LC 디스플레이가
    a) 제1 전극 층 및 임의적으로 제1 정렬 층을 갖춘 제1 기판, 및 제2 전극 층 및 임의적으로 제2 정렬 층을 갖춘 제2 기판,
    b) 키랄 첨가제를 함유하고 양성 유전 이방성을 갖는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 분배된 네마틱 LC 매질의 층, 및
    c) 임의적으로, 상기 LC 층에 마주하지 않는 상기 제1 기판의 면 상의 제1 편광기 및 상기 LC 층과 마주하지 않는 상기 제2 기판의 면 상의 제2 편광기로서, 상기 편광기가 바람직하게는 평면-편광된 광에 대한 이의 투과면이 직각이도록 배향된(직교된 니콜), 제1 편광기 및 제2 편광기
    를 포함하고,
    상기 LC 분자의 세로축이 상기 기판의 평면에 대해 평행하거나 경사지게 배향되고, 상기 키랄 첨가제가 상기 LC 매질의 LC 분자에서 소정의 피치(p)로 상기 기판에 수직인 축을 따라 나선형 비틀림을 유도하고,
    상기 LC 매질의 층이 두께(d)를 가지며, 비 d/p가 0.5 이상, 바람직하게는 0.5 초과, 매우 바람직하게는 0.6 내지 0.8이고,
    상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 60 내지 120°, 바람직하게는 80 내지 100°, 매우 바람직하게는 90°이고,
    상기 디스플레이가 상기 제1 및 제2 전극 중 하나 또는 둘 모두 위에, 또는 존재하는 경우 상기 제1 및 제2 정렬 층 중 하나 또는 둘 모두 위에 증착된 중합체 층을 추가로 포함하고,
    1 내지 3% 미만의 농도로 LC 매질에 함유되고, 상기 LC 매질이 상기 2개의 기판 사이에 분배된 후에, 동일반응계에서 중합되는, 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물로부터 상기 중합체 층이 형성되는, 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도가 2 내지 2.8%인, 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    LC 매질이 광 개시제를 함유하는, 디스플레이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +15의 유전 이방성을 갖는, 디스플레이.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 기판과 제2 기판 사이의 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 80 내지 100°인, 디스플레이.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질의 층 두께(d), 및 키랄 첨가제에 의해 유도된 나선형 비틀림의 피치(p)의 비 d/p가 0.6 내지 0.8인, 디스플레이.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 기판의 표면에 위치된 LC 매질의 LC 분자의 세로축이 상기 기판에 대해 0° 초과 내지 20°의 경사 각을 나타내는, 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 기판이 상기 제1 및 제2 기판을 서로에 대해 일정한 거리에 있도록 하고 이들의 평면이 서로에 대해 평행하도록 고정시키는 고정 수단을 갖추는, 디스플레이.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 하기 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 디스플레이:
    Figure pat00165

    상기 식에서,
    Figure pat00166
    는, 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게,
    Figure pat00167

    Figure pat00168
    이고,
    R21 및 R31은, 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
    X0은 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
    Z31은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
    L21, L22, L31 및 L32는, 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H 또는 F이고,
    LS는 H 또는 CH3이고,
    g는 0, 1, 2 또는 3이다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 하기 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 디스플레이:
    Figure pat00169

    상기 식에서,
    Figure pat00170
    는, 각각 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게,
    Figure pat00171

    Figure pat00172
    이고,
    R41 및 R42는, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이되, 이들 모두는 임의적으로 불화되고,
    Z41 및 Z42는, 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,
    h는 0, 1, 2 또는 3이다.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 하기 화학식의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 디스플레이:
    Figure pat00173

    상기 식에서,
    Figure pat00174
    는
    Figure pat00175

    Figure pat00176
    이고,
    Figure pat00177
    는
    Figure pat00178

    Figure pat00179
    이고,
    RA1은 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일이거나, 고리 X, Y 및 Z 중 하나 이상이 사이클로헥센일인 경우, 또한 RA2에 대해 정의된 바와 같고,
    RA2는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 여기서 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기가, O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,
    x는 1 또는 2이다.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합가능한 메소젠성 화합물이 하기 화학식 I의 화합물로로부터 선택되는, 디스플레이:
    Figure pat00180

    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬이되, 여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기가, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자가 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있되, 이때, B1 및/또는 B2가 포화 C 원자를 함유하는 경우, Ra 및/또는 Rb는 또한 상기 포화 C 원자에 스피로-연결된 라디칼일 수 있고,
    라디칼 Ra 및 Rb 중 하나 이상이 기 P 또는 P-Sp-이거나 이를 함유하고,
    P는 중합가능한 기이고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    B1 및 B2는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기이고, 이는 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고, 이는 치환되지 않거나 L로 일치환되거나 다치환되고,
    Zb는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합이고,
    R0 및 R00은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
    m은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4이고,
    L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이되, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자가 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,
    Y1은 할로겐이고,
    Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 6 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 2 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬이되, 여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기가, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자가 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합가능한 메소젠성 화합물이 하기 화학식의 화합물로부터 선택되는, 디스플레이:
    Figure pat00181

    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184

    Figure pat00185

    상기 식에서,
    P1, P2 및 P3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기이고,
    Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 단일 결합 또는 스페이서 기이되, 여기서 또한, 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 또한 Raa일 수 있되, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa와 상이하고,
    Raa는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬이되, 여기서 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기가, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록, -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 각각 대체될 수 있고, 여기서 또한, 하나 이상의 H 원자가 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 일불화되거나 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이되, 여기서 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 상기 분지형 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 갖고,
    R0 및 R00은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
    Ry 및 Rz는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 H, F, CH3 또는 CF3이고,
    X1, X2 및 X3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합이고,
    Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고,
    Z2 및 Z3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이되, 여기서 n은 2, 3 또는 4이고,
    L은 F, Cl, CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의 임의적으로 일불화되거나 다불화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고,
    L' 및 L"은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 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.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 하나 이상의 키랄 도판트를 포함하는, 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 매질이 하나 이상의 안정화제 및/또는 자가-정렬 첨가제를 포함하는, 디스플레이.
  16. 하기 단계를 포함하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 디스플레이의 제조 방법:
    a) 제1 기판 및 제2 기판을 제공하는 단계로서, 상기 제1 기판은 제1 전극 층 및 임의적으로 제1 정렬 층을 갖추고, 상기 제2 기판은 제2 전극 층 및 임의적으로 제2 정렬 층을 갖추고,
    상기 제1 및/또는 제2 기판은 바람직하게는 상기 제1 및 제2 기판을 서로에 대해 일정한 거리에 있도록 하고 이들의 평면이 서로에 대해 평행하도록 고정시키는 고정 수단, 바람직하게는 밀봉재 물질 및/또는 스페이서를 갖추는, 단계,
    b) LC 매질이, 제1 및 제2 정렬 층이 존재하는 경우, 이들 층에 접촉하도록, 양성 유전 이방성을 갖는 네마틱 LC 매질의 층을 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 분배하는 단계로서,
    상기 LC 매질이
    A) 메소젠성 또는 액정 분자를 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 액정 성분 A,
    B) 하나 이상의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 중합가능한 성분 B,
    C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
    D) 임의적으로, 바람직하게는 중합 개시제, 안정화제 및 자가-정렬 첨가제로부터 선택된 하나 이상의 추가적 첨가제
    를 포함하고, 바람직하게는 이들로 이루어지고,
    상기 LC 매질의 중합가능한 메소젠성 화합물의 비가 1 내지 3% 미만이고,
    상기 LC 분자의 세로축이 상기 기판의 평면에 대해 평행하거나 경사지게 배향되고, 상기 키랄 첨가제가 상기 LC 매질의 LC 분자에서 소정의 피치(p)로 상기 기판에 수직인 축을 따라 나선형 비틀림을 유도하고,
    상기 LC 매질의 층이 두께(d)를 가지며, 비 d/p가 0.5 이상, 바람직하게는 0.5 초과, 매우 바람직하게는 0.6 내지 0.8이고,
    상기 키랄 첨가제에 의해 유도된 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 210° 초과, 바람직하게는 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300°, 매우 바람직하게는 270°인, 단계,
    c) 상기 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 150° 미만, 바람직하게는 60 내지 120° 범위, 보다 바람직하게는 80 내지 100° 범위, 매우 바람직하게는 90°로 감소하도록 상기 제1 및 제2 전극에 전압을 인가하는 단계,
    d) 전압을 인가한 후에 또는 전압을 인가하는 동안에, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 LC 매질의 중합가능한 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물을 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 중합시켜, 상기 단계 c)의 비틀림 각이 감소된, LC 매질의 비틀린 네마틱 배열을 안정화시키는 단계, 및
    e) 임의적으로, 상기 제1 및 제2 전극에 대한 전압의 인가 없이, 바람직하게는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 상기 LC 매질이 제2 중합 단계를 수행하도록 하여, 상기 단계 d)에서 반응하지 않은 임의의 중합가능한 화합물을 중합시키는 단계.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 기판과 제2 기판 사이의 LC 분자의 나선형 비틀림의 비틀림 각이 단계 c)의 전압의 인가 전에 240 내지 300°이고, 단계 c)의 전압의 인가 후에 80 내지 100°인, 방법.
  18. A) 제9항에 정의된 화학식 A 및 B의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 제10항에 정의된 화학식 C 및 D의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 임의적으로 제11항에 정의된 화학식 E의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 성분 A,
    B) 제12항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능한 성분 B,
    C) 바람직하게는 키랄 도판트로부터 선택된 하나 이상의 키랄 첨가제, 및
    D) 하나 이상의 중합 개시제, 및 임의적으로 하나 이상의 안정화제 및/또는 자가-정렬 첨가제
    를 포함하는 LC 매질로서,
    상기 LC 매질의 성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도가 1 내지 3% 미만이고,
    상기 키랄 첨가제의 농도가, 이것이 상기 LC 매질에서 유도하는 비틀림 각이 210° 초과, 바람직하게는 210 내지 330°, 보다 바람직하게는 240 내지 300°, 매우 바람직하게는 270°이도록 선택되는, LC 매질.
  19. 제18항에 있어서,
    성분 B의 중합가능한 메소젠성 화합물의 농도가 2 내지 2.8%인, LC 매질.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +15의 유전 이방성을 갖는 LC 매질.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합가능한 메소젠성 화합물이 중합되는, LC 매질.
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