KR20220126611A - 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질 - Google Patents

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KR20220126611A
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liquid crystal
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로코 포르테
레오 베겔스
조셉 치아-셩 시에
에바 잉후아 후앙
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 티오알킬 기를 포함하는 액정(LC) 매질; 특히 액정 디스플레이, 특별히 PSA(중합체 지속 정렬(polymer sustained alignment)) 또는 SA(자가 정렬(self-aligning)) 모드의 액정 디스플레이에서, 광학, 전자광학 및 전자적 목적을 위한 이의 용도; 상기 액정 매질을 포함하는 PSA 또는 SA 모드의 액정 디스플레이; 및 상기 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

중합성 화합물을 포함하는 액정 매질{LIQUID-CRYSTAL MEDIUM COMPRISING POLYMERIZABLE COMPOUNDS}
본 발명은 티오알킬 기를 포함하는 액정(LC) 매질; 특히 액정 디스플레이, 특별히 PSA(중합체 지속 정렬(polymer sustained alignment)) 또는 SA(자가 정렬(self-aligning)) 모드의 액정 디스플레이에서, 광학, 전자광학 및 전자적 목적을 위한 이의 용도; 상기 액정 매질을 포함하는 PSA 또는 SA 모드의 액정 디스플레이; 및 상기 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
8K 및 게이밍 모니터의 인기로 더 높은 주사율(refresh rate) 및 이에 따른 더 빠른 응답 시간을 갖는 액정 매질을 갖는 액정 디스플레이(LCD) 패널의 수요가 증가하였다. 이러한 액정 디스플레이 패널의 대다수는 중합체 안정화(PS) 또는 PSA 모드, 예컨대 PS-VA(수직 정렬), PS-IPS(평면내 전환) 또는 PS-FFS(프린지장 전환(fringe-field switching)) 모드 또는 이로부터 유래된 모드, 또는 SA 모드, 예컨대 SA-VA(중합체 안정화됨)를 사용하고 있다.
PS 또는 PSA 모드에서, 소량, 전형적으로 0.1 내지 1%의 하나 이상의 중합성 메소젠 화합물(mesogenic compound)(반응성 메소젠(RM)으로도 공지됨)이 액정 매질에 첨가된다. 액정 매질이 디스플레이에 충전된 후, 상기 디스플레이의 전극에 전압이 인가되는 동안, 반응성 메소젠이 UV(자외선) 광중합에 의해 중합된다. 이에 따라, 액정 매질의 액정 분자에 작은 틸트(tilt) 각이 생성되고, 이는 중합된 반응성 메소젠에 의해 안정화된다. UV 중합 방법(PSA 방법으로도 지칭됨)은 통상적으로 전압의 인가에 의해 틸트 각을 생성하는 제1 UV 노출 단계(UV1 단계), 및 전압 인가 없이 반응성 메소젠의 중합을 완료하는 제2 UV 노출단계(UV2 단계)의 2개 단계로 수행된다.
SA-VA 모드에서, 정렬 층은 디스플레이에서 배제된다. 대신, 소량, 전형적으로는 0.1 내지 2.5%의 자가 정렬(SA) 첨가제가 액정 매질에 첨가되고, 이는 자가 조립 메커니즘에 의해 동일 반응계로 목적하는 정렬, 예컨대 호메오트로픽(homeotropic) 또는 평면 정렬을 유도한다. SA 첨가제는 통상적으로 유기 메소젠 코어(core) 기 및 이에 부착된 하나 이상의 극성 앵커(anchor) 기, 예컨대 하이드록시, 카복시, 아미노 또는 티올 기를 함유하는데, 이는 기판 표면과 반응하여 상기 기판 표면 상의 상기 첨가제가 액정 분자에도 목적하는 정렬을 유도하게 할 수 있다. SA 첨가제는 PSA 방법에 사용되는 반응성 메소젠과 유사한 조건하에 중합될 수 있는 하나 이상의 중합성 기도 함유할 수 있다. 액정 매질은 SA 첨가제 이외에도 하나 이상의 반응성 메소젠도 함유할 수 있다.
PSA 모드용 액정 매질에서 반응 시간을 감소시키는 한가지 방법은 예컨대 액정 호스트 혼합물의 성분으로서 알켄일 기를 갖는 화합물을 사용함에 의한 것이다. 그러나, 이는 UV 광에 노출됨이 반응성 메소젠 첨가제를 중합하는데 필요할 때 혼합물의 신뢰도 감소를 야기할 수 있고, 이는 알켄일 화합물과 정렬 층의 폴리이미드의 반응에 의해 야기되는 것으로 여겨지며, 이는 320 nm 미만의 더 짧은 UV 파장을 사용할 때 특히 문제가 된다. 따라서, PSA 방법에 더 긴 UV 파장이 사용되는 경향이 있다.
또한, UV-LED 램프도 PSA 방법에 사용하도록 제안된 바 있는데, 이는 더 적은 에너지 소모, 더 긴 수명, 및 더 좁은 방출 피크(peak)에 기인하는 액정 매질로 더 효과적인 광학 에너지 전달을 나타낸다(이는 UV 강도 및/또는 UV 복사 시간을 감소시킬 수 있게 함). 이는 감소된 지촉(tact) 시간, 및 에너지와 생산 비용에 있어서의 절감을 가능하게 한다. 현재 이용가능한 UV 램프는 예컨대 365 nm의 더 높은 파장 방출을 가진다.
따라서, 더 긴 UV 파장에서 효과적으로 중합될 수 있는 반응성 메소젠을 함유하는 중합성 액정 매질이 필요하다.
또한, 높은 비저항과 동시에 큰 작동 온도 범위, 심지어 낮은 온도에서도 짧은 응답 시간, 및 낮은 임계 전압, 낮은 틸트 각, 높은 틸트 안정성, 회색 음영의 다중도, 높은 대비(contrast) 및 넓은 시야각을 갖고, UV 노출 후에 전압보유율(VHR)에 대해 높은 신뢰도 및 높은 값을 갖고, 중합성 화합물의 경우, 낮은 융점 및 액정 호스트(host) 혼합물 중 높은 용해도를 갖는, PSA 또는 SA 디스플레이, 및 이러한 PSA 또는 SA 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질 및 중합성 화합물에 대한 요구가 크다. 모바일 적용례용 디스플레이에서, 낮은 임계 전압 및 높은 복굴절률을 나타내는 액정 매질을 이용가능하게 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 상기 제시된 단점을 갖지 않거나 감소된 정도로만 갖는 PSA 또는 SA 디스플레이에 사용하기 위한 신규한 적합 물질, 특히 반응성 메소젠 및 이를 포함하는 액정 매질을 제시함을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 매우 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 높은 신뢰도, 낮은 임계 전압, 짧은 응답 시간, 높은 복굴절률을 가능하게 하고, 특히 긴 UV 파장, 바람직하게는 340 내지 380 nm에서 우수한 UV 흡광을 나타내고, 반응성 메소젠의 신속하고 완전한 중합을 가능하게 하고, 낮은 틸트 각의 생성을 바람직하게는 가능한 빠르게 하고, 더 긴 시간 후 및/또는 UV 노출 후에도 틸트 각의 높은 안정성을 가능하게 하고, 디스플레이에서 잔상 및 ODF 무라(ODF mura)의 발생을 감소 또는 방지하고, 반응성 메소젠의 경우, 가능한 한 신속하고 완전하게 중합되고 PSA 또는 SA 디스플레이에서의 호스트 혼합물에 전형적으로 사용되는 액정 매질 중 높은 용해도를 나타내는, PSA 또는 SA 디스플레이에 사용하기 위한 반응성 메소젠을 포함하는 액정 매질의 목적을 기반으로 한다.
본 발명의 추가의 목적은 반응성 메소젠이 빠른 중합 속도 및 우수한 신뢰도 매개변수, 예컨대 높은 VHR 또는 틸트 안정성을 나타내는 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 액정 매질을 제시하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 특히 광학, 전자-광학 및 전자적 적용례를 위한 반응성 메소젠을 포함하는 신규한 액정 매질, 및 이의 적합한 제조 방법 및 중간체를 제시하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 하기 유리한 효과 중 하나 이상을 나타내는 반응성 메소젠을 함유하는 액정 매질을 제시하는 것이다:
- UV 광에 대한 노출 후에 목적하는 정도의 틸트 각을 생성함;
- 높은 틸트 안정성을 야기함;
- 특히 더 긴 UV 파장, 특별히 340 내지 400 nm에서 우수한 UV 흡광을 나타내고, 상기 파장에서 반응성 메소젠의 신속하고 안정한 중합을 가능하게 함;
- UV-LED 램프를 사용하여 중합 방법에 의해 제조된 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합함;
- 틸트 각이 UV 가공 동안 생성되는 제1 UV 단계의 시간 범위의 우수한 제어를 가능하게 함;
- 임의의 잔류 반응성 메소젠이 중합되고, 틸트 각이 안정화되는 제2 UV 단계의 시간 범위가 생산 비용이 최소화되도록 가능한 한 짧게 유지됨을 가능하게 함;
- 제1 및 제2 UV 노출 단계 후에, 잔류 반응성 메소젠이 액정 혼합물 성능 매개변수, 예컨대 VHR 및 틸트 안정성 등에 부정적 영향을 덜 주거나 전혀 주지 않음; 및
- 넓은 온도 범위, 바람직하게는 -40 내지 140℃에서 액정 혼합물 중 우수한 용해도 및 안정성을 나타냄.
상기 목적 중 하나 이상이 본원에 이후로 개시되고 청구되는 액정 매질을 제공함으로써 성취될 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 중합성 화합물을 포함하고 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:
P-Sp-Aa-(Za-Ab)z-Rb I
Figure pat00001
II
상기 화학식 I에서, 개별 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 가진다:
Rb는 P-Sp- 또는 R이고;
R은 F, Cl, -CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CR0=CR00-, -C≡C-,
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체되고;
P는 중합성 기이고;
Sp는 P로 임의적으로 치환된 스페이서 기, 또는 단일 결합이고;
Aa 및 Ab는 4 내지 20개의 고리 원자를 갖고, 일고리 또는 다고리이고, 임의적으로 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 치환된 지환족, 헤테로고리, 방향족 또는 헤테로방향족 기이고;
Za는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-, -CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR0R00- 또는 단일 결합이고;
R0 및 R00은 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
A는 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 8개의 C 원자를 갖고, S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하나 이상의 CH2 기, 바람직하게는 비말단 CH2 기가 S로 대체된 알킬, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬, 매우 바람직하게는 SCH3이고;
L은 F, Cl, -CN, P-Sp-, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CR0=CR00-, -C≡C-,
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 P-Sp-, F 또는 Cl로 대체되고;
z는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
n1은 1, 2, 3 또는 4이되,
상기 화학식 I의 화합물은 하나 이상의 기 A로 치환된 하나 이상의 기 Aa 또는 Ab를 함유하고;
상기 화학식 II에서 개별 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 가진다:
R1 및 R2는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, CR0=CR00-, -C≡C-,
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고, 바람직하게는, R1 및 R2는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이고;
A1 및 A2는
Figure pat00011
,
바람직하게는 화학식 A1, A2, A3, A4, A5, A6, A9 및 A10, 매우 바람직하게는 A1, A2, A3, A4, A5, A9 및 A10으로부터 선택되는 기이고;
Z1 및 Z2는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고;
L1, L2, L3 및 L4는 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F 또는 Cl, 매우 바람직하게는 F이고;
Y는 H, F, Cl, CF3, CHF2 또는 CH3, 바람직하게는 H 또는 CH3이고, 매우 바람직하게는 H이고;
LC는 CH3 또는 OCH3, 바람직하게는 CH3이고;
a1은 1 또는 2이고;
a2는 0 또는 1이다.
본 발명은 PSA 또는 SA 모드의 액정 디스플레이에서 전술 및 후술한 액정 매질의 용도에 관한 것이다.
액정 매질은 바람직하게는 음의 유전 이방성을 가진다.
바람직하게는, 화학식 I의 중합성 화합물은 340 내지 400 nm, 바람직하게는 350 내지 370 nm에서 흡광을 나타내도록 선택된다.
또한, 본 발명은
적어도 하나가 화학식 I의 화합물인 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 중합성 성분 A;
적어도 하나가 화학식 II의 화합물인 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하거나, 바람직하게는 이로 이루어진 중합성 성분 B(본원에서 이후로 액정 호스트 혼합물로도 지칭됨); 및
임의적으로, 자가 정렬 첨가제 및 안정화로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제
를 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 중합성 화합물을 하나 이상의 화학식 II의 화합물 및 임의적으로 추가 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는 전술 및 후술한 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 PSA 또는 SA 디스플레이, 바람직하게는 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 또는 SA-VA 디스플레이인, 전술 및 후술한 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 바람직하게는 PSA 또는 SA 디스플레이, 매우 바람직하게는 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 또는 SA-VA 디스플레이인, 중합성 화합물이 중합된 형태로 존재하는 전술 및 후술한 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 적어도 하나는 투광성인 2개의 기판, 각 기판에 제공되는 전극 또는 단 하나의 기판에만 제공되는 2개의 전극, 및 상기 기판 사이에 위치하는 전술 및 후술한 액정 매질의 층을 포함하고, 상기 중합성 화합물이 UV 광중합에 의해 디스플레이의 기판 사이에서 중합되는, PSA형 액정 디스플레이에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술 및 후술한 액정 매질을 디스플레이의 기판 사이에 충전 또는 제공하는 단계; 및 중합성 화합물을 바람직하게는 340 nm 초과, 바람직하게는 340 내지 400 nm, 보다 바람직하게는 340 내지 380 nm, 매우 바람직하게는 350 내지 370 nm 미만, 가장 바람직하게는 355 내지 368 nm의 파장을 갖는 UV 광에 의해 복사하는 동안, 바람직하게는 상기 디스플레이의 전극에 전압을 인가함으로써 중합하는 단계를 포함하는 전술 및 후술한 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 중합성 화합물에 대한 복사가 UV-LED 램프를 사용하여 수행되는 전술 및 후술한 액정 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 PSA 디스플레이에 사용될 때 하기 유리한 특성을 나타낸다:
- 특정한 방법에서의 선택폭(window) 내에 있는 적합한 틸트 생성;
- UV 가공 후에 반응성 메소젠의 최소 잔류물을 야기하는 신속한 중합;
- UV 가공 후에 높은 전압보유율;
- 우수한 틸트 안정성;
- 열에 대한 충분한 안정성; 및
- 디스플레이 제조에 전형적으로 사용되는 유기 용매 중 충분한 안정성.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 과제 중 하나 이상을 해결하는데 도움이 된다:
- UV 광에 대한 노출 후에 목적하는 정도의 틸트 각을 생성함;
- 높은 틸트 안정성을 제공함;
- 바람직하게는 340 내지 400 nm, 보다 바람직하게는 340 내지 380 nm, 매우 바람직하게는 350 내지 370 nm 미만, 가장 바람직하게는 355 내지 368 nm의 더 긴 UV 파장에서 우수한 UV 흡광을 나타내고, 상기 파장에서 반응성 메소젠의 신속하고 완전한 중합을 가능하게 함;
- UV-LED 램프를 사용하여 중합 방법에 의해 제조된 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합함;
- 틸트 각이 UV 가공 동안 생성되는 제1 UV 단계의 시간 범위를 제어할 수 있게 함;
- 제2 UV 단계의 시간 범위가 생산 비용이 최소화되도록 가능한 한 짧게 유지되게 함;
- 제1 및 제2 UV 노출 단계 후에, 잔류 반응성 메소젠이 액정 혼합물 성능 매개변수, 예컨대 VHR 및 틸트 안정성 등에 부정적 영향을 감소시키거나 회피함; 및
- 넓은 온도 범위, 바람직하게는 -40 내지 약 140℃에서 액정 혼합물 중 우수한 용해도 및 안정성을 나타냄.
하기 개시되는 화학식 II의 화합물 또는 액정 매질의 기타 성분의 알켄일 기는 본원에 사용되는 용어 "중합성 기"를 의미하는 것으로 간주되지 않는다. 액정 매질의 중합성 화합물의 중합을 위한 조건은 바람직하게는 알켄일 치환기가 중합 반응에 참여하지 않도록 선택된다. 바람직하게는, 본원에 개시되고 청구되는 액정 매질은 중합 반응에서 알켄일 기의 참여를 개시하거나 증대시키는 첨가제를 함유하지 않는다.
달리 언급이 없는 한, 중합성 화합물 및 화학식 II의 화합물은 바람직하게는 비키랄 화합물로부터 선택된다.
제시되는 파장 범위(nm) 또는 제시되는 하한 또는 상한 파장(nm)에 이어지는 본원에 사용된 표현 "~의 파장을 갖는 UV 광"은 각 복사원의 UV 방출 스펙트럼이 제시되는 파장 범위 또는 제시되는 하한 파장 초과 또는 제시되는 상한 파장 미만에서 각 스펙트럼에서의 최소 피크인 방출 피크를 갖고/거나 각 화합물의 UV 흡광 스펙트럼이 제시되는 파장 범위 또는 제시되는 하한 파장 초과 또는 제시되는 상한 파장 미만에 이르는 장파장 또는 단파장 후부(tail)를 가짐을 의미한다.
본원에 사용된 "반치전폭" 또는 "FWHM"은 최대 진폭의 반인 y 축 상의 점들 사이에서 측정된 스펙트럼 곡선의 너비를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "실질적으로 투과성"은 필터가 목적하는 파장의 입사광의 실질적인 일부, 바람직하게는 50% 이상을 투과함을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "실질적으로 차단함"은 필터가 목적하지 않는 파장의 입사광의 실질적 일부, 바람직하게는 50% 이상을 투과하지 않음을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "목적하는(목적하지 않는) 파장"은 예컨대 대역 필터의 경우 λ의 제시되는 범위의 파장 내부(외부), 컷-오프(cut-off) 필터의 경우 λ의 제시되는 범위의 파장 초과(미만)를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "활성 층" 및 "전환가능(switchable) 층"은 외부적 자극, 예컨대 전기장 또는 자기장에 배향이 변하여 편광된 또는 비편광된 광의에 대해 상기 층의 투과도 변화를 야기하는 구조 및 광학 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예컨대 액정 분자를 포함하는 전자-광학 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이에서의 층을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "틸트" 및 "틸트 각"은 액정 디스플레이(본원에서 바람직하게는 PSA 디스플레이)의 셀(cell)의 표면에 대한 액정 매질의 액정 분자의 틸트 정렬을 의미하고, "프리틸트(pretilt)" 및 "프리틸트 각"을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 본원에서 틸트 각은 액정 분자(액정 방향자)의 분자의 종축과 액정 셀을 형성하는 평면-평행 외부 판(plate) 사이의 평균 각(90° 미만)을 나타낸다. 작은 절대값의 틸트 각(90° 각으로부터의 큰 편차)은 본원에서 큰 틸트에 상응한다. 틸트 각의 적합한 측정 방법은 실시예에 제시된다. 달리 지시가 없는 한, 상기 및 하기 개시된 틸트 각 값은 이러한 측정 방법에 관한 것이다.
본원에 사용된 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은 메소젠 또는 액정 골격, 및 이에 부착된 중합에 적합한 하나 이상의 작용기("중합성 기" 또는 "P"로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 의미한다.
달리 언급이 없는 한, 본원에 사용된 용어 "중합성 화합물"은 중합성 단량체 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명에 따른 SA-VA 디스플레이는 화학식 I 및 II의 반응성 메소젠을 함유하는 액정 매질을 함유하거나 이를 사용하여 제조됨에 기인하여 중합체 안정화된 모드의 디스플레이일 것이다. 결론적으로, 본원에 사용된 용어 "SA-VA 디스플레이"는 본 발명에 따른 디스플레이를 지칭할 때, 명시적 언급이 없더라도 중합체 안정화된 SA-VA 디스플레이를 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "저분자량 화합물"은 단량체이고/거나 중합 반응에 의해 생성되지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이고, "중합체 화합물" 또는 "중합체"와는 상반된다.
본원에 사용된 용어 "비중합성 화합물"은 반응성 메소젠의 중합에 통상적으로 적용되는 조건하에 중합에 적합한 작용기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "메소젠 기"는 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있고, 이의 유인성 및 반발성 상호작용의 이방성에 기인하여 저분자량 또는 중합체 불밀에서 액정 상을 야기하는데 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠 기를 함유하는 화합물(메소젠 화합물)은 자체적으로 액정 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 액정 상 거동을 나타낼 수 있다. 전형적인 메소젠 기는 예컨대 곧은 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠 또는 액정 화합물과 결부되어 사용되는 상기 용어 및 정의의 개관은 문헌[Pure Appl . Chem . 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
본원에 사용된 용어 "스페이서(spacer) 기"는 본원에서 이후로 "Sp"로도 지칭되고 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는데, 예컨대 문헌[Pure Appl. Chem . 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew . Chem. 2004, 116, 6340-6368]을 참고한다. 본원에 사용된 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 가요성 기, 예컨대 중합성 메소젠 화합물에서 메소젠 기와 중합성 기를 연결하는 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
Figure pat00012
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리를 나타내고,
Figure pat00013
는 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.
기
Figure pat00014
에서, 2개의 고리 원자 사이에 표시된 단일 결합은 벤젠 고리의 임의의 자유 위치에 부착될 수 있다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 기 R1 내지 R12, RQ, R 또는 L이 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼을 나타내는 경우, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖고, 따라서 바람직하게는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시, 또한 메틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 메톡시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트라이데실옥시 또는 테트라데실옥시를 나타낸다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 기 R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L이 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼을 나타내는 경우, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖고, 따라서 바람직하게는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시, 또한 메틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 메톡시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트라이데실옥시 또는 테트라데실옥시를 나타낸다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L이 하나 이상의 CH2 기가 S로 대체되는 알킬 라디칼을 나타내는 경우, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 C 원자를 갖고, 따라서 바람직하게는 티오메틸, 티오에틸, 티오프로필, 티오부틸, 티오펜틸, 티오헥실 또는 티오헵틸을 나타낸다.
옥사알킬은 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(= 메톡시메틸), 2-(= 에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(= 2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실을 나타낸다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 기 R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L이 알콕시 또는 옥사알킬 기를 나타내는 경우, 하나 이상의 추가 산소 원자를 또한 함유할 수 있되, 산소 원자는 서로 직접 연결되지 않는다.
또다른 바람직한 양태에서, R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L은
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
, -S1-F, -O-S1-F 및 -O-S1-O-S2로 이루어진 군으로부터 선택되되, S1은 C1-12-알킬렌 또는 C2-12-알켄일렌이고, S2는 H, C1-12-알킬 또는 C2-12-알켄일이고, 매우 바람직하게는
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
-OCH2OCH3, -O(CH2)2OCH3, -O(CH2)3OCH3, -O(CH2)4OCH3, -O(CH2)2F, -O(CH2)3F 및 -O(CH2)4F로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 기 R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L이 하나의 CH2 기가 -CH=CH-로 대체된 알킬 라디칼을 나타내는 경우, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 2 내지 10개의 C 원자를 가진다. 따라서, 특히 비닐, 프로프-1- 또는 -2-엔일, 부트-1-, -2- 또는 -3-엔일, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-엔일, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-엔일, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-엔일, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-엔일, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-엔일, 데크-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 -9-엔일을 나타낸다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 기 R1 내지 R13, R51, R52, RQ, R, R2A, R2B, RIIIA, R1N, R2N, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R 또는 L이 할로겐으로 적어도 일치환된 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내는 경우, 이러한 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다치환의 경우, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 생성된 라디칼은 또한 과불화된 라디칼을 포함한다. 일치환의 경우, 불소 또는 염소 치환기는 임의의 바람직한 위치에 존재할 수 있지만, 바람직하게는 ω-위치에 존재한다.
할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl, 매우 바람직하게는 F이다.
기 -CR0=CR00-은 바람직하게는 -CH=CH-이다.
-OC-, -CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카보닐 기, 즉
Figure pat00021
이다.
바람직한 치환기 L은, 예를 들어, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(각각 1 내지 25개의 C 원자를 가짐)이되, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되거나, 임의적으로 1 내지 20개의 Si 원자로 임의적으로 치환되거나, 6 내지 25개, 바람직하게는 임의적으로 6 내지 15개의 C 원자를 갖는 아릴로 치환될 수 있고, 여기서 Rx는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl, P- 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, Y1은 할로겐이다.
특히 바람직한 치환기 L은, 예를 들어, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 페닐이다.
Figure pat00022
는 바람직하게는
Figure pat00023
이되, L은 상기 제시된 의미 중 하나를 가진다.
중합성 기 P는 중합 반응, 예를 들어, 유리-라디칼 또는 이온성 연쇄 중합, 중첨가 또는 중축합, 또한 중합체-유사 반응, 예를 들어 중합체 주쇄 상으로의 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 연쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 함유하는 기, 및 개환 중합에 적합한 기, 예를 들어, 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00024
Figure pat00025
, 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, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 나타내고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬(1 내지 5개의 C 원자를 가짐)을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로, H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe는 1,4-페닐렌(P-Sp-가 아닌 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환됨)을 나타내고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
매우 바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00026
Figure pat00027
, 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, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 나타내고, W2 및 W3은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W4, W5 및 W6은 각각 서로 독립적으로 Cl, 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬(1 내지 5개의 C 원자를 가짐)을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe는 1,4-페닐렌을 나타내고, k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.
매우 특히 바람직한 기 P는 CH2=CW1-CO-O-, 특히 CH2=CH-CO-O-, CH2=C(CH3)-CO-O- 및 CH2=CF-CO-O-, 또한 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pat00028
, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pat00029
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가로 바람직한 중합성 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
매우 바람직하게는, 중합성 화합물의 모든 중합성 기는 동일한 의미를 가진다.
스페이서 기 Sp가 단일 결합이 아닌 경우, 바람직하게는 화학식 Sp"-X"이어서, 각각의 라디칼 P-Sp-는 화학식 P-Sp"-X"-와 일치하되,
Sp"는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬렌을 나타내고, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 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 대체되고;
X"는 -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 결합을 나타내고;
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Y2 및 Y3은 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X"는 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"-는, 예를 들어, -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO-O-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이되, p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00은 상기 제시된 의미를 가진다.
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-를 나타내되, p1 및 q1은 상기 제시된 의미를 가진다.
특히 바람직한 기 Sp"는, 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.
본 발명의 바람직한 양태에서, 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물은 하나 이상의 중합성 기 P로 치환된 스페이서 기 Sp를 함유하여, 기 Sp-P는 s가 2 이상인 Sp(P)s(분지형 중합성 기)에 상응하다.
바람직한 양태에 따른 바람직한 화학식 I의 화합물은 s가 2인 화합물, 즉 기 Sp(P)s를 함유하는 화합물이다. 이러한 바람직한 양태에 따른 매우 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 기를 함유한다:
Figure pat00030
상기 식에서,
P는 화학식 I에 정의된 바와 같고;
알킬은 단일 결합, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬렌(F, Cl 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -C(R0)=C(R0)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, R0은 상기 제시된 의미를 가짐)을 나타내고;
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
X는 X"에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 O, CO, SO2, O-CO-, CO-O 또는 단일 결합이다.
바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 화학식 S1, S2 및 S3으로부터 선택된다.
매우 바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00031
P는 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가로 바람직하게는, 동일한 화합물에 존재하는 모든 중합성 기 P는 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트이다.
Sp는 바람직하게는 단일 결합, -(CH2)p1-, -(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1이되, p1은 2, 3, 4, 5 또는 6, 바람직하게는 2 또는 3이고, p2 및 p3은 서로 독립적으로 1, 2 또는 3이고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O 원자 또는 CO 기는 각각 벤젠 고리에 연결된다.
추가로 바람직하게는, 하나 이상의 기 Sp는 단일 결합이다.
추가로 바람직하게는, 하나 이상의 기 Sp는 단일 결합이 아니고, 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p2-CH=CH-(CH2)p3-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1이되, p1은 2, 3, 4, 5 또는 6, 바람직하게는 2 또는 3이고, p2 및 p3은 서로 독립적으로 1, 2 또는 3이고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O 원자 또는 CO 기는 각각 벤젠 고리에 연결된다.
매우 바람직하게는, Sp는 단일 결합이 아니고, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되되, O 원자 또는 CO 기는 벤젠 고리에 부착된다.
전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물에서, P는 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
화합물에 존재하는 모든 중합성 기 P가 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트를 나타내는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
1, 2, 3 또는 4개의 기 P-Sp, 매우 바람직하게는 2 또는 3개의 기 P-Sp를 함유하는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
Rb가 P-Sp-인, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
Sp가 단일 결합, -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1(이때, p1은 2, 3, 4, 5 또는 6이고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O 원자 또는 CO 기는 각각 벤젠 고리에 연결됨)을 나타내는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
하나 이상의 기 Sp가 단일 결합인, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
하나 이상의 기 Sp가 단일 결합이 아니고, -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 및 -CO-O-(CH2)p1(이때, p1은 2, 3, 4, 5 또는 6이고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O 원자 또는 CO 기가 각각 벤젠 고리에 연결됨)로부터 선택되는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
하나 이상의 기 Sp가 단일 결합이 아니고, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되고, O 원자 또는 CO 기가 벤젠 고리에 부착되는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 매우 바람직하다.
바람직하게는, 화학식 I 및 이의 하위화학식의 A는 바람직하게는 직쇄 또는 분지형, 가장 바람직하게는 직쇄이고, 바람직하게는 -SCH3, -SC2H5 및 -SC3H7로부터 선택되고, 매우 바람직하게는 -SCH3 또는 -SC2H5이고, 가장 바람직하게는 -SCH3인, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬을 나타낸다. 추가로 바람직하게는, A는 -CH2-S-CH3 및 -CH2-S-C2H5로부터 선택된다.
바람직하게는, 화학식 I의 Aa 및 Ab는 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 쿠마린, 플라본(이때, 또한, 이들 기 중 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때, 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥세닐렌, 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 및 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일(이들 모두는 임의적으로 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 치환되고, 하나 이상의 기 Aa 또는 Ab, 바람직하게는 하나 이상의 아릴 또는 헤테로아릴 기 Aa 또는 Ab는 하나 이상의 기 A로 치환됨)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
매우 바람직하게는, 화학식 I의 Aa 및 Ab는 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 다이벤조퓨란 및 다이벤조티오펜(이들 모두는 임의적으로 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 치환되고, 하나 이상의 기 Aa 또는 Ab는 하나 이상의 기 A로 치환됨)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 화학식 I의 z는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 1 또는 2이다.
바람직하게는, 화학식 I의 -Aa-(Za-Ab)z-는 벤젠, 바이페닐렌, p-터페닐렌(1,4-다이페닐벤젠), m-터페닐렌(1,3-다이페닐벤젠), 나프틸렌, 2-페닐-나프틸렌, 페난트렌, 안트라센, 다이벤조퓨란 또는 다이벤조티오펜을 나타내고, 이들 모두는 임의적으로 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 치환되고, A로 적어도 일치환된다.
L 또는 A로 치환되지 않은 하나 이상의 기 Aa 또는 Ab를 함유하는 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다.
-Aa-(Za-Ab)z-가 하기 하위화학식으로부터 선택되는, 전술 및 후술한 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물이 추가로 바람직하다:
Figure pat00032
상기 식에서,
단일 결합은 화학식 I의 기 P-Sp 및 Rb에 대한 연결기를 표시하고;
벤젠 고리는 임의적으로 화학식 I에 정의된 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 추가로 치환되고, 하나 이상의 벤젠 고리는 하나 이상의 기 A로 치환되고, 바람직하게는 하나 이상의 벤젠 고리는 어떠한 치환기 A 또는 L도 갖지 않는다.
화학식 A1, A2 및 A5가 바람직하고, 화학식 A1 및 A2가 추가로 바람직하고, 화학식 A1이 가장 바람직하다.
바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00033
Figure pat00034
상기 식에서,
개별 라디칼은, 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 하기 의미를 갖고;
A, P, Sp 및 Rb는 화학식 I에 정의된 의미 중 하나 또는 상기 및 하기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖고;
L11 내지 L17은 L 또는 A, 바람직하게는 F, Cl, OCH3, OCF3, CN, P-Sp 또는 A이고;
r1, r2, r3 및 r4는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이고, 화학식 I1, I2 및 I5에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
r5 및 r6은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이고, 화학식 I3에서, r5+r6 ≥ 1이고, 화학식 I4a 및 I4b에서, r4+r5+r6 ≥ 1이고;
r7은 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1 또는 2, 매우 바람직하게는 1이고;
상기 화합물은 적어도 L11 내지 L17 중 A인 기를 함유한다.
화학식 I1, I2 및 I5의 화합물이 바람직하고, 화학식 I1 및 I2의 화합물이 매우 바람직하고, 화학식 I1의 화합물이 가장 바람직하다.
하기 화학식 I12의 화합물이 추가로 바람직하다.
Figure pat00035
상기 식에서,
P, Sp, Rb, L11, L12, L13, r1, r2 및 r3은 상기 및 하기 정의된 의미를 갖고, r1+r2+r3 ≥ 1이고, c는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이다.
화학식 I12의 바람직한 하위화학식은 하기 열거된 화학식 I1 및 I2의 바람직한 하위화학식을 포함한다.
Rb가 P-Sp를 나타내는 화학식 I, I1 내지 I6 및 I12의 화합물이 추가로 바람직하다.
Rb가 P-Sp가 아니고, 바람직하게는 F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F 또는 Cl로 대체됨)을 나타내는 화학식 I, I1 내지 I6 및 I12의 화합물이 추가로 바람직하다.
r1, r2 및 r3 중 하나 이상이 0인 화학식 I1, I2 및 I5의 화합물, r4 및 r5 중 하나 이상이 0인 화학식 I3의 화합물, r4, r5 및 r6 중 하나 이상이 0인 화학식 I4a 및 I4b의 화합물, 및 c가 0인 경우, r1 및 r2 중 하나가 0이고, c가 1 또는 2인 경우, r1, r2 및 r3 중 하나 이상이 0인 화학식 I12의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 I, I1 내지 I6 및 I12의 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
상기 식에서,
R, P, Sp, L11 내지 L17 및 r1 내지 r7은 화학식 I에 정의된 의미, 또는 상기 및 하기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖고;
L18, L19 및 L20은 L11에 대해 정의된 의미 중 하나를 갖고;
r8은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고;
r9는 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이고;
r10은 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 2, 매우 바람직하게는 1이고;
Sp(P)2는 동일하거나 상이한 위치의 2개의 중합성 기 P로 치환된 스페이서 기 Sp를 나타내고;
화학식 I1A, I1C 및 I1E에서, r1+r2 ≥ 1이고;
화학식 I1B, I1D 및 I1F에서, r1+r5 ≥ 1이고;
화학식 I1G, I3A 및 I3C에서, r5+r6 ≥ 1이고;
화학식 I2A, I2D, I2E, I5A 및 I5C에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
화학식 I2B, I2C, I2F, I5B 및 I5D에서, r1+r3+r5 ≥ 1이고;
화학식 I2G에서, r3+r5+r6 ≥ 1이고;
화학식 I4A, I4C 및 I4E에서, r4+r5+r6 ≥ 1이고;
화학식 I4D에서, r5+r6+r9 ≥ 1이고;
화학식 I3B에서, r5+r8 ≥ 1이고;
화학식 I4B에서, r4+r5+r8 ≥ 1이고;
상기 화합물은 적어도 L11 내지 L20 중 A인 기를 함유한다.
화학식 I 및 I12의 추가로 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
Figure pat00042
상기 식에서,
R, P, Sp, Sp(P)2, L11 내지 L16 및 r1 내지 r6은 화학식 I2D에 정의된 의미 또는 상기 및 하기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖고;
c는 0, 1 또는 2이고;
화학식 I12A, I12D 및 I12E에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
화학식 I12B, I12C 및 I12F에서, r1+r3+r5 ≥ 1이고;
화학식 I12G에서, r3+r5+r6 ≥ 1이고;
상기 화합물은 적어도 L11 내지 L16 중 A인 기를 함유한다.
바람직하게는, 화학식 I12A 내지 I12G의 화합물에서, c가 0인 경우, r1 및 r2 중 하나는 0이고, c가 1 또는 2인 경우, r1, r2 및 r3 중 하나 이상은 0이다.
화학식 I12A의 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 I, I1 내지 I6, I12, I1A 내지 I6C 및 I12A 내지 I12G의 추가로 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
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상기 식에서,
R, P, Sp, Sp(P)2, A 및 L은 화학식 I에 정의된 의미 또는 상기 및 하기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖고, L은 바람직하게는 F, Cl 또는 CN이고, A는 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬(바람직하게는 직쇄, 추가로 바람직하게는 -SCH3, -SC2H5 또는 -SC3H7, 매우 바람직하게는 -SCH3, 추가로 바람직하게는 -CH2S-CH3 또는 -CH2-S-C2H5)이다.
화학식 I1A-1 내지 I2G-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 I, I1 내지 I6, I12, I1A 내지 I5D, I12A 내지 I12G 및 I1A-1 내지 I6C-1의 추가로 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다:
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Figure pat00207
상기 식에서,
A, L, R, P, Sp 및 Sp(P)2는 화학식 I에 정의된 의미 또는 상기 및 하기 정의된 바람직한 의미 중 하나를 갖고, A는 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬(바람직하게는 직쇄, 추가로 바람직하게는 -SCH3, -SC2H5 또는 -SC3H7, 매우 바람직하게는 -SCH3, 추가로 바람직하게는 -CH2S-CH3 또는 -CH2-S-C2H5)이다.
화학식 I1A-1-1 내지 I2D-30-4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 I1A-1-1 내지 I1B-8-6, I1D-1-1 내지 I2C-15-4, I2E-1-1 내지 I5B-9-4 및 I5D-1-1 내지 I5D-5-3의 화합물이 바람직하다.
모든 기 Sp가 단일 결합인 화학식 I1A-1-1 내지 I1A-7-3, I2A-1-1 내지 I2A-18-12, I5A-1-1 내지 I5A-19-3 및 I6A-1-1 내지 I6B-2-1의 화합물이 추가로 바람직하다. 기 Sp 중 하나가 단일 결합을 나타내고, 다른 기 Sp가 단일 결합이 아닌 화학식 I1A-1-1 내지 I1A-7-3, I2A-1-1 내지 I2A-18-2, I5A-1-1 내지 I5A-19-3 및 I6A-1-1 내지 I6B-2-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
모든 기 Sp가 단일 결합인 화학식 I1B-1-1 내지 I1B-8-6, I1D-1-1 내지 I1G-3-1, I2B-1-1 내지 I2C-15-4, I2E-1-1 내지 I2G-4-1, I5B-1-1 내지 I5B-9-4, I5D-1-1 내지 I5D-5-3 및 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다. 기 Sp 중 1 또는 2개가 단일 결합이고, 다른 기 Sp가 단일 결합이 아닌 화학식 I1B-1-1 내지 I1B-8-6, I1D-1-1 내지 I1G-3-1, I2B-1-1 내지 I2C-15-4, I2E-1-1 내지 I2G-4-1, I5B-1-1 내지 I5B-9-4, I5D-1-1 내지 I5D-5-3 및 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다. 기 Sp 중 1 또는 2개가 단일 결합이 아니고, 다른 기 Sp가 단일 결합을 나타내는 화학식 I1B-1-1 내지 I1B-8-6, I1D-1-1 내지 I1G-3-1, I2B-1-1 내지 I2C-15-4, I2E-1-1 내지 I2G-4-1, I5B-1-1 내지 I5B-9-4, I5D-1-1 내지 I5D-5-3 및 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
라디칼 P-Sp에서, 기 Sp가 단일 결합인 화학식 I1C-1-1 내지 I1C-13-3, I2D-1-1 내지 I2D-30-4 및 I5C-1-1 내지 I5C-28-3의 화합물이 추가로 바람직하다. 모든 기 Sp가 단일 결합이 아닌 화학식 I1C-1-1 내지 I1C-13-3, I2D-1-1 내지 I2D-30-4 및 I5C-1-1 내지 I5C-28-3의 화합물이 추가로 바람직하다.
A가 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬(바람직하게는 직쇄, 추가로 바람직하게는 -SCH3, -SC2H5 또는 -SC3H7, 가장 바람직하게는 -SCH3, 추가로 바람직하게는 -CH2S-CH3 또는 -CH2-S-C2H5임)인 화학식 I1A-1-1 내지 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
L이 F, Cl, CN 또는 OCH3, 매우 바람직하게는 F인 화학식 I1A-1-1 내지 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
P가 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트를 나타내는 화학식 I1A-1-1 내지 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
Sp는, 단일 결합이 아닐 때, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내는 화학식 I1A-1-1 내지 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
모든 기 Sp가 단일 결합을 나타내고, 모든 기 P가 메트아크릴레이트를 나타내고, 모든 기 A가 S-CH3을 나타내고, 모든 기 L이 F를 나타내는 화학식 I1A-1-1 내지 I6C-1-1의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 I 및 II 및 이의 하위화학식의 바람직한 화합물은 하기 바람직한 양태(이들의 임의의 조합을 포함함)로부터 선택된다:
- 화합물은 하나의 기 A를 함유함,
- 화합물은 2개 이상의 기 A를 함유함,
- 화합물은 하나 이상의 기 A 및 하나 이상의 기 L을 함유함,
- 화합물은 2개의 비융합된 또는 융합된, 바람직하게는 비융합된 벤젠 고리를 함유함,
- 화합물은 3개 이상, 바람직하게는 3 또는 4개의 비융합된 또는 융합된 벤젠 고리를 함유함,
- 화합물은 A 또는 L로 치환되지 않은 하나 이상의 벤젠 고리를 함유함,
- A는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬(바람직하게는 직쇄, 추가로 바람직하게는 -SCH3, -SC2H5 또는 -SC3H7, 매우 바람직하게는 -SCH3)임,
- A는 -CH2S-CH3 또는 -CH2-S-C2H5임,
- 화합물은 정확히 1개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유함,
- 화합물은 정확히 2개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유함,
- 화합물은 정확히 3개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유함,
- 화합물은 정확히 4개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유함,
- P는 아크릴레이트, 메트아크릴레이트 및 옥세탄로 이루어진 군으로부터 선택되고, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트임,
- P는 메트아크릴레이트임,
- Pg는 하이드록실 기임,
- 각각의 기 Sp는 단일 결합을 나타냄,
- 하나 이상의 기 Sp는 단일 결합이 아님,
- 하나 이상의 기 Sp는 단일 결합이고, 하나 이상의 기 Sp는 단일 결합이 아님,
- Sp는, 단일 결합이 아닐 때, -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, -(CH2)p2-CO-O- 및 -(CH2)p2-O-CO-로부터 선택되되, p2는 2, 3, 4, 5 또는 6이고, O 원자 또는 CO 기는 각각 벤젠 고리에 연결됨,
- Sp는, 단일 결합이 아닐 때, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되되, O 원자 또는 CO 기는 벤젠 고리에 부착됨,
- S는 단일 결합이거나, -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, -(CH2)p2-CO-O- 또는 -(CH2)p2-O-CO-를 나타내고, p2는 2, 3, 4, 5 또는 6이고, O 원자 또는 CO 기는 각각 벤젠 고리에 연결됨,
- Sp(P)2는 하위화학식 Sp1a 내지 Sp3a로부터 선택됨,
- Rb는 P-Sp-를 나타냄,
- Rb는 중합성 기를 나타내거나 함유하지 않음,
- Rb는 F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F 또는 Cl로 대체됨,
- R은 F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F 또는 Cl로 대체됨,
- Z1은 단일 결합임,
- z는 0, 1, 2 또는 3, 매우 바람직하게는 0 또는 1임,
- L은 F, Cl, CN, 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시(각각 1 내지 6개의 C 원자를 가짐)로 이루어진 군으로부터 선택되되, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl, 바람직하게는 F, Cl, CN 또는 OCH3, 매우 바람직하게는 F로 대체됨.
화학식 I 및 이의 하위화학식의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택된다.
Figure pat00208
Figure pat00209
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Figure pat00217
Figure pat00218
1, 2 또는 3개의 메트아크릴레이트 기가 아크릴레이트 기로 대체된 화학식 I1A-1-1a 내지 I2B-1-6b의 화합물이 추가로 바람직하다.
PSA 디스플레이에서의 용도를 위해, 액정 매질 중 화학식 I 및 이의 하위화학식의 중합성 화합물의 총 비율은 바람직하게는 0.01 내지 2.0%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 1.0%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.8%이다.
SA-VA 디스플레이에서의 용도를 위해, 액정 매질 중 화학식 I 및 이의 하위화학식의 중합성 화합물의 총 비율은 0% 초과 내지 3% 미만, 바람직하게는 0% 초과 내지 2% 미만, 보다 바람직하게는 0.05 내지 2.0%, 가장 바람직하게는 0.05 내지 1.0%이다.
화학식 I의 화합물은 당업자에게 공지되어 있고 유기화학 표준서, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 방법과 유사하게 제조될 수 있다.
예를 들어, 아크릴계 또는 메트아크릴계 에스터는 피리딘 또는 트라이에틸 아민, 및 4-(N,N-다이메틸아미노)피리딘(DMAP)과 같은 염기의 존재 하에, 예를 들어, (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산 무수물과 같은 산 유도체에 의한 상응하는 알코올의 에스터화에 의해 제조될 수 있다. 다르게는, 에스터는 탈수제의 존재 하에 (메트)아크릴산에 의한 알코올의 에스터화, 예를 들어, 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC), N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드(EDC) 또는 N-(3-다이메틸아미노프로필)-N'-에틸카보다이이미드 하이드로클로라이드 및 DMAP에 의해 스테글리히(Steglich)에 따라 제조될 수 있다.
화학식 I의 화합물의 더욱 적합하고 바람직한 일반적인 합성 방법은 하기 반응식 1에 제시된다.
[반응식 1]
Figure pat00219
상기 식에서, Z는 H 또는 -R-OH를 나타내고, Y는 보론산 에스터, 보론산 또는 할로겐을 나타내고, X1, X2 및 X3은 할로겐, 바람직하게는 Br 또는 Cl을 나타내고, R1, R2, R3 및 R4는 치환기를 나타내고, Pg는 보호기 또는 H를 나타내고, m은 0 이상이고, m = 0은 단일 결합을 나타낸다.
상이한 치환 패턴 또는 상이한 메소젠 기를 갖는 화학식 I 및 이의 하위화학식의 화합물은 반응식 1과 유사하게 제조될 수 있다.
전술한 중합성 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 액정 매질은 비중합성인 저분자량 화합물로부터 선택되고 그 중 적어도 하나는 화학식 II의 화합물인 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상의 액정 화합물을 포함하는 액정 혼합물(호스트 혼합물)을 포함한다. 이러한 액정 화합물은 중합성 화합물의 중합에 적용되는 조건하의 중합 반응에 안정 및/또는 비중합성이도록 선택된다.
이러한 액정 매질의 특히 바람직한 양태가 하기 제시된다.
바람직하게는, 액정 매질은 하기 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
Figure pat00220
상기 식에서,
R2A 및 R2B는 각각 서로 독립적으로 H, 또는 비치환되거나, CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-,
Figure pat00221
Figure pat00222
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, CF3 또는 CHF2이고;
Y는 H, F, Cl, CF3, CHF2 또는 CH3, 바람직하게는 H 또는 CH3, 특히 바람직하게는 H이고;
Z2, Z2B 및 Z2D는 각각 서로 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-이고;
p는 0, 1 또는 2이고;
q는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0 또는 1이다.
화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 바람직한 화합물은 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 매우 바람직하게는 (O)CvH2v +1이되, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합이고, v는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다.
화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 추가로 바람직한 화합물은 R2A 또는 R2B가 사이클로알킬 또는 사이클로알콕시 라디칼이거나, 이를 함유하는 것이고, 바람직하게는 하기로 이루어진 군:
Figure pat00223
(상기 식에서, S1은 C1-5-알킬렌 또는 C2-5-알킬렌이고, S2는 H, C1-7-알킬 또는 C2-7-알켄일임)
매우 바람직하게는 하기로 이루어진 군:
Figure pat00224
으로부터 선택된다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 IIA-1 내지 IIA-76으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 IIA의 화합물을 포함한다:
Figure pat00225
Figure pat00226
Figure pat00227
Figure pat00228
Figure pat00229
Figure pat00230
Figure pat00231
Figure pat00232
Figure pat00233
Figure pat00234
상기 식에서, 지수는 1 또는 2이고, "알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, "알켄일"은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합이다. "알켄일"은 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.
본 발명에 따른 특히 바람직한 액정 매질은 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-10, IIA-16, II-18, IIA-40, IIA-41, IIA-42 및 IIA-43으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 IIB-1 내지 IIB-26로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 IIB의 화합물을 포함한다:
Figure pat00235
Figure pat00236
Figure pat00237
Figure pat00238
상기 식에서, "알킬", "알킬*" 및 (O)는 상기 제시된 의미를 가진다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 액정 매질은 화학식 IIB-2, IIB-10 및 IIB-16으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 IIC-1으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 IIC의 화합물을 포함한다:
Figure pat00239
상기 식에서, "알킬", "알킬*" 및 (O)는 상기 제시된 의미를 가진다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 IID-1 내지 IID-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 IID의 화합물을 포함한다:
Figure pat00240
Figure pat00241
상기 식에서, "알킬", "알킬*" 및 (O)는 상기 제시된 의미를 가진다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 액정 매질은 하나 이상의 화학식 IID-4의 화합물을 포함한다.
전체 혼합물 중 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 20 중량% 이상이다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 포함한다:
Figure pat00242
상기 식에서,
R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 H, 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록
Figure pat00243
Figure pat00244
, -O-, -S-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;
A3은 각각의 경우 서로 독립적으로
a) 1,4-사이클로헥센일렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼(1 또는 2개의 비인접 CH2 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있음),
b) 1,4-페닐렌 라디칼(1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있음), 또는
c) 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 1,4-바이사이클로-[2.2.2]-옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼
이되, 상기 a, b 및 c의 라디칼은 할로겐 원자로 일치환 또는 다치환될 수 있고;
n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고;
Z1은 각각의 경우 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF2O- , -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CH=CH-CH2O-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2 -, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
L11 및 L12는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, CF3 또는 CHF2, 바람직하게는 H 또는 F, 가장 바람직하게는 F이고;
W는 O 또는 S이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물을 포함한다.
Figure pat00245
상기 식에서, 나타낸 기는 상기 화학식 III에 제시된 것과 동일한 의미를 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는 서로 독립적으로 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이고, 보다 바람직하게는 R11 및 R12 중 하나 또는 둘다는 알콕시 라디칼이고;
L11 및 L12는 각각 바람직하게는 F이다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 III-1-1 내지 III-1-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1-6의 화합물을 포함한다:
Figure pat00246
Figure pat00247
상기 식에서, "알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, "알켄일" 및 "알켄일*"은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고, "알콕시" 및 "알콕시*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이고, L11 및 L12는 각각 서로 독립적으로 F 또는 Cl, 바람직하게는 둘다 F이다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 III-2-1 내지 III-2-10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-2-6의 화합물을 포함한다:
Figure pat00248
Figure pat00249
상기 식에서, "알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, "알켄일" 및 "알켄일*"은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고, "알콕시" 및 "알콕시*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이고, L11 및 L12는 각각 서로 독립적으로 F 또는 Cl, 바람직하게는 둘다 F이다.
매우 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
Figure pat00250
본 발명의 또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IIIA-1 및/또는 IIIA-2의 화합물을 포함한다:
Figure pat00251
상기 식에서,
L11 및 L12는 화학식 III에 제시된 것과 동일한 의미를 갖고;
(O)는 O 또는 단일 결합이고;
RIIIA는 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일, 또는 기 CyCmH2m +1-이고;
m 및 n은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 매우 바람직하게는 1이고;
Cy는 3, 4 또는 5개의 고리 원자를 갖는 사이클로지방족 기이되, 3개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일, 또는 할로겐 또는 CN으로 임의적으로 치환될 수 있거나, Cy는 바람직하게는 사이클로프로필, 사이클로부틸 또는 사이클로펜틸이다.
화학식 IIIA-1 및/또는 IIIA-2의 화합물은 화학식 III의 화합물을 대체하거나 이에 추가로, 바람직하게는 이에 추가로 액정 매질에 함유된다.
화학식 IIIA-1 및 IIIA-2의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식의 화합물이다:
Figure pat00252
Figure pat00253
상기 식에서, "알콕시"는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이고, 바람직하게는 n-프로폭시, n-부틸옥시, n-펜틸옥시 또는 n-헥실옥시이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함한다:
Figure pat00254
상기 식에서, R11 및 R12는 동일하거나 상이하게 H, 또는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있다.
화학식 III-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-3-1 내지 III-3-11의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00255
Figure pat00256
Figure pat00257
상기 식에서, R12는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸 또는 n-헥실이거나, 다르게는, 사이클로프로필메틸, 사키를로부틸메틸 또는 사이클로펜틸메틸이다.
본 발명의 또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 화학식 III-4 내지 III-6의 화합물, 바람직하게는 III-5의 화합물을 포함한다:
Figure pat00258
상기 식에서, 매개변수는 상기 정의된 의미를 갖고, R11은 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬이고, R12는 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 III-7 내지 III-9로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-8의 화합물을 포함한다:
Figure pat00259
Figure pat00260
상기 식에서, 매개변수는 상기 정의된 의미를 갖고, R11은 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬이고, R12는 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
바람직한 양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pat00261
상기 식에서,
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알켄일 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼이고, 특히 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖고;
R42는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알켄일 라디칼, 보다 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼이다.
화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00262
상기 식에서,
"알킬" 및 "알킬*"은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
"알켄일"은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼이고;
"알켄일*"은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 3개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼이고;
"알콕시"는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
바람직하게는, 액정 매질은 하기 화학식 IV-1-1 내지 IV-1-9의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00263
상기 식에서, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV-2-1 및/또는 IV-2-2의 화합물을 포함한다.
Figure pat00264
Figure pat00265
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 IV-3, 특히 하기 화학식 IV-3-1 내지 IV-3-6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00266
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 IV-4, 특히 하기 화학식 IV-4-1 및 IV-4-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다.
Figure pat00267
액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 IVa의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pat00268
상기 식에서,
R41 및 R42는 각각 서로 독립적으로 12개 이하의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼이고;
Figure pat00269
는
Figure pat00270
Figure pat00271
이고;
Z4는 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H8- 또는 -CF=CF-이다.
화학식 IVa의 바람직한 화합물은 하기 제시된다:
Figure pat00272
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IVa-1 및/또는 IVa-2의 화합물을 포함한다.
전체 혼합물 중 화학식 IVa의 화합물의 비율은 바람직하게는 5 중량% 이상이다.
바람직하게는, 액정 매질은 하기 화학식 IVb-1 내지 IVb-3의 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00273
상기 식에서,
알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고;
"알켄일" 및 "알켄일*"은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
전체 혼합물 중 화학식 IV-1 내지 IV-3의 바이페닐의 비율은 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 IVb-1 내지 IVb-3의 화합물 중, 화학식 IVb-2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:
Figure pat00274
"알킬*"은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼, 바람직하게는 n-프로필이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IVb-1-1 및/또는 IVb-2-3의 화합물을 포함한다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함한다:
Figure pat00275
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로 R41 및 R42에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시이고;
Figure pat00276
는 동일하거나 상이하게
Figure pat00277
이되, 여기서
Figure pat00278
는 바람직하게는
Figure pat00279
이고;
Z51 및 Z52는 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 단일 결합이고;
n은 1 또는 2이다.
화학식 V의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1 내지 V-16의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00280
Figure pat00281
Figure pat00282
상기 식에서, R1 및 R2는 상기 R2A에 대해 제시된 의미를 가진다.
R1 및 R2는 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 직쇄 알킬 또는 알켄일이다.
바람직한 액정 매질은 하나 이상의 화학식 V-1, V-3, V-4, V-6, V-7, V-10, V-11, V-12, V-14, V-15 및/또는 V-16의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 V-10, V-12, V-16 및/또는 IV-1의 화합물을 특히 5 내지 30%의 양으로 포함한다.
화학식 V-10의 바람직한 화합물은 하기 제시된다.
Figure pat00283
본 발명에 따른 액정 매질은 특히 바람직하게는 화학식 V-10a 및/또는 V-10b의 삼고리 화합물을 하나 이상의 화학식 IV-1의 일고리 화합물과의 조합으로 포함한다. 화학식 IV-1의 바이사이클로헥실 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물과 조합된 화학식 V-10a 및/또는 V-10b의 삼고리 화합물의 총 비율은 5 내지 40%, 매우 특히 바람직하게는 15 내지 35%이다.
매우 특히 바람직한 액정 매질은 화학식 V-10a 및 CC-2-3의 화합물을 포함한다.
Figure pat00284
화학식 V-10a 및 IV-1-1의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 상기 혼합물 중 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 존재한다.
매우 특히 바람직한 액정 매질은 화학식 V-10b 및 IV-1-1의 화합물을 포함한다.
Figure pat00285
화학식 V-10b 및 IV-1-1의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 상기 혼합물 중 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 존재한다.
매우 특히 바람직한 액정 매질은 하기 3개의 화학식의 화합물 중 1, 2 또는 3개의 화학식의 화합물을 포함한다.
Figure pat00286
Figure pat00287
화학식 V-10a, V-10b 및 IV-1-1의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 상기 혼합물 중 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 존재한다.
바람직한 액정 매질은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00288
상기 식에서, R41 및 R42, 및 R51 및 R52는 상기 제시된 의미를 가진다. 바람직하게는, 화학식 V-6, V-7 및 IV-1의 화합물에서, R41 및 R51은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알켄일이고, R42 및 R52는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알켄일이다.
바람직한 액정 매질은 하기 화학식 V-6a, V-6b, V-7a, V-7b, IV-4-1, IV-4-2, IV-3a 및 IV-3b의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
Figure pat00289
Figure pat00290
상기 식에서, "알킬"은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, "알켄일"은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼이다.
화학식 V-6a, V-6b, V-7a, V-7b, IV-4-1, IV-4-2, IV-3a 및 IV-3b의 화합물은 본 발명에 따른 액정 매질 중 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 내지 35 중량%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 30 중량%로 존재한다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 VI-1 내지 VI-9의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pat00291
상기 식에서,
R7은 각각 서로 독립적으로 화학식 IIA에서 R2A에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고;
w 및 x는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6이다.
하나 이상의 화학식 V-9의 화합물을 포함하는 액정 매질이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 화학식 VII-1 내지 VII-25의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pat00292
Figure pat00293
Figure pat00294
Figure pat00295
상기 식에서,
R은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, (O)는 -O- 또는 단일 결합이고, X는 F, Cl, OCF3 또는 OCHF2이고, Lx는 H 또는 F이고, m은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, n은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시이다.
X는 바람직하게는 F 또는 OCH3, 매우 바람직하게는 F이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 VII-1 내지 VII-25의 터페닐을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
X가 F인 화학식 VII-1, VII-2, VII-4, VII-20, VII-21 및 VII-22의 화합물이 특히 바람직하다. 상기 화합물에서, R은 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 바람직하게는 알킬 또는 알콕시이다. 화학식 VII-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 알킬이다. 화학식 VII-22 내지 VII-25의 화합물에서, X는 바람직하게는 F이다.
화학식 VII-1 내지 VII-25의 터페닐은 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상이 되어야 하는 경우 본 발명에 따른 액정 매질에 사용된다. 바람직한 액정 매질은 하기 화학식 VII-1 내지 VII-25의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 2 내지 20 중량%의 하나 이상의 터페닐 화합물을 포함한다.
추가로 바람직한 양태가 하기 제시된다:
a) 하기 화학식 Z-1 내지 Z-14로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:
Figure pat00296
Figure pat00297
상기 식에서, R, (O) 및 "알킬"은 상기 화학식 III에 대해 제시된 의미를 가진다.
b) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위, 예컨대 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물을 함유하는 하나 이상의 물질을 포함함:
Figure pat00298
Figure pat00299
상기 식에서,
R1N 및 R2N는 각각 서로 독립적으로 R2A에 대해 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일이고;
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2- 또는 단일 결합이다.
c) 바람직한 액정 매질은 하기 화학식 BC의 다이플루오로벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만, 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 불화 페난트렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함함:
Figure pat00300
상기 식에서, RB1, RB2, RCR1, RCR2, R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 R2A의 의미를 가진다. c는 0, 1 또는 2이다. R1 및 R2는 바람직하게는 서로 독립적으로 알킬 또는 알콕시이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 BC, CR, PH-1 및 PH-2의 화합물을 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 BC 및 CR의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 BC-1 내지 BC-7 및 CR-1 내지 CR-5의 화합물이다:
Figure pat00301
Figure pat00302
Figure pat00303
상기 식에서,
"알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고;
"알켄일" 및 "알켄일*"은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.
1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2, BF-1 및/또는 BF-2의 화합물을 포함하는 액정 매질이 매우 특히 바람직하다.
d) 바람직한 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 포함한다:
Figure pat00304
상기 식에서,
R11, R12 및 R13은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼이고;
R12 및 R13은 추가적으로 할로겐, 바람직하게는 F이고;
Figure pat00305
는
Figure pat00306
이고;
i는 0, 1 또는 2이다.
화학식 In의 바람직한 화합물은 하기 제시되는 In-1 내지 In-16의 화합물이다.
Figure pat00307
Figure pat00308
Figure pat00309
화학식 In-1, In-2, In-3 및 In-4의 화합물이 특히 바람직하다.
하위화학식 In-1 내지 In-16의 화합물은 본 발명에 따른 액정 매질 중 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 5 내지 30 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 농도로 사용된다.
e) 바람직한 액정 매질은 하기 화학식 L-1 내지 L-5의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함:
Figure pat00310
Figure pat00311
상기 식에서,
R 및 R1은 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 IIA에서 R2A에 대해 제시된 의를 갖고, "알킬"은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이다. 매개변수 s는 1 또는 이다. 화학식 L-1 내지 L-5의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.
f) 바람직한 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IIA-Y의 화합물을 추가로 포함함:
Figure pat00312
상기 식에서,
R11 및 R12는 상기 화학식 IIA에서 R2A에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, L1 및 L2는 동일하거나 상이하게 F 또는 Cl이다.
화학식 IIA-Y의 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00313
Figure pat00314
상기 식에서, "알킬" 및 "알킬*"은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, "알콕시"는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이고, "알켄일" 및 "알켄일*"은 각각 서로 독립적으로 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고, "알켄일" 및 "알켄일*"은 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.
화학식 IIA-Y의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00315
상기 식에서, "알콕시" 및 "알콕시*"은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 메톡시, 에톡시, n-프로필옥시, n-부틸옥시 또는 n-펜틸옥시이다.
g) 하기 화학식으로부터 선택되는 하나 이상의 쿼터페닐을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00316
상기 식에서,
RQ는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시이고(이들 모두는 임의적으로 불화됨);
XQ는 F 또는 Cl, 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
LQ1 내지 LQ6은 서로 독립적으로 H 또는 F이되, LQ1 내지 LQ6 중 하나 이상은 F이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 RQ가 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬인 것, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 LQ3 및 LQ4가 F인 것이다. 화학식 Q의 추가로 바람직한 화합물은 LQ3, LQ4, 및 LQ1와 LQ2 중 1 또는 2개가 F인 것이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 XQ가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F인 것이다.
화학식 Q의 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00317
상기 식에서, RQ는 화학식 Q의 의미 중 하나 또는 상기 및 하기 제시된 이의 바람직한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
화학식 Q의 화합물, 특히 RQ가 n-프로필인 것이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 액정 호스트 혼합물 중 화학식 Q의 화합물의 비율은 0 초과 내지 5 이하 중량%, 0.05 내지 2 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.8 중량%이다.
바람직하게는, 액정 매질은 1 내지 5개, 바람직하게는 1 또는 2개의 화학식 Q의 화합물을 함유한다.
화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 액정 호스트 혼합물에 첨가하는 것은 ODF 무라를 감소시키는 한편, 높은 UV 흡광을 유지하고, 신속하고 완전한 중합을 가능하게하고, 강하고 빠른 경사각 생성을 가능하게하고, 액정 매질의 UV 안정성을 증가시킨다.
또한, 양의 유전 이방성을 갖는 화학식 Q의 화합물을 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 첨가하는 것은 유전 상수 ε∥ 및 ε⊥의 값의 더 우수한 제어를 허용하고, 특히 높은 값의 유전 상수 ε∥를 성취함을 가능하게 하는 한편, 유전 이방성 Δε을 일정하게 유지함으로써, 킥백(kick-back) 전압을 감소시키고 잔상을 감소시킨다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하기를 포함한다:
- 바람직하게는 0.01 내지 2.0%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1.0%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.8%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 중합성 화합물; 및/또는
- 바람직하게는 5 내지 30%, 보다 바람직하게는 7 내지 25%, 특히 바람직하게는 10 내지 20%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 IIA의 화합물; 및/또는
- 바람직하게는 30 내지 45%의 총 농도의 화학식 IIA 및 IIB의 하나 이상의 화합물; 및/또는
- 바람직하게는 35 내지 70%, 보다 바람직하게는 40 내지 65%, 특히 바람직하게는 45 내지 60%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 IV의 화합물; 및/또는
- 바람직하게는 35 내지 60%, 보다 바람직하게는 40 내지 55%, 특히 바람직하게는 45 내지 50%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 IV-3의 화합물; 및/또는
- 바람직하게는 2 내지 25%, 보다 바람직하게는 5 내지 15%, 특히 바람직하게는 5 내지 12%의 총 농도의 하나 이상의 화학식 III-2, 바람직하게는 화학식 III-2-6의 화합물.
특히, 매질은 하기를 포함한다:
- 바람직하게는 5 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 20%의 총 농도의 하나 이상의 화합물 CY-n-Om, 특히 CY-3-O4, CY-5-O4 및/또는 CY-3-O2; 및/또는
- 바람직하게는 5 내지 30%, 바람직하게는 5 내지 20%의 총 농도의 하나 이상의 화합물 PY-n-Om, 특히 PY-3-O2 및/또는 PY-1-O2; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 7 내지 20% 농도의 CPY-n-Om, 특히 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 3% 초과, 특히 5 내지 15% 농도의 하나 이상의 화합물 CCY-n-Om, 바람직하게는 CCY-4-O2, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-3-O1 및/또는 CCY-5-O2; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 3% 초과, 특히 5 내지 15% 농도의 하나 이상의 화합물 CPY-n-Om, 바람직하게는 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 10 내지 30%, 매우 바람직하게는 15 내지 20%의 농도의 CLY-n-Om, 바람직하게는 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 10 내지 80%의 농도의 CPY-n-Om 및 CY-n-Om; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로, 바람직하게는 5 내지 20%, 보다 바람직하게는 10 내지 15%의 농도의 CPY-n-Om 및 PY-n-Om, 바람직하게는 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2 및 PY-3-O2 또는 PY-1-O2; 및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로, 바람직하게는 5 내지 50%의 농도의 CC-3-V; 및/또는
- 바람직하게는 5 내지 40%, 보다 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 20 내지 30%의 총 농도의 화학식 CC-3-V1의 화합물;
및/또는
- 바람직하게는 2 내지 12%의 농도의 하나 이상의 화학식 B-nO-Om 및/또는 B(S)-nO-Om, 특히 화학식 B(S)-2O-O4 및/또는 B(S)-2O-O5의 화합물; 및/또는
- 0.1 내지 3%의 화합물 PPGU-3-F; 및/또는
- 하기 화학식의 화합물 B(S)-(c5)1O-O2:
Figure pat00318
.
바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 음의 유전 이방성을 가진다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 후술한 화학식 Q의 화합물 이외에는 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 미함유한다. 가장 바람직하게는, 액정 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 미함유한다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 G의 화합물을 미함유한다:
Figure pat00319
상기 식에서, 개별 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 가진다:
Figure pat00320
는
Figure pat00321
Figure pat00322
이고;
R0은 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 서로 독립적으로 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록
Figure pat00323
Figure pat00324
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐, 바람직하게는 F로 대체될 수 있고;
X0은 F, Cl, CN, SF5, SCN 또는 NCS, 또는 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;
Z0은 -C2H4-, -CH2O-, CF2O, -CH=CH- 또는 단일 결합이다.
또한, 본 발명은 유전체로서 본 발명에 따른 액정 매질을 함유하는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 어드레싱(matrix addressing)을 갖는 전자-광학 디스플레이에 관한 것이고, 상기 디스플레이는 VA, SA-VA, IPS, U-IPS, FFS, UB-FFS, SA-FFS, PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-posi-VA, PS-TN, 중합체 안정화된 SA-VA 또는 중합체 안정화된 SA-FFS 디스플레이이다.
본 발명에 따른 액정 매질이 바람직하게는 -20℃ 이하 및 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 및 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 및 90℃ 이상의 네마틱 상(nematic phase)을 갖는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 70℃ 이상, 매우 바람직하게는 74℃ 이상의 등명점을 가진다.
액정 매질은 바람직하게는 네마틱 액정 상을 가진다.
본원에서 표현 "네마틱 상을 가짐"은 한편으로 스멕틱 상(smectic phase) 및 결정화가 상응하는 온도의 저온에서 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 네마틱 상으로부터의 가열시 등명화(clearing)이 여전히 나타나지 않음을 의미한다. 저온에서의 관찰은 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고 100시간 이상 동안 전자-광학 용도에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에 보관함으로써 검증된다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 보관 안정성이 100시간 이상인 경우, 매질은 상기 온도에서 안정한 것으로 지칭된다. -30 내지 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500시간 및 250시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.
액정 매질은 바람직하게는 60K 이상의 네마틱 상 범위, 및 20℃에서 30　mm2·s-1 이상의 유동 점도 ν20을 가진다.
액정 매질은 바람직하게는 -20℃ 이하, 바람직하게는 -30℃ 이하, 매우 바람직하게는 -40℃ 이하의 온도에서 네마틱이다.
본 발명에 따른 액정 매질의 복굴절률 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.15, 매우 바람직하게는 0.09 내지 0.14이다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 0.090 내지 0.110, 바람직하게는 0.095 내지 0.105, 특히 0.100 내지 0.105의 복굴절률을 가진다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 0.120 이상, 바람직하게는 0.125 내지 0.145, 보다 바람직하게는 0.130 내지 0.140의 복굴절률을 가진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 -1.5 내지 -8.0, 매우 바람직하게는 -2.0 내지 - 4.0, 특히 -2.5 내지 -3.5의 유전 이방성 Δε을 가진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 20℃에서 바람직하게는　120 mPa·s 이하, 특히　100　mPa·s 이하의 회전 점도 γ1을 가진다.
바람직한 양태에서, 20℃에서의 회전 점도 g1은 100 mPa·s 이하, 특히　95　mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 비교적 낮은 값의 임계 전압(V0)을 가진다. 이는 바람직하게는 1.7 내지 3.0 V, 특히 바람직하게는 2.7 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.5　V 이하이다.
본 발명에 있어서, 용어 "임계 전압"은 달리 명시되지 않는 한 용량성 임계(V0)에 관한 것이고, 프리데릭 임계(Freedericks threshold)로도 지칭된다.
본 발명에 따른 액정 매질 바람직하게는 액정 셀에서 전압보율에 대해 높은 갚을 가진다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 임계 전압을 갖는 액정 매질은 더 높은 어드레싱 전압 또는 임계 전압을 갖는 액정 매질보다 더 낮은 전압보유율을 나타내고, 이의 역도 마찬가지이다.
본 발명에 있어서, 용어 "유전 양성 화합물"은 1.5 초과의 Δ일부 양태에서, 을 갖는 화합물을 나타내고, 용어 "유전 중성 화합물"은 -1.5 내지 1.5의 Δε을 갖는 화합물을 나타내고, 용어 "유전 음성 화합물"은 -1.5 미만의 Δε을 갖는 화합물을 나타낸다. 본원에서 화합물의 유전 이방성은 액정 호스트 중 10%의 상기 화합물을 용해시키고 1 kHz에서 호메오트로픽 및 균질 표면 정렬에 의해 20 μm의 층 두께를 갖는 각각의 경우에서, 하나 이상의 시험 셀 내의 결과적인 혼합물의 정전 용량을 측정함으로써 결정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 내지 1.0 V이되, 시험되는 각각의 액정 혼합물의 용량성 임계보다 항상 낮다.
본 발명에 대해 제시되는 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 모든 VA-TFT(수직 정렬-박막 트랜지스터) 적용례, 예컨대 VAN(수직 정렬된 네마틱), MVA(멀티도메인 VA), (S)-PVA(슈퍼 패턴화된 VA), ASV(진보된 슈퍼 뷰(super view) 또는 축 대칭 VA), PSA(중합체 지속된 VA) 및 PS-VA(중합체 안정화된 VA)에 적합하다. 또한, 이는 음의 Δε을 갖는 IPS(평면내 전환) 및 FFS(프린지장 전환) 적용례에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이에서 네마틱 액정 매질은 일반적으로 2개의 컴포넌트 NA 및 NB를 포함하고, 이는 하나 이상의 개별 화합물로 이루어진다.
컴포넌트 NA는 현저한 음의 유전 이방성을 갖고 -0.5 이하의 유전 이방성의 네마틱 상을 나타낸다. 하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에도, 이는 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물, 및 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 포함한다.
컴포넌트 NA의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 85%이다.
컴포넌트 NA에 있어서, 바람직하게는 -0.8 이하의 Δε의 값을 갖는 하나의(하나 이상의) 개별 화합물이 선택된다. 전체 혼합물 중 NA의 비율이 작을수록, 상기 값은 더 음성이어야 한다.
컴포넌트 NA는 20℃에서 현저한 네마토젠성(nematogeneity) 및 30　mm2 ·s-1 이하, 바람직하게는 25 mm2 ·s-1 이하의 유동 점도를 가진다.
컴포넌트 NB는 20℃에서 현저한 네마토젠성 및 30 mm2 ·s-1 이하, 바람직하게는 25 mm2 ·s-1 이하의 유동 점도를 가진다.
컴포넌트 NB에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18 mm2 ·s-1 이하, 바람직하게는 12 mm2 ·s-1 이하의 유동 점도를 갖는 극히 저점도의 네마틱 액정이다.
컴포넌트 NB는 단일상으로(monotropically) 또는 거울상으로(enantiotropically) 네마틱이고, 액정 매질에서 매우 저온까지 스멕틱 상의 발생을 방지할 수 있다. 에컨대, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우, 상기 물질의 네마토젠성은 성취되는 스멕팅 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
또한, 혼합물은 임의적으로, 1.5 이상의 Δε의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 컴포넌트 NC도 포함할 수 있다. 이러한 이른바 양성 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 음의 유전 이방성의 혼합물 중 일반적으로 20 중량% 이하의 양으로 존재한다.
하나 이상의 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물 이외에도, 액정 매질은 바람직하게는 4 내지 15개, 특히 5 내지 12개, 특히 바람직하게는 10개 미만의 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물, 및 임의적으로 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 포함한다.
화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물 및 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물, 및 임의적으로 화학식 IV-1의 화합물 이외에도, 기타 성분들도 예컨대 전체 혼합물의 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
기타 성분은 바람직하게는 메마틱 또는 네마토젠(nematogenic) 물질, 특히 기지의 물질, 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐- 또는 사이클로헥실- 벤조에이트, 페닐- 또는 사이클로헥실- 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실- 다이옥산, 임의적으로 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터의 부류로부터 선택된다.
이러한 유형의 액정 상의 성분으로서 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV를 특징으로 할 수 있다:
R20-L-G-E-R21 IV
상기 식에서,
L 및 E는 각각 1,4-2치환된 벤젠과 사이클로헥산 고리, 4,4'-2치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산과 사이클로헥실사이클로헥산 계, 2,5-2치환된 피리미딘과 1,3-다이옥산 고리, 2-6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라- 하이드로나프탈렌, 또는 퀴나졸린과 테트라하이드로퀴나졸린으로부터 형성된 군으로부터의 탄소고리 또는 헤테로고리 계이고;
G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH=CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH2-CH2-, -CO-O-, -CH2-O-, -CO-S-, -CH2-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF2O-, -CF=CF-, -OCF2-, -OCH2-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, 또는 C-C 단일 결합이고;
Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN이고;
R20 및 R21은 각각 18개 이하, 바람직하게는 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥시이거나, 상기 라디칼 중 하나는 다르게는 CN, NC, NO2, NCS, CF3, SF5, OCF3, F, Cl 또는 Br이다.
대다수의 상기 화합물에서, R20 및 R21은 서로 상이한데, 상기 라디칼 중 하나는 통상적으로 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안되는 치환기의 다른 변형도 통상적이다. 다수의 이러한 물질 또는 이의 혼합물은 시판된다. 모든 상기 물질은 문헌으로부터 공지되어 있는 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 VA, IPS 또는 FFS 혼합물이 예컨대 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물도 포함할 수 있음이 당업자에게 명확하다.
전술한 바람직한 양태의 화합물과 전술한 중합된 화합물의 조합은 본 발명에 따른 액정 매질에서 낮은 임계 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 우수한 저온 안정성과 동시에, 일정하게 높은 등명점 및 높은 HR 값을 야기하고, 특히 PSA 디스플레이에서 낮은 틸트 각(즉 큰 틸트)이 신속하게 성립되게 한다. 특히, 액정 매질은 선행기술로부터의 액정 매질에 비해 PSA 디스플레이에서 현저히 단축된 응답 시간, 특히 회색 음영 응답 시간을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는 추가의 첨가제, 예컨대 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성 물질 또는 키랄 도판트(chiral dopant)도 포함할 수 있다. 이는 중합성 또는 비중합성일 수 있다. 따라서, 중합성 첨가제는 중합성 성분 또는 성분 A에 속한다. 따라서, 비중합성 첨가제는 비중합성 성분 또는 성분 B에 속한다.
또한, 본 발명은 액정 매질에 함유된 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 중합성 화합물 및 기타 중합성 화합물이 중합된 형태로 존재하는 전술한 액정 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 바람직하게는 PSA 또는 SA 디스플레이, 매우 바람직하게는 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 또는 SA-VA 디스플레이이다.
PSA 또는 중합체 안정화된 SA 디스플레이의 제조의 경우, 액정 매질에 함유된 중합성 화합물은 액정 디스플레이의 기판들 사이의 액정 매질에서 동일 반응계 중합에 의해, 바람직하게는 전압이 전극에 인가되는 동안 중합된다.
본 발명에 따른 디스플레이의 구조는 명세서 초반에 제시된 선행기술에 기재된 PSA 디스플레이에 통상적인 기하구조에 상응한다. 돌출부가 없는 기하구조, 특히, 추가적으로, 색상 필터 쪽의 전극이 비구조화되고 TFT 쪽의 전극만 슬롯(slot)을 갖는 것이 바람직하다. PS-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는 예컨대 US 2006/0066793 A1에 기재되어 있다.
본 발명의 바람직한 PSA형 액정 디스플레이는 하기를 포함한다:
- 화소 면적을 정의하는 화소 전극(상기 화소 전극은 각각의 화소 면적에 배치된 전환 요소에 연결되고 임의적으로 마이크로-슬릿 패턴을 포함함) 및 임의적으로 상기 화소 전극에 배치된 제1 정렬 층을 포함하는 제1 기판;
- 공통 전극 층(상기 제1 기판을 마주보는 제2 기판의 전체 부분에 배치될 수 있음) 및 임의적으로 제2 정렬 층을 포함하는 제2 기판; 및
- 상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치된, 전술 및 후술한 액정 매질을 포함하는 액정 층(여기서 중합성 화합물도 중합된 형태로 존재할 수 있음).
제1 및/또는 제2 정렬 층은 액정 층의 액정 분자의 정렬 방향을 제어한다. 예컨대, PS-VA 디스플레이에서, 정렬 층은 액정 분자에 호메오트로픽(또는 수직) 정렬(즉 표면에 대해 직각임) 또는 틸팅된(tilted) 정렬을 부여하도록 선택된다. 이러한 정렬 층은 예컨대 폴리이미드(러빙(rubbing)될 수도 있음)를 포함할 수 있거나, 광정렬 방법에 제조될 수 있다.
액정 매질을 갖는 액정 층은 디스플레이 제조자들에 의해 통상적으로 사용되는 방법, 예컨대 이른바 1적-충전(one-drop-filling, ODF) 방법에 의해 디스플레이의 기판들 사이에 위치될 수 있다. 이어서, 액정 매질의 중합성 성분은 UV 광중합에 의해 중합된다. 중합은 1개 단계 또는 2개 이상의 단계로 수행될 수 있다.
PSA 디스플레이는 추가 요소, 예컨대 색상 필터, 흑색 매트릭스, 부동화 층, 광학 지연 층, 개별 화소를 어드레싱하기 위한 트랜지스터 요소 등을 포함할 수 있고, 이들 모두는 당업자에게 주지되어 있고 발명적인 기교 없이 사용될 수 있다.
전극 구조는 당업자에 의해 개별 디스플레이 유형에 따라 디자인될 수 있다. 예컨대, PS-VA 디스플레이의 경우, 2개 또는 4개 이상의 상이한 틸트 정렬 방향을 생성하기 위한 슬릿 및/또는 혹(bump) 또는 돌출부를 갖는 전극을 제공함으로써 액정 분자의 다도메인(multi-domain) 배향이 유도될 수 있다.
중합시, 중합성 화합물은 공중합체를 형성하고, 이는 액정 매질의 액정 분자의 특정한 틸트 각을 야기한다. 이론에 얽매이려는 것은 아니되, 중합성 화합물에 의해 형성된 가교결합된 중합체의 적어도 일부가 액정 분자로부터 상-분리 또는 침전되어 기판 또는 전극, 또는 이에 제공되는 정렬 층에 중합체 층 상에 중합체 층을 형성할 것으로 여겨진다. 현미경 측정 데이터(SEM 및 AFM)로, 형성된 중합체의 적어도 일부가 액정/기판 계면에 축적됨이 검증된 바 있다.
중합은 1개 단계로 수행될 수 있다. 또한, 틸트 각을 생성하기 위해 제1 단계에서, 임의적으로 전압을 인가하는 동안, 먼저 중합을 수행한 후, 제2 중합 단계에서 전압 인가 없이, 상기 제1 단계에서 미반응한 화합물을 중합 또는 가교결합(마무리 경화(end curing))할 수 있다.
적합하고 바람직한 중합 방법은 예컨대 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 유도된 광중합이고, 이는 중합성 화합물을 UV 복사에 노출시킴으로써 수행될 수 있다.
임의적으로, 하나 이상의 중합 개시제가 액정 매질에 첨가된다. 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 자유 라디칼 중합에 적합한 것은 예컨대 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(치바 아게(Ciba AG))이다. 중합 개시제가 사용되는 경우, 이의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 개시제 없는 중합에도 적합한데, 이에는 상당한 장점, 예컨대 더 낮은 재료 비용 및 특히, 개시제 또는 이의 분해 생성물의 가능한 잔류량에 의한 액정 매질의 덜한 오염이 동반된다. 이에 따라, 중합은 개시제의 첨가 없이도 수행될 수 있다. 따라서, 바람직한 양태에서, 액정 매질은 중합 개시제를 함유하지 않는다.
액정 매질은 예컨대 보관 또는 수송 동안 반응성 메조젠의 목적하지 않는 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제도 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. 특히 적합한 것은 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(치바 아게)로부터 시판되는 안정화제, 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이다. 안정화제가 사용되는 경우, 반응성 메소젠 또는 중합성 성분(성분 A)의 총량을 기준으로 이의 비율은 바람직하게는 10 내지 50,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 5,000 ppm이다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 1.0 중량%의 농도로 함유한다. 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군, 매우 바람직하게는 R- 또는 S-1011, R- 또는 S-2011, R- 또는 S-3011, R- 또는 S-4011, 및 R- 또는 S-5011로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 함유하고, 이는 바람직하게는 상기 문단에서 언급한 키랄 도판트로부터 선택된다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명의 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 안정화제를 함유한다:
Figure pat00325
상기 식에서, 개별 라디칼은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 가진다:
Ra 내지 Rd는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 6개, 매우 바람직하게는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 가장 바람직하게는 메틸이고;
XS는 H, CH3, OH 또는 O·이고;
AS는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬렌이고;
n은 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 3이다.
화학식 S3의 바람직한 안정화제는 하기 화학식 S3A의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00326
상기 식에서, n2는 1 내지 12의 정수이고, 기 (CH2)n2에서 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실로 대체될 수 있다.
매우 바람직한 안정화제는 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pat00327
Figure pat00328
Figure pat00329
Figure pat00330
바람직한 양태에서, 액정 매질은 화학식 S1-1, S2-1, S3-1, S3-1 및 S3-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
바람직한 양태에서, 액정 매질은 하기 표 C로부터의 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
바람직하게는, 액정 매질 중 안정화제, 예컨대 화학식 S1 내지 S3 및 이의 하위화학식의 화합물의 비율은 10 내지 500 ppm, 매우 바람직하게는 20 내지 100 ppm이다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 자가 정렬(SA) 첨가제를 바람직하게는 0.1 내지 2.5%의 농도로 함유한다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 SA-VA 디스플레이는 폴리이미드 정렬 층을 함유하지 않는다. 또다른 바람직한 양태에서, 바람직한 양태에 따른 SA-VA 디스플레이는 폴리이미드 정렬 층을 함유한다.
이러한 양태에 사용하기에 바람직한 SA 첨가제는 메소젠 기, 및 하이드록시, 카복시, 아미노 및 티올기로부터 선택되는 하나 이상의 극성 앵커 기로 종결되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬을 포함하는 화합물로부터 선택된다.
추가로 바람직한 SA 첨가제는 임의적으로 스페이서 기를 통해 메소젠 기에 부착된 하나 이상의 중합성 기를 함유한다. 이러한 중합성 SA 첨가제는 PSA 공저에서 반응성 메소젠에 적용되는 유사한 조건하에 액정 매질에서 중합될 수 있다.
특히 SA-VA 모드 디스플레이에 사용하기 위한, 호메오트로픽 정렬을 유도하기에 적합한 SA 첨가제는 US 2013/0182202 A1, US 2014/0838581 A1, US 2015/0166890 A1 및 US 2015/0252265 A1에 개시되어 있다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질 또는 중합체 안정화된 SA-VA 디스플레이는 하기 표 E로부터의 하나 이상의 자가 정렬 첨가제를 함유한다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하기 표 E로부터 선택되는 하나 이상의 SA 첨가제를 0.1 내지 5%, 매우 바람직하게는 0.2 내지 3%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1.5% 농도로 함유한다.
화학식 I 및 이의 하위화학식의 중합성 화합물은 우수한 UV 흡광을 나타내고, 이에 따라 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 PSA 디스플레이의 제조 방법에 사용하기에 특히 적합하다:
- 중합성 매질을 디스플레이에서 2개 단계 방법으로 UV 광에 노출시킴(전압의 인가에 의해 틸트 각을 생성하는 제1 UV 노출 단계(UV1 단계), 및 전압 인가 없이 중합을 완료하는 제2 UV 노출단계(UV2 단계));
- 중합성 매질을 디스플레이에서 UV-LED 램프에 의해 생성된 UV 광에 바람직하게는 적어도 UV2 단계로, 보다 바람직하게는 UV1 및 UV2 둘다의 단계로 노출시킴; 및
- 중합성 매질을 디스플레이에서 더 긴 파장(바람직하게는 340 nm 이상, 보다 바람직하게는 350 nm 내지 370 nm 미만, 매우 바람직하게는 355 내지 368 nm)으로 이동된 복사 스펙트럼을 갖는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광에 노출시켜 PS-VA 공정에서의 단파 UV 광에 대한 노출을 회피함.
더 낮은 강도, 및 더 긴 파장으로의 UV 이동 둘다를 사용하는 것은 유기 층을 UV 광에 의해 야기될 수 있는 손상에 대해 보호한다.
본 발명의 바람직한 양태는 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 전술 및 후술한 PSA 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다:
- 중합성 매질을 디스플레이에서 2개 단계 방법으로 UV 광으로 복사함(전압의 인가에 의해 틸트 각을 생성하는 제1 UV 노출 단계(UV1 단계), 및 전압 인가 없이 중합을 완료하는 제2 UV 노출단계(UV2 단계));
- 중합성 매질을 300 내지 380 nm의 파장 범위로 0.5 내지 10 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 생성된 UV 광으로 바람직하게는 UV2 단계로, 임의적으로 UV1 단계로도 복사함;
- 중합성 매질을 340 nm 이상, 바람직하게는 420 nm 이하, 매우 바람직하게는 350 nm 내지 370 nm 미만, 가장 바람직하게는 355 내지 368 nm의 파장을 갖는 UV 광으로 복사함.
- 중합성 매질을 디스플레이의 전극에 전압을 인가하는 동안 UV 광으로 복사함; 및
- UV-LED 램플를 사용하여 UV 광에 의한 복사를 수행함.
이러한 바람직한 방법은 목적하는 UV 램프를 사용하거나, 목적하는 파장을 갖는 UV 광에 대해 실질적으로 추과성이고 목적하지 않는 파장을 갖는 광은 실질적으로 차단하는 대역 필터 및/또는 컷-오프 필터를 사용함으로써 수행될 수 있다. 예컨대, 300 내지 400 nm의 파장 λ를 갖는 UV 광에 의한 복사가 목적될 때, UV 노출은 300 nm 초과 내지 400 nm 미만의 파장 λ에 대해 실질적으로 투과성인 광대역 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 340 nm 초과의 파장 λ의 UV 광에 의한 복사가 목적될 때, UV 복사는 340 nm 초과의 파장 λ에 대해 실질적으로 투과성인 컷-오프 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
바람직하게는, UV 복사는 UV-LED 램프를 사용하여 수행된다.
PSA 공정에서 하나의 좁은 방출 피크만을 갖는 UV-LED 램프를 사용하는 것은 상기 LED 램프의 방출 파장에서 흡광을 나타내는 적합한 중합성 화바물의 선택에 따라 몇몇 장점, 예컨대 액정 매질 중 중합성 화합물로의 더 효과적인 광학 에너지 전달을 제공한다. 이는 UV 강도 및/또는 UV 복사 시간을 감소킬 수 있게 하여, 감소된 지촉 시간 및 에너지 및 생산 비용의 절감을 가능하게 한다. 또다른 장점은 램프의 좁은 방출 스펙트럼이 광중합에 적절한 파장의 더 쉬운 선택을 할 수 있게 한다는 점이다.
매우 바람직하게는, UV 광원은 340 내지 400 nm, 보다 바람직하게는 340 내지 380 nm, 보다 바람직하게는 350 nm 내지 370 nm 미만, 가장 바람직하게는 355 내지 368 nm의 파장을 방출하는 UV-LED 램프이다. 365 nm의 파장을 갖는 UV 광을 방출하는 UV-LED 램프가 특히 바람직하다.
바람직하게는, UV-LED 램프는 30 nm 이하의 반치전폭의 방출 파장을 갖는 광을 방출한다.
UV-LED 램프는 시판되는데, 이의 예는 예컨대 365, 385, 395 및 405 nm의 방출 파장의 닥터 횐레 아게(Dr. Hoenle AG, 독일), 프리멜라이트 게엠베하(Primelite GmbH, 독일), 또는 IST 메츠 게엠베하(IST Metz GmbH, 독일)로부터의 것이다.
이러한 바람직한 방법은 더 긴 UV 파장을 사용함으로써 디스플레이의 제조를 가능하게 하여, 단파 UV 광 성분의 유해한 손상 효과를 감소시키거나 심지어 회피할 수 있게 한다.
UV 복사 에너지는 제조 방법 조건에 따라 일반적으로 6 내지 100 J이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 추가 성분 또는 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 이는 바람직하게는 비제한적으로 공단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤제, 윤활제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 향상제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 중합성 화합물 이외에도, 하나 이상의 추가 중합성 화합물(공단량체)를 포함하고, 이는 바람직하게는 반응성 메소젠으로부터 선택된다.
공단량체로서 사용하기에 적합하고 바람직한 중합성 화합물은 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00331
Figure pat00332
Figure pat00333
Figure pat00334
Figure pat00335
상기 식에서, 개별 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 가진다:
P1, P2 및 P3은 중합성 기이되, 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭시로부터 선택되고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 단일 결합 또는 스페이서 기이고, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa일 수 있되, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa가 아니고, Sp1, Sp2 및 Sp3은 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고;
Raa는 H, F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 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 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고, Raa는 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고(상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 분지된 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐), Raa는 P1, P2 또는 P3가 아니거나 이를 함유하지 않고;
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;
ZM1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고;
ZM2 및 ZM3은 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이되, n은 2, 3 또는 4이고;
L은 F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고;
L' 및 L"은 H, F 또는 Cl이고;
k는 0 또는 1이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이고;
t는 0, 1 또는 2이고;
x는 0 또는 1이다.
화학식 M2 및 M13의 화합물, 특히 정확히 2개의 중합성 기 P1 및 P2를 함유하는 2반응성 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 M17 내지 M32, 특히 화학식 M20, M22, M24, M27, M30 및 M32로부터 선택되는 화합물, 특히 정확히 3개의 중합성 기 P1, P2 및 P3을 함유하는 3반응성 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 M1 내지 M32의 화합물에서
기
Figure pat00336
는 바람직하게는
Figure pat00337
Figure pat00338
이되,
L은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 상기 또는 하기 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 보다 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 F 또는 OCH3이다.
화학식 M1 내지 M32의 바람직한 화합물은 P1, P2 및 P3이 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 가장 바람직하게는 메트아크릴레이트인 화합물이다.
화학식 M1 내지 M32의 추가로 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3이 단일 결합인 화합물이다.
화학식 M1 내지 M32의 추가로 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3 중 하나가 단일 결합이고, Sp1, Sp2 및 Sp3 중 또다른 하나가 단일 결합이 아닌 화합물이다.
화학식 M1 내지 M32의 추가로 바람직한 화합물은 단일 결합이 아닌 상기 기 Sp1, Sp2 및 Sp3이 -(CH2)s1-X"-이되, s1은 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5이고, X"은 벤젠 고리에 대한 결합이면서 -O-, -O-CO-, -CO-O, -O-CO-O- 또는 단일 결합인, 화합물이다.
화학식 M의 추가로 바람직한 화합물은 하기 표 D로부터 선택되는 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-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-92, RM-102, RM-103, RM-109, RM-116, RM-117, RM-120, RM-121, RM-122, RM-139, RM-142, RM-153, RM-155, RM-158 및 RM-159로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이다.
1, 2 또는 3개의 화학식 M의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 특히 바람직하다.
바람직하게는 화학식 M1 내지 M16, 매우 바람직하게는 화학식 M2 및 M13으로부터 선택되는 2개 이상의 화학식 M의 2반응성 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 추가로 바람직하다.
바람직하게는 화학식 M1 내지 M16, 매우 바람직하게는 화학식 M2 및 M13으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 M의 2반응성 중합성 화합물, 및 바람직하게는 화학식 M17 내지 M32, 매우 바람직하게는 화학식 M20, M22, M24, M27, M30 및 M32으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 M의 3반응성 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 추가로 바람직하다.
매우 바람직하게는 화학식 M2, M13, M22, M24, M27, M30 및 M32로부터 선택되는 적어도 하나의 r이 0이 아니거나, s 및 t 중 적어도 하나가 0이 아니고 L이 상기 제시된 바람직한 기, 가장 바람직하게는 F 및 OCH3으로부터 선택되는, 하나 이상의 화학식 M의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 추가로 바람직하다.
320 내지 380 nm의 파장 범위로 흡광을 나타내는 바람직하게는 화학식 M, 매우 바람직하게는 화학식 M1 내지 M32의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 추가로 바람직하다.
하기 표 D로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질이 추가로 바람직하다. 이 중에서도, 화학식 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-102, RM-103, RM-109, RM-117, RM-120, RM-121, RM-122 및 RM-145 내지 RM-152의 화합물이 특히 바람직하다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 화합물 이외에도, 하기 화학식 CM으로부터 선택되는 2개의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다:
Figure pat00339
상기 식에서, 개별 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 가진다:
P 및 Sp는 화학식 I 또는 이의 하위화학식에 제시된 의미 중 하나, 또는 상기 및 하기 제시된 이의 바람직한 의미 중 하나를 갖고;
L은 F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고;
r1 및 r2는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이다.
화학식 CM의 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00340
상기 식에서, P, Sp, L, r1 및 r2는 서로 독립적으로 화학식 CM에 제시된 의미 중 하나 또는 상기 및 하기 제시된 이의 바람직한 의미 중 하나를 갖고, Sp'은 단일 결합이 아닌 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 가진다.
바람직하게는, r1 및 r2 중 하나 이상은 0이 아니다.
P는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다. 바람직하게는, 화학식 CM, CM-1 및 CM-2에서 모든 기 P는 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다. Sp'은 바람직하게는 -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되되, 0 원자 또는 CO 기는 벤젠 고리에 부착된다.
L은 바람직하게는 F, CH3, OCH3, OC2H5, C2H5, CH=CH2 및 C(CH3)=CH2, 매우 바람직하게는 F로부터 선택된다.
화학식 CM-1의 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 CM의 보다 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00341
Figure pat00342
Figure pat00343
상기 식에서, P, Sp' 및 L은 화학식 CM-1 및 CM-2에 제시된 의미 중 하나를 가진다. 바람직하게는, 화학식 CM-1-1 내지 CM-2-9에서 모든 기 P는 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다. Sp'은 바람직하게는 -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되되, 0 원자 또는 CO 기는 벤젠 고리에 부착된다. L은 바람직하게는 F, CH3, OCH3, OC2H5, C2H5, CH=CH2 및 C(CH3)=CH2, 매우 바람직하게는 F 및 OCH3으로부터 선택된다.
화학식 CM-1-2, CM-1-3, CM-1-4, CM-1-5, CM-1-6 및 이의 하위화학식의 화합물이 매우 바람직하다. 화학식 CM-1-1의 화합물이 가장 바람직하다.
화학식 CM의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다.
Figure pat00344
Figure pat00345
Figure pat00346
Figure pat00347
화학식 CM-1-1a, CM-1-2a 및 CM-1의 화합물이 매우 바람직하다. 화학식 화학식 CM-1-1a의 화합물이 가장 바람직하다.
1 또는 2개의 메트아크릴레이트 기가 아크릴레이트 기로 대체된 화학식 CM-1-1a 내지 CM-2-9a의 화합물, 및 모든 메트아크릴레이트 기가 아크릴레이트 기로 데체된 화학식 CM-1-1a 내지 CM-2-9a의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 CM의 추가로 바람직한 화합물은 하기 표 D로부터 선택된다.
또다른 바람직한 양태에서, 액정 매질은 화학식 I 또는 이의 하위화학식의 중합성 화합물 이외에도, 하기 화학식 MT로부터 선택되는 3개의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다:
Figure pat00348
상기 식에서, P, Sp, L, r1 및 r2는 서로 독립적으로 화학식 CM에 제시된 의미 또는 상기 및 하기 제시된 바람직한 의미 중 하나를 갖고, k는 0 또는 1이고, r3은 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이다.
화학식 MT의 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00349
상기 식에서, P, Sp, L, r1, r2 및 r3은 서로 독립적으로 화학식 MT에 제시된 의미 중 하나 또는 상기 및 하기 제시된 이의 바람직한 의미 중 하나를 가진다.
바람직하게는, r1, r2 및 r3 중 하나 이상은 0이 아니다.
P는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다.
L은 바람직하게는 F, CH3, OCH3, OC2H5, C2H5, CH=CH2 및 C(CH3)=CH2, 매우 바람직하게는 F로부터 선택된다.
바람직하게는, 화학식 MT 및 MT-1 내지 MT-6에서 모든 기 P는 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다.
화학식 화학식 MT-1, MT-4 및 MT-5의 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 NM의 보다 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다:
Figure pat00350
Figure pat00351
Figure pat00352
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Figure pat00359
상기 식에서, P, Sp 및 L은 화학식 MT에 제시된 의미 중 하나를 갖고, Sp'은 단일 결합이 아닌 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 가진다. P는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다. 바람직하게는, 화학식 MT-1-1 내지 MT-6-12에서 모든 기 P는 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 메트아크릴레이트이다. Sp'은 바람직하게는 -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -O-(CH2)2-, -O-(CH2)3-, -O-CO-(CH2)2 및 -CO-O-(CH)2-로부터 선택되되, O 원자 또는 CO 기는 벤젠 고리에 부착된다. L은 바람직하게는 F, CH3, OCH3, OC2H5, C2H5, CH=CH2 및 C(CH3)=CH2, 매우 바람직하게는 F 및 OCH3으로부터 선택된다.
화학식 MT-1-1, MT-1-6, MT-5-1 및 이의 하위화학식의 화합물이 매우 바람직하다.
화학식 MT의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택된다.
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화학식 MT-1 내지 MT-3의 화합물 중, 화학식 MT-1-1a, MT-1-2a, MT-1-2b, MT-2-1a, MT-2-2a, MT-2-2b, MT-3-1a, MT-3-2a 및 MT-3-2b의 화합물이 매우 바람직하다. 화학식 MT-1-1a, MT-1-2a, MT-1-2b, MT-2-1a, MT-2-2a 및 MT-2-2b의 화합물이 가장 바람직하다.
화학식 MT-4 내지 MT-6의 화합물 중, 화학식 MT-4-1a, MT-4-2a, MT-4-3a, MT-4-4a, MT-4-5a, MT-4-6a, MT-4-7a, MT-4-7b, MT-4-8a, MT-4-9a, MT-4-10a, MT-4-11a, MT-4-12a, MT-5-1a, MT-5-2a, MT-5-4a, MT-5-5a, MT-5-6a, MT-5-7a, MT-5-7b, MT-5-8a, MT-5-9a, MT-5-10a, MT-5-11a 및 MT-5-12a의 화합물이 매우 바람직하다. 화학식 MT-4-1a, MT-4-7a, MT-4-7b, MT-5-1a, MT-5-7a 및 MT-5-7b의 화합물이 가장 바람직하다.
1 또는 2개의 메트아크릴레이트 기가 아크릴레이트 기로 대체된 화학식 MT-1-1a 내지 MT-6-11a의 화합물이 추가로 바람직하다. 모든 메트아크릴레이트 기가 아크릴레이트 기로 대체된 화학식 MT-1-1a 내지 MT-6-11a의 화합물이 추가로 바람직하다.
화학식 MT의 추가로 바람직한 화합물은 하기 표 D로부터 선택된다.
또한, 액정 매질에 예컨대 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 추가 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운(crown) 에터의 착염(예컨대 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조)(전도성 향상을 위함), 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 위한 물질을 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은 예컨대 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.
본 발명에 따른 액정 매질의 상기 제시된 바람직한 양태의 개별 성분은 공지되어 있거나, 이의 제조 방법은 문헌에 기재되어 있는 표준적인 방법을 기반으로 하기에 당업자로부터 용이하게 유도될 수 있다. 화학식 CY의 상응하는 화합물은 예컨대 EP-A-0 364 538에 기재되어 있다. 화학식 ZK의 상응하는 화합물은 예컨대 DE-A-26　36　684 및 DE-A-33 21 373에 기재되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 매질은 그 자체로 통상인 방법으로, 예컨대 하나 이상의 전술한 화합물을 하나 이상의 상기 정의된 중합성 화합물, 및 임의적으로 추가 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 제조된다. 일반적으로, 더 소량으로 사용되는 성분의 목적량은 유리하게는 승온에서 주 구성을 이루는 성분에 용해된다. 또한, 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합한 후, 용매를 예컨대 증류에 의해 다시 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질이 예컨대 H, N, O, Cl 또는 F가 상응하는 동위원소, 예컨대 중수소 등으로 대체된, 화합물도 포함할 수 있음이 당업자에게 자명하다.
하기 실시예는 본 발명을 제한함 없이 설명한다. 그러나, 이는 바람직하게 사용되는 화합물, 이의 각각의 농도 및 이의 서로의 조합에 의한 바람직한 혼합물 개념을 당업자에게 제시한다. 또한, 실시예는 접근가능한 특성 및 특성 조합을 예시한다.
바람직한 혼합물 성분은 하기 표 A에 제시된다.
하기 표 A에서 n 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 +1이다.
[표 A]
Figure pat00377
Figure pat00378
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Figure pat00399
Figure pat00400
Figure pat00401
본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 상기 표 A로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 제시한다.
[표 B]
Figure pat00402
Figure pat00403
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 액정 매질은 바람직하게는 상기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 도판트를 포함한다.
하기 표 C는 본 발명에 따른 액정 매질에 첨가될 수 있는 가능한 첨가제를 제시한다. 하기 표 C에서 n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 말단 메틸 기는 나타내지 않았다.
[표 C]
Figure pat00404
Figure pat00405
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Figure pat00409
액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 액정 매질은 바람직하게는 상기 표 C로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
하기 표 D는 본 발명에 따른 액정 매질에 사용될 수 있는 반응성 메소젠 화합물을 제시한다.
[표 D]
Figure pat00410
Figure pat00411
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바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-144의 중합성 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다. 이 중에서도, 화학식 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-52, RM-54, RM-57, RM-64, RM-74, RM-76, RM-88, RM-102, RM-103, RM-109, RM-117, RM-120, RM-121, RM-122, R-139, RM-142 및 RM-146 내지 RM-154의 화합물이 특히 바람직하다.
또다른 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 화학식 RM-146 내지 RM-153, 매우 바람직하게는 화학식 RM-148 내지 RM-153의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다.
하기 표 E는 화학식 I의 중합성 화합물과 함께 본 발명에 따른 SA-VA 및 SA-FFS 디스플레이용 액정 매질에 사용될 수 있는 수직 정렬을 위한 자가 정렬 첨가제를 제시한다.
[표 E]
Figure pat00432
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바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질, SA-VA 및 SA-FFS 디스플레이는 화학식 SA-1 내지 SA-48, 바람직하게는 화학식 SA-14 내지 SA-48, 매우 바람직하게는 화학식 SA-20 내지 SA-34 및 SA-44의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 SA 첨가제를 하나 이상의 화학식 I의 반응성 메소젠과의 조합으로 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 제한함 없이 설명한다. 그러나, 이는 바람직하게 사용되는 화합물, 이의 각각의 농도 및 이의 서로의 조합에 의한 바람직한 혼합물 개념을 당업자에게 제시한다. 또한, 실시예는 접근가능한 특성 및 특성 조합을 예시한다.
또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:
V0은 20℃에서의 용량성 임계 전압[V]이고;
ne는 20℃ 및 589 nm에서의 이상 굴절률이고;
no은 20℃ 및 589 nm에서의 정상 굴절률이고;
Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성이고;
ε⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 수직인 유전 감수율이고;
ε∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전 감수율이고;
Δε은 20℃ 및 1 kHz에서 유전 이방성이고;
cl.p. 또는 T(N,I)는 등명점[℃]이고;
γ1은 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s]이고;
K1은 20℃에서 펼침 변형에 대한 탄성 상수[pN]이고;
K2는 20℃에서 비틀림 변형에 대한 탄성 상수[pN]이고;
K3은 20℃에서 굽힘 변형에 대한 탄성 상수[pN]이다.
달리 명시되지 않는 한, 본원의 모든 농도는 중량% 단위로 제시되고, 모든 고체 또는 액정 성분을 용매 없이 포함하는 상응하는 전체 혼합물을 기준으로 한다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에서 제시되는 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 제시된다. m.p.는 융점이고, cl.p.은 등명점이다. 또한, C는 결정질 상태, N은 네마틱 상, S는 스멕틱 상, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우 달리 명시되지 않는 한, 모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고 20℃의 온도에 대해 적용되고, Δn은 589 nm에서, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
본 발명에 대한 "임계 전압"은 용량성 임계(V0)(프리데릭 임계로도 공지되(어 있음)에 관한 것이다. 실시예에서, 또한, 광학 임계는 일반적으로 보통 10% 상대 대조(relative contrast)(V10)일 수 있다.
달리 언급이 없는 한, 전술 및 후술한 PSA 디스플레이에서 중합성 화합물을 중합하는 방법은 액정 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상을 나타내는 온도에서 수행되고, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다.
달리 언급이 없는 한, 시험 셀을 제조하고 이의 전자-광학 및 기타 특성을 측정하는 방법은 본원에 이후로 기재되는 방법에 의해 또는 이와 유사하게 수행된다.
용량성 임계 전압의 측정에 사용되는 디스플레이 25 μm의 간격의 2개의 평면-평팽 유리 외판(outer plate)으로 이루어지고, 각각의 상기 외판은 내부에 전극 층 및 상단에 러빙되지 않은 폴리이미드 층을 갖는데, 이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지(edge) 정렬에 영향을 준다.
틸트 각의 측정에 사용되는 PS-VA 디스플레이 또는 PS-VA 시험 셀은 달리 언급이 없는 한 약 3.3 μm 간격의 2개의 평행-평면 유리 외판으로 이루어지고, 각각의 상기 외판은 내부에 전극 층 및 상단에 폴리이미드 정렬 층을 갖되, 상기 2개의 폴리이미드 층은 서로 역평행하게 러빙되고 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬에 영향을 준다. SA-VA 디스플레이 또는 시험 셀은 액정 배향 방향의 2개 이상의 도메인을 야기하는 0 또는 1개의 폴리이미드 배향 층 및 패턴화된 전극 구조를 가진다. 틸트 측정을 위해, 단일 도메인의 광은 광 차단 층 또는 실드(shield)를 사용함으로써 투과된다.
중합성 화합물은 디스플레이에 전압을 동시에 인가함(통상적으로 10 내지 30 V 교류, 1 kHz)과 함께, 미리 특정된 시간 동안 규정된 강도의 UV 광에 의한 복사에 의해 디스플레이 또는 시험 셀에서 중합된다. 실시예에서, 달리 지시가 없는 한, 금속 할라이드 램프 및 100 mW/cm2의 강도가 중합에 사용된다. 강도는 표준적인 측정기(UV 센서를 갖는 횐레 UV-측정기 최고급형(high end))를 사용하여 측정된다.
틸트 각은 악소메트릭스(Axometrics)로부터의 뮐러 매트릭스 편광계(Mueller Matrix Polarimeter) "악소스캔(AxoScan)"을 사용하여 측정된다. 여기서, 낮은 값(즉 90° 각으로부터의 큰 편차)은 큰 틸트에 상응한다.
틸트 각은 오츠카 일렉트로닉스 컴퍼니 리미티드(Otsuka Electronics Co., Ltd.)로부터의 편광계 RETS에 의해서도 측정될 수 있다. VA 모드의 경우, 작은 지연 값을 위해, 틸트 각은 작은데, 이는 액정 방향자가 수직(호메오트로픽) 정렬에 근접함을 의미한다.
달리 언급이 없는 한, 용어 "틸트 각"은 액정 방향자와 기판 사이의 각을 의미하고, "액정 방향자"는 균일 배향을 갖는 액정 분자의 층에서 액정 분자의 광학 주축의 바람직한 배향 방향을 의미하는데, 이는 칼라미틱(calamitic)의 1축 양의 복굴절 액정 분자의 경우 이의 분자 장축에 상응한다.
실시예 1
네마틱 액정 호스트 혼합물 N1을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00444
중합성 혼합물 P1을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00445
실시예 2
네마틱 액정 호스트 혼합물 N2를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00446
중합성 혼합물 P2를 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 3.1
네마틱 액정 호스트 혼합물 N3을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00447
중합성 혼합물 P3을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N3에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 3.2
키랄 네마틱 호스트 혼합물 C3은 0.91%의 키랄 도판트 S-4011을 네마틱 호스트 혼합물 N3에 첨가함으로써 제조하였다.
중합성 혼합물 P3c는 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 키랄 네마틱 액정 호스트 혼합물 C3에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 4
네마틱 액정 호스트 혼합물 N4를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00448
중합성 혼합물 P4를 0.3%의 중합성 화합물 M2를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00449
실시예 5
네마틱 액정 호스트 혼합물 N5를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00450
중합성 혼합물 P5를 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N5에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 6
네마틱 액정 호스트 혼합물 N6을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00451
중합성 혼합물 P6을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N6에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 7
네마틱 액정 호스트 혼합물 N7을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00452
중합성 혼합물 P7을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N7에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00453
실시예 8
네마틱 액정 호스트 혼합물 N8을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00454
중합성 혼합물 P8을 0.3%의 중합성 화합물 M3 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N8에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00455
실시예 9
네마틱 액정 호스트 혼합물 N9를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00456
중합성 혼합물 P9를 1.0%의 중합성 화합물 M1 및 0.6%의 SA 첨가제 SA23을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N9에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00457
실시예 10
네마틱 액정 호스트 혼합물 N10을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00458
중합성 혼합물 P10을 0.4%의 중합성 화합물 M3 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N10에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 11
네마틱 액정 호스트 혼합물 N11을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00459
중합성 혼합물 P11을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N11에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 12
네마틱 액정 호스트 혼합물 N12를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00460
중합성 혼합물 P12를 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N12에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 13
네마틱 액정 호스트 혼합물 N13을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00461
중합성 혼합물 P13을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N13에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 14
네마틱 액정 호스트 혼합물 N14를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00462
중합성 혼합물 P14를 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N14에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 15
네마틱 액정 호스트 혼합물 N15를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00463
중합성 혼합물 P15를 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S3-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N15에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00464
실시예 16
네마틱 액정 호스트 혼합물 N16을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00465
중합성 혼합물 P16을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N16에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 17
네마틱 액정 호스트 혼합물 N17을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00466
중합성 혼합물 P17을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S3-2를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N17에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00467
실시예 18
네마틱 액정 호스트 혼합물 N18을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00468
중합성 혼합물 P18을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N18에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 19
네마틱 액정 호스트 혼합물 N19를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00469
중합성 혼합물 P19를 0.4%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N19에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 20
네마틱 액정 호스트 혼합물 N20을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00470
중합성 혼합물 P20을 0.4%의 중합성 화합물 M3 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N20에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00471
실시예 21
네마틱 액정 호스트 혼합물 N21을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00472
중합성 혼합물 P21을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N21에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 22
네마틱 액정 호스트 혼합물 N22를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00473
중합성 혼합물 P22를 1.0%의 중합성 화합물 M1 및 0.6%의 SA 첨가제 SA32를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N22에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00474
실시예 23
네마틱 액정 호스트 혼합물 N23을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00475
중합성 혼합물 P23을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N23에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 24
네마틱 액정 호스트 혼합물 N24를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00476
중합성 혼합물 P24를 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N24에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 25
네마틱 액정 호스트 혼합물 N25를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00477
중합성 혼합물 P25를 0.4%의 중합성 화합물 M2 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N25에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 26
네마틱 액정 호스트 혼합물 N26을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00478
중합성 혼합물 P26을 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S3-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N26에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 27
네마틱 액정 호스트 혼합물 N27을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00479
중합성 혼합물 P27을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N27에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 28
네마틱 액정 호스트 혼합물 N28을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00480
중합성 혼합물 P28을 0.3%의 중합성 화합물 M3 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N28에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 29
네마틱 액정 호스트 혼합물 N29를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00481
중합성 혼합물 P29를 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N29에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 30
네마틱 액정 호스트 혼합물 N30을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00482
중합성 혼합물 P30을 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N30에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 31
네마틱 액정 호스트 혼합물 N31을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00483
중합성 혼합물 P31을 1.0%의 중합성 화합물 M1 및 0.6%의 SA 첨가제 SA23을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N31에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 32
네마틱 액정 호스트 혼합물 N32를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00484
중합성 혼합물 P32를 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N32에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 33
네마틱 액정 호스트 혼합물 N33을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00485
중합성 혼합물 P33을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N33에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 34
네마틱 액정 호스트 혼합물 N34를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00486
중합성 혼합물 P34를 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-2를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N34에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 35
네마틱 액정 호스트 혼합물 N35를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00487
중합성 혼합물 P35를 1.0%의 중합성 화합물 M2, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N35에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 36
네마틱 액정 호스트 혼합물 N36을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00488
중합성 혼합물 P36을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N36에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 37
네마틱 액정 호스트 혼합물 N37을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00489
중합성 혼합물 P37을 1.0%의 중합성 화합물 M3, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N37에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 38
네마틱 액정 호스트 혼합물 N38을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00490
중합성 혼합물 P38을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N38에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 39
네마틱 액정 호스트 혼합물 N39를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00491
중합성 혼합물 P39를 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S3-2를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N39에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 40
네마틱 액정 호스트 혼합물 N40을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00492
중합성 혼합물 P40을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N40에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 41
네마틱 액정 호스트 혼합물 N41을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00493
중합성 혼합물 P41을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N41에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 42
네마틱 액정 호스트 혼합물 N42를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00494
중합성 혼합물 P42를 1.0%의 중합성 화합물 M2, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N42에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 43
네마틱 액정 호스트 혼합물 N43을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00495
중합성 혼합물 P43을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S3-2를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N43에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 44
네마틱 액정 호스트 혼합물 N44를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00496
중합성 혼합물 P44를 1.0%의 중합성 화합물 M3, 0.6%의 SA 첨가제 SA23 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N44에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 45
네마틱 액정 호스트 혼합물 N45를 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00497
중합성 혼합물 P45를 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N45에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 46
네마틱 액정 호스트 혼합물 N46을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00498
중합성 혼합물 P46을 1.0%의 중합성 화합물 M2, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S2-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N46에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 47
네마틱 액정 호스트 혼합물 N47을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00499
중합성 혼합물 P47을 1.0%의 중합성 화합물 M1, 0.6%의 SA 첨가제 SA32 및 50 ppm의 안정화제 S3-3을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N47에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 48
네마틱 액정 호스트 혼합물 N48을 하기와 같이 제형화하였다.
Figure pat00500
중합성 혼합물 P48을 0.4%의 중합성 화합물 M1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N48에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 49
중합성 혼합물 P49를 0.2%의 중합성 화합물 RM-1 및 0.5%의 중합성 화합물 M1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00501
실시예 50
중합성 혼합물 P50을 0.2%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N6에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 51
중합성 혼합물 P51을 0.2%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N7에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 52
중합성 혼합물 P52를 0.2%의 중합성 화합물 RM-1 및 0.5%의 중합성 화합물 M1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N10에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 53
중합성 혼합물 P53을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N11에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 54
중합성 혼합물 P54를 0.2%의 중합성 화합물 RM-1 및 0.5%의 중합성 화합물 M1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N16에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 55
중합성 혼합물 P55를 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N23에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 56
중합성 혼합물 P56을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N25에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 57
중합성 혼합물 P57을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N34에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 58
중합성 혼합물 P58을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N41에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 59
중합성 혼합물 P59를 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N45에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 60
중합성 혼합물 P60을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M3 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N45에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 61
중합성 혼합물 P61을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 62
중합성 혼합물 P62를 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M3 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 63
중합성 혼합물 P63을 0.3%의 중합성 화합물 RM-1, 0.5%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 64
중합성 혼합물 P64를 0.2%의 중합성 화합물 RM-17, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00502
실시예 65
중합성 혼합물 P65를 0.3%의 중합성 화합물 RM-19, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00503
실시예 66
중합성 혼합물 P66을 0.2%의 중합성 화합물 RM-64, 0.5%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00504
실시예 67
중합성 혼합물 P67을 0.2%의 중합성 화합물 RM-64, 0.5%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 68
중합성 혼합물 P68을 0.2%의 중합성 화합물 RM-139, 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00505
실시예 69
중합성 혼합물 P69를 0.2%의 중합성 화합물 RM-142, 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00506
실시예 70
중합성 혼합물 P70을 0.2%의 중합성 화합물 RM-142, 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 71
중합성 혼합물 P71을 0.2%의 중합성 화합물 RM-139, 0.3%의 중합성 화합물 M3 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 72
중합성 혼합물 P72를 0.2%의 중합성 화합물 RM-142, 0.3%의 중합성 화합물 M3 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 73
중합성 혼합물 P73을 0.2%의 중합성 화합물 RM-120, 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00507
실시예 74
중합성 혼합물 P74를 0.2%의 중합성 화합물 RM-120, 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N2에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 75
중합성 혼합물 P75를 0.2%의 중합성 화합물 RM-120, 0.3%의 중합성 화합물 M3 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 76
중합성 혼합물 P76을 0.1%의 중합성 화합물 RM-150, 0.4%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00508
실시예 77
중합성 혼합물 P77을 0.05%의 중합성 화합물 RM-150, 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N3에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 78
중합성 혼합물 P78을 0.1%의 중합성 화합물 RM-150, 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 79
중합성 혼합물 P79를 0.05%의 중합성 화합물 RM-154, 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1에 첨가함으로써 제조하였다.
Figure pat00509
실시예 80
중합성 혼합물 P80을 0.05%의 중합성 화합물 RM-154, 0.3%의 중합성 화합물 M1 및 50 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N3에 첨가함으로써 제조하였다.
실시예 81
중합성 혼합물 P81을 0.1%의 중합성 화합물 RM-154, 0.3%의 중합성 화합물 M2 및 100 ppm의 안정화제 S1-1을 네마틱 액정 호스트 혼합물 N4에 첨가함으로써 제조하였다.
사용 실시예 A
A1) 물리적 특성의 비교
E = 0.5의 흡광 계수에서 흡광 파장 λ를 각각 3 g/L 또는 5 g/L 농도로 DCM 중 중합성 화합물 M1 및 화합물 RM-1 및 RM35에 대해 측정하였다.
흡광 파장은 화합물의 UV 광중합의 파장 의존도를 특성규명하는데 유용하다.
Figure pat00510
본 발명에 따른 중합성 화합물 M1 및 선행기술에 따른 참조 화합물 RM-1 및 RM-35의 융점 및 UV 흡광 파장을 하기 표 1에 정리하였다.
융점 및 UV 흡광
RM-1 RM-35 M1
융점(℃) 152 105 76
E = 0.5에서 UV 흡광 파장 λ(nm)
(DCM 중 3.0 g/L)		 320 330 337
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 중합성 화합물 M1이 최저 융점을 가짐을 볼 수 있는데, 이는 RM-1 및 RM-35에 비해, 단량체가 더 빠르게 용해되고(더 짧은 제조 사이클을 야기함) 액정 매질 중 더 높은 용해도를 가짐을 나타낸다.
또한, 상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 중합성 화합물 M1이 최장 흡광 파장을 갖고, 이에 따라 더 긴 파장에서의 UV 광중합 또는 더 짧은 파장에서의 더 빠른 중합에 특히 적합함을 볼 수 있다.
A2) 중합성 혼합물
본 발명에 따른 중합성 혼합물은 중합성 화합물 M1 및 임의적으로 중합성 화합물 RM-1을 액정 호스트 혼합물 N1, N2 및 키랄 네마틱 액정 호스트 혼합물 C3에 첨가함으로써 제조된다. 중합성 참조 혼합물은 중합성 화합물 RM-1 또는 RM-35를 네마틱 액정 호스트 혼합물 N1 및 N2 및 키랄 네마틱 액정 호스트 혼합물 C3에 첨가함으로써 제조된다.
중합성 혼합물 조성은 하기 표 1에 제시된다. 여기서, P1-1, P1-2, P1-3, P2-1, P2-2, P2-3, P2-4, P3-1, P3-2, P3-3 및 P3-4는 본 발명에 따른 혼합물이다. 혼합물 C1-1, C1-2, C2-1, C2-2, C3-1 및 C3-2는 참조 혼합물이다.
중합성 혼합물 조성
농도(중량%) 호스트 혼합물 단량체
N1 N2 C3 RM-1 RM-35 M1
C1-1 99.7 - - 0.3 - -
C1-2 99.65 - - - 0.35 -
P1-1 99.8 - - - - 0.2
P1-2 99.65 - - - - 0.35
P1-3 99.5 - - - - 0.5
C2-1 - 99.7 - 0.3 - -
C2-2 - 99.65 - - 0.35 -
P2-1 - 99.65 - - - 0.35
P2-2 - 99.5 - - - 0.5
P2-3 99.3 0.2 0.5
P2-4 99.2 0.3 0.5
C3-1 - - 99.7 0.3 - -
C3-2 - - 99.65 - 0.35 -
P3-1 - - 99.5 - - 0.5
P3-2 - - 99.35 0.15 - 0.5
P3-3 - - 99.3 0.2 - 0.5
P3-4 - - 99.2 0.3 - 0.5
A3) 전압보유율( VHR )
VHR을 측정하기 위해, 각각 ITO 전극 층 및 폴리이미드 정렬 층을 갖는 2개의 평면-평행 유리 기판으로 이루어진 전자-광학 시험 셀에 중합성 혼합물을 충전하되, 상기 2개의 폴리이미드 층은 서로 역평행으로 러빙된 것이고 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬에 영향을 준다.
상이한 액정 호스트 혼합물에 대한 UV 광의 영향을 명확히 하기 위해, 2개의 상이한 UV 램프(330 nm에서의 단파장 컷-오프에 의한 B형 형광 UV 램프, 및 310 nm에서의 단파장 컷-오프에 의한 C형 형광 UV 램프)를 사용한 UV 노출 전 및 후에 1 V/0.6 Hz의 전압의 인가에 의해 60℃에서 중합성 화합물을 미함유하는 호스트 혼합물의 VHR을 측정하였다. 통상적으로, 광 응력은 액정 혼합물에서 VHR의 감소를 야기하고, 이에 따라 응력 후 VHR 절대값의 감소가 작을수록, 디스플레이 적용례에 대한 성능이 더 우수하다.
순수한 호스트 혼합물에 대한 결과를 하기 표 3에 나타냈다.
호스트 혼합물의 VHR
혼합물 N1 N2 C3
램프 유형 C B C B C B
시간(시) VHR(%)
0 97.8 97.8 96.3 97.1 96.6 96.4
2 94.7 96.4 44.6 93.2 45.7 89.2
상기 표 3으로부터, 액정 호스트 혼합물 N1의 경우, B형 및 C형 램프에 의한 노출 후, 호스트 혼합물의 VHR에는 현저한 차이가 없음을 볼 수 있다. 그러나, 액정 호스트 혼합물 N2 및 C3의 경우, B형 및 C형 램프에 의해 복사될 때, VHR 값에 명확한 차이가 있다. 이는 상이한 액정 혼합물에 대한 UV 스펙트럼의 영향이 상당함을 나타낸다.
호스트 혼합물 N1, N2 또는 C3을 기반으로 하는 각각의 중합성 혼합물의 VHR 값은 전술한 바와 같이 측정된다. 중합성 화합물의 상이한 흡광 파장을 고려한 최적 UV 흡광을 확실히 하기 위해, 중합성 화합물 RM-1을 함유하는 혼합물에 UV C형 램프를 사용하고, 중합성 화합물 RM-35 또는 M1을 함유하는 혼합물에 UV B형 램프를 사용하였다.
결과를 하기 표 4, 5 및 6에 나타냈다.
호스트 혼합물 N1을 기반으로 하는 중합성 혼합물의 VHR
혼합물 C1-1 C1-2 P1-1 P1-2 P1-3
램프 유형 C B B B B
시간(시) VHR(%)
0 98.1 98.2 98.2 98.3 98.2
2 96.4 95.7 95.9 95.6 96.3
상기 표 4로부터, 모든 중합성 혼합물이 UV 노출 후, 우수한 VHR 값을 나타냄을 볼 수 있다.
호스트 혼합물 N2를 기반으로 하는 중합성 혼합물의 VHR
혼합물 C2-1 C2-2 P2-1 P2-2 P2-3 P2-4
램프 유형 C B B B B B
시간(시) VHR(%)
0 98.0 97.7 97.7 97.7 96.5 96.5
2 55.3 67.6 82.0 85.3 90.8 90.3
상기 표 5로부터, 본 발명에 따른 중합성 혼합물 P2-1, P2-2, P2-3 및 P2-4가 참조 혼합물 C2-1 및 C2-2보다, UV 노출 후, 현저히 더 높은 VHR을 나타냄을 볼 수 있다.
호스트 혼합물 C3을 기반으로 하는 중합성 혼합물의 VHR
혼합물 C3-1 C3-2 P3-1 P3-2 P3-3 P3-4
램프 유형 C B B B B B
시간(시) VHR(%)
0 95.6 96.2 95.8 96.2 93.3 95.9
2 49.8 82.2 89.6 90.4 90.3 91.0
상기 표 6으로부터, 본 발명에 따른 중합성 혼합물 P3-1, P3-2, P3-3 및 P3-4가 참조 혼합물 C3-1 및 C3-2보다, UV 노출 후, 현저히 더 높은 VHR을 나타냄을 볼 수 있다. 또한, 중합성 화합물 M1과 중합성 화합물 RM-1을 함유하는 중합성 혼합물 P3-2, P3-3 및 P3-4가 UV 노출 후, VHR의 추가적인 증가를 나타냄을 볼 수 있다.
틸트 각 안정성
약 3.3 μm의 간격을 갖는 PS-VA 시험 셀에 중합성 혼합물을 채운 후, UV1 단계에 대해 C형 램프를, UV2 단계에 대해 C형 또는 B형 램프를 사용하여 UV 광에 노출시킨다. UV1 단계 동안, 동시에, 전압을 시험 셀의 전극에 인가한다(20 V, 직류). UV2 단계에서는 전압을 인가하지 않는다. 기타 조건은 하기와 같다:
UV1 강도: 실온에서 4.3 mW/cm2, 2°의 틸트 각에 도달하도록 복사 시간을 조정.
UV2 강도: 120분 동안 실온에서 1.7 mW/cm2.
틸트 각의 변화는 UV 중합 후 및 디스플레이 후광(back light)에 의한 조명으로 60 Hz로 72시간 동안 60 V피크 -피크의 방형파에 의한 전기적 응력 후에 이어서, 10 내지 20분의 휴지 시간 후, 오츠카 일렉트로닉스로부터의 RET 시스템을 사용하여 시험 셀에서 측정한다.
틸트 안정성, 즉 전기장 응력 시간 후 틸트 각의 변화는 잔상의 척도이다. 틸트 각 변화의 낮은 값은 높은 틸트 안정성 및 작은 수준의 잔상을 나타낸다.
틸트 각 변화 Δ틸트는 하기 수학식 1에 따라 측정되고 하기 표 7에 제시된다:
Figure pat00511
Δ틸트의 값이 더 낮을수록, 틸트 안정성이 더 높다.
틸트 안정성
혼합물 Δ틸트/°
P1-2 0.37
P1-3 0.26
P2-3 0.34
P2-4 0.25
P3-3 0.24
상기 표 7로부터, 본 발명에 따른 중합성 혼합물은 우수한 틸트 안정성을 나타냄을 볼 수 있다.

Claims (22)

  1. 하나 이상의 하기 화학식 I의 중합성 화합물을 포함하고 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    P-Sp-Aa-(Za-Ab)z-Rb I
    Figure pat00512
    II
    상기 화학식 I에서,
    Rb는 P-Sp- 또는 R이고;
    R은 F, Cl, -CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CR0=CR00-, -C≡C-,
    Figure pat00513
    Figure pat00514
    Figure pat00515
    로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체되고;
    P는 중합성 기이고;
    Sp는 P로 임의적으로 치환된 스페이서 기, 또는 단일 결합이고;
    Aa 및 Ab는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 4 내지 20개의 고리 원자를 갖고, 일고리 또는 다고리이고, 임의적으로 하나 이상의 기 A, L 또는 P-Sp-로 치환된 지환족, 헤테로고리, 방향족 또는 헤테로방향족 기이고;
    Za는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-, -CH=CH-, -CH2-CH2-CO-O-, -O-CO-CH2-CH2-, -CR0R00- 또는 단일 결합이고;
    R0 및 R00은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
    A는 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 8개의 C 원자를 갖고, S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 하나 이상의 CH2 기, 바람직하게는 비말단 CH2 기가 S로 대체된 알킬이고;
    L은 F, Cl, -CN, P-Sp-, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CR0=CR00-, -C≡C-,
    Figure pat00516
    Figure pat00517
    Figure pat00518
    로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 P-Sp-, F 또는 Cl로 대체되고;
    z는 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    n1은 1, 2, 3 또는 4이고;
    상기 화학식 I의 화합물은 하나 이상의 기 A로 치환된 하나 이상의 기 Aa 또는 Ab를 함유하고;
    상기 화학식 II에서,
    R1 및 R2는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 고리 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 임의적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, CR0=CR00-, -C≡C-,
    Figure pat00519
    Figure pat00520
    Figure pat00521
    로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고;
    A1 및 A2는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게
    Figure pat00522

    Figure pat00523

    로부터 선택되는 기이고;
    Z1 및 Z2는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합이고;
    L1, L2, L3 및 L4는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2이고;
    Y는 H, F, Cl, CF3, CHF2 또는 CH3이고;
    LC는 CH3 또는 OCH3이고;
    a1은 1 또는 2이고;
    a2는 0 또는 1이다.
  2. 제1항에 있어서,
    화학식 I의 기 A가 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 티오알킬인, 액정 매질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    화학식 I의 기 A가 SCH3인, 액정 매질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 액정 매질:
    Figure pat00524

    Figure pat00525

    상기 식에서,
    A, P, Sp 및 Rb는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 제시된 의미 중 하나를 갖고;
    L11 내지 L17은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 L 또는 A이고;
    r1, r2, r3 및 r4는 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 화학식 I1, I2 및 I5에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고, 화학식 I12에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
    r5 및 r6은 서로 독립적으로 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1, 2 또는 3이고, 화학식 I3에서, r5+r6 ≥ 1이고, 화학식 I4a 및 I4b에서, r4+r5+r6 ≥ 1이고;
    r7은 1, 2, 3 또는 4이고;
    c는 0, 1 또는 2이고;
    상기 화합물은 적어도 L11 내지 L17 중 A인 기를 함유한다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 액정 매질:
    Figure pat00526

    Figure pat00527

    Figure pat00528

    Figure pat00529

    Figure pat00530

    Figure pat00531

    상기 식에서,
    R, P, Sp, L11 내지 L17 및 r1 내지 r7은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 제시된 의미를 갖고;
    L18, L19 및 L20은 L11에 대해 정의된 의미 중 하나를 갖고;
    r8은 0, 1 또는 2이고;
    r9는 0, 1, 2 또는 3이고;
    r10은 1, 2 또는 3이고;
    c는 0, 1 또는 2이고;
    Sp(P)2는 동일하거나 상이한 위치의 2개의 중합성 기 P로 치환된 스페이서 기 Sp를 나타내고;
    화학식 I1A, I1C 및 I1E에서, r1+r2 ≥ 1이고;
    화학식 I1B, I1D 및 I1F에서, r1+r5 ≥ 1이고;
    화학식 I1G, I3A 및 I3C에서, r5+r6 ≥ 1이고;
    화학식 I2A, I2D, I2E, I5A 및 I5C에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
    화학식 I2B, I2C, I2F, I5B 및 I5D에서, r1+r3+r5 ≥ 1이고;
    화학식 I2G에서, r3+r5+r6 ≥ 1이고;
    화학식 I4A, I4C 및 I4E에서, r4+r5+r6 ≥ 1이고;
    화학식 I4D에서, r5+r6+r9 ≥ 1이고;
    화학식 I3B에서, r5+r8 ≥ 1이고;
    화학식 I4B에서, r4+r5+r8 ≥ 1이고;
    화학식 I12A, I12D 및 I12E에서, r1+r2+r3 ≥ 1이고;
    화학식 I12B, I12C 및 I12F에서, r1+r3+r5 ≥ 1이고;
    화학식 I12G에서, r3+r5+r6 ≥ 1이고;
    상기 화합물은 적어도 L11 내지 L20 중 A인 기를 함유한다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 하위화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 액정 매질:
    Figure pat00532

    Figure pat00533

    Figure pat00534

    Figure pat00535

    Figure pat00536

    Figure pat00537

    Figure pat00538

    Figure pat00539

    Figure pat00540

    Figure pat00541

    Figure pat00542

    Figure pat00543
    .
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질:
    Figure pat00544

    Figure pat00545

    Figure pat00546

    Figure pat00547

    Figure pat00548

    상기 식에서,
    P1, P2 및 P3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 중합성 기이되, 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭시로부터 선택되고;
    Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 단일 결합 또는 스페이서 기이고, 라디칼 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa일 수 있되, 존재하는 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa가 아니고, Sp1, Sp2 및 Sp3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고;
    Raa는 H, F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이되, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 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 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고, Raa는 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고(상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고, 분지된 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐), Raa는 P1, P2 또는 P3가 아니거나 이를 함유하지 않고;
    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;
    ZM1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고;
    ZM2 및 ZM3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-이되, n은 2, 3 또는 4이고;
    L은 F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고;
    L' 및 L"은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이고;
    k는 0 또는 1이고;
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    s는 0, 1, 2 또는 3이고;
    t는 0, 1 또는 2이고;
    x는 0 또는 1이다.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 CM 및 MT로부터 선택되는 하나 이상의 추가 중합성 화합물을 포함하는 액정 매질:
    Figure pat00549

    Figure pat00550

    상기 식에서,
    P 및 Sp는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 제1항에 제시된 의미를 갖고;
    L은 F, Cl 또는 CN, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의적으로 일불화 또는 다불화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고;
    k는 0 또는 1이고;
    r1, r2 및 r3은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 매우 바람직하게는 0 또는 1이다.
  9. 제8항에 있어서,
    추가 중합성 화합물이 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택되는, 액정 매질:
    Figure pat00551

    Figure pat00552

    Figure pat00553

    Figure pat00554

    Figure pat00555

    Figure pat00556

    Figure pat00557

    Figure pat00558

    Figure pat00559

    Figure pat00560

    Figure pat00561

    상기 식에서,
    P, Sp 및 L은 제8항에 제시된 의미를 갖고;
    Sp'은 단일 결합이 아닌 Sp에 대해 제시된 의미 중 하나를 가진다.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    추가 중합성 화합물이 하기 하위화학식의 화합물로부터 선택되는, 액정 매질:
    Figure pat00562

    Figure pat00563

    Figure pat00564

    Figure pat00565

    Figure pat00566

    Figure pat00567

    Figure pat00568

    Figure pat00569

    Figure pat00570

    Figure pat00571

    Figure pat00572

    Figure pat00573

    Figure pat00574

    Figure pat00575

    Figure pat00576

    Figure pat00577

    Figure pat00578

    Figure pat00579

    Figure pat00580

    Figure pat00581

    Figure pat00582
    .
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 함유하는 액정 매질:
    Figure pat00583

    Figure pat00584

    상기 식에서,
    R2A 및 R2B는 각각 서로 독립적으로 H, 또는 비치환되거나, CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-,
    Figure pat00585
    Figure pat00586
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
    L1 내지 L4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, CF3 또는 CHF2이고;
    Y는 H, F, Cl, CF3, CHF2 또는 CH3, 바람직하게는 H 또는 CH3, 특히 바람직하게는 H이고;
    Z2, Z2B 및 Z2D는 각각 서로 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-이고;
    p는 0, 1 또는 2이고;
    q는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0 또는 1이다.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    Figure pat00587

    상기 식에서,
    R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 H, 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록
    Figure pat00588
    Figure pat00589
    , -O-, -S-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;
    A3은 각각의 경우 서로 독립적으로
    a) 1 또는 2개의 비인접 CH2 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는, 1,4-사이클로헥센일렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼,
    b) 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는, 1,4-페닐렌 라디칼, 또는
    c) 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 1,4-바이사이클로-[2.2.2]-옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되는 라디칼
    이되, 상기 a, b 및 c의 라디칼은 할로겐 원자로 일치환 또는 다치환될 수 있고;
    n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고;
    Z1은 각각의 경우 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF2O- , -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CH=CH-CH2O-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2 -, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
    L11 및 L12는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, CF3 또는 CHF2, 바람직하게는 H 또는 F, 가장 바람직하게는 F이고;
    W는 O 또는 S이다.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    Figure pat00590

    상기 식에서,
    R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알켄일 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼이고, 특히 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖고;
    R42는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알켄일 라디칼, 보다 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼이다.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
    Figure pat00591

    상기 식에서,
    R51 및 R52는 서로 독립적으로 R41 및 R42에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시이고;
    Figure pat00592
    는 동일하거나 상이하게
    Figure pat00593

    이되, 여기서
    Figure pat00594
    는 바람직하게는
    Figure pat00595

    이고;
    Z51 및 Z52는 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 단일 결합이고;
    n은 1 또는 2이다.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    안정화제, 키랄 도판트(chiral dopant), 중합 개시제 및 자가 정렬 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 액정 매질.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 I의 중합성 화합물을 제1항 및 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 화학식 II, III, IV 및/또는 V의 화합물, 및 임의적으로 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 정의된 하나 이상의 추가 중합성 화합물, 및 임의적으로 추가 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계; 및
    임의적으로, 상기 중합성 화합물을 중합하는 단계
    를 포함하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서,
    PS-VA, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 또는 SA-VA 디스플레이인 액정 디스플레이.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    적어도 하나는 투광성인 2개의 기판, 각 기판에 제공되는 전극 또는 단 하나의 기판에만 제공되는 2개의 전극, 및 상기 기판 사이에 위치하는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 층을 포함하고;
    상기 중합성 화합물이 자외선(UV) 광중합에 의해 디스플레이의 기판 사이에서 중합되는
    액정 디스플레이.
  20. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 디스플레이의 기판 사이에 제공하는 단계; 및
    바람직하게는, 상기 디스플레이의 전극에 전압을 인가하는 동안, 중합성 화합물을 자외선 광에 의해 복사함으로써 중합하는 단계
    를 포함하는 제19항에 따른 액정 디스플레이의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    자외선 광이 350 nm 내지 370 nm 미만의 파장을 갖는, 제조 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    자외선 광에 의한 복사가 UV-LED 램프를 사용하여 수행되는, 제조 방법.
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