KR20230035280A - 액정 매질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중합성 화합물을 포함하는 액정 (LC) 매질, 그의 제조 방법, 특히 LC 디스플레이, 특별히 중합체 유지 배향 (PSA) 유형의 LC 디스플레이에서의 광학적, 전기-광학적 및 전자적 목적을 위한 그의 용도, 및 그를 포함하는 LC 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이에 관한 것이다.

Description

액정 매질 {LIQUID CRYSTAL MEDIUM}
본 발명은 중합성 화합물을 포함하는 액정 (LC) 매질, 그의 제조 방법, 특히 LC 디스플레이, 특별히 중합체 유지 배향 (PSA) 유형의 LC 디스플레이에서의 광학적, 전기-광학적 및 전자적 목적을 위한 그의 용도, 및 그를 포함하는 LC 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이에 관한 것이다.
현재 사용되는 액정 디스플레이 (LC 디스플레이)는 통상적으로 TN ("트위스트 네마틱(twisted nematic)") 유형의 것들이다. 그러나, 이들은 콘트라스트의 강력한 시야각 의존성의 단점을 갖는다.
또한, 보다 넓은 시야각을 갖는 소위 VA ("수직 배향") 디스플레이가 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀은 2개의 투명 전극 사이에 LC 매질의 층을 함유하며, 여기서 LC 매질은 통상적으로 음의 유전 이방성을 갖는다. 스위치-오프 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대해 수직으로 (호메오트로픽(homeotropic)) 배향되거나, 또는 경사진 호메오트로픽 배향을 갖는다. 2개의 전극에 대한 전기 전압의 인가시에, 전극 표면에 대해 평행한 LC 분자의 재배향이 발생한다.
또한, 복굴절 효과에 기반하고, 소위 "휨" 배향 및 통상적으로 양의 유전 이방성을 갖는 LC 층을 갖는 OCB ("광학 보상 휨(optically compensated bend)") 디스플레이가 공지되어 있다. 전기 전압의 인가시에, 전극 표면에 대해 수직인 LC 분자의 재배향이 발생한다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로 암전 상태에서 휨 셀의 바람직하지 않은 투광성을 방지하기 위해 하나 이상의 복굴절성 광학 위상지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 보다 넓은 시야각 및 보다 짧은 응답 시간을 갖는다.
2개의 기판 사이에 LC 층을 함유하며, 여기서 2개의 전극이 2개의 기판 중 하나에만 배열되고, 바람직하게는 치합된 빗살형 구조를 갖는 것인, 소위 IPS ("면내 스위칭(in-plane switching)") 디스플레이가 또한 공지되어 있다. 전극에 대한 전압의 인가시에, 이들 사이에서 LC 층에 대해 평행한 주요 성분을 갖는 전계가 발생한다. 이는 층 평면 내에서의 LC 분자의 재배향을 유발한다.
또한, 소위 FFS ("프린지-필드 스위칭(fringe-field switching)") 디스플레이가 보고되었는데 (특히, 문헌 [S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참조), 이는 동일한 기판 상에 2개의 전극을 함유하며, 이들 중 하나는 빗살형 방식으로 구조화되고, 나머지 다른 전극은 비구조화된다. 이로써, 강력한 소위 "프린지 필드", 즉 전극의 연부에 근접한 강력한 전계, 및 셀 전체에 걸쳐 강력한 수직 성분 및 또한 강력한 수평 성분을 둘다 갖는 전계가 발생한다. FFS 디스플레이는 콘트라스트의 낮은 시야각 의존성을 갖는다. FFS 디스플레이는 통상적으로 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질, 및 LC 매질의 분자에 대하여 평면 배향을 제공하는, 보통은 폴리이미드의 배향 층을 함유한다.
FFS 디스플레이는 능동 매트릭스 또는 수동 매트릭스 디스플레이로서 작동할 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별 픽셀들은 통상적으로, 예를 들어 트랜지스터 (예를 들어, 박막 트랜지스터 ("TFT"))와 같은 집적화된, 비선형 능동 소자에 의해 어드레싱(addressed)되고, 반면에 수동 매트릭스 디스플레이의 경우에는, 개별 픽셀들이 통상적으로 선행기술로부터 공지된 다중 방식으로 어드레싱된다.
또한, FFS 디스플레이와 유사한 전극 디자인 및 층 두께를 갖지만, 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질 대신에 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 포함하는 FFS 디스플레이가 개시되었다 (문헌 [S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 [S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참조). 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 비해 덜 경사지고 보다 강력한 트위스트 배향을 갖는 보다 바람직한 방향자 배향을 나타내고, 그 결과 이러한 디스플레이는 보다 높은 투과율을 갖는다. 디스플레이는 LC 매질과 접촉해 있는 기판 중 적어도 하나에 제공된, 바람직하게는 폴리이미드의 배향 층을 추가로 포함하고, LC 매질의 LC 분자의 평면 배향을 유도한다. 이러한 디스플레이는 "초고휘도 FFS (UB-FFS)" 모드 디스플레이라고도 공지되어 있다. 이러한 디스플레이는 높은 신뢰성의 LC 매질을 필요로 한다.
하기에서 사용된 용어 "신뢰성"은 상이한 스트레스 부하, 예컨대 광 부하, 온도, 습도, 전압에서의 일정 시간 동안의 디스플레이 성능의 우수성을 의미하고, LC 디스플레이 분야의 통상의 기술자에게 공지된 디스플레이 효과, 예컨대 잔상 (면 및 선 잔상), 뮤라(mura), 요고레(yogore) 등을 포함한다. 신뢰성을 분류하기 위한 표준 파라미터로서 통상적으로 전압 유지율 (VHR) 값이 사용되는데, 이 값은 테스트 디스플레이에서 일정한 전기 전압을 유지하는 것에 대한 척도이다. VHR 값이 높을수록, LC 매질의 신뢰성이 우수하다.
보다 최근 유형의 VA 디스플레이에서, LC 분자의 균일한 배향은 LC 셀 내의 다수의 상대적으로 작은 도메인으로 제한된다. 경사 도메인으로도 공지된 이들 도메인 사이에는 회위가 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 통상의 VA 디스플레이에 비해 콘트라스트 및 회색 음영의 더 큰 시야각 독립성을 갖는다. 또한, 이러한 유형의 디스플레이는, 예를 들어 러빙(rubbing)에 의한 것과 같은, 스위치-온 상태에서의 분자의 균일한 배향을 위한 전극 표면의 추가 처리가 더 이상 필요하지 않기 때문에 제조하기가 보다 단순하다. 그 대신에, 경사각 또는 선경사각의 우선적인 방향은 전극의 특수한 디자인에 의해 제어된다.
소위 MVA ("다중도메인 수직 배향") 디스플레이에서는, 이것이 통상적으로 국부 선경사를 유발하는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, LC 분자는 전압의 인가시에 셀의 상이한 한정된 영역에서 상이한 방향으로 전극 표면에 대해 평행하게 배향된다. 이로써 "제어된" 스위칭이 달성되고, 간섭 회위 선의 형성이 방지된다. 상기 배열은 디스플레이의 시야각을 개선하지만, 투광성의 감소를 초래하기도 한다. MVA의 추가 개발은, 하나의 전극쪽에만 돌출부를 사용하는 한편, 반대쪽 전극은 슬릿을 갖게 하여, 투광성를 개선한다. 슬릿을 갖는 전극은 전압의 인가시에 LC 셀에서 불균질한 전계를 발생시키며, 이는 제어된 스위칭이 여전히 달성됨을 의미한다. 투광성의 추가 개선을 위해, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 결국 응답 시간의 연장을 초래한다. 소위 PVA ("패턴화 VA") 디스플레이에서는, 전극이 둘다 반대쪽의 슬릿에 의해 구조화되어 있다는 점에서 돌출부가 완전히 불필요하게 되고, 이는 증가된 콘트라스트 및 개선된 투광성을 초래하지만, 기술적으로 어렵고 디스플레이가 기계적 영향 ("태핑(tapping)" 등)에 보다 민감해진다. 그러나, 다수의 용도, 예컨대 모니터 및 특히 TV 스크린을 위해서는, 디스플레이의 응답 시간 단축 및 콘트라스트 및 휘도 (투과율) 개선이 요구된다.
추가 개발은 소위 PS ("중합체 유지") 또는 PSA ("중합체 유지 배향") 유형의 디스플레이이며, 이에 대해 용어 "중합체 안정화"가 또한 때때로 사용된다. 여기서, 소량 (예를 들어, 0.3 중량%, 전형적으로 <1 중량%)의 하나 이상의 중합성 화합물(들), 바람직하게는 중합성 단량체 화합물(들)이 LC 매질에 첨가되며, LC 매질의 디스플레이로의 충전 후에, 임의적으로 전압이 디스플레이의 전극에 인가되는 동안에, 통상적으로 UV 광중합에 의해, 제자리(in-situ) 중합되거나 가교된다. 중합은 LC 매질이 액정 상을 나타내는 온도, 통상적으로 실온에서 수행된다. 반응성 메소겐 또는 "RM"이라고도 하는, 중합성 메소겐 또는 액정 화합물의 LC 혼합물에의 첨가가 특히 적합한 것으로 입증되었다.
달리 지시하지 않는 한, 용어 "PSA"는 하기에서 일반적으로 중합체 유지 배향 유형의 디스플레이를 나타낼 때 사용되고, 용어 "PS"는 PS-VA, PS-TN 등과 같은 특정 디스플레이 모드를 나타낼 때 사용된다.
또한, 달리 지시하지 않는 한, 용어 "RM"은 하기에서 중합성 메소겐 또는 액정 화합물을 나타낼 때 사용된다.
한편, PS(A) 원리는 다양한 통상의 LC 디스플레이 모드에 사용되고 있다. 따라서, 예를 들어 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 및 PS-TN 디스플레이가 공지되어 있다. RM의 중합은, PS-VA 및 PS-OCB 디스플레이의 경우에는 바람직하게는 인가된 전압의 존재하에, 또한 PS-IPS 디스플레이의 경우에는 인가된 전압의 존재하에 또는 부재하에, 바람직하게는 부재하에 발생한다. 테스트 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀에서 선경사를 초래한다. 예를 들어, PS-OCB 디스플레이의 경우에, 오프셋 전압이 불필요하거나 또는 감소될 수 있도록 휨 구조를 안정화시키는 것이 가능하다. PS-VA 디스플레이의 경우에, 선경사는 응답 시간에 대해 긍정적 효과를 갖는다. PS-VA 디스플레이를 위해, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 레이아웃이 사용될 수 있다. 그러나, 또한, 예를 들어 돌출부 없이 하나만 구조화된 전극을 이용하는 것도 가능하며, 이는 제조를 상당히 단순화하고, 그와 동시에 매우 양호한 투광성과 함께 매우 양호한 콘트라스트를 초래한다.
또한, 소위 포지(posi)-VA 디스플레이 ("포지티브 VA")가 특히 적합한 모드인 것으로 입증되었다. 전통적 VA 디스플레이와 마찬가지로, 포지-VA 디스플레이에서의 LC 분자의 초기 배향은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 호메오트로픽, 즉 기판에 대해 실질적으로 수직이다. 그러나, 전통적 VA 디스플레이와 달리, 포지-VA 디스플레이에서는 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질이 사용된다. 통상적으로 사용되는 IPS 디스플레이와 마찬가지로, 포지-VA 디스플레이에서의 2개의 전극은 2개의 기판 중 하나에만 배열되고, 바람직하게는 치합된 빗살형 (교대배치형) 구조를 나타낸다. LC 매질의 층에 대해 실질적으로 평행한 전계를 형성하는 교대배치형 전극에 대한 전압의 인가에 의해, LC 분자는 기판에 대해 실질적으로 평행한 배향으로 전이된다. 포지-VA 디스플레이에서도, 디스플레이에서 중합되는 RM의 LC 매질에의 첨가에 의한 중합체 안정화가 유리한 것으로 입증되었는데, 그 이유는 스위칭 시간의 상당한 단축을 실현할 수 있기 때문이다.
PS-VA 디스플레이는 예를 들어, EP　1　170　626 A2, US 6,861,107, US 7,169,449, US　2004/0191428 A1, US　2006/0066793 A1 및 US　2006/0103804 A1에 개시되어 있다. PS-OCB 디스플레이는 예를 들어, 문헌 [T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 [S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 개시되어 있다. PS-IPS 디스플레이는 예를 들어, US　6,177,972 및 문헌 [Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 개시되어 있다. PS-TN 디스플레이는 예를 들어, 문헌 [Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 개시되어 있다.
상기 기재된 통상의 LC 디스플레이와 마찬가지로, PSA 디스플레이는 능동 매트릭스 또는 수동 매트릭스 디스플레이로서 작동할 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별 픽셀들은 통상적으로, 예를 들어 트랜지스터 (예를 들어, 박막 트랜지스터 ("TFT"))와 같은 집적화된, 비선형 능동 소자에 의해 어드레싱되고, 반면에 수동 매트릭스 디스플레이의 경우에는, 개별 픽셀들이 통상적으로 선행기술로부터 공지된 다중 방식으로 어드레싱된다.
PSA 디스플레이는 또한 기판 중 어느 하나에 또는 둘다에 디스플레이 셀을 형성하는 배향 층을 포함할 수 있다. 배향 층은 통상적으로 LC 매질과 접촉하고, LC 분자의 초기 배향을 유도하도록 전극 (이러한 전극이 존재하는 경우에)에 적용된다. 배향 층은, 예를 들어 폴리이미드를 포함하거나 폴리이미드로 이루어질 수 있고, 이는 또한 러빙될 수 있거나 광배향법에 의해 제조될 수 있다.
특히 모니터 및 특별히 TV 용도를 위해서는, LC 디스플레이의 응답 시간 뿐만 아니라, 콘트라스트 및 휘도 (그에 따라 또한 투과율)의 최적화가 계속해서 요구되고 있다. PSA 방법은 여기서 상당한 장점을 제공할 수 있다. 특히 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-포지-VA 디스플레이의 경우에, 테스트 셀에서 측정가능한 선경사와 상호관련된 응답 시간의 단축이 다른 파라미터에 대한 유의한 악영향 없이 달성될 수 있다.
선행기술에 따르면, PSA 디스플레이에 사용하기 위한 RM으로서, 임의로 플루오린화된 비페닐 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트가 제시되었다.
그러나, 예를 들어 부적절한 경사가 설정되거나 또는 전혀 설정되지 않기 때문에, 또는 예를 들어 소위 "전압 유지율" (VHR 또는 HR)이 TFT 디스플레이 용도에 부적절하기 때문에, LC 혼합물 및 하나 이상의 RM으로 이루어진 모든 조합이 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합한 것은 아니라는 점에서 문제가 발생한다. 또한, PSA 디스플레이에 사용시에, 선행기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 여전히 일부 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, LC 혼합물에 가용성인 공지된 RM이 모두 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합한 것은 아니다. 또한, PSA 디스플레이에서의 선경사의 직접 측정 이외의 RM에 대한 적합한 선택 기준을 찾기가 종종 어렵다. 특정 용도에 유리할 수 있는, 광개시제의 첨가 없이 UV 광에 의해 중합되는 것이 바람직한 경우에는, 적합한 RM의 선택의 여지가 훨씬 더 좁아진다.
또한, LC 호스트 혼합물/RM의 선택된 조합은 가능한 가장 낮은 회전 점도 및 가능한 가장 우수한 전기적 특성을 가져야 한다. 특히, 가능한 가장 높은 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서, UV 노출은 디스플레이 제조 공정의 필수 부분일 뿐만 아니라, 완성된 디스플레이의 작동 중에는 보통의 노출로도 발생하기 때문에, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 필요하다.
특히, 특별히 작은 선경사각을 생성하는, PSA 디스플레이를 위해 이용가능한 신규 물질을 갖추는 것이 바람직할 것이다. 여기서 바람직한 물질은 지금까지 공지된 물질보다 작은 선경사각을 동일한 노출 시간 동안의 중합 중에 생성하는 것들, 및/또는 그의 사용을 통해, 공지된 물질로 달성할 수 있는 (보다 큰) 선경사각을 보다 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 것들이다. 그에 따라, 디스플레이의 제조 시간 ("택트 타임(tact time)")이 단축되고, 제조 공정 비용이 감소될 수 있다.
PSA 디스플레이 제조에서의 추가 문제는, 특히 디스플레이에서의 선경사각 생성을 위한 중합 단계 후, 비중합 RM의 잔류량의 존재 또는 그의 제거이다. 예를 들어, 이러한 유형의 미반응 RM은, 예를 들어 디스플레이의 완성 후 작동 중에 제어되지 않는 방식으로 중합됨으로써 디스플레이의 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서, 선행기술로부터 공지된 PSA 디스플레이는 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)"의 바람직하지 않은 효과를 종종 나타내는데, 즉 개별 픽셀의 일시적 어드레싱에 의해 LC 디스플레이에서 생성된 이미지가 심지어 이들 픽셀에서의 전계가 스위치 오프된 후 또는 다른 픽셀이 어드레싱된 후에도 여전히 가시적으로 남아있다.
상기 "잔상"은 한편으로는 낮은 VHR을 갖는 LC 호스트 혼합물이 사용된 경우에 발생할 수 있다. 일광의 UV 요소 또는 역광 조명은 LC 분자의 바람직하지 않은 분해 반응을 초래하여, 이온성 또는 자유-라디칼 불순물의 생성을 개시할 수 있다. 이들은, 특히 전극 또는 배향 층에 축적될 수 있고, 여기서 이들은 유효 인가 전압을 감소시킬 수 있다. 상기 효과는 또한 중합체 성분이 없는 통상의 LC 디스플레이에서도 관찰될 수 있다.
또한, 비중합 RM의 존재에 의해 초래되는 추가적 "잔상" 효과가 PSA 디스플레이에서 종종 관찰된다. 여기서 환경으로부터의 UV 광 또는 역광 조명에 의해 잔류 RM의 제어되지 않는 중합이 개시된다. 스위칭된 디스플레이 영역에서, 이는 다수의 어드레싱 사이클 후에 경사각을 변화시킨다. 그 결과, 스위칭 영역에서는 투과율의 변화가 발생할 수 있는 반면에, 비스위칭 영역에서는 투과율이 변화하지 않은 채로 유지된다.
따라서, RM의 중합을 PSA 디스플레이의 제조 중에 가능한 한 완전하게 진행시키고, 디스플레이에서의 비중합 RM의 존재를 가능한 한 배제하거나 또는 최소로 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, RM의 매우 효과적이고 완전한 중합을 가능하게 하거나 보조하는 RM 및 LC 혼합물이 요구된다. 또한, RM 잔류량의 제어되는 반응이 바람직할 것이다. 이는 RM이 지금까지 공지된 화합물보다 빠르게 효과적으로 중합된다면 보다 단순해질 것이다.
PSA 디스플레이의 작동 중에 관찰되는 추가 문제는 선경사각의 안정성이다. 따라서, 상기 기재된 바와 같이 RM의 중합에 의해 디스플레이 제조 중에 생성된 선경사각이 일정하게 유지되지 않고, 디스플레이가 그의 작동 중에 전압 스트레스에 적용된 후에 열화될 수 있음이 관찰되었다. 이는, 예를 들어 블랙 상태 투과율을 증가시켜 콘트라스트를 감소시킴으로써 디스플레이 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
해결해야할 또 다른 문제는 선행기술의 RM이 종종 높은 융점을 가지며, 현재 일반적인 다수의 LC 혼합물에서 제한된 용해도만을 나타내어, 혼합물로부터 자발적으로 결정화되는 경향이 빈번하게 나타난다는 것이다. 또한, 자발적 중합의 위험은 LC 호스트 혼합물을 중합성 성분이 용해되도록 가온하는 것을 방해하며, 이는 실온에서도 가능한 최고 용해도가 필요하다는 것을 의미한다. 또한, 예를 들어 LC 매질의 LC 디스플레이로의 도입시에 분리 (크로마토그래피 효과)의 위험이 존재하는데, 이는 디스플레이의 균질성을 현저히 손상시킬 수 있다. 이는 자발적 중합의 위험 (상기 참조)을 감소시키기 위해 LC 매질을 통상적으로 저온에서 도입한다는 사실에 의해 더욱 증가되며, 이는 결국 용해도에 대하여 악영향을 미친다.
선행기술에서 관찰된 또 다른 문제는, PSA 유형의 디스플레이를 비제한적으로 포함하는 LC 디스플레이에 통상의 LC 매질을 사용하는 것이, 특히 LC 매질이 액정 적하 주입 (ODF) 방법을 사용하여 제조된 디스플레이 셀에 충전될 때는 디스플레이에서 뮤라의 발생을 종종 유도한다는 것이다. 이러한 현상은 또한 "ODF 뮤라"로서 공지되어 있다. 따라서, ODF 뮤라의 감소를 유도하는 LC 매질을 제공하는 것이 바람직하다.
선행기술에서 관찰된 또 다른 문제는, PSA 유형의 디스플레이를 비제한적으로 포함하는 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질이 종종 높은 점도를 나타내고, 그 결과 연장된 스위칭 시간을 나타낸다는 것이다. LC 매질의 점도 및 스위칭 시간을 감소시키기 위해, 선행기술에서 알케닐 기를 갖는 LC 화합물을 첨가하는 것이 제안되었다. 그러나, 알케닐 화합물을 함유하는 LC 매질은 종종 신뢰성 및 안정성의 감소, 및 특히 UV 방사선에 대한 노출 후에 VHR의 감소를 나타내는 것으로 관찰되었다. 특히 PSA 디스플레이에 사용하는 경우에 이는 상당한 단점이 되는데, 이는 PSA 디스플레이에서의 RM의 광중합이 통상적으로 LC 매질에서의 VHR 강하를 초래할 수 있는 UV 방사선에 대한 노출에 의해 수행되기 때문이다.
따라서, 상기 기재된 단점을 나타내지 않거나 또는 작은 정도로만 나타내며 개선된 특성을 갖는, PSA 디스플레이 및 이러한 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합성 화합물에 대한 상당한 요구가 여전히 존재한다.
특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 사용-온도 범위, 심지어 저온에서도 짧은 응답 시간, 및 낮은 역치 전압, 작은 선경사각, 다중 회색 음영, 높은 콘트라스트 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후에 높은 신뢰성 및 높은 "전압 유지율" (VHR) 값을 갖고, 또한 중합성 화합물의 경우에는 낮은 융점 및 LC 호스트 혼합물에서의 높은 용해도를 갖는, PSA 디스플레이 및 이러한 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합성 화합물에 대한 상당한 요구가 존재한다. 모바일 용도를 위한 PSA 디스플레이에서는, 낮은 역치 전압 및 높은 복굴절성을 나타내는 이용가능한 LC 매질을 갖추는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 상기 나타낸 단점을 갖지 않거나 또는 감소한 정도로만 갖는, PSA 디스플레이에 사용하기 위한 신규한 적합한 물질, 특히 RM 및 그를 포함하는 LC 매질을 제공하려는 목적에 기반한다.
특히, 본 발명은 매우 높은 비저항 값, 높은 VHR 값, 높은 신뢰성, 낮은 역치 전압, 짧은 응답 시간, 높은 복굴절성을 가능하게 하고, 특히 장파장에서 양호한 UV 흡수율을 나타내며, 그 안에 함유된 RM의 빠르고 완전한 중합을 허용하며, 가능한 한 빠르게 작은 선경사각의 생성을 허용하며, 장시간 후 및/또는 UV 노출 후에 선경사의 높은 안정성을 가능하게 하며, 디스플레이에서의 "잔상"의 발생을 감소시키거나 방지하고, 또한 디스플레이에서의 "ODF 뮤라"의 발생을 감소시키거나 방지하는, PSA 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질을 제공하려는 목적에 기반한다.
상기 목적은 본 출원에 기재된 물질 및 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 특히 놀랍게도, 하기에 기재된 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을, 하기에 기재된 화학식 AN1의 알케닐 화합물을 함유하는 LC 호스트 매질에 소량만 첨가하여도, 상기 언급된 유리한 효과가 실현가능한 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명에 따른 LC 매질의 사용은, 특히 300-380 nm의 범위, 및 특히 340 nm 초과의 장파장의 UV로 빠르고 완전한 UV 광중합 반응을 촉진하고, 크고 안정한 선경사각의 신속한 생성을 유도하며, 디스플레이에서의 잔상 및 ODF 뮤라를 감소시키며, UV 광중합 후에 높은 VHR 값을 유도하고, 또한 신속한 응답 시간, 낮은 역치 전압 및 높은 복굴절성의 달성을 가능하게 한다.
본 발명은 하나 이상의 중합성 화합물, 화학식 Q의 하나 이상의 화합물, 및 화학식 AN1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 (LC) 매질에 관한 것이다.
Figure pat00001
식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
RQ 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시 (이들은 모두 임의로 플루오린화됨),
XQ F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시,
LQ1 내지 LQ6 H 또는 F (여기서, LQ1 내지 LQ6 중 적어도 하나는 F임),
알킬은 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알케닐은 2-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
본 발명은 추가로
- 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는, 바람직하게는 그들로 이루어진 중합성 성분 A), 및
- 화학식 Q의 하나 이상의 화합물 및 화학식 AN1의 하나 이상의 화합물을 포함하는, 하나 이상의 메소겐 또는 액정 화합물을 포함하는, 바람직하게는 그들로 이루어진 액정 성분 B) (이하, "LC 호스트 혼합물"이라고도 함)
를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분 B)는 하기에서 "LC 호스트 혼합물"이라고도 하며, 바람직하게는 화학식 Q 및 AN1의 화합물과 같은, 비중합성 저분자량 화합물로부터 선택된 LC 화합물만을 함유하고, 중합 개시제, 억제제 등과 같은 첨가제를 임의로 함유한다.
본 발명은 추가로 상기 및 하기에 기재된 LC 매질 또는 LC 디스플레이에 관한 것이고, 여기서 성분 A)의 중합성 화합물이 중합된다.
본 발명은 추가로 상기 및 하기에 기재된 화학식 AN1의 하나 이상의 화합물 및 화학식 Q의 하나 이상의 화합물, 또는 LC 호스트 혼합물 또는 LC 성분 B)를, 하나 이상의 중합성 화합물, 및 임의로 추가의 LC 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는, 상기 및 하기에 기재된 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 LC 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이에서의 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 PSA 디스플레이, 바람직하게는 전계 또는 자계에서 성분 B)의 중합성 화합물(들)의 제자리 중합에 의해 LC 매질에서의 경사각 생성을 위한, PSA 디스플레이, 특히 LC 매질을 함유하는 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 LC 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 화학식 I의 하나 이상의 화합물 또는 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이, 특히 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 바람직하게는 PSA 디스플레이, 매우 바람직하게는 PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지-VA 또는 PS-TN 디스플레이인, 상기 기재된 화학식 I의 하나 이상의 화합물 또는 중합성 성분 A)의 중합에 의해 수득가능한 중합체를 포함하거나, 또는 본 발명에 따른 LC 매질을 포함하는 LC 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 적어도 하나가 투광성인 2개의 기판, 각각의 기판에 제공된 전극 또는 기판 중 하나에만 제공된 2개의 전극, 및 상기 및 하기에 기재된 하나 이상의 중합성 화합물 및 LC 성분을 포함하는, 기판 사이에 위치하는 LC 매질 층을 포함하는, PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이고, 여기서 중합성 화합물은 디스플레이의 기판 사이에서 중합된다.
본 발명은 추가로 상기 및 하기에 기재된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질을 디스플레이의 기판 사이에 충전하거나 또는 제공하는 단계, 및 중합성 화합물을 중합시키는 단계를 포함하는, 상기 및 하기에 기재된 LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PSA 디스플레이는 기판 중 어느 하나에 또는 둘다에 적용된, 바람직하게는 투명한 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 일부 디스플레이, 예를 들어 PS-VA, PS-OCB 또는 PS-TN 디스플레이에서는, 하나의 전극이 2개의 기판 각각에 적용된다. 다른 디스플레이, 예를 들어 PS-포지-VA, PS-IPS 또는 PS-FFS 또는 PS-UB-FFS 디스플레이에서는, 2개의 전극이 모두 2개의 기판 중 어느 하나에만 적용된다.
바람직한 실시양태에서, 중합성 성분은 전압이 디스플레이의 전극에 인가되는 동안에 LC 디스플레이에서 중합된다.
중합성 성분의 중합성 화합물은 바람직하게는 광중합, 매우 바람직하게는 UV 광중합에 의해 중합된다.
달리 서술하지 않는 한, 중합성 화합물은 바람직하게는 아키랄(achiral) 화합물로부터 선택된다.
본원에서 사용된 용어 "활성 층" 및 "스위칭가능한 층"은 전계 또는 자계와 같은 외부 자극시 그의 배향이 변화하여, 편광된 또는 편광되지 않은 광에 대한 층의 투과율 변화가 초래되는, 구조적 및 광학적 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예를 들어 LC 분자를 포함하는 전기광학적 디스플레이, 예를 들어 LC 디스플레이의 층을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "경사" 및 "경사각"은 LC 디스플레이 (여기서, 바람직하게는 PSA 디스플레이)에서의 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자의 경사 배향을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 여기서, 경사각은 LC 분자 (LC 방향자)의 종방향 분자 축과 LC 셀을 형성하는 평면-평행 외부 플레이트의 표면 사이의 평균 각도 (< 90°)를 나타낸다. 경사각의 작은 값 (즉, 90° 각도로부터 큰 편차)이 큰 경사에 해당된다. 경사각의 측정에 적합한 방법은 실시예에서 제공된다. 달리 지시하지 않는 한, 상기 및 하기에 기재된 경사각 값은 이 측정 방법에 따른 것이다.
본원에서 사용된 용어 "반응성 메소겐" 및 "RM"은 메소겐 또는 액정 기본구조, 및 중합에 적합하고 "중합성 기" 또는 "P"라고도 하는, 그에 부착된 하나 이상의 관능기를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
달리 서술하지 않는 한, 본원에서 사용된 용어 "중합성 화합물"은 중합성 단량체 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "저분자량 화합물"은 "중합체 화합물" 또는 "중합체"와 달리, 단량체이고/거나 중합 반응에 의해 제조되지 않은 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "비중합성 화합물"은 RM의 중합을 위해 통상적으로 적용되는 조건하에서 중합에 적합한 관능기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "메소겐 기"는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 문헌에서 개시되었고, 유인 및 반발 상호작용의 이방성으로 인해, 특히 저분자량 또는 중합체 물질의 액정 (LC) 상 형성에 기여하는 기를 의미한다. 메소겐 기를 함유하는 화합물 (메소겐 화합물) 그 자체가 반드시 LC 상을 가져야 하는 것은 아니다. 메소겐 화합물이 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타내는 것도 가능하다. 전형적인 메소겐 기는 예를 들어, 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소겐 또는 LC 화합물과 관련하여 사용된 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]에서 제공되었다.
하기에서 "Sp"라고도 하는, 본원에서 사용된 용어 "스페이서 기"는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 문헌에서 개시되었고, 예를 들어 문헌 [Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 [C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]을 참조한다. 본원에서 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 중합성 메소겐 화합물에서 메소겐 기 및 중합성 기(들)를 연결하는 가요성 기, 예를 들어 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
Figure pat00002
은 트랜스-1,4-시클로헥실렌 고리를 나타내고,
Figure pat00003
은 1,4-페닐렌 고리를 나타낸다.
상기 및 하기에서, "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.
"탄소 기"는 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내고, 여기서 이러한 기는 추가 원자를 함유하지 않거나 (예컨대, -C≡C-) 또는 임의로 하나 이상의 추가 원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유한다 (예를 들어, 카르보닐 등). 용어 "탄화수소 기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가로 함유하는 탄소 기를 나타낸다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카르보닐 기, 즉
Figure pat00004
을 나타낸다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화 기는 예를 들어, 아릴, 알케닐 또는 알키닐 기이다. 3개 초과의 C 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄, 분지형 및/또는 시클릭일 수 있고, 또한 스피로 연결 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.
용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 그로부터 유래된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge으로부터 선택된 것을 함유하는, 상기 정의된 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는, 임의로 치환된, 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 및 알콕시카르보닐옥시, 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는, 임의로 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 또는 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는, 임의로 치환된 알킬아릴, 아릴-알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카르보닐, 아릴옥시카르보닐, 아릴카르보닐옥시 및 아릴옥시카르보닐옥시이고, 여기서 하나 이상의 C 원자는 또한 헤테로 원자, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge으로부터 선택된 것에 의해 대체될 수 있다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬디에닐, C4-C20 폴리에닐, C6-C20 시클로알킬, C4-C15 시클로알케닐, C6-C30 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴, C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
C1-C12 알킬, C2-C12 알케닐, C2-C12 알키닐, C6-C25 아릴 및 C2-C25 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 일치환 또는 다중치환되거나 비치환된, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬이고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬 쇄를 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 비인접 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl에 의해 대체될 수 있거나, 또는 6 내지 30개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
바람직한 알킬 기는 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, 시클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 시클로헵틸, n-옥틸, 시클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데카닐, 트리플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알케닐 기는 예를 들어, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐 등이다.
바람직한 알키닐 기는 예를 들어, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 옥티닐 등이다.
바람직한 알콕시 기는 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는 예를 들어, 디메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 모노시클릭 또는 폴리시클릭일 수 있는데, 즉 이들은 하나의 고리를 함유하거나 (예컨대, 페닐) 또는 융합 (예컨대, 나프틸) 또는 공유 결합 (예컨대, 비페닐)될 수 있거나, 또는 융합 및 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 O, N, S 및 Se으로부터 선택된 것을 함유한다.
융합된 고리를 임의로 함유하고 임의로 치환된, 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 모노-, 비- 또는 트리시클릭 아릴 기 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 모노-, 비- 또는 트리시클릭 헤테로아릴 기가 특히 바람직하다. 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기가 또한 바람직하고, 여기서 또한 하나 이상의 CH 기는 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O에 의해 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는 예를 들어, 페닐, 비페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 비나프틸, 페난트렌, 9,10-디히드로-페난트렌, 피렌, 디히드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로비플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는 예를 들어, 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 테트라졸, 푸란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 6원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진, 1,2,3-트리아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합된 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 디벤조푸란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카르바졸, 벤조카르볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 디티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜, 벤조티아디아조티오펜, 또는 이들 기의 조합이다.
상기 및 하기에 언급된 아릴 및 헤테로아릴 기는 또한 알킬, 알콕시, 티오알킬, 플루오린, 플루오로알킬 또는 추가 아릴 또는 헤테로아릴 기에 의해 치환될 수 있다.
(비방향족) 알리시클릭 및 헤테로시클릭 기는 포화 고리, 즉 단일 결합만을 함유하는 것, 및 또한 부분 불포화 고리, 즉 다중 결합을 또한 함유할 수 있는 것을 둘다 포함한다. 헤테로시클릭 고리는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se으로부터 선택된 것을 함유한다.
(비방향족) 알리시클릭 및 헤테로시클릭 기는 모노시클릭, 즉 하나의 고리만을 함유하거나 (예컨대, 시클로헥산), 또는 폴리시클릭, 즉 복수 개의 고리를 함유할 수 있다 (예컨대, 데카히드로나프탈렌 또는 비시클로옥탄). 포화 기가 특히 바람직하다. 융합된 고리를 임의로 함유하고 임의로 치환된, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 모노-, 비- 또는 트리시클릭 기가 추가로 바람직하다. 5-, 6-, 7- 또는 8-원 카르보시클릭 기가 추가로 바람직하고, 여기서 또한 하나 이상의 C 원자는 Si에 의해 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 CH 기는 N에 의해 대체될 수 있고/거나 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-에 의해 대체될 수 있다.
바람직한 알리시클릭 및 헤테로시클릭 기는 예를 들어, 5원 기, 예컨대 시클로펜탄, 테트라히드로푸란, 테트라히드로티오푸란, 피롤리딘, 6원 기, 예컨대 시클로헥산, 실리난, 시클로헥센, 테트라히드로피란, 테트라히드로티오피란, 1,3-디옥산, 1,3-디티안, 피페리딘, 7원 기, 예컨대 시클로헵탄, 및 융합된 기, 예컨대 테트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 인단, 비시클로[1.1.1]펜탄-1,3-디일, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-디일, 옥타히드로-4,7-메타노인단-2,5-디일이다.
바람직한 치환기는 예를 들어, 용해-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-끄는 기, 예컨대 플루오린, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체의 유리 전이 온도 (Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 벌키 기, 예컨대 t-부틸 또는 임의로 치환된 아릴 기이다.
하기에서 "L"이라고도 하는, 바람직한 치환기는 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, 각각 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시 (여기서, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl에 의해 임의로 대체될 수 있음), 1 내지 20개의 Si 원자를 갖는 임의로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25개, 바람직하게는 6 내지 15개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴이고,
여기서 Rx는 H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬을 나타내고, 여기서 하나 이상의 비인접 CH2-기는 O- 및/또는 S-원자가 서로와 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 임의로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, P- 또는 P-Sp-에 의해 임의로 대체되고,
Y1은 할로겐을 나타낸다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0에 의해 치환된 것을 의미하고, 여기서 R0는 H 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.
특히 바람직한 치환기 L은 예를 들어, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 추가로 페닐이다.
Figure pat00005
은 바람직하게는
Figure pat00006
이고, 여기서 L은 상기 지시된 의미 중 하나를 갖는다.
중합성 기 P는 중합 반응, 예컨대 자유-라디칼 또는 이온성 쇄 중합, 중부가 또는 중축합에 적합하거나, 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 주요 중합체 쇄에 대한 부가 또는 축합에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 C=C 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 함유하는 것, 및 개환을 포함하는 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭시드 기가 특히 바람직하다.
바람직한 기 P는
CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
, 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 선택되고, 여기서 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3를 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, 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카르보닐알킬을 나타내고, W7 및 W8은 각각 서로 독립적으로 H, Cl 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe는 P-Sp- 이외의 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L에 의해 임의로 치환된 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 바람직한 기 P는
CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
, 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 선택되고, 여기서 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3를 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, 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카르보닐알킬을 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-, 추가로 CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-O-CO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pat00011
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가로 바람직한 중합성 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭시드로 이루어진 군으로부터, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다.
Sp가 단일 결합과 상이하다면, 화학식 Sp"-X"가 바람직하므로, 각각의 라디칼 P-Sp-는 화학식 P-Sp"-X"-에 따르고, 여기서
Sp"는 F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 임의로 일치환 또는 다중치환된, 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -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-에 의해 대체될 수 있고,
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 R00는 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-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이고, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00는 상기 지시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp 및 -Sp"-X"-는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-O-CO-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO-O-이고, 여기서 p1 및 q1은 상기 지시된 의미를 갖는다.
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-메틸이미노-에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에테닐렌, 프로페닐렌 및 부테닐렌이다.
LC 매질의 LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물은 화학식 AN1의 화합물과 같이, 알케닐 기를 포함하는 하나 이상의 메소겐 또는 LC 화합물 (이하, "알케닐 화합물"이라고도 함)을 포함하고, 여기서 상기 알케닐 기는 LC 매질에 함유된 중합성 화합물의 중합을 위해 사용되는 조건하에서 중합 반응에 대하여 안정하다.
화학식 AN1의 화합물에서, 알케닐*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-를 나타낸다.
화학식 AN1의 바람직한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되고:
Figure pat00012
AN1a
식 중, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
화학식 AN1의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택된다.
Figure pat00013
화학식 AN1a2 및 AN1a5의 화합물, 특히 화학식 AN1a2의 화합물이 가장 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질 중 화학식 AN1a의 화합물의 비율은 2 내지 60%, 매우 바람직하게는　5 내지 45%, 가장 바람직하게는　10 내지 40%이다.
바람직하게는, LC 매질은 화학식 AN1의 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 화합물을 함유한다.
신속한 응답 시간을 달성하기 위해서는, LC 매질의 낮은 회전 점도 γ1 및 좁은 셀 간격이 필요하다. 선행기술의 LC 매질은 종종 이러한 요건을 만족시키기 위해 알케닐 및 터페닐 화합물을 사용한다. 그러나, LC 매질은 감소한 신뢰성 및 UV 스트레스 후의 VHR의 강하로 인한 제어 문제를 갖는다. 놀랍게도, 이러한 문제는 LC 매질에 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 사용할 때 감소할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 중합성 화합물 및 화학식 AN1의 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 LC 매질은 화학식 Q의 하나 이상의 쿼터페닐 화합물을 포함한다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 RQ가 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 매우 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸을 나타내는 화합물이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 LQ3 및 LQ4가 F인 화합물이다. 화학식 Q의 추가로 바람직한 화합물은 LQ3, LQ4, 및 LQ1 및 LQ2 중 1 또는 2개가 F인 화합물이다.
화학식 Q의 바람직한 화합물은 XQ가 F 또는 OCF3, 매우 바람직하게는 F를 나타내는 화합물이다.
화학식 Q의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로부터 선택되고:
Figure pat00014
식 중, RQ는 화학식 I의 의미 중 하나 또는 상기 및 하기에서 제공된 그의 바람직한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이다.
화학식 Q1의 화합물, 특히 RQ가 n-프로필인 화합물이 특히 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질 중 화학식 Q의 화합물의 비율은 0.1 내지 5%, 매우 바람직하게는　0.1 내지 2%, 가장 바람직하게는　0.2 내지 1.5%이다. 화학식 Q의 화합물이 고농도일수록 용해도에 악영향을 미칠 수 있다.
바람직하게는, LC 매질은 화학식 Q의 1 내지 5종, 바람직하게는 1 또는 2종의 화합물을 함유한다.
화학식 Q 및 그의 하위화학식의 쿼터페닐 화합물을 사용함으로써, LC 호스트 혼합물에서 터페닐 화합물을 적어도 부분적으로 대체할 수 있다. 이로써, ODF 뮤라를 감소시킴과 동시에, 높은 UV 흡수율을 유지하고 빠르고 완전한 중합 및 강력한 경사각 생성을 가능하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 LC 성분 B)는 20% 이하의 터페닐 화합물을 함유한다.
중합성 화합물은 바람직하게는 화학식 I로부터 선택되고:
Figure pat00015
식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로, 하기 의미를 갖는다:
Ra 및 Rb P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있고, 여기서 B1 및/또는 B2가 포화 C 원자를 함유하면, Ra 및/또는 Rb는 또한 이 포화 C 원자에 스피로-연결된 라디칼을 나타날 수 있고, Ra 및 Rb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유함),
P 중합성 기,
Sp 스페이서 기 또는 단일 결합,
B1 및 B2 융합된 고리를 또한 함유할 수 있고, L에 의해 일치환 또는 다중치환되거나 비치환된, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 알리시클릭 또는 헤테로시클릭 기,
Zb -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합,
R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시를 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있고,
P 및 Sp는 상기 지시된 의미를 갖고,
Y1은 할로겐을 나타내고,
Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬을 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있거나, 또는 6 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 B1 및 B2가 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 페난트렌-2,7-디일, 9,10-디히드로-페난트렌-2,7-디일, 안트라센-2,7-디일, 플루오렌-2,7-디일, 쿠마린, 플라본 (여기서, 또한 이들 기의 하나 이상의 CH 기는 N에 의해 대체될 수 있음), 시클로헥산-1,4-디일 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S에 의해 대체될 수 있음), 1,4-시클로헥세닐렌, 비사이클[1.1.1]펜탄-1,3-디일, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-디일, 피페리딘-1,4-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일, 인단-2,5-디일 또는 옥타히드로-4,7-메타노인단-2,5-디일을 나타내는 화합물이고, 여기서 이들 기는 모두 상기 정의된 L에 의해 일치환 또는 다중치환되거나 비치환될 수 있다.
화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 B1 및 B2가 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-디일 또는 나프탈렌-2,6-디일을 나타내는 화합물이다.
화학식 I의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되고:
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
P1, P2, P3 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기,
Sp1, Sp2, Sp3 단일 결합 또는 스페이서 기 (여기서, 또한 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 라디칼 중 하나 이상은 Raa를 나타낼 수 있으며, 단 존재하는 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 라디칼 중 적어도 하나는 Raa와 상이함),
Raa H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의, 임의로 모노- 또는 폴리플루오린화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시에 의해 대체될 수 있음 (여기서, 알케닐 및 알키닐 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고 분지형 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐)),
R0, R00 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬,
Ry 및 Rz H, F, CH3 또는 CF3,
X1, X2, X3 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합,
Z1 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-,
Z2, Z3 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n- (여기서, n은 2, 3 또는 4임),
L F, Cl, CN 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의, 임의로 모노- 또는 폴리플루오린화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시,
L', L" H, F 또는 Cl,
r 0, 1, 2, 3 또는 4,
s 0, 1, 2 또는 3,
t 0, 1 또는 2,
x 0 또는 1.
화학식 M2 및 M13의 화합물이 특히 바람직하다.
삼반응성 화합물 M15 내지 M30, 특히 M17, M18, M19, M22, M23, M24, M25, M29 및 M30이 추가로 바람직하다.
화학식 M1 내지 M30의 화합물에서, 기
Figure pat00021
은 바람직하게는
Figure pat00022
이고, 여기서 L은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게 상기 또는 하기에서 제공된 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, 특히 F 또는 CH3이다.
화학식 M1 내지 M30의 바람직한 화합물은 P1, P2 및 P3이 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타내는 화합물이다.
화학식 M1 내지 M30의 추가로 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3이 단일 결합인 화합물이다.
화학식 M1 내지 M30의 추가로 바람직한 화합물은 Sp1, Sp2 및 Sp3 중 어느 하나가 단일 결합이고 Sp1, Sp2 및 Sp3 중 또 다른 하나가 단일 결합과 상이한 화합물이다.
화학식 M1 내지 M30의 추가로 바람직한 화합물은 단일 결합과 상이한 Sp1, Sp2 및 Sp3 기가 -(CH2)s1-X"-를 나타내는 화합물이고, 여기서 s1은 1 내지 6의 정수, 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5이고, X"는 벤젠 고리와의 연결기이고 -O-, -O-CO-, -CO-O-, -O-CO-O- 또는 단일 결합이다.
화학식 I의 1, 2 또는 3종의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.
바람직하게는, LC 매질 중 화학식 I의 화합물의 비율은 0.01 내지 5%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 1%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.5%이다.
화학식 M1 내지 M30의 중합성 화합물과 화학식 AN1a의 알케닐 화합물 및 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물의 조합은 LC 매질의 유리한 거동을 유도하였고, 여기서 빠르고 완전한 중합, UV 노출 후에도 안정한 작은 선경사각의 빠른 생성, 그와 동시에 높은 신뢰성 및 UV 노출 후의 높은 VHR 값이 높은 복굴절성과 함께 달성될 수 있는 것으로 관찰되었다. 이외에도, LC 매질은 장파장의 UV에서 높은 흡수율을 나타내므로, 중합을 위해 이러한 장파장의 UV를 사용할 수 있고, 이는 디스플레이 제조 공정에 있어서 유리하다.
PSA 디스플레이의 제조에서, LC 매질에 함유된 중합성 화합물은, 임의로 전압이 전극에 인가되는 동안에, LC 디스플레이의 기판 사이에서 LC 매질에서의 제자리 중합에 의해 중합되거나 가교된다 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 경우).
본 발명에 따른 PSA 디스플레이의 구조는 처음에 인용된 선행기술에서 개시된, PSA 디스플레이의 통상의 기하구조에 상응한다. 돌출부를 갖지 않는 기하구조, 특히 컬러 필터 쪽의 전극은 구조화되지 않았고 TFT 쪽의 전극만이 슬롯(slot)을 갖는 기하구조가 바람직하다. PS-VA 디스플레이의 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는 예를 들어, US 2006/0066793 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 바람직한 PSA 유형의 LC 디스플레이는
- 픽셀 영역을 한정하며, 각각의 픽셀 영역에 배치된 스위칭 소자에 연결되고, 임의로 마이크로-슬릿 패턴을 포함하는 픽셀 전극, 및 임의로 픽셀 전극에 배치된 제1 배향 층을 포함하는 제1 기판,
- 제1 기판과 대향해 있는 제2 기판의 전체 부분에 배치될 수 있는 공통의 전극 층, 및 임의로 제2 배향 층을 포함하는 제2 기판,
- 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 및 하기에 기재된 중합성 성분 A 및 액정 성분 B를 포함하는 LC 매질을 포함하며, 여기서 중합성 성분 A는 또한 중합될 수 있는 것인 LC 층
을 포함한다.
제1 및/또는 제2 배향 층은 LC 층의 LC 분자의 배향 방향을 제어한다. 예를 들어 PS-VA 디스플레이에서, 배향 층은 LC 분자에 호메오트로픽 (또는 수직) 배향 (즉, 표면에 대하여 수직임) 또는 경사진 배향을 제공하도록 선택된다. 이러한 배향 층은 예를 들어, 폴리이미드를 포함할 수 있고, 이는 또한 러빙될 수 있거나 광배향법에 의해 제조될 수 있다.
LC 매질을 갖는 LC 층은 디스플레이 제조사에 의해 통상 사용되는 방법, 예를 들어 소위 액정 적하 주입 (ODF) 방법에 의해 디스플레이의 기판 사이에 배치될 수 있다. 그 후에, LC 매질의 중합성 성분이 예를 들어, UV 광중합에 의해 중합된다. 중합은 한 단계에서 또는 2개 이상의 단계에서 수행될 수 있다.
PSA 디스플레이는 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 패시베이션(passivation) 층, 광학 위상지연 층, 개별 픽셀을 어드레싱하기 위한 트랜지스터 소자 등과 같은 추가의 소자를 포함할 수 있고, 이들은 모두 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있으며 본 발명의 기술 없이도 이용가능하다.
전극 구조는 개별 디스플레이 유형에 따라, 통상의 기술자에 의해 디자인될 수 있다. 예를 들어 PS-VA 디스플레이의 경우에는, 2, 4 또는 그보다 많은 상이한 경사 배향 방향을 초래하기 위해 슬릿 및/또는 요철부 또는 돌출부를 갖는 전극을 제공함으로써 LC 분자의 다중도메인 배향이 유도될 수 있다.
중합시에 중합성 화합물은 가교 중합체를 형성하고, 이는 LC 매질에서 LC 분자의 특정 선경사를 초래한다. 특정 이론에 구애됨이 없이, 중합성 화합물에 의해 형성된 가교 중합체의 적어도 일부는 상-분리되거나 LC 매질로부터 침전되어, 기판 또는 전극, 또는 그에 제공된 배향 층에 중합체 층을 형성할 것이라고 생각된다. 현미경 측정 데이터 (예컨대, SEM 및 AFM)가 형성된 중합체의 적어도 일부가 LC/기판 계면에 축적됨을 확인해 주었다.
중합은 한 단계에서 수행될 수 있다. 제1 단계에서 선경사각을 생성하기 위해, 임의로 전압을 인가하면서, 먼저 중합을 수행한 후에, 제2 중합 단계에서 전압 인가 없이 제1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 중합시키거나 가교시키는 것 ("최종 경화") 또한 가능하다.
적합하고 바람직한 중합 방법은 예를 들어, 열 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 중합성 화합물을 UV 방사선에 노출시켜 달성할 수 있는 UV 유도성 광중합이다.
임의로 하나 이상의 중합 개시제가 LC 매질에 첨가된다. 적합한 중합 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며 문헌에서 개시되었다. 예를 들어, 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651®, 이르가큐어184®, 이르가큐어907®, 이르가큐어369® 또는 다로큐어(Darocure)1173® (시바 아게(Ciba AG))이 자유 라디칼 중합을 위해 적합하다. 중합 개시제가 사용된다면, 그의 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.
본 발명에 따른 중합성 화합물은 또한 개시제가 이용되지 않는 중합에도 적합하며, 이는 상당한 장점, 예컨대 재료 비용 감소 및 특히 개시제 또는 그의 분해 산물의 가능한 잔류량에 의한 LC 매질의 오염 감소를 동반한다. 따라서, 중합은 또한 개시제의 첨가 없이도 수행될 수 있다. 그에 따라 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 중합 개시제를 함유하지 않는다.
LC 매질은 또한, 예를 들어 저장 또는 수송 동안의, RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 문헌에서 개시되었다. 예를 들어, 이르가녹스(Irganox)® 시리즈 (시바 아게)로부터의 시판되는 안정화제, 예컨대 이르가녹스® 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용된다면, RM 또는 중합성 성분 (성분 A)의 총량을 기준으로 한 그의 비율은 바람직하게는 10-500,000 ppm, 특히 바람직하게는 50-50,000　ppm이다.
화학식 I의 중합성 화합물은 특히 양호한 UV 흡수율을 나타내므로, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 PSA 디스플레이의 제조 방법에 특히 적합하다:
- 중합성 매질은 경사각을 생성하는 제1 UV 노출 단계 ("UV-1 단계"), 및 중합을 마무리하는 제2 UV 노출 단계 ("UV-2 단계")를 포함하는 2-단계 방법으로 디스플레이에서 UV 광에 노출된다.
- 중합성 매질은 디스플레이에서 에너지 절약 UV 램프 ("그린 UV 램프"라고도 함)에 의해 발생된 UV 광에 노출된다. 이러한 램프는 300-380 nm에서의 흡수율 스펙트럼에서 상대적으로 저강도 (통상의 UV1 램프의 1/100-1/10)를 특징으로 하며, 바람직하게는 UV2 단계에서 사용되지만, 목적에 따라 고강도를 피할 필요가 있을 때는 UV1 단계에서 임의로 사용되기도 한다.
- 중합성 매질은 디스플레이에서 PS-VA 공정에서 짧은 UV 광 노출을 피하기 위해 보다 장파장, 바람직하게는 340 nm 이상으로 이동한 방사선 스펙트럼을 갖는 UV 램프에 의해 발생된 UV 광에 노출된다.
저강도 및 보다 장파장으로의 UV 이동을 둘다 사용함으로써 유기 층이 UV 광에 의해 초래될 수 있는 손상에 대하여 보호된다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는, 상기 및 하기에 기재된 PSA 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다:
- 중합성 LC 매질은 경사각을 생성하는 제1 UV 노출 단계 ("UV-1 단계"), 및 중합을 마무리하는 제2 UV 노출 단계 ("UV-2 단계")를 포함하는, 2-단계 방법으로 UV 광에 노출된다.
- 중합성 LC 매질은 바람직하게는 UV2 단계에서 사용되고, 임의로 UV1 단계에서 사용되기도 하는, 300-380 nm의 파장 범위에서 0.5 mW/cm2 내지 10 mW/cm2의 강도를 갖는 UV 램프에 의해 발생된 UV 광에 노출된다.
- 중합성 LC 매질은 340 nm 이상, 또한 바람직하게는 400 nm 이하의 파장을 갖는 UV 광에 노출된다.
이러한 바람직한 방법은 예를 들어, 바람직한 UV 램프를 사용함으로써 또는 각각의 바람직한 파장(들)의 UV 광에 대해서는 실질적으로 투과성이고, 또한 각각의 바람직하지 않은 파장의 광을 실질적으로 차단하는 대역 통과 필터 및/또는 차단 필터를 사용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 300-400 nm의 파장 λ를 갖는 UV 광의 조사가 바람직할 때, UV 노출은 300 nm < λ < 400 nm의 파장에 대하여 실질적으로 투과성인 광대역 통과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 340 nm 초과의 파장 λ를 갖는 UV 광의 조사가 바람직할 때는, UV 노출은 λ > 340 nm의 파장에 대하여 실질적으로 투과성인 차단 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
"실질적으로 투과성"이라는 것은 필터가 바람직한 파장(들)의 입사 광의 상당 부분, 바람직하게는 강도의 50% 이상을 투과시킴을 의미한다. "실질적으로 차단"한다는 것은 필터가 바람직하지 않은 파장의 입사 광의 상당 부분, 바람직하게는 강도의 50% 이상을 투과시키지 않음을 의미한다. "바람직한 (바람직하지 않은) 파장"은 예를 들어 대역 통과 필터의 경우에는 λ의 주어진 범위 내의 (밖의) 파장을 의미하고, 차단 필터의 경우에는 λ의 주어진 범위 초과의 (미만의) 파장을 의미한다.
이러한 바람직한 방법은 장파장의 UV를 사용함으로써, 짧은 UV 광 요소의 해로운 손상 효과를 감소시키거나 심지어 피하면서 디스플레이의 제조가 가능해진다.
UV 방사선 에너지는 제조 공정 조건에 따라, 일반적으로 6 내지 100 J이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 및 하기에 기재된 중합성 성분 A) 및 LC 성분 B) (또는 LC 호스트 혼합물)로 본질적으로 이루어진다. 그러나, LC 매질은 하나 이상의 추가 성분 또는 첨가제, 바람직하게는 공단량체, 키랄 도판트, 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 계면활성제, 습윤화제, 윤활제, 분산제, 소수성화 작용제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 공기 분리제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 및 나노입자를 포함하나, 이들로 제한되지는 않는 목록으로부터 선택된 것을 추가로 포함할 수 있다.
중합성 성분 A)가 화학식 I*의 중합성 화합물만으로 이루어진 LC 매질이 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 중합성 성분 A)는 화학식 I*의 화합물 이외에도, 하나 이상의 추가 중합성 화합물 ("공단량체"), 바람직하게는 RM으로부터 선택된 것을 함유한다.
바람직하게는, LC 매질 중 중합성 성분 A)의 비율은 >0 내지 <5%, 매우 바람직하게는 >0 내지 <1%, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.5%이다.
바람직하게는, LC 매질 중 LC 성분 B)의 비율은 95 내지 <100%, 매우 바람직하게는 99 내지 <100%이다.
상기 기재된 중합성 성분 A) 이외에도, 본 발명에 따른 LC 매질은 비중합성 저분자량 화합물로부터 선택된, 하나 이상의, 바람직하게는 둘 이상의 LC 화합물을 포함하는 LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 이러한 LC 화합물은 중합성 화합물의 중합에 적용되는 조건하에서 중합 반응에 대하여 안정하고/거나 미반응성이도록 선택된다.
이러한 화합물의 예는 화학식 Q 및 AN1의 상기 언급된 화합물이다.
LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물이 네마틱 LC 상을 가지며, 바람직하게는 키랄 액정 상을 갖지 않는 LC 매질이 바람직하다.
화학식 I의 아키랄 화합물, 및 성분 A 및/또는 B의 화합물이 아키랄 화합물로 이루어진 군으로부터만 선택된 LC 매질이 추가로 바람직하다.
LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, LC 매질의 LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물은 화학식 AN1a의 화합물 이외에도, 알케닐 기를 포함하는 하나 이상의 추가 메소겐 또는 LC 화합물 (이하, "알케닐 화합물" 이라고도 함)을 포함하고, 여기서 상기 알케닐 기는 LC 매질에 함유된 중합성 화합물의 중합을 위해 사용되는 조건하에서 중합 반응에 대하여 안정하다.
이러한 추가의 알케닐 화합물은 바람직하게는 화학식 AN 및 AY로부터 선택되고:
Figure pat00023
식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00024
RA1 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐, 또는 고리 X, Y 및 Z 중 적어도 하나가 시클로헥세닐을 나타내면, 또한 RA2의 의미 중 하나임,
RA2 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬 (여기서, 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있음),
Zx -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O-, 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합,
L1-4 H, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2H, 바람직하게는 H, F 또는 Cl,
x 1 또는 2,
z 0 또는 1.
화학식 AN 및 AY의 바람직한 화합물은 RA2가 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 및 헵테닐로부터 선택되는 화합물이다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하기 하위화학식으로부터 선택된 화학식 AN의 하나 이상의 화합물을 포함하고:
Figure pat00025
Figure pat00026
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐 및 알케닐*은 각각 서로 독립적으로 2-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐 및 알케닐*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-를 나타낸다.
또 다른 실시양태에서, LC 매질은 하기 하위화학식으로부터 선택된 화학식 AN의 하나 이상의 화합물을 포함하고:
Figure pat00027
식 중, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, i는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, Rb1는 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하기 하위화학식으로부터 선택된 화학식 AY의 하나 이상의 화합물을 포함하고:
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐 및 알케닐*은 각각 서로 독립적으로 2-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐 및 알케닐*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-를 나타낸다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하기 하위화학식으로부터 선택된 화학식 AY의 하나 이상의 화합물을 포함하고:
Figure pat00032
식 중, m 및 n은 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, 알케닐은 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-를 나타낸다.
LC 매질은 바람직하게는 말단 비닐옥시 기 (-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물, 특히 RA1 또는 RA2가 말단 비닐옥시 기를 나타내거나 함유하는 화학식 AN 또는 AY의 화합물은 포함하지 않는다.
제1의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 음의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 하는, LC 성분 B), 또는 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 PS-VA 및 PS-UB-FFS 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 LC 매질의 특히 바람직한 실시양태는 하기 a)-z) 섹션의 것들이다:
a) 화학식 CY 및/또는 PY의 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질:
Figure pat00033
식 중,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pat00034
은
Figure pat00035
을 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1-4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2는 둘다 F를 나타내거나, 또는 L1 및 L2 중 어느 하나가 F를 나타내고 나머지 다른 하나가 Cl을 나타내거나, L3 및 L4는 둘다 F를 나타내거나, 또는 L3 및 L4 중 어느 하나가 F를 나타내고 나머지 다른 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
식 중, a는 1 또는 2를 나타내고, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐은 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다. 알케닐은 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-를 나타낸다.
화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐은 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다. 알케닐은 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-를 나타낸다.
b) 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00045
식 중, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00046
은
Figure pat00047
을 나타내고,
Figure pat00048
은
Figure pat00049
을 나타내고,
R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-에 의해 대체될 수 있고,
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00050
Figure pat00051
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐은 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐은 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-를 나타낸다.
화학식 ZK1의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 ZK의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로부터 선택되고:
Figure pat00052
식 중, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a의 화합물이 가장 바람직하다.
c) 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00053
식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게 하기 의미를 갖는다:
R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
Figure pat00054
은
Figure pat00055
을 나타내고,
Figure pat00056
은
Figure pat00057
을 나타내고,
e는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐은 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐은 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-를 나타낸다.
d) 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00061
식 중, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00062
은
Figure pat00063
을 나타내고, 여기서 하나 이상의 고리 F는 시클로헥실렌과 상이하고,
f는 1 또는 2를 나타내고,
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
Zx는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2 라디칼은 둘다 F를 나타내거나, 또는 L1 및 L2 라디칼 중 어느 하나가 F를 나타내고 나머지 다른 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00064
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
식 중, R1은 상기 지시된 의미를 갖고, 알킬은 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R1은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, 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-를 나타낸다.
e) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00068
식 중, 알킬은 C1-6-알킬을 나타내고, Lx는 H 또는 F를 나타내고, X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다. X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
f) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
식 중, R5는 R1에 대하여 상기 지시된 의미 중 하나를 갖고, 알킬은 C1-6-알킬을 나타내고, d는 0 또는 1을 나타내고, z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타낸다. 이들 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1-6-알킬 또는 -알콕시 또는 C2-6-알케닐이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 상기 언급된 화학식의 하나 이상의 화합물을 ≥5 중량%의 양으로 포함한다.
g) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 비페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00072
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알케닐 및 알케닐*은 각각 서로 독립적으로 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐 및 알케닐*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-를 나타낸다.
LC 혼합물 중 화학식 B1 내지 B3의 비페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 ≥5 중량%이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00073
식 중, 알킬*은 1-6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B1a 및/또는 B2c의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
h) 하기 화학식의 하나 이상의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00074
식 중, R5 및 R6은 각각 서로 독립적으로 상기 지시된 의미 중 하나를 갖고,
Figure pat00075
은 각각 서로 독립적으로
Figure pat00076
을 나타내고, 여기서 L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고, L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00077
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
식 중, R은 1-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, R*는 2-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1-5개의 C 원자를 갖는 알킬, 추가로 알콕시를 나타낸다.
바람직하게는, LC 매질의 LC 성분 B)는 화학식 T의 터페닐 화합물 또는 터페닐 기를 갖는 임의의 다른 화합물을 20% 이하로 함유한다.
i) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00081
Figure pat00082
식 중, R1 및 R2는 상기 지시된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
k) 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을, 바람직하게는 >3 중량%, 특히 ≥5 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5-30 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00083
식 중,
Figure pat00084
은
Figure pat00085
을 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고, (F)는 임의적 플루오린 치환기를 나타내고, q는 1, 2 또는 3을 나타내고, R7은 R1에 대하여 지시된 의미 중 하나를 갖는다.
화학식 FI의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00086
Figure pat00087
식 중, R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고, R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다. 화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
l) 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00088
식 중, R8은 R1에 대하여 지시된 의미를 갖고, 알킬은 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
m) 테트라히드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물, 예컨대 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00089
Figure pat00090
식 중, R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
R10 및 R11은 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타내고,
Z1 및 Z2는 각각 서로 독립적으로 -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
n) 하기 화학식의 하나 이상의 디플루오로디벤조-크로만 및/또는 크로만을, 바람직하게는 3 내지 20 중량%의 양으로, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00091
식 중, R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대하여 상기 지시된 의미 중 하나를 갖고,
고리 M은 트랜스-1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고,
Zm은 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고,
c는 0, 1 또는 2이다.
화학식 BC, CR 및 RC의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00092
Figure pat00093
Figure pat00094
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, c는 1 또는 2이고, 알케닐 및 알케닐*은 각각 서로 독립적으로 2-6개의　C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다. 알케닐 및 알케닐*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-를 나타낸다.
화학식 BC-2의 1, 2 또는 3종의 화합물을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
o) 하기 화학식의 하나 이상의 플루오린화된 페난트렌 및/또는 디벤조푸란을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00095
식 중, R11 및 R12는 각각 서로 독립적으로 R11에 대하여 상기 지시된 의미 중 하나를 갖고, b는 0 또는 1을 나타내고, L은 F를 나타내고, r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
화학식 PH 및 BF의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00096
식 중, R 및 R'는 각각 서로 독립적으로 1-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
p) 하기 화학식의 하나 이상의 모노시클릭 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pat00097
식 중, R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
L1 및 L2는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
바람직하게는, L1 및 L2는 둘다 F를 나타내거나, 또는 L1 및 L2 중 적어도 하나가 F를 나타내고 나머지 다른 하나가 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물은 바람직하게는 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00098
Figure pat00099
Figure pat00100
식 중, 알킬 및 알킬*은 각각 서로 독립적으로 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고, 알콕시는 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고, 알케닐 및 알케닐*은 각각 서로 독립적으로 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고, O는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다. 알케닐 및 알케닐*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-를 나타낸다.
화학식 Y의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00101
식 중, 알콕시는 바람직하게는 3, 4, 또는 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.
q) 특히 화학식 I 또는 그의 하위화학식의 본 발명에 따른 중합성 화합물 및 공단량체 이외에, 말단 비닐옥시 기 (-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물은 포함하지 않는 LC 매질.
r) 바람직하게는 특히 화학식 I 또는 그의 하위화학식의 본 발명에 따른 중합성 화합물로부터 선택된, 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 중합성 화합물을 포함하는 LC 매질.
s) 혼합물 중, 특히 화학식 I 또는 그의 하위화학식의 중합성 화합물의 비율이 전체적으로 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.
t) 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종의 화합물을 포함하는 LC 매질. 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 전체적으로 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
u) 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종의 화합물을 포함하는 LC 매질. 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 전체적으로 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
v) 화학식 ZK, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 1 내지 10종, 바람직하게는 1 내지 8종의 화합물을 포함하는 LC 매질. 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 전체적으로 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 2 내지 20%이다.
w) 혼합물 중 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 전체적으로 70%를 초과하고, 바람직하게는 80%를 초과하는 LC 매질.
x) LC 호스트 혼합물이 바람직하게는 R1 및 R2 중 어느 하나 또는 둘다가 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타내는 화학식 CY, PY 및 LY, R3 및 R4 중 어느 하나 또는 둘다, 또는 R5 및 R6 중 어느 하나 또는 둘다가 2-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐을 나타내는 화학식 ZK 및 DK, 및 화학식 B2 및 B3으로 이루어진 군으로부터 선택된, 매우 바람직하게는 화학식 CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 및 B3으로부터 선택된, 가장 바람직하게는 화학식 ZK3, ZK4, B2 및 B3으로부터 선택된, 알케닐 기를 함유하는 하나 이상의 화합물을 함유하는 LC 매질. LC 호스트 혼합물 중 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
y) 화학식 PY1-PY8, 매우 바람직하게는 화학식 PY2의 선택된 하나 이상의, 바람직하게는 1 내지 5종의 화합물을 함유하는 LC 매질. 혼합물 중 이들 화합물의 비율은 전체적으로 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 이들 개별 화합물의 함량은 각각의 경우에 바람직하게는 1 내지 20%이다.
z) 화학식 T2의 하나 이상의, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 화합물을 함유하는 LC 매질. 혼합물 중 이들 화합물의 함량은 전체적으로 바람직하게는 1 내지 20%이다.
제2의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 하는 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 이러한 LC 매질은 PS-OCB-, PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다.
화학식 AA 및 BB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고,
Figure pat00102
화학식 AA 및/또는 BB의 화합물 이외에도, 화학식 CC의 하나 이상의 화합물을 임의로 함유하는,
Figure pat00103
상기 제2의 바람직한 실시양태의 LC 매질이 특히 바람직하고, 여기서 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
Figure pat00104
각각 서로 독립적으로, 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게
Figure pat00105
Figure pat00106
각각 서로 독립적으로, 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게
Figure pat00107
R21, R31, R41, R42 각각 서로 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시 (이들은 모두 임의로 플루오린화됨),
X0 F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시,
Z31 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합,
Z41, Z42 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합,
L21, L22, L31, L32 H 또는 F,
g 0, 1, 2 또는 3,
h 0, 1, 2 또는 3.
X0은 바람직하게는 F, Cl, CF3, CHF2, OCF3, OCHF2, OCFHCF3, OCFHCHF2, OCFHCHF2, OCF2CH3, OCF2CHF2, OCF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCF2CF2CHF2, OCFHCF2CF3, OCFHCF2CHF2, OCF2CF2CF3, OCF2CF2CClF2, OCClFCF2CF3 또는 CH=CF2, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF3이다.
화학식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00108
식 중, A21, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA에서 제공된 의미를 갖고, L23 및 L24는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다. 화학식 AA1 및 AA2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 AA1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00109
식 중, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA1에서 제공된 의미를 갖고, L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 AA1의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00110
식 중, R21은 화학식 AA1에서 정의된 바와 같다.
화학식 AA2의 매우 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
식 중, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA2에서 제공된 의미를 갖고, L23, L24, L25 및 L26은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 AA2의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
식 중, R21 및 X0은 화학식 AA2에서 정의된 바와 같다.
화학식 AA3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00117
식 중, R21, X0, L21 및 L22는 화학식 AA3에서 제공된 의미를 갖고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 AA4의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00118
식 중, R21은 화학식 AA4에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00119
식 중, g, A31, A32, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB에서 제공된 의미를 갖고, X0은 바람직하게는 F이다. 화학식 BB1 및 BB2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 BB1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00120
식 중, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB1에서 제공된 의미를 갖고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 BB1a의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00121
식 중, R31은 화학식 BB1에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB1b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00122
식 중, R31은 화학식 BB1에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00123
Figure pat00124
식 중, R31, X0, L31 및 L32는 화학식 BB2에서 제공된 의미를 갖고, L33, L34, L35 및 L36은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고, X0은 바람직하게는 F이다.
화학식 BB2의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00125
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00126
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2c의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00127
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2d 및 BB2e의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00128
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2f의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00129
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2g의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00130
식 중, R31은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2h의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00131
식 중, R31 및 X0은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2i의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00132
식 중, R31 및 X0은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB2k의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00133
식 중, R31 및 X0은 화학식 BB2에서 정의된 바와 같다.
화학식 BB1 및/또는 BB2의 화합물에 대하여 선택적으로 또는 추가적으로, LC 매질은 또한 상기 정의된 화학식 BB3의 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
화학식 BB3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00134
식 중, R31은 화학식 BB3에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, 상기 제2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 화학식 AA 및/또는 BB의 화합물 이외에도, 바람직하게는 상기 정의된 화학식 CC의 화합물 군으로부터 선택된, -1.5 내지 +3의 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 중성 유전체 화합물을 포함한다.
화학식 CC의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00135
Figure pat00136
식 중, R41 및 R42는 화학식 CC에서 제공된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 플루오린화된 알킬 또는 플루오린화된 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오린화된 알케닐을 나타내고, L4는 H 또는 F이다.
바람직하게는, 상기 제2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 화학식 CC의 중성 유전체 화합물에 대하여 추가적으로 또는 선택적으로, 화학식 DD의 화합물 군으로부터 선택된, -1.5 내지 +3의 범위의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 중성 유전체 화합물을 포함한다.
Figure pat00137
식 중, A41, A42, Z41, Z42, R41, R42 및 h는 화학식 CC에서 제공된 의미를 갖는다.
화학식 DD의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되고:
Figure pat00138
식 중, R41 및 R42는 화학식 DD에서 제공된 의미를 갖고, R41은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 화학식 DD1에서 R42는 바람직하게는 알케닐, 특히 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타내고, 화학식 DD2에서 R42는 바람직하게는 알킬, -(CH2)2-CH=CH2 또는 -(CH2)2-CH=CH-CH3을 나타낸다.
화학식 AA 및 BB의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 LC 매질에, 혼합물 전체로서 2% 내지 60%, 보다 바람직하게는 3% 내지 35%, 매우 특히 바람직하게는 4% 내지 30%의 농도로 사용된다.
화학식 CC 및 DD의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 LC 매질에, 혼합물 전체로서 2% 내지 70%, 보다 바람직하게는 5% 내지 65%, 보다 더욱 바람직하게는 10% 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 10%, 바람직하게는 15% 내지 55%의 농도로 사용된다.
상기 언급된 바람직한 실시양태의 화합물과 상기 기재된 중합 화합물의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질에서 일정하게 높은 투명점 및 높은 HR 값과 동시에 낮은 역치 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 양호한 저온 안정성을 초래하고, PSA 디스플레이에서 특히 낮은 선경사각의 신속한 설정을 가능하게 한다. 특히, LC 매질은 선행기술로부터의 매질과 비교하여, PSA 디스플레이에서 유의하게 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색-음영 응답 시간을 나타낸다.
본 발명의 LC 매질 및 LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 80 K 이상, 특히 바람직하게는 100 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20℃에서 ≤250 mPa·s, 바람직하게는 ≤200 mPa·s의 회전 점도를 갖는다.
본 발명에 따른 VA-유형의 디스플레이에서, 스위치-오프 상태에서 LC 매질의 층에서의 분자는 전극 표면에 대해 수직으로 (호메오트로픽) 배향되거나, 또는 경사진 호메오트로픽 배향을 갖는다. 전극에 대한 전기 전압의 인가시에, 전극 표면에 대해 평행한 종방향 분자 축으로 LC 분자의 재배향이 발생한다.
특히 PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한, 제1의 바람직한 실시양태에 따른 음의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 하는 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 -0.5 내지 -10, 특히 -2.5 내지 -7.5의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
PS-VA 및 PS-UB-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 바람직하게는 0.07 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 OCB-유형의 디스플레이에서, LC 매질의 층에서의 분자는 "휨" 배향을 갖는다. 전기 전압의 인가시에, 전극 표면에 대해 수직인 종방향 분자 축으로 LC 분자의 재배향이 발생한다.
PS-OCB, PS-TN, PS-IPS, PS-포지-VA 및 PS-FFS 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 제2의 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 하는 것이고, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 +4 내지 +17의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
PS-OCB 유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 바람직하게는 0.16 내지 0.22이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-유형의 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질에서의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
PS-TN-, PS-포지-VA-, PS-IPS- 또는 PS-FFS-유형의 디스플레이에 사용하기 위한 제2의 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전 이방성을 갖는 화합물을 기재로 하는, 본 발명에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +3 내지 +20의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
본 발명에 따른 LC 매질은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고 문헌에서 개시된 추가의 첨가제, 예컨대 중합 개시제, 억제제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 또한 포함할 수 있다. 이들은 중합성이거나 비중합성일 수 있다. 따라서 중합성 첨가제는 중합성 성분 또는 성분 A)로 여겨진다. 따라서 비중합성 첨가제는 비중합성 성분 또는 성분 B)로 여겨진다.
바람직한 실시양태에서, LC 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를, 바람직하게는 0.01 내지 1%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 0.5%의 농도로 함유한다. 키랄 도판트는 바람직하게는 하기 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터, 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.
또 다른 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 바람직하게는 선행 단락에서 언급된 키랄 도판트로부터 선택된, 하나 이상의 키랄 도판트의 라세미체를 함유한다.
또한, 예를 들어 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 또한 전도성을 개선하기 위한 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸디메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에테르의 착염 (예를 들어, 문헌 [Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258 (1973)] 참조), 또는 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 배향을 변형시키기 위한 물질을 LC 매질에 첨가하는 것이 가능하다. 상기 유형의 물질은 예를 들어, DE-A 22 09 127, 22　40　864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 a)-z)의 개별 성분은 공지되어 있거나, 또는 그의 제조 방법이 문헌에서 개시된 표준 방법에 기반하기 때문에 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 선행기술로부터 용이하게 유도될 수 있다. 화학식 CY의 상응하는 화합물은 예를 들어, EP-A-0 364 538에 개시되어 있다. 화학식 ZK의 상응하는 화합물은 예를 들어, DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 개시되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상의 방식 그 자체로, 예를 들어 상기 언급된 화합물 중 하나 이상을, 상기 정의된 하나 이상의 중합성 화합물, 및 임의로 추가 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써 제조된다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 성분의 바람직한 양을, 유리하게는 승온에서 주요 구성성분을 구성하는 성분 중에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합한 후에, 예를 들어 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것도 가능하다. 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LC 매질이, 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 중수소와 같은 상응하는 동위원소 등에 의해 대체된 화합물을 또한 포함할 수 있음이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백하다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 설명한다. 단지, 이들 실시예는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 바람직한 혼합물 개념을 바람직하게 사용되는 화합물 및 그의 각각의 농도 및 그의 서로와의 조합으로 제시한다. 또한, 실시예는 접근가능한 특성 및 특성의 조합을 예시한다.
하기 약어가 사용된다:
(n, m, z: 각각의 경우에 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6)
<표 A>
Figure pat00139
Figure pat00140
Figure pat00141
Figure pat00142
Figure pat00143
Figure pat00144
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 표 A의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
<표 B>
표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가가능한 키랄 도판트를 보여준다.
Figure pat00145
Figure pat00146
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 도판트를 포함한다.
<표 C>
표 C는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가가능한 안정화제를 보여준다.
(여기서, n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8을 나타내고, 말단 메틸 기는 도시되지 않았음).
Figure pat00147
Figure pat00148
Figure pat00149
Figure pat00150
Figure pat00151
LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. LC 매질은 바람직하게는 표 C의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 안정화제를 포함한다.
<표 D>
표 D는 본 발명에 따른 LC 매질에, 바람직하게는 반응성 메소겐 화합물로서 사용가능한 예시 화합물을 보여준다.
Figure pat00152
Figure pat00153
Figure pat00154
Figure pat00155
Figure pat00156
Figure pat00157
Figure pat00158
Figure pat00159
Figure pat00160
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 메소겐 매질은 표 D의 화합물 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. 매우 바람직하게는, LC 매질은 화학식 RM-1 내지 RM-32, 가장 바람직하게는 RM-1, RM-15 또는 RM-17로부터 선택된 화합물, 또는 화학식 RM-41 내지 RM48, 가장 바람직하게는 RM-41로부터 선택된 화합물을 포함한다.
또한, 하기 약어 및 부호가 사용된다:
V0 20℃에서의 용량성 역치 전압 [V],
ne 20℃ 및 589 nm에서의 이상 굴절률,
no 20℃ 및 589 nm에서의 정상 굴절률,
Δn 20℃ 및 589 nm에서의 광학적 이방성,
ε⊥ 20℃ 및 1 kHz에서의 방향자에 대해 수직인 유전율,
ε∥ 20℃ 및 1 kHz에서의 방향자에 대해 평행한 유전율,
Δε 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성,
cl.p., T(N,I) 투명점 [℃],
γ1 20℃에서의 회전 점도 [mPa·s],
K1 20℃에서의 "스플레이(splay)" 변형 탄성 계수 [pN],
K2 20℃에서의 "트위스트" 변형 탄성 계수 [pN],
K3 20℃에서의 "휨" 변형 탄성 계수 [pN].
달리 명확하게 언급하지 않는 한, 본 출원에서의 모든 농도는 중량 백분율 단위로 인용되고, 용매 없이 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 대한 것이다.
달리 명확하게 언급하지 않는 한, 본 출원에 나타낸 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱 (S)에서 네마틱 (N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 투명점 T(N,I)는 섭씨 온도 (℃) 단위로 인용된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 투명점이다. 또한, C는 결정질 상태, N은 네마틱 상, S는 스멕틱 상, I는 등방성 상이다. 이들 부호 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.
각각의 경우에 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 모든 물리적 특성은 문헌 ["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되며 측정되었고, 20℃의 온도에 대해 적용되고, Δn은 589 nm에서 측정되고, Δε은 1 kHz에서 측정된다.
달리 명확하게 지시하지 않는 한, 본 발명에서 용어 "역치 전압"은 프리데릭스(Freedericks) 역치로도 공지된 용량성 역치 (V0)를 말한다. 실시예에서, 광학 역치는 일반적으로 통상적인 바와 같이 10% 상대 콘트라스트 (V10)에 대해 인용될 수도 있다.
달리 서술하지 않는 한, 상기 및 하기에 기재된 PSA 디스플레이에서 중합성 화합물을 중합시키는 방법은 LC 매질이 액정 상, 바람직하게는 네마틱 상을 나타내는 온도에서 수행되고, 가장 바람직하게는 실온에서 수행된다.
달리 서술하지 않는 한, 테스트 셀을 제조하고 그의 전기광학적 및 다른 특성을 측정하는 방법은 하기 기재된 바와 같은 방법에 의해 또는 그와 유사하게 수행된다.
용량성 역치 전압의 측정에 사용되는 디스플레이는 25 μm 간격의 2개의 평면-평행 유리 외부 플레이트로 이루어지며, 이들 각각은 내부의 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 배향 층을 갖고, 이는 액정 분자의 호메오트로픽 연부 배향을 생성한다.
경사각의 측정에 사용되는 디스플레이 또는 테스트 셀은 4 μm 간격의 2개의 평면-평행 유리 외부 플레이트로 이루어지며, 이들 각각은 내부의 전극 층 및 상부의 폴리이미드 배향 층을 갖고, 여기서 2개의 폴리이미드 층은 서로에 대해 역평행으로 러빙되어, 액정 분자의 호메오트로픽 연부 배향이 생성된다.
중합성 화합물은 디스플레이 또는 테스트 셀에서 사전지정된 시간 동안 한정된 강도의 UVA 광을 조사함과 동시에, 디스플레이에 인가되는 전압 (통상적으로 10 V 내지 30 V 교류, 1 kHz)에 의해 중합된다. 실시예에서, 달리 지시하지 않는 한, 금속 할라이드 램프 및 50 mW/cm2의 강도가 중합에 사용된다. 강도는 표준 UVA 미터 (UVA 센서를 갖는 횐레 UV-미터 하이 엔드(Hoenle UV-meter high end))를 사용하여 측정된다.
경사각은 결정 회전 실험 (아우트로닉-멜허스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 측정된다. 작은 값 (즉, 90° 각도로부터 큰 편차)은 여기서 큰 경사에 상응한다.
VHR 값은 하기와 같이 측정된다: 0.3%의 중합성 단량체 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성된 혼합물을 러빙되지 않은 VA-폴리이미드 배향 층을 포함하는 VA-VHR 테스트 셀에 도입한다. LC-층 두께 d는, 달리 서술하지 않는 한, 대략 6 μm이다. VHR 값을 1 V, 60 Hz, 64 μs 펄스에서의 UV 노출 전후에 측정한다 (측정 기기: 아우트로닉-멜허스 VHRM-105).
실시예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 1을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00161
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
비교예 1
네마틱 LC 호스트 혼합물 C1을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00162
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 함유하지 않는다.
실시예 2
네마틱 LC 호스트 혼합물 2를 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00163
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
실시예 3
네마틱 LC 호스트 혼합물 3을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00164
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
비교예 2
네마틱 LC 호스트 혼합물 C1을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00165
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물을 함유하지 않는다.
실시예 4
네마틱 LC 호스트 혼합물 4를 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00166
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
실시예 5
네마틱 LC 호스트 혼합물 5를 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00167
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
실시예 6
네마틱 LC 호스트 혼합물 6을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00168
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
실시예 7
네마틱 LC 호스트 혼합물 7을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00169
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
실시예 8
네마틱 LC 호스트 혼합물 8을 하기와 같이 배합한다.
Figure pat00170
혼합물은 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 PPGU-3-F를 함유한다.
RM1 또는 RM2를 각각의 네마틱 LC 호스트 혼합물 1 내지 8에 각각 다양한 농도로 첨가하여 중합성 혼합물을 제조한다.
Figure pat00171
중합성 혼합물의 조성은 하기 표 1에 제시되어 있다.
표 1 - 중합성 혼합물 조성
Figure pat00172
사용예
본 발명에 따른 각각의 중합성 혼합물 및 중합성 비교용 혼합물을 각각 VA e/o 테스트 셀에 삽입한다. 테스트 셀은 역평행으로 러빙된 VA-폴리이미드 배향 층 (JALS-2096-R1)을 포함한다. LC-층 두께 d는 대략 4 μm이다.
RM의 중합을 위해, 달리 서술하지 않는 한, 테스트 셀에 14 Vpp (교류)의 전압을 인가하면서, 10 J (50 mW/cm2*240s)에서 광대역 통과 필터 (300 nm < λ < 400 nm)를 사용하여 UV 광을 조사한다.
UV 조사 후에, 다양한 중합성 혼합물에서 생성된 경사각을 결정 회전 실험 (아우트로닉-멜허스 TBA-105)에 의해 측정한다. 경사각이 표 2에 제시되어 있다.
표 2 - 경사각
Figure pat00173
표 2로부터, 화학식 Q의 화합물 PPGU-3-F와 함께, LC 호스트 혼합물 1, 2 또는 3을 함유하는 중합성 LC 매질 P11, P21 및 P31은 각각, 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 없이 LC 호스트 혼합물 C1 또는 C2를 함유하는 비교용 중합성 LC 매질 C11 및 C21 각각의 것과 유사한 경사각 생성을 나타냄이 확인될 수 있다.
다양한 UV 광 강도에서의 UV 노출 (300 nm < λ < 400 nm의 UV 범위) 전후의 중합성 혼합물의 VHR 값을 상기 기재된 바와 같이 측정한다. VHR 값이 표 3에 제시되어 있다.
표 3 - VHR 값
Figure pat00174
표 3으로부터, 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 없이, LC 호스트 혼합물 C1 또는 C2를 함유하는 비교용 중합성 LC 매질 C11 및 C21은 각각, 30 J의 UV 강도에의 노출 후에 VHR의 상당한 강하를 나타냄이 확인될 수 있다. 이와 달리, 화학식 Q의 화합물 PPGU-3-F와 함께 LC 호스트 혼합물 1, 2 또는 3을 함유하는 중합성 LC 매질 P11, P21 및 P31은 각각 VHR의 감소한 강하를 나타냈다.
중합 속도를 측정하기 위해, 테스트 셀에서의 비중합 RM의 잔류 함량 (중량%)을 중합 후에 HPLC에 의해 측정한다. 이를 위해 중합성 혼합물을 UV 광에의 노출 (>320 nm의 파장, 30 J의 에너지, 600초의 노출 시간)에 의해 테스트 셀에서 중합시킨다. 그 후에 혼합물을 MEK (메틸 에틸 케톤)를 사용하여 테스트 셀로부터 세정해 내고 측정한다.
상이한 노출 시간 후의 혼합물 중 각 단량체의 잔류 농도가 표 4에 제시되어 있다.
표 4 - 잔류 단량체 함량
Figure pat00175
표 4로부터, 화학식 Q의 쿼터페닐 화합물 없이 LC 호스트 혼합물 C1 또는 C2를 함유하는 비교용 중합성 LC 매질 C11 및 C21이 각각, UV 광중합 후에 다량의 잔류 RM을 나타냄이 확인될 수 있다. 이와 달리, 화학식 Q의 화합물 PPGU-3-F와 함께 LC 호스트 혼합물 1 또는 3을 함유하는 중합성 LC 매질 P11 및 P31은 각각 UV 광중합 후에 상당히 감소한 양의 잔류 RM을 나타냈다.

Claims (17)

  1. PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, PS-포지(posi)-VA 또는 PS-TN 디스플레이인 액정(LC) 디스플레이로서,
    상기 LC 디스플레이는 LC 매질을 포함하고,
    상기 LC 매질은 하나 이상의 중합성 화합물, 하기 화학식 Q의 하나 이상의 화합물, 및 하기 화학식 AN1의 하나 이상의 화합물을 포함하는, LC 디스플레이.
    Figure pat00176

    식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
    RQ 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 알콕시알킬, 또는 2 내지 9개의 C 원자를 갖는 알케닐 또는 알케닐옥시 (이들은 모두 임의로 플루오린화됨),
    XQ F, Cl, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시,
    LQ1 내지 LQ6 H 또는 F (여기서, LQ1 내지 LQ6 중 적어도 하나는 F임),
    알킬은 1-6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
    알케닐은 2-7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, LC 매질에서, 화학식 AN1의 화합물이 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00177

    식 중, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고, Rb1은 H, CH3 또는 C2H5를 나타낸다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, LC 매질에서, 화학식 AN1의 화합물이 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00178
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 화학식 Q의 화합물이 하기 하위화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00179

    식 중, RQ는 제1항의 의미 중 하나를 갖는다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 화학식 Q의 화합물이 하기 화학식 Q1로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00180

    식 중, RQ는 n-프로필이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 중합성 화합물이 하기 화학식 I로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00181

    식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
    Ra 및 Rb P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF5 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R00)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있고, 여기서 B1 및/또는 B2가 포화 C 원자를 함유하면, Ra 및/또는 Rb는 또한 이 포화 C 원자에 스피로-연결된 라디칼을 나타낼 수 있고, Ra 및 Rb 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유함),
    P 중합성 기,
    Sp 스페이서 기 또는 단일 결합,
    B1 및 B2 융합된 고리를 또한 함유할 수 있고, L에 의해 일치환 또는 다중치환되거나 비치환된, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 알리시클릭 또는 헤테로시클릭 기,
    Zb -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합,
    R0 및 R00은 각각 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고,
    m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
    L은 P, P-Sp-, OH, CH2OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -N(Rx)2, 임의로 치환된 실릴, 6 내지 20개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시를 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있고,
    P 및 Sp는 상기 지시된 의미를 갖고,
    Y1은 할로겐을 나타내고,
    Rx는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지형 또는 시클릭 알킬을 나타내고, 여기서 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-에 의해 대체될 수 있거나, 또는 6 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 중합성 화합물이 제6항에서 정의된 화학식 I로부터 선택되고, 여기서 B1 및 B2는 각각 서로 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-페닐렌, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 페난트렌-2,7-디일, 9,10-디히드로-페난트렌-2,7-디일, 안트라센-2,7-디일, 플루오렌-2,7-디일, 쿠마린, 플라본 (여기서, 또한 이들 기의 하나 이상의 CH 기는 N에 의해 대체될 수 있음), 시클로헥산-1,4-디일 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 O 및/또는 S에 의해 대체될 수 있음), 1,4-시클로헥세닐렌, 비사이클[1.1.1]펜탄-1,3-디일, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-디일, 피페리딘-1,4-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일, 인단-2,5-디일 또는 옥타히드로-4,7-메타노인단-2,5-디일로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이들 기는 모두 제6항에서 정의된 L에 의해 일치환 또는 다중치환되거나 비치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 중합성 화합물이 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00182

    Figure pat00183

    Figure pat00184

    Figure pat00185

    Figure pat00186

    식 중, 개별 라디칼은 각각의 경우에 동일하게 또는 상이하게, 각각 서로 독립적으로 하기 의미를 갖는다:
    P1, P2, P3 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 또는 에폭시 기,
    Sp1, Sp2, Sp3 단일 결합 또는 스페이서 기 (여기서, 또한 P1-Sp1-, P1-Sp2- 및 P3-Sp3- 라디칼 중 하나 이상은 또한 Raa를 나타낼 수 있으며, 단 존재하는 P1-Sp1-, P2-Sp2 및 P3-Sp3- 라디칼 중 적어도 하나는 Raa와 상이함),
    Raa H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 (여기서, 또한 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의, 임의로 모노- 또는 폴리플루오린화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시에 의해 대체될 수 있음 (여기서, 알케닐 및 알키닐 라디칼은 2개 이상의 C 원자를 갖고 분지형 라디칼은 3개 이상의 C 원자를 가짐)),
    R0, R00 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬,
    Ry 및 Rz H, F, CH3 또는 CF3,
    X1, X2, X3 -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합,
    Z1 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-,
    Z2, Z3 -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n- (여기서, n은 2, 3 또는 4임),
    L F, Cl, CN 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형의, 임의로 모노- 또는 폴리플루오린화된 알킬, 알콕시, 알케닐, 알키닐, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 알콕시카르보닐옥시,
    L', L" H, F 또는 Cl,
    r 0, 1, 2, 3 또는 4,
    s 0, 1, 2 또는 3,
    t 0, 1 또는 2,
    x 0 또는 1.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 중합성 화합물이 하기 화학식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00187

    식 중, P1, P2, Sp1, Sp2, L 및 r은 제8항에서 정의된 바와 같다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질이
    - 제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에서 정의된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 중합성 성분 A), 및
    - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 AN1로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 Q의 하나 이상의 화합물, 및 임의로 하나 이상의 추가 메소겐 또는 액정 화합물을 포함하는 LC 성분 B)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질이 하기 화학식 CY 및 PY로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00188

    식 중,
    a는 1 또는 2를 나타내고,
    b는 0 또는 1을 나타내고,
    Figure pat00189
    은
    Figure pat00190
    을 나타내고,
    R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 대체될 수 있고,
    Zx 및 Zy는 각각 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
    L1-4는 각각 서로 독립적으로 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, CHF2를 나타낸다.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질이 하기 화학식의 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
    Figure pat00191

    식 중, 개별 라디칼은 하기 의미를 갖는다:
    Figure pat00192
    은
    Figure pat00193
    을 나타내고,
    Figure pat00194
    은
    Figure pat00195
    을 나타내고,
    R3 및 R4는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 여기서 또한 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-에 의해 대체될 수 있고,
    Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, LC 매질에서, 중합성 화합물이 중합되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, PS-UB-FFS 모드이며,
    동일한 기판 상에 2개의 전극을 함유하되, 이들 중 하나는 빗살형 방식으로 구조화되고, 나머지 다른 전극은 비구조화되며,
    LC 매질과 접촉해 있는 기판 중 적어도 하나에 제공된 배향 층을 추가로 포함하고,
    LC 매질의 LC 분자의 평면 배향을 유도하는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나가 투광성인 2개의 기판, 각각의 기판에 제공된 전극 또는 기판 중 하나에만 제공된 2개의 전극, 및 기판 사이에 위치하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 정의된 LC 매질 층을 포함하고, 여기서 중합성 화합물은 디스플레이의 기판 사이에서 중합되는 것을 특징으로 하는 LC 디스플레이.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 정의된 LC 매질을 디스플레이의 기판 사이에 제공하는 단계, 중합성 화합물을 중합시키는 단계를 포함하는, 제15항에 따른 LC 디스플레이의 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 AN1의 하나 이상의 화합물, 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에서 정의된 화학식 Q의 하나 이상의 화합물, 또는 제10항에서 정의된 LC 성분 B)를, 제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에서 정의된 하나 이상의 중합성 화합물, 및 임의로 추가의 LC 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 정의된 LC 매질의 제조 방법.
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