KR20230035354A - 액정 매질 - Google Patents

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KR20230035354A
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스벤 크리스티안 라우트
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제1항에 정의된 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물 및 하기 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 특히 LC 디스플레이에서, 특히 IPS, FFS, VA 또는 PS-VA 디스플레이에서 광학, 전기-광학 및 전자 목적을 위한 이의 용도에 관한 것이다:
Figure pct00408

Description

액정 매질
본 발명은 액정(LC) 매질 및 특히 LC 디스플레이에서, 특히 IPS, FFS, VA 또는 PS-VA 디스플레이에서 광학, 전기-광학 및 전자 목적을 위한 이의 용도에 관한 것이다.
현재 사용되는 액정 디스플레이(LCD) 중 하나는 TN("비틀린 네마틱(twisted nematic)") 방식이다. 그러나, TN LCD는 명암비(contrast)의 강한 시야각 의존성이라는 단점을 가진다.
또한, 더 넓은 시야각을 갖는 이른바 VA("수직 정렬된") 디스플레이가 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀은 2개의 투명한 전극 사이에 LC 매질의 층을 함유하되, LC 매질은 통상적으로 음의 유전 이방성을 가진다. 스위치가 꺼진(switched-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대해 직각으로(호메오트로픽으로(homeotropically)) 정렬하거나 또는 경사형 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 가진다. 2개의 전극에 전압을 인가하면, 전극 표면에 평행한 LC 분자의 재정렬이 발생한다.
또한, OCB(광학 보상 벤드(bend)) 디스플레이가 공지되어 있는데, 이는 복굴절 효과를 기반으로 하며 소위 "벤드" 정렬을 갖는 액정 층을 갖고 통상적으로는 양의 유전 이방성을 갖는다. 전압을 인가하면, 전극 표면에 대해 수직으로 LC 분자의 재정렬이 발생한다. 또한, OCB 디스플레이는 일반적으로 어두운 상태에서 벤드 셀의 빛에 대한 바람직하지 않은 투명도를 방지하기 위해 하나 이상의 복굴절 광학 지연 필름을 포함한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이보다 넓은 시야각 및 짧은 응답시간을 갖는다.
2개의 기판 사이에 LC 층을 함유하며, 2개의 전극이 2개의 기판 중 단지 하나의 기판 상에 배열되고, 바람직하게는 서로 맞물린 빗 형상의 구조를 갖는 이른바 IPS("면내 스위칭(in-plane switching)") 디스플레이가 또한 공지되어 있다. 전압을 전극에 인가하면, LC 층에 평행한 유의한 성분을 갖는 전기장이 이들 사이에 생성된다. 이는 층 평면 내의 LC 분자의 재정렬을 야기한다.
또한, 동일한 기판 상에 2개의 전극을 함유하며, 이 중 하나의 전극이 빗 형상의 방식으로 구조화되고 다른 전극은 구조화되지 않은, 이른바 FFS(프린지-필드 스위칭(fringe-field switching)) 디스플레이가 보고되어 있다(특히, 문헌[S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참고). 이른바 강한 "프린지 필드", 즉, 전극의 가장자리에 가까운 강한 전기장, 및, 셀 전반에 걸쳐, 강한 수직 성분 및 또한 강한 수평 성분을 갖는 전기장이 이에 의해 생성된다. FFS 디스플레이는 명암비의 낮은 시야각 의존성을 가진다. FFS 디스플레이는 통상적으로 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질 및 정렬 층(통상적으로 폴리이미드로 이루어짐)을 함유하고, LC 매질의 분자에 대한 평면 정렬을 제공한다.
FFS 디스플레이는 능동 매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동할 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별적인 픽셀은 통상적으로 통합된 비-선형 능동 소자, 예를 들어, 트랜지스터(예를 들어, 박막 트랜지스터("TFT"))로 어드레싱되는 반면, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별적인 픽셀은 통상적으로, 종래 기술에 공지된 바와 같이, 멀티플렉스 방법에 의해 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 개시되어 있다(문헌[S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 문헌[S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참고). 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질과 비교하여 덜 경사지고 더욱 비틀린 배향을 갖는 더욱 바람직한 디렉터 배향(director orientation)을 나타내고, 이에 따라, 이러한 디스플레이는 더욱 높은 투과를 가진다. 디스플레이는 LC 매질과 접촉하고 LC 매질의 LC 분자의 평면 정렬을 유도하는 하나 이상의 기판 상에 제공된 정렬 층(바람직하게는 폴리이미드로 이루어짐)을 추가로 포함한다. 이러한 디스플레이는 또한 "초고휘도(Ultra Brightness) FFS(UB-FFS)" 방식 디스플레이로 공지되어 있다. 이러한 디스플레이는 높은 신뢰도를 갖는 LC 매질을 필요로 한다.
이하 사용된 용어 "신뢰도"는 소정 시간 동안 상이한 스트레스 로드(stress load), 예컨대 빛 로드, 온도, 습도, 전압을 갖는 디스플레이의 성능의 품질을 의미하고, LC 디스플레이 분야의 당업자에게 공지된 디스플레이 효과, 예컨대 잔상(면 및 선 잔상), 무라(mura), 요고레(yogore) 등을 포함한다. 신뢰도를 분류하기 위한 표준 매개변수로서, 통상적으로 전압 보유율(VHR) 값이 사용되는데, 이는 시험 디스플레이에서 일정한 전압을 보유하기 위한 측정치이다. 다른 인자 중에서, 높은 VHR은 LC 매질의 높은 신뢰도를 위한 필요요건이다.
더욱 최신 유형의 VA 디스플레이에서, LC 분자의 균등한 정렬은 LC 셀 내의 다수의 상대적으로 작은 도메인으로 제한된다. 디스클리네이션(disclination)은 경사 도메인(tilt domain)으로도 공지된 이러한 도메인 사이에 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는, 통상적인 VA 디스플레이와 비교하여, 명암비 및 회색 색조의 더 큰 시야각 의존성을 가진다. 또한, 이러한 유형의 디스플레이는, 스위치가 켜진 상태의 분자의 균등한 정렬을 위해 전극 표면의 추가적인 처리, 예를 들어, 러빙(rubbing)에 의한 처리가 더 이상 필요하지 않으므로, 생산하기에 더욱 간단하다. 대신에, 경사각 또는 선경사각(pretilt angle)의 바람직한 방향은 전극의 특수한 디자인에 의해 제어된다.
이른바 MVA("멀티도메인 수직 정렬") 디스플레이에서, 이는 통상적으로 국소적인 선경사를 야기하는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 따라서, LC 분자는 전압의 인가 시 셀의 상이한 한정 영역에서 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 정렬된다. "제어된" 스위칭이 이에 의해 달성되고, 간섭하는 디스클리네이션 라인의 형성이 예방된다. 이러한 배열이 디스플레이의 시야각을 개선하지만, 빛에 대한 투명도의 감소를 야기한다. MVA의 추가 개발은 단지 하나의 전극 측면 상의 돌출부를 사용하지만, 반대 전극은 슬릿(slit)을 가지고, 이는 빛에 대한 투명도를 개선한다. 슬릿 전극은 전압의 인가 시 LC 셀에서 불균질한 전기장을 생성하고, 이는 제어된 스위칭이 여전히 달성됨을 의미한다. 빛에 대한 투명도의 추가 개선을 위하여, 슬릿과 돌출부 사이의 분리가 증가될 수 있지만, 이는 다시 응답 시간의 연장을 야기한다. 이른바 PVA("패턴화된 VA") 디스플레이에서, 돌출부는 전극이 둘 다 반대 측면 상의 슬릿에 의해 구축된다는 점에서 완전히 불필요하게 되고, 이는 증가된 명암비 및 빛에 대한 개선된 투명도를 야기하지만, 기술적으로 어렵고 디스플레이가 기계적 영향("탭핑(tapping)" 등)에 더욱 민감하게 한다. 그러나, 예를 들어, 모니터 및 특히 TV 스크린과 같은 많은 애플리케이션의 경우, 응답 시간의 단축 및 디스플레이의 명암비 및 발광성(투과)의 개선이 요구된다.
추가 발전은 이른바 PS("중합체 유지된") 또는 PSA("중합체 유지된 정렬") 유형의 디스플레이이고, 용어 "중합체 안정화된"이 또한 때때로 사용된다. 이러한 경우, 소량(예를 들어, 0.3 중량%, 전형적으로 1 중량% 미만)의 하나 이상의 중합성 화합물, 바람직하게는 중합성 단량체 화합물이 LC 매질에 첨가되고, LC 매질을 디스플레이에 충전한 후, 임의적으로 전압을 디스플레이의 전극에 인가하면서, 통상적으로 자외선(UV) 광중합체에 의해 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 중합은 LC 매질이 액정 상을 나타내는 온도에서, 통상적으로 실온에서 수행된다. 반응성 메소젠(mesogen) 또는 "RM"으로도 공지된 중합성 메소젠 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
달리 지시되지 않는 한, 용어 "PSA"는 하기에서 일반적으로 중합체 유지된 정렬 유형의 디스플레이를 지칭할 때 사용되고, 용어 "PS"는 특정 디스플레이 방식, 예컨대 PS-VA, PS-TN 등을 지칭할 때 사용된다.
또한, 달리 지시되지 않는 한, 용어 "RM"은 이하에서 중합성 메소젠 또는 액정 화합물을 지칭할 때 사용된다.
한편, 이러한 PS(A) 원리는 다양한 전통적인 LC 디스플레이 방식에 사용되고 있다. 따라서, 예를 들어, PS-VA, PS-OCB, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS 및 PS-TN 디스플레이는 공지되어 있다. RM의 중합은 바람직하게는 PS-VA 및 PS-OCB 디스플레이의 경우에는 인가된 전압에 의해, PS-IPS 디스플레이의 경우에는 인가된 전압의 존재 또는 부재 하에, 바람직하게는 부재 하에 일어난다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀에서 선경사를 야기한다. 예를 들어, PS-OCB 디스플레이의 경우, 벤드 구조가 안정화되어 오프셋 전압이 불필요하거나 감소될 수 있다. PS-VA 디스플레이의 경우에, 선경사는 응답 시간에 대한 긍정적인 효과를 가진다. PS-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 배치가 사용될 수 있다. 그러나, 또한, 예를 들어, 단지 하나의 구축된 전극 측면을 사용하고 돌출부를 사용하지 않고 관리하는 것이 또한 가능하고, 이는 생산을 상당히 간소화시키고, 동시에 매우 양호한 명암비 및 빛에 대한 매우 양호한 투명도를 야기한다.
또한, 소위 posi-VA 디스플레이("포지티브 VA")가 특히 적합한 모드인 것이 입증되었다. 고전적인 VA 디스플레이에서와 같이, posi-VA 디스플레이에서 액정 분자의 초기 배향은 전압이 인가되지 않을 때의 초기 상태에서 호메오트로픽, 즉 기판에 대해 실질적으로 수직이다. 그러나, 고전적인 VA 디스플레이에서와는 다르게, posi-VA 디스플레이에서 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질이 사용된다. 통상적으로 사용되는 IPS 디스플레이에서와 같이, posi-VA 디스플레이에서 2개의 전극은 2개의 기판 중 단 하나 상에만 정렬되고, 바람직하게는 상호 망화되고 빗형(교호(interdigital)) 구조를 나타낸다. LC 매질의 층에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하는 교호 전극에 전압을 인가함으로써, LC 분자는 기판에 실질적으로 평행한 배향으로 전달된다. posi-VA 디스플레이에서, 중합체 안정화는 디스플레이에서 중합되는 LC 매질에 RM을 추가함으로써 전환 시간을 크게 줄일 수 있기 때문에 유리한 것으로 입증되었다.
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 기재되어 있다. PS-OCB 디스플레이는 예컨대 문헌[T.-J- Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 2006, 2702-2704] 및 문헌[S. H. Kim, L.-C- Chien, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 2004, 7643-7647]에 기재되어 있다. PS-IPS 디스플레이는 예컨대 US 6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기재되어 있다. PS-TN 디스플레이는 예컨대 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기재되어 있다.
전술된 전경사각을 유도하는 상-분리 및 중합된 RM에 의해 형성된 층의 아래에서, PSA 디스플레이는 전형적으로 중합체 안정화 단계 전의 액정 분자의 초기 정렬을 제공하는 정렬층, 예를 들어 폴리이미드의 정렬층을 포함한다.
러빙된 폴리이미드 층은 정렬층으로 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나, 러빙 공정은 무라, 오염, 정전기 방전 문제, 파편(debris) 등과 같은 여러 가지 문제를 야기한다. 따라서, 러빙된 폴리이미드 층 대신 정렬 표면의 광-유도 배향 질서화를 이용하여, 광정렬에 의해 제조된 폴리이미드 층을 사용하는 것이 제안되었다. 이는 편광에 의한 광분해, 광이량체화 또는 광이성체화를 통해 달성될 수 있다.
그러나, 여전히 광반응성 그룹을 포함하는 적절하게 유도된 폴리이미드 층이 요구된다. 일반적으로 이러한 폴리이미드 층의 제조, 폴리이미드의 처리 및 범프 또는 폴리머 층에 의한 개선을 위한 노력 및 비용이 상대적으로 크다.
또한, LC 매질의 특정 화합물과 폴리이미드 배향막의 바람직하지 않은 상호 작용은 종종 디스플레이의 전기 저항을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 이에 따라, 적합하고 이용가능한 액정 화합물의 수는 상당히 감소하고, 상기 액정 화합물을 사용함으로써 개선됨을 목적으로 하는 매개 변수, 예컨대 시야각 의존성, 명암비 및 응답시간이 희생된다. 따라서, 폴리이미드 정렬층을 생략하는 것이 바람직하였다.
일부 디스플레이 모드의 경우, 이는 자가 조립 메커니즘에 의해 현장에서 원하는 정렬, 예를 들어 수직 또는 평면 정렬을 유도하는 LC 매질에 자가 정렬제 또는 첨가제를 추가하여 달성되었다. 이로써 정렬층은 기판 중 하나 또는 둘 다에서 생략될 수 있다. 이러한 디스플레이 모드는 "자가-정렬" 또는 "자가-정렬성"(SA) 모드로도 공지되어 있다.
SA 디스플레이에서, 소량, 전형적으로는 0.1 내지 2.5%의 자가-정렬 첨가제가 액정 매질에 첨가된다. 적합한 자가-정렬 첨가제의 예는 유기 코어(core) 기를 갖고 이에 부착된 하나 이상의 극성 앵커(anchor) 기를 갖는 화합물이며, 이는 기판 표면과 상호작용함으로써 기판 표면 상에 첨가제가 정렬되고 액정 분자의 목적하는 정렬을 유도됨을 야기할 수 있다. 바람직한 자가-정렬 첨가제는, 예를 들어 메소젠 기 및 하나 이상의 극성 앵커 기(예를 들어 하이드록시, 카복시, 아미노 및 티올 기로부터 선택됨)로 종결되는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 측쇄를 포함한다. 자가-정렬 첨가제는 PSA 공정에 사용되는 RM과 유사한 조건하에 중합되는 하나 이상의 중합성 기도 함유할 수 있다.
지금까지, SA-VA 디스플레이 및 SA-FFS 디스플레이가 개시되어 왔다. 특히 SA-VA 모드 디스플레이에서의 사용을 위해, 호메오트로픽 정렬을 유도하기에 적합한 자가-정렬 첨가제는 US 2013/0182202 A1, US 2014/0838581 A1, US 2015/0166890 A1 및 US 2015/0252265 A1에 개시되어 있다.
또한, SA 모드는 PSA 모드와의 조합으로 사용될 수도 있다. 이에 따라, 이러한 조합된 모드의 디스플레이에서의 사용을 위한 액정 매질은 하나 이상의 RM 및 하나 이상의 자가-정렬 첨가제 둘 모두를 함유한다.
전술된 전통적인 LC 디스플레이와 같이, PSA 디스플레이는 능동 매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 작동할 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별적인 픽셀은 통상적으로 통합된 비-선형 능동 소자, 예를 들어, 트랜지스터(예를 들어, 박막 트랜지스터("TFT"))로 어드레싱되는 반면, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우에, 개별적인 픽셀은 통상적으로, 종래 기술에 공지된 바와 같이, 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱된다.
PSA 디스플레이는 또한 디스플레이 셀을 형성하는 기판 중 하나 또는 둘 모두에 정렬 층을 포함할 수 있다. 정렬 층은 일반적으로 LC 매질과 접촉하고 LC 분자의 초기 정렬을 유도하도록 (전극이 존재하는) 전극 위에 적용된다. 정렬 층은, 예를 들어 러빙될 수 있거나 광정렬 방법에 의해 제조될 수 있는 폴리이미드를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
특히, 모니터 및 특히 TV 애플리케이션의 경우, LC 디스플레이의 응답 시간, 뿐만 아니라 명암비 및 발광성(이에 따라, 투과성 또한)의 최적화가 계속 요구된다. 이러한 PSA 방법은 상당한 이점을 제공할 수 있다. 특히, PS-VA, PS-IPS, PS-FFS 및 PS-posi-VA 디스플레이의 경우, 시험 셀에서 측정가능한 선경사와 관련된 응답 시간의 단축은 다른 매개변수에 대한 유의한 부작용 없이 달성될 수 있다.
본 발명은 상기에 제시된 단점을 갖지 않거나 감소된 정도로 갖는, 디스플레이에 사용하기 위한 반응성 메조겐(RM)을 임의적으로 포함하는 신규하고 적합한 물질을 LC 매질에 제공하는 목적에 기초한다. 특히, 신뢰성이 높은 액정 매질에 대한 당업계의 요구가 여전히 존재한다.
또한, 본 발명의 목적은 특정 디스플레이의 보다 특정한 최적화를 가능하게 하는 이용 가능한 재료의 범위를 넓히기 위해, 당업자에게 알려진 기존 매질에 더하여 대체 매질를 제공하는 것이다.
특히 높은 명암비를 가진 디스플레이가 바람직한 경우 특별한 문제가 발생하는데, 명암비가 높으면 산란을 낮추는 높은 탄성 상수가 필요하지만 이로 인해 응답 시간이 느려질 수 있기 때문이다. 본 발명의 목적은 응답 시간이 빠른 액정 매질을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본원에 기재된 물질 및 공정에 의해 본 발명에 따라 달성되었다. 특히, 놀랍게도 후술하는 바와 같이 액정 호스트를 사용하면 전술한 바와 같은 유리한 효과를 달성할 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물:
Figure pct00001
[상기 식에서,
R1은 H, 또는 1 내지 15개의　C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로
Figure pct00002
,
Figure pct00003
,
Figure pct00004
,
Figure pct00005
Figure pct00006
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 또한 대체될 수 있고, 바람직하게는 최대 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이고,
Figure pct00007
은
Figure pct00008
,
Figure pct00009
,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
,
Figure pct00012
,
Figure pct00013
,
Figure pct00014
,
Figure pct00015
,
Figure pct00016
,
Figure pct00017
,
Figure pct00018
,
Figure pct00019
,
Figure pct00020
,
Figure pct00021
,
Figure pct00022
, 바람직하게는
Figure pct00023
이고,
Y1은 H 또는 CH3, 바람직하게는 H이고,
n은 0 또는 1, 바람직하게는 1이고,
v는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6임]
및
하기 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
Figure pct00024
[상기 식에서,
R2A, R2B, R2C 및 R2D는 각각, 서로 독립적으로, H, 최대 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 이는 비치환되거나, CN 또는 CF3으로 일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 일치환되고, 또한, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
Figure pct00025
,
Figure pct00026
,
Figure pct00027
,
Figure pct00028
,
Figure pct00029
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-으로 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-, -CH=CHCH2O-이고,
p는 0, 1 또는 2이고,
q는 0 또는 1이고,
v는 1 내지 6임]
을 포함하는, 액정 매질에 관한 것이다.
놀랍게도, 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 IIA, IIB, IIC 및/또는 IID의 화합물과 조합하여 매질에서 사용함으로써, 현저히 작은 응답 시간 매개변수 γ1/K1이 달성될 수 있으며, 이는 상기 매질을 포함하는 디스플레이의 더 빠른 스위칭을 야기하면서, 상기 디스플레이의 명암비는 부정적인 영향을 받거나 개선되지 않는다.
화학식 I의 화합물은 JP2006037054 및 EP2691490 B1에 기재되어 있다.
바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IA의 화합물을 포함한다:
Figure pct00035
상기 식에서, 발생하는 기 및 매개변수는 상기 화학식 I에 주어진 의미를 갖고, R2는
Figure pct00036
이고, 이때 r은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, s는 1, 2 또는 3이다.
바람직한 화학식 IA의 화합물은 하기 화합물 IA-1 내지 IA-15의 화합물이다:
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
화학식 IIA, IIB 및 IID의 화합물에서, Z2는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IIB의 화합물에서, Z2 및 Z2B는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IID의 화합물에서, Z2 및 Z2D는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.
화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물에서, R2A, R2B, R2C 및 R2D는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11이다.
화학식 IIA, IIB 및 IID의 화합물에서, L1, L2, L3 및 L4 바람직하게는 L1　=　L2　=　F 및 L3　=　L4　=　F이고, 더욱이 L1　=　F 및 L2　=　Cl, L1　=　Cl 및 L2　=　F, L3　=　F 및 L4　=　Cl, L3　=　Cl 및 L4　=　F이다. 화학식 IIA 및 IIB 에서 Z2 및 Z2B는 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, 더욱이 -C2H4- 가교이다.
화학식 IIB에서, Z2　=　-C2H4- 또는 -CH2O-인 경우, Z2B는 바람직하게는 단일 결합이거나, 또는 Z2B　=　-C2H4- 또는 -CH2O-인 경우, Z2는 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 IID에서, Z2D는 바람직하게는 단일 결합이다.
화학식 IIA, IIB 및 IID의 화합물에서, (O)CvH2v+1은 바람직하게는 OCvH2v+1이다. 화학식 IIC의 화합물에서, (O)CvH2v+1은 바람직하게는 CvH2v+1이다.
화학식 IIC의 화합물에서, L3 및 L4는 바람직하게는 각각 F이다.
바람직한 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물은 하기에 나타낸다:
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
Figure pct00044
Figure pct00045
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
Figure pct00049
상기 식에서, 매개변수는 1 또는 2이고, 알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고, 알켄일은 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합이다. 알켄일은 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 혼합물은 하나 이상의 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-10, IIA-16, II-18, IIA-40, IIA-41, IIA-42, IIA-43, IIB-2, IIB-10, IIB-16, IIC-1, 및 IID-4의 화합물을 포함한다.
혼합물 전체에서 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 적어도 20 중량%이다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 화학식 IIC-1의 화합물 중 적어도 하나를 포함한다:
Figure pct00050
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 및 특히 바람직하게는 5 중량% 내지 25 중량%의 양이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 포함한다:
Figure pct00051
상기 식에서,
R11 및 R12가, 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로
Figure pct00052
,
Figure pct00053
Figure pct00054
,
Figure pct00055
,
Figure pct00056
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐에 의해 또한 대체될 수 있고,
A1이 각각의 경우에, 서로 독립적으로,
a) 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼(이때, 하나 또는 두 개의 비-인접 CH2 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있음),
b) 1,4-페닐렌 라디칼(이때, 하나 또는 두 개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있음), 또는
c) 스파이로[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-다이일의 군으로부터 선택된 라디칼
이되, 여기서 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자로 일치환 또는 다치환될 수 있고,
n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고,
Z1이 각각의 경우에, 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 F이고,
W는 O 또는 S, 바람직하게는 S이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00057
상기 식에서, 발생하는 기는 상기 화학식 III에 주어진 의미와 동일한 의미를 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는 각각, 서로 독립적으로, 최대 15　C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이고, 더욱 바람직하게는 하나 또는 둘 모두 알콕시 라디칼이고,
L11 및 L12 각각은 F이다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 III-1-1 내지 III-1-10, 바람직하게는 화학식 III-1-6의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물을 포함한다:
Figure pct00058
Figure pct00059
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고, 알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이고, 알콕시 및 알콕시*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알콕시 라디칼이고, L11 및 L12는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl, 바람직하게는 둘 모두 F이다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 II-2-1 내지 II-2-10, 바람직하게는 화학식 II-2-6의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00060
Figure pct00061
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고, 알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이고, 알콕시 및 알콕시*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알콕시 라디칼이고, L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl, 바람직하게는 둘 모두 F이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IIIA-1 및/또는 IIIA-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00062
상기 식에서, L11 및 L12는 화학식 III에 주어진 의미와 동일한 의미를 갖고,
m 및 n은 동일하거나 상이하게, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 매우 바람직하게는 1이고, (O)는 O 또는 단일 결합이고,
Cy는 각각 최대 3개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일로, 또는 할로겐 또는 CN으로 임의적으로 치환된 3, 4 또는 5개의 고리 원자를 갖는 지환식 기이고, 바람직하게는 사이클로프로필, 사이클로부틸 또는 사이클로펜틸이다.
화학식 IIIA-1 및/또는 IIIA-2의 화합물은 화학식 III의 화합물에 대안적으로 또는 이에 더하여, 바람직하게는 추가적으로 매질에 포함된다.
매우 바람직한 화학식 IIIA-1 및 IIIA-2의 화합물은 하기와 같다:
Figure pct00063
상기 식에서, 알콕시는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알콕시 라디칼이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00064
상기 식에서,
R11 및 R12는 동일하거나 상이하게, H, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 임의적으로, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
Figure pct00065
Figure pct00066
Figure pct00067
Figure pct00068
-O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐에 의해 또한 대체될 수 있다.
화학식 III-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-3-1 내지 III-3-11의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00069
Figure pct00070
상기 식에서, R12는 1 내지 7 C-원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-부틸, 또는 대안적으로 사이클로프로필메틸, 사이클로부틸메틸 또는 사이클로펜틸메틸이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-4 내지 III-6, 바람직하게는 화학식 III-5의 화합물을 포함한다:
Figure pct00071
상기 식에서, 매개변수는 상기 주어진 의미를 갖고, R11은 바람직하게는 직쇄형 알킬이고, R32는 바람직하게는 각각 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 III-7 내지 III-9, 바람직하게는 화학식 III-8의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00072
상기 식에서, 매개변수는 상기 주어진 의미를 갖고, R11은 바람직하게는 직쇄형 알킬이고, R32는 바람직하게는 각각 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00073
상기 식에서, R41은 비치환된 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼 또는 비치환된 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼, 바람직하게는 n-알킬 라디칼(특히 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 가짐)이고,
R42는 비치환된 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼 또는 비치환된 알콕시 라디칼(둘 모두 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 가짐), 비치환된 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼(바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 가짐), 더욱 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로페닐 라디칼 및 특히 비닐 라디칼이다.
화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-4의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00074
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은, 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
알켄일은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게는 2개의 C 원자 를 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,
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
바람직하게는, 매질은 하기 화학식 IV-1-1 내지 IV-1-4의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00075
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV-2-1 및/또는 IV-2-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00076
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 특히 하기 화학식 IV-3-1 내지 IV-3-5의 화합물로부터 선택된, 화학식 IV-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00077
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 특히 하기 화학식 IV-4-1 및 IV-4-2의 화합물로부터 선택된, 화학식 IV-4의 화합물을 포함한다:
Figure pct00078
액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 IVa의 화합물을 추가적으로 포함한다:
Figure pct00079
상기 식에서,
R41 및 R42는 각각, 서로 독립적으로, 최대 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬, 알콕시, 알켄일, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼이고,
Figure pct00080
는
Figure pct00081
,
Figure pct00082
,
Figure pct00083
,
Figure pct00084
또는
Figure pct00085
이고,
Z4는 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H8-, -CF=CF-이다.
화학식 IVa의 바람직한 화합물은 하기에 나타낸다:
Figure pct00086
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 IVa-1 및/또는 화학식 IVa-2의 화합물 중 적어도 하나를 포함한다.
혼합물 전체에서 화학식 IVa의 화합물의 비율은 바람직하게는 적어도 5 중량%이다.
바람직하게는, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IVb-1 내지 IVb-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00087
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이다.
혼합물 전체에서 화학식 IV-1 내지 IV-3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 적어도 3 중량%, 특히 5 중량% 미만이다.
화학식 IVb-1 내지 IVb-3의 화합물 중에서, 화학식 IVb-2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:
Figure pct00088
상기 식에서, 알킬*은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 바람직하게는 n-프로필이다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 IVb-1-1 및/또는 IVb-2-3의 화합물을 포함한다:
바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함한다:
Figure pct00089
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로, R41 및 R42에 주어진 의미 중 하나를 가지며, 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, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시이고,
Figure pct00090
및
Figure pct00091
는 동일하거나 상이하게,
Figure pct00092
,
Figure pct00093
,
Figure pct00094
,
Figure pct00095
,
Figure pct00096
또는
Figure pct00097
이고,
여기서
Figure pct00098
는 바람직하게는
Figure pct00099
또는,
Figure pct00100
이고,
Z51 , Z52는 각각, 서로 독립적으로, -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -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-17의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00101
Figure pct00102
상기 식에서, R1 및 R2는 상기 R2A에 대해 제시된 의미를 갖는다. R1 및 R2는 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 직쇄형 알킬 또는 알켄일이다.
바람직한 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 혼합물은, 매우 특히 바람직하게는 화학식 V-10, V-12, V-16 및/또는 IV-1의 화합물을, 특히 5 내지 30　%의 양으로 포함한다.
바람직한 화학식 V-10의 화합물은 하기에 나타낸다:
Figure pct00103
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 V-10a 및/또는 화학식 V-10b의 트라이사이클릭 화합물과 하나 이상의 화학식 IV-1의 바이사이클릭 화합물을 조합으로 포함한다. 화학식 V-10a 및/또는 V-10b의 화합물과 화학식 IV-1의 바이사이클로헥실 화합물으로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 조합의 전체 비율은 5 내지 40　%, 매우 특히 바람직하게는 15 내지 35　%이다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화합물 V-10a 및 CC-2-3를 포함한다:
Figure pct00104
화합물 V-10a 및 IV-1-1은 바람직하게는 혼합물 전체를 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 혼합물에 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화합물 V-10b 및 IV-1-1를 포함한다:
Figure pct00105
화합물 V-10b 및 IV-1-1은 바람직하게는 혼합물 전체를 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 혼합물에 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 3가지 화합물을 포함한다:
Figure pct00106
화합물 V-10a, V-10b 및 IV-1-1은 바람직하게는 혼합물 전체를 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 혼합물에 존재한다.
바람직한 혼합물은 하기 화합물 V-6, V-7 및 IV-1의 화합물의 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다:
Figure pct00107
상기 식에서, R41 및 R42, 및 R51 및 R52는 상기 제시된 의미를 갖는다. 바람직하게는 화합물 V-6, V-7 및 IV-1에서, R41 및 R51은 각각 1 내지 6개 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이고, R42 및 R52는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 알켄일이다.
바람직한 혼합물은 하기 화학식 V-6a, V-6b, V-7a, V-7b, IV-4-1, IV-4-2, IV-3a 및 IV-3b의 화합물 중 적어도 하나를 포함한다:
Figure pct00108
상기 식에서, 알킬이 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 알켄일이 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 바람직하게는 1 내지 40　중량%, 바람직하게는 5 내지 35　중량% 및 매우 특히 바람직하게는 10 내지 30　중량%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 존재한다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 Va의 화합물을 포함한다:
Figure pct00109
상기 식에서,
RL은 H, 또는 1 내지 15개의　C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는, 각각, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로
Figure pct00110
,
Figure pct00111
,
Figure pct00112
,
Figure pct00113
Figure pct00114
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,
XL은 F, Cl, CN, CHF2, CF3, OCF3 이거나, 또는 동일하거나 상이하게, RL의 의미 중 하나를 갖고,
YL은 H, F, Cl 또는 CH3이다.
화학식 Va의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Va-1 내지 Va-2의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00115
상기 식에서,
RL1은 화학식 I에 대해 상기 주어진 의미를 가지며, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이고, 이때 CH2 기는 사이클로프로판-1,2-다이일에 의해 대체될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 하위 화학식으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 Vb의 화합물을 포함한다:
Figure pct00116
상기 식에서, RL1은 화학식 Va에 대해 상기 주어진 의미를 갖는다.
매우 바람직하게는, 매질은 화합물 Vb-2를 포함하고, 이때 RL1은 최대 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일, 특히 비닐이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 VI-1 내지 VI-9의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00117
상기 식에서,
R7은 각각, 서로 독립적으로, 제5항에서 R2A에 제시된 의미 중 하나를 갖고,
w 및 x는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6이다.
적어도 하나의 화학식 V-9의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 추가로 하나 이상의 하기 화학식 VII-1 내지 VII-21의 화합물을 포함한다:
Figure pct00118
Figure pct00119
Figure pct00120
상기 식에서,
R은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, (O)는 -O- 또는 단일 결합이고, m은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, n은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시이다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 VII-1 내지 VII-21의 테르페닐을 2 내지 30　중량%, 특히 5 내지 20　중량%의 양으로 포함한다.
화학식 VII-1, VII-2, VII-4, VII-20 및 VII-21의 화합물이 특히 바람직하다. 상기 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1 내지 5개의 C 원자를 갖는, 알킬, 뿐만 아니라 알콕시이다. 화학식 VII-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 알킬이다. 화학식 VII-21의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬이다.
테르페닐은 바람직하게는 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상인 경우 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 2 내지 20　중량%의 화합물 VII-1 내지 VII-21의 군으로부터 선택된 하나 이상의 테르페닐 화합물을 포함한다.
추가의 바람직한 실시양태는 하기와 같다:
a) 하기 화학식 Z-1 내지 Z-8의 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 액정 매질:
Figure pct00121
상기 식에서, R 및 알킬은 상기 화학식 II에 대해 제시된 의미를 갖는다.
b) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 포함하는 하나 이상의 물질, 예를 들어, 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물을 포함한다:
Figure pct00122
상기 식에서, R1N 및 R2N는 각각, 서로 독립적으로, R2A에 대해 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄형 알킬, 직쇄형 알콕시 또는 직쇄형 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 혼합물은 하기 화학식 BC의 다이플루오로다이벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만 및 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 플루오르화 페난트렌, 하기 화학식 BF-1 및 BF-2의 불소화된 다이벤조퓨란의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00123
상기 식에서,
RB1, RB2, RCR1, RCR2, R1, R2는 각각, 서로 독립적으로, R2A의 의미를 갖는다. c는 0, 1 또는 2이고, d는 1 또는 2이다. R1 및 R2는 바람직하게는, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이다. 화학식 BF-1 및 BF-2의 화합물은 하나 이상의 화학식 I의 화합물과 동일하지 않아야 한다.
본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 화학식 BC, CR, PH-1, PH-2 및/또는 BF의 화합물을 3 내지 20　중량%의 양으로, 특히 5 내지 15　중량%의 양으로 포함한다.
화학식 BC 및 CR의 특히 바람직한 화합물은 하기 화합물 BC-1 내지 BC-7 및 CR-1 내지 CR-5이다.
Figure pct00124
Figure pct00125
상기 식에서,
알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고,
알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이다.
화학식 BC-2의 화합물을 1개, 2개 또는 3개 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
d) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 포함한다:
Figure pct00126
상기 식에서,
R11, R12, R13은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼이고,
R12 및 R13는 추가적으로 할로겐, 바람직하게는 F이고,
Figure pct00127
는
Figure pct00128
이고
i는 0, 1 또는 2이다.
화학식 In의 바람직한 화합물은 하기 나타낸 화학식 In-1 내지 In-16의 화합물이다:
Figure pct00129
Figure pct00130
화학식 In-1, In-2, In-3 및 In-4의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 In 및 하위 화학식 In-1 내지 In-16의 화합물은 바람직하게는 5　중량% 이상, 특히 7 내지 30　중량% 및 매우 특히 바람직하게는 10 내지 25　중량%의 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다.
e) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00131
상기 식에서,
R 및 R1은 각각, 서로 독립적으로, 상기 화학식 IIIA의 R2A에 제시된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이다. 매개변수 s는 1 또는 2이다.
화학식 L-1 내지 L-5의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.
f) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 IIA-Y의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00132
상기 식에서, R11 및 R12는 상기 화학식 I에서 주어진 의미 중 하나를 갖고, L1 및 L2는 동일하거나 상이하게, F 또는 Cl이다.
바람직한 화학식 IIA-Y의 화합물 하기 하위 화학식으로 구성된 군으로부터 선택된다:
Figure pct00133
Figure pct00134
상기 식에서, 알킬 및 알킬*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고; 알콕시는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알콕시 라디칼이고; 알켄일 및 알켄일*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼이고, O는 산소 원자 또는 단일 결합이다. 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.
바람직한 화학식 IIA-Y의 화합물 하기 하위 화학식으로 구성된 군으로부터 선택된다:
Figure pct00135
상기 식에서, 알콕시 및 알콕시*는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 메톡시, 에톡시, n- 프로필옥시, n-부틸옥시 또는 n-펜틸옥시이다.
본원에서 액정 호스트 혼합물로도 지칭되는 본 발명에 따른 액정 매질은 또한 중합체 안정화된 디스플레이에 사용하기에 적합하다. 이를 위해, 본 발명에 따른 매질은 임의적으로 하나 이상의 하기 화학식 P의 중합성 화합물을 포함한다:
Figure pct00136
이때 개별 라디칼은, 서로 독립적으로 및 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, 하기의 의미를 갖는다:
P는 중합성 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
A1 및 A2는 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지방족고리 또는 헤테로고리 기이고, 이는 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고, 비치환되거나, 또는 L에 의해 일치환 또는 다치환되고,
Z1은 -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 R00는 H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
R은 H, L, 또는 P-Sp-이고,
L은 F, Cl, -CN, P-Sp- 또는 1 내지 25개의개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬이되, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2-기는 임의적으로, O- 및/또는 S-원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 P-Sp-, F 또는 Cl로 대체되고,
z는 0, 1, 2 또는 3이고,
n1은 1, 2, 3 또는 4이다.
본원에 사용된 용어 "능동" 및 "스위칭가능한 층"은 전기장 또는 자기장과 같은 외부 자극 시 이의 배향을 변화시켜, 편광되거나 편광되지 않는 빛의 투과의 변화를 야기하는, 구조 및 광학 이방성을 갖는 하나 이상의 분자, 예를 들어 LC 분자를 포함하는 전기-광학 디스플레이, 예를 들어 LC 디스플레이에서의 층을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "경사" 및 "경사각"은 LC 디스플레이(바람직하게는 PSA 디스플레이) 내의 셀의 표면을 기준으로 LC 매질의 LC 분자의 경사진 정렬을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 본원에서, 경사각은 LC 분자의 세로 분자 축(LC 방향자)과 LC 셀을 형성하는 평면-평행 외부 플레이트의 표면 사이의 평균 각(90° 미만)을 나타낸다. 경사각의 낮은 값(즉, 90° 각으로부터의 큰 편차)은 본원에서 큰 경사에 상응한다. 경사각의 측정을 위한 적합한 방법은 실시예에 제공된다. 달리 지시되지 않는 한, 상기 및 하기 개시된 경사각 값은 이러한 측정 방법에 관한 것이다.
본원에 사용된 용어 "반응성 메소젠" 및 "RM"은 메소젠 또는 액정 골격, 및 이에 부착된 하나 이상의 작용기(중합에 적합하고 "중합성 기" 또는 "P"로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "중합성 화합물"은 중합성 단량체 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "저분자량 화합물"은, "중합체성 화합물" 또는 "중합체"와는 반대로, 단량체이고/이거나, 중합 반응에 의해 제조되지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "비중합성 화합물"은 RM의 중합에 일반적으로 적용되는 조건 하에서 중합에 적합한 작용기를 함유하지 않는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 용어 "메소젠 기"는 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있으며, 이의 인력 및 척력 상호작용의 이방성에 기인하여, 저분자량 또는 중합체성 물질에서 액정(LC) 상을 야기하도록 본질적으로 기여하는 기를 의미한다. 메소젠 기를 함유하는 화합물(메소젠 화합물)은 필수적으로 LC 상 자체를 갖지는 않는다. 메소젠 화합물이 단지 다른 화합물과 혼합된 후 및/또는 중합 후에 LC 상 거동을 나타내는 것이 또한 가능하다. 전형적인 메소젠 기는, 예를 들어, 단단한 막대- 또는 디스크-형상의 단위이다. 메소젠 또는 LC 화합물과 관련하여 사용된 용어 및 정의의 개관은 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제공된다.
본원에 사용된 용어 "광학적 활성" 및 "키랄"은 네마틱 호스트 물질에서 나선 피치(helical pitch)를 유도할 수 있는 물질에 대한 동의어이고, "키랄 도펀트"로도 지칭된다.
본원에 사용된 용어 "스페이서 기"(이하, "Sp"로도 지칭됨)는 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 기재되어 있다(예를 들어, 문헌[Pure Appl. Chem. 2001, 73(5), 888 및 C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참고). 본원에 사용된 용어 "스페이서 기" 또는 "스페이서"는 중합성 메소젠 화합물에서 메소젠 기 및 중합성 기를 연결하는 가요성 기, 예를 들어 알킬렌 기를 의미한다.
상기 및 하기에서,
Figure pct00137
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리이다.
Figure pct00138
기에서, 2개의 고리 원자 사이에 제시된 단일 결합은 벤젠 고리의 임의의 유리 위치에 부착될 수 있다.
상기 및 하기의 "유기 기"는 탄소 또는 탄화수소 기이다.
"탄소 기"는 추가 원자를 함유하지 않거나(예를 들어, -C≡C-), 하나 이상의 추가 원자, 예를 들어, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 임의적으로 함유하고(예를 들어, 카보닐 등), 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기이다. 용어 "탄화수소 기"는 하나 이상의 H 원자, 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어, N, O, S, B, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가로 함유하는 탄소 기이다.
"할로겐"은 F, Cl, Br 또는 I, 바람직하게는 F 또는 Cl, 매우 바람직하게는 F이다.
-CO-, -C(=O)- 및 -C(O)-는 카보닐 기, 즉
Figure pct00139
이다.
탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화 기는, 예를 들어, 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의개의 C 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄형, 분지형 및/또는 고리일 수 있고, 또한 스피로 연결부 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 이로부터 유도된 기이다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자(바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택됨)를 함유하는 상기 정의된 "아릴"이다.
바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 20개, 매우 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 임의로 치환된, 직쇄형, 분지형 또는 환형의 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시, 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 또는 5 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이며, 이때 하나 이상의개의 C 원자는 또한 헤테로 원자, 바람직하게는 N, O, S, Se, Te, Si 및 Ge로부터 선택되는 헤테로 원자로 대체될 수 있다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C1-C20 알킬, C2-C20 알켄일, C2-C20 알킨일, C3-C20 알릴, C4-C20 알킬다이에닐, C4-C20 폴리에닐, C6-C20 사이클로알킬, C4-C15 사이클로알켄일, C6-C30 아릴, C6-C30 알킬아릴, C6-C30 아릴알킬, C6-C30 알킬아릴옥시, C6-C30 아릴알킬옥시, C2-C30 헤테로아릴, C2-C30 헤테로아릴옥시이다.
C1-C12 알킬, C2-C12 알켄일, C2-C12 알킨일, C6-C25 아릴 및 2-C25 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬이되, 비치환되거나, 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 이때 상기 식에서, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있다.
Rx는 바람직하게는 H, F, Cl, CN, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬 사슬이되, 또한, 하나 이상의 비-인접개의 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-으로 대체될 수 있고, 이때 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl으로 대체될 수 있거나, 또는 6 내지 30개의 C 원자로 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 30개의 C 원자로 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기이다.
바람직한 알킬 기는, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는, 예를 들어, 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는, 예를 들어, 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도덱콕시 등이다.
바람직한 아미노 기는, 예를 들어, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 1고리 또는 다고리일 수 있고, 이들은 하나의 고리(예를 들어, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있고, 또한 융합될 수 있거나(예를 들어, 나프틸) 공유 결합될 수 있거나(예를 들어, 바이페닐), 융합된 및 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된 헤테로 원자를 함유한다.
임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 1고리, 2고리 또는 3고리 아릴 기, 및 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 1고리, 2고리 또는 3고리 헤테로아릴 기가 특히 바람직하다. 5-, 6- 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하고, 또한, 하나 이상의 CH 기는 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는, 예를 들어, 페닐, 바이페닐, 테르페닐, [1,1':3',1'']테르페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 9,10-다이하이드로-페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예를 들어, 5-원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 싸이오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이소옥사졸, 1,2-싸이아졸, 1,3-싸이아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-싸이아다이아졸, 1,2,4-싸이아다이아졸, 1,2,5-싸이아다이아졸, 1,3,4-싸이아다이아졸, 6-원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합된 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피자진이미다졸, 퀴놀살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 아이소옥사졸, 벤조싸이아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노싸이아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 싸이에노[2,3b]싸이오펜, 싸이에노[3,2b]싸이오펜, 다이싸이에노싸이오펜, 아이소벤조싸이오펜, 다이벤조싸이오펜, 벤조싸이오펜, 벤조싸이아다이아조싸이오펜, 또는 이들 기의 조합이다.
전술된 및 후술된 아릴 및 헤테로아릴 기는 또한 알킬, 알콕시, 싸이오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비-방향족) 지방족고리 및 헤테로고리 기는 포화된 고리(즉, 배타적으로 단일 결합을 함유하는 고리), 및 또한 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합을 또한 함유할 수 있는 고리)를 둘 모두를 포함한다. 헤테로사이클릭 고리는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se으로부터 선택된 헤테로원자를 함유한다.
(비-방향족) 지방족고리 및 헤테로고리 기는 1고리(즉, 단지 하나의 고리를 함유함)(예를 들어, 사이클로헥산), 또는 다고리(즉, 다수의 고리를 함유함)(예를 들어, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 포화 기가 특히 바람직하다. 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 5 내지 25개의 고리 원자를 갖는 1고리, 2고리 또는 3고리 기가 또한 바람직하다. 5-, 6-, 7- 또는 8-원 탄소고리 기가 바람직하고, 또한, 하나 이상의 C 원자가 Si로 대체될 수 있고/있거나, 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고/있거나, 하나 이상의 비-인접 CH2 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다.
바람직한 지방족 고리 및 헤테로고리 기는, 예를 들어, 5-원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로싸이오퓨란, 피롤리딘, 6-원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로싸이오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘, 7-원 기, 예컨대 사이클로헵탄, 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
바람직한 치환기는, 예를 들어, 용해도-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-끄는 기, 예컨대 불소, 나이트로 또는 나이트릴, 또는 중합체에서 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 벌키 기, 예를 들어, t-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
바람직한 치환기(이하, "LS"로도 지칭됨)는, 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, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있음), 1 내지 20개의 Si 원자를 갖는 임의적으로 치환된 실릴, 또는 6 내지 25개, 바람직하게는 6 내지 15개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 기이고,
이때, Rx는 F, Cl, -CN, 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬이되, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2-기는 임의적으로, O- 및/또는 S-원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl, P- 또는 P-Sp-로 대체되고,
Y1은 할로겐이다.
"치환된 실릴 또는 아릴" 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0, 으로 치환됨을 의미하되, 이때 R0는 H 또는 1 내지 20개의 C 원자로 치환된 알킬이다.
특히 바람직한 치환기 L은, 예를 들어, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 또한 페닐이다.
A1 및 A2는 매우 바람직하게는
Figure pct00140
이되, 이때 L은 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고, r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 특히
Figure pct00141
기는 바람직하게는
Figure pct00142
,
Figure pct00143
,
Figure pct00144
,
Figure pct00145
,
Figure pct00146
또는
Figure pct00147
이다.
중합성 기 P는 중합 반응, 예를 들어, 자유-라디칼 또는 이온성 사슬 중합, 중첨가 또는 중축합, 또는 중합체-유사 반응, 예를 들어 주요 중합체 사슬로의 첨가 또는 축합에 적합한 기이다. 사슬 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 pct00148
,
Figure pct00149
,
Figure pct00150
,
Figure pct00151
, 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- 으로 구성된 군으로부터 선택되고,
이때, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6는 각각, 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고, W7 및 W8은 각각, 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 P-Sp-가 아닌 상기 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3는 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1이고, k3는 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 바람직한 기 P는
CH2=CW1-CO-O-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00152
,
Figure pct00153
,
Figure pct00154
,
Figure pct00155
, 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- 으로 구성된 군으로부터 선택되고,
이때, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3이고, W2 및 W3는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고, W4, W5 및 W6는 각각, 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고, W7 및 W8은 각각, 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k1, k2 및 k3는 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1이고, k3는 바람직하게는 1이고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
매우 구체적으로 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 pct00156
및
Figure pct00157
으로 구성된 군으로부터 선택된다.
더욱 바람직한 중합성 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 군, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다.
스페이서 기 Sp가 단일 결합이 아닌 경우, 바람직하게는 화학식 Sp"-X"이며, 따라서 각각의 라디칼 P-Sp-는 화학식 R-Sp"-X"-와 일치하고,
상기 식에서
Sp"는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬렌이되, F, Cl, Br, I 또는 CN으로 임의적으로 일치환 또는 다치환되며, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 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-로 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 결합이고,
R0 및 R00는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
Y2 및 Y3는 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이다.
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, 상기 식에서, p1은 0 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00는 상기 제시된 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-이되, 상기 식에서, p1 및 q1는 상기 제시된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 Sp"은 각각의 경우에 직쇄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물은 하나 이상의 중합성 기 P로 치환된 스페이서 기 Sp를 포함하여, Sp-P 기가 Sp(P)s(단, s는 2 이상)(분지형 중합성 기)에 상응한다.
상기 바람직한 실시양태에 따른 바람직한 화학식 R의 화합물은 s가 2인 화합물, 즉 Sp(P)2 기를 포함하는 화합물이다. 상기 바람직한 양태에 따른 화학식 P의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식의 기로부터 선택되는 기를 포함한다:
Figure pct00158
상기 식에서, P는 화학식 P에 정의된 바와 같고,
알킬은 단일 결합 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬렌이되, 이는 비치환되거나 또는 F, Cl 또는 CN로 일치환 또는 다치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(R0)=C(R0)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고(이때 R0는 상기 제시된 의미를 가짐),
aa 및 bb는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
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 S3로부터 선택된다.
매우 바람직한 스페이서 기 Sp(P)2는 하기 하위 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00159
상기 및 하기에 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, P는 바람직하게는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드로 이루어진 군, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다.
화합물에 존재하는 모든 중합성 기 P가 동일한 의미를 갖고, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 가장 바람직하게는 메타크릴레이트를 나타내는 상기 및 하기 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물이 더욱 바람직하다.
상기 및 하기에 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, R은 바람직하게는 P-Sp-이다.
상기 및 하기에 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물의 화합물에 있어서, Sp가 단일 결합 또는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1, 또는 -CO-O-(CH2)p1(이때 p1은 2, 3, 4, 5 또는 6임)이고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O-원자 또는 CO-기가, 각각, 벤젠 고리에 연결된 화합물이 더욱 바람직하다.
상기 및 하기에 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물에 있어서, 적어도 하나의 기 Sp가 단일 결합인 화합물이 더욱 바람직하다.
상기 및 하기에 기재된 화학식 P 및 이의 하위 화학식의 화합물의 화합물에 있어서, 적어도 하나의 기 Sp는 단일 결합과는 상이하며, 바람직하게는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1, 또는 -CO-O-(CH2)p1(이때 p1은 2, 3, 4, 5 또는 6임)으로부터 선택되고, Sp가 -O-(CH2)p1-, -O-CO-(CH2)p1 또는 -CO-O-(CH2)p1인 경우, O-원자 또는 CO-기가, 각각, 벤젠 고리에 연결된 화합물이 더욱 바람직하다.
화학식 P에서 매우 바람직한 기 -A1-(Z-A2)z-는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00160
상기 식에서, 적어도 하나의 벤젠 고리는 하나 이상의 기 L로 치환되고, 상기 벤젠 고리는 하나 이상의 기 L 또는 P-Sp-로 임의적으로 추가 치환된다.
바람직한 화학식 P 및 하위 화학식의 화합물은 하기 바람직한 실시양태, 및 임의의 이들의 조합으로부터 선택된다:
- 화합물에서 모든 기 P는 동일한 의미를 갖고,
- -A1-(Z-A2)z-는 화학식 A1, A2 및 A5로부터 선택되고,
- 화합물은 정확히 2개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유하고,
- 화합물은 정확히 3개의 중합성 기(기 P로 표시됨)를 함유하고,
- P는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 옥세탄으로 이루어진 군, 매우 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택되고,
- P는 메타크릴레이트이고,
- 모든 Sp 기는 단일 결합이고,
- 적어도 하나의 Sp 기는 단일 결합이며, 적어도 하나 Sp 기는 단일 결합이 아니고,
- Sp가 단일 결합이 아닌 경우, -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, -(CH2)p2-CO-O-, -(CH2)p2-O-CO-이되, p2는 2, 3, 4, 5 또는 6이고, O-원자 또는 CO-기는, 각각, 벤젠 고리에 연결되고,
- Sp는 단일 결합이거나 또는 -(CH2)p2-, -(CH2)p2-O-, -(CH2)p2- O-CO-, -(CH2)p2-O-CO-이되, p2는 2, 3, 4, 5 또는 6이고, O-원자 또는 CO-기는, 각각, 벤젠 고리에 연결되고,
- R은 P-Sp-이고,
- R은 중합성 기가 아니거나 함유하지 않고,
- R은 중합성 기가 아니거나 함유하지 않고, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬이되, 하나 이상의 비-인접 CH2-기는, O- 및/또는 S-원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-으로 임의적으로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 F, Cl 또는 La,으로 대체되고,
- L 또는 L'은 F, Cl 또는 CN이고,
- L은 F이다.
적합하고 바람직한 화학식 P의 화합물은 하기 화학식로부터 선택된다:
Figure pct00161
Figure pct00162
Figure pct00163
Figure pct00164
Figure pct00165
Figure pct00166
상기 식에서, 개별 라디칼은 하기의 의미를 갖는다:
P1, P2 및 P3는 각각, 서로 독립적으로, 또는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기이고,
Sp1, Sp2 및 Sp3는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합이거나 또는 Sp에 대해 상기 및 하기 제시된 의미 중 하나를 갖는 스페이서 기이며, 특히 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, -(CH2)p1-O-CO- 또는 -(CH2)p1-O-CO-O-이되, p1은 0 내지 12의 정수이며, 또한 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 중 하나 이상은 Raa이되, 단 적어도 하나의 라디칼 P1-Sp1-, P2-Sp2- 및 P3-Sp3- 존재는 Raa와는 상이하고,
Raa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬이되, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 C(R0)=C(R00)-, -C≡C-, -N(R0)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, CN 또는 P1-Sp1-로 대체될 수 있고, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형, 임의적으로 일불소화 또는 다불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(이때 알켄일 및 알킨일 라디칼은 적어도 2개의 C 원자를 갖고, 분지형 라디칼은 적어도 3개의 C 원자를 가짐)이고,
R0, R00는 각각, 서로 독립적으로, 동일하거나 또는 상이하게,, 각각의 경우에, H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
Ry 및 Rz는 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH3 또는 CF3이고,
X1, X2 및 X3는 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합이고,
Z1은 -O-, -CO-, -C(RyRz)- 또는 -CF2CF2-이고,
Z2 및 Z3는 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -(CH2)n-(이때 n은 2, 3 또는 4임)이고,
L은, 각각의 경우에, 동일하거나 또는 상이하게, F, Cl, CN 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형, 임의적으로 일불소화 또는 다불소화된 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F이고,
L' 및 L"은 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.
화학식 P2, P13, P17, P22, P23, P24, P30, P31 및 P32의 화합물이 특히 바람직하다.
삼작용성 화합물 P15 내지 P30, 특히 P17, P18, P19, P22, P23, P24, P25, P26, P30, P31 및 P32이 더욱 바람직하다.
화학식 P1 내지 P32의 화합물에서,
Figure pct00167
기는 바람직하게는
Figure pct00168
,
Figure pct00169
,
Figure pct00170
,
Figure pct00171
,
Figure pct00172
또는
Figure pct00173
이고,
상기 식에서 L은, 각각의 경우에, 동일하거나 또는 상이하게, 상기 또는 하기에 주어진 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-, 더욱 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 특히 F 또는 CH3이다.
본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 키랄 도펀트를 포함한다. 바람직하게는 이러한 키랄 도펀트는 1　μm-1 내지 150　μm-1 범위, 바람직하게는 10　μm-1 내지 100　μm-1 범위의 나선 비틀림력(HTP)의 절대값을 갖는다.
매체가 2개 이상의 키랄 도펀트를 포함하는 경우, 이들은 HTP 값의 반대 부호를 가질 수 있다. 이러한 조건은 각 화합물의 키랄성을 어느 정도 보상할 수 있게 하여, 장치에서 생성된 매질의 다양한 온도 종속 특성을 보상하는 데 사용될 수 있기 때문에 일부 특정 실시양태에서 바람직하다. 그러나, 일반적으로 본 발명에 따른 매질에 존재하는 대부분의, 바람직하게는 모든 키랄 화합물은 이들의 HTP-값의 동일한 부호를 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는 본 발명에 따른 매질에 존재하는 키랄 도펀트는 메소젠 화합물이고, 가장 바람직하게는 자체적으로 메조상을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 모두 HTP의 동일한 대수 부호를 갖는 2개 이상의 키랄 화합물을 포함한다.
개별 화합물의 HTP의 온도 의존성은 높거나 낮을 수 있다. 매체 피치의 온도 의존성은 HTP의 온도 의존성이 다른 화합물을 해당 비율로 혼합하여 보상할 수 있다.
광학 활성 성분의 경우, 다수의 키랄 도펀트가 당업자에게 입수 가능하며(일부는 상업적으로 입수 가능함), 예를 들어, 콜레스테릴 노나노에이트, R- 및 S-811, R- 및 S-1011, R- 및 S-2011, R- 및 S-3011, R- 및 S-4011 또는 CB15(모두 Merck KGaA , 다름슈타트)가 있다.
특히 적합한 도펀트는 하나 이상의 키랄 기 및 하나 이상의 메소젠 기, 또는 키랄 기와 메소젠 기를 형성하는 하나 이상의 방향족 또는 지환식 기를 함유하는 화합물이다.
적합한 키랄 기는, 예를 들어, 키랄 분지형 탄화수소 라디칼, 키랄 에탄 다이올, 바이나프톨 또는 다이옥솔란, 또한 당 유도체, 당 알코올, 당 산, 락트산, 키랄 치환된 글리콜, 스테로이드 유도체, 테르펜 유도체, 아미노산 또는 소수, 바람직하게는 15개의 아미노산 서열로 이루어진 군으로부터 선택되는 1가 또는 다가 키랄 기이다.
바람직한 키랄 기는 당 유도체, 예컨대 글루코스, 만노스, 갈락토스, 프럭토스, 아라비노스 및 덱스트로스; 당 알코올, 예를 들어 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 또는 이의 무수 유도체, 특히 다이안하이드로헥시톨, 예컨대 다이안하이드로소바이드(1,4:3,6-다이안하이드로-D-소바이드, 아이소소바이드), 다이안하이드로만니톨(아이소소르비톨) 또는 디안하이드로이디톨(아이소이디톨); 당 산, 예를 들어, 글루콘산, 굴론산 및 케토굴론산; 키랄 치환된 글리콜 라디칼, 예를 들어, 하나 이상의 CH2 기가 알킬 또는 알콕시로 치환된 모노- 또는 올리고에틸렌 또는 프로필렌 글리콜; 아미노산, 예를 들어, 알라닌, 발린, 페닐글리신 또는 페닐알라닌, 또는 이들 아미노산 중 1 내지 5개의 서열; 스테로이드 유도체 예를 들어, 콜레스테릴 또는 콜산 라디칼; 테르펜 유도체, 예를 들어, 멘틸(menthyl), 네오멘틸(neomenthyl), 캄페일(campheyl), 피네일(pineyl), 테르피닐(terpineyl), 아이소롱기포릴(isolongifolyl), 펜킬(fenchyl), 카레일(carreyl), 미르테닐(myrthenyl), 노필(nopyl), 제라니일(geraniyl), 리나로일(linaloyl), 네릴(neryl), 시트로넬일(citronellyl) 또는 다이하이드로시트로넬릴(dihydrocitronellyl)이다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 공지된 키랄 도펀트의 그룹으로부터 선택되는 키랄 도펀트를 포함한다. 적합한 키랄 기 및 메소젠 키랄 화합물은, 예를 들어, DE　34　25　503, DE　35　34　777, DE　35　34　778, DE　35　34　779 및 DE　35　34　780, DE　43　42　280, EP　01　038　941 및 DE　195　41　820에 기재되어 있다. 또한 예로는 하기 표 F에 열거된 화합물이 있다.
본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 키랄 화합물은 하기 나타낸 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하기 화학식 A-I 내지 A-III 및 A-Ch의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 키랄 도펀트가 특히 바람직하다:
Figure pct00174
상기 식에서,
Ra11, Ra12 및 Rb12는, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-으로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고, 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬이되, 단 Ra12 는 Rb12와는 상이하고
Ra21 및 Ra22는, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-으로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고, 바람직하게는 둘 모두는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬이고,
Ra31, Ra32 및 Rb32는, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬이되, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-으로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고,
바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬이되, 단 Ra32는 Rb32와는 상이하고;
Rz는 H, CH3, F, Cl, 또는 CN, 바람직하게는 H 또는 F이고,
R8은 상기 주어진 Ra11의 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 n-알킬이고,
Z8은 - C(O)O-, CH2O, CF2O 또는 단일 결합, 바람직하게는 -C(O)O-이고,
A11은 하기 A12로서 정의되거나, 또는 대안적으로
Figure pct00175
Figure pct00176
Figure pct00177
, 또는
Figure pct00178
이고,
A12 는
Figure pct00179
,
바람직하게는
Figure pct00180
,
Figure pct00181
,
Figure pct00182
,
Figure pct00183
또는
Figure pct00184
이되, 상기 식에서,
L12는, 각각의 경우에, 서로 독립적으로, 할로겐, CN, 또는 최대 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일, 알콕시 또는 알켄일옥시이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 할로겐, 바람직하게는 메틸, 에틸, Cl 또는 F, 특히 바람직하게는 F으로 대체되고,
A21는
Figure pct00185
Figure pct00186
Figure pct00187
, 또는
Figure pct00188
이고,
A22 는 A12에 대해 주어진 의미를 갖고
A31 은 A11에 대해 주어진 의미를 갖거나
또는 대안적으로
Figure pct00189
이고,
A32 는 A12에 대해 주어진 의미를 갖고,
n2는, 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2이고,
n3는 1, 2 또는 3이고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
하기 화학식의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 도펀트가 특히 바람직하다:
Figure pct00190
Figure pct00191
상기 식에서,
m은, 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, 1 내지 9의 정수이고,
n은, 각각의 경우에, 동일하거나 상이하게, 2 내지 9의 정수이다.
특히 바람직한 화학식 A의 화합물은 화학식 A-III의 화합물이다.
더욱 바람직한 도펀트는 하기 화학식 A-IV의 아이소소바이드, 아이소만니톨 또는 아이소이디톨의 유도체:
Figure pct00192
[상기 식에서,
Figure pct00193
기는
Figure pct00194
바람직하게는 다이안하이드로소르비톨임],
및 키랄 에탄 다이올, 예를 들어, 다이페닐에탄다이올(하이드로벤조인), 특히 하기 화학식 A-V의 3메소젠 하이드로벤조인 유도체:
Figure pct00195
및 도시되지 않은 (S,S) 거울상 이성질체
[상기 식에서,
Figure pct00196
및
Figure pct00197
는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌(이는 또한 L에 의해 일치환, 이치환 또는 삼치환될 수 있음), 또는 1,4-사이클로헥실렌이고,
L은 H, F, Cl, CN 또는 임의적으로 1-7개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이고,
c는 0 또는 1이고,
X는 CH2 또는 -C(O)-이고,
Z0는 -COO-, -OCO-, -CH2CH2- 또는 단일 결합이고,
R0는 1-12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시임]이다.
화학식 IV의 화합물의 예는 하기와 같다:
Figure pct00198
Figure pct00199
화학식 A-IV의 화합물은 WO　98/00428에 기재되어 있다. 화학식 A-V의 화합물은 GB-A-2,328,207에 기재되어 있다.
매우 특히 바람직한 도펀트는 키랄 바이나프틸 유도체(WO 02/94805에 기재), 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체(WO　02/34739에 기재), 키랄 TADDOL 유도체(WO　02/06265에 기재), 및 적어도 하나의 불소화된 가교기 및 말단 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 도펀트(WO　02/06196 및 WO　02/06195에 기재)이다.
하기 화학식 A-VI의 키랄 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00200
상기 식에서,
X1, X2, Y1 및 Y2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬(비치환되거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 또한, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접적으로 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NRx-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-으로 치환될 수 있음), 중합성 기 또는 최대 20개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 또는 아릴(이는 임의적으로 할로겐, 바람직하게는 F로, 또는 중합성 기로 일치환 또는 다치환될 수 있음),
x1 및 x2는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
y1 및 y2는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
B1 및 B2는 각각, 서로 독립적으로, 방향족 또는 부분적으로 또는 완전히 포화된 지방족 6-원 고리이되, 이때 하나 이상의 CH 기는 각각 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 O 또는 S으로 대체될 수 있고,
W1 및 W2는 각각, 서로 독립적으로, -Z1-A1-(Z2-A2)m-R이고, 둘 중 하나는 대안적으로 R1 또는 A3이되, 둘 모두는 동시에 H가 아니거나, 또는
Figure pct00201
는
Figure pct00202
이거나, 또는
Figure pct00203
이고,
U1 및 U2는 각각, 서로 독립적으로, CH2, O, S, CO 또는 CS이고,
V1 및 V2는 각각, 서로 독립적으로, (CH2)n이되, 1 내지 4개의 비-인접 CH2 기는 각각 O 또는 S으로 대체될 수 있고, V1 및 V2 중 하나, 및
Figure pct00204
가
Figure pct00205
인 경우, 둘 모두는 단일 결합이고,
n은 1, 2 또는 3이고,
Z1 및 Z2는 각각, 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRx-, -NRx-CO-, -O-CH2-, -CH2-O-, -S-CH2-, -CH2-S-, -CF2-O-, -O-CF2-, -CF2-S-, -S-CF2-, -CH2-CH2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CF2-CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, 상기 기들 중 2개의 조합(2개의 O 및/또는 S 및/또는 N 원자는 서로 직접적으로 결합되지 않음), 바람직하게는 -CH=CH-COO-, 또는 -COO-CH=CH-, 또는 단일 결합이고,
Rx는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
A1, A2 및 A3는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌(이때 하나 또는 두 개의 비-인접 CH 기는 각각 N으로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥실렌(이때 하나 또는 두 개의 비-인접 CH2 기는 각각 O 또는 S로 대체될 수 있음), 1,3-다이옥솔란-4,5-다이일, 1,4-사이클로헥세닐렌, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 피페리딘-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일 또는 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일(상기 기들 각각은 L으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 또한 A1은 단일 결합일 수 있음)이고,
L은 할로겐 원자, 바람직하게는 F, CN, NO2, 1-7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이되, 하나 이상의 H 원자는 각각 F 또는 Cl으로 대체될 수 있고,
m은 각각의 경우에, 독립적으로, 0, 1, 2 또는 3이고,
R 및 R1은 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5, 각각 1개 또는 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬(이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 각각 -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고, 2개의 O 및/또는 S 원자는 서로 직접적으로 결합되지 않음), 또는 중합성 기다.
하기 화학식 A-VI-1의 키랄 바이나프틸 유도체:
Figure pct00206
[상기 식에서, 고리 B, R0 및 Z0는 화학식 A-IV 및 A-V에 정의된 바와 같고, b는 0, 1, 또는 2임],
특히 하기 화학식 A-VI-1a 내지 A-VI-1c으로부터 선택된 유도체:
Figure pct00207
[상기 식에서, 고리 B, R0 및 Z0는 화학식 A-VI-1에 대해 정의된 바와 같고,
R0는 화학식 A-IV에 대해 정의된 바와 같거나, 또는 H 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,
b는 0, 1 또는 2이고,
Z0는, 특히, -OC(O)- 또는 단일 결합임]
가 특히 바람직하다.
LC 매질에서 하나 이상의 키랄 도펀트(들)의 농도는 바람직하게는 0.001% 내지 20%, 바람직하게는 0.05% 내지 5%, 더 바람직하게는 0.1% 내지 2%, 가장 바람직하게는 0.5%에서 1.5%이다. 이러한 바람직한 농도 범위는 특히 키랄 도펀트 S-4011 또는 R-4011(둘 모두 Merck KGaA 제품) 및 동일하거나 유사한 HTP를 갖는 키랄 도펀트에 적용된다. S-4011에 비해 HTP의 절대값이 더 높거나 더 낮은 키랄 도펀트의 경우, 이러한 바람직한 농도는 S-4011에 대한 상대적인 HTP 값의 비율에 따라 각각 비례적으로 증가 또는 감소되어야 한다.
본 발명에 따른 LC 매질 또는 호스트 혼합물의 피치 p는 바람직하게는 5 내지 50 m, 더욱 바람직하게는 8 내지 30 m 및 특히 바람직하게는 10 내지 20 m의 범위이다.
바람직하게, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 ST-1 내지 ST-19의 화합물의 군으로부터 선택된 안정화제를 포함한다:
Figure pct00208
Figure pct00209
Figure pct00210
Figure pct00211
상기 식에서,
RST는 H, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 또한, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
Figure pct00212
Figure pct00213
-O-, -CO-O-, -O-CO-으로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐에 의해 대체될 수 있고,
Figure pct00214
는
Figure pct00215
Figure pct00216
,
Figure pct00217
,
Figure pct00218
,
Figure pct00219
,
Figure pct00220
,
Figure pct00221
,
Figure pct00222
,
Figure pct00223
,
Figure pct00224
,
Figure pct00225
,
Figure pct00226
,
Figure pct00227
,
Figure pct00228
,
Figure pct00229
,
Figure pct00230
,
Figure pct00231
,
Figure pct00232
,
Figure pct00233
,
Figure pct00234
,
Figure pct00235
,
Figure pct00236
,
Figure pct00237
,
Figure pct00238
,
Figure pct00239
,
Figure pct00240
,
Figure pct00241
,
Figure pct00242
,
Figure pct00243
,
,
Figure pct00244
,
Figure pct00245
,
Figure pct00246
,
Figure pct00247
,
Figure pct00248
Figure pct00249
,
Figure pct00250
,
Figure pct00251
Figure pct00252
,
Figure pct00253
,
Figure pct00254
Figure pct00255
,
Figure pct00256
,
Figure pct00257
,
Figure pct00258
,
Figure pct00259
이고,
ZST는 각각, 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,
L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2이고,
p는 1 또는 2이고,
q는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10이다.
화학식 ST의 화합물 중에서, 하기 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00260
Figure pct00261
Figure pct00262
화학식 ST-3a 및 ST-3b의 화합물에서, n은 바람직하게는 3이다. 화학식 ST-2a의 화합물에서, n은 바람직하게는 7이다.
본 발명에 따른 매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 ST-2a-1, ST-3a-1, ST-3b-1, ST-8-1, ST-9-1 및 ST-12의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다:
Figure pct00263
Figure pct00264
화학식 ST-1 내지 ST-19의 화합물은 바람직하게는 각각 혼합물을 기준으로 0.005 내지 0.5%의 양으로 본 발명에 따른 액정 혼합물에 존재한다.
본 발명에 따른 혼합물이 화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물 군으로부터 선택되는 둘 이상의 화합물을 포함하는 경우, 농도는 혼합물을 기준으로 2개의 화합물의 경우 0.01 내지 1%로 상응하게 증가한다.
그러나, 본 발명에 따른 혼합물을 기준으로 화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물의 전체 비율은 2%를 초과하지 않아야 한다.
본 발명에 따른 혼합물은 하기를 포함한다:
- 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 화학식 I-1 내지 I-14, 매우 바람직하게는 I-1 내지 I-5의 화합물로부터 선택된 화합물; 바람직하게는 > 0% 내지 20%, 더욱 바람직하게, 2 % 내지 16% 또는 3% 내지 15%, 특히 바람직하게는 5% 내지 14% 범위의 총 농도.
본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기를 포함한다:
- 하나 이상의 의 화합물 of 화학식 IIA의 화합물; 바람직하게는 3% 내지 25%, 더욱 바람직하게는 6% 내지 20%, 특히 바람직하게는 8% 내지 15% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IIA 및 IIB의 화합물; 바람직하게는 5% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 8% 내지 25%, 특히 바람직하게는 10% 내지 20% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IID의 화합물; 바람직하게는 5% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 8% 내지 25%, 특히 바람직하게는 10% 내지 20% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IIA 및 IID의 화합물; 바람직하게는 8% 내지 35%, 더욱 바람직하게는 12% 내지 30%, 특히 바람직하게는 15% 내지 26% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IIA의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIB의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IID의 화합물; 바람직하게는 30% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 35% 내지 55%, 특히 40% 내지 50% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IIA의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIB의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIC의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IID의 화합물; 바람직하게는 30% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 35% 내지 55%, 특히 40% 내지 50% 범위의 총 농도;
- 하나 이상의 화학식 III 및/또는 IIIA-1 및/또는 IIIA-2, 바람직하게는 화학식 III-2 및/또는 III-3의 화합물; 바람직하게는 2% 내지 25%, 더욱 바람직하게는 6% 내지 23%, 특히 바람직하게는 8 내지 20% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 I 및 화학식 IV의 화합물; 바람직하게는 35% 내지 75%, 더욱 바람직하게는 40 % 내지 65%, 특히 바람직하게는 45% 내지 55% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 I 및 화학식 IV 및 IVb의 화합물; 바람직하게는 35% 내지 70%, 더욱 바람직하게는 40 % 내지 65%, 특히 바람직하게는 45% 내지 60% 범위의 총 농도.
특히, 매질은 하기를 포함한다:
- 하나 이상의 화학식 CCOY-n-Om 및/또는 COY-n-Om의 화합물
- 하나 이상의 화합물 CY-n-Om, 특히 CY-3-O4, CY-5-O4 및/또는 CY-3-O2; 바람직하게는 1% 내지 20%, 바람직하게는 2% 내지 15%, 매우 바람직하게는 3 내지 10% 또는 3 내지 8% 범위의 총 농도;
및/또는
- CPY-n-Om, 특히 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2; 바람직하게는 > 0.5　%, 특히 7% 내지 20　%의 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화합물 CCY-n-Om; 바람직하게는 CCY-4-O2, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-3-O1 및/또는 CCY-5-O2; 바람직하게는 >　3　%, 특히 5 내지 15　%의 농도;
및/또는
- CLY-n-Om, 바람직하게는 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3, 바람직하게는 전체 혼합물 기준으로 > 5　%, 특히 15 내지 30　%, 매우 바람직하게는 20 내지 25%의 농도;
및/또는
- CLY-n-Om 및 CY-n-Om; 바람직하게는 전체 혼합물 기준으로 10 내지 80　%의 농도,
및/또는
- CLY-n-Om 및 PY-n-Om, 바람직하게는 CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3 및/또는 CLY-4-O2 및 PY-3-O2 및/또는 PY-1-O2; 바람직하게는 전체 혼합물 기준으로 5 내지 35　%, 더욱 바람직하게는 15 내지 33%의 농도;
및/또는
- CC-V-V; 바람직하게는 전체 혼합물 기준으로 5 내지 50　%의 농도;
및/또는
- 화학식 CC-3-V1 및/또는 CC-4-V1의 화합물(들); 5 내지 40%, 더욱 바람직하게는 15% 내지 35%, 특히 바람직하게는 20% 내지 30% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 B-nO-Om 및/또는 B(S)-nO-Om의 화합물, 특히 화합물 B(S)-2O-O4 및/또는 B(S)-2O-O5; 바람직하게는 2 내지 10　% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 B-nO-Om 및/또는 B(S)-nO-Om의 화합물, 특히 화합물 B(S)-2O-O4 및/또는 B(S)-2O-O5, 및/또는 화학식 COB(S)-n-Om, 특히 CO(B)S-2-O4의 화합물; 5 내지 20%, 바람직하게는 7 내지 17% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 B-nO-Om 및/또는 B(S)-nO-Om의 화합물, 특히 화합물 B(S)-2O-O5, 바람직하게는 2 내지 10　%, 및 화합물 CC-3-V1 및/또는 화합물 CC-4-V1; 10 내지 30　%, 바람직하게는 15 내지 20% 범위의 총 농도;
및/또는
- 0.1% 내지 3%의 화합물 PPGU-3-F,
및/또는
- >0% 내지 10%의 화합물 PGIY-nO-Om,
및/또는
- 0.1% 내지 1%의 화합물 CCQU-n-F,
및/또는
- 0 내지 5%의 화학식 Va, 특히 Va-2의 화합물.
바람직하게, 매질은 추가로 하기를 포함한다:
- 하나 이상의 화학식 IVa-2의 화합물; 1 내지 20%, 바람직하게는 8 내지 18% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 IVb-1의 화합물; 1 내지 10%, 바람직하게는 2 내지 9% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 V-16의 화합물; 1 내지 12%, 바람직하게는 2 내지 10% 범위의 총 농도;
및/또는
- 하나 이상의 화학식 V-10의 화합물; 4 내지 30%, 바람직하게는 5 내지 25%범위의 총 농도.
본 발명은 더욱이 유전체로서, 제1항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전자-광학 디스플레이에 관한 것이며, 이때 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 매질은 바람직하게는 -20℃ 이하 및 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 및 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 및 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 매질은 70℃ 이상, 바람직하게는 74℃ 이상의 등명 온도를 갖는다.
본원에서, "네마틱 상을 갖는다"는 것은, 한편으로 상응하는 온도에서의 저온에서 스멕틱 상(smectic phase) 및 결정화가 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 네마틱 상으로부터 가열해도 등명화(clearing)가 나타나지 않음을 의미한다. 저온에서의 관찰은 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고 100시간 이상 동안의 전기-광학적 사용에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에서의 보관에 의해 검증된다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 보관 안정성이 1000시간 이상인 경우, 매질은 상기 온도에서 안정한 것으로 평가된다. -30℃및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500시간 및 250시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.
액정 혼합물은 바람직하게는 60K 이상의 네마틱 상 범위, 및 20℃에서 최대 30 mm2ㆍs-1의 유동 점도 υ20를 갖는다.
혼합물은 -20℃ 이하, 바람직하게는 -30℃ 이하, 매우 바람직하게는 -40℃ 이하의 온도에서 네마틱이다.
액정 혼합물에서 복굴절률 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.15, 매우 바람직하게는 0.09 내지 0.14이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 0.085 내지 0.105, 바람직하게는 0.090 내지 0.100, 특히 0.092 내지 0.094 범위의 복굴절률을 갖는다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 -1.5 내지 -8.0, 바람직하게는 -3.0 내지 - 5.0, 특히 -3.5 내지 -4.5의 유전 이방성 Δε을 갖는다.
20℃에서 회전 점도 γ1는 바람직하게　　160 mPaㆍs 이하, 특히　130　mPaㆍs 이하이다.
본 발명에 따른 매질은 15 이상, 바람직하게는 15.3 이상, 매우 바람직하게는 15.4 이상, 특히 15.5 또는 15.6 이상의 평균 탄성 상수 Kavg를 갖는다.
본 발명에 따른 매질은 7.5 또는 7.4 또는 7.3 또는 7.2 이하, 바람직하게는 6.7 이하, 더욱 바람직하게는 6.5 이하, 특히 6.3 이하의 γ1/K1 값을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀의 전압 유지율에 대해 높은 값을 갖는다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 임계 전압을 갖는 액정 매질은 더 높은 어드레싱 전압 또는 임계 전압을 갖는 액정 매질보다 낮은 전압 유지율을 나타내며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명에 있어서, 용어 "유전 양성 화합물"은 1.5 초과의 Δε을 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 호스트에 10%의 화합물을 용해시키고, 각각의 경우 1 kHz에서 20 μm의 층 두께를 갖는 적어도 하나의 테스트 셀에서 생성된 혼합물의 정전용량을 수직(homeotropic) 및 균질(homogeneous) 표면 정렬로 측정함으로써 결정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5V 내지 1.0V이지만, 조사된 각 액정 혼합물의 정전용량 임계치보다 항상 낮다.
본 발명에 대해 제시되는 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 애플리케이션, 예를 들어, VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PSA(중합체 유지 VA) 및 PS-VA(중합체 안정화 VA)에 적합하다. 또한 음의 Δε을 갖는 IPS(면내 스위칭) 및 FFS(프린지 필드 스위칭) 애플리케이션에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이의 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 하나 이상의 개별 화합물로 구성되는 2개의 성분 A 및 B를 포함한다.
성분 A는 상당히 음의 유전 이방성을 가지며 네마틱 상에 -0.5 이하의 유전 이방성을 부여한다. 하나 이상의 화학식 I의 화합물 외에, 이는 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물, 추가로 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 포함한다.
성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 85%이다.
성분 A에 대해, -0.8 이하의 Δε 값을 갖는 하나의 (또는 그 이상의) 개별 화합물이 바람직하게는 선택된다. 상기 값은 더 큰 음수여야 하며, 전체 혼합물에서 비율 A가 작아진다.
성분 B는 20℃에서 현저한 네마토겐성(nematogeneity) 및 30　mm2ㆍs-1 이하, 바람직하게는 25　mm2ㆍs-1 이하의 유동 점도를 갖는다.
다수의 적합한 물질이 문헌으로부터 당업자에게 공지되어 있다. 하기 화학식 O-17의 화합물이 특히 바람직하다:
성분 B에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18　mm2ㆍs-1 미만, 바람직하게는 12　mm2ㆍs-1 미만의 유동 점도를 갖는, 극히 낮은 점도의 네마틱 액정이다.
성분 B는 모노트로픽(monotropic) 또는 에난티오트로픽(enantiotropic) 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며, 매우 저온으로의 하강 시 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되면, 이들 물질의 네마토젠성은 성취되는 스멕틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
혼합물은 임의적으로 또한 1.5 이상의 Δε의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 성분 C를 포함할 수 있다. 이런 소위 양의 화합물은 일반적으로 전체 혼합물을 기준으로 20 중량% 이하의 양으로 음의 유전 이방성 혼합물 중에 존재한다.억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물 외에, 매질은 바람직하게는 4 내지 15, 특히 5 내지 12, 및 특히 바람직하게 10개 미만의, 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 포함한다.
화학식 IB의 화합물 및 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC 및 임의적으로 IV-1의 화합물 외에, 다른 성분이 또한 전체 혼합물의 예컨대 최대 45%, 바람직하게는 최대 35%, 특히 최대 10%의 양으로 존재할 수도 있다.
다른 성분들은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토제닉(nematogenic) 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 테르페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의적으로는 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터 부류로부터의 공지의 물질로부터 선택된다.
이런 유형의 액정 상의 성분으로서 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV인 것을 특징으로 할 수 있다:
Figure pct00265
상기 식에서, L 및 E 각각은 1,4-이치환 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산계, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀴나졸린 및 테트라하이드로퀴나졸린에 의해 형성된 기로부터의 카보- 또는 헤테로사이클릭 고리 시스템이고,
G는
Figure pct00266
또는 C-C 단일 결합이고, Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN이고, R20 및 R21 각각은 최대 18, 바람직하게는 최대 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥이거나, 또는 상기 라디칼 중 하나는 택일적으로 CN, NC, NO2, NCS, CF3, SF5, OCF3, F, Cl 또는 Br이다.
이들 화합물의 대부분에서 R20 및 R21은 서로 상이하고, 이들 라디칼 중 하나는 보통 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환기들의 다른 변이체가 또한 일반적이다. 많은 이러한 물질 또는 이들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 모든 이러한 물질은 문헌으로부터 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 VA, IPS 및 FFS 혼합물이 예컨대 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물도 포함할 수 있음이 당업자에게 명확하다.
화학식 P의 화합물은 임의적으로 본 발명에 따른 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 5　중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2　중량%의 농도로 혼합물에 첨가된다. 이러한 혼합물은 또한, 예를 들어, U.S. 6,781,665에 기재된 개시제를 임의적으로 포함할 수 있다. 개시제, 예를 들어 Irganox-1076 (BASF)는 바람직하게는 0 내지 1　%의 양으로 중합성 화합물을 포함하는 혼합물에 첨가될 수 있다. 이러한 유형의 혼합물은 디스플레이 패널을 채운 후 액정 혼합물에서 일어나도록 의도된 소위 중합체-안정화된 VA 모드(PS-VA) 또는 PSA(중합체 유지된 VA)에 사용될 수 있다. 이를 위한 전제 조건은 LC 호스트의 액정 화합물이 반응성 메조겐의 중합 조건에서, 즉 일반적으로 320 내지 360nm 파장 범위에서 UV에 노출될 때 반응하지 않는다는 것이다. 알켄일 측쇄를 포함하는 액정 화합물, 예를 들어, CC-3-V는 반응 RM에 대한 중합 조건(UV 중합) 하에서 반응을 나타내지 않으므로, 여기서, 이러한 화합물은 RM으로 간주되지 않는다.
본 발명에 따른 화합물은 문헌에 기재된 공지된 방법에 의해 또는 이와 유사하게, 상기 반응에 대해 공지된 적절한 반응 조건 하에서 합성될 수 있다(예를 들어, 문헌 [Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]과 같은 표준 연구 참조). 그 자체로 공지되어 있는 변형들도 여기서 사용될 수 있지만, 본원에서는 언급하지 않도록 한다. 특히, 이는 하기 반응식에 기재된 방법으로 또는 이와 유사하게 제조될 수 있다. 본 발명의 화합물을 제조하기 위한 추가 방법은 실시예로부터 채택될 수 있다.
명시적으로 전술되지 않은 다른 메소젠 화합물이 본 발명에 따른 매질에 임의적으로 및 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 당업자에게 공지되어 있다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 그러나, 당업자에게 바람직하게 사용되는 화합물과의 바람직한 혼합물 컨셉 및 이들의 각각의 농도 및 서로의 조합을 보여준다. 또한, 실시예는 수득가능한 속성 및 속성 조합을 보여준다.
본 발명 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 하기 표 A 내지 C에 따라 수행되는 화학식으로의 전환에 의해 두문자어으로써 제시된다. 모든 라디칼 CnH2n+1, CmH2m+1 및 ClH2l+1 또는 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l는 직쇄형 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이며, 각각의 경우에, 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는다. 바람직하게는 n, m 및 l은 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7이다. 표 A는 화합물의 중심의 고리 요소에 대한 기호를 제시하고, 표 B는 가교 단위를 열거하고, 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 대한 기호의 의미를 열거한다. 두문자어는 임의적인 연결기를 갖는 고리 요소에 대한 기호에 이어서 첫 번째 -(하이픈) 및 좌측 말단기에 대한 기호, 및 두 번째 - 및 우측 말단기에 대한 기호로 구성된다. 표 D는 화합물의 예시적인 구조를 이의 각각의 약어와 함께 제시한다:
[표 A] 고리 요소
Figure pct00267
Figure pct00268
Figure pct00269
표 B: 가교 단위
Figure pct00270
표 C: 말단 기
Figure pct00271
Figure pct00272
상기 표에서, n 및 m은 각각의 정수이고, 3개의 점 "..."은 상기 표의 다른 약어의 자리이다.
화학식 I, IIA, IIB, IIC 및/또는 IID의 화합물 외에도, 본 발명에 따른 혼합물은 하기 언급된 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기의 약어가 사용된다:
n, m, k 및 l은 서로 독립적으로 정수, 바람직하게는 1 내지 9의 정수, 1 내지 7의 정수이고, k 및 l은 또한 0일 수도 있고, 바람직하게는 0 내지 4, 보다 바람직하게는 0 또는 2, 가장 바람직하게는 2이고, n은 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5이고, "-nO-" 조합에서, n은 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 2 또는 4이고, m은 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5이고, "-Om" 조합에서, m은 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 2 또는 4이다. "-IVm" 조합은 바람직하게는 "2V1"이다.)
표 D
Figure pct00273
Figure pct00274
Figure pct00275
Figure pct00276
Figure pct00277
Figure pct00278
Figure pct00279
Figure pct00280
Figure pct00281
Figure pct00282
Figure pct00283
Figure pct00284
Figure pct00285
Figure pct00286
Figure pct00287
Figure pct00288
Figure pct00289
Figure pct00290
표 E
표 E는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 사용될 수 있는 키랄 도펀트를 나타낸다.
Figure pct00291
Figure pct00292
Figure pct00293
Figure pct00294
Figure pct00295
표 F
표 F는 본 발명에 따른 LC 매질에 사용될 수 있는 예시적인 반응성 메소젠 화합물을 나타낸다.
Figure pct00296
Figure pct00297
Figure pct00298
Figure pct00299
Figure pct00300
Figure pct00301
Figure pct00302
Figure pct00303
Figure pct00304
Figure pct00305
Figure pct00306
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Figure pct00310
Figure pct00311
Figure pct00312
Figure pct00313
Figure pct00314
Figure pct00315
Figure pct00316
Figure pct00317
Figure pct00318
Figure pct00319
Figure pct00320
Figure pct00321
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은, 바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-144의 중합성 화합물로부터 선택된, 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다. 이들 중, 화합물 RM-1, RM-4, RM-8, RM-17, RM-19, RM-35, RM-37, RM-39, RM-40, RM-41, RM-48, RM-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-152가 특히 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 화학식 RM-145 내지 RM-152, 매우 바람직하게는 화학식 RM-147 내지 RM-152으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 화합물을 포함한다.
표 G
표 G는 화학식 P의 중합성 화합물과 함께 본 발명에 따른 SA-VA 및 SA-FFS 디스플레이를 위한 LC 매질에 사용될 수 있는 수직 정렬을 위한 자가 정렬 첨가제를 나타낸다:
Figure pct00322
Figure pct00323
Figure pct00324
Figure pct00325
Figure pct00326
Figure pct00327
Figure pct00328
Figure pct00329
Figure pct00330
Figure pct00331
Figure pct00332
Figure pct00333
Figure pct00334
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 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-44로부터 선택된 하나 이상의 SA 첨가제와 화학식 P의 하나 이상의 RM을 조합으로 포함한다.
실시예:
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명하기 위한 것이다. 실시예에서, m.p.는 융점이고, C는 액정 물질의 등명점(섭씨 단위)이고, 비등점은 m.p로 표시된다. 뿐만 아니라: C는 결정질 고체 상태, S는 스멕틱 상(상 유형을 나타냄)이고, N은 네마틱 상태, Ch는 콜레스테릭 상, I는 등방성 상, Tg는 유리 전이 온도이다. 두 기호 사이의 숫자는 변환 온도를 섭씨로 나타낸다.
단일 화합물의 광학 이방성 Δn의 측정에 사용되는 호스트 혼합물은 상용 혼합물 ZLI-4792 (Merck KGaA)이다. 유전 이방성 Δε는 상용 혼합물 ZLI-2857을 사용하여 측정된다. 조사할 화합물의 물리적 데이터는 조사할 화합물을 첨가하고 사용된 화합물의 100%로 외삽한 후 호스트 혼합물의 유전 상수 변화로부터 수득한다. 일반적으로, 용해도에 따라 조사할 화합물의 10%를 호스트 혼합물에 용해시킨다.
달리 지시되지 않는 한, 부 또는 퍼센트 데이터는 중량부 또는 중량 퍼센트를 나타낸다.
상기 및 하기에서,
V0: 20℃에서의 정전용량 임계치 [V],
ne: 20℃ 및 589 nm에서 이상 굴절률,
no: 20℃ 및 589 nm에서 정상 굴절률,
Δn: 20℃ 및 589 nm에서 광학 이방성,
ε⊥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 직각인 유전율,
ε∥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율,
Δε: 20℃ 및 1 kHz에서 유전 이방성,
cl.p., T(N,I): 등명점 [℃]
γ1 : 20℃에서 측정된 회전 점도 [mPaㆍs],
K1: 20℃에서의 탄성 상수, "스플레이" 변형 [pN],
K2: 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림" 변형 [pN],
K3: 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형 [pN],
Kavg.: 20℃에서
Figure pct00335
로서 정의된 평균 탄성 상수 [pN], 및
LTS : 저온 안정성(네마틱 상), 명시된 대로 테스트 셀 또는 벌크에서 결정.
달리 지시되지 않는 한, 온도에 대해 본원에 제시된 모든 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S,N), 및 등명점 T(N,I) 또는 cl.p.는 섭씨 온도(℃)로 표시된다. M.p.: 융점. 또한, Tg = 유리 상태, C = 결정 상태, N = 네마틱 상, S = 스멕틱 상, 및 I = 등방성 상이다. 상기 기호 사이의 숫자는 전이 온도를 나타낸다.
본 발명에서 "임계 전압"이라는 용어는 달리 명시적으로 나타내지 않는 한, 프리데릭스 임계치(Freedericksz threshold)라고도 하는, 정전용량 임계치(V0)에 관한 것이다. 실시예에서, 일반적으로 광학 임계값은 10% 상대 대조 전압(V10)로 표시될 수도 있다.
정전용량 임계 전압의 측정에 사용되는 디스플레이는 20 μm 거리의 2개의 평면 평행 유리 외부 플레이트로 구성되며, 외부 플레이트 각각은 내부에 전극 층 및 상단에 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 가져, 액정 분자의 호메오트로픽 에지 정렬을 유발한다.
경사각의 측정에 사용되는 디스플레이 또는 테스트 셀은 4 μm 간격의 2개의 평면-평행 유리 외부 플레이트로 이루어지며, 외부 플레이트 각각은 내부에 전극 층 및 상단에 폴리이미드 정렬 층을 갖고, 상기 2개의 폴리이미드 층은 서로 역평행하게 러빙되고 액정 분자의 호메오트로픽 가장자리 정렬을 유발한다.
달리 지시되지 않는 한, VHR은 일본 TOYO Corporation의 상용 기기 모델 LCM-1(O0004)에서 20℃(VHR20) 및 100℃(VHR100)의 오븐에서 5분 후에 측정된다. 사용된 전압의 주파수는 더 정확하게 표시되지 않는 한 1Hz 내지 60Hz 범위이다.
UV 조사에 대한 안정성은 Xenon 램프 NXE1500B를 사용하여 독일 Heraeus의 상용 장비인 "Suntest CPS+"에서 조사한다. 밀봉된 테스트 셀은 명시적으로 표시되지 않는 한 추가 가열 없이 2.0시간 동안 조사한다. 300nm 내지 800nm 파장 범위에서 조사 전력은 765W/m2 V이다. 310nm의 에지 파장을 갖는 UV "차단" 필터는 소위 윈도우 글래스 모드를 시뮬레이션하기 위해 사용된다. 각 일련의 실험에서, 각 조건에 대해 최소 4개의 테스트 셀을 조사하고 각각의 결과를 해당 개별 측정의 평균으로 한다.
일반적으로 UV 조사 또는 LCD 백라이트와 같은 노출로 인해 발생하는 전압 유지율(D)의 감소는 하기 방정식(1)에 따라 결정된다:
Figure pct00336
"LTS"로도 공지된 저온 안정성, 즉 저온에서 개별 성분의 자발적인 결정화 또는 스멕틱 상의 발생에 대한 벌크 내 LC 혼합물 안정성을 조사하기 위해, 경우에 따라 각각 약 1 g의 물질을 포함하는 여러 개의 밀봉된 병을 하나 이상의 주어진 온도, 일반적으로 -10℃, -20℃, -30℃ 및/또는 -40℃에서 저장하고, 시각적으로 상전이가 관찰되는지 여부를 일정한 간격으로 검사한다. 주어진 온도에서 샘플 중 첫 번째 샘플이 변화 시간을 나타내자마자 기록한다. 변화가 관찰되지 않은 마지막 검사까지의 시간을 각각의 LTS로 기록한다.
비저항이 계산되는 이온 밀도는 3.2 μm 셀 갭을 갖는 AL16301 폴리이미드(JSR Corp., 일본)가 있는 VHR 테스트 셀을 사용하여 일본 Toyo Corporation의 상업적으로 입수가능한 LC 재료 특성 측정 시스템 모델 6254를 사용하여 측정한다. 측정은 60℃ 또는 100℃의 오븐에서 5분 동안 보관한 후에 수행된다.
소위 "HTP"는 LC 매질에서 광학 활성 또는 키랄 물질의 나선형 비틀림력을 나타낸다(μm 단위). 달리 명시하지 않는 한, HTP는 20℃의 온도에서 시판되는 네마틱 LC 호스트 혼합물 MLD-6260(Merck KGaA)에서 한다.
등명점은 Mettler Thermosystem FP900을 사용하여 측정한다. 광학 이방성(Δn)은 Abbe-Refraktometer H005 (589nm, 20℃에서 나트륨-스펙트럼 램프 Na10)를 사용하여 측정한다. 유전 이방성(Δε)은 20℃에서 LCR-Meter E4980A/Agilent (G005) (JALS 2096-R1를 갖는 ε-병렬-셀)을 사용하여 측정한다. 문턱 전압(turn on voltage; V0)는 20℃에서 LCR-Meter E4980A/Agilent (G005) (JALS 2096-R1를 갖는 ε-병렬-셀)를 사용하여 측정한다. 회전 점도 (γ1)는 20℃에서 TOYO LCM-2 (0002) (JALS 2096-R1를 갖는 감마 1 네가티브 셀)를 사용하여 측정한다. 탄성 상수 (K1, 스플레이)는 20℃에서 LCR-Meter E4980A/Agilent (G005) (JALS 2096-R1를 갖는 병렬-셀)를 사용하여 측정한다. K3: 탄성 상수(K3, 벤드) 20℃에서 LCR-Meter E4980A/Agilent (G005) (JALS 2096-R1를 갖는 ε-병렬-셀)를 사용하여 측정한다. 탄성 상수의 측정은 당업자에게 공지되어 있으며, 논문[M. J. Bradshaw and E. P. Raynes, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1983, Vol. 91, pages 145-155]의 147 쪽에 기재되어 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 출원의 모든 농도는 중량 퍼센트로 표시되며, 용매 없이 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 전체로서의 상응하는 혼합물과 관련된다. 모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status 1997, Merck KGaA, 독일]에 따라 결정되며 달리 명시되지 않는 한 20℃의 온도를 적용한다.
음의 유전 이방성을 갖는 하기 혼합물 실시예는 특히 적어도 하나의 평면 정렬층을 갖는 액정 디스플레이, 예를 들어, IPS 및 FFS 디스플레이, 특히 UB-FFS ( = 초휘도 FFS), 및 VA 디스플레이에 적합하다.
혼합물 실시예 및 비교 실시예
비교 혼합물 C-1 및 혼합물 실시예 N-1 내지 N-64는 하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는다.
Figure pct00337
Figure pct00338
Figure pct00339
Figure pct00340
비교예 C-1은 조성, 등명화 온도, 유전 이방성 및 복굴절률 면에서 혼합물 N-1 및 N-2와 매우 유사하지만, 화학식 I의 화합물을 함유하지 않는다. 혼합물 실시예 N-1 및 N-2을 매질 C-1와 비교한 결과 예상외로 상당히 개선된 (낮은) 본 발명의 액정 매질의 η1/K1 값이 상당히 개선된 (낮아진) 것을 나타냈는데, 이것은 화학식 I의 화합물을 사용하여 매질을 포함하는 디스플레이의 더 빠른 전환을 초래하기 때문이다(표 1 참조). 또한, Kavg의 값은 실질적으로 변경되지 않거나 개선되었으며, 이는 변경되지 않거나 개선된 높은 명암비에 해당한다.
Figure pct00341
Figure pct00342
Figure pct00343
Figure pct00344
Figure pct00345
Figure pct00346
Figure pct00347
Figure pct00348
Figure pct00349
하기 혼합물 N-11 내지 N-40은 상기 표시된 안정화제를 추가로 포함한다. 표에 주어진 호스트 혼합물의 양과 안정화제의 양을 합하면 100중량%가 된다.
Figure pct00350
Figure pct00351
키랄 네마틱 혼합물 N-45는 99.20%의 혼합물 N-11 및 0.80%의 하기 키랄 도펀트 S-2011로 구성된다:
Figure pct00352
혼합물 N-45는 UV 로딩 하에서 매우 높은 안정성을 특징으로 하며, 향상된 스위칭 시간을 보여준다.

Claims (18)

  1. 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물:
    Figure pct00353

    [상기 식에서,
    R1은 H 또는 1 내지 15개의　C 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로
    Figure pct00354
    ,
    Figure pct00355
    ,
    Figure pct00356
    ,
    Figure pct00357
    ,
    Figure pct00358
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 또한 대체될 수 있고,
    Figure pct00359
    은
    Figure pct00360
    ,
    Figure pct00361
    ,
    Figure pct00362
    ,
    Figure pct00363
    ,
    Figure pct00364
    ,
    Figure pct00365
    ,
    Figure pct00366
    ,
    Figure pct00367
    ,
    Figure pct00368
    ,
    Figure pct00369
    ,
    Figure pct00370
    ,
    Figure pct00371
    ,
    Figure pct00372
    ,
    Figure pct00373
    또는
    Figure pct00374
    이고,
    Y1은 H 또는 CH3이고,
    n은 0 또는 1이고,
    v는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6임]
    및
    하기 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
    Figure pct00375

    [상기 식에서,
    R2A, R2B, R2C 및 R2D는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 최대 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 이는 비치환되거나, CN 또는 CF3으로 일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 일치환되고, 또한, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기가 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
    Figure pct00376
    ,
    Figure pct00377
    ,
    Figure pct00378
    ,
    Figure pct00379
    ,
    Figure pct00380
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고;
    L1 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2이고,
    Y는 H, F, Cl, CF3, CHF2 또는 CH3이고;
    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 0 또는 1이고;
    v는 1 내지 6의 정수이고,
    이때 화학식 I의 화합물은 화학식 IID로부터 제외됨]
    을 포함하는, 액정 매질.
  2. 제1항에 있어서,
    화학식 I에서,
    Figure pct00381
    이
    Figure pct00382
    이고, n이 1인, 액정 매질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00383

    상기 식에서,
    R11 및 R12는 각각, 서로 독립적으로, H, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로
    Figure pct00384
    ,
    Figure pct00385
    ,
    Figure pct00386
    ,
    Figure pct00387
    ,
    Figure pct00388
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐에 의해 또한 대체될 수 있고,
    A1은, 각각의 경우에, 서로 독립적으로,
    a) 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼(이때, 하나 또는 두 개의 비-인접 CH2 기는 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있음),
    b) 1,4-페닐렌 라디칼(이때, 하나 또는 두 개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 또는
    c) 스파이로[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-다이일의 군으로부터의 라디칼
    이되, 여기서 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자로 일치환 또는 다치환될 수 있고,
    n은 0, 1 또는 2이고,
    Z1은, 각각의 경우에, 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 CHF2이고,
    W는 O 또는 S이다.
  4. 제3항에 있어서,
    화학식 III에서 W가 S인, 액정 매질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00389

    상기 식에서,
    R11 및 R12는 동일하거나 또는 상이하게, H, 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는 임의적으로, 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
    Figure pct00390
    ,
    Figure pct00391
    ,
    Figure pct00392
    ,
    Figure pct00393
    ,
    Figure pct00394
    ,-O-, -CO-O- 또는 -O-CO-으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 할로겐에 의해 대체될 수 있다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 20℃에서 15 pN 초과의 평균 탄성 상수 Kavg를 갖는, 액정 매질:
    이때 Kavg는
    Figure pct00395

    로서 정의되고, K1 및 K3는 각각 스플레이 및 굽힘 탄성 상수이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00396

    상기 식에서,
    R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일이고,
    R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일이다.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 하기 하위 화학식의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00397
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00398

    상기 식에서,
    R51 및 R52는 동일하거나 상이하게, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시이고,
    Figure pct00399
    및
    Figure pct00400
    는 동일하거나 상이하게,
    Figure pct00401
    ,
    Figure pct00402
    ,
    Figure pct00403
    ,
    Figure pct00404
    ,
    Figure pct00405
    또는
    Figure pct00406
    이고,
    Z51 및 Z52는 각각, 서로 독립적으로, -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합이고,
    n은 1 또는 2이다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 키랄 도펀트를 포함하는, 액정 매질.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 매질이 하나 이상의 하기 화학식 P의 중합성 화합물을 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00407

    상기 식에서,
    P는 중합성 기이고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    A1 및 A2는 동일하거나 상이하게, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖는 방향족, 헤테로방향족, 지방족고리 또는 헤테로고리 기이고, 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고, 비치환되거나, 또는 L에 의해 일치환 또는 다치환되고,
    L은 F, Cl, -CN, P-Sp- 또는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 사이클릭 알킬이되, 이때 하나 이상의 비-인접 CH2-기는 임의적으로, O- 및/또는 S-원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체되고, 하나 이상의 H 원자는 각각 임의적으로 P-Sp-, F 또는 Cl로 대체되고,
    Z1은 -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 R00는 동일하거나 상이하게, H 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
    R은 H, L, 또는 P-Sp-이고,
    z는 0, 1, 2 또는 3이고,
    n1은 1, 2, 3 또는 4이다.
  12. 제11항에 있어서,
    화학식 P의 중합성 화합물이 중합되는, 액정 매질.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법으로서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을, 제1항의 화학식 IIA, IIB, IIC 및 IID로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물과, 임의적으로 하나 이상의 메소젠 또는 액정 화합물 및/또는 제11항에 따른 중합성 화합물, 및/또는 하나 이상의 첨가제와 혼합하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 매질을 포함하는 액정 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서,
    디스플레이가 PSA 디스플레이인, 액정 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서,
    디스플레이가 PS-VA, PS-IPS, PS-FFS, PS-UB-FFS, 중합체 안정화된 SA-VA 또는 중합체 안정화된 SA-FFS 디스플레이인, 액정 디스플레이.
  17. 제14항에 있어서,
    디스플레이가 VA, IPS, U-IPS, FFS, UB-FFS, SA-FFS 또는 SA-VA 디스플레이인, 액정 디스플레이.
  18. 전기-광학 디스플레이에서 제1항 내지 제12항 중 하나 이상에 따른 액정 매질의 용도.
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