KR101902726B1

KR101902726B1 - 중합가능한 화합물 및 액정 디스플레이에서 이의 용도

Info

Publication number: KR101902726B1
Application number: KR1020177028004A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 타우거벡; 알렉산더 한; 아힘 괴츠
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2018-09-28
Also published as: KR20170117225A; TW201204701A; CN102959048B; DE102011103182A1; CN103922932A; JP2013535033A; WO2011160764A1; KR20130132736A; TWI532714B; CN102959048A; JP2015025130A; KR101803118B1; JP6125470B2; JP5694525B2

Abstract

본 발명은, 중합가능한 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 및 이의 광학, 전기-광학 및 전자 용도, 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS("polymer sustained") 또는 PSA("polymer sustained alignment") 유형의 LC 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다.

Description

중합가능한 화합물 및 액정 디스플레이에서 이의 용도{POLYMERIZABLE COMPOUNDS AND USE THEREOF IN LIQUID CRYSTAL DISPLAYS}

본 발명은, 중합가능한 화합물, 이를 제조하기 위한 방법 및 중간체, 및 광학, 전기-광학 및 전자 목적, 특히 액정(LC) 매질 및 LC 디스플레이, 특히 PS("중합체-지속된") 또는 PSA("중합체-지속된 정렬") 유형의 LC 디스플레이에서의 이의 용도에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LC 디스플레이)는 대개 TN("비틀린 네마틱") 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이러한 디스플레이는 명암비(contrast)의 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 가지고 있다. 또한, 광범위한 시야각을 갖는 소위 VA("수직 정렬") 디스플레이도 공지되어 있다. VA 디스플레이의 LC 셀(cell)은 2개의 투명 전극 사이에 일반적으로 음의 유전(DC) 이방성을 갖는 LC 매질의 층을 함유한다. 스위치-오프(switch-off) 상태에서, LC 층의 분자는 전극 표면에 대하여 수직으로(호메오트로픽하게(homeotropically)) 정렬되거나 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 두 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 평행하게 재정렬된다.

또한, 복굴절 효과에 기초하고 소위 "벤드(bend)" 정렬 및 일반적으로 양의 (DC) 이방성을 갖는 LC 층을 갖는 OCB("광학적으로 보상된 벤드") 디스플레이가 공지되어 있다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 전극 표면에 수직 방향으로 재정렬된다. 또한, OCB 디스플레이는 통상적으로는 어두운 상태에서 벤드 셀의 바람직하지 않은 투광성을 방지하기 위하여 하나 이상의 복굴절성 광학 지연 필름을 함유한다. OCB 디스플레이는 TN 디스플레이에 비해 더 광범위한 시야각 및 더 짧은 응답 시간을 갖는다.

또한, 2개의 기판(이때, 2개의 전극이 이들 2개의 기판 중 한 기판에만 배치되어 있고, 바람직하게는 상호 맞물리는(intermeshed) 빗-형상 구조를 갖는다) 사이에 LC 층을 함유하는 소위 IPS("평면 내 스위칭") 디스플레이도 공지되어 있다. 상기 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 층에 평행한 유의적 성분을 갖는 전기장이 이들 전극 사이에 생성된다. 이는, 층 평면에서 LC 분자의 재정렬을 유발한다.

또한, 유사하게 동일 기판 상에 2개의 전극을 함유하나, IPS 디스플레이와는 달리, 기판들 중 하나만이 빗-형상 방식으로 구조화된 전극이고 나머지 하나의 전극은 구조화되지 않은 소위 FFS("프린지 필드 스위칭") 디스플레이도 제안되었다(특히, 문헌[S.H.Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 1028] 참고). 이에 의해, 강한, 소위 "프린지 필드," 즉 전극의 엣지에 인접한 강한 전기장, 및 셀 전체에 걸쳐, 강한 수직 성분과 강한 수평 성분을 모두 갖는 강한 전기장이 생성된다. IPS 디스플레이뿐만 아니라 FFS 디스플레이도, 명암비의 낮은 시야각 의존성을 갖는다.

보다 최근 유형의 VA 디스플레이의 경우, LC 분자의 균일한 정렬이 LC 셀 내의 다수의 비교적 작은 도메인으로 제한된다. 또한 경사 도메인(tilt domain)으로도 알려진 이들 도메인 사이의 전경(disclination)이 존재할 수 있다. 경사 도메인을 갖는 VA 디스플레이는 종래의 VA 디스플레이에 비해 명암비 및 회색 색조의 더 큰 시야각 비의존성을 갖는다. 또한, 스위치-온 상태에서 분자의 균일한 정렬을 위한 전극 표면의 추가 처리, 예컨대 러빙(rubbing)이 더 이상 필요하지 않기 때문에 이러한 유형의 디스플레이는 더 간단하게 제조될 수 있다. 대신에, 전극의 특별한 디자인에 의해 경사(tilt) 또는 선경사(pretilt) 각도의 우선적 방향이 제어된다.

소위 MVA("다중도메인 수직 정렬") 디스플레이의 경우, 이는 일반적으로 국부적인 선경사를 야기시키는 돌출부를 갖는 전극에 의해 달성된다. 그 결과, LC 분자는 전압의 인가시 셀의 한정된 상이한 영역 내에서 상이한 방향으로 전극 표면에 평행하게 정렬된다. 이에 의해 "제어된" 스위칭이 달성되며, 간섭 전경 라인(interfering disclination line)의 형성이 억제된다. 이러한 배열은 디스플레이의 시야각을 개선시키지만, 그의 투광성은 감소시킨다.

MVA의 추가적인 개발은 단지 하나의 전극 면 상에서만 돌출부를 사용하고 반대편 전극은 슬릿(slit)을 갖는 것이며, 이로써 투광성이 개선된다. 슬롯화된 전극은 전압의 인가시 LC 셀 내에서 불균일한 전기장을 발생시키며, 이는 여전히 제어된 스위칭이 달성되고 있다는 의미이다. 투광성을 더욱 개선하기 위하여, 슬릿과 돌출부 사이의 간격을 증가시킬 수 있지만, 이는 실제로는 응답 시간을 연장시킨다.

소위 PVA(패턴화된 VA)의 경우, 2개의 전극 모두가 양쪽 면 상에 슬릿으로 구조화된다는 점에서 돌출부가 완전히 불필요하며, 이로써 명암비가 증가되고 투광성은 개선되지만, 이는 기술적으로 어려우며 디스플레이를 기계적인 영향("탭핑" 등)에 더 민감하게 만든다. 그러나, 예를 들어 모니터, 특히 TV 스크린과 같은 많은 용도의 경우, 디스플레이의 응답 시간의 단축 및 명암비 및 휘도(투과도)의 개선이 요구된다.

"PS(중합체-안정화된)"라는 용어로도 또한 사용되는 소위 PS(중합체-지속된) 또는 PSA(중합체-지속된 정렬) 디스플레이가 또한 개발되었다. 이러한 디스플레이의 경우, 소량(예를 들면, 0.3 중량%, 전형적으로는 1 중량% 미만)의 중합가능한 화합물 하나 이상이 LC 매질에 첨가되고, LC 셀로 도입된 후에, 전극들 사이에 전압을 인가하거나 인가하지 않고 일반적으로는 UV 광중합함으로써 동일 반응계에서 중합되거나 가교결합된다. 또한, "반응성 메소젠" 또는 "RM"으로도 알려진 중합가능한 메소젠성 또는 액정 화합물을 LC 혼합물에 첨가하는 것이 특히 적합한 것으로 입증되어 왔다.

달리 언급되지 않는 한, 용어 "PSA"는 이후 PS 디스플레이 또는 PSA 디스플레이를 나타내는 것으로 사용된다.

한편, PS(A) 원리는 다양한 종래의 LC 디스플레이에도 사용되고 있다. 이에 따라, 예를 들면 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-TN 디스플레이가 공지되어 있다. 일반적으로, 중합가능한 화합물의 중합은 바람직하게는 PSA-VA 및 PSA-OCB 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하여 수행되고, PSA-IPS 디스플레이의 경우에는 전압을 인가하거나 인가하지 않고 수행된다. 시험 셀에서 증명될 수 있는 바와 같이, PS(A) 방법은 셀 내에 선경사를 생성시킨다. 따라서, PSA-OCB 디스플레이의 경우, 오프셋(offset) 전압이 불필요하거나 감소될 수 있도록 벤드 구조를 안정화시킬 수 있다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 이러한 선경사가 응답 시간에 대해 긍정적인 영향을 준다. PSA-VA 디스플레이의 경우, 표준 MVA 또는 PVA 픽셀 및 전극 설계가 사용될 수 있다. 그러나, 그 외에도, 예를 들어 단지 하나의 구조화된 전극 면만을 갖고 돌출부를 전혀 갖지 않도록 조작함으로써 제조를 상당히 단순화시키는 동시에 매우 양호한 명암비와 함께 매우 양호한 투광성을 얻을 수 있다.

또한, 소위 포지티브-VA 디스플레이는 특히 바람직한 실시양태인 것으로 입증되었다. 종래의 VA 디스플레이에서와 같이, 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 액정의 초기 정렬은 호메오트로픽, 즉 기판에 실질적으로 수직이다. 그러나, 종래의 VA 디스플레이와 달리, 포지티브-VA 디스플레이에서는 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질이 사용된다. LC 매질 층에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하는 인터디지털(interdigital) 전극에 전압이 인가되면, LC 분자들은 기판에 실질적으로 평행한 정렬로 변한다. 또한, 이러한 유형의 인터디지털 전극은 종종 IPS 디스플레이에서 사용된다. 상응하는 중합체-안정화(PSA)는 응답 시간을 상당히 감소시킬 수 있으며, 이는 포지티브-VA 디스플레이의 경우, 유리한 것으로 입증되었다.

PSA-VA 디스플레이는, 예를 들면 JP 10-036847 A, 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 기술되어 있다. PSA-OCB 디스플레이는, 예를 들면 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 기술되어 있다. PSA-IPS 디스플레이는, 예를 들면 US 6,177,972 및 문헌[Appl. Phys. Lett. 1999, 75(21), 3264]에 기술되어 있다. PSA-TN 디스플레이는, 예를 들면 문헌[Optics Express 2004, 12(7), 1221]에 기술되어 있다.

전술된 통상의 LC 디스플레이와 마찬가지로, PSA 디스플레이는 능동-매트릭스 또는 수동-매트릭스 디스플레이로서 구동될 수 있다. 능동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 종래 기술로부터 공지된 바와 같이 집적화된 비-선형 능동 소자, 예컨대 트랜지스터(예컨대, 박막 트랜지스터("TFT"))에 의해 어드레싱되지만, 수동-매트릭스 디스플레이의 경우, 개별 픽셀은 보통 종래 기술로부터 공지된 멀티플렉스 방법에 의해 어드레싱된다.

특히, 모니터 및 특히 TV 용도에서, LC 디스플레이의 응답 시간뿐만 아니라 명암비 및 휘도(따라서 투과도)를 최적화하는 것이 계속 요구되고 있다. 상기 PSA 방법은 여기서 중요한 이점을 제공할 수 있다. 특히 PSA-VA, PSA-IPS, PSA-FFS 및 PSA-포지티브-VA 디스플레이의 경우에, 다른 변수에 대한 심각한 부정적인 영향 없이 응답 시간의 단축(이는 시험 셀에서 측정가능한 선경사와 관련됨)이 달성될 수 있다.

종래 기술에서, 예컨대 하기 일반식의 중합가능한 화합물이 사용되었다:

상기 식에서,

P는 중합가능한 기, 일반적으로 예컨대 US 7,169,449에 기재된 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타낸다.

그러나, LC 혼합물(또한 이하에서는 "LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨) + 중합가능한 성분(전형적으로 RM)으로 이루어진 모든 조합이 PSA 디스플레이에 적합하지는 않다는 문제가 발생하는데, 이는 예컨대 부적절한 경사가 형성되거나 전혀 형성되지 않기 때문이거나, 또는 예컨대 소위 "전압 보유 비"(VHR 또는 HR)가 TFT 디스플레이 제품에서 부적절하기 때문이다. 또한, PSA 디스플레이에서 사용시, 종래 기술로부터 공지된 LC 혼합물 및 RM은 여전히 몇몇 단점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, LC 혼합물에 가용성인 모든 공지의 RM이 PSA 디스플레이에 사용하는 데 적합한 것은 아니다. 또한, 종종 PSA 디스플레이에서 선경사의 직접적 측정 외에 RM에 대한 적합한 선택 기준을 찾기가 어렵다. 광개시제의 첨가 없이 UV 광선을 사용한 중합(이는, 특정 용도에서 이로울 수 있음)이 바람직한 경우, 적합한 RM의 선택의 여지는 더욱 줄어든다.

또한, 선택된 LC 호스트 혼합물/RM의 조합은 가능한 최소 회전 점도 및 가능한 최고 전기적 성질을 가져야 한다. 특히, 가능한 최고의 VHR을 가져야 한다. PSA 디스플레이에서, UV 광 조사 후 높은 VHR이 특히 필요하며, 그 이유는, UV 노출은 디스플레이 제조 공정에 필요한 부분이지만 최종 디스플레이의 구동 중에 정상적인 노출로서 또한 일어나기 때문이다.

특히, 작은 선경사각을 생성하는, PSA 디스플레이용으로 이용가능한 신규 물질이 바람직할 것이다. 동일한 노출 시간으로 중합하는 동안 지금까지 공지된 물질보다 더 작은 선경사각을 생성하는 물질이 바람직하고/하거나, 사용시, 공지된 물질을 사용하여 달성할 수 있는 (더 큰) 선경사각을 더 짧은 노출 시간 후에 이미 달성할 수 있는 물질이 바람직할 것이다. 따라서, 상기 디스플레이의 제조 시간("택트 시간"(tact time))이 단축되고, 제조 공정의 비용이 감소될 수 있다.

PSA 디스플레이의 제조시 또 하나의 문제는, 특히 디스플레이에서 선경사각을 생성하기 위한 중합 단계 후의 중합되지 않은 RM 잔류량의 존재 또는 제거이다. 예를 들어, 이러한 유형의 미반응된 RM은, 예컨대 디스플레이 마감 후의 구동 동안에 제어되지 않은 방식으로 중합됨으로써, 디스플레이의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 종래 기술에서 공지된 PSA 디스플레이는 종종 소위 "잔상" 또는 "이미지 번(image burn)"의 바람직하지 않은 효과를 보인다. 즉, 개별 픽셀들에서 전기장이 스위치-오프된 후 또는 다른 픽셀들이 어드레싱된 후에도 이들 픽셀들의 일시적인 어드레싱에 의해 LC 디스플레이에서 생성된 이미지가 여전히 가시적으로 남아있는 현상을 보인다.

이러한 "잔상"은 한편으로는 낮은 VHR을 갖는 LC 호스트 혼합물이 사용되는 경우 일어날 수 있다. 일광 또는 백라이팅의 UV 요소는 내부의 LC 분자의 바람직하지 않은 분해 반응을 일으킬 수 있고, 따라서 이온성 또는 자유-라디칼 불순물을 생성시키기 시작한다. 이들은 특히 전극 또는 정렬 층에 축적될 수 있으며, 여기서 이들은 유효 인가 전압을 감소시킬 수 있다. 이러한 효과는 또한 중합체 성분을 포함하지 않는 통상의 LC 디스플레이에서 관찰될 수 있다.

또한, 미중합된 RM의 존재에 의해 유발된 추가의 "잔상" 효과가 종종 PSA 디스플레이에서 관찰된다. 잔류 RM의 비제어된 중합은 환경으로부터 UV 광에 의해 또는 백라이팅에 의해 여기서 시작된다. 스위칭된 디스플레이 영역에서, 이는 많은 어드레싱 사이클 후에 경사각을 변화시킨다. 따라서, 스위칭된 영역에서는 투과율의 변화가 일어날 수 있지만, 비스위칭된 영역에서는 변화하지 않은 채로 있다.

그러므로, RM의 중합이 PSA 디스플레이의 제조 동안 가능한 한 완전하게 진행되는 것이 바람직하고, 디스플레이 내의 미중합된 RM의 존재는 가능한 한 배제되거나 최소한도로 감소되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 고도로 효과적이고 완전한 중합을 가능케 하는 물질이 요구된다. 또한, 이들 잔량의 제어 반응이 바람직할 것이다. 이는, RM이 현재까지 공지된 물질보다 더욱 신속하고 효과적으로 중합하는 경우 더 단순해질 것이다.

따라서, 전술된 단점을 갖지 않거나 단지 적은 정도로만 갖고 개선된 특성을 갖는, 특히 VA 및 OCB 유형의 PSA 디스플레이, 및 이들 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질 및 중합가능한 화합물이 여전히 많이 요구되고 있다. 특히, 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 심지어 저온에서의 짧은 응답 시간, 낮은 문턱 전압, 작은 선경사각, 다수의 회색 색조, 높은 명암비 및 넓은 시야각을 가능하게 하고, UV 노출 후 높은 전압 보유 비(VHR) 및 "LTS"로 알려진 저온 안정성, 즉, 개별 성분들로부터의 자발적 결정화에 대한 LC 혼합물의 안정성을 갖는, 유리한 특성을 갖는, PSA 디스플레이 및 PSA 디스플레이에 사용하기 위한 물질에 대한 많은 요구가 존재한다.

본 발명은, 전술된 단점을 갖지 않거나 감소된 정도로 갖고, 가능한 한 신속하고 완전하게 중합되고, 가능한 한 빨리 낮은 선경사각이 형성될 수 있게 하고, 디스플레이에서 "잔상"의 발생을 감소 또는 방지하고, 바람직하게는 동시에 매우 높은 비저항 값, 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간을 가능케 하는, PSA 디스플레이에서 사용하기에 적합한 신규의 물질, 특히 RM 및 이를 포함하는 LC 매질을 제공하는 목적에 기초한다. 또한, LC 매질은 바람직한 LC 상 특성 및 높은 VHR 및 LTS 값을 가져야 한다.

본 발명의 추가의 목적은 특히 광학, 전기-광학 및 전자 제품용 신규 RM, 및 이의 제조에 적합한 제조 방법 및 중간체를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 광중합 후 더욱 큰 최대 선경사를 생성하는 중합가능한 화합물을 제공하는 것이며, 이는 목적하는 선경사를 더욱 신속하게 성취시켜 LC 디스플레이의 제조 시간을 현저히 단축시킨다.

이러한 목적은 본원에 기재된 물질, 공정 및 LC 디스플레이의 제공에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 특히, 놀랍게도, 전술된 목적의 일부 또는 전부는 본 발명에 따른 중합된 화합물을 하나 이상 함유하는 PSA 디스플레이를 제공함으로써 또는 상기 유형의 PSA 디스플레이를 제조하기 위해 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질을 사용함으로써 성취될 수 있다.

본 발명에 따른 LC 매질 및 PSA 디스플레이에서의 이러한 유형의 중합가능한 화합물의 사용은 목적하는 선경사가 보다 신속하게 성취되게 하고, 디스플레이의 제조 시간을 상당히 단축시킨다. 이는 VA 경사 측정 셀에서 노출 시간-의존성 선경사 측정에 의해 LC 매질과 연계되어 입증된다. 특히, 광개시제의 첨가 없이 선경사를 성취하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 디스플레이에서의 중합가능한 화합물이 PSA 디스플레이에서 상당히 보다 빠른 중합 속도를 보이기 때문에, 보다 적은 미반응된 잔량이 또한 LC 셀에 남아 있어서 이의 전기-광학적 성질을 개선하고, 이러한 잔량의 제어 반응이 보다 단순해진다.

JP 2000-281629 A는 하기 구조식의 막대형의 중합가능한 화합물 및 반사성 편광판으로서 사용하기 위한 이로부터 제조된 콜레스테릭 중합체 필름을 기재한다:

WO 2008/121585 A1은 보상 필름에 사용하기 위한 단량체로서 하기 구조식의 1-비닐피렌을 기재한다:

그러나, PSA 디스플레이에서 선경사각의 생성을 위한 이러한 화합물의 용도는 JP 2000-281629 A 또는 WO 2008/121585에 기재되어있지 않거나 그로부터 자명하지 않다.

또한, 경사각의 빠른 형성을 위해 전기장에서의 동일 반응계 내의 중합에 의한 PSA 디스플레이에서 본 발명에 따른 중합가능한 화합물의 용도는 종래 기술에 기재되어있지 않거나 그로부터 자명하지 않다.

또한, 매우 놀랍게도, PSA 디스플레이에서 사용하기 위한 본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 종래 기술에 공지된 중합가능한 화합물보다 상당히 빠른 경사각 생성 및 보다 빠르고 완전한 중합 반응을 보이는 것이 확인되었다. 이는 직접 비교 실험으로 확인되었다. 이 결과는 종래 기술에 기재되어 있지 않거나 그로부터 자명하지 않다.

따라서, 본 발명은, 액정(LC) 매질 및 PS 또는 PSA(중합체-지속된 정렬) 유형의 LC 디스플레이에서의 하기 일반식 I의 화합물(또한, 이후 "본 발명에 따른 중합가능한 화합물"로도 지칭됨)의 용도에 관한 것이다:

I

상기 식에서,

W¹ 및 W²는 각각 서로 독립적으로, -CY₂CY₂-, -CY=CY-, -CY₂-O-, -O-CY₂-, -C(O)-O-, -O-C(O)-, -C(R^cR^d)-, -O-, -S- 또는 -NR^e-를 나타내고,

Y는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 F를 나타내고,

R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF₅, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 아릴렌, -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다), 또는 아릴 또는 헤테로아릴(바람직하게는 2 내지 25개의 탄소 원자를 가지며, 또한 2개 이상의 융합된 고리를 함유할 수 있고, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중 치환된다)을 나타내고, 이때 라디칼 R^a 및 R^b중 하나 이상은 기 P-Sp-를 나타내거나 함유하고,

R^c, R^d 및 R^e는 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고,

P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합가능한 기를 나타내고,

Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로사이클릭 기(바람직하게는 4 내지 25개의 탄소 원자를 가지며, 융합된 고리를 함유할 수 있고, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중 치환된다)를 나타내고,

L은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, P-Sp-, OH, CH₂OH, 할로겐, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환되는 실릴, 또는 임의적으로 치환되는 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,

R^x는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다)을 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH₂-CH₂-COO-, -OCO-CH₂-CH₂-, -C(R⁰R⁰⁰)-, -C(R^yR^z)- 또는 단일 결합을 나타내고,

R⁰ 및 R⁰⁰은, 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

R^y 및 R^z는 각각 서로 독립적으로, H, F, CH₃ 또는 CF₃을 나타내고,

n은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

p 및 q는 각각 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2를 나타내고,

r은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타낸다.

또한, 본 발명은 일반식 I의 화합물 하나 이상 및 또한 메소젠성, 액정 및/또는 중합가능성일 수 있는 추가 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 일반식 I의 화합물 하나 이상 및 또한 메소젠성, 액정 및/또는 중합가능성일 수 있는 추가 화합물 하나 이상을 중합하여 수득할 수 있는 중합체를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.

또한, 본 발명은

- 일반식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 성분 A), 및

- 전술된 및 후술되는 저분자량 화합물(단량체성 및 비-중합가능한)을 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상 포함하는 액정 성분 B)(이하에서는 "LC 호스트 혼합물"이라고도 함)

를 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 전술된 및 후술되는 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 LC 호스트 혼합물을 일반식 I의 화합물 하나 이상, 및 임의적으로 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하는, 전술된 및 후술되는 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 바람직하게는 전기장 또는 자기장의 인가에 의해, PSA 디스플레이에서 일반식 I의 화합물의 동일 반응계 내 중합에 의해 LC 매질의 경사각을 생성하기 위한, PS 및 PSA 디스플레이, 특히 LC 매질을 함유하는 PS 및 PSA 디스플레이에서의 본 발명에 따른 일반식 I의 화합물 및 LC 매질의 용도에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 일반식 I의 화합물 하나 이상 또는 본 발명에 따른 LC 매질을 함유하는 LC 디스플레이, 특히 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-OCB, PSA-IPS, PSA-FFS, PSA-VA 또는 PSA-포지티브-TN 디스플레이에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 2개의 기판 및 2개의 전극(이때, 하나 이상의 기판은 광에 투명하고, 하나 이상의 기판은 1개 또는 2개의 전극을 가짐), 및 상기 기판들 사이에 배치된, 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하는 LC 매질의 층(이때, 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 전극에 전압을 인가하여, LC 셀의 기판들 사이의 LC 매질 내의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 중합함으로써 수득가능하고, 상기 중합가능한 화합물 중 하나 이상은 일반식 I의 화합물이다)을 갖는 LC 셀을 포함하는 PS 또는 PSA 유형의 LC 디스플레이에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 전술된 및 후술되는 저분자량 액정 화합물 하나 이상 또는 LC 호스트 혼합물과 일반식 I의 화합물 하나 이상을 포함하는 LC 매질을 전술된 및 후술되는 2개의 기판 및 2개의 전극을 갖는 LC 셀에 도입하고, 바람직하게는 상기 전극에 전압을 인가함에 의해, 상기 중합가능한 화합물을 중합하는, 전술된 및 후술되는 LC 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 PS 및 PSA 디스플레이는, LC 셀을 형성하는 기판들 중 하나 또는 둘 다에 적용되는 바람직하게는 투명 층 형태의 2개의 전극을 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-VA, PSA-OCB 또는 PSA-TN 디스플레이에서와 같이 하나의 전극이 2개의 기판에 각각 적용되거나, 예를 들어, 본 발명에 따른 PSA-포지티브-VA, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에서와 같이 2개의 기판 중 하나에만 2개의 전극이 적용되고 나머지 기판은 전극을 갖지 않는다.

또한, 본 발명은 일반식 I의 신규 화합물, 이의 제조 방법, 및 이러한 방법에 사용되거나 이로부터 수득되는 신규 중간체에 관한 것이다.

하기 의미들이 상기 및 하기에 적용된다.

"경사(tilt)" 및 "경사각(tilt angle)"이라는 용어는, LC 디스플레이(본원에서는 바람직하게는 PS 또는 PSA 디스플레이)에서 셀의 표면에 대한 LC 매질의 LC 분자들의 경사 정렬에 관한 것이다. 본원에서 경사각은, LC 분자(LC 방향자)의 종방향 분자 축과 LC 셀을 형성하는 평면-평행 외측 플레이트 표면 사이의 평균 각(90°미만)을 나타낸다. 경사각의 작은 값(즉, 90°각으로부터의 큰 편차)은 큰 경사에 대응한다. 경사각을 측정하기에 적합한 방법은 실시예에 제시되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기에 기재된 경사각 값은 이러한 측정 방법과 관련된다.

"메소젠성 기"라는 용어는, 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 비등방성으로 인해 본질적으로 저분자량 또는 중합성 물질 중에 LC 상을 유발하는 데 기여하는 기를 나타낸다. 메소젠성 기를 함유하는 화합물(메소젠성 화합물) 자체가 LC 상을 가질 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물은 다른 화합물과의 혼합 후 및/또는 중합 후에만 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠성 또는 LC 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의에 대한 개요는 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.

"스페이서 기"(상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭됨)라는 용어는 또한 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌(예컨대, 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368] 참조)에 기술되어 있다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기의 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는, 중합가능한 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기와 중합가능한 기를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.

"반응성 메소젠" 또는 "RM"이라는 용어는, 하나의 메소젠성 기 및 중합에 적합한 하나 이상의 작용 기(이는 또한 중합가능한 기 또는 P 기로도 지칭됨)를 함유하는 화합물을 나타낸다.

"저분자량 화합물" 및 "비-중합가능한 화합물"이라는 용어는, 당업자에게 공지된 통상적 조건, 특히 RM의 중합에 사용되는 조건 하에 중합에 적합한 임의의 작용 기를 함유하지 않는 일반적으로 단량체성 화합물을 나타낸다.

"유기 기"라는 용어는 탄소 또는 탄화수소 기를 나타낸다.

"탄소 기"라는 용어는 하나 이상의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 40개의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이는 추가 원자(예컨대, -C≡C-)를 함유하지 않거나 임의적으로 하나 이상의 추가 원자, 예컨대 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge(예컨대, 카본일 등)를 함유한다. "탄화수소 기"라는 용어는 하나 이상의 H 원자를 추가로 함유하고, 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.

"할로겐"이라는 용어는 F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.

탄소 또는 탄화수소 기는 포화 또는 불포화 기일 수 있다. 불포화 기는, 예컨대 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 탄소 원자를 갖는 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄형, 분지형 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결 또는 축합 고리를 가질 수 있다.

"알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등이라는 용어는 또한 다가 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.

"아릴"이라는 용어는 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. "헤테로아릴"이라는 용어는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한 상기 정의된 바에 따른 "아릴"을 나타낸다.

바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 임의적으로 치환되는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알콕시카본일옥시, 임의적으로 치환되는 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 아릴 또는 아릴옥시 및 임의적으로 치환되는 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시이다.

추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 C₁-C₄₀ 알킬, C₂-C₄₀ 알켄일, C₂-C₄₀ 알킨일, C₃-C₄₀ 알릴, C₄-C₄₀ 알킬다이엔일, C₄-C₄₀ 폴리엔일, C₆-C₄₀ 아릴, C₆-C₄₀ 알킬아릴, C₆-C₄₀ 아릴알킬, C₆-C₄₀ 알킬아릴옥시, C₆-C₄₀ 아릴알킬옥시, C₂-C₄₀ 헤테로아릴, C₄-C₄₀ 사이클로알킬, C₄-C₄₀ 사이클로알켄일 등이다. C₁-C₂₂ 알킬, C₂-C₂₂ 알켄일, C₂-C₂₂ 알킨일, C₃-C₂₂ 알릴, C₄-C₂₂ 알킬다이엔일, C₆-C₁₂ 아릴, C₆-C₂₀ 아릴알킬 및 C₂-C₂₀ 헤테로아릴이 특히 바람직하다.

추가로 바람직한 탄소 및 탄화수소 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 라디칼이며, 이들은 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 단일- 또는 다중 치환되고, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.

R^x는 바람직하게는, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬쇄(이때, 하나 이상의 비-인접 탄소 원자는 추가로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 불소로 치환될 수 있다), 임의적으로 치환되는 6 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 임의적으로 치환되는 2 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.

바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, 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-도데콕시등이다.

바람직한 알킬 기는, 예컨대 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, 예컨대 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.

바람직한 알킨일 기는, 예컨대 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.

바람직한 알콕시 기는, 예컨대 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, 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, 예컨대 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.

아릴 및 헤테로아릴 기는 단일환 또는 다환일 수 있는데, 즉 1개 고리(예컨대, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 함유할 수 있고, 이는 또한 융합(예컨대, 나프틸)되거나 공유 결합(예컨대, 바이페닐)될 수 있거나, 융합되고 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된, 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

6 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 모노-, 바이- 또는 트라이사이클릭 아릴 기, 및 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 모노-, 바이- 또는 트라이사이클릭 헤테로아릴 기가 특히 바람직하고, 이들은 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 5, 6 또는 7-원 아릴 및 헤테로아릴 기가 추가로 바람직한데, 여기서 또한 하나 이상의 CH 기는, O 원자 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.

바람직한 아릴 기는, 예컨대 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1"]터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.

바람직한 헤테로아릴 기는, 예컨대 5-원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 푸란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸, 6-원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프트이미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 다이벤조푸란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이들의 조합이다. 또한, 상기 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가로 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.

상기 (비-방향족) 지환족 및 헤테로사이클릭 기는 포화 고리(즉 단일 결합만을 함유하는 고리), 또한 부분 불포화 고리(즉, 다중 결합을 함유할 수 있는 고리)를 둘 다 포함한다. 헤테로사이클릭 기는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택된, 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

상기 (비-방향족) 지환족 및 헤테로사이클릭 기는 단일환, 즉 오직 1개의 고리(예컨대, 사이클로헥산), 또는 다환, 즉 복수개의 고리(예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)를 함유할 수 있다. 포화 기가 특히 바람직하다. 3 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 모노-, 바이- 또는 트라이사이클릭 기가 추가로 바람직하며, 이들은 임의적으로 융합된 고리를 함유하고, 임의적으로 치환된다. 5, 6, 7 또는 8-원 카보사이클릭 기가 추가로 바람직하며, 여기서 추가로 하나 이상의 탄소 원자는 Si로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 치환될 수 있고/있거나 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 -O- 및/또는 -S-로 치환될 수 있다.

바람직한 지환족 및 헤테로사이클릭 기는, 예컨대 5-원 기, 예를 들면 사이클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로티오푸란, 피롤리딘, 6-원 기, 예를 들면 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘, 7-원 기, 예를 들면 사이클로헵탄, 및 융합된 기, 예를 들면 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, 예컨대 가용화-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-회수 기, 예컨대 불소, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체에서 유리 전이 온도(T_g)를 높이기 위한 치환기, 특히 벌키(bulky) 기, 예컨대 t-부틸 또는 임의적으로 치환되는 아릴 기이다.

또한, 상기 및 하기에 "L"로서 나타내어지는 바람직한 치환기는, 예컨대 F, Cl, Br, I, OH, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -C(=O)OR^x, -N(R^x)₂이고, 이때 R^x는 상기에 기재된 의미를 갖고, Y¹은 할로겐, 및 4 내지 40개, 바람직하게는 4 내지 20개의 고리 원자를 갖는 임의적으로 치환되는 실릴, 임의적으로 치환되는 아릴 또는 헤테로아릴, 및 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 치환될 수 있다.

"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R⁰, -OR⁰, -CO-R⁰, -CO-O-R⁰, -O-CO-R⁰ 또는 -O-CO-O-R⁰으로 치환됨을 의미하며, 이때 R⁰은 상기에 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 치환기 L은, 예컨대 F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, 추가로 페닐이다.

는 바람직하게는

이고, 이때, L은 상기에 기재된 의미 중 하나를 갖는다.

상기 중합가능한 기 P는 중합 반응, 예컨대 유리-라디칼 또는 이온 쇄 중합, 다중 첨가 또는 중축합에 적합하거나, 또는 중합체-유사 반응, 예컨대 주요 중합체 쇄 상의 첨가 또는 축합 반응에 적합한 기이다. 쇄 중합을 위한 기, 특히 -C=C- 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 함유한 기, 및 개환 중합에 적합한 기, 예컨대 옥세탄 또는 에폭사이드 기가 특히 바람직하다.

바람직한 기 P는 CH₂=CW¹-CO-O-, CH₂=CW¹-CO-,

, 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, 이때 W¹은 H, F, Cl, CN, CF₃, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃을 나타내고, W² 및 W³은 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W⁴, W⁵ 및W⁶은 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고, W⁷ 및 W⁸은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, Phe는 1,4-페닐렌을 나타내고, 이는 임의적으로 P-Sp-가 아닌 상기에 정의된 하나 이상의 라디칼 L로 치환되고, k₁, k₂ 및 k₃은 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k₃은 바람직하게는 1을 나타내고, k₄는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.

특히 바람직한 기 P는 CH₂=CW¹-CO-O-, CH₂=CW¹-CO-,

, CH₂=CW²-O-, 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, 이때 W¹은 H, F, Cl, CN, CF₃, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃을 나타내고, W² 및 W³은 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, W⁴, W⁵ 및 W⁶은 각각 서로 독립적으로, Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬을 나타내고, W⁷ 및 W⁸은 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 1 내지 5개의 탄소 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-,

로 이루어진 군으로부터 선택된다.

추가로 매우 특히 바람직한 기 P^a및 P^b는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄, 3-에틸옥세탄 및 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타낸다.

바람직한 스페이서 기 Sp는 일반식 Sp"-X"로부터 선택되어, 라디칼 "P-Sp-"는 일반식 "P-Sp"-X"-"를 따르고, 이때

Sp"는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌을 나타내고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중 치환되고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂기는 추가로, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -N(R⁰)-, -Si(R⁰⁰R⁰⁰⁰)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R⁰⁰)-CO-O-, -O-CO-N(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-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(R⁰⁰)-, -N(R⁰⁰)-CO-, -N(R⁰⁰)-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 의미하고,

R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 의미하고,

Y² 및 Y³은 각각 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 의미한다.

X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -NR⁰-CO-NR⁰- 또는 단일 결합이다.

전형적인 스페이서 기 Sp"는, 예컨대 -(CH₂)_p1-, -(CH₂CH₂O)_q1-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR⁰⁰R⁰⁰⁰-O)_p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 상기에 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 기 -Sp"-X"-는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO-, -(CH₂)_p1-O-CO-O-이고, 이때 p1 및 q1은 상기에 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 기 Sp"는 예를 들어 각각의 경우에서 직쇄형 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 추가의 바람직한 실시양태에서, 일반식 I에서 P는, 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 라디칼(다작용성 중합가능한 라디칼)을 나타낸다. 이러한 유형의 적합한 라디칼, 및 이를 함유하는 중합가능한 화합물 및 이의 제조 방법은, 예를 들어 US 7,060,200 B1 또는 US 2006/0172090 A1에 기술되어 있다. 특히 바람직한 다작용성 중합가능한 라디칼은 하기 일반식으로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬은, 단일 결합 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 상기 기재된 의미를 갖고,

aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

X는 X'에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

P¹ 내지 P⁵는 각각 서로 독립적으로 P^a에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.

일반식 I의 특히 바람직한 화합물은 하기 일반식 IA의 화합물이다:

IA

상기 식에서,

R^a, R^b, W¹, W², A¹, A², Z¹, Z², L, p, q 및 r은 일반식 I에서 기재된 의미 또는 상기 및 하기에 기재된 의미 중 하나를 갖는다.

일반식 I 및 IA의 화합물이 특히 바람직하며, 이때

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일(이때, 이들 기 내의 하나 이상의 CH 기는 추가로 N으로 치환될 수 있다), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로 O 및/또는 S로 치환될 수 있다), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로페난트렌-2,7-다이일, 6H-벤조[c]크로멘-3,8-다이일, 9H-플루오렌-2,7-다이일, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2,7-다이일, 다이벤조푸란-3,7-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-7-일, 4-페닐-2-옥소-2H-크로멘-7-일, 4-옥소-4H-크로멘-6-일, 4-페닐-4-옥소-4H-크로멘-6-일을 나타내고, 이들 기 모두는 비치환되거나 L로 단일- 또는 다중 치환될 수 있고, 이들 모든 기 중에서 사이클로헥산 및 방향족 기가 매우 특히 바람직하고,

L은 P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환되는 실릴, 임의적으로 치환되는 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴, 1 내지 25개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 25개, 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자는 갖는 직쇄형 또는 분지형 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 이때 이러한 모든 기에서 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 치환될 수 있고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

R^x는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로 O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다)을 나타낸다.

일반식 I, IA 및 상기 및 하기에 기재된 하위 일반식의 추가의 바람직한 화합물은 필요에 따라 서로 조합될 수 있는 하기 바람직한 실시양태 중 하나 이상으로부터 선택된다:

- W¹ 및 W²는 각각 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -C(R^cR^d)- 또는 -O-를 나타냄,

- W¹ 및 W²는 둘 다 동시에 -CH=CH-를 나타내지 않고, 바람직하게는 Y가 H 또는 F인 경우 둘 다 동시에 -CY=CY-를 나타내지 않음,

- R^c 및 R^d는 각각 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸을 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 오직 하나 또는 둘 다는 -N(R^e)를 나타내고, R^e는 H 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸을 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 하나는 -CH₂CH₂- 또는 -CH=CH-를 나타내고, 다른 하나는 -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂- 또는 -C(CR^cR^d)₂-를 나타내며, 이때 R^c 및 R^d는 바람직하게는 메틸을 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 하나는 -CH₂CH₂-를 나타내고, 다른 하나는 -CH₂O- 또는 -OCH₂-를 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 하나는 -CH=CH-를 나타내고, 다른 하나는 -CH₂O- 또는 -OCH₂-를 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 하나는 -CH₂CH₂-를 나타내고, 다른 하나는 -C(CH₃)₂-를 나타냄,

- 라디칼 W¹ 및 W² 중 하나는 -CH=CH-를 나타내고, 다른 하나는 -C(CH₃)₂-를 나타냄,

- W¹은 -CH₂CH₂-를 나타내고, W²는 -CH₂O-를 나타냄,

- W¹은 -CH=CH-를 나타내고, W²는 -CH₂O-를 나타냄,

- W¹ 및 W²는 -CH₂CH₂-를 나타냄,

- W¹ 및 W²는 -CH=CH-를 나타냄,

- Y는 H를 나타냄,

- 라디칼 R^a 및 R^b 중 하나는 P-Sp-를 나타내고, 다른 하나는 P-Sp-와 상이함,

- R^a 및 R^b는 동일하거나 상이한 라디칼 P-Sp-를 나타냄,

- R^a 및 R^b는 P-Sp-를 나타내되, 라디칼 R^a 및 R^b 중 하나에서는 Sp가 단일 결합을 나타내고, 라디칼 R^a 및 R^b 중 다른 하나에서는 Sp가 단일 결합과 상이하고, 바람직하게는 일반식 Sp"-X"-의 기를 나타내어, 이러한 라디칼 P-Sp-가 일반식 P-Sp"-X"-를 따름,

- R^a 및 R^b는 동일하거나 상이한 라디칼 P-Sp-를 나타내고, 이때 라디칼 Sp 둘 다는 단일 결합을 나타냄,

- 라디칼 R^a 및 R^b 중 하나는 기 P-Sp-를 나타내거나 함유하고, 다른 하나는 비-중합가능한 기를 나타내며, 바람직하게는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬로부터 선택되고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있음,

- R^a 및 R^b는 H와 상이함,

- 라디칼 R^a 및 R^b 중 하나는 P-Sp-를 나타내고, 다른 하나는 H와 상이함,

- P-Sp-와 상이한 라디칼 R^a 또는 R^b는 1 내지 12개, 바람직하게는 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 또는 2 내지 11개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타내고, 이때 모든 라디칼 내의 하나 이상의 H 원자는 추가로 F로 치환될 수 있음,

- R^a 및/또는 R^b는 1 내지 25개, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있음,

- Sp는 단일 결합을 나타냄,

- Sp는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO-, -(CH₂)_p1-O-COO-, 바람직하게는 -(CH₂)_p1- 또는 -(CH₂)_p1-O-를 나타내고, 이때 p1은 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 5, 특히 바람직하게는 1 내지 3의 정수를 나타냄,

- Sp 및/또는 Sp"는 1 내지 5개, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 라디칼을 나타냄,

- A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 페닐렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 트랜스-사이클로헥실렌-1,4-다이일 및 다이벤조푸란-3,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택된 라디칼을 나타내고, 이때 불포화 또는 방향족 고리를 함유하는 전술된 라디칼에서 이러한 고리 내의 1 또는 2개의 CH 기는 또한 N으로 치환될 수 있고, 모든 전술된 라디칼 내의 개별 고리는 또한 상기 및 하기 기재된 L로 단일- 또는 다중 치환될 수 있음,

- A¹ 및 A²는 상기 및 하기 기재된 L로 단일- 또는 다중 치환될 수 있는 페닐렌-1,4-다이일을 나타냄,

- L은 중합가능한 기를 나타내지도 않고 함유하지도 않음,

- L은 비-중합가능한 기를 나타내고, 바람직하게는 F, Cl, -CN 및 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬로부터 선택되고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자는 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 치환될 수 있음,

- L은 F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN 또는 -SCN, 바람직하게는 F를 나타냄,

- 하나 또는 둘 다의 라디칼 (L)_r에서 r은 1을 나타냄,

- 하나 또는 둘 다의 라디칼 (L)_r에서 r은 1을 나타내고 L은 F를 나타냄,

- L은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 이때 모든 이러한 기 내의 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl 또는 P-Sp-로 치환될 수 있음,

- L은 P-Sp-를 나타냄,

- Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C- 및 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택됨,

- Z¹ 및 Z²는 단일 결합을 나타냄,

- Z¹ 및 Z²는 -C≡C-와 상이함,

- p는 0이고 q는 0임,

- p는 1이고 q는 1임,

- p는 0이고 q는 1이거나, p는 1이고 q는 0임,

- W¹ 및 W²가 -CH=CH-를 나타내는 경우, Z¹은 -C≡C-가 아니고/아니거나 A¹은 1,4-페닐렌이 아니고, 특히 바람직하게는 방향족 라디칼이 아님,

- W¹ 및 W²가 -CH=CH-를 나타내는 경우, Z²는 -C≡C-가 아니고/아니거나 A²는 1,4-페닐렌이 아니고, 특히 바람직하게는 방향족 라디칼이 아님,

- R^a-(A¹-Z¹)_p- 및 -(Z²-A²)_q-R^b는 할로겐이 아님.

일반식 I 및 IA의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

Sp, L 및 r은 상기 및 하기에 기재된 의미 중 하나를 갖고,

P^a 및 P^b는 각각 서로 독립적으로, P에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,

R' 및 R"는 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 바람직하게는 메틸 또는 에틸을 나타내고,

s1은 0 또는 1을 나타낸다.

일반식 I, IA 및 하위 일반식 I1 내지 I28의 화합물에서 P, P^a 및 P^b는 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 추가로 플루오로아크릴레이트를 나타낸다.

일반식 I 및 IA 및 하위 일반식 I1 내지 I28의 화합물에서, Sp는 바람직하게는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO- 또는 -(CH₂)_p1-O-CO-O- 또는 이들의 거울상을 나타내고(이때, p1은 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6, 특히 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4의 정수를 나타낸다), 이들의 인접 벤젠 고리에의 연결은 O 원자를 통해 달성된다.

추가로, 본 발명은 일반식 I 및 IA 및 상기 및 하기에 기재된 이들의 하위 일반식의 신규 화합물에 관한 것이되, 이때 W¹ 및 W²가 -CH=CH-를 나타내는 경우, Z¹이 -C≡C-가 아니고/아니거나 A¹이 1,4-페닐렌, 특히 바람직하게는 방향족 라디칼이 아니고, Z²가 -C≡C-가 아니고/아니거나 A²가 1,4-페닐렌, 특히 바람직하게는 방향족 라디칼이 아니며, 1-비닐피렌이 아니다.

추가로, 본 발명은, 하기 일반식 II, 바람직하게는 하기 일반식 IIA로부터 선택된, 일반식 I의 화합물을 제조하기 위한 신규 중간체에 관한 것이다:

II

IIA

상기 식에서,

W¹, W², Sp, L, A¹, A², Z¹, Z², p, q 및 r은 일반식 I, 또는 상기 또는 하기에 기재된 의미를 갖고,

G 및 G'는 각각 서로 독립적으로, H 원자 또는 보호기를 나타낸다.

적합한 보호기 G는 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 보호기는 알킬, 아실 및 알킬실릴 또는 아릴실릴 기, 2-테트라하이드로피란일 또는 메톡시메틸이다.

일반식 II 및 IIA의 특히 바람직한 중간체는 상기 언급된 하위 일반식 I1 내지 I28로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때, P^a는 각 경우에서 G-O-를 의미하고, P^b는 각 경우에서 -O-G'를 의미하고, 이때 G 및 G'는 바람직하게는 H를 의미한다.

특히 적합하고 바람직한 일반식 I 및 II 및 이의 하위 일반식의 화합물 및 중간체의 제조 방법이 하기 반응식에 예로 도시되고, 바람직하게는 하기 기재된 단계 중 하나 이상을 포함한다.

일반식 I 및 II 및 이의 하위 일반식의 화합물 및 중간체는 당업자에게 공지되고 유기 화학의 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 방법과 유사하게 제조될 수 있다.

예컨대, 일반식 I의 화합물은, P 기를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체, 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 일반식 II의 중간체를 에스터화 또는 에터화시켜 합성된다. 반응식 1에 도시된 바와 같이, 일반식 I의 화합물(이때, P^a 및 P^b는 P-Sp-를 나타내고, P는, 예컨대 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 나타냄)은 염기 및 임의적으로 4-(N,N-다이메틸아미노)피리딘(DMAP)의 존재 하에 산 유도체, 예컨대 (메트)아크릴로일 클로라이드 또는 (메트)아크릴 무수물을 사용하여 G = G' = H인 일반식 II의 상응하는 알콜의 에스터화로 수득될 수 있다. 또한, 상기 알콜은, 예컨대 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)를 사용한 스테글리히(Steglich) 방법으로 탈수제의 존재 하에 (메트)아크릴산을 사용하여 에스터화될 수 있다.

따라서, 본 발명은 추가로, 탈수제의 존재 하에, 일반식 II의 화합물을 P 기를 함유하는 상응하는 산, 산 유도체, 또는 할로겐화된 화합물을 사용하여 에스터화 또는 에터화시키는 일반식 I의 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.

반응식 1

(R = H 또는 CH₃; W¹, W², Sp, L, A¹, A², Z¹, Z², p, q 및 r은 일반식 II에 정의된 바와 같음)

피렌의 수소화로 모 구조 4,5,9,10-테트라하이드로피렌(1, W = W' = CH₂CH₂)을 수득하고(문헌[P. Soustek et al., Dyes and Pigments 78 (2008) 139-147]), 이를 할로겐화에 의해 선택적으로 작용화시킬 수 있다(반응식 2). 문헌[A. D. Abell et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 1663-1668])에 따라, 4,5,9,10-테트라하이드로피렌(4)으로부터 2,7-다이브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌(5, Hal = Br)을 수득한다. 문헌[H. Suzuki, Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p. 700 (1988)]에 따른 요오드화로 상응하는 2,7-다이아이오도-4,5,9,10-테트라하이드로피렌(5, Hal = I)을 수득한다.

반응식 2

예컨대 다이할로겐 화합물(5)로부터 부틸리튬을 사용한 금속 결합 및 붕산 에스터와의 반응에 의해 보론산을 제조할 수 있고, 산화시켜 페놀(6)을 수득할 수 있다(반응식 3). 다른 대안은, 문헌[S. L. Buchwald et al., J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10694-10695]에 따라서 팔라듐 촉매의 존재 하에 KOH로 처리하는 것이다. 아크릴산을 사용한 에스터화로 (메트)아크릴레이트(7)를 수득한다.

반응식 3

(R = H 또는 CH₃)

트라이이소프로필 보레이트의 존재 하에 단일 금속 결합에 의해 다이이소프로필 보론에이트를 수득하고, 이를 가수분해 및 산화시켜 모노하이드록실 화합물(8, 반응식 4)을 수득하고, 이를 제 2 단계에서 추가로 전환할 수 있다. 따라서, 말단 알킨올에 대한 소노가시라(Sonogashira) 커플링으로 알킨(9)을 수득하고, 이로부터 수소화 및 에스터화에 의해 스페이서 기를 함유한 화합물(10)을 얻을 수 있다.

반응식 4

(R = H 또는 CH₃, p1 = 예컨대, 1 내지 12)

상응하게, 문헌[S. Song et al., Tetrahedron Letters 2008, 49, 3582-3587]에 기재된 바와 같이, 시판되는 4H-사이클로펜타[def]페난트렌(11)으로부터 유도체(12)를 수득할 수 있고(반응식 5), 이로부터 반응식 3 및 4에 따라서 화합물 13 및 14를 수득할 수 있다.

반응식 5

(R = H 또는 CH₃, p1 = 예컨대, 1 내지 12)

적합한 중간체, 예컨대 화합물 5, 8 또는 12의 방향족화로 상응하는 불포화 화합물 15 내지 18을 수득한다. 방향족화에 적합한 반응 조건은, 예컨대 불활성 용매 중에 다이클로로다이시아노벤조퀴논(DDQ)으로 처리하거나(문헌[V.V. Filichev et al., Chemistry - A European Journal 2008, 14(32), 9968-9980]), 또는 수소 할라이드 없이 할로겐화하는 것이다(문헌[P. Soustek et al., Dyes and Pigments 78 (2008) 139-147; S. Song et al., Tetrahedron Letters 49 (2008) 3582-3587]).

(R = H 또는 CH₃, p1 = 예컨대, 1 내지 12)

플라비딘(19)은 천연 생성물이고, 난초로부터 단리된다(예컨대, 문헌[G. K. Jayaprakasha et al., Bioorganic & Medicinal Chemistry 2004, 12, 5141-5146] 참조).

(R = H 또는 CH₃)

본 발명에 따른 유도체 20은 전술된 19로부터 수득되고; 전술된 바와 같은 방향족화로 21을 수득한다.

반응식에 도시된 중간체는 추가로, 다양한 표준 반응에 의해 본 발명에 따른 화합물로 전환될 수 있다(반응식 6). 예를 들어, 아릴금속 화합물로부터 전이금속-촉매화된 커플링 반응, 예컨대 스즈키 커플링(22, M = -B(OH)₂)에 의해 아릴 유도체 23을 수득할 수 있고, 이는 상기 반응식과 유사하게 표적 화합물 25로 전환될 수 있다.

반응식 6

(R = H 또는 CH₃; M = B(OH)₂, ZnHal, MgHal; Hal = 할로겐; G, W¹, W², A¹, Z¹, p, Sp는 일반식 II에 기재된 바와 같다)

본 발명은 추가로, 일반식 I 및 II의 화합물의 제조 방법, 특히 일반식 II의 화합물로부터 일반식 I의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

PSA 디스플레이를 제조하는 경우, 상기 중합가능한 화합물은 (하나의 화합물이 2개 이상의 중합가능한 기를 함유하는 경우) 전압 인가로 상기 LC 디스플레이의 기판들 사이의 LC 매질 내에서 동일 반응계 중합에 의해 중합되거나 가교결합된다. 상기 중합은 단일 단계로 수행될 수 있다. 또한, 먼저, 선경사각을 생성하기 위해 전압을 인가하여, 제 1 단계로 중합을 수행하고, 후속적으로 제 2 중합 단계로, 상기 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 전압의 인가 없이 중합 또는 가교결합시키는 것도 가능하다("최종 경화").

적합하고 바람직한 중합 방법은, 예를 들어 열중합 또는 광중합, 바람직하게는 광중합, 특히 UV 광중합이다. 또한, 여기에 하나 이상의 개시제를 임의적으로 첨가할 수 있다. 이러한 중합에 적합한 조건 및 개시제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 자유-라디칼 중합에 적합한 것은, 예를 들어 시판되는 광개시제 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게(Ciba AG))이다. 개시제가 사용되는 경우, 그 비율은 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%이다.

본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 또한 개시제를 사용하지 않는 중합에 적합하며, 이는, 예를 들어 재료 비용이 더 적고 특히 개시제 또는 이의 분해 생성물의 가능한 잔량에 의한 LC 매질의 오염이 더 적은 것과 같은 상당한 이점을 수반한다. 따라서, 상기 중합은 또한 개시제의 첨가 없이 수행될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 중합 개시제를 전혀 포함하지 않는다.

상기 중합가능한 성분 A) 또는 상기 LC 매질은 또한 예를 들어 저장 또는 수송 동안 RM의 바람직하지 않은 자발적 중합을 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수도 있다. 안정화제의 적합한 유형 및 양은 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있다. 예를 들어, 시판되는 안정화제 이르가녹스(Irganox)(등록상표) 시리즈(시바 아게), 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076이 특히 적합하다. 안정화제가 사용되는 경우, RM 또는 중합가능한 성분 A)의 총량을 기준으로 안정화제의 비율은 바람직하게는 10 내지 10,000 ppm, 특히 바람직하게는 50 내지 500 ppm이다.

PSA 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 중합가능한 화합물, 특히 전술된 일반식 I 및 이의 하위 일반식의 중합가능한 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 1종, 2종 또는 3종 포함하는 LC 매질이 특히 바람직하다.

또한, 상기 중합가능한 성분(성분 A))이 오로지 본 발명에 따른 중합가능한 화합물만을 포함하는 LC 매질이 바람직하다.

또한, 성분 B)가 LC 화합물 또는 LC 혼합물(이는 네마틱 액정 상을 가짐)인 LC 매질이 바람직하다.

또한, 성분 A) 및/또는 B)의 화합물이 오로지 비키랄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 본 발명에 따른 비키랄 중합가능한 화합물 및 LC 매질이 바람직하다.

또한, 상기 중합가능한 성분 또는 성분 A)가, 하나의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합가능한 화합물(일반응성); 및 2개 이상, 바람직하게는 2개의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 하나 이상의 중합가능한 화합물(이반응성 또는 다중반응성)을 포함하는, LC 매질이 바람직하다.

또한, 상기 중합가능한 성분 또는 성분 A)가 2개의 중합가능한 기를 함유하는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물(이반응성)만을 포함하는 LC 매질 및 PSA 디스플레이가 바람직하다.

본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 중합가능한 성분 또는 성분 A)의 비율은 바람직하게는 5% 미만, 특히 바람직하게는 1% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.5% 미만이다.

본 발명에 따른 LC 매질 중의 상기 액정 성분 또는 성분 B)의 비율은 바람직하게는 95% 초과, 특히 바람직하게는 99% 초과이다.

본 발명에 따른 중합가능한 화합물은 개별적으로 중합될 수 있지만, 또한 본 발명에 따른 중합가능한 화합물을 2종 이상 포함하는 혼합물, 또는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물 하나 이상 및 추가의 중합가능한 화합물(공단량체)(이는 바람직하게는 메소젠성 또는 액정임) 하나 이상을 포함하는 혼합물을 중합할 수도 있다. 이러한 혼합물의 중합의 경우에, 공중합체가 형성된다. 본 발명은 또한, 상기 및 하기에 언급되는 중합가능한 혼합물에 관한 것이다. 상기 중합가능한 화합물 및 공단량체는 메소젠성 또는 비-메소젠성, 바람직하게는 메소젠성 또는 액정이다.

특히 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합하고 바람직한 메소젠성 공단량체는 예를 들어 하기 일반식들로부터 선택된다:

상기 식에서,

P¹ 및 P²는 각각 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 P에 대해 전술된 및 후술되는 의미들 중 하나를 갖는 것을 나타내고, 특히 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭사이드 기를 나타내고,

Sp¹ 및 Sp²는 각각 서로 독립적으로, 단일 결합 또는 스페이서 기, 바람직하게는 Sp에 대해 전술된 및 후술되는 의미들 중 하나를 갖는 것을 나타내고, 특히 바람직하게는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-CO-O- 또는 -(CH₂)_p1-O-CO-O-를 나타내며, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, 상기에서 최후에 언급된 기의 인접 고리에 대한 연결은 O 원자를 통해 일어나고,

또한, 라디칼 P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 중 하나 이상은 R^aa를 나타낼 수 있으나, 단, 존재하는 라디칼 P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 중 적어도 하나는 R^aa를 나타내지 않고,

R^aa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 또한, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, CN 또는 P¹-Sp¹-로 대체될 수 있고, 특히 바람직하게는 임의적으로 단일불소화된 또는 다중불소화된 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시(이때 상기 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지형 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 갖는다)를 나타내고,

R⁰ 및 R⁰⁰은 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

Z¹은 -O-, -CO-, -C(R^yR^z)- 또는 -CF₂CF₂-를 나타내고,

Z² 및 Z³은 각각 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -(CH₂)_n-을 나타내고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,

L은 각각의 경우에 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN 또는 임의적으로 단일불소화된 또는 다중불소화된 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내고, 바람직하게는 F를 나타내고,

L' 및 L"는 각각 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl을 나타내고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

t는 0, 1 또는 2를 나타내고,

x는 0 또는 1이다.

전술된 중합가능한 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 LC 디스플레이에 사용하기 위한 LC 매질은, 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 저분자량(즉, 단량체성 또는 미중합된) 화합물을 포함하는 LC 혼합물("호스트 혼합물")을 포함한다. 2종 이상의 저분자량 화합물을 포함하는 LC 혼합물은 중합가능한 화합물의 중합에 사용되는 조건 하에 중합 반응에 대해 안정하거나 비-반응성이다. 대체로, 적합한 호스트 혼합물은, 통상의 VA 및 OCB 디스플레이에 사용하기에 적합한 임의의 LC 혼합물이다. 적합한 LC 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있으며, 예를 들어 VA 디스플레이용 혼합물은 EP 1 378 557 A1에 기술되어 있고, OCB 디스플레이용 혼합물은 EP 1 306 418 A1 및 DE 102 24 046 A1에 기술되어 있다.

본 발명의 제 1의 바람직한 실시양태에서, LC 매질은 음의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 이러한 LC 매질은 특히 PSA-VA 디스플레이에 사용하기에 적합하다. 이러한 유형의 LC 매질의 특히 바람직한 실시양태는 하기 섹션 a) 내지 x)에 언급된다:

a) 하기 일반식 CY 및/또는 PY로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

a는 1 또는 2를 나타내고,

b는 0 또는 1을 나타내고,

는

를 나타내고,

R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고(이때, 1개 또는 2개의 비-인접 CH₂ 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,

Z^x 및 Z^y는 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 내지 L⁴는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂를 나타낸다.

바람직하게는, 라디칼 L¹ 및 L²는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L¹ 및 L² 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl을 나타내거나, 라디칼 L³ 및 L⁴는 둘 다 F를 나타내거나, 라디칼 L³ 및 L⁴ 중 하나는 F를 나타내고 다른 것은 Cl을 나타낸다.

상기 일반식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

a는 1 또는 2를 나타내고,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼을 나타내고,

알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타내고,

(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.

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-를 나타낸다.

상기 일반식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.

b) 하기 일반식 ZK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

ZK

상기 식에서,

는

를 나타내고,

는

를 나타내고,

R³ 및 R⁴는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비-인접 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고,

Z^y는 -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이다.

일반식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼을 나타내고,

알켄일은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타낸다.

c) 하기 일반식 DK의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

DK

상기 식에서, 각 경우에서 개별 라디칼은 동일하거나 상이하게 하기의 의미를 갖는다:

R⁵ 및 R⁶은 각각 서로 독립적으로, 상기 R¹에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

는

를 나타내고,

는

를 나타내고,

e는 1 또는 2를 나타낸다.

상기 일반식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타낸다. 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-를 나타낸다.

d) 하기 일반식 LY의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

LY

상기 식에서,

는

를 나타내고,

f는 0 또는 1을 나타내고,

R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고, 이때 1개 또는 2개의 비-인접 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고,

Z^x 및 Z^y는 각각 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CH-CH₂O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 단일 결합이고,

L¹ 및 L²는 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂를 나타낸다.

바람직하게는, 라디칼 L¹ 및 L²는 둘 다 F를 나타내거나, L¹ 및 L² 라디칼 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.

상기 일반식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R¹은 상기 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R¹은 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일, 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 일반식 G1 내지 G4로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

알킬은 C_1-6-알킬을 나타내고, L^x는 H 또는 F를 나타내고, X는 F, Cl, OCF₃, OCHF₂ 또는 OCH=CF₂를 나타낸다. X가 F를 나타내는 일반식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.

f) 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R⁵는 상기 R¹에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, 알킬은 C_1-6-알킬을 나타내고, d는 0 또는 1을 나타내고, z 및 m은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6의 정수를 나타낸다. 상기 화합물에서 R⁵는 특히 바람직하게는 C_1-6-알킬, C_1-6-알콕시 또는 C_2-6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는, 전술된 일반식의 화합물 하나 이상을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.

g) 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 바이페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼을 나타내고, 알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타낸다. 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-를 나타낸다.

상기 LC 혼합물 중의 상기 일반식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.

일반식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.

일반식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬^*은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 일반식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 하나 이상 포함한다.

h) 하기 일반식 T의 터페닐 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

T

상기 식에서,

는 각각 서로 독립적으로,

를 나타내고,

L⁵는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,

L⁶은 F, Cl, OCF₃, CF₃, CH₃, CH₂F 또는 CHF₂, 바람직하게는 F를 나타낸다.

상기 일반식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, R^*은 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다. R^*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.

R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.

본 발명에 따른 LC 매질은 바람직하게는 일반식 T 및 이의 하위 일반식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.

상기 일반식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이다.

본 발명에 따른 혼합물의 Δn이 0.1 이상인 것으로 의도되는 경우, 바람직하게는 터페닐이 상기 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 상기 일반식 T의 화합물, 바람직하게는 상기 일반식 T1 내지 T22의 화합물의 군으로부터 선택되는 터페닐 화합물 하나 이상을 2 내지 20 중량% 포함한다.

i) 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R¹ 및 R²는 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일을 나타낸다.

바람직한 매질은 상기 일반식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

k) 하기 일반식 FI의 화합물 하나 이상을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량% 추가로 포함하는 LC 매질:

FI

상기 식에서,

는

를 나타내고,

R⁹는 H, CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타내고, (F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고, q는 1, 2 또는 3을 나타내고, R⁷은 R¹에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.

특히 바람직한 상기 일반식 FI의 화합물은 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁷은 바람직하게는 직쇄형 알킬을 나타내고, R⁹는 CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타낸다. 일반식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.

m) 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R⁸은 R¹에 대해 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이다.

n) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 화합물, 예를 들어 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R¹⁰ 및 R¹¹은 각각 서로 독립적으로, R¹에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 알콕시 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일을 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.

o) 하기 일반식들의 다이플루오로-다이벤조크로만 및/또는 크로만 하나 이상을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로, 상기 기재된 의미를 갖고, 고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, Z^m은 -C₂H₄-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고, c는 0 또는 1이다.

특히 바람직한 상기 일반식 BC 및 CR의 화합물은 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼을 나타내고, (O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고, 알켄일 및 알켄일^*은 각각 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알켄일 라디칼을 나타낸다. 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-를 나타낸다.

상기 일반식 BC2의 화합물 1종, 2종 또는 3종을 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.

p) 하기 일반식 PH 및 BF의 불소화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 하나 이상 추가로 포함하는 LC 매질:

상기 식에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로, 상기 기재된 의미를 갖고, b는 0 또는 1을 나타내고, L은 F를 나타내고, r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.

하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택되는 일반식 PH 및 BF의 화합물이 특히 바람직하다:

상기 식에서,

R 및 R'는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.

q) 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 일반식 I 또는 이의 하위 일반식의 화합물 외에, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH₂)를 함유하는 화합물을 포함하지 않는 LC 매질.

r) 바람직하게는 본 발명에 따른 중합가능한 화합물, 특히 일반식 I 또는 이의 하위 일반식의 화합물로부터 선택된 1 내지 5종, 바람직하게는 1, 2 또는 3종의 중합가능한 화합물을 포함하는 LC 매질.

s) 전체 혼합물 중에서 중합가능한 화합물, 특히 일반식 I 또는 이의 하위 일반식의 화합물의 비율이 0.05 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%인 LC 매질.

t) 상기 일반식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

u) 상기 일반식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 1 내지 8종, 바람직하게는 1 내지 5종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

v) 상기 일반식 ZK의 화합물, 특히 일반식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물 1 내지 10종, 바람직하게는 1 내지 8종을 포함하는 LC 매질. 전체 혼합물 중에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 이들 각각의 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우에 2 내지 20%이다.

w) 전체 혼합물 중에서 일반식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인 LC 매질.

x) 선경사각이 바람직하게는 85°이하, 특히 바람직하게는 80°이하인 PSA-VA 디스플레이.

본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 화합물에 기초한 LC 호스트 혼합물을 포함한다. 이러한 유형의 LC 매질은 특히 PSA-OCB, PSA-TN, PSA-포지티브-VA, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 디스플레이에 사용하기에 적합하다. 이러한 디스플레이의 특히 바람직한 실시양태는 다음과 같다:

하기 일반식 AA 및 BB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:

일반식 AA 및/또는 BB의 화합물 외에, 하기 일반식 CC의 화합물을 하나 이상 포함하는 LC 매질:

CC

일반식 AA, BB 및 CC에서,

는 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게,

를 나타내고,

를 나타내고,

R²¹, R³¹, R⁴¹ 및 R⁴²는 각각 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 옥사알킬 또는 플루오로알킬, 또는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타내고,

X⁰은 F, Cl, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고,

Z³¹은 -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고, 특히 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,

Z⁴¹ 및 Z⁴²는 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합이고,

L²¹, L²², L³¹ 및 L³²는 H 또는 F이고,

g는 1, 2 또는 3이고,

h는 0, 1, 2 또는 3이다.

X⁰은 바람직하게는 F, Cl, CF₃, CHF₂, OCF₃, OCHF₂, OCFHCF₃, OCFHCHF₂, OCFHCHF₂, OCF₂CH₃, OCF₂CHF₂, OCF₂CHF₂, OCF₂CF₂CHF₂, OCF₂CF₂CHF₂, OCFHCF₂CF₃, OCFHCF₂CHF₂, OCF₂CF₂CF₃, OCF₂CF₂CClF₂, OCClFCF₂CF₃ 또는 CH=CF₂이고, 매우 바람직하게는 F 또는 OCF₃이다.

상기 일반식 AA의 화합물은 바람직하게는 하기 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

A²¹, R²¹, X⁰, L²¹ 및 L²²는 일반식 AA에서 기재된 의미를 갖고, L²³ 및 L²⁴는 각각 서로 독립적으로, H 또는 F이고, X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다. 상기 일반식 AA1 및 AA2의 화합물이 특히 바람직하다.

특히 바람직한 일반식 AA1의 화합물은 하기 하위 일반식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고,

X⁰, L²¹ 및 L²²는 일반식 AA1에서 기재된 의미를 갖고,

L²³, L²⁴, L²⁵ 및 L²⁶은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,

X⁰은 바람직하게는 F이다.

일반식 AA1의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 일반식 AA2의 화합물은 하기 하위 일반식들로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미를 갖고, X⁰, L²¹ 및 L²²는 일반식 AA에 기재된 의미를 갖고, L²³, L²⁴, L²⁵ 및 L²⁶은 각각 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다.

일반식 AA2의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 AA3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미를 갖고, X⁰, L²¹ 및 L²²는 일반식 AA3에 기재된 의미를 갖고, X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다.

일반식 AA4의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

AA4a

상기 식에서,

R⁰은 일반식 AA1에서 R²¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

A³¹, A³², R³¹, X⁰, L³¹ 및 L³²는 일반식 BB에 기재된 의미를 갖고, X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다. 일반식 BB1 및 BB2의 화합물이 특히 바람직하다.

일반식 BB1의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB1에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖고,

X⁰, L³¹ 및 L³²는 일반식 BB1에 기재된 의미를 갖고,

X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다.

일반식 BB1a의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB1에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB1b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB1에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁰은 일반식 BB2에서 R²¹에 대해 기재된 의미 중 하나를 갖고, X⁰, L³¹ 및 L³²는 일반식 BB2에 기재된 의미를 갖고, L³³, L³⁴, L³⁵ 및 L³⁶은 각각 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, X⁰은 바람직하게는 F를 나타낸다.

일반식 BB2a의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2b의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2c의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2d 및 BB2e의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2f의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2g의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2h의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2i의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB2k의 매우 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB2에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 BB1 및/또는 BB2의 화합물에 대안적으로 또는 추가적으로, LC 매질은 상기 정의된 일반식 BB3의 화합물을 하나 이상 포함할 수도 있다.

일반식 BB3의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R³은 일반식 BB3에서 R³¹에 대해 기재된 의미를 갖는다.

일반식 AA 및/또는 BB의 화합물에 추가적으로, 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 일반식 CC의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 -1.5 내지 +3의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 유전체적으로 중성인 화합물을 포함한다.

일반식 CC의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁴¹ 및 R⁴²는 일반식 CC에 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 알킬, 알콕시, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 불소화된 알킬 또는 불소화된 알콕시, 또는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불소화된 알켄일을 나타내고, L⁴는 H 또는 F를 나타낸다.

일반식 CC의 화합물에 추가적으로 또는 대안적으로, 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 바람직하게는 하기 일반식 DD의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 -1.5 내지 +3의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 유전체적으로 중성인 화합물을 포함한다:

DD

상기 식에서,

A⁴¹, A⁴², Z⁴¹, Z⁴², R⁴¹, R⁴² 및 h는 일반식 CC에 기재된 의미를 갖는다.

일반식 DD의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위 일반식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁴¹ 및 R⁴²는 일반식 DD에 기재된 의미를 갖고, R⁴¹은 바람직하게는 알킬을 나타내고, 일반식 DD1에서, R⁴²는 바람직하게는 알켄일, 특히 바람직하게는 -(CH₂)₂-CH=CH-CH₃을 나타내고, 일반식 DD2에서, R⁴²는 바람직하게는 알킬, -(CH₂)₂-CH=CH₂ 또는 -(CH₂)₂-CH=CH-CH₃을 나타낸다.

본 발명에 따른 LC 매질에서의 일반식 AA 및 BB의 화합물의 농도는 전체 혼합물의 바람직하게는 2% 내지 60%, 특히 바람직하게는 3% 내지 35%, 매우 특히 바람직하게는 4% 내지 30%이다.

본 발명에 따른 LC 매질에서의 일반식 CC 및 DD의 화합물의 농도는 전체 혼합물의 바람직하게는 2% 내지 70%, 특히 5% 내지 65%, 특히 바람직하게는 10% 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 10%(바람직하게는 15%) 내지 50%이다.

전술된 바람직한 실시양태에 따른 LC 호스트 혼합물의 구성성분으로서 저분자량 화합물과 전술된 중합된 화합물과의 조합은 본 발명에 따른 LC 매질 내에서 낮은 문턱 전압, 낮은 회전 점도 및 매우 양호한 저온 안정성과 동시에 높은 등명점 및 높은 HR 값을 달성하며, PSA 디스플레이에서 특히 작은 선경사각이 빨리 생성되게 한다. 특히, 종래 기술로부터의 매질에 비해, PSA 디스플레이에서 상기 LC 매질은 상당히 단축된 응답 시간, 특히 또한 회색-색조 응답 시간을 나타낸다.

상기 액정 혼합물은 20℃에서 바람직하게는 80K 이상, 특히 바람직하게는 100K 이상의 네마틱상 범위 및 250 mPa·s 이하, 바람직하게는 200 mPa·s 이하의 회전 점도를 갖는다.

본 발명에 따른 VA-유형 디스플레이에서, 상기 LC 매질의 층 중의 분자는 스위치-오프 상태에서 전극 표면에 대하여 수직으로 정렬(호메오트로픽 정렬)되거나 경사진 호메오트로픽 정렬을 갖는다. 전극에 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 평행하도록 재정렬된다.

특히 PSA-VA 유형의 디스플레이에 사용되는, 본 발명의 제 1의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 약 -0.5 내지 -10, 특히 약 -2.5 내지 -7.5 범위의 음의 유전 이방성 Δε을 갖는다.

특히 PSA-VA 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명의 제 1의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.16 미만, 특히 바람직하게는 0.06 내지 0.14, 매우 특히 0.07 내지 0.12이다.

본 발명에 따른 OCB-유형 디스플레이에서, LC 매질의 층 중의 분자는 "벤드" 정렬 상태이다. 전압을 인가하였을 때, LC 분자는 종방향 분자 축이 전극 표면에 수직이 되도록 재정렬된다.

PSA-OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명에 따른 LC 매질은 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 양의 유전 이방성 Δε을 갖는 것이 바람직하고, 바람직하게는 20℃ 및 1 kHz에서 약 +4 내지 +17 범위의 유전 이방성 Δε을 갖는다.

OCB 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.14 내지 0.22, 특히 0.16 내지 0.22이다.

특히 PSA-TN, PSA-포지티브-VA, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질은 20℃ 및 1 kHz에서 바람직하게는 +2 내지 +30, 특히 바람직하게는 +2 내지 +17, 매우 특히 바람직하게는 +3 내지 +15 범위의 양의 유전 이방성 Δε을 갖는다.

특히 PSA-TN, PSA-IPS 또는 PSA-FFS 유형의 디스플레이에 사용되는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시양태에 따른 LC 매질의 복굴절률 Δn은 바람직하게는 0.07 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.

본 발명에 따른 LC 매질은 또한, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들어 중합 개시제, 저해제, 안정화제, 표면-활성 물질 또는 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들은 중합가능하거나 비-중합가능한 것일 수 있다. 따라서, 중합가능한 첨가제는 중합가능한 성분 또는 성분 A)로 분류된다. 따라서, 비-중합가능한 첨가제는 비-중합가능한 성분 또는 성분 B)로 분류된다.

상기 LC 매질은 예를 들어 키랄 도판트, 바람직하게는 하기 표 B로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.

또한, 상기 LC 매질에, 예컨대 전도성을 개선하기 위해 0 내지 15 중량%의 다색성 염료, 추가로 나노입자, 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예를 들면, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. 24, 249-258(1973)] 참조), 또는 네마틱 상의 유전 이방성, 점도 및/또는 정렬을 개질하기 위한 물질을 첨가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들어 DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 기술되어 있다.

본 발명에 따른 LC 매질의 바람직한 실시양태 a) 내지 z)의 개별 성분들은 공지되어 있거나, 또는 그의 제조 방법은 문헌에 기술된 표준 방법에 기초하므로 종래 기술로부터 당업자에 의해 용이하게 유도될 수 있다. 상기 일반식 CY의 상응하는 화합물은, 예를 들면 EP-A-0 364 538에 기술되어 있다. 일반식 ZK의 상응하는 화합물은, 예를 들면 DE-A-26 36 684 및 DE-A-33 21 373에 기술되어 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 자체로, 예를 들면 하나 이상의 상기 언급된 화합물을 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 중합가능한 화합물 및 임의적으로는 추가의 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합하여 제조한다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을, 유리하게는 고온에서, 주성분을 구성하는 성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 LC 매질의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 LC 매질이, 예를 들면 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소로 치환된 화합물을 포함할 수도 있다는 사실은 당업자에게는 두말할 나위도 없다.

본 발명에 따른 LC 디스플레이의 구조는, 상기 인용된 종래 기술에 기술되어 있는 바와 같은 PSA 디스플레이의 통상적인 기하구조에 상응한다. 특히, 컬러 필터 면 상의 전극은 또한, 구조화되지 않고 단지 TFT 면 상의 전극만이 슬롯을 갖는, 돌출부가 없는 기하구조가 바람직하다. PSA-VA 디스플레이에 특히 적합하고 바람직한 전극 구조는, 예를 들면 US 2006/0066793 A1에 기술되어 있다.

하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명한다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물들, 및 그들 각각의 농도 및 서로 간의 그들의 조합을 갖는 바람직한 혼합물 개념을 당업자에게 보여준다. 또한, 하기 실시예는, 달성가능한 특성 및 특성들의 조합을 예시한다.

다음 약어들이 사용된다:

(n, m, z: 각각의 경우에 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다)

표 A

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질은 상기 표 A의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.

하기 표 B는 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 키랄 도판트를 나타낸다.

표 B

상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 B의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 도판트를 하나 이상 포함한다.

하기 표 C는, 본 발명에 따른 LC 매질에 첨가될 수 있는 가능한 안정화제를 나타낸다(여기서 n은 1 내지 12의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8을 나타내고, 말단 메틸 기는 도시되지 않는다).

표 C

상기 LC 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 1 ppm 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 1 ppm 내지 1 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 LC 매질은 바람직하게는 상기 표 C의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 안정화제를 하나 이상 포함한다.

하기 표 D는, 본 발명에 따른 LC 매질에서 바람직하게는 반응성 메소젠 화합물로서 사용될 수 있는 예시적 화합물들을 도시한다.

표 D

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소젠성 매질은 표 D의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

또한, 하기 약어 및 기호가 사용된다:

V₀은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.

n_e는 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률을 나타낸다.

n₀은 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률을 나타낸다.

Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.

ε_⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 수직인 유전율(dielectric permittivity)을 나타낸다.

ε_∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율을 나타낸다.

Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.

cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타낸다.

γ₁은 20℃에서의 회전 점도[mPa.s]를 나타낸다.

K₁은 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN]을 나타내다.

K₂는 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN]을 나타낸다.

K₃은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.

달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 표시되고, 상응하는 혼합물 전체, 즉 용매 없이 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 LC 매질에 관한 것이다.

달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 온도 값, 예를 들면, 융점 T(C,N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이온도 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)는 섭씨 온도(℃)로 표시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다.

각각의 경우에 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 측정되며, Δε은 1 kHz에서 측정된다.

본 발명에 있어서, "문턱 전압"이라는 용어는 달리 명백하게 기재되지 않는 한 프레데릭츠(Freedericks) 문턱값으로도 알려져 있는 용량성 문턱값(V₀)에 관한 것이다. 실시예에서, 광학 문턱값은 일반적으로 사용되는 바와 같이 10% 상대 명암비(C1₀)에 대해 인용될 수도 있다.

용량성 문턱 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는, 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측의 전극 층 및 상단의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킴)을 갖는다.

경사각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측의 전극 층 및 상단의 폴리이미드 정렬 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평행하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킨다.

상기 중합가능한 화합물은, 디스플레이에 전압(일반적으로는 10V 내지 30V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 예정된 시간 동안, 정의된 강도의 UVA 광(일반적으로 365 nm)을 조사함으로써 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 28 mW/cm² 수은 증기 램프를 사용하였으며, 365 nm 밴드-통과 필터가 장치된 표준 UV 미터(유시오(Ushio) UNI 미터)를 사용하여 강도를 측정하였다.

회전 결정 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 경사각을 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사를 나타낸다.

VHR 값은 다음과 같이 측정된다: 0.3%의 중합가능한 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성 혼합물을 TN-VHR 시험 셀(90°에서 러빙됨, TN-폴리이미드 정렬 층, 층 두께 d는 약 6 μm임)에 도입한다. HR 값은, 1V, 60 Hz, 64 μs 펄스로 2시간 동안 UV 노출(태양 시험) 전후로, 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105).

"LTS"라고도 지칭되는 저온 안정성(즉, 저온에서 자발적으로 개별 성분이 결정화되어 나오는 것에 대한 LC 혼합물의 안정성)을 조사하기 위하여 1 g의 LC/RM 혼합물이 함유된 병을 -10℃에 저장하고, 상기 혼합물이 결정화되어 나오는지 규칙적으로 확인한다.

실시예 1

7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

1.1 2,7-다이아이오도-4,5,9,10-테트라하이드로피렌

7.70 g(36.2 mmol)의 4,5,9,10-테트라하이드로피렌, 3.30 g(14.5 mmol)의 과요오드산 및 9.00 g(35.5 mmol)의 요오드를 70 ml의 빙초산 중의 2.2 ml의 진한 황산 용액 및 15 ml의 물에서 70℃에서 1시간 동안 가열하였다. 후속적으로, 상기 용액을 얼음물에 첨가하고, 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 희석 나트륨 수소설파이트 용액 및 포화 나트륨 수소카보네이트 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시켰다. 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 톨루엔/헵탄(2:1)을 포함하는 실리카 겔 상에서 크로마토그래피하였다. 조질 생성물을 헵탄/톨루엔(1:1)으로부터 결정화시켜 2,7-다이아이오도-4,5,9,10-테트라하이드로피렌을 무색 고체로서 수득하였다.

¹H-NMR (CDCl₃) δ= 2.80 ppm (s, 8 H, CH₂), 7.43 (s, 4 H, Ar-H).

1.2 4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2,7-다이올

처음에, 3.20 g(6.80 mmol)의 2,7-다이아이오도-4,5,9,10-테트라하이드로피렌을 40 ml의 다이옥산에 도입하고, 20 ml의 물 중의 1.50 g(26.7 mmol)의 칼륨 하이드록사이드, 300 mg(0.522 mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐 및 450 mg의 2-다이-3급-부틸포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필바이페닐의 용액을 첨가하고, 배취를 80℃에서 3시간 동안 가열하였다. 용액을 후속적으로 100 ml의 톨루엔으로 희석하고, 물로 추출하였다. 합친 수성상을 묽은 염산을 사용하여 산성화시키고, 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시켰다. 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 톨루엔/에틸 아세테이트(7:3)를 포함하는 실리카 겔 상에서 크로마토그래피하고, 조질 생성물을 톨루엔/헵탄(1:1)으로 재결정화시켜, 4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2,7-다이올을 무색 결정으로서 수득하였다.

¹H-NMR (CDCl₃) δ = 2.80 ppm (s, 8 H, CH₂), 4.73 (s, 2 H, OH), 6.54 (s, 4 H, Ar-H).

1.3 7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸-아크릴레이트

900 mg(3.55 mmol)의 4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2,7-다이올을 15 ml의 다이클로로메탄에 현탁시키고, 1.3 ml의 피리딘 및 50 mg의 DMAP를 첨가하고, 후속적으로 25 ml의 다이클로로메탄 중의 1.5 g(9 mmol)의 아크릴산 무수물의 용액을 적가하면서 빙냉하였다. 30분 후, 냉각물을 제거하고, 배취를 실온에서 밤새 교반한 채 두었다. 후속적으로 용액을 실리카 겔을 통하여 여과하고, 용리제를 증발시키고, 조질 생성물을 헵탄/톨루엔으로 재결정화시켜 7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸아크릴레이트를 m.p. 146℃의 무색 결정으로서 수득하였다.

실시예 2

7-[4-(2-메틸아크릴로일옥시)부트-1-인일]-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

2.1 2,7-다이브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌

처음에, 20.6 g(94.6 mmol)의 4,5,9,10-테트라하이드로피렌을 160 ml의 트라이메틸 포스페이트에 도입하고, 40 ml의 트라이메틸 포스페이트 중의 17 ml(332 mmol)의 브롬 용액을 첨가하면서 온도가 25℃를 초과하지 않는 속도에서 온화하게 냉각하였다. 배취를 추가 3시간 동안 교반하고, 800 ml의 얼음물에 첨가하고, 초과량의 브롬을 나트륨 수소설파이트 용액을 첨가함으로써 분해하였다. 15분 후, 침전된 생성물을 빨아들임으로써 여과하고, 톨루엔에 용해시키면서 가온하고, 실리카 겔을 통하여 여과하고, 톨루엔/헵탄(1:1)으로 재결정화시켜 2,7-다이브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌을 무색 결정으로서 수득하였다.

2.2 7-브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올

처음에, 6.40 g(16.9 mmol)의 2,7-다이브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌 및 7 ml(30 mmol)의 트라이이소프로필 보레이트를 200 ml의 THF에 도입하고, 헥산 중의 15 ml(24 mmol)의 15%의 n-부틸리튬의 용액을 -70℃에서 첨가하였다. 첨가를 완료하면, 혼합물을 추가 1시간 동안 교반하고, 2 M 염산을 사용하여 가수분해하고, 녹이고, MTB 에터로 2회 추출하였다. 합친 유기상을 증발시키고, 잔류물을 100 ml의 톨루엔, 20 ml의 2 M 나트륨 하이드록사이드 용액 및 20 ml의 물의 혼합물에 현탁시키면서 힘차게 교반하고, 10 ml의 30%의 수소 퍼옥사이드를 40℃에서 천천히 첨가하였다. 첨가를 완료하면, 배취를 추가 1시간 동안 교반하고, 100 ml의 물에 첨가하고, 2 M 염산을 사용하여 산성화하였다. 수성상을 분리하고, 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 암모늄 철(II) 설페이트 용액 및 포화 나트륨 클로라이드 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시켰다. 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 다이클로로메탄을 포함한 실리카 겔 상에서 크로마토그래피하고, 조질 생성물을 톨루엔으로 재결정화시켜 7-브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올을 무색 결정으로서 수득하였다.

2.3 7-(4-하이드록시부트-1-인일)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올

처음에, 8.80 g(28.3 mmol)의 7-브로모-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올을 100 ml의 THF에 도입하고, 1.7 g(2.42 mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드, 0.4 g(2.10 mmol)의 구리(I) 아이오다이드 및 11 ml의 다이이소프로필아민을 첨가하고, 20 ml의 THF 중의 5.0 g(78.3 mmol)의 1-부틴의 용액을 1시간에 걸쳐서 65℃에서 적가하였다. 첨가를 완료하면, 배취를 추가 2시간 동안 교반하고, 물에 첨가하고, 2 N 염산을 사용하여 산성화하였다. 수성상을 분리하고, 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 용매를 진공에서 제거하였다. 조질 생성물을 다이클로로메탄/에틸 아세테이트(4:1)를 포함하는 실리카 겔을 통하여 여과하고, 톨루엔으로 재결정화시켜 7-아이오도-9,10-다이하이드로페난트렌-2-올을 무색 고체로서 수득하였다.

2.4 7-[4-(2-메틸아크릴로일옥시)부트-1-인일]-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

실시예 1과 유사하게, 7-(4-하이드록시부트-1-인일)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올로 7-[4-(2-메틸아크릴로일옥시)부트-1-인일]-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일 2-메틸아크릴레이트를 m.p. 121℃의 무색 결정으로서 수득하였다.

실시예 3

4-[7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일]부틸 2-메틸-아크릴레이트

3.1 7-(4-하이드록시부틸)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올

7-(4-하이드록시부트-1-인일)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올을 THF에서 팔라듐/활성탄 촉매 상에서 완전히 수소화하였다. 상기 촉매를 여과하고, 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 톨루엔으로 재결정화시켜 7-(4-하이드록시부틸)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올을 무색 고체로서 수득하였다.

3.2 4-[7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일]부틸 2-메틸아크릴레이트

실시예 1과 유사하게, 7-(4-하이드록시부틸)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-올로 4-[7-(2-메틸아크릴로일옥시)-4,5,9,10-테트라하이드로피렌-2-일]부틸 2-메틸아크릴레이트를 m.p. 110℃의 무색 결정으로서 수득하였다.

실시예 4

4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

4.1 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌

처음에, 3.50 g(19.9 mmol)의 4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌(CAS No. 1035304-31-4)을 트라이메틸 포스페이트에 도입하고, 10 ml의 트라이메틸 포스페이트 중의 3.5 ml(68 mmol)의 브롬 용액을 적가하면서 25℃에서 온화하게 냉각하였다. 배취를 실온에서 4시간 동안 교반하고, 150 ml의 얼음물 및 100 ml의 톨루엔에 첨가하고, 초과량의 브롬을 나트륨 수소설파이트 용액을 사용하여 분해하였다. 수성상을 분리하고, 톨루엔으로 1회 추출하였다. 합친 유기상을 물로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 용매를 진공에서 제거하였다. 조질 생성물을 톨루엔/헵탄(1:1)을 포함하는 실리카 겔을 통하여 여과하고, 톨루엔/헵탄(1:1)으로 재결정화시켜 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌을 무색 결정으로서 수득하였다.

¹H-NMR (500 MHz, CDCl₃) δ = 1.48 ppm (s, 6 H, CH₃), 3.08 (s, 4 H, CH₂), 7.24 (s, 2 H, Ar-H), 7.33 (s, 2 H, Ar-H).

4.2 4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올

실시예 1.2에 기재된 합성 절차와 유사하게, 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌으로 4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올을 무색 결정으로서 수득하였다.

¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.46 ppm (s, 6 H, CH₃), 3.04 (s, 4 H, CH₂), 4.59 (s, br. 2 H, OH), 6.55 (d, J = 1.7 Hz, 2 H, Ar-H), 6.67 (d, J = 1.7 Hz, 2 H, Ar-H).

4.3 4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

실시예 1과 유사하게, 4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올로 4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트를 m.p. 77℃의 무색 결정으로서 수득하였다.

실시예 5

4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

5.1 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-4H-사이클로펜타[def]페난트렌

처음에, 2.20 g(5.82 mmol)의 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌, 1.10 g(6.18 mmol)의 N-브로모숙신이미드 및 50 mg의 아조비스(이소부티로니트릴)을 30 ml의 탄소 테트라클로라이드에 도입하고, 천천히 가열하여 끓였다. 3시간 후, 배취를 60℃로 냉각하고, 20 ml의 빙초산 중의 1.5 g의 나트륨 아세테이트의 용액을 첨가하고, 후속적으로 혼합물을 70℃에서 4시간 동안 교반하였다. 후속적으로, 용액을 다이클로로메탄에 첨가하고, 물로 2회 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조시키고, 진공에서 증발시켰다. 잔류물을 톨루엔을 포함하는 실리카 겔을 통하여 여과하고, 헵탄으로 재결정화시켜 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-4H-사이클로펜타[def]페난트렌을 무색 결정으로서 수득하였다.

¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ = 1.66 ppm (s, 6 H, CH₃), 7.67 (d, J = 1.2 Hz, 2 H, Ar-H), 7.77 (s, 2 H, Ar-H), 7.97 (d, J = 1.2 Hz, 2 H, Ar-H).

5.2 4,4-다이메틸-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올

실시예 1.2에 기재된 합성 절차와 유사하게, 2,6-다이브로모-4,4-다이메틸-8,9-다이하이드로-4H-사이클로펜타[def]페난트렌으로 4,4-다이메틸-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올을 무색 결정으로서 수득하였다.

5.3 4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트

실시예 1과 유사하게, 4,4-다이메틸-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2,6-다이올로 4,4-다이메틸-6-(2-메틸아크릴로일옥시)-4H-사이클로펜타[def]페난트렌-2-일 2-메틸아크릴레이트를 m.p. 170℃의 무색 결정으로서 수득하였다.

사용예 1

네마틱 LC 혼합물 N1을 하기와 같이 배합한다:

하기 도시된 실시예로부터의 0.3%의 중합가능한 단량체 화합물을 LC 혼합물 N1에 첨가하고, 생성 혼합물을 VA e/o 시험 셀(역평행하게 러빙됨, VA-폴리이미드 정렬층, 층 두께 d는 약 4 μm임)에 도입하였다. 상기 셀을, 24 V(교류)의 전압을 인가하여 지정된 시간 동안 50 mW/cm²의 강도를 갖는 UV 광으로 조사하여, 단량체 화합물의 중합을 유도하였다. UV 조사 전 및 조사 후의 경사각을 회전 결정 실험(오트로닉-멜쳐스 TBA-105)으로 측정하였다.

중합 속도를 측정하기 위하여, 다양한 노출 시간 후 시험 셀 내의 미중합된 RM의 잔류 함량(중량%)을 HPLC 방법으로 측정하였다. 이를 위해, 각각의 혼합물을 시험 셀에서 지정된 조건 하에 중합하였다. 이어서, 혼합물을 메틸 에틸 케톤을 사용하여 시험 셀로부터 세척해내고, 측정하였다.

비교 목적으로, 종래 기술에 공지된 하기 중합가능한 화합물 C1 내지 C3을 사용하여 전술된 시험을 수행하였다.

경사각 결과는 표 1에 요약되어 있다. 다양한 노출 시간 후의 RM 농도는 표 2에 요약되어 있다.

표 1 (t = 노출 시간)

표 2 (t = 노출 시간)

표 1에서 보여지듯이, 중합 후의 작은 경사각은 종래 기술로부터의 단량체 C1 내지 C3보다 본 발명에 따른 단량체(실시예 1 내지 5)에서 보다 빨리 성취될 수 있었다. 또한, 표 2에서 보여지듯이, 단량체 C1 내지 C3보다 본 발명에 따른 단량체(실시예 1 내지 3)에서 상당히 빠른 중합 속도가 성취된다.

Claims

W¹ 및 W²가 CH=CH를 나타내는 경우, Z¹이 -C≡C-가 아니고/아니거나 A¹이 1,4-페닐렌이 아니고, Z²가 -C≡C-가 아니고/아니거나 A²가 1,4-페닐렌이 아니고, 1-비닐피렌이 아닌 하기 일반식 I 또는 IA의 화합물:

I

IA
상기 식에서,
W¹ 및 W²는 각각 서로 독립적으로, -CY=CY- 또는 -C(R^cR^d)-를 나타내고;
Y는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 F를 나타내고;
R^a 및 R^b는 각각 서로 독립적으로, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF₅, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬, 또는 2 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 아릴 또는 헤테로아릴을 나타내고, 이때 라디칼 R^a 및 R^b중 하나 이상은 기 P-Sp-를 나타내거나 함유하되; 상기 알킬에서 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 아릴렌, -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl, Br, I, CN 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고; 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 또한 2개 이상의 융합된 고리를 함유할 수 있고, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중 치환되고;
R^c 및 R^d는 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고;
P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄, 3-에틸옥세탄 및 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고;
A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH 기가 추가로 N으로 치환될 수 있는, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일 또는 나프탈렌-2,6-다이일; 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기가 O 및/또는 S로 치환될 수 있는 사이클로헥산-1,4-다이일; 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 9,10-다이하이드로페난트렌-2,7-다이일, 6H-벤조[c]크로멘-3,8-다이일, 9H-플루오렌-2,7-다이일, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2,7-다이일, 다이벤조푸란-3,7-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-7-일, 4-페닐-2-옥소-2H-크로멘-7-일, 4-옥소-4H-크로멘-6-일 또는 4-페닐-4-옥소-4H-크로멘-6-일을 나타내고, 이들 기 모두는 비치환되거나 L로 단일- 또는 다중 치환될 수 있고;
L은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, P-Sp-, OH, CH₂OH, 할로겐, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환되는 실릴, 또는 임의적으로 치환되는 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고;
R^x는 P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내되; 이러한 알킬에서 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 추가로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 추가로 F, Cl 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고;
Y¹은 할로겐을 나타내고;
Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH₂-CH₂-COO-, -OCO-CH₂-CH₂-, -C(R⁰R⁰⁰)-, -C(R^yR^z)- 또는 단일 결합을 나타내고;
R⁰ 및 R⁰⁰은, 각각 서로 독립적으로, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
R^y 및 R^z는 각각 서로 독립적으로, H, F, CH₃ 또는 CF₃을 나타내고;
n은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고;
p 및 q는 각각 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2를 나타내고;
r은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타내고;
이때, p가 0을 나타낼 경우, R^a는 H를 나타내지 않고, q가 0을 나타낼 경우, R^b는 H를 나타내지 않는다.
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제 1 항에 있어서,
일반식 IA의 화합물.
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제 1 항에 있어서,
Sp가 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-O-CO- 및 -(CH₂)_p1-O-CO-O-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 p1이 1 내지 12의 정수인, 화합물.
제 1 항에 있어서,
하기 하위 일반식 I5 및 I26 내지 I28로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물:

상기 식에서,
Sp, L 및 r은 각각 제 1 항에서 정의된 바와 같고;
P^a 및 P^b는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄, 3-에틸옥세탄 및 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R' 및 R"는 각각 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
s1은 0 또는 1이다.
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