KR101250667B1

KR101250667B1 - 액정 매질

Info

Publication number: KR101250667B1
Application number: KR1020077021530A
Authority: KR
Inventors: 멤머 멜라니 클라센; 마티아스 브레머; 데트레프 파울루스; 바바라 호르넝; 볼프강 슈미츠; 라이너 빈젠
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2013-04-03
Also published as: CN101133138B; TWI397574B; JP2012184425A; US7560147B2; KR20070112809A; US20080193681A1; DE502006005104D1; TW200700540A; JP5784540B2; JP5101487B2; CN101133138A; JP2008535958A; ATE445687T1; WO2006099949A1; EP1861477A1; EP1861477B1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 극성 화합물들의 혼합물을 기본으로 하는 액정 매질, 및 ECB, PALC 또는 IPS 효과를 기본으로 하는 능동 매트릭스 디스플레이를 위한 그의 용도에 관한 것이다:

화학식 I

상기 식에서,

R¹¹, R¹², A¹, A², Z¹, Z², m 및 n은 제 1 항에 나타낸 의미를 갖는다.

Description

액정 매질{LIQUID CRYSTAL MEDIUM}

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 극성 화합물들의 혼합물을 기본으로 하는 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로 H, 비 치환되거나 CN 또는 CF₃에 의해 일치환되거나 또는 할로겐에 의해 적어도 일치환되는 탄소수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼을 나타내고, 이때 또한 상기 라디칼들 중 하나 이상의 CH₂ 그룹은 O 원자들이 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,

, -C≡C-, -OC-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수 있으며,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로

a) 하나 또는 2 개의 인접하지 않은 CH₂ 그룹이 -O- 또는 -S-에 의해 치환될 수 있 는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼,

b) 하나 또는 2 개의 CH 그룹이 N에 의해 치환될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼,

c) 피페리딘-1,4-다이일, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 그룹으로부터의 라디칼

을 나타내고, 이때 상기 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자에 의해 일치환되거나 또는 다중치환될 수 있으며,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,

m 및 n은 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타낸다.

상기 유형의 매질들은 특히 ECB 효과를 기본으로 하는 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이 및 IPS(평면내 스위칭) 디스플레이용으로 사용된다. 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 음성 유전 이방성을 갖는다.

전기 제어 복굴절의 원리, ECB(전기 제어 복굴절) 효과 또는 DAP(정렬된 상들의 변형) 효과는 1971년에 처음으로 개시되었다(M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "전기장에서 수직 배향을 갖는 네마틱 액정들의 변형", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912). 논문[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 이어졌다.

논문[J. Robert and F. Clerc, SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30; J. Duchene, Displays 7(1986), 3]; 및 논문[H. Schad, SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244]은 액정상들이 ECB 효과를 기본으로 하는 고 정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하기 위해서는 높은 값의 탄성 계수 K₃/K₁간의 비, 높은 값의 광학 이방성 Δn 및 ≤-0.5의 유전 이방성 Δε 값을 가져야 함을 입증하였다. ECB 효과를 기본으로 하는 전광 디스플레이 소자들은 수직 에지 배향성을 갖는다. 유전적으로 음성인 액정 매질을 또한 소위 IPS 효과를 사용하는 디스플레이에 사용할 수 있다.

전광 디스플레이 소자에서 상기 효과의 산업적인 적용은 다수의 요건을 만족해야 하는 LC 상들을 필요로 한다. 본 발명에서 특히 중요한 것은 수분, 공기 및 물리적 영향, 예를 들어 열, 적외선, 가시광선 및 자외선 범위의 복사선, 및 직류 및 교류 전기장에 대한 화학적 내성이다.

더욱 또한, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상들은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서 액정 메소상을 가질 필요가 있다.

지금까지 개시된 액정 메소상을 갖는 일련의 화합물들 중 어떤 것도 모든 이러한 요건을 만족하는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 수득하기 위해서 일반적으로는 2 내지 25 개, 바람직하게는 3 내지 18 개 화합물들의 혼합물을 제조한다. 그러나, 이러한 방식으로 최적의 상들을 쉽게 제조할 수 없었는데, 그 이유는 지금까지 현저하게 음성 유전 이방성 및 적합한 장기간 안정성을 갖는 액정 물질을 입수하지 못했기 때문이다.

매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 개별적인 화소의 개별적인 스위칭에 사용될 수 있는 비선형 소자는 예를 들어 능동 소자(즉 트랜지스터)이다. 이때 "능동 매트릭스"란 용어가 사용되는데, 하기 2 가지 유형으로 구분될 수 있다:

1. 기재로서 규소 웨이퍼 상의 MOS(산화 금속 반도체) 트랜지스터.

2. 기재로서 유리 플레이트 상의 박막 트랜지스터(TFT).

유형 1의 경우에, 사용되는 전광 효과는 대개 동적 산란 또는 게스트 호스트 효과이다. 기재 물질로서 단결정 규소의 사용은 디스플레이 크기를 제한하는데, 그 이유는 다 부품-디스플레이의 규격화된 조립이라 하더라도 접합부에서 문제가 발생하기 때문이다.

보다 유망하고 바람직한 유형 2의 경우에, 사용되는 전광 효과는 대개 TN 효과이다.

2 개의 기술, 즉 반도체 화합물, 예를 들어 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다중결정 또는 비결정성 규소를 기본으로 하는 TFT로 구분된다. 후자의 기술이 전 세계적으로 예의 연구되고 있다.

상기 TFT 매트릭스를 디스플레이의 한쪽 유리 플레이트의 내부에 적용시키는 반면, 다른 유리 플레이트는 그의 내부 상에 투명한 대전극을 갖는다. 화소 전극 의 크기에 비해, 상기 TFT는 매우 작으며 상에 부정적인 영향이 실질적으로 없다. 이러한 기술을 또한 전색 변화성 디스플레이(fully colour-capable display)로 확장할 수 있으며, 상기 디스플레이에는, 필터 소자가 각각의 스위칭 가능한 화소에 대향되는 방식으로 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 배열되어 있다.

지금까지 개시된 TFT 디스플레이는 대개 투과하는 교차 편광자를 갖는 TN 셀로서 작동하고 백라이트이다.

본 발명에서 MLC 디스플레이라는 용어는 비선형 소자가 통합된 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉 능동 매트릭스 이외에, 수동 소자, 예를 들어 배리스터 또는 다이오드(MIM = 금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포함한다.

상기 유형의 MLC 디스플레이는 TV 용(예를 들어 포켓 TV)으로 또는 자동차 또는 항공기 구조 중의 고 정보 디스플레이용으로 특히 적합하다. 콘트라스트 및 응답 시간의 각도 의존성에 관한 문제점 이외에, 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비 저항으로 인해 MLC 디스플레이에 어려움이 또한 발생한다(TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORI-MACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: 텔레비젼 액정 디스플레이의 매트릭스 어드레싱을 위한 박막 트랜지스터의 디자인, pp. 145 ff., Paris). 저항이 감소함에 따라, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 열화된다. 상기 액정 혼합물의 비 저항은 일반적으로 상기 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 MLC 디스플레이의 수명에 걸쳐 떨어지기 때문에, 긴 작동기간 동안 허용 가능한 저항 값을 가져야 하는 디스플레이에 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.

지금까지 개시된 MLC-TN 디스플레이의 단점은 그의 비교적 낮은 콘트라스트, 비교적 높은 시야각 의존성 및 디스플레이에서의 그레이 색조 생성의 어려움에 기인한다.

따라서 다양한 그레이 색조를 생성시킬 수 있는, 넓은 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 임계 전압과 동시에 매우 높은 비 저항을 갖는 MLC 디스플레이가 계속해서 크게 요구되고 있다.

본 발명은 ECB 또는 IPS 효과를 기본으로 하고 상기 지적한 단점들이 없거나 또는 단지 보다 적은 정도로만 있으며, 동시에 매우 높은 비 저항 값을 갖는, 특히 모니터 및 TV 용 MLC 디스플레이를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에 이르러 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 네마틱 액정 혼합물을 상기 디스플레이 소자에 사용하는 경우 상기 목적을 성취할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

따라서 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 극성 화합물들의 혼합물을 기본으로 하는 액정 매질에 관한 것이다.

화학식 I의 화합물은 예를 들어 DE 195 00 768 C2에 공지되어 있으며, 여기에서 상기 화합물은 바람직하게는 강유전성 상(phase)으로 사용된다. 능동 매트릭스용, 특히 ECB 또는 IPS 디스플레이용의 화학식 I의 플루오르화된 펜안트렌의 용도는 공지되어 있지 않다.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 유리한 전기용량 한계값, 비교적 높은 보전율값 및 동시에 매우 양호한 저온 안정성뿐만 아니라 매우 낮은 회전 점도를 나타낸다. 본 발명에 따른 혼합물은 또한 양호한 투명점(clearing point)과 회전 점도의 비 및 높은 음성 유전 이방성을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 혼합물의 일부 바람직한 실시태양을 하기에 나타낸다:

a) 화학식 I의 화합물에서 R¹¹ 및/또는 R¹²는 바람직하게는 H, 탄소수 6 이하의 알킬, 알케닐 또는 알콕시를 나타내고; R¹¹ 및 R¹²는 특히 바람직하게는 알킬을 나타내며, 이때 상기 알킬 라디칼은 동일하거나 상이할 수 있다.

b) 하나 이상의 하기 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R²는 R¹¹에 대해 나타낸 의미를 갖고,

p는 1 또는 2를 나타내고,

v는 1 내지 6을 나타낸다.

c) 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R³¹ 및 R³²는 각각 서로 독립적으로 탄소수 12 이하의 직쇄 알킬, 알킬알콕시 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

는

또는

이다.

d) 1, 2, 3, 4 또는 그 이상, 바람직하게는 1 또는 2 개의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질.

e) 화학식 I에서 R¹¹이 바람직하게는 직쇄 알킬, 비닐, 1E-알케닐 또는 3-알케닐인 액정 매질(R¹¹이 알케닐을 나타내는 경우, 바람직하게는 CH₂=CH, CH₃-CH=CH, C₃H₇-CH=CH, CH₂=CH-C₂H₅ 또는 CH₃-CH=CH-C₂H₅를 나타낸다).

삭제

f) 전체 혼합물 중의 화학식 I 화합물의 비율이 3 중량% 이상, 바람직하게는 10 중량% 이상인 액정 매질.

g) 전체 혼합물 중의 화학식 IIA 및/또는 IIB 화합물의 비율이 20 중량% 이상인 액정 매질.

h) 전체 혼합물 중의 화학식 III 화합물의 비율이 5 중량% 이상인 액정 매질.

i) 하기 하위 화학식 I1 내지 I38 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:

특히 바람직한 매질은 하기 화학식들의 화합물들로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

j) 하기 화학식 IIIa 내지 IIIf 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,

알케닐 및 알케닐^*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알케닐 라디칼 을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IIIa, 화학식 IIIb 및/또는 화학식 IIIe의 화합물을 포함한다.

특히 바람직한 화학식 IIIe 및 IIIf의 화합물을 하기에 나타낸다:

k) 5 내지 30 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및

20 내지 70 중량%의 하나 이상의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물

을 본질적으로 포함하거나 또는 이들로 본질적으로 이루어진 액정 매질.

l) 하나 이상의 하기 화학식의 테트라사이클릭 화합물을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R⁷ 및 R⁸은 각각 서로 독립적으로 특허청구범위 제 1 항의 R¹¹에 대해 나타낸 의미들 중 하나를 갖고,

w 및 x는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6을 나타낸다.

m) 하나 이상의 하기 화학식들의 화합물을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R¹³ 내지 R²⁸은 각각 서로 독립적으로 R¹¹에 대해 나타낸 의미를 갖고,

z 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6을 나타내고,

R^E는 H, CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타낸다.

n) 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을, 바람직하게는 >3 중량%, 특히 ≥5 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R²⁹는 R¹¹에 대해 나타낸 의미를 갖고, m은 1 내지 6을 나타낸다.

o) 하나 이상의 하기 화학식들의 화합물들을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R은 탄소수 1 또는 2 내지 6의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알킬알콕시 또는 알케닐옥시를 나타내고, 알케닐은 상기 나타낸 의미를 갖는다.

p) 하나 이상의 하기 화학식들의 화합물을, 바람직하게는 >3 중량%, 특히 ≥5 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R³⁰ ^-31은 R¹¹에 대해 나타낸 의미를 갖고,

R³²는 CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇을 나타낸다.

q) 하나 이상의 하기 화학식들의 화합물들을 또한 포함하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R^N1 내지 R^N10은 각각 서로 독립적으로 R¹¹에 대해 나타낸 의미를 갖고,

상기 혼합물 중의 나프틸렌 화합물의 비율은 상기 혼합물을 기준으로 2 내지 40 중량%이다.

본 발명은 더욱 또한 ECB 효과를 기본으로 하는 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이에 관한 것으로서, 유전체로서 특허청구범위 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 함유함을 특징으로 한다.

상기 액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20 ℃에서 30 ㎜²·s^-1 이하의 유동 점도 ν₂₀를 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 약 -0.5 내지 -8.0, 특히 약 -3.0 내지 -6.0의 Δε을 가지며, 이때 Δε은 유전 이방성을 나타낸다. 회전 점도 γ₁은 바람직하게는 <150 mPa·s, 특히 <140 mPa·s이다.

상기 액정 혼합물에서 복굴절 Δn은 일반적으로는 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.11이다.

본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 용도, 예를 들어 VAN, MVA, PVA 및 ASV에 적합하다. 본 발명에 따른 혼합물은 더욱 또한 음성 Δε의 IPS 및 PALC 용으로 적합하다.

화학식 I의 화합물을 예를 들어 하기와 같이 제조할 수 있다:

본 발명에 따른 디스플레이에서 상기 네마틱 액정 혼합물은 2 개의 성분 A 및 B를 포함하며, 이들 자체는 하나 이상의 개별적인 화합물들로 이루어진다.

성분 A는 현저하게 음성 유전 이방성을 가지며 상기 네마틱 상에 ≤-0.5의 유전 이방성을 제공한다. 이는 바람직하게는 화학식 I, IIA 및/또는 IIB의 화합물 을 포함한다.

성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 100%이다.

성분 A의 경우, ≤-0.8의 Δε 값을 갖는 하나(이상)의 개별적인 화합물(들)을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 값은 전체 혼합물 중의 A의 비율이 작을수록 보다 음성이어야 한다.

성분 B는 현저한 네마틱성 및 20 ℃에서 30 ㎜²·s^-1 이하, 바람직하게는 25 ㎜²·s^-1 이하의 유동 점도를 갖는다.

성분 B에서 특히 바람직한 개별적인 화합물은 20 ℃에서 18 ㎜²·s^-1 이하, 바람직하게는 12 ㎜²·s^-1 이하의 유동 점도를 갖는 매우 저 점도의 네마틱 액정이다.

성분 B는 단변성 또는 호변성 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 출현이 매우 낮은 온도로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 고 네마틱성의 다양한 물질들을 스멕틱 액정 혼합물에 가하는 경우, 상기 물질의 네마틱성을, 성취되는 스멕틱 상의 억제 정도를 통해 비교할 수 있다.

다수의 적합한 물질들이 상기 문헌으로부터 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있다. 화학식 III의 화합물이 특히 바람직하다.

또한, 상기 액정 상은 18 개 초과, 바람직하게는 18 내지 25 개의 성분들을 또한 포함할 수 있다.

상기 상은 바람직하게는 4 내지 15 개, 특히 5 내지 12 개의 화학식 I, IIA 및/또는 IIB, 및 임의로 III의 화합물을 포함한다.

화학식 I, IIA 및/또는 IIB, 및 III의 화합물 이외에, 다른 구성성분들이 또한 예를 들어 전체 혼합물의 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수 있다.

상기 다른 구성성분들은 바람직하게는 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의로 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에테르, 톨란 및 치환된 신남산 에스터의 부류로부터의 네마틱 또는 네마틱성 물질, 특히 공지된 물질들 중에서 선택된다.

상기 유형의 액정 상들의 구성성분들로서 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV를 특징으로 할 수 있다:

R⁹-L-G-E-R¹⁰

상기 식에서,

L 및 E는 각각 1,4-이치환된 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산 시스템, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀴나졸린 및 테트라하이드로퀴나졸린에 의해 형성된 그룹으로부터의 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리 시스템을 나타내고,

G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH-CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH₂-CH₂-, -CO-O-, -CH₂-O-, -CO-S-, -CH₂-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF₂O-, -CF=CF-, -OCF₂-, -OCH₂-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O- 또는 C-C 단일 결합을 나타내고,

Q는 할로겐, 바람직하게는 염소 또는 -CN을 나타내고,

R⁹ 및 R¹⁰은 각각 탄소수 18 이하, 바람직하게는 8 이하의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일옥시 또는 알콕시-카보닐옥시를 나타내거나, 또는 한편으로 이들 라디칼 중 하나는 CN, NC, NO₂, NCS, CF₃, OCF₃, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.

상기 화합물들 중 대부분에서, R⁹ 및 R¹⁰은 서로 상이하며, 이들 라디칼 중 하나는 대개 알킬 또는 알콕시 그룹이다. 제안된 치환체들의 다른 변체들도 또한 통상적이다. 다수의 상기와 같은 물질 또는 또한 그의 혼합물을 상업적으로 입수할 수 있다. 이러한 물질들은 모두 상기 문헌에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 VA, IPS 또는 PALC 혼합물이, 예를 들어 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소에 의해 치환된 화합물들을 또한 포함할 수 있음은 당해 분야의 숙련가에게 말할 필요도 없다.

본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는 예를 들어 EP-A-0 240 379에 개시된 바와 같은 통상적인 기하에 상응한다.

하기의 실시예들은 본 발명을 제한 없이 설명하기 위한 것이다. 상기 및 하기에서, 퍼센트는 중량 퍼센트이며; 모든 온도는 섭씨로 나타낸다.

화학식 I의 화합물 이외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 하기 나타낸 화합물들을 포함한다.

하기의 약어들이 사용된다:

(n 및 m은 1 내지 6이고; z는 1 내지 6이다)

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물을 그 자체가 통상적인 방식으로 제조한다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 성분들의 목적하는 양을 주요 구성성분을 구성하는 성분들에, 유리하게는 승온에서 용해시킨다. 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 상기 성분들의 용액들을 혼합하고, 철저한 혼합 후에 상기 용매를 예를 들어 증류에 의해 다시 제거하는 것도 가능하다.

상기 유전체는 당해 분야의 숙련가에게 공지되고 문헌에 개시된 추가의 첨가제들, 예를 들어 UV 흡수제, 산화방지제 및 유리 라디칼 제거제를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정제 또는 키랄 도판트를 첨가할 수 있다.

예를 들어 0 내지 15%의 다색성 염료를 첨가하고, 더욱 또한 물질의 전도성을 개선시키기 위한 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보라네이트 또는 크라운 에테르의 착체 염(예를 들어 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages 249-258(1973)]을 참조하시오)을 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질시키기 위해 첨가할 수 있다. 상기 유형의 물질들은 예를 들어 DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 개시되어 있다.

표 A는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가할 수 있는 가능한 도판트를 나타낸다. 상기 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이를 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 사용한다.

예를 들어 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정제를 하기 표 B에 나타낸다.

하기의 실시예들은 본 발명을 제한 없이 설명하기 위한 것이다. 상기 및 하기에서,

V₀는 20 ℃에서 임계 전압, 전기용량 [V]를 나타낸다.

Δn은 20 ℃ 및 589 ㎚에서 측정된 광학 이방성을 나타낸다.

Δε은 20 ℃ 및 1 kHz에서 유전 이방성을 나타낸다.

cp.는 투명점 [℃]을 나타낸다.

γ₁은 20 ℃에서 측정된 회전 점도 [mPa·s]를 나타낸다.

LTS는 시험 셀에서 측정한, 저온 안정성을 나타낸다.

상기 임계 전압의 측정에 사용되는 디스플레이는 20 ㎛의 거리로 이격된 2 개의 평면 평행 외부 플레이트, 및 상기 외부 플레이트의 내부 상에 SE-1211(Nissan Chemicals)의 정렬 층들이 놓인 전극 층을 가지며, 이들은 액정의 수직 배향에 영향을 미친다.

혼합물 실시예

실시예 1

실시예 2

실시예 3

실시예 4

실시예 5

실시예 6

실시예 7

실시예 8

실시예 9

실시예 10

Claims

하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함함을 특징으로 하는, 극성 화합물들의 혼합물을 기본으로 하는 액정 매질:

화학식 I

상기 식에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 서로 독립적으로 H, 비 치환되거나 CN 또는 CF₃에 의해 일치환되거나 또는 할로겐에 의해 적어도 일치환되는 탄소수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼을 나타내고, 이때 또한 상기 라디칼들 중 하나 이상의 CH₂ 그룹은 O 원자들이 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
, -C≡C-, -OC-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수 있으며,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로

a) 하나 또는 2 개의 인접하지 않은 CH₂ 그룹이 -O- 또는 -S-에 의해 치환될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼,

b) 하나 또는 2 개의 CH 그룹이 N에 의해 치환될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼,

c) 피페리딘-1,4-다이일, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 그룹으로부터의 라디칼

을 나타내고, 이때 상기 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자에 의해 일치환되거나 또는 다중치환될 수 있으며,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,

m 및 n은 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 하기 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물을 또한 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:

화학식 IIA

화학식 IIB

상기 식들에서,

R²는 비 치환되거나 CN 또는 CF₃에 의해 일치환되거나 또는 할로겐에 의해 적어도 일치환되는 탄소수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼을 나타내고, 이때 또한 상기 라디칼들 중 하나 이상의 CH₂ 그룹은 서로 독립적으로 O 원자들이 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
, -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-에 의해 치환될 수 있으며,

p는 1 또는 2를 나타내고,

v는 1 내지 6을 나타낸다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 또한 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:

화학식 III

상기 식에서,

R³¹ 및 R³²는 각각 서로 독립적으로 탄소수 12 이하의 직쇄 알킬, 알케닐, 알킬알콕시 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

는
또는
이다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

1, 2, 3, 4 또는 그 이상의 화학식 I의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전체 혼합물 중의 화학식 I 화합물의 비율이 3 중량% 이상임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 2 항에 있어서,

전체 혼합물 중의 화학식 IIA 및/또는 IIB 화합물의 비율이 20 중량% 이상임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 3 항에 있어서,

전체 혼합물 중의 화학식 III 화합물의 비율이 3 중량% 이상임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

하기 화학식 I1 내지 I38 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:

상기 식들에서,

R¹¹은 제 1 항에 나타낸 의미를 갖고,

알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
제 2 항에 있어서,

5 내지 30 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및

20 내지 70 중량%의 하나 이상의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물

을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
유전체로서 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 액정 매질을 함유함을 특징으로 하는, 전기 제어 복굴절(Electrically Controlled Birefringence; ECB), 플라스마 어드레스되는 액정(Plasma Addressed Liquid Crystal; PALC) 또는 평면내 스위칭(In Plane Switching; IPS) 효과를 기본으로 하는 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광(electro-optical) 디스플레이.