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KR101516816B1 - 액정 매질 및 액정 디스플레이 - Google Patents

액정 매질 및 액정 디스플레이 Download PDF

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KR101516816B1
KR101516816B1 KR1020070133309A KR20070133309A KR101516816B1 KR 101516816 B1 KR101516816 B1 KR 101516816B1 KR 1020070133309 A KR1020070133309 A KR 1020070133309A KR 20070133309 A KR20070133309 A KR 20070133309A KR 101516816 B1 KR101516816 B1 KR 101516816B1
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마르쿠스 크잔타
마이클 비텍
라스 리에짜우
레나테 벤더
브리지트 슐러
Original Assignee
메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 (i) 하기 화학식 I의 양의 유전율 화합물을 포함하는 양의 유전율 성분인 A 성분, (ii) 임의로는, 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 양의 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분, 및 (iii) 임의로는, 중간 유전율 성분인 C 성분을 포함하는 양의 유전율 액정 매질, 및 상기 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 능동형 매트릭스 디스플레이, 구체적으로는 TN 및 IPS 디스플레이에 관한 것이다:
Figure 112007091041006-pat00001
상기 식에서, 변수는 명세서에서 제공된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질 및 액정 디스플레이{LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 매질, 상기 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 능동형 매트릭스(active matrix)에 의해 어드레싱(addressing)되는 디스플레이, 구체적으로는 트위스트 네마틱(Twisted Nematic: TN) 또는 인 플레인 스위칭(In Plane Switching: IPS) 유형의 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 정보를 나타내기 위해 널리 사용된다. LCD는 투사형(projection type) 디스플레이 뿐만 아니라 직접 시청하는(direct view) 디스플레이에 사용된다. 이용되는 전기광학 모드는 예컨대, 트위스트 네마틱(TN)-, 수퍼 트위스트 네마틱(STN)-, 광학 보상 벤드(OCB)- 및 전기식 복굴절(ECB) 방식과 이들의 다양한 변형형태 및 그 밖의 다른 것이다. 이들 모드 전부는 기판, 액정층 각각에 실질적으로 수직인 전기장을 사용한다. 상기 모드 이외에, 예컨대, 인 플레인 스위칭 모드(예컨대, DE 40 00 451호 및 EP 0 588 568호에 개시되어 있음)에서처럼 기판, 액정층 각각에 실질적으로 평행한 전기장을 사용하는 전기광학 모드도 있다. 특히, 상기 전기광학 모드는 최신 데스크탑 모니터용 LCD에 사용되고, 멀티 미디어 제품용 디스플레이에 적용되는 것으로 파악된다. 본 발명에 따른 액정은 바람직하게 상기 유형의 디스플레이에서 사용된다.
상기 디스플레이의 경우, 개선된 특성을 갖는 신규한 액정 매질이 필요하다. 특히, 많은 유형의 제품에 있어 응답 시간이 개선되어야 한다. 따라서, 보다 낮은 점도(η), 특히 보다 낮은 회전 점도(γ1)를 갖는 액정 매질이 요구된다. 회전 점도는 80mPa·s 이하, 바람직하게는 60mPa·s 이하, 특히 55mPa·s 이하이어야 한다. 상기 변수 이외에, 상기 매질은 적당히 넓은 범위의 네마틱 상을 나타내어야 하고, 적절한 복굴절(Δn) 및 유전율 이방성(Δε)은 합리적으로 낮은 작동 전압을 허용할 수 있게 충분히 높아야 한다. Δε은 적어도 합리적으로 높은 비저항에 불리할 수 있기 때문에, 바람직하게 Δε은 3보다 커야 하고, 매우 바람직하게는 4보다 커야 하지만, 바람직하게는 15 이하이어야 하고, 특히 12 이하이어야 한다.
본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는 능동형 매트릭스(active matrix LCD, 약어로 AMD)에 의해, 바람직하게는 박막 트랜지스터(TFT) 매트릭스에 의해 어드레싱된다. 그러나, 본 발명의 액정은 또한 유익하게는 다른 공지된 어드레싱 수단을 갖는 디스플레이에서 사용될 수도 있다.
저분자량 액정 물질과 중합성 물질로 이루어진 복합 시스템을 사용하는 다양한 다른 디스플레이 모드가 존재한다. 이들은 예컨대, WO 91/05 029호에 개시된 바와 같은 중합체 분산된 액정(PDLC)-, 네마틱 곡선 정렬 상(NCAP)- 및 중합체 네트워크(PN)- 시스템, 또는 축대칭 마이크로도메인(ASM) 시스템 등이다. 이와 대조 적으로, 본 발명에 따르는 특히 바람직한 모드는 표면상에 배향된 액정 매질을 그 자체로 사용하는 것이다. 상기 표면은 전형적으로 액정 물질의 균일한 정렬을 이루도록 예비 처리된다. 본 발명에 따른 디스플레이 모드는 바람직하게는 복합층에 실질적으로 평행한 전기장을 사용한다.
LCD, 특히 IPS 디스플레이에 적합한 액정 조성물은 예컨대, JP 07-181 439(A)호, EP 0 667 555호, EP 0 673 986호, DE 195 09 410호, DE 195 28 106호, DE 195 28 107호, WO 96/23 851호 및 WO 96/28 521호에 공지되어 있다. 그러나, 상기 조성물은 중대한 약점을 갖는다. 이들중 대부분은 다른 결점중에서도 불리할 정도로 긴 응답 시간을 초래하고, 지나치게 낮은 저항값을 가지고/거나 지나치게 높은 작동 전압을 필요로 한다.
따라서, 넓은 네마틱 상 범위, 사용된 디스플레이 모드에 따라 적절한 광학 이방성(Δn), 높은 Δε, 특히 낮은 점도와 같이 실용적 제품에 적합한 특성을 갖는 액정 매질의 필요성이 크다.
놀랍게도, 선행 기술의 물질이 갖는 약점을 나타내지 않거나 최소한 대폭 줄어든 정도로 나타내면서 적합하게 높은 Δε, 적합한 상 범위 및 Δn을 갖는 액정 매질이 실현될 수 있음이 최근 밝혀졌다.
본 발명은 적어도 (i) 하기 화학식 I의 양의 유전율(dielectrically positive) 화합물 하나 이상을 포함하는 제 1 양의 유전율 성분인 A 성분, (ii) 임의로는, 바람직하게는 3보다 큰 유전율 이방성을 갖고, 바람직하게는 하기 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 양의 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분, 및 (iii) 임의로는, 하기 화학식 IV의 중간 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 중간 유전율 성분인 C 성분을 포함하는 개선된 액정 매질에 관한 것이다:
Figure 112007091041006-pat00002
[상기 식에서,
R1은 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고;
X1은 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CF3이고, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고, 특히 F이다]
Figure 112007091041006-pat00003
[상기 식에서,
R2 및 R3은 서로 독립적으로, 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고, R2 및 R3은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고;
Figure 112012103980570-pat00004
은 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00005
Figure 112012103980570-pat00006
이고, 바람직하게는
Figure 112012103980570-pat00007
이고;
L21, L22, L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L21 및/또는 L31은 F이고;
X2 및 X3은 서로 독립적으로, 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CF3이고, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고;
Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
l, m, n 및 o는 서로 독립적으로 0 또는 1이고;
상기 화합물중에서 화학식 I의 화합물은 제외된다]
Figure 112007091041006-pat00008
[상기 식에서,
R41 및 R42는 서로 독립적으로, 상기 화학식 II의 R2에서 주어진 의미를 갖고, 바람직하게는 R41은 알킬이고 R42는 알킬 또는 알콕시이거나, R41은 알켄일이고 R42는 알킬이고;
Figure 112012103980570-pat00009
는 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00010
이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로
Figure 112012103980570-pat00011
이고, 바람직하게
Figure 112012103980570-pat00012
중 하나 이상은
Figure 112012103980570-pat00013
이고;
Z41 및 Z42는 서로 독립적으로, Z41이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상은 단일 결합이고;
p는 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 0 또는 1이다].
본 발명에 따른 상기 개선된 액정 매질은 적어도 (i) 하기 화학식 I의 양의 유전율(dielectrically positive) 화합물 하나 이상을 포함하는 제 1 양의 유전율 성분인 A 성분, (ii) 임의로는, 바람직하게는 3보다 큰 유전율 이방성을 갖고, 바람직하게는 하기 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 양의 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분, 및 (iii) 임의로는, 하기 화학식 IV의 중간 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 중간 유전율 성분인 C 성분을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00014
[상기 식에서,
R1은 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고;
X1은 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CF3이고, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고, 특히 F이다]
Figure 112007091041006-pat00015
[상기 식에서,
R2 및 R3은 서로 독립적으로, 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고, R2 및 R3은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고;
Figure 112012103980570-pat00016
은 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00017
Figure 112012103980570-pat00018
이고, 바람직하게는
Figure 112012103980570-pat00019
이고;
L21, L22, L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 L21 및/또는 L31은 F이고;
X2 및 X3은 서로 독립적으로, 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CF3이고, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고;
Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
l, m, n 및 o는 서로 독립적으로 0 또는 1이고;
상기 화합물중에서 화학식 I의 화합물은 제외된다]
Figure 112007091041006-pat00020
[상기 식에서,
R41 및 R42는 서로 독립적으로, 상기 화학식 II의 R2에서 주어진 의미를 갖고, 바람직하게는 R41은 알킬이고 R42는 알킬 또는 알콕시이거나, R41은 알켄일이고 R42는 알킬이고;
Figure 112012103980570-pat00021
는 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00022
이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로
Figure 112012103980570-pat00023
이고, 바람직하게
Figure 112012103980570-pat00024
중 하나 이상은
Figure 112012103980570-pat00025
이고;
Z41 및 Z42는 서로 독립적으로, Z41이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상은 단일 결합이고;
p는 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 0 또는 1이다].
바람직하게, A 성분은 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 하나 이상의 양의 유전율 화학식 I의 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어지고, 이 때 변수는 상기 화학식 I에서 제공된 각각의 의미를 가지고, 바람직하게 X1은 F이다.
바람직하게, 매질중 A 성분의 농도는 1% 내지 50%, 더욱 바람직하게는 2% 내지 40%, 더 더욱 바람직하게는 4% 내지 30%, 가장 바람직하게는 5% 내지 20% 범위이다.
바람직하게, 본 발명에 따른 매질은 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분을 포함한다. 바람직하게, 상기 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분은 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 양의 유전율 화합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다.
바람직하게, 상기 성분, 즉 B 성분은 화학식 II 및 III 군으로부터 선택되고 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 하나 이상의 양의 유전율 화합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 양태에서, B 성분은 하기 화학식 II-1 내지 II-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 하나 이상의 양의 유전율 이방성 화합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다:
Figure 112007091041006-pat00026
상기 식에서,
상기 변수는 상기 화학식 II 및 II-1에서 주어진 각각의 의미를 갖고,
변수 L23 및 L24는 서로에, 그리고 다른 변수에 독립적으로 H 또는 F이고,
화학식 II-2에서 바람직하게
Figure 112007091041006-pat00027
는 서로 독립적으로
Figure 112007091041006-pat00028
이다.
바람직하게, B 성분은 L21 및 L22 또는 L23 및 L24가 둘다 F인 화학식 II-1 내지 II-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
바람직한 양태에서, B 성분은 L21, L22, L23 및 L24가 전부 F인 화학식 II-1 및 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
바람직하게, B 성분은 화학식 II-1의 화합물 하나 이상을 포함한다. 바람직하게, 화학식 II-1의 화합물은 하기 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00029
상기 식에서, 변수는 상기에서 주어진 각각의 정의를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 L21 및 L22 또는 L23 및 L24가 둘다 F인 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
바람직한 양태에서, B 성분은 L21, L22, L23 및 L24가 전부 F인 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 화학식 II-1의 화합물은 하기와 같다:
Figure 112007091041006-pat00030
상기 식에서, R2는 상기에서 주어진 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 화학식 II-2의 화합물 하나 이상을 포함한다. 바람직하게, 화학식 II-2의 화합물은 화학식 II-2a 내지 II-2c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00031
상기 식에서,
상기 변수는 상기에서 주어진 각각의 의미를 가지고, 바람직하게 L21 및 L22는 둘다 F이다.
바람직하게, B 성분은 화학식 II-3의 화합물 하나 이상을 포함한다. 바람직하게, 화학식 II-3의 화합물은 하기 화학식 II-3a 내지 II-3d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00032
상기 식에서,
상기 변수는 상기에서 주어진 각각의 의미를 가지고, 바람직하게 L21 및 L22는 둘다 F이고 L23 및 L24가 둘다 H이거나, L21, L22, L23 및 L24가 전부 F이다.
화학식 II-3의 특히 바람직한 화합물은 하기와 같다:
Figure 112007091041006-pat00033
상기 식에서, R2는 상기에서 주어진 의미를 갖는다.
본 발명의 더욱 바람직한 양태에서, B 성분은 하기 화학식 III-1 및 III-2으로 이루어진 군으로부터 선택되고 3보다 큰 유전율 이방성을 갖는 하나 이상의 양의 유전율 화합물을 포함하고, 보다 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다:
Figure 112007091041006-pat00034
상기 식에서, 변수는 상기 화학식 III에서 제공된 각각의 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 화학식 III-1의 화합물 하나 이상을 포함한다. 바람직하게, 화학식 III-1의 화합물은 화학식 III-1a 및 III-1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00035
상기 식에서, 변수는 상기에서 제공된 각각의 의미를 갖고, 변수 L33 및 L34는 서로에, 그리고 다른 변수에 독립적으로 H 또는 F이다.
바람직하게, B 성분은 화학식 III-2의 화합물 하나 이상을 포함한다. 바람직하게, 화학식 III-2의 화합물은 하기 화학식 III-2a 내지 III-2h의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00036
Figure 112007091041006-pat00037
상기 식에서, 변수는 상기에서 제공된 각각의 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-1a-1 내지 III-1a-6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학식 III-1a의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00038
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2a-1 내지 III-2a-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 III-2a의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00039
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2b-1 및 III-2b-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-2b의 화합물, 바람직하게는 화학식 III-2b-2의 화합물을 포함한다:
Figure 112012103980570-pat00040

상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2c-1 내지 III-2c-5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-2c의 화합물을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00041
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 화학식 III-2d 및 III-2e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 바람직하게는 하기 화학식 III-2d-1 및 III-2e-1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00042
Figure 112007091041006-pat00043
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2f-1 내지 III-2f-5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-2f의 화합물을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00044
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2g-1 및 III-2g-5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 III-2g의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00045
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, B 성분은 바람직하게는 하기 화학식 III-2h-1 내지 III-2h-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 III-2h의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00046
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물에 대해 택일적으로 또는 부가적으로, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 III-3의 화합물 하나 이상을 포함할 수 있다:
Figure 112007091041006-pat00047
상기 식에서,
상기 변수는 상기 화학식 III, 바람직하게는 하기 화학식 III-3a에서 제공된 각각의 의미를 갖는다:
Figure 112007091041006-pat00048
상기 식에서, R3은 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은 중간 유전율 성분인 C 성분을 포함한다. 상기 성분은 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 갖는다. 바람직하게, 이는 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 가진 중간 유전율 화합물을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다. 바람직하게, 상기 성분은 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 가진 화학식 IV의 중간 유전율 화합물 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다.
바람직하게, 중간 유전율 성분인 C 성분은 하기 화학식 IV-1 내지 IV-5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00049
상기 식에서,
R41 및 R42는 상기 화학식 IV에서 제공된 각각의 의미를 갖고, 화학식 IV-1, IV-4 및 IV-5에서, R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알켄일이고, R42는 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알킬이고, 화학식 IV-2에서 R41 및 R42는 바람직하게는 알킬이고, 화학식 IV-3에서 R41은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 알킬이고, R42는 바람직하게는 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 알콕시이다.
바람직한 양태에서, C 성분은 바람직하게는 화학식 IV-4, 더욱 바람직하게는 화학식 CCP-V-n 및/또는 CCP-nV-m 및/또는 CCP-Vn-m의 각각의 하위화학식으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 화학식 CCP-V-n 및/또는 CCP-V2-n, 가장 바람직하게는 화학식 CCP-V-1 및 CCP-V2-1의 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 B에 제공되어 있다.
바람직하게, 중간 유전율 성분인 C 성분은 화학식 IV-1, IV-3, IV-4 및 IV-5의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상, 바람직하게는 화학식 IV-1의 화합물 하나 이상과 화학식 IV-3 및 IV-4의 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상, 바람직하게는 화학식 IV-1, IV-3 및 IV-4 각각의 화합물 하나 이상, 가장 바람직하게는 화학식 IV-1, IV-3, IV-4 및 IV-5 각각의 화합물 하나 이상을 포함한다.
선행 양태와 동일하거나 상이할 수 있는 본 발명의 더욱 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 혼합물은, 상기 도시된 바와 같이 화학식 IV-1 내지 IV-5의 화합물, 및 임의로는 화학식 IV-6 내지 IV-13의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 IV의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진 C 성분을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00050
상기 식에서,
R41 및 R42는 서로 독립적으로 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고;
L4는 H 또는 F이다.
화학식 II 및/또는 III의 화합물에 택일적으로 또는 부가적으로, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 V의 양의 유전율 이방성 화합물 하나 이상을 포함할 수 있다:
Figure 112007091041006-pat00051
상기 식에서,
R5는 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고;
Figure 112012103980570-pat00052
은 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00053
이고;
L51 및 L52는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게 L51은 F이고;
X5는 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CF3이고, 가장 바람직하게는 F, Cl 또는 -OCF3이고;
Z5는 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -CH2O이고, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO- 또는 트랜스-CH=CH-이고, 가장 바람직하게는 -COO- 또는 -CH2CH2-이고;,
q는 0 또는 1이다.
바람직하게, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 V-1 및 V-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 V의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00054
상기 식에서,
상기 변수는 상기에서 제공된 각각의 의미를 갖고, 변수 L53 및 L54는 서로에, 그리고 다른 변수에 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게 Z5는 -CH2CH2-이다.
바람직하게, 화학식 V-1의 화합물은 하기 화학식 V-1a 및 V-1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00055
상기 식에서, R5는 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, 화학식 V-2의 화합물은 하기 화학식 V-2a 내지 V-2d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112007091041006-pat00056
상기 식에서, R5는 상기에서 제공된 의미를 갖는다.
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은 추가적인 중간 유전율 성분인 D 성분을 포함한다. 상기 성분은 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 갖는다. 바람직하게, 이는 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 갖는 중간 유전율 화합물을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다. 바람직하게, 상기 성분은 -1.5 내지 3 범위의 유전율 이방성을 가진 화학식 VI의 중간 유전율 이방성 화합물 하나 이상을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다:
Figure 112007091041006-pat00057
상기 식에서,
R61 및 R62는 서로 독립적으로, 상기 화학식 II의 R2에서 제공된 의미를 갖고, 바람직하게 R61은 알킬이고, R62는 알킬 또는 알켄일이고;
Figure 112012103980570-pat00058
은, 상기 잔기가 2개 존재하는 경우에는 서로 독립적으로,
Figure 112012103980570-pat00059
이고, 바람직하게
Figure 112012103980570-pat00060
중 하나 이상은
Figure 112012103980570-pat00061
이고;
Z61 및 Z62는 서로 독립적으로, Z61이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게 이들중 하나 이상은 단일 결합이고;
r은 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 0 또는 1이다.
바람직하게, 중간 유전율 성분인 D 성분은 하기 화학식 VI-1 및 VI-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure 112007091041006-pat00062
상기 식에서,
R61 및 R62는 상기 화학식 VI에서 제공된 각각의 의미를 갖고, R61은 바람직하게는 알킬이고, 화학식 VI-1에서 R62는 바람직하게는 알켄일, 바람직하게는 -(CH2)2-CH=CH-CH3이고, 화학식 VI-2에서 R62는 바람직하게는 알킬이다.
바람직하게, 중간 유전율 성분인 D 성분은 화학식 VI-1 및 VI-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함하고, 이 때 바람직하게 R61은 n-알킬이고, 화학식 VI-1에서 R62는 바람직하게는 알켄일이고, 화학식 VI-2에서 R62는 바람직하게는 n-알킬이다.
바람직한 양태에서, D 성분은 바람직하게는 화학식 VI-1, 더욱 바람직하게는 그의 하위화학식 PP-n-2Vm, 더욱 바람직하게는 화학식 PP-1-2V1의 화합물 하나 이상을 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의는 하기 표 B에 제공되어 있다.
바람직한 양태에서, D 성분은 바람직하게는 화학식 VI-2, 더욱 바람직하게는 그의 하위화학식 PGP-n-m, 더욱 바람직하게는 그의 하위화학식 PGP-3-m, 더욱 바람직하게는 화학식 PGP-3-2, PGP-3-3, PGP-3-4 및 PGP-3-5로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다. 이들 약어(두문자)의 정의가 하기 표 B에 제공되어 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 A 및 B 성분 이외에 하나 이상의 추가적인 성분을 함유한다. 상기 제 3 성분은 C 및 D 성분중 하나일 수 있으며, 바람직하게 존재하는 제 3 성분은 C 성분이다.
명확하게, 본 발명에 따른 혼합물은 또한 4개의 A, B, C 및 D 성분 모두를 함유할 수도 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 액정 혼합물은, 음의 유전율 이방성을 갖고 바람직하게는 하기 화학식 VII의 음의 유전율 화합물을 포함하고 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진 추가적인 선택적 성분인 E 성분을 포함할 수 있다:
Figure 112007091041006-pat00063
상기 식에서,
R71 및 R72는 서로 독립적으로, 상기 화학식 II의 R2에서 제공된 의미를 갖고;
Figure 112012103980570-pat00064
은
Figure 112012103980570-pat00065
이고, 바람직하게는
Figure 112012103980570-pat00066
이고;
Figure 112012103980570-pat00067
는
Figure 112012103980570-pat00068
이고;
Z71 및 Z72는 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게 이들중 하나 이상은 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 둘다 단일 결합이고;
L71 및 L72는 서로 독립적으로, C-F 또는 N이고, 바람직하게 이들중 하나 이상은 C-F이고, 가장 바람직하게 이들 둘다는 C-F이고;
k는 0 또는 1이다.
추가적으로, 본 발명에 따른 액정 혼합물은, 양의 유전율 이방성을 갖고 바람직하게는 하기 화학식 VIII의 양의 유전율 화합물을 포함하고 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진 추가적인 선택적 성분인 F 성분을 포함할 수 있다:
Figure 112007091041006-pat00069
상기 식에서,
R8은 상기 화학식 II에서 R2에 대해 주어진 의미를 갖고
Figure 112012103980570-pat00070
중 하나가 존재하는 경우,
Figure 112012103980570-pat00071
, 바람직하게는
Figure 112012103980570-pat00072
이고, 바람직하게
Figure 112012103980570-pat00073
은
Figure 112012103980570-pat00074
이고, 다른 하나는 동일한 의미를 갖거나 서로 독립적으로
Figure 112012103980570-pat00075
, 바람직하게는
Figure 112012103980570-pat00076
이고;
Z81 및 Z82는 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게 이들중 하나 이상은 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 둘다 단일 결합이고;
l은 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 0 또는 1이고, 더욱 바람직하게는 1이고;
X8은 상기 화학식 II에서 X2에 대해 주어진 의미를 갖거나, 택일적으로는 R8과는 독립적으로 R8에 대해 주어진 의미를 가질 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은 A 내지 E 성분, 바람직하게는 A 내지 D 성분, 가장 바람직하게는 A 내지 C 성분, 특히 화학식 I 내지 VII, 바람직하게는 화학식 I 내지 V, 가장 바람직하게는 화학식 I 내지 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다.
본원에서 "포함한다"란 조성물과 관련하여 언급된 단위체, 예컨대 매질 또는 성분이 해당 성분이나 성분들 또는 화합물이나 화합물들을 바람직하게는 총 농도 10% 이상, 가장 바람직하게는 20% 이상 함유하는 것을 의미한다.
본원에서 "주로 이루어진다"란 언급된 단위체가 해당 성분이나 성분들 또는 화합물이나 화합물들을 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상 함유하는 것을 의미한다.
본원에서 "본질적으로 이루어진다"란 언급된 단위체가 해당 성분이나 성분들 또는 화합물이나 화합물들을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상 함유하는 것을 의미한다.
본원에서 "전적으로 이루어진다"란 언급된 단위체가 해당 성분이나 성분들 또는 화합물이나 화합물들을 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0% 함유하는 것을 의미한다.
E 성분은 바람직하게는 화학식 VII의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 VII-1 내지 VII-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다:
Figure 112007091041006-pat00077
상기 식에서,
R71 및 R72는 상기 화학식 VI에서 제공된 각각의 의미를 갖는다.
화학식 VII-1 내지 VII-3에서 R71은 바람직하게는 n-알킬 또는 1-E-알켄일이고, R72는 바람직하게는 n-알킬 또는 알콕시이다.
또한, 상기에서 명백하게 언급하지 않은 다른 메소제닉 화합물도 선택적으로 유익하게 본 발명에 따른 매질에서 사용될 수 있다. 상기 화합물은 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다.
본 발명에 따른 액정 매질은 70℃ 이상, 바람직하게는 75℃ 이상의 등명점을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정 매질의 589nm(NaD) 및 20℃에서의 Δn은 바람직하게는 0.060 내지 0.135 범위, 더욱 바람직하게는 0.070 내지 0.130 범위, 가장 바람직하게는 0.080 내지 0.122 범위이다.
본 발명에 따른 액정 매질의 1㎑ 및 20℃에서의 Δε은 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상, 가장 바람직하게는 6 이상이다. 특히, Δε은 12 이하이다.
바람직하게, 본 발명의 매질의 네마틱 상은 적어도 0℃ 이하 내지 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 가장 바람직하게는 적어도 -30℃ 이하 내지 75℃ 이상, 특히 적어도 -40℃ 이하 내지 75℃ 이상으로 연장된다.
본 발명의 제 1 바람직한 양태에서, 액정 매질의 Δn은 0.090 내지 0.125 범위, 더욱 바람직하게는 0.095 내지 0.120 범위, 가장 바람직하게는 0.100 내지 0.115 범위이고, Δε은 바람직하게는 3 내지 12 범위, 바람직하게는 10 이하의 범위이다.
본 발명의 제 2 바람직한 양태에서, 액정 매질의 Δn은 0.085 내지 0.130 범위, 더욱 바람직하게는 0.090 내지 0.125 범위, 가장 바람직하게는 0.095 내지 0.120 범위이고, Δε은 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 6 이상, 더 더욱 바람직하게는 8.0 이상, 가장 바람직하게는 8.0 내지 10.0 범위이다.
상기 양태에서, 바람직하게 본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 적어도 -20 ℃ 이하 내지 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 가장 바람직하게는 적어도 -30℃ 이하 내지 70℃ 이상, 특히 적어도 -40℃ 이하 내지 70℃ 이상으로 연장된다.
본 발명의 제 3 바람직한 양태에서, 액정 매질의 Δn은 0.070 내지 0.120 범위, 더욱 바람직하게는 0.075 내지 0.115 범위, 가장 바람직하게는 0.080 내지 0.110 범위이고, Δε은 바람직하게는 4.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.0 내지 14.0, 가장 바람직하게는 4.0 내지 6.0, 특히 바람직하게는 6.0 내지 11.0 범위이다.
상기 양태에서, 바람직하게 본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 적어도 -20℃ 이하 내지 75℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 -30℃ 이하 내지 70℃ 이상, 가장 바람직하게는 적어도 -30℃ 이하 내지 75℃ 이상, 특히 적어도 -30℃ 이하 내지 80℃ 이상으로 연장된다.
본 발명의 제 4 바람직한 양태에서, 액정 매질의 Δn은 0.090 내지 0.140 범위이고, Δε은 바람직하게는 2.0 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 내지 14.0, 가장 바람직하게는 3.0 내지 12.0 범위이다. 약 70℃의 등명점, 0.010의 Δn 및 약 3의 Δε을 갖는 매질이 특히 바람직하고, 택일적으로 Δε은 3보다 적을 수 있다.
본 발명의 제 5 바람직한 양태에서, 액정 매질의 Δn은 0.070 내지 0.120 범위이고, 상기 양태에서 Δε은 본원에서 바람직하게는 2.0 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 내지 14.0, 가장 바람직하게는 3.0 내지 12.0이다. 여기에서, 액정 매질의 Δn은 약 0.070 내지 약 0.080일 수 있다.
A 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 1% 내지 65%, 더욱 바람직하게는 2% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 3% 내지 50%, 가장 바람직하게는 5% 내지 40%의 농도로 사용된다.
B 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 5% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 55%, 더욱 바람직하게는 15% 내지 50%, 가장 바람직하게는 20% 내지 45%의 농도로 사용된다.
C 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 0% 내지 70%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 60%, 더욱 바람직하게는 20% 내지 50%, 가장 바람직하게는 15% 내지 50%의 농도로 사용된다.
D 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 0% 내지 50%, 바람직하게는 1% 내지 40%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 30%, 가장 바람직하게는 10% 내지 20%의 농도로 사용된다.
E 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 0% 내지 30%, 바람직하게는 0% 내지 15%, 가장 바람직하게는 1% 내지 10%의 농도로 사용된다.
선택적으로, 본 발명에 따른 매질은 물리적 특성을 조정하기 위하여 추가적인 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 숙련자들에게 알려져 있다. 본 발명에 따른 매질중 상기 화합물의 농도는 바람직하게는 0% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0.1% 내지 20%, 가장 바람직하게는 1% 내지 15%이다.
전술한 본 발명의 제 1 바람직한 양태에서, A 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 40% 내지 65%, 더욱 바람직하게는 45% 내지 60%, 가장 바람직하게는 50% 내 지 57%의 농도로 사용되는 반면, D 성분은 바람직하게는 전체 혼합물중 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 35%, 가장 바람직하게는 10% 내지 30%의 농도로 사용된다.
상기 바람직한 양태에서, 매질은 바람직하게는 화학식 VI, 가장 바람직하게는 화학식 VI-2의 화합물 하나 이상을 포함한다.
특히, 전술한 본 발명의 제 2 바람직한 양태에서 C 성분은 바람직하게는 화학식 IV, 더욱 바람직하게는 화학식 IV-1, 더욱 바람직하게는 화학식 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm의 각각의 하위화학식으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 화학식 CC-n-V1 및/또는 CC-n-V, 가장 바람직하게는 화학식 CC-3-V, CC-4-V, CC-5-V 및 CC-3-V1 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다. 상기 약어(두문자)의 정의는 하기 표 B에 제공되어 있다.
바람직하게, 액정 매질은 A, B, C 및 D 성분, 바람직하게는 A, B 및 C 성분을 전체적으로 50% 내지 100%, 더욱 바람직하게는 70% 내지 100%, 가장 바람직하게는 80% 내지 100%, 특히 90 내지 100%을 함유하고, 이들은 또한 화학식 I, II, III, IV, V, VI 및 VII, 바람직하게는 화학식 I, II, III, IV, V 및 VI 각각의 화합물 하나 이상을 함유하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전적으로 이루어진다.
본원에서 "양의 유전율"이란 용어는 Δε>3.0인 화합물 또는 성분을 의미하고, "중간 유전율"이란 -1.5≤Δε≤3.0인 화합물 또는 성분을 의미하고, "음의 유전율"이란 Δε<-1.5인 화합물 또는 성분을 의미한다. Δε은 1㎑ 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전율 이방성은 네마틱 호스트 혼합물중 각각의 개별적인 화합물의 10% 용액의 결과물로부터 결정된다. 호스트 혼합물중 각각의 화합물의 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 시험 화합물의 전기용량(capacity)은 수직 배향을 갖는 셀 및 수평 배향을 갖는 셀 둘다에서 결정된다. 두 셀 유형의 셀 갭(cell gap)은 약 20㎛이다. 인가 전압은 1㎑의 주파수를 갖는 방형파(rectangular wave)이며 전형적으로 0.5V 내지 1.0V의 실효값이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 전기용량 역치 미만이도록 선택되어야 한다.
Δε은 (ε∥-ε⊥)으로 정의되는 반면, εav는 (ε∥+2ε⊥)/3으로 정의된다.
양의 유전율 화합물인 경우의 혼합물 ZLI-4792, 및 중간 유전율뿐만 아니라 음의 유전율 화합물인 경우의 혼합물 ZLI-3086은 둘다 독일 머크 카가아아(Merck KGaA) 제품으로서, 각각 호스트 혼합물로서 사용된다. 화합물의 유전율은 해당 화합물을 첨가할 때 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 해당 화합물의 100% 농도까지의 외삽법으로 산정된다.
20℃ 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 그 자체로 측정되며, 그 밖의 다른 것은 화합물과 같이 취급된다.
"역치 전압"이란 용어는 본원에서 광학 역치를 지칭하고 10% 상대 콘트라스트(V10)에 대해 주어지고, "포화 전압"이란 용어는 광학 포화를 의미하고 90% 상대 콘트라스트(V90)에 대해 주어지고, 이들 둘다는 명시적으로 언급되지 않은 경우에 한한다. 프리더릭츠-역치(VFr)라고도 불리우는 전기용량 역치 전압(V0)은 또한 명시적으로 언급된 경우에만 사용된다.
본원에서 제공된 변수의 범위는 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 모두 한계값을 포함한다.
본원 전체에서 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 모든 농도는 질량 비율로 제공되며, 각각의 완전 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨 온도로 주어지고, 모든 온도 차이는 섭씨 온도 차이이다. 모든 물리적 특성은 문헌[머크 액정, 액정의 물리적 특성(Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals), 1997년 11월 판, 머크 카가아아, 독일]에 근거하여 결정되어 왔으며, 달리 명백하게 언급되지 않는 한 20℃의 온도에 대하여 주어진다. 광학 이방성(Δn)은 589.3nm의 파장에서 결정된다. 유전율 이방성(Δε)은 1㎑ 주파수에서 결정된다. 역치 전압 뿐만 아니라 모든 다른 전기광학 특성은 독일의 머크 카가아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 결정하였다. Δε을 결정하기 위한 시험 셀은 약 20㎛의 셀 갭을 가졌다. 전극은 1.13㎠ 면적과 보호링(guard ring)을 갖춘 원형 ITO 전극이었다. 배향층은 수직 배향(ε∥)에 대해서는 레시틴이었고 수평 배향(ε⊥)에 대해서는 일본 신테틱 러버(Synthetic Rubber)의 폴리이마이드 AL-1054이었다. 전기용량은 0.3Vrms 전압을 갖는 사인파를 사용하는 주파수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 결정하였다. 전기광학 측정에 사용된 빛은 백색 광이었다. 사용된 장치는 일본 오츠카(Otsuka)에서 시판중인 장비이었다. 특징 전압은 수직 관찰하에 결정하였다. 역치(V10)-중간 그레이(mid-grey)(V50)- 및 포화(V90) 전압은 각각 10%, 50% 및 90% 상대 콘트라스트에 대하여 결정하였다.
본 발명에 따른 액정 매질은 추가적인 첨가제 및 키랄 도판트를 통상적인 농도로 함유할 수 있다. 이들 추가적인 구성성분의 전체 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0% 내지 10%, 바람직하게는 0.1% 내지 6% 범위이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1% 내지 3% 범위이다. 이들 및 이와 유사한 첨가제의 농도는 본원의 액정 매질중 액정 성분 및 화합물의 농도 값 및 범위에 대하여 고려되지 않는다.
본 발명에 따른 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30개, 더욱 바람직하게는 4 내지 20개, 가장 바람직하게는 4 내지 16개의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 대체로, 보다 소량으로 사용되는 화합물의 필요량이 보다 다량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 온도가 고농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 높은 경우, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 예컨대 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물(pre-mixture)을 사용하거나 또는 구성성분이 혼합물 자체를 이용하기에 용이하게 되어있는 소위 멀티용기 시스템(multi-bottle-systems)을 사용하는 것과 같은 그 밖의 통상적인 방법에 의해 매질을 제조할 수도 있다.
적합한 첨가제를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질은 TN-, TN-AMD, ECB-AMD, VAN-AMD, IPS 및 OCB LCD와 같은 액정 매질을 사용하는 모든 공지된 유형의 액정 디스플레이, 특히 PDLC, NCAP, PN LCD와 같은 복합 시스템, 특히 ASM-PA LCD에서 사용될 수 있도록 변형될 수 있다.
액정의 융점 T(C,N), 스멕틱(S)으로부터 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도로 주어진다.
본원, 특히 하기 실시예에서 액정 화합물의 구조식은 두문자라고도 불리우는 약어로 표시된다. 약어를 상응하는 구조식으로 변형시키는 것은 하기 2개의 표 A 및 B에 따르면 이해하기 용이하다. CnH2n+1 및 CmH2m+1 기 전부는 각각 n 및 m개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 기이다. 표 B의 설명은 그 자체로 자명하다. 표 A는 구조식 핵심부에 대한 약어만을 나열하고 있다. 개별적인 화합물은 하기와 같이 핵심부의 약어 이후의 하이픈(hyphen) 및 R1, R2, L1 및 L2 치환기를 나타내는 코드에 의해 나타낸다:
Figure 112007091041006-pat00078
표 A
Figure 112007091041006-pat00079
Figure 112007091041006-pat00080
표 B
Figure 112007091041006-pat00081
Figure 112007091041006-pat00082
Figure 112007091041006-pat00083
Figure 112007091041006-pat00084
Figure 112007091041006-pat00085
Figure 112007091041006-pat00086
Figure 112007091041006-pat00087
바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은, 표 A 및 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되며 바람직하게는 상이한 화학식을 갖는 화합물 7개 이상, 바람직하게는 8개 이상, 및/또는 표 A의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되며 바람직하게는 상이한 화학식을 갖는 화합물 1개 이상, 더욱 바람직하게는 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상, 및/또는 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되며 바람직하게는 상이한 화학식을 갖는 화합물 3개 이상, 더욱 바람직하게는 4개 이상, 더욱 바람직하게는 5개 이상을 함유한다.
하기에 제공된 실시예는 본 발명을 어떠한 방식으로도 제한하지 않고 예시한다.
그러나, 수득될 수 있으며 그 범위가 변형될 수 있는 조성물의 물리적 특성이 숙련자들에게 예시되어 있다. 따라서, 특히 바람직하게 수득될 수 있는 다양한 특성의 조합이 당업계의 숙련자들에게 충분히 밝혀져 있다.
실시예 1
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00088
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 2
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00089
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 3
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00090
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 4
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00091
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 5
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00092
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 6
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00093
상기 혼합물은 IPS 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 7
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00094
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 8
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00095
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 9
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00096
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 10
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00097
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 11
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00098
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.
실시예 12
하기 표에 주어진 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물을 수득하였다:
Figure 112007091041006-pat00099
상기 혼합물은 TN 모드에서 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.

Claims (10)

  1. (i) 하기 화학식 I의 양의 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 제 1 양의 유전율 성분인 A 성분,
    (ii) 하기 화학식 II 및 III의 화합물 군으로부터 선택된 양의 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 제 2 양의 유전율 성분인 B 성분, 및
    (iii) 하기 화학식 IV의 중간 유전율 화합물 하나 이상을 포함하는 중간 유전율 성분인 C 성분(단, 중간 유전율은 -1.5≤Δε≤3.0의 범위임)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure 112014096749510-pat00100
    [상기 식에서,
    R1은 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고;
    X1은 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이다]
    Figure 112014096749510-pat00101
    Figure 112014096749510-pat00102
    [상기 식에서,
    R2 및 R3은 서로 독립적으로 탄소원자 1 내지 7개의 알킬, 알콕시, 플루오르화 알킬 또는 플루오르화 알콕시, 탄소원자 2 내지 7개의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화 알켄일이고;
    Figure 112014096749510-pat00103
    은 서로 독립적으로
    Figure 112014096749510-pat00104
    이고;
    L21, L22, L31 및 L32는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
    X2 및 X3은 서로 독립적으로 할로겐, 탄소원자 1 내지 3개의 할로겐화 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소원자 2 또는 3개의 할로겐화 알켄일 또는 알켄일옥시이고;
    Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합이고;
    l, m, n 및 o는 서로 독립적으로 0 또는 1이고;
    이들 화합물중에서 화학식 I의 화합물은 제외된다]
    Figure 112014096749510-pat00105
    [상기 식에서,
    R41 및 R42는 서로 독립적으로 상기 화학식 II의 R2에서 주어진 의미를 갖고;
    Figure 112014096749510-pat00106
    는 서로 독립적으로,
    Figure 112014096749510-pat00107
    이 2개 존재하는 경우에 이들도 서로 독립적으로
    Figure 112014096749510-pat00108
    이고;
    Z41 및 Z42는 서로 독립적으로, Z41이 2개 존재하는 경우에 이들도 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
    p는 0 또는 1이다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    액정 매질중 A 성분의 농도가 1 질량% 내지 50 질량% 범위인 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    A 성분이 X1이 F인 화학식 I의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 항에 정의된 화학식 II의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 항에 정의된 화학식 III의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 VI의 화합물 하나 이상을 포함하는 D 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure 112014096749510-pat00109
    상기 식에서,
    R61 및 R62는 서로 독립적으로, 제 3 항의 화학식 II의 R2에 대해 주어진 의미를 갖고;
    Figure 112014096749510-pat00110
    은, 이 잔기가 2개 존재하는 경우에는 서로 독립적으로,
    Figure 112014096749510-pat00111
    이고;
    Z61 및 Z62는 서로 독립적으로, Z61이 2개 존재하는 경우에는 이들도 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
    r은 0, 1 또는 2이다.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    능동형 매트릭스(active matrix)에 의해 어드레싱되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  10. 삭제
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