KR0180016B1 - 활성 매트릭스에 적용하기 위한 네마틱 액정 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 전압 유지 비율 및 대단히 우수한 저온 안정성을 갖는 활성 매트릭스 디스플레이용 네마틱 액정 조성물에 관한 것이다.

Description

활성 매트릭스에 적용하기 위한 네마틱 액정 조성물
본 발명은 활성 매트릭스에 적용하기 위한 네마틱 액정 조성물에 관한 것이다.
활성 매트릭스 디스플레이(AMD)는 높은 정보 용량을 갖는 상업적으로 흥미있는 디스플레이에 매우 유익하다. 이러한 AMD를 TV에 적용시키기 위해 사용하고 또한 자동차 및 비행기용으로 높은 정보 용량을 갖는 디스플레이에 사용한다.
AMD는 각 화면소자(picture element)에 집적된 비-선형 전기 개폐(switching) 소자를 갖는다. 비-선형 구동 소자로서 박막 트랜시스터(TFT)[Okubo, U., et al., 1982, SID 82 Digest, pp. 40-41] 또는 다이오드(예:금속 절연제 금속:MIN)[Niwa, K., et al., 1984, SID 84, Digest, pp 304-307]를 사용할 수 있다. 이러한 비-선형 구동 소자는 우수한 시각 특성을 얻을 수 있는 경우, 다소 편평한 전광 특성을 갖는 전공 효과를 사용할 수 있게 한다. 따라서 90°의 비틀림 각도를 갖는 TN형 LC 쎌[Schadt, M. and Helfrich, W., 1971, Appl. Lett., 18, 127]을 사용할 수 있다. 다양한 보는 각도에 우수한 콘트라스트르를 얻기 위해서, 첫 번째 최소의 투과도로 작동할 필요가 있다[Pohl, L., Eidenschink, R., Pino, F. del., and Weber, G., 1980, German Pat., DBP 30 22 818, and 1981, US Pat. 4 398 803; Pohl, L., Weber, G., Eidenschink, R., Baur, G., and Fehrenbach, W., 1981, Appl, Phys. Lett., 38, 497; Weber, G., Finkenzeller, U., Geelhaar, T., Plach, H. J., Rieger, B., and Pohl, L., 1988, Int. Symp. on Liq. Cryst., Freiburg, to be published in Liq. Crys.]. 이러한 AMD가 TV 적용에 매우 적합하며 따라서 매우 상업적으로 중요하다. 상기 적용을 위해서 액정의 몇몇 물리적 성질들이 수동 TN 디스플레이에 대해서 보다 더욱 중요해졌다. AMD의 성능을 위한 몇가지 결정적인 성질은 액정의 저항성 및 안정성이다[Togashi, S., Sekiguchi, K., Tanabe, H., Yamamoto, E., Sorimachi, K., Kajima, E., Watanabe, H., Shimuzu, H., Proc. Eurodisplay84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 144 ff, Paris; Stromer, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris].
AMD에서 비-선형 개폐 소자는 복합적인 조직으로 어드레스된다. 따라서 상기 소자들은 그들이 활성인 제한된 시간내에 픽셀의 전극을 충전시킨다. 이어서 이들은 그 다음 사이클로 다시 어드레스될 때까지 불활성으로 된다. 따라서 활성화된(충전된) 픽셀상에서의 전압의 변화는 바람직하지 못하지만 상기 디스플레이의 매우 결정적인 특징이다. 픽셀의 방전을 2가지 인자에 의해 측정한다. 이는 픽셀의 전극 용량 및 전극간 유전물질, 즉 액정의 저항성이다. 픽셀에서 일정한 전압 감소의 특성시간 상수(RC-time)는 2 어드레씽 사이클(tadr.)간의 시간보다 현저하게 커야 한다. AMD의 성능을 개시하는데 빈번히 사용되는 변수는 화면 소자의 전압 유지 비율 HR이다:
픽셀에서의 전압이 지수적으로 감소할 때 유지 비율의 증가는 대단히 높은 저항성을 갖는 액정 물질을 필요로 한다.
디스플레이 내부에서 액정의 저항성에 대해 중요한 사항이 다수 존재한다. 예를 들면 배향층, 배향물질의 경화 상태. 그러나, 사용된 액정의 전기적 성질이 결코 덜 중요한 것은 아니다. 특히 디스플레이에서 액정의 저항성은 픽셀에서의 전압 강하의 크기를 결정한다.
따라서, 높은 저항성 및 AMD에 사용하기 위한 다른 적합한 물질의 성질들, 예를 들면 대단히 낮은 전이온도 스멕틱-네마틱을 갖고 저온에서는 결정화되지 않는 광범위한 네마틱 메조상 범위를 갖는 액정 조성물이 또한 매우 필요하다.
본 발명은 또한 다른 요구들을 만족시키는 매우 높은 저항성을 갖는 액정 조성물을 제공하는 것이 목적이다.
적어도 3개의 하기 그룹(1) 화합물 약 15 내지 25 중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(2) 화합물 약 15 내지 25 중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(3) 화합물 약 5 내지 15중량%, 적어도 4개의 하기 그룹(4) 화합물 약 20 내지 30중량%, 적어도 3개의 하기 그룹(5) 화합물 약 5 내지 15중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(6) 화합물 약 5 내지 15중량%, 및 2개의 하기 그룹(7) 화합물 약 5 내지 15 중량%를 함유함을 특징으로 하며, 말단 및 측쇄가 플루오르화된 화합물을 기본으로 하는 네마티 액정 조성물이 AMD 적용에 매우 적합한 것으로 현재 밝혀졌다:
상기 식들에서, R1은 5개 이상의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내고, R2는 3 내지 5개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내며, R3내지 R7은 각각 독립적으로 2 내지 5개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내고, X 는 F 또는 OCF3이다.
매우 높은 RC 시간치를 AMD에서 얻을 수 있다. 상기 조성물들은 또한 감소된 점도를 나타내며, 첫 번째 최소의 투과도로 AMD에서의 작동을 허용하며, -30℃에서 1000시간동안 어떠한 결정화도 나타내지 않는다.
상기 조성물들은 바람직하게는 R1이 n-펜틸, n-헥실 및 n-헵틸인 그룹(1)의 적어도 3개의 화합물을 함유한다.
그룹(1)내지 (7)의 화합물들은 독일 특허 제26 36 684, 유럽 특허 0 051 738 및 0 125 653, 국제 특허출원 WO89/02884 및 USP 4,302,352, USP 4,710,315 및 USP 4,419,264에 공지되어 있거나, 또는 공지된 화합물들과 유사하게 제조할 수 있다.
바람직하게는 그룹(3)의 적어도 4개의 화합물들이 존재한다.
본 발명에 따른 조성물의 제조를 통상적인 방법으로 수행한다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 원하는 양의 성분들을 바람직하게는 승온에서 주 구성성분을 구성하는 성분들 중에 용해시킨다. 상기 온도를 주 구성성분의 등명점 이상으로 선택하는 경우, 용해 공정의 완성을 특히 쉽게 관찰할 수 있다.
그러나 적합한 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로포롬 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합한 후에 예를 들면 감압하에서 종류에 의해 용매를 제거하는 것도 또한 가능하다. 하기 방법에서, 용매가 임의의 오염물질 또는 바람직하지 못한 불순물을 도입시키지 않도록 해야 함은 자명하다.
적합한 첨가제의 사용에 의해, 본 발명에 따른 액정상들을 임의의 지금까지 개시한 종류의 AMD에 사용할 수 있도록 하는 방법으로 상기상들을 변형시킬 수 있다.
하기 실시예들은 본 발명은 제한함 없이 예시하는 것을 돕는다. 실시예에서, 액정물질의 용융점 및 등명점은 섭씨로 나타낸다.
[실시예 1]
로 이루어진 액정 조성물은 95℃의 등명점, 20°에서 16mPa.s의 점도 및 0.0910의 복굴절 △n을 나타낸다. 상기 조성물은 -40°에서 네마틱이며, -30℃에서 1000시간 동안 결정화 없이 저장할 수 있으며, 1013Ω·cm이상의 정도로 높은 저항성을 나타내고, AMD에 매우 적합하다.
[실시예 2]
로 이루어진 액정 조성물은 96℃의 등명점, 및 0.0921의 복굴절 △n을 나타낸다. 상기 조성물은 -40°에서 네마틱이며, -30°에서 1000시간 동안 결정화 없이 저장할 수 있으며, 1013Ω·cm이상의 정도로 높은 저항성을 나타내고, AMD에 매우 적합하다.
[실시예 3]
로 이루어진 액정 조성물은 96°의 등명점, 및 0.0916의 복굴절 △n을 나타낸다. 상기 조성물은 -40°에서 네마틱이며, -30℃에서 1000시간 동안 결정화없이 저장할 수 있으며, 1013Ω·cm이상의 정도로 높은 저항성을 나타내고, AMD에 매우 적합하다.

Claims (1)

  1. 적어도 3개의 하기 그룹(1) 화합물 약 15 내지 25 중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(2) 화합물 약 15 내지 25 중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(3) 화합물 약 5 내지 15 중량%, 적어도 4개의 하기 그룹(4) 화합물 약 20 내지 30 중량%, 적어도 3개의 하기 그룹(5) 화합물 약 5 내지 15 중량%, 적어도 2개의 하기 그룹(6) 화합물 약 5 내지 15 중량% 및 2개의 하기 그룹(7) 화합물 약 5 내지 15 중량%를 함유함을 특징으로 하는, 말단 및 측쇄가 플루오르화된 화합물을 기본으로 하는 네마틱 액정 조성물:
    상기 식들에서, R1은 5개 이상의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내고, R2는 3 내지 5개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내며, R3내지 R7은 각각 독립적으로 2 내지 5개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹을 나타내고, X 는 F 또는 OCF3이다.
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