KR100191377B1 - 액정 조성물 및 당해조성물을 사용한 액정 표시소자 - Google Patents

액정 조성물 및 당해조성물을 사용한 액정 표시소자 Download PDF

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KR100191377B1
KR100191377B1 KR1019900005495A KR900005495A KR100191377B1 KR 100191377 B1 KR100191377 B1 KR 100191377B1 KR 1019900005495 A KR1019900005495 A KR 1019900005495A KR 900005495 A KR900005495 A KR 900005495A KR 100191377 B1 KR100191377 B1 KR 100191377B1
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고토 기치
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
액정 조성물 및 당해 조성물을 사용한 액정 표시소자
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 액정 표시소자용 액정 조성물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 슈퍼트위스트 복굴절 효과 방식을 사용한 고시분할 표시장치에 사용하는 데에 적절한 액정 조성물 및 당해 조성물을 사용한 액정 표시소자에 관한 것이다.
최근, 정보기기의 급속한 발달, 특히 휴대용 단만기기의 성장과 수반하여, 종래의 CRT와 같은 표시용량, 표시품질을 갖는 소형, 박형 및 저소비전력의 표시장치에 대한 요구가 증가되고 있다. 종래의 액정 표시장치는 상기의 소형, 박형 및 저소비 전력이란 요구에 따라 비틀림각이 90°인 TN형 액정 셀의 멀티플렉스 구동에 의해 시계 및 전자식 탁상 계산기를 비롯하여 1/100 듀티 정도까지의 표시 단말장치로서 사용하여 왔으나, 원리상 이 이상의 듀티수의 확대는 표시품질의 저하를 초래하여 곤란한 것으로 되어 있다.
이에 대하여, 키랄 네마틱 액정의 전기광학특성에서의 쌍안정성이 생기는 한계 비틀림 각을 180 내지 270°로 정한 액정 셀의 복굴절 효과를 이용하는 슈퍼트위스트 복굴절 효과 방식(이하, 당해 방식을 유기 배향막을 사용한 슈퍼트위스트 네마틱 방식으로 STN 방식 및 HBE 방식일 불리우는 방식을 포함하여 SBE 방식이라고 한다)이 개발되었다.
SBE 방식은 통상의 90° 트위스트의 TN 방식의 매트릭스 디스플레이와 같은 구동방식, 즉 인가전압의 실효치에 응답하는 페스트 스캔 어드레싱 방식으로 구동하는 매트릭스 디스플레이가 가능하고, 또한 90° 트위스트 TN 디스플레이보다 상당히 양호한 콘드라스트와 보다 넓은 시각을 가지고 있음이 쉐퍼 등에 의해 보고되어 있다[참조 ; T. J. Scheffer J. Nehring, Appl, Phys. Lett., 45, 1021 (1984)].
액정재료에 관하여는, 종래의 90° 트위스트 TN 방식에서 전압-투과율 곡선을 급격히 상승시키기 위하여, 사용하는 액정재료의 탄성정수비 K33/K11을 가능한 한 작게 할 필요가 있다[참조예 : G. Baur, The Physics and Chemistry of Liquid Crystal Device, (edited by G. J. Sprokel), pp. 61-78 (1980)]. 그러나, SBE 방식에서 전압-투과율 곡선을 급격히 상승시키기 위해서는, 90°트위스트 TN방식과는 완전히 역으로 k33/k11을 가능한 크게 할 필요가 있으며, 또한 k33/k22도 큰 것이 바람직하다(참조예: C.M. Waters, Design of Highly Multiplexed Liquid Crystal Dye Displays, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, Vol. 123, pp. 303-319). 또한, k11, k22, k33은 각각 프랑크의 연속체 이론[참조: F. Frank, Disc Faraday Soc., 25, p. 19 (1958)]에서 스프레이, 트위스트, 밴드탄성상수를 나타낸다. 즉, 90°트위스트 TN방식과 SBE방식에서는 전압-투과율 곡선을 급격히 상승시키기 위한 물성치, 즉 탄성상수비 k33/k11가 완전히 역의 관계에 있다. 이 때문에, 종래의 90°트위스트 TN방식에서 사용한 액정 조성물은 SBE방식의 전압-투과율 곡선을 급격히 상승시키기에는 부적당하며, 그대로 SBE방식에 이용할 수 없다.
그러나, SBE방식의 표시소자에 사용되는 액정 조성물에 요구되는 주된 특성으로서 다음을 들 수 있다.
(1) 전압-투과율 곡선이 급격히 상승한다(이하, 전압-투과율 특성의 급경사성이라고 한다).
(2) 네마틱-등방성 액상 전이온도, 즉 투명점(이하, NI로 표시한다)이 높다.
(3) 셀 두께(이하, d로 표시한다)에 따라 적당한 굴절율 이방성(이하, △n로 표시한다)으로 조정된다.
(4) 점도(이하,
Figure kpo00001
로 표시한다)가 낮다.
상기 (1)의 특성은 SBE방식 액정 표시소자의 표시 콘트라스트를 높이기 위해 필요하다.
(2)의 특성은 SBE방식에서는 △n의 온도 의존성에 의해 디스플레이에 색이 발생하는 것을 억제하기 위해 필요하며, 투명점은 가능한 높은 것이 바람직하다. △n의 값은 일반적으로 저온측에서 고온측으로 완만하게 저하하는 곡선을 그리지만, 투명점 부근에서는 급격히 저하하기 시작하고, 복굴절의 광로장(△n·d)이 현저히 변화하며, 이 때문에 디스플레이의 색이 변화한다. 또한, 투명점에 도달하면 △ n=0, 즉 등방성 액체가 되어 액정 표시소자로서의 기능을 상실하기 때문이다. 표시소자로서의 실용상 투명점은 85°C이상이 바람직하다.
(3)의 특성은 액정 표시 소자의 d의 자유도를 크게 하기 위해 필요하다. 그 이유는 SBE 방식에서는 TN 방식과 다르게 복굴절의 광로장(△n·d=일정)에 의한 복굴절효과에 다른 간섭색을 표시로서 사용하기 때문에 액정 조성물의 △n을 d에 대응하여 적당한 여러 가지 값으로 조정할 수 있는 것이 바람직하기 때문이다.
(4)의 특성은 SBE 방식의 액정 셀에서 응답시간을 작게 하는데 특히 유효하다. TN 방식에서 응답시간은 상승 및 하강 시간과 함께
Figure kpo00002
·d2에 비례하는 것으로 알려져 있으나, 이 관계식은 SBE 방식에서도 성립하기 때문이다.
그러나, 종래 알려져 있는 액정 조성물에 따라서는 상기의 요구에 충분히 응할 수 없으며, 상기와 같은 특성을 겸비하고, 특히 SBE 방식의 표시소자에 사용하는데에 적절한 액정 조성물은 아직 발견되지 않은 것이 현상태이다.
따라서, 본 발명의 한가지 목적은 투명성이 높고, 점도가 낮으며 △n을 d에 따라 적당한 값으로 조절할 수 있고, 더군 전압-투과율 특성의 급경사성이 우수한 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전압-투과율 특성의 급경사성이 우수하고 콘드라스트가 양호한 액정 표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 예의검토한 결과, 다음의 일반식(I), (II), (III) 및 (IV)의 특정 화합물을 배합함으로써 상기 목적이 달성됨을 발견하여, 이것을 기초로 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 다음의 제1성분, 제2성분 및 제3성분을 주성분으로 함유함을 특징으로 하는 액정 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 다음의 제1성분, 제2성분, 제3성분 및 제4성분을 주성분으로서 함유함을 특징으로 하는 액정 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시소자에 관한 것이다.
[제 1 성분]
일반식(I)로 표시되는 하나 이상의 화합물.
Figure kpo00003
(상기식에서, R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기이다)
[제 2 성분]
일반식(II)로 표시되는 하나 이상의 화합물.
Figure kpo00004
(상기식에서, R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기이고, R3은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 바람직하게는 직쇄상 알콕시기이며,
Figure kpo00005
는
Figure kpo00006
또는
Figure kpo00007
이다)
[제 3 성분]
일반식(III)으로 표시되는 하나 이상의 화합물.
Figure kpo00008
(상기식에서, R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기이고, R5는 H 또는 F이며, R6은 F 또는 CN기이고,
Figure kpo00009
는
Figure kpo00010
또는
Figure kpo00011
이다.
[제 4 성분]
일반식(IV)로 표시되는 하나 이상의 화합물.
Figure kpo00012
(상기식에서, R7은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 1 내지 11의 알콕시메틸기, 바람직하게는 직쇄상 알콕시 메틸기이고, R8은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 바람직하게는 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 바람직하게는 직쇄상 알콕시기이며,
Figure kpo00013
와
Figure kpo00014
는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각
Figure kpo00015
또는
Figure kpo00016
이고, X는 단일결합, -COO- 또는 -C≡C-이다)
또한, 본 발명에 있어서,
Figure kpo00017
는 벤젠환을 나타내고,
Figure kpo00018
는 트란스-사이클로헥산환을 나타낸다.
이어서, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 제 1 성분은 일반식(I)에 의해 표시되는 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진다. 이들중, R1이 탄소수 2 내지 5의 직쇄상 알킬기인 화합물을 사용하는 것이 적합하다. 적절한 화합물의 구체적인 예를 다음에 나타낸다.
Figure kpo00019
일반식(I)의 화합물은 공지된 화합물이며, 예를 들면, 일본국 특허 공보 제 (소) 58-27785호에 기재되어 있다. 이들 화합물중, 다음 화합물을 각가 17 : 40 : 43(중량%)으로 혼합한 혼합물의 물성치를 다음 표 1에 나타낸다.
Figure kpo00020
Figure kpo00021
표 1의 NI,
Figure kpo00022
, △n, k11, k22및 k33은 위에서 정의한 바와 같으며, MP 및 △ε는 각각 용점 및 유전율 이방성을 표시한다.
Figure kpo00023
(20℃) 이외에 다른 것은 모드 25℃에서의 값이며, 이후의 표 2 내지 표 4에서도 동일하다.
일반식(I)의 화합물은 표 1에서 명백히 알 수 있는 바와 같이 유전이방성이 큼에도 불구하고, 저점도, 저굴절을 이방성이며, 또한 불과 세성분(종류)이지만 넓은 액정 온도범위를 나타낸다. 또한, k33/k11, k33/k22가 크고, SBE 방식에 적합한 화합물이라고 할 수 있다. 또한, TN 방식에 일반적으로 사용되고 있는 실온 액정 4'-펜틸-4-시아노비페닐의 k33/k11과 k33/k22는 각각 1.30 및 2.39이다.
또한, 제 1 성분으로서 2개 이상의 일반식(I)의 화합물을 배합하여 사용할 경우, 이들 화합물의 사용비율에 있어서 특별한 제한은 없으며, 목적하는 액정 조성물의 특성에 따라 적절히 결정할 수 있다.
제 2 성분은 일반식(II)로 표시되는 화합물이며, 상세하게는 다음 일반식으로 표시된 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진다.
Figure kpo00024
(상기식에서, R2및 R3은 위에서 나타낸 바와 같다). 이중에서, R2가 탄소수 2 내지 5의 직쇄상 알킬기이고, R3이 탄소수 1 내지 5의 직쇄상 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄상 알콕시기인 화합물이 적절히 사용된다. 이와 같은 적합한 화합물의 구체적인 예를 다음에 나타낸다.
Figure kpo00025
일반식(II)의 화합물은 공지의 화합물이며, 예를 들면, 일본국 특허공보 제 (소) 60-34928호 및 공개 특허 공부 제 (소) 57-165328호 등에 기재되어 있다.
일반식(II)의 화합물 중, 다음 화합물을 각각 15중량%가 되도록 평량하고, 시판중인 사이클로헥산벤조니트릴계 액정(상품명 : ZLI-1083, 머크사제)에 용해시켜, 물성치를 측정한다.
Figure kpo00026
Figure kpo00027
Figure kpo00028
이들 물성치를 다음 표 2에 나타낸다.
Figure kpo00029
일반식(II)의 화합물은 표 2로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 점도가 낮고 투명점이 높다. 또한, 유전이방성이 (-)라는 점 등의 공통된 물성치를 가진다.
또한, 제2 성분으로서 2개 이상의 일반식(II)의 화합물을 배합하여 사용할 경우, 이들 화합물의 사용비율에 대해서 특별한 제한은 없으며, 목적하는 액정 조성물의 특성에 따라 적절히 결정할 수 있다.
제 3 성분은 일반식(III)에 의해 표시된다. 상세하게는 다음 일반식으로 표시되는 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진다.
Figure kpo00030
Figure kpo00031
(상기식에서, R4, R5및 R6은 위에서 정의한 바와 같다)
이들 화합물의 예를 들면 다음과 같다.
Figure kpo00032
Figure kpo00033
Figure kpo00034
Figure kpo00035
Figure kpo00036
Figure kpo00037
(상기식에서, R4는 위에서 정이한 바와 같다)
이중에서, 다음 일반식으로 표시되는 화합물이 적절히 사용된다.
Figure kpo00038
Figure kpo00039
(상기식에서, R4는 위에서 정의한 같으며, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 직쇄상 알킬기이다)
이들 적절한 화합물의 구체적인 예를 들면 다음과 같다.
Figure kpo00040
일반식(III)의 화합물은 공지의 화합물이며, 예를 들면, 일본국 특허공보 제 (소) 58-3324호, 제 (소) 64-4496호, 일본국 공개특허공보 제(소) 56-169633호, 제 (소) 57-64626호, 제 (소) 57-154135호, 제 (소) 59-152362호 및 제 (소) 64-4496호에 기재되어 있다.
일반식(III)의 화합물중, 다음 화합물을 각각 15중량%가 되도록 평량하고, 먼저 상용한 것과 동일하게 ZLI-1083에 용해시켜 물성치를 측정한다.
Figure kpo00041
Figure kpo00042
Figure kpo00043
Figure kpo00044
Figure kpo00045
Figure kpo00046
Figure kpo00047
이들 물성치를 다음 표 3에 나타낸다.
Figure kpo00048
일반식(III)의 화합물은 표 3으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 3개의 환을 갖는 화합물로서는 비교적 점도가 낮고 투명점이 높다. 또한, 유전이방성이 (+)인 점 등의 공통된 물성치를 갖는다.
또한, 제 3 성분으로서 2개 이상의 일반식(III)의 화합물을 배합하여 사용하는 경우, 이들 화합물의 사용 비율에 관해서는 특별히 제한하지 않으며 목적한 액정 조성물의 특성등에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
제 4 성분은 일반식(IV)이며 상세하게는 하기 일반식의 화합물에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진다.
Figure kpo00049
Figure kpo00050
Figure kpo00051
Figure kpo00052
(상기식에서, R7, R8및 X는 위에서 정의한 바와 같다)
보다 구체적으로는 다음의 일반식의 화합물을 열거할 수 있다.
Figure kpo00053
(상기식에서, R7및 R8은 위에서 정의한 바와 같다)
이들중에서 다음 일반식의 화합물, 특히 R7이 탄소수 2 내지 5인 직쇄 일킬기이며, R8이 탄소수 2 내지 5인 직쇄상 알콕시기인 화합물이 적절하게 사용된다.
Figure kpo00054
(상기식에서, R7및 R8은 위에서 정의한 바와 같다)
이들 적절한 화합물은 구체적으로 예를 들면 다음과 같다.
Figure kpo00055
일반식(IV)의 화합물은 공지의 화합물이며, 예를 들면, 일본국 공개특허공보 제 (소) 58-167535호, 제 (소) 59-70624호, 미합중국 특허 제4,130,502g, 프랑스공화국 특허 제2,141,438호 등에 기재되어 있다.
일반식(IV)의 화합물 중에서 다음 일반식의 화합물을 각각 15중량%가 되는 양으로 시판되는 사이클로헥산벤조니트릴계 액정(상품명 : ZLI-1132, 머크사 제품)에 용해시켜 물성치를 측정한다. 이들의 물성치는 표 4에 나타난다.
Figure kpo00056
Figure kpo00057
Figure kpo00058
Figure kpo00059
Figure kpo00060
Figure kpo00061
일반식(IV)의 화합물은 표 4로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 점도가 낮고 투명점이 비교적 낮다. 또한 유전 이방성이 (-)인 점 등의 공통된 물성치를 갖는다.
또한, 2개 이상의 일반식(IV)의 화합물을 배합하여 사용하는 경우, 이들의 사용 비율에 대해서는 특별히 제한하지 않으며 목적한 액정 조성물의 특성에 따라 적절하게 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 액정 조성물은 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분을 주성분으로서 함유한다.
제 1 성분의 비율은 중량 기중으로(이하, 제 2 , 제 3 및 제 4 성분 및 이들 합계량에 대해서도 동일하다) 전체 액정 조성물의 10 내지 60중량%이며, 바람직하게는 15 내지 50중량%이다. 제 1 성분의 비율이 60중량%를 초과하면 투명점이 저하되고 상기한 바와 같은 셀의 색상 변화가 발생하기 쉬워져서 바람직하지 않다. 한편, 10중량% 미만에서는 SBE 방식 표시소자에서 요구되는 특성을 만족시키기 어려우며 특히 전압-투과율 특성의 급경사성이 바람직하지 않다.
제 2 성분의 비율은 10 내지 40중량%이며, 바람직하게는 15 내지 40중량%이다. 제 2 성분의 비율이 40중량%를 초과하면 네마틱 상 하한온도가 상승하여 조작 온도범위가 좁아질 염려가 있다. 한편, 10중량% 미만에서는 투명점이 낮으며 셀의 색상 변화가 생겨 바람직하지 않다.
제 3 성분의 비율은 10 내지 40중량%이며, 바람직하게는 20 내지 40중량%이다. 제 3 성분의 비율이 40중량%를 초과하면 네마틱 상 하항온도가 상승하여 조작 온도 범위가 좁아질 염려가 있다. 한편, 10중량% 미만에서는 투명점이 낮고 셀의 색상 변화가 생겨 바람직하지 않다.
본 발명의 기타 액정 조성물은 제 1 성분, 제 2 성분, 제 3 성분 및 제 4 성분을 주성분으로 함유한다.
제 1, 제 2 및 제 3 성분의 비율은 전술한 액정 조성물의 경우와 동일하며, 제 1 성분의 비율은 10 내지 60중량%, 바람직하게는 15 내지 50중량%이고, 제 2 성분의 비율은 10 내지 40중량%, 바람직하게는 15 내지 40중량%이고, 제 3 성분의 비율은 10 내지 40중량%, 바람직하게는 20 내지 40중량%이다.
제 4 성분의 비율은 10 내지 40중량%이며 바람직하게는 10 내지 20중량%이다. 제 4 성분의 비율이 40중량%를 초과하면 수득한 조성물의 투명점이 저하하여 셀의 색상 변화가 생길 염려가 있다. 한편 10중량% 미만에서는 점도가 상승하여 응답 시간이 길어지는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 액정 조성물에서는 일반식(I) 내지 (IV)의 화합물 이외에 역치 전압, 액정 온도범위, 점도 등을 조절할 목적으로 통상적으로 공지되어 있는 기타 네마틱 액정 또는 액정성 화합물을 하나 이상 배합하여 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위내에서 적당량을 첨가할 수 있다. 이러한 화합물의 적절한 예로서 다음을 열거할 수 있다.
Figure kpo00062
Figure kpo00063
(상기식에서, R9는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 11의 알콕시 메틸기 또는 불소이며, R10은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 불소이며, R11은 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 불소 또는 CN기이며, R12는 수소 또는 불소이다)
또한, 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분 또는 제 1 성분, 제 2 성분, 제 3 성분 및 제 4 성분에 언급한 공지의 기타 네마틱 액정 또는 액정성 화합물을 첨가하여 액정 조성물을 제조하는 경우, 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분의 합계량이 50중량% 이상, 바람직하게는 60중량% 이상이고, 또한 제 1 성분, 제 2 성분, 제 3 성분 및 제 4 성분의 합계량이 50중량%이상, 바람직하게는 60중량%이상이 되도록 하는 것이 좋다. 이들 합계량이 50중량% 미만인 경우, 목적하는 전압-투과율 특성의 급경사성, 저점도 등 이외에 광범위한 네마틱 상 온도범위 등 특히 SBE 방식에서 요구되는 특성을 수득할 수 없는 경우도 있다.
본 발명의 액정 표시소자는 액정으로서 위에서 언급한 액정 조성물을 사용한 점을 제외하고는 종래의 공지된 방법, 예를 들면, 하기와 같은 공정을 경유하여 제조할 수 있다. 우선 투명 전극기판에 패턴 전극을 형성시키고 당해 투명 전극기판에 분자 배향제를 사용하여 분자 배향층을 형성시킨 다음, 셀을 조립한다. 당해 셀에 스페이서 등을 사용하여 셀 주변을 밀봉한 다음, 액정 조성물을 주입한다. 액정 조성물의 주입구멍을 막은 다음, 편광자, 반사판 등의 부속품을 부착하여 액정 표시소자를 수득한다.
[실시예]
다음의 실시예를 열거하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
액정 조성물의 특성치는 다음과 같은 방식으로 측정한다.
전압-투과율 특성의 급경사성
디스플레이 표시면에 대하여 수직인 광축 방향의 광투과율이 10%, 80%로 될 때의 전압을 각각 V10, V80으로 나타낼 때, 다음식(1)에 의해 정의된 매개변수 α를 갖는 전압-투과율 특성의 급경사성을 평가한다.
Figure kpo00064
상기시에서, V10은 역치전압이다.
매개변수 α의 값이 1에 접근할수록 전압-투과율 특성이 급경사성인 것을 알 수 있다.
V10, V80은 다음 방법에 따라 측정한다.
액정 조성물에 낮은 정도의 트위스트, 스트라이프 영역이 발생하지 않는 d/p=0.42(여기서, p는 키랄 네마틱 액정 고유의 나선 피치를 나타낸다)로 되도록 키랄 물질(상품명 ; S-811, 머크사 제품)을 첨가하여 측정시료를 제조한다. 당해 시료를 마주보는 평면 투명전극에 마찰시킨 폴리이미드계의 배향막[상품명 : PS-871-ppp, 칫소(주) 제품]을 가지며 트위스트 각이 180°인 셀에 △n·d가 800nm인 조건하에 밀봉하여 넣는다. 당해 셀의 상하에 배향막의 마찰방향과 편광판의 흡수축이 겹치도록 편광판을 첨부한 다음, V10, V80을 측정한다.
또한 상기 배향막은 페닐사이클로헥산계 액정 조성물(상품명 : ZLI-1132, 머크사 제품)에서 프리틸트(Pretilt) 각이 3.5°이다. 프리틸트각은 크리스탈 로테이션 방식[참조 : T. J. Sheffer et al., Journal of Applied Physics, Vol. 48, No. 5, 1977, pp. 1783-1792]으로 측정한다.
[시분할수]
다음식(2)에 의해 정의된 배개변수 Nmax를 갖는 시분할수를 평가하다.
Figure kpo00065
매개변수 Nmax가 클수록 시분할할 수 있음을 나타낸다.
[점도 :
Figure kpo00066
]
회전점도계[E형 점도계, 도쿄계기(주) 제품]를 사용하여 측정한다.
[투명점 ; NI]
자동 융점 측정장치[FP5, FP52, 메틀러 인스트루먼트 에이지(Mettler Instrumente AG)사 제품]를 사용하여 측정한다.
[굴절율 이방성 : △n]
마이크로리프렉터메터[에른스트 라이쯔 게엠베하 베쭐러(Ernst Leitz Gmbh Wetzler)사 제품]을 사용하여 측정한다(광파장 589nm).
[탄성상수 : k11, k22, k33]
균질하거나, 또는 90°로 트위스트 배향시킨 액정 분자축에 수직으로 전해를 인가시킨 경우에 용량-전압 곡선에서 상기한 프랑크의 연속체 이론으로부터 수득한 이론 곡선을 곡선 근사함으로써 구한다.
또한, 하기의 실시예 및 비교 실시에에서 %는 중량%이다. 또한, 화학식으로 나타낸 알킬기 및 알콕시기는 각각 직쇄상 알킬기 및 직쇄상 알콕시기를 의미한다.
[실시예 1]
[제 1 성분]
Figure kpo00067
[제 2 성분]
Figure kpo00068
[제 3 성분]
Figure kpo00069
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 타나낸다.
[실시예 2]
[제 1 성분]
Figure kpo00070
[제 2 성분]
Figure kpo00071
[제 3 성분]
Figure kpo00072
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 3]
[제 1 성분]
Figure kpo00073
[제 2 성분]
Figure kpo00074
[제 3 성분]
Figure kpo00075
[기타 성분]
Figure kpo00076
위의 화합물로부터 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특정치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 4]
[제 1 성분]
Figure kpo00077
[제 2 성분]
Figure kpo00078
Figure kpo00079
[기타 성분]
Figure kpo00080
위의 화합물로부터 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 5]
[제 1 성분]
Figure kpo00081
[제 2 성분]
Figure kpo00082
[제 3 성분]
Figure kpo00083
[제 4 성분]
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 6]
[제 1 성분]
Figure kpo00085
[제 2 성분]
Figure kpo00086
[제 3 성분]
Figure kpo00087
[제 4 성분]
Figure kpo00088
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 7]
[제 1 성분]
Figure kpo00089
[제 2 성분]
Figure kpo00090
[제 3 성분]
Figure kpo00091
[제 4 성분]
Figure kpo00092
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 8]
[제 1 성분]
Figure kpo00093
[제 2 성분]
Figure kpo00094
[제 3 성분]
Figure kpo00095
[제 4 성분]
Figure kpo00096
[기타 성분]
Figure kpo00097
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[실시예 9]
[제 1 성분]
Figure kpo00098
[제 2 성분]
Figure kpo00099
[제 3 성분]
Figure kpo00100
[제 4 성분]
Figure kpo00101
[기타 성분]
Figure kpo00102
위의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
[비교 실시예]
비교하기 위해 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 하기의 화합물로 이루어진 액정 조성물을 제조한다. 당해 액정 조성물의 특성치를 표 5에 나타낸다.
Figure kpo00103
Figure kpo00104
△n, V, α, N, k/k은 모두 25℃에서의 값이며, n은 20℃에서의 값이다.
표 5의 결과로부터 본 발명의 액정 조성물은 투명점, 굴절율 이방성, 역치전압, 점도, 전압-투과율 특성의 급경사성 등의 특성에서 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은 투명점이 높고 점성이 낮으며 제어가능한 △n을 계속하여 균형좋게 유지하며 전압-투과율 특성의 급경사성을 현저하게 개선한다. 즉, 본 발명의 액정 조성물은 투명점이 높고 점성이 낮으며 △n이 제어가능하며 또한 전압-투과율 특성의 급경사성이 우수한 액정 조성물이다.
이와 같이, 본 발명의 액정 조성물은 SBE 방식에서 요구되는 제특성을 겸비하므로 SBE 방식에 의한 액정 표시소자에 사용하는데 적절한 액정 조성물 이라고 할 수 있다. 또한, 이러한 특성으로부터 본 발명의 액정 조성물을 사용하면 SBE 방식에 의한 1/100 듀티 이상의 시분할구동이 가능해진다.
또한, 본 발명의 액정 조성물은 이와 투명점이 높고 점성이 낮으므로 특히 전압-투과율 특성의 급경사성이 문제되지 않는 90° 트위스트 TN 방식에 의한 액정 표시소자에도 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 제 1 성분으로서 다음 일반식(I)의 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 다음 일반식(II)의 하나 이상의 화합물 및 제 3 성분으로서 다음 일반식(III)의 하나 이상의 화합물을 주성분으로서 함유함을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure kpo00105
    상기식에서, R1, R2및 R4는 각각 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R3은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며, R5는 H 또는 F이며, R6은 F 또는 CN기이고,
    Figure kpo00106
    와
    Figure kpo00107
    는
    Figure kpo00108
    또는
    Figure kpo00109
    이다.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 성분이 10 내지 60중량%이고, 제 2 성분이 10 내지 40중량%이며, 제 3 성분이 10 내지 40중량%이고, 이들 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분의 합계량이 전체 액정 조성물의 50중량% 이상인 액정 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분 이외에, 제 4 성분으로서 다음 일반식(IV)의 하나 이상의 화합물을 주성문으로서 함유하는 액정 조성물.
    Figure kpo00110
    상기식에서, R7은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 11의 알콕시메틸기이고, R8은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
    Figure kpo00111
    과
    Figure kpo00112
    는 동일하거나 상
    이할 수 있고, 각각
    Figure kpo00113
    또는
    Figure kpo00114
    이고, X는 단일결합, -COO- 또는 -C≡C-이다.
  4. 제3항에 있어서, 제 1 성분이 10 내지 60중량%이고, 제 2 성분이 10 내지 40중량%이며, 제 3 성분이 10 내지 40중량%이고, 제 4 성분이 10 내지 40중량%이며, 제 1 성분, 제 2 성분, 제 3 성분 및 제 4 성분의 합계량이 전체 액정 조성물의 50중량% 이상인 액정 조성물.
  5. 제 1항의 액정 조성물을 사용한 액정 표시소자.
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