KR100935665B1

KR100935665B1 - Ｌｃｄ용 액정조성물

Info

Publication number: KR100935665B1
Application number: KR1020020041170A
Authority: KR
Inventors: 이경은
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2010-01-07
Also published as: KR20040006782A

Abstract

본 발명은 액정표시소자용 액정조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정조성물 중에 다이옥산을 첨가제로 포함하여 구동전압을 낮게 하고 응답속도를 향상시킬 수 있는 LCD용 액정조성물에 관한 것이다.

액정, 다이옥산, 응답속도

Description

ＬＣＤ용 액정조성물{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAYS}

본 발명은 LCD용 액정조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이옥산 화합물을 포함하여 구동전압이 낮으며 고속 응답속도를 실현할 수 있는 LCD용 액정조성물에 관한 것이다.

네마틱 액정 조성물은 전자계산기, 전자수첩, 휴대용 컴퓨터 등에 사용되는 액정표시소자 (Liquid Crystal Display: LCD)의 중요한 재료로 사용되고 있다. 최근에는 워드프로세스, 개인용 컴퓨터 등의 고속정보처리용 표시장치로 널리 보급되고 있다.

상기 액정표시소자는 구동방식에 따라 수동방식인 TN(Twist Nematic), STN(Super Twist Nematic) 및 강유전성 액정표시소자와, 능동방식인 TFT(Thin Film Transitor), MIM(Metal Insulator Metal), 다이오드(diode) 액정표시소자로 나눌 수 있다.

상기 능동방식의 경우 각 화소에 박막트랜지스터(TFT) 또는 메탈ㆍ인슐레이터ㆍ메탈 (MIN) 등의 스윗징 소자를 사용하여 액정표시장치를 구동하므로, 누설전 류(leak current)가 적은 고전압보지율이 요구된다. 또한 표시정보량의 증가와 동화상의 구현 등으로 액정표시장치에 요구되는 응답속도는 점점 고속화되고 있는 경향이다. 그러나, 지금까지 알려진 네마틱 액정조성물은 응답속도가 느려서 동화상을 구현하기가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 액정 재료의 점도를 20 내지 25 ㎟/s 범위내로 조절하여 하며, 구동전압도 낮아야 한다. 또한 구동전압을 낮추기 위해서는 유전율 이방성(△ε)을 증가시켜 10 내지 15(35℃, 1kHz) 범위내로 조절해야 한다. 또한, 넓은 온도 범위에서 네마틱상을 가져야 하며, 복굴절율(△n) 값이 0.20 (25℃) 이상이어야 한다.

LCD에서 고휘도를 얻기 위해서는 백라이트에 관전류 등으로 인해 생성되는 액정의 상전이 온도가 현행보다 높게 유지되어야 한다. 또한, 고속응답을 위해서는 물질의 회전 점도를 줄이거나 액정의 굴절률을 크게 하는 방안 등이 요구된다.

현재까지 제품화되고 있는 LCD 제품은 대부분이 TN, IPS, VA 모드로서 네마틱 액정을 사용하고 있으며, 상전이 온도는 70 내지 80 ℃정도이고, 응답속도는 20 내지 30 ms 정도이다. 그러나, 상기 상전이 온도 및 응답속도는 여전히 만족스럽지 못하기 때문에, TV 응용 및 동화상을 실현하기 위해서는 응답속도의 개선 및 상전이 온도의 증가가 절실히 요구되어지고 있다.

상기 응답속도의 개선을 위해, 일본공개특허 평10-36845는 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 1,3-다이옥산-2,5 디일을 포함하여 저점도 및 고속 응답을 갖는 액정조성물을 개시하고 있다. 또한, 미국특허 제5,482,651호, 제6,235,355호, 및 일본공개특허 평10-139778호에서도 다이옥산 유도체를 이용하여 고속응답을 실현하고자 하였다. 그러나, 상기 방법들은 아직까지 원하는 수준의 응답속도를 만족하지 못하고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 고속 응답속도를 실현할 수 있어 동화상 구현이 우수한 액정표시장치용 액정 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 액정조성물을 이용하여 제조되는 액정표시소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, LCD용 액정 조성물에 있어서, 다이옥산을 포함하는 LCD용 액정조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 다이옥산을 함유하는 LCD용 액정 조성물을 포함하는 액정표시소자를 제공한다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 반도체 소자의 액정 조성물 중에 다이옥산을 사용하여 종래보다 구동전압이 낮으며 응답속도를 향상시킬 수 있는 액정표시소자용 네마틱 액정조성물에 관한 것이다.

액정만으로 응답속도의 향상을 가져오기 위해서는 Toff를 줄이는 것이 관건이다. 본 발명은 이를 위하여, 액정의 회전점도(Rotational viscosity)를 줄일 수 있는 싱글(single)로 하기 화학식 1로 표시되는 다이옥산을 사용하는 특징이 있다.

[화학식 1]

상기 다이옥산은 액정의 유전율 이방성을 높이고 굴절율이방성을 낮추며 점도를 낮추는 역할을 한다. 따라서, 본 발명은 액정의 회전점도를 줄일 수 있으며, 응답속도는 25% 이상 향상시킬 수 있다.

또한 종래에는 다이옥산 유도체를 얻기 위해 별도의 합성 과정을 실시하여 시간이 많이 걸리고 번거로운 반면, 본 발명에 따르면 통상적으로 사용되는 다이옥산을 구입하여 사용하므로 편리하다. 이러한 다이옥산은 물이나 유기용매에 모두 용해가 잘되는 용제이다.

또한 상기 다이옥산을 투입할 때 적하주입 방식을 이용하면 응답속도를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용하는 다이옥산의 함량은 전체 조성물에 대하여 10 내지 40 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 다이옥산의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 응답속도를 향상시킬 수 없다.

또한, 본 발명의 액정 조성물은 다이옥산 외에도 통상적인 액정 조성물에 사용되는 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 액정의 조성물 중 다른 성분은 액정에 블렌딩되는 모든 싱글(single)을 포함하며, 그 성분비는 어떤 특징을 갖는 액정을 블렌딩 하는가에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 네마틱액정조성물은 필요에 따라 적절한 첨가제를 사용할 수 있으며, 이는 각종 표시용 액정셀에 충진하여 액정표시장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 액정 조성물에 사용될 수 있는 첨가제의 예를 들면 액정의 나선구조 및 나사각 조정 및 역뒤틀림(reverse twist)을 방지할 수 있는 키랄 도펀트(chiral dopant)를 사용할 수 있으며, 2색성 색소를 사용할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 액정 조성물은 액정을 필요로 하는 여러 가지 LCD 제품군의 소자, 예를 들면 능동방식(active matrix method)의 TFT 방식 액정표시장치, 능동방식(active matrix method)의 MIM 방식 액정표시장치, 능동방식(active matrix method)의 IPS (In-plane switching) 방식 액정표시장치, 단순메트릭스형(Simple matrix type) 트위스트 네마틱 (Twistnematic) 방식 액정표시장치, 단순메트릭스형(Simple matrix type) 슈퍼트위스트 네마틱(Super twist nematic) 방식 액정표시장치, 박막트랜지스터-트위스트 네마틱(TFT-TN) 액정표시장치, AOC(Array on color filter) 또는 COA(Color filter on array) 액정표시장치 등을 제조할 수 있으며, 바람직하게는 단순메트릭스형(Simple matrix type) 트위스트 네마틱 (Twistnematic) 방식의 액정표시소자가 좋다. 이렇게 제조된 본 발명의 액정표시장치는 뛰어난 고속응답성과 내열성을 가지며, 표시화면의 잔상이 적어 어떠한 환경에서도 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.

[비교예 1 내지 2]

현재 사용되고 있는 다이옥산이 전혀 포함되지 않는 액정 MSS8033을 비교예 1로 하고, MSS00100을 비교예 2로 사용하였다. 이때, 상기 MSS8033의 구동전압은 AVDD=8V이고, MSS00100의 구동전압은 AVDD=10V이었다.

[실시예 1]

비교예 1의 MSS8033에 다이옥산 25 중량%를 첨가하여 액정 조성물을 제조하였다. 상기 액정 조성물을 적하주입방식을 사용하여 통상적인 방법으로 TN-LCD 를 제조하였다.

상기 비교예 1, 2 및 실시예 1의 네마틱상-등방성액체 상전이온도(Tni), 굴절율 이방성(Δn), 유전율 이방성(Δε), γ1의 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

	함량(중량%)	Tni (℃)	Δε(∥,⊥)	△ n	γ1
비교예 1	-	81	10.4(14.7, 4.3)	0.0846	151
비교예 2	-	80	5.9(9.4, 3.5)	0.0773	80
실시예 1	25	80	10.1(14.4, 4.3)	0.0790	105

[실험예]

비교예 1, 2 및 실시예 1의 응답속도(response time)를 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구 분	비교예 1		비교예 2		실시예 1
구 분	노트(Note)	모니터	노트(Note)	모니터	8033
응답속도 총시간 (Ttot, msec)	40∼45	35∼40	30	25	30

상기 표 2에서 보면, 본 발명의 실시예 1은 구동전압이 같은 종래 액정인 비교예 1과 비교하여 응답속도가 10 msec 이상 향상되었음을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 1의 다이옥산을 포함하는 액정의 경우에 대해 GC 분석을 실시한 결과, 현재 양산 충전(filling) 조건(진공도: 10^-1 pascal 이하)에서 휘발의 문제를 발생시키지 않았다. 이것은 실제 LCD 패널에 주입된 액정분석결과이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 조성물은 점도가 낮은 다이옥산을 사용하여 종래 사용되는 액정보다 응답속도를 향상시킬 수 있어 동화상 구현이 우수한 액정표시소자를 제공할 수 있다.

Claims

LCD용 액정 조성물에 있어서, 하기 화학식(1)로 나타나는 다이옥산을 포함하는 액정 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 다이옥산은 함량이 10 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
제 1 항 기재의 네마틱 액정 조성물을 포함하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서, 상기 액정표시장치가 단순메트릭스형(Simple matrix type) 트위스트 네마틱 (Twistnematic) 방식 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.