KR101121336B1

KR101121336B1 - 광안정성 액정 매질

Info

Publication number: KR101121336B1
Application number: KR1020057006409A
Authority: KR
Inventors: 아츠타카 마나베; 울리히 헤이왕; 데트레프 파우루스; 미카엘 헤크마이어; 페르 키르쉐; 엘비라 몬테네그로
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2012-03-09
Also published as: DE10393151A5; DE50307664D1; EP1551937B1; DE10247986A1; US20050279968A1; TWI311582B; CN100379838C; WO2004035710A1; DE10393151B4; ATE366787T1; KR20050057653A; US7678431B2; US20070237907A1; AU2003275988A1; CN1688671A; JP4664075B2; JP2006503130A; TW200420711A; EP1551937A1; DE10247986A9

Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 하나 이상의 화합물 및 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 광안정성 액정 매질, 이의 전기-광학적 목적을 위한 용도 및 상기 매질을 함유하는 디스플레이에 관한 것이다.

화학식 I

화학식 II

Description

광안정성 액정 매질{PHOTOSTABLE LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM}

본 발명은 광안정성 액정 매질, 이의 전기-광학적 목적을 위한 용도 및 이 매질을 함유하는 디스플레이에 관한 것이다.

액정은 이러한 물질의 광학적 성질이 인가된 전압에 의해 변형될 수 있기 때문에, 디스플레이 장치의 유전체로 주로 사용된다. 액정에 기초한 전기-광학적 장치는 당업자에게 매우 널리 알려져 있으며 다양한 효과에 기초를 둘 수 있다. 이러한 장치의 예로는 동적 산란을 갖는 셀, DAP(정렬된 상의 변형) 셀, 게스트/호스트 셀, 비틀린 네마틱 구조를 갖는 TN 셀, STN(수퍼비틀린 네마틱) 셀, SBE(초복굴절 효과) 셀 및 OMI(광학 모드 간섭) 셀이 있다. 가장 일반적인 디스플레이 장치는 샤트-헬프리히(Schadt-Helfrich) 효과에 기초한 것이고 비틀린 네마틱 구조를 가진다.

액정 물질은 우수한 화학적 및 열적 안정성을 가져야 하고 전기장 및 전자기파에 대하여 우수한 안정성을 가져야 한다. 또한, 액정 물질은 낮은 점도를 가져야 하고 셀내에서의 짧은 어드레싱 타임, 낮은 역치 전압 및 높은 콘트라스트를 생성하여야 한다.

이는 또한 보통의 작동 온도, 즉 상온 이상 및 이하의 가능한 가장 넓은 범위 내에서, 적절한 메조상, 예컨대 상기 언급된 셀의 경우 네마틱 또는 콜레스테릭 메조상을 가져야 한다. 액정은 일반적으로 다수의 구성 성분의 혼합물로서 사용되기 때문에, 구성 성분이 서로 쉽게 혼합되는 것이 중요하다. 다른 성질, 예컨대 전기 전도성, 유전 이방성 및 광학적 이방성은 셀 유형 및 적용 영역에 따른 다양한 요건을 충족하여야 한다. 예를 들면, 비틀린 네마틱 구조를 갖는 셀용 물질은 양의 유전 이방성 및 낮은 전기 전도성을 가져야 한다.

예를 들면, 개개의 픽셀을 스위칭하기 위한 통합된 비선형 요소를 갖는 매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)의 경우, 큰 양의 유전 이방성, 넓은 네마틱 상, 상대적으로 낮은 복굴절율, 매우 높은 비저항, 우수한 자외선 및 온도 안정성, 및 보다 낮은 증기압을 갖는 매질이 바람직하다.

이러한 유형의 매트릭스 액정 디스플레이는 공지되어 있다. 개개의 픽셀의 개별적인 스위칭에 사용될 수 있는 비선형 요소는, 예컨대, 액티브 요소(즉 트랜지스터)이다. 그리하여 "액티브 매트릭스"라는 용어가 사용되는데, 이는 다음의 두 가지 유형으로 구분될 수 있다:

1. 기판으로서의 실리콘 웨이퍼 상의 MOS(금속 산화물 반도체) 또는 다른 다이오드.

2. 기판으로서의 유리판 상의 박막 트랜지스터(TFT).

기판 물질로서 단결정 실리콘을 사용하는 것은, 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 조립조차 그 연결부에 문제를 발생시킬 수 있으므로, 디스플레이 크기를 제한한다.

바람직한, 보다 유망한 유형 2의 경우에 있어서, 이용되는 전기-광학적 효과는 보통 TN 효과이다. 두 기술 사이에는 차이가 있다: 반도체 화합물, 예컨대 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다결정성 또는 비결정성 실리콘에 기초한 TFT. 후자의 기술에 대해서는 전세계적으로 심도있는 연구가 행해지고 있다.

TFT 매트릭스는 디스플레이의 한 유리판의 안쪽에 적용되고, 반면에 다른 유리판은 그 안쪽에 투명한 상대 전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기와 비교할 때, TFT는 매우 작고 실질적으로 이미지에 대해 역효과를 갖지 않는다. 이 기술은 또한 전색(fully colour-capable) 디스플레이로 확장될 수 있는데, 여기에서 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 요소가 각각의 스위칭 가능한 픽셀의 반대쪽에 있는 방식으로 정렬되어 있다.

TFT 디스플레이는 보통 트랜스미션에 십자형의 편광자를 갖는 TN 셀로서 작동하고 배후로부터 조명된다.

본원에서의 MLC 디스플레이라는 용어는 통합된 비선형 요소를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이를 포함하고, 즉, 액티브 매트릭스 외에도, 패시브 요소, 예컨대 배리스터 또는 다이오드를 갖는 디스플레이 또한 포괄한다(MIM = 금속-절연체-금속).

이러한 유형의 MLC 디스플레이는 특히 TV 장치(예컨대 휴대용 TV) 또는, 컴퓨터 장치(노트북) 및 자동차 또는 항공기 제작에 있어서의 고-정보 디스플레이에 적합하다. 콘트라스트의 각 의존도 및 응답 시간에 관한 문제 이외에도, 액정 혼합물의 충분히 높지 못한 비저항으로 인하여 MLC 디스플레이에 있어서 문제점이 또한 발생한다(토가시(TOGASHI, S.), 세코구치(SEKOGUCHI, K.), 타나베(TANABE, H.), 야마모토(YAMAMOTO, E.), 소리마치(SORIMACHI, K.), 타지마(TAJIMA, E.), 와타나베 (WATANABE, H.), 시미즈(SHIMIZU, H.)의 문헌 [Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 이중 단계 다이오드 링에 의하여 조절되는 매트릭스 LCD(Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings), p.141ff, 파리]; 스트로머(STROMER, M.)의 문헌 [Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: 텔레비전 액정 디스플레이의 매트릭스 어드레싱을 위한 박막 트랜지스터의 설계(Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays), p. 145ff, 파리] 참조). 저항을 감소시키면, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 저하되고, 잔상 제거의 문제가 발생할 수 있다. 액정 혼합물의 비저항이 일반적으로 디스플레이의 내부 표면과의 상호 작용으로 인해 MLC 디스플레이의 수명을 감소시키기 때문에, 허용 가능한 서비스 수명을 수득하기 위하여 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다. 특히 낮은 전압 혼합물의 경우에 있어서, 지금까지는 매우 높은 비저항값을 얻는 것이 불가능했다. 온도가 증가함에 따라 비저항이 가능한 가장 작은 증가를 나타내고 가열 및/또는 자외선 노출에 가능한 가장 작은 민감도를 나타내는 것 또한 중요하다. 종래 기술로부터의 혼합물의 저온성은 또한 특히 불리하다. 심지어 낮은 온도에서도, 결정화 및/또는 스멕틱 상이 발생하지 않고, 점성의 온도 의존성이 가능한 한 낮을 것이 요구된다. 종래 기술로부터의 MLC 디스플레이는 오늘날의 요구 를 충족시키지 못한다.

그러므로 이러한 단점을 가지지 않거나, 또는 단지 감소된 정도까지만 단점을 갖는 낮은 온도 및 낮은 역치 전압에서조차도, 넓은 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간을 가짐과 동시에 매우 높은 비저항을 갖는 MLC 디스플레이에 대한 큰 수요가 계속되고 있다.

MLC 디스플레이에 사용되는 다수의 액정 혼합물은 제한된 광안정성을 갖는 화합물을 포함한다. 비록 이러한 화합물이 일반적으로 자연광에 대해 안정하고(심지어 연장된 기간에 걸쳐서까지도) 또한 개개의 혼합물 성분의 분해 없이 일반적으로 일정 시간 동안 자외선 조사에 노출될 수도 있지만, 특히, 연장된 기간 동안 혼합물을 강한 자외선 조사에 노출시키는 것은 제한된 광안정성을 갖는 화합물을 부분적으로 분해시키는 바람직하지 못한 광화학적 공정을 발생시킬 수 있고 따라서 액정 혼합물의 조성 및 감지 방식에 있어서의 성질을 변화시킬 수 있거나 또는 심지어 이를 사용 불가능하게 할 수도 있다. 이러한 문제는, 그 사용 동안에 액정 혼합물로 채워진 디스플레이 셀이 상기 셀을 밀봉하기 위해 밀봉제(예컨대 아크릴레이트 또는 에폭사이드)로서 사용되는 단량체의 효과적인 중합을 위해 확장된 기간 동안 자외선에 조사되는, 소위 "원-드롭 충전 방법"(카미야(H. Kamiya), 타지마(K. Tajima), 토리우미(K. Toriumi), 테라다(K. Terada), 이노우에(H. Inoue), 요코우에(T. Yokoue), 시미즈(N. Shimizu), 코베야시(T. Kobayashi), 오다하라(S. Odahara), 호우그함(G. Hougham), 카이(C. Cai), 글로우니아(J. H. Glownia), 구트팰트(R. J. von Gutfeld), 존(R. John), 앨런 리엔(S. -C. Alan Lien)의 문헌 [SID 01 Digest(2001), 1354-1357])이 현재 액정 디스플레이의 제조에 사용되고 있다는 사실을 통해 최근에 강화되어 왔다.

종종 외관상으로 메소제닉한, 분자의 두 개의 고리 성분 사이에 -(CH₂)₂-, -COO-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 -CF₂O- 연결을 갖는 화합물은 비교적 자외선에 민감하다. 그러므로, 특히, MLC 디스플레이에 사용하는 데 필수적인 상기 언급된 성질의 손상 없이 액정 혼합물의 광안정성을 개선하는 것이 또한 바람직하다.

TN(샤트-헬프리히) 셀에 있어서, 셀에서 하기의 이점을 촉진시키는 매질이 바람직하다:

- 확장된 네마틱 상 범위(특히 저온으로까지)

- 심지어 극저온에서도, 긴 저장 수명

- 극저온에서의 스위칭 능력(야외 사용, 자동차, 항공 전자 공학)

- 자외선 방사에의 증가된 저항성(보다 긴 수명)

종래 기술로부터 이용 가능한 매질은 다른 파라미터를 동시에 유지하면서 이러한 이점을 달성할 수는 없다.

수퍼비틀린(STN) 셀의 경우, 더 큰 다중성 및/또는 더 낮은 역치 전압 및/또는 더 넓은 네마틱 상 범위(특히 저온에서)를 가능하게 하는 매질이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 이용 가능한 파라미터 범위(투명점, 스멕틱-네마틱 전이 또는 융점, 점도, 유전성 파라미터, 탄성 파라미터)의 추가적 확장이 매우 바람직하다.

본 발명은, 특히 이런 유형의 MLC, TN 또는 STN 디스플레이에 있어서, 상기 언급된 단점을 갖지 않거나, 또는 이를 감소된 정도로만 가지며, 바람직하게는 동시에 매우 낮은 역치 전압을 갖고 동시에 높은 전압 보유비(VHR) 값을 가지며 자외선 방사에 대한 개선된 안정성을 갖는 매질을 제공하는 목적에 기초한다.

본 발명에 따른 매질이 디스플레이에 사용된다면 이러한 목적이 성취될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

그러므로 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물 및 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

L¹, L², L³ 및 L⁴는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고;

R¹¹은 H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

R²¹ 및 R²²는 각각, 서로 독립적으로, H, Cl, F, CN, SF₅, SCN, NCS, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

Y¹¹은 F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐옥시 라디칼이고;

Z¹¹은 단일 결합, -CH₂-CH₂-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF₂O- 또는 -OCF₂-이고;

a 및 f는, 서로 독립적으로, 0 또는 1이고;

b, c, d 및 e는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;

는

또는

이고;

는

,

또는

이다.

하기 화학식 IA의 하나 이상의 화합물 및 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 액정 매질이 특히 바람직하다:

화학식 II

상기 식에서,

L²는 H 또는 F이고;

Z¹¹은 단일 결합, -COO- 또는 -CF₂O-이고;

f는 0 또는 1이고;

b, c, d 및 e는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;

는

또는

이고;

는

,

또는

이다.

(만약 화학식 I 또는 IA의 Z¹¹이 단일 결합이고 화학식 II의 f가 0이라면, 본 발명에 따른 매질 중에 존재하는 한편으로는 화학식 I 또는 IA 및 다른 한편으로는 화학식 II의 이러한 화합물은 이들이 동일하지 않는 방식으로 선택된다.)

본 발명에 따른 액정 매질이 양의 유전 이방성의 극성 화합물의 혼합물의 기초를 형성하거나 또는 이러한 혼합물의 성분이 되는 것이 바람직하다. 화학식 I 및 II의 화합물은 넓은 적용 범위를 갖는다. 치환기의 선택에 따라, 이러한 화합물은 각각 액정 매질을 주로 구성하는 기본 물질로 사용된다; 그러나, 예컨대 이러한 유형의 유전체의 유전 이방성 및/또는 광학적 이방성을 변형시키기 위해 그리고/또는 이의 역치 전압 및/또는 점성을 최적화하기 위해 그리고 특히 이의 광안정성을 개선하기 위해 다른 부류의 화합물인 액정 기본 물질에 화학식 I 및 II의 화합물을 첨가하는 것 또한 가능하다.

화학식 I 및 II의 화합물을 포함하는 본 발명의 액정 매질은 액정 혼합물의 자외선 안정성의 측면에서 특히 유리하다는 것이 증명되었다.

순수한 상태에서, 화학식 I 및 II의 화합물은 무색이고 전기-광학적 사용을 위해 주로 설치되는 온도 범위에서 액정 메조상을 형성한다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼(즉 (적어도) 이를 매개로 R¹¹, R²¹또는 R²²가 각각 당해 고리에 결합되는, -CH₂-기가 O로 치환된 알킬 라디칼)이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 가지며 따라서 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시, 또한 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트라이데실옥시 또는 테트라데실옥시이다.

옥사알킬(즉 하나 이상의 CH₂기가 O로 치환되지만, 산소 원자가 R¹¹, R²¹또는 R²²로 치환된 고리에 직접 결합되지는 않는 알킬 쇄)은 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 에톡시메틸 또는 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 하나의 CH₂기가 -CH=CH-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이러한 유형의 라디칼은 또한 알케닐 라디 칼로 알려져 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 바람직하게는 비닐, 프로프-1- 또는 -2-에닐, 부트-1-, -2- 또는 -3-에닐, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-에닐, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-에닐, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-에닐, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-에닐, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-에닐, 또는 데스-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 -9-에닐이다. 만약 알케닐기가 E 또는 Z 배열을 가질 수 있다면, E 배열(트란스 배열)이 일반적으로 바람직하다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 하나의 CH₂기가 -O-로 치환되고 하나는 -CO-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이들은 바람직하게는 인접한다. 그러므로 이는 아실옥시기 -CO-O- 또는 옥시카보닐기 -O-CO를 함유한다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 아세톡시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세톡시메틸, 프로피오닐옥시메틸, 부티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세톡시에틸, 2-프로피오닐옥시에틸, 2-부티릴옥시에틸, 3-아세톡시프로필, 3-프로피오닐옥시프로필, 4-아세톡시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필 또는 4-(메톡시카보닐)부틸이다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 하나의 CH₂기가 비치환 또는 치환된 -CH=CH-로 치환되고 인접한 CH₂기가 CO, CO-O 또는 O-CO로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 4 내지 12개의 탄소 원자를 가진다. 따라서, 이는 특히 아크릴로일옥시메틸, 2-아크릴로일옥시에틸, 3-아크릴로일옥시프로필, 4-아크릴로일옥시부틸, 5-아크릴로일옥시펜틸, 6-아크릴로일옥시헥실, 7-아크릴로일옥시헵틸, 8-아크릴로일옥시옥틸, 9-아크릴로일옥시노닐, 10-아크릴로일옥시데실, 메타크릴로일옥시메틸, 2-메타크릴로일옥시에틸, 3-메타크릴로일옥시프로필, 4-메타크릴로일옥시부틸, 5-메타크릴로일옥시펜틸, 6-메타크릴로일옥시헥실, 7-메타크릴로일옥시헵틸, 8-메타크릴로일옥시옥틸 또는 9-메타크릴로일옥시노닐이다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 할로겐으로 적어도 단일 치환된 알킬, 알콕시 또는 알케닐 라디칼이라면, 이 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다중 치환의 경우, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 생성되는 라디칼은 또한 과불소화된 라디칼을 포함한다. 단일 치환의 경우, 불소 또는 염소 치환기는 임의의 요구되는 위치에 있을 수 있지만, ω-위치가 바람직하다. -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -CH₂CF₃, -CHFCHF₂, -CF₂CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, -OCH₂F 및 -CF=CF₂가 특히 바람직하다.

측쇄의 윙(wing) 기 R¹¹, R²¹및/또는 R²²를 함유하는 화합물은 보통의 액정 기본 물질 중에서 더 우수한 용해도를 가지므로 때때로 중요할 수 있고, 특히 만약 이것이 광학적으로 활성이라면 키랄 도판트로서 중요하다. 이러한 유형의 스멕틱 화합물은 강유전성 물질의 성분으로서 적합하다.

이러한 유형의 측쇄 기는 바람직하게는 한 개 이하의 측쇄를 포함한다. 바람직한 측쇄 라디칼 R은 아이소프로필, 2-부틸(=1-메틸프로필), 아이소부틸(=2-메틸프로필), 2-메틸부틸, 아이소펜틸(=3-메틸부틸), 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 아이소프로폭시, 2-메틸프로폭시, 2-메틸부톡시, 3-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥실옥시, 1-메틸헥실옥시 및 1-메틸헵틸옥시이다.

만약 R¹¹, R²¹및/또는 R²²가 두 개 이상의 CH₂기가 -O- 및/또는 -CO-O-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 측쇄이고 3 내지 12개의 탄소 원자를 가진다. 따라서, 이는 특히 비스카복시메틸, 2,2-비스카복시에틸, 3,3-비스카복시프로필, 4,4-비스카복시부틸, 5,5-비스카복시펜틸, 6,6-비스카복시헥실, 7,7-비스카복시헵틸, 8,8-비스카복시옥틸, 9,9-비스카복시노닐, 10,10-비스카복시데실, 비스(메톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(메톡시카보닐)에틸, 3,3-비스(메톡시카보닐)프로필, 4,4-비스(메톡시카보닐)부틸, 5,5-비스(메톡시카보닐)펜틸, 6,6-비스(메톡시카보닐)헥실, 7,7-비스(메톡시카보닐)헵틸, 8,8-비스(메톡시카보닐)옥틸, 비스(에톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(에톡시카보닐)에틸, 3,3-비스(에톡시카보닐)프로필, 4,4-비스(에톡시카보닐)부틸 또는 5,5-비스(에 톡시카보닐)펜틸이다.

R²¹및 R²²는 또한, 서로 독립적으로, F, Cl, CN, SF₅, SCN 또는 NCS, 특히 F 또는 Cl일 수 있다.

만약 Y¹¹이 할로겐화된 알킬, 알케닐, 알콕시 또는 알케닐옥시 라디칼이라면, 이 라디칼은 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, F 또는 Cl로 치환된다. 다중 치환의 경우, 할로겐은 특히 F이다. 치환된 라디칼은 또한 과불소화된 라디칼을 포함한다. 단일 치환의 경우, 할로겐 치환기는 임의의 요구되는 위치에 있을 수 있고, 바람직하게는 ω-위치에 있을 수 있다. Y¹¹은 특히 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCHF₂ 또는 OCF₃, 특히 F이다.

Z¹¹은 단일 결합이거나 또는 -CH₂-CH₂-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF₂O- 또는 -OCF₂-이다. Z¹¹은 바람직하게는 단일 결합이거나 또는 -COO- 또는 -CF₂O-이고; 특히 바람직하게는 -CF₂O-이다.

화학식 I 및 화학식 IA의 화합물에서,

는

또는

인 반면,

는

또는

이다.

는 바람직하게는 1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌 고리인 반면,

는 바람직하게는 비치환되거나 또는 불소로 단일 치환 또는 다중 치환된 1,4-페닐렌 고리이다.

화학식 I의 a는 0 또는 1일 수 있다. a는 특히 바람직하게는 1이다.

만약 화학식 II의 f가 0이라면, 화학식 II의 화합물은, 또한 (b, c 및 d의 값에 따라) 하나 이상의 불소 치환기를 가질 수 있는, 터페닐이다. 만약, 반면에, 화학식 II의 f가 1이라면, 화학식 II의 화합물은, 그 자체로서 불소로 (b, c, d 및 e의 값에 따라) 단일 치환 또는 다중 치환될 수 있는 콰터페닐이다. 본 발명에 따른 액정 매질이 화합물 II의 하나 이상의 터페닐 및 하나의 콰터페닐을 동시에 포함하는 것 또한 가능하다. 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 II의 터페닐(f=0)이나 화학식 II의 콰터페닐(f=1) 둘 중 하나를 포함한다. 만약 f=0이면, b,c 및 d의 적어도 한 개 또는 두 개는 바람직하게는 1 또는 2이다. 만약 f=1이면, 화학식 II의 화합물에서 e는 바람직하게는 0이다(즉 상응하는 페닐 고리는 F로 치환되지 않는 반면, b, c 및 d 중 적어도 두 개는 바람직하게는 1 또는 2이다). 본 발명의 바람직한 양태에서, b, c, d 및 e는 b+c+d+e≥3의 방식으로 선택된다; 화학식 II의 화합물의 측면 불소 치환기의 합은 특히 바람직하게는 3, 4, 5 또는 6이다.

화학식 I 및 II의 화합물은, 문헌(예컨대 표준 작업에 있어서, 호우벤-베일(Houben-Weyl)의 문헌 [Methoden der Organischen Chemie, Methods of Organic Chemistry, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 바와 같이, 상기 반응에 대해 공지되고 적합한 반응 조건 하에서 정확한 것으로 공지된 방법 그 자체에 의해 제조된다. 또한 그 자체로 공지된 변형 방법을 사용할 수도 있지만, 본원에서는 보다 상세하게 언급되지는 않는다.

화학식 II의 화합물은 또한, 예컨대, 상응하는 방향족 붕소산 또는 붕소산 에스터를 적절히 치환된 페닐 화합물과 스즈키(Suzuki) 교차 커플링(cross-coupling)(이는 또한 연속적으로 수행될 수 있다)시킴으로써 제조될 수 있다. 하기 반응식 1은 스즈키 교차 커플링을 통해 화학식 II의 화합물을 제조하는 합성 경로를 예시하고 있다. 여기에서 R²¹, R²², b, c, d 및 e는 화학식 II에 대해 상기 정의된 바와 같다. M은 Si, Ge, 또는 Sn이다. 다른 제조 공정이, 특히, 독일 특허 출원 제 10211597.4호 및 유럽 특허 출원 제 03003811.1호에 기술되어 있다.

본 발명은 또한 이러한 유형의 매질을 함유하는 전기-광학적 디스플레이(특히, 프레임과 함께, 셀을 형성하는 두 개의 평행면 외판, 외판 상의 개개의 픽셀을 스위칭하기 위한 통합된 비선형 요소, 및 셀 내에 위치된 양의 유전 이방성 및 높은 비저항을 갖는 네마틱 액정 혼합물을 가지는 STN 또는 MLC 디스플레이), 및 이러한 매질의 전기-광학적 목적을 위한 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 이용 가능한 파라미터 범위의 상당한 확장을 가능하게 한다. 투명점, 저온에서의 점도, 열 및 자외선 안정성, 및 유전 이방성의 성취 가능한 조합은 종래 기술의 기존 물질보다 훨씬 우수하다.

특히, 본 발명에 따른 액정 매질의 자외선 안정성은, 추가의 요구되거나 또는 필수적인 파라미터가 일반적으로 손상되지 않을 뿐 아니라, 마찬가지로 상당히 개선되면서, 종래 기술의 공지된 물질과 비교할 때 상당히 개선된다. 따라서, 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 혼합물에서, 자외선 조사 후의 전압 보유비(VHR)는 기존의 혼합물의 경우에서보다 더욱 적게 하강하는 것으로 관찰된다(마츠모토(S. Matsumoto) 등의 문헌 [Liquid Crystals 5, 1320 (1989)]; 니와(K. Niwa) 등의 문헌 [Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p.304 (1984)]; 및 웨버(G. Weger) 등의 문헌 [Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] 참조). 유사한 현상이 자외선 처리의 결과로서 혼합물의 비저항(SR)의 변화에 또한 적용된다: 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 혼합물은 자외선 처리 후에 상당히 더 큰 비저항을 갖게 되고 본 발명에 따른 매질이 없는 혼합물보다 덜 방사선-민감성임이 증명되었다.

그 광안정성이 화학식 I의 화합물(여기서 Z¹¹은 -(CH₂)₂-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-)의 첨가 이후에 감소될 수 있는 액정 혼합물은, 화학식 I(또는 IA)의 화합물 외에, 상기 정의된 화학식 II의 하나 이상의 화합물이 이 혼합물에 사용되면, 또한 상당히 개선된 자외선 안정성을 나타낸다.

화학식 I 및 II의 화합물의 조합은 그 조합에서의 전기-광학적 디스플레이에의 사용에 관련된 다양한 파라미터에 종래 기술로부터의 공지된 물질보다 훨씬 더 영향을 주는 것으로 보인다.

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 3.3 및 2.5V 드라이버를 갖춘 노트북 PC용 TN-TFT 혼합물로서 적합하다. 이는 또한 투과 및 반사 모드 둘 다에 있어서, 프로젝션 용도를 위한 TFT 혼합물로서 사용될 수 있다.

높은 투명점, 저온에서의 네마틱 상 및 높은 Δε에 대한 요구는 지금까지는 단지 불충분한 정도까지만 달성되어왔다. 본 발명에 따른 액정 혼합물은, 네마틱 상을 -20℃까지 그리고 바람직하게는 -30℃까지, 특히 바람직하게는 -40℃까지 낮추어 유지하는 한편, 투명점을 60℃ 이상, 바람직하게는 65℃ 이상, 특히 바람직하게는 70℃ 이상이 되게 할 수 있고, 동시에 일반적으로 6 이상, 바람직하게는 8 이상의 유전 이방성 값 Δε 및 높은 비저항 값을 달성할 수 있어서, 우수한 STN 및 MLC 디스플레이를 얻을 수 있다. 특히, 혼합물은 낮은 작동 전압에 의해 특정된다. TN 역치는 2.0V 이하, 바람직하게는 1.5V 이하, 특히 바람직하게는 1.3V 미만이다.

본 발명에 따른 혼합물의 구성 성분의 적절한 선택을 통하여, 다른 유리한 성질을 보유한 채 더 높은 투명점(예컨대 110℃ 이상)이 더 높은 역치 전압에서 성취되는 것 또는 더 낮은 투명점이 더 낮은 역치 전압에서 성취되는 것 또한 가능함은 물론이다. 단지 약간 상응하게 증가된 점도에서, 더 큰 Δε 및 따라서 더 낮은 역치를 갖는 혼합물을 수득하는 것이 마찬가지로 가능하다. 본 발명에 따른 MLC 디스플레이는 바람직하게는 제1 구치(Gooch) 및 태리(Tarry) 투과 최소값에서 작동하는데(구치(C.H. Gooch) 및 태리(H.A. Tarry)의 문헌 [Electron. Lett. 10, 2-4, 1974]; 및 [Appl. Phys., Vol.8, 1575-1584, 1975] 참조), 여기서, 예컨대, 특징 선의 높은 기울기 및 콘트라스트의 낮은 각 의존도(독일 특허 제 3022818호 참조)와 같은 특히 선호되는 전기-광학적 성질 이외에도, 제2 최소값에서 유사한 디스플레이에서와 동일한 역치 전압에서 더 낮은 유전 이방성이 충분하다. 이는 본 발명에 따른 혼합물을 사용하여 제1 최소값에서 매우 높은 비저항이 성취되는 것이 가능하게 한다. 개개의 구성 성분 및 그 중량 비율의 적절한 선택을 통해서, 당업자는 단순한 일상적인 방법을 사용하여 MLC 디스플레이의 전술한 층 두께에 대해 필요한 복굴절을 설정할 수 있다.

네마틱 상 범위는 바람직하게는 90℃ 이상, 특히 100℃ 이상이다. 이 범위는 바람직하게는 적어도 -20℃ 내지 +80℃로 확장된다.

짧은 응답 시간은 액정 디스플레이에서 바람직하다. 이는 특히 비디오 재생이 가능한 디스플레이에 적용된다. 이러한 유형의 디스플레이에 대하여, 많아야 16ms의 응답 시간(합계: t_on + t_off)이 요구된다. 응답 시간의 상한은 상 회복도에 의하여 결정된다.

화학식 I은 바람직하게는 화학식 IA의 화합물, 특히 다음의 화합물을 포괄한다:

상기 식에서,

R¹¹은 화학식 I 및 IA에 대해 상기에서 정의된 바와 같다. R¹¹은 바람직하게는 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃, n-C₇H₁₅, CH₂=CH, CH₃CH=CH 또는 3-알케닐(즉 3-위치에 C=C 이중 결합을 갖는 알케닐 라디칼, 예컨대, CH₂=CH-CH₂-CH₂-위치), 특히 C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉또는 n-C₅H₁₁이다.

화학식 IA1, IA5, IA9, IA17, IA40, IA41, IA42, IA47, IA52 및/또는 IA53의 하나 이상의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 매질이 바람직하고, 각각의 경우에 화학식 IA47의 하나 이상의 화합물이 특히 바람직하며, R¹¹이 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼인 화합물이 더욱 바람직하다.

화학식 I의 다른 바람직한 화합물은 하기 화학식 I1 내지 I8의 화합물이다:

상기 식에서,

R¹¹은 화학식 I 및 IA에 대해 상기 정의된 바와 같다. R¹¹은 바람직하게는 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃, n-C₇H₁₅, CH₂=CH, CH₃CH=CH 또는 3-알케닐, 특히 C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉또는 n-C₅H₁₁이다.

또한 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I 및/또는 IA의 둘 이상의 화합물 을 포함하는 것이 바람직하다.

화학식 II는 바람직하게는 하기 화학식을 포괄한다:

상기 식에서,

R²¹및 R²²는 상기에서 정의된 바와 같다. 화학식 II1 내지 II15의 화합물 중의 R²¹및 R²²는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬이다. R²¹은, 특히, CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃또 는 n-C₇H₁₅이고, 더욱 특히 바람직하게는 C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁인데 반해, R²²는, 특히, F, Cl, CF₃, CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃또는 n-C₇H₁₅이고, 더욱 특히 바람직하게는 F, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉또는 n-C₅H₁₁이다. 이러한 바람직한 화합물 중에서, R²¹및 R²²가, 서로 독립적으로, C_1-7-알킬인 화학식 II2, II3, II9 및 II10의 화합물, 및 R²¹이 C_1-7-알킬이고 R²²가 F 또는 C_1-7-알킬인 화학식 II15의 화합물이 특히 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 매질이 하기 화학식 III의 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함하는 것이 바람직하다:

상기 식에서,

L³¹은 H 또는 F이고;

R³¹은 H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기가 또한 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

R³²는 H, F, Cl, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기가 또한 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

j는 0 또는 1이다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 알킬 또는 알콕시 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 가지며 따라서 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시, 또한 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트라이데실옥시 또는 테트라데실옥시이다.

옥사알킬은 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 에톡시메틸 또는 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 하나의 CH₂기가 -CH=CH-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이러한 유형의 라디칼은 또한 알케닐 라디칼로 알려져 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 바람직하게는 비닐, 프로프-1- 또는 -2-에닐, 부트-1-, -2- 또는 -3-에닐, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-에닐, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-에닐, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-에닐, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-에닐, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-에닐, 또는 데스-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 -9-에닐이다. 만약 알케닐기가 E 또는 Z 배열을 가질 수 있다면, E 배열(트란스 배열)이 일반적으로 바람직하다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 하나의 CH₂기가 -O-로 치환되고 하나는 -CO-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이들은 바람직하게는 인접한다. 그러므로 이는 아실옥시기 -CO-O- 또는 옥시카보닐기 -O-CO-를 함유한다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 아세톡시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세톡시메틸, 프로피오닐옥시메틸, 부티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세톡시에틸, 2-프로피오닐옥시에틸, 2-부티릴옥시에틸, 3-아세톡시프로필, 3-프로피오닐옥시프로필, 4-아세톡시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필 또는 4-(메톡시카보닐)부틸이다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 하나의 CH₂기가 비치환되거나 또는 치환된 -CH=CH-로 치환되고 인접한 CH₂기가 CO, CO-O 또는 O-CO로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 4 내지 12개의 탄소 원자를 가진다. 따라서, 이는 특히 아크릴로일옥시메틸, 2-아크릴로일옥시에틸, 3-아크릴로일옥시프로필, 4-아크릴로일옥시부틸, 5-아크릴로일옥시펜틸, 6-아크릴로일옥시헥실, 7-아크릴로일옥시헵틸, 8-아크릴로일옥시옥틸, 9-아크릴로일옥시노닐, 10-아크릴로일옥시데실, 메타크릴로일옥시메틸, 2-메타크릴로일옥시에틸, 3-메타크릴로일옥시프로필, 4-메타크릴로일옥시부틸, 5-메타크릴로일옥시펜틸, 6-메타크릴로일옥시헥실, 7-메타크릴로일옥시헵틸, 8-메타크릴로일옥시옥틸 또는 9-메타크릴로일옥시노닐이다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 할로겐으로 적어도 단일 치환된 알킬, 알콕시 또는 알케닐 라디칼이라면, 이 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다중 치환의 경우, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 생성되는 라디칼은 또한 과불소화된 라디칼을 포함한다. 단일 치환의 경우, 불소 또는 염소 치환기는 임의의 요구되는 위치에 있을 수 있지만, ω-위치가 바람직하다. -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -CH₂CF₃, -CHFCHF₂, -CF₂CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, -OCH₂F 및 -CF=CF₂가 특히 바람직하다.

측쇄의 윙 기 R³¹및/또는 R³²를 함유하는 화합물은 일반적인 액정 기본 물질 중에서 더 우수한 용해도를 가지므로 때때로 중요할 수 있고, 특히 만약 이것이 광학적으로 활성이라면 키랄 도판트로서 중요하다. 이러한 유형의 스멕틱 화합물은 강유전성 물질의 구성 성분으로서 적합하다.

이러한 유형의 측쇄 기는 바람직하게는 한 개 이하의 측쇄를 함유한다. 바람직한 측쇄 라디칼 R은 아이소프로필, 2-부틸(=1-메틸프로필), 아이소부틸(=2-메틸프로필), 2-메틸부틸, 아이소펜틸(=3-메틸부틸), 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 아이소프로폭시, 2-메틸프로폭시, 2-메틸부톡시, 3-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥실옥시, 1-메틸헥실옥시 및 1-메틸헵틸옥시이다.

만약 R³¹및/또는 R³²가 두 개 이상의 CH₂기가 -O- 및/또는 -CO-O-로 치환된 알킬 라디칼이라면, 이는 직쇄 또는 측쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 측쇄이고 3 내지 12개의 탄소 원자를 가진다. 따라서, 이는 특히 비스카복시메틸, 2,2-비스카복시에틸, 3,3-비스카복시프로필, 4,4-비스카복시부틸, 5,5-비스카복시펜틸, 6,6-비스카복시헥실, 7,7-비스카복시헵틸, 8,8-비스카복시옥틸, 9,9-비스카복시노닐, 10,10-비스카복시데실, 비스(메톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(메톡시카보닐)에틸, 3,3-비스(메톡시카보닐)프로필, 4,4-비스(메톡시카보닐)부틸, 5,5-비스(메톡시카보닐)펜틸, 6,6-비스(메톡시카보닐)헥실, 7,7-비스(메톡시카보닐)헵틸, 8,8-비스(메톡시카보닐)옥틸, 비스(에톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(에톡시카보닐)에틸, 3,3-비스(에톡시카보닐)프로필, 4,4-비스(에톡시카보닐)부틸 또는 5,5-비스(에톡시카보닐) 펜틸이다.

R³¹은 바람직하게는 H 또는 메틸, 에틸, n-프로필 또는 n-부틸이고, 특히 H이다. R³²는 바람직하게는 F, Cl 또는 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬이고, 특히 F 또는 n-프로필 또는 n-펜틸이다.

화학식 III의 특히 바람직한 화합물은 다음과 같다:

상기 식에서,

n 및 m은, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이다.

m이 3, 4, 또는 5인 하기 화학식 III1a 및 III1b의 화합물, m이 2, 3, 4 또는 5인 하기 화학식 III2Aa의 화합물, 및 하기 화학식 III3a의 화합물이 특히 더욱 바람직하다:

또한 본 발명에 따른 액정 매질이 하기 화학식 IV 및/또는 V의 하나 이상의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다:

상기 식에서,

R⁴¹, R⁴² 및 R⁵¹은, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다. R⁴¹, R⁴² 및 R⁵¹은 바람직하게는, 서로 독립적으로, 각각 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 선형 알킬 쇄, 즉 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 또는 n-헵틸, 특히 바람직하게는 n-프로필, n-부틸 또는 n-펜틸이다.

또한, 본 발명에 따른 액정 매질이 하기 화학식 VI 및/또는 VII 및/또는 VIII의 하나 이상의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다:

상기 식에서,

R⁶¹, R⁷¹ 및 R⁸¹은, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다. R⁶¹, R⁷¹ 및 R⁸¹은 바람직하게는, 서로 독립적으로, 각각 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 즉 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 또는 n-헵틸, 특히 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸 또는 n-펜틸이다.

화학식 VI, VII 및 VIII의 화합물은 또한 각각 화학식 I의 화합물의 바람직한 군을 형성한다(특히, Z¹¹은 화학식 VII 및 VIII에 있어서는 단일 결합이거나 또는 화학식 VI에 있어서는 -CH₂CH₂-이다). 본 발명의 임의의 양태에서, 화학식 I의 화합물은 화학식 VI, VII 및 VIII의 화합물에 의해 형성된 군으로부터 선택된다. 다른, 특히 바람직한 양태에서, 화학식 VI, VII 및/또는 VIII의 화합물은 또한 화학식 VI, VII 및 VIII 중의 하나로 표현되지 않는 화학식 I의 하나 이상의 화합물 외에 본 발명에 따른 액정 매질 중에 존재한다; 이는, 특히, 화학식 I의 화합물이 화학식 IA의 하나 이상의 화합물인 경우에 적용된다.

액정 혼합물 전체 중의 화학식 I 및 II의 화합물의 결합 비율은 5 내지 85 중량%, 특히 10 내지 75 중량%, 특히 바람직하게는 15 내지 65 중량%이다.

액정 혼합물 전체 중의 화학식 II의 화합물의 비율은 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 특히 0.25 내지 5 중량% 및 특히 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%이다.

바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 화학식 I, 특히 화학식 IA의 화합물, 및 화학식 II의 화합물 및 임의의 다른 성분, 예컨대 화학식 III, IV, V, VI, VII 및/또는 VIII의 화합물 외에, 하기 화학식 IX 및/또는 X의 화합물 또한 포함한다:

상기 식에서,

R⁹¹및 R¹⁰¹은 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(또한, 이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

X⁹¹ 및 X¹⁰¹은 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐옥시 라디칼이고;

Z¹⁰¹및 Z¹⁰²는 각각, 서로 독립적으로, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 단일 결합(여기서 Z¹⁰¹≠Z¹⁰²이다)이고;

L⁵, L⁶, L⁷, L⁸, L⁹ 및 L¹⁰은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고;

및

는 각각, 서로 독립적으로,

또는

이다.

동시에, 화학식 IX의 화합물은 화학식 I의 화합물의 바람직한 군을 형성한다(여기서, 특히, Z¹¹은 -COO-이다). 본 발명의 임의의 바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물은 화학식 IX의 화합물에 의해 형성된 군으로부터 선택된다. 다른, 특히 바람직한 양태에서, 화학식 IX의 하나 이상의 화합물은, 또한 화학식 IX로 표현되지 않는 화학식 I의 하나 이상의 화합물 외에 본 발명에 따른 액정 매질 중에 존재한다; 이는, 특히, 화학식 I의 화합물이 화학식 IA의 하나 이상의 화합물인 경우에 적용된다.

화학식 IX의 바람직한 화합물은 하기 화합물이다:

이 화학식 중에서, R⁹¹은 화학식 IX에 대해 상기 정의된 바와 같다. R⁹¹은 바람직하게는 H, CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃, CH₂=CH, CH₃CH=CH 또는 3-알케닐이다.

화학식 X의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 XA의 구조를 갖는다:

이 식에서, R¹⁰¹ 및 X¹⁰¹은 화학식 X에 대해 상기 정의된 바와 같고, L¹¹, L¹², L¹³, L¹⁴및 L¹⁵은, 서로 독립적으로, H 또는 F이다. 화학식 XA의 이러한 화합물 중에서, 하기 화학식 XA1 내지 XA24의 화합물이 특히 바람직하다:

이 화학식 중에서, R¹⁰¹은 화학식 X 및 XA에 대해 상기 정의된 바와 같고 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 특히 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃또는 n-C₇H₁₅, 또한 1E- 또는 3-알케닐, 특히 CH₂=CH, CH₃CH=CH, CH₂=CHCH₂CH₂ 또는 CH₃CH=CH-CH₂CH₂이다.

또한 본 발명에 따른 매질이 하기 화학식 XI 내지 XVII의 화합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함하는 것이 바람직하다:

상기 식에서, 개개의 라디칼은 다음의 의미를 갖는다:

R⁰는 H, n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알케닐이며, 이는 각각 9개 이하의 탄소 원자를 가지고;

X⁰는 F, Cl, 할로겐화된 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐옥시 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시이며;

Z⁰는 -C₂F₄-, -CF=CF-, -C₂H₄-, -(CH₂)₄-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OCH₂- 또는 -CH₂O-이고;

Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고;

r은 O 또는 1이다.

(화학식 XI, XII, XIV, XV 및 XVII의 임의의 화합물은 각각의 경우에 화학식 I(및/또는 화학식 IA)의 화합물의 군을 형성할 수 있다(X⁰, Z⁰, Y¹, Y², Y³, Y⁴ 및 r의 선택에 상응하여 주어진다). 본 발명의 임의의 바람직한 양태에서, 화학식 I(또는, 화학식 XII, XV 및 XVII, 또한 화학식 IA의 임의의 화합물에 대한)의 화합물은 화학식 XI, XII, XIV, XV 및 XVII의 화합물에 의해 형성되는 군으로부터 선택된다; 이는, 특히, Y¹이 F, Y²가 H 또는 F이고, 존재하는 경우, Z⁰가 -CF₂O-인 화학식 XII, XV 및 XVII의 화합물에 적용된다. 다른, 특히 바람직한 양태에서, 화학식 XI, XII, XIV, XV 및/또는 XVII의 하나 이상의 화합물은, 화학식 I, 또는 특히 화학식 XI, XII, XIV, XV 및/또는 XVII로 표현되지는 않는 화학식 IA의 하나 이상의 화합물 외에도 본 발명에 따른 액정 매질 중에 존재한다.)

화학식 XII의 바람직한 화합물은 다음과 같다:

여기서,

R⁰는 상기에 정의된 바와 같다.

화학식 XV의 바람직한 화합물은 다음과 같다:

여기서,

R⁰는 상기에 정의된 바와 같다.

매질은 바람직하게는 하기 화학식 XVIII 내지 XXIV로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰, X⁰, Y¹ 및 Y²는 각각, 서로 독립적으로, 화학식 XI 내지 XVII에 대해 상기 정의된 바와 같다. Y³는 H 또는 F이다. X⁰는 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이다. R⁰는 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 옥사알킬, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알킬 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐이다.

매질은 바람직하게는 하기 화학식 Ea 내지 Ec의 에스터 화합물을 하나 이상 부가적으로 포함한다(화학식 I 또는 IA의 화합물로서 아직 존재하지 않는 경우):

여기서,

R⁰는 화학식 XI 내지 XVII 중의 하나에 대해 상기 정의된 바와 같다.

는 바람직하게는

,

또는

이다.

매질은 하기 화학식 O1의 화합물을 한 개, 두 개, 세 개 또는 그 이상, 바람직하게는 두 개 또는 세 개 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

"알킬" 및 "알킬^*"는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 가지는 직쇄 또는 측쇄의 알킬 라디칼이다.

본 발명에 따른 혼합물 중 상기 화학식 O1의 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 10 중량%이다.

매질은 바람직하게는 하기 화학식 H1 내지 H12(n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12)로 구성된 군으로부터 선택된 화합물의 동족체를 한 개, 두 개 또는 세 개, 나아가 네 개 포함한다:

매질은 다른 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 RI 내지 RIX의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고, 이는 각각 9개 이하의 탄소 원자를 가지고;

Y¹, Y³및 Y⁵는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고;

"알킬" 및 "알킬^*"는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 9개의 탄소 원자를 가지는 직쇄 또는 측쇄의 알킬 라디칼이고;

"알케닐"은 9개 이하의 탄소 원자를 가지는 직쇄 또는 측쇄의 알케닐 라디칼이다.

매질은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

n 및 m은, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이다. n 및 m은 바람직하게는, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다. 화학식 RIXa의 경우, n은 특히 2이다.

다른 양태에서, 본 발명에 따른 매질이 하기 화학식 AN1 내지 AN11의, 축합 고리를 갖는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다:

상기 식에서, R⁰는 상기 정의된 바와 같다.

기존의 액정 재료, 특히 화학식 III, IV, V, VI, VII 및/또는 VIII, 및 화학식 IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI 및/또는 XVII의 하나 이상의 화합물과 혼합된 화학식 I 및 II의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 매질이, 넓은 네마틱 상과 함께 동시에 낮은 스멕틱-네마틱 전이 온도가 관찰되고, 저장 수명이 개선되면서, 매우 우수한 안정성, 역치 전압의 상당한 감소 및 높은 VHR 값(100℃)을 생성한다는 것이 밝혀졌다. 화학식 I 내지 XVII의 화합물은 안정하고 서로 및 다른 액정 물질과 쉽게 혼합된다.

"알킬" 또는 "알킬^*"이라는 용어는(본 상세한 설명 또는 청구항의 다른 부분에서 이와 다르게 정의되지 않는 한) 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 측쇄의 알킬 기, 특히 직쇄 기인 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸을 포괄한다. 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 기가 일반 적으로 바람직하다.

"알케닐"이라는 용어는(본 상세한 설명 또는 청구항의 다른 부분에서 이와 다르게 정의되지 않는 한) 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 및 측쇄의 알케닐 기, 특히 직쇄 기를 포괄한다. 바람직한 알케닐 기는 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C₇-3E-알케닐, C₅-C₇-4-알케닐, C₆-C₇-5-알케닐 및 C₇-6-알케닐, 특히 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C₇-3E-알케닐 및 C₅-C₇-4-알케닐이다. 특히 바람직한 알케닐 기의 예는 비닐, 1E-프로페닐, 1E-부테닐, 1E-펜테닐, 1E-헥세닐, 1E-헵테닐, 3-부테닐, 3E-펜테닐, 3E-헥세닐, 3E-헵테닐, 4-펜테닐, 4Z-헥세닐, 4E-헥세닐, 4Z-헵테닐, 5-헥세닐, 6-헵테닐 등이다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"플루오로알킬"이라는 용어는 바람직하게는 말단의 불소를 갖는 직쇄 기, 즉 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸을 포괄한다. 그러나, 불소의 다른 위치가 배제되는 것은 아니다.

"옥사알킬"이라는 용어는 바람직하게는 화학식 C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m의 직쇄 라디칼을 포괄하며, 여기서 n 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6이다. 바람직하게는, n = 1이고 m은 1 내지 6이다.

R⁰ 및 X⁰의 적절한 선택을 통해, 어드레싱 타임, 역치 전압, 투과 특징 선의 기울기 등이 요구되는 방식으로 변형될 수 있다. 예를 들면, 1E-알케닐 라디칼, 3E-알케닐 라디칼, 2E-알케닐옥시 라디칼 등은 일반적으로, 알킬 또는 알콕시 라디칼과 비교했을 때, 더 짧은 어드레싱 타임, 개선된 네마틱 성향 및 더 높은 탄성 계수 k₃₃(벤드) 및 k₁₁(스플레이)의 비율을 생성한다. 4-알케닐 라디칼, 3-알케닐 라디칼 등은 일반적으로 알킬 및 알콕시 라디칼과 비교했을 때, 더 낮은 역치 전압 및 더 작은 k₃₃/k₁₁ 값을 부여한다.

-CH₂CH₂- 기는 일반적으로, 단일 공유 결합과 비교했을 때, 더 높은 k₃₃/k₁₁ 값을 생성한다. 예를 들면, 더 높은 k₃₃/k₁₁ 값은 90°비틀린 상태의 TN 셀에서 더 편평한 투과 특징 선을 촉진하고(회색 색조를 얻기 위하여), STN, SBE 및 OMI 셀(더 큰 다중성)에서 더 가파른 투과 특징 선을 촉진하며, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명의 바람직한 양태는 바람직하게는 0.16을 초과하는, 특히 0.20을 초과하는, 높은 값의 광학적 이방성 Δn에 의해 특정되는 액정 혼합물 중에 존재하는 본 발명에 따른 액정 매질에 관한 것이다. 이러한 유형의 소위 "고 Δn" 액정 혼합물은, 특히, OCB(광학 보상 복굴절), PDLC(중합체 분산 액정), TN 및 STN 셀에, 특히, 응답 시간을 짧게 하기 위해 TN 및 STN 셀의 작은 층 두께를 달성하기 위해서 사용된다. 이러한 "고 Δn" 액정 혼합물에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 II의 하나 이상의 화합물 외에, 광학적 이방성 Δn의 증가에 기여하는 화학식 I의 화합물을 포함한다. 화학식 I의 이러한 화합물은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화합물이다:

화학식 IA40

화학식 IA41

화학식 IA42

화학식 I2

화학식 I3

화학식 I4

화학식 I5

화학식 I7

화학식 I8

여기서,

R¹¹은 화학식 I 및 IA에 대해 상기 정의된 바와 같다.

본 발명에 따른 이러한 매질은, 만약 생성된 혼합물이 "고 Δn" 혼합물로써의 바람직한 사용에 있어서 충분히 높은 광학적 이방성 Δn 값을 갖는다면, 다른 화합물, 특히 화학식 III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI 및/또는 XVII의 화합물 또한 포함할 수 있다.

화학식 I 및 II+III+IV+V+VI+VII+VIII(선택적으로 +IX+X+XI+XII+XIII+XIV

+XV+XVI+XVII)의 화합물의 최적의 혼합 비율은 요구되는 특성, 특히 요구되는 용도, 이러한 구성 성분의 선택 및 존재할 수 있는 임의의 다른 구성 성분의 선택에 실질적으로 따른다. 각 경우마다 적절한 혼합 비율이 쉽게 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물 중 화학식 I 내지 XVII의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 그러므로 혼합물은 다양한 성질의 최적화의 목적을 위하여 하나 이상의 다른 구성 성분을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있는 상기 언급된 화학식 및 이의 하위 화학식의 개개의 화합물은 공지되어 있거나 또는 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

편광자, 전극 베이스 플레이트 및 표면 처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 MLC 디스플레이를 제조하는 것은 이러한 유형의 디스플레이에 대한 기존의 제조에 상응한다. 기존의 구조물이라는 용어는 본원에서 넓게 사용되며 또한 MLC 디스플레이의 모든 유도체 및 변형물을 포괄하는데, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM에 기초한 매트릭스 디스플레이 요소를 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이와 비틀린 네마틱 셀에 기초한 기존의 디스플레이 사이의 상당한 차이는 액정 층의 액정 파라미터의 선택에 있다.

디스플레이 장치는 기존의 방식, 특히 "원-드롭 충전 방법"에 의해 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 혼합물로 채워질 수 있다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 기존의 방식 그 자체로 제조된다. 일반적으 로, 더 적은 양으로 사용되는 구성 성분의 바람직한 양은 주요 성분을 구성하는 구성 성분 중에서, 유리하게는 상승된 온도에서, 용해된다. 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에 구성 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합시킨 후, 다시 용매를, 예컨대 증류에 의하여, 제거하는 것이 또한 가능하다.

유전체는 또한 당업자에게 알려지고 문헌에서 기술된 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 0 내지 15%의 다색성 염료 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다.

본원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자로 표시되고, 하기 표 A 및 B에 따른 화학식으로 전환된다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1 및 C_mH_2m+1은 각각 n 및 m개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고; n 및 m은 정수이며 바람직하게는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이다. 표 B에서의 코딩은 자명하다. 표 A에서는, 모 구조에 대한 두문자만이 표기되어 있다. 개개의 경우에, 모 구조에 대한 두문자 다음에는, 대시(dash)에 의하여 분리되어, 치환기 R^1*, R^2*, L^1* 및 L^2*에 대한 코드가 뒤따른다:

바람직한 혼합물 구성 성분이 하기 표 A 및 B에 제시되어 있다:

화학식 I의 화합물 이외에도, 표 B로부터의 화합물을 적어도 한 개, 두 개, 세 개 또는 네 개 포함하는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.

하기 표 C는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가되는 가능한 도판트를 제시한다.

예를 들면, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제가 하기 표 D에 언급되어 있다.

상기 및 하기에서, %는 중량%이다. 모든 온도는 섭씨로 주어진다. m.p.는 융점을, cl.p.는 투명점을 나타낸다. 또한, C는 결정 상태, N은 네마틱 상, S는 스멕틱 상 및 I는 등방성 상을 나타낸다. S_C는 스멕틱 C 상을 나타낸다. 이 기호들 간의 데이터는 전이 온도를 나타낸다. V₁₀은 10% 투과를 위한 전압을 나타낸다(판 표면에 수직으로 보았을 때). t_on은 V₁₀값의 2.0 배에 상응하는 작동 전압에서의 스위치 온 시간(switch on time)을 나타내고 t_off는 스위치 오프 시간(switch off time)을 나타낸다. Δn은 광학적 이방성(Δn=n_e-n_o, 여기서 n_e는 이상 광선의 굴절률이고 n_o는 정상 광선의 굴절률이다)(589nm, 20℃)을 나타낸다. Δε은 유전 이방성( Δε=ε_?-ε_⊥, 여기서 ε_?은 세로 분자축에 평행한 유전 상수를 나타내고 ε_⊥은 이에 수직한 유전 상수를 나타낸다)(1kHz, 20℃)을 나타낸다. 전기-광학적 데이터는, 이와 다르게 명시적으로 기술되지 않는 한, TN 셀에서 제1 최저점(즉 0.5μm의 d?Δn 값), 20℃에서 측정된다. 광학 데이터는, 이와 다르게 명시적으로 기술되지 않는 한, 20℃에서 측정된다. 유동 점도 ν₂₀(mm²/sec)는 20℃에서 측정된다. 회전 점도 γ₁[mPa?s]도 마찬가지로 20℃에서 측정된다. SR은 비저항[Ω?cm]을 나타낸다. 전압 보유비 VHR은 100℃의 열부하 하에서 또는 2시간 동안의 자외선 조사(파장은 300nm를 초과하고; 조사 강도는 765W/m²)를 통해 결정된다. 물리적 파라미터는 베커(Ed. W. Becker)의 문헌 ["Licristal, Physical Properties Of Liquid Crystals, Description of the Measurement Methods", Merck KGaA, Darmstadt, 개정판, 1998]에 개시된 바와 같이 실험적으로 결정된다.

다음의 실시예에서 제한없이 본 발명을 설명하고자 한다.

실시예 1

a) 화학식 II의 화합물이 없는 경우: 혼합물 M1

b) 화학식 II의 화합물이 있는 경우:

다양한 양의 화학식 II의 화합물을 상기 혼합물 M1에 첨가시켰고, 2시간 동안의 자외선 조사 후에 VHR을 결정하였다:

실시예 2

a) 화학식 II의 화합물이 없는 경우: 혼합물 M2

b) 화학식 II의 화합물이 있는 경우:

다양한 양의 화학식 II의 화합물을 상기 혼합물 M2에 첨가시켰고, 2시간 동안의 자외선 조사 후에 VHR을 결정하였다:

실시예 3

a) 화학식 II의 화합물이 없는 경우: 혼합물 M3

b) 화학식 II의 화합물이 있는 경우:

20 중량%의 PUQU-3-F(=혼합물 M3A) 및 다양한 양의 화학식 II의 화합물을 상기 혼합물 M3에 첨가시켰고, 2시간 동안의 자외선 조사 후에 VHR을 결정하였다:

또한, 화학식 II의 화합물을 첨가하지 않거나 첨가하여 혼합물 M3A의 비저항 SR을 자외선 조사 후에 유리 셀에서 결정하였다:

실시예 4

a) 화학식 II의 화합물이 없는 경우: 혼합물 M4

b) 화학식 II의 화합물이 있는 경우:

다양한 양의 화학식 II의 화합물을 상기 혼합물 M4에 첨가시켰고, 2시간 동안의 자외선 조사 후에 VHR을 결정하였다:

또한, 화학식 II의 화합물을 첨가하지 않거나 첨가하여 혼합물 M4의 비저항 SR을 자외선 조사 후에 유리 셀에서 결정하였다:

Claims

하기 화학식 I의 하나 이상의 화합물 및 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:

화학식 I

화학식 II

상기 식에서,

L¹, L², L³ 및 L⁴가 각각, 서로 독립적으로, H 또는 F이고;

R¹¹이 H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(또한, 이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

R²¹ 및 R²²가 각각, 서로 독립적으로, H, Cl, F, CN, SF₅, SCN, NCS, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(또한, 이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이 서로 독립적으로 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

Y¹¹이 F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐옥시 라디칼이고;

Z¹¹이 단일 결합, -CH₂-CH₂-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -CF₂O- 또는 -OCF₂-이고;

a가 0 또는 1이고;

f가 1이고,

b, c, d 및 e가 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;

는
또는
이고;

는
,

또는
이다.
제 1 항에 있어서,

하기 화학식 IA의 하나 이상의 화합물 및 하기 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는, 액정 매질:

화학식 IA

화학식 II

상기 식에서,

L²가 H 또는 F이고;

R¹¹이 H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(또한, 이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

R²¹ 및 R²²가 각각, 서로 독립적으로, H, Cl, F, CN, SF₅, SCN, NCS, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(또한, 이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기 각각이, 서로 독립적으로, -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

Y¹¹이 F, Cl, CN, SF₅, SCN, NCS, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 라디칼, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알콕시 라디칼 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐옥시 라디칼이고;

Z¹¹이 단일 결합, -COO- 또는 -CF₂O-이고;

f가 1이고;

b, c, d 및 e가 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;

는
또는
이고;

는
,

또는
이다.
삭제
삭제
제 2 항에 있어서,

R¹¹및 R²¹이, 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬이고;

R²²가 Cl, F, CF₃또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬인, 액정 매질.
제 2 항에 있어서,

Y¹¹이 F, Cl, CF₃, OCHF₂ 또는 OCF₃인, 액정 매질.
제 2 항에 있어서,

하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

화학식 III

상기 식에서,

L³¹이 H 또는 F이고;

R³¹이 H, 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화되거나 또는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기가 또한 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

R³²가 H 또는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼(이 라디칼 중의 하나 이상의 CH₂기가 또한 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로, O 원자가 서로 직접 결합되지는 않는 방식으로 치환될 수 있다)이고;

j가 0 또는 1이다.
제 7 항에 있어서,

하기 화학식 IV 및/또는 V의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

화학식 IV

화학식 V

상기 식에서,

R⁴¹, R⁴² 및 R⁵¹이, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
제 8 항에 있어서,

하기 화학식 VI, 화학식 VII 및/또는 화학식 VIII의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

화학식 VI

화학식 VII

화학식 VIII

상기 식에서,

R⁶¹, R⁷¹ 및 R⁸¹이, 서로 독립적으로, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이다.
제 2 항에 있어서,

혼합물 전체에 있어서 화학식 II의 화합물의 비율이 0.1 내지 10 중량%인, 액정 매질.
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제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 액정 매질을 함유하는 전기-광학적 액정 디스플레이.