KR102565541B1

KR102565541B1 - 액정 매질

Info

Publication number: KR102565541B1
Application number: KR1020220078454A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 히르슈만; 모니카 바우어; 마르티나 빈트호르스트; 마르쿠스 로이터; 폴커 라이펜라트
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2023-08-10
Also published as: GB2527894B; TWI840404B; TW202014508A; KR20220098100A; KR20220098101A; TWI673348B; GB201506879D0; GB2534758B; TWI849762B; TW202323504A; JP2020186393A; GB2527894A; EP2937401A1; GB2534759B; KR102415381B1; EP2937401B8; GB2534760B; JP2015206042A; GB2534759A; DE102015004479A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 특히 VA, PSA, PA-VA, SS-VA, SA-VA, PS-VA, PALC, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한 능동-매트릭스 디스플레이에서의 이의 용도에 관한 것이다:

상기 식에서,
R¹ 및 R^1*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, 각각 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-,

, -O-, -CO-O-, 또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며, 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,
L¹ 및 L²은 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타낸다.

Description

액정 매질{LIQUID-CRYSTALLINE MEDIUM}

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

R¹ 및 R^1*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, 각각 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-,

, -O-, -CO-O-, 또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며, 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,

L¹ 내지 L⁴는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타낸다.

이러한 유형의 매질은 특히, ECB 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이, 및 IPS(평면 스위칭(in-plane switching)) 디스플레이 또는 FFS(프린지 필드 스위칭(fringe field switching)) 디스플레이에 적합하다.

전기 제어식 복굴절률, ECB 효과 또는 DAP(정렬된 상의 변형) 효과의 원리는 1971년에 최초로 기재되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912]). 문헌[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 뒤를 이었다.

문헌[J. Robert and F. Clerc(SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30); J. Duchene(Displays 7(1986), 3)] 및 [H. Schad(SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244)]은 ECB 효과에 기초한 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하도록, 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 K₃/K₁의 비, 높은 값의 광학 이방성 Δn 및 -0.5 이하 값의 유전 이방성 Δε을 가져야 한다는 것을 보여준다. ECB 효과에 기초한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지 정렬(homeotropic edge alignment)(VA(= v ertically a ligned) 기술)을 가진다. 유전적으로 음성인 액정 매질은 또한, 소위 IPS 또는 FFS 효과를 이용하는 디스플레이에 사용될 수 있다.

ECB 효과를 이용하는 디스플레이, 예를 들면 MVA(multi-domain vertical alignment)(예컨대, 문헌[Yoshide, H. et al., paper 3.1:"MVA LCD for Notebook or Mobile PCs...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6-9] 및 [Liu, C.T. et al., Paper 15.1:"A 46-in TFT-LCD HDTV Technology...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750-753]), PVA(patterned vertical alignment)(예컨대, 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4:"Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760-763]), ASV(advanced super view)(예컨대, 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Harofumi, paper 15.2:"Development of High Quality LCD TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754-757]) 방식의 소위 VAN(vertically aligned nematic) 디스플레이는, IPS(in-plane switching) 디스플레이(예컨대, 문헌[Yeo, S.D., paper 15.3:"An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 & 759]) 및 오랫동안 공지된 TN(twisted nematic) 디스플레이 이외에, 특히 텔레비전 제품에서 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 이상의 최근 유형 중 하나로서 수립되었다. 이 기술들은 예를 들어 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6:"Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26] 및 [Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7:"LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 - M-7/32])에서 일반적인 형태로 비교된다. 예를 들어, 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., paper 9.1:"A 57-in Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106-109]의 오버드라이브(overdrive)를 사용하는 어드레싱 방법에 의해 현대 ECB 디스플레이의 응답 시간의 달성은 상당히 개선되었음에도 불구하고, 특히 그레이 쉐이드(grey shade)의 전환시 비디오-호환 응답 시간의 달성은 여전히 아직 만족스럽게 해결되지 않은 문제점이다.

전기-광학 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 제품은 다수의 요건을 충족시켜야 하는 LC 상을 요구한다. 습기, 공기 및 물리적 영향에 대한 화학적 내성, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선, 및 직류 및 교류 전계가 특히 중요하다.

또한, 산업적으로 유용한 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서의 액정 메조상(mesophase)을 가질 것이 요구된다.

액정 메조상을 갖는 공개된 일련의 화합물은 이러한 모든 요건을 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 제조되어 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 얻을 수 있다. 그러나, 큰 음의 유전 이방성 및 충분한 장기적 안정성을 갖는 액정 물질을 얻을 수 없기 때문에 이러한 방법으로 최적의 상을 용이하게 제조할 수 없었다.

매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 각각의 픽셀을 각각 전환시키기 위해 사용될 수 있는 비-선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이후 하기와 같이 2가지 유형으로 구별될 수 있는 "능동 매트릭스"란 용어가 사용된다:

1. 실리콘(silicon) 웨이퍼 기판상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터

2. 유리 플레이트 기판상의 박막 트랜지스터(TFT).

제 1 유형의 경우, 사용된 전기-광학 효과는 일반적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 어셈블리는 결합부에서 문제를 초래하기 때문에 기판 물질로서의 단결정질 규소의 사용은 디스플레이 크기를 제한한다.

보다 유망한 바람직한 제 2 유형의 경우, 사용되는 전기-광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다.

이 두 가지 기술은 예를 들어 CdSe와 같은 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정 또는 비결정 규소에 기초한 TFT로 구분된다. 후자의 기술은 세계적으로 집중적으로 연구되고 있다.

TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 플레이트의 내부에 적용되는 반면, 다른 유리 플레이트는 이의 내부에 투명한 상대 전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기를 비교할 때, TFT는 매우 작고 실제로 이미지에 악영향이 없다. 이러한 기술은 또한 풀-컬러(full-colour) 구현가능한 디스플레이로 연장될 수 있고, 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 요소가 각각의 전환가능한 픽셀의 반대쪽에 있도록 배열된다.

용어 "MLC 디스플레이"는 집적 비선형 소자, 즉 또한 능동 매트릭스를 가진 임의의 매트릭스 디스플레이, 또한 수동 소자 예컨대 배리스터 또는 다이오드(MIM　=　금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포함한다.

이러한 유형의 MLC 디스플레이는 특히 TV 제품(예컨대, 휴대용 TV) 또는 자동차 또는 항공기 구조체에서의 고정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분한 높은 비저항으로 인해 MLC 디스플레이에서 여러 문제가 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris]; 및 [STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris]). 저항이 감소하는 경우, MLC 디스플레이의 콘트라스트는 악화된다. 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 MLC 디스플레이의 사용기간에 걸쳐 강하되기 때문에, 오랜 작동기간 동안 허용가능한 저항값을 가져야 하는 디스플레이에서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.

따라서, 다양한 그레이 쉐이드가 생성될 수 있으면서, 매우 높은 비저항(specific resistance)과 동시에 큰 작동-온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압을 갖는 MLC 디스플레이에 대한 많은 요구가 여전히 존재한다.

빈번하게 사용되는 MLC-TN 디스플레이의 단점은, 이의 비교적 낮은 콘트라스트, 상대적으로 높은 시야각 의존성 및 이러한 디스플레이에서의 그레이 쉐이드의 생성의 곤란성에 기인한다.

VA 디스플레이는 상당히 더 좋은 시야각 의존성을 가지며, 따라서 텔레비전 및 모니터에 주로 사용된다. 그러나, 여기서도 특히 60 Hz를 초과하는 프레임 속도(상 변화 주파수/반복 속도)를 갖는 텔레비전을 사용하는 경우에 응답 시간을 개선할 필요성이 계속되고 있다. 그러나, 이와 동시에, 예를 들어 저온 안정성과 같은 특성이 손상되어서는 안 된다.

본 발명은, ECB 효과 또는 IPS 또는 FFS 효과를 기초로 하되 상술한 단점을 갖지 않거나 또는 감소된 정도로만 갖는, 특히 모니터 및 TV 제품용의 액정 혼합물을 제공하고자 하는 목적에 기초한다. 특히, 이는, 또한 모니터 및 텔레비전이 매우 높은 온도 및 매우 낮은 온도에서 작동함과 동시에 매우 짧은 응답 시간 및 개선된 신뢰도 거동, 특히 긴 작동 시간 후의 없거나 상당히 감소된 잔상을 나타내도록 보장되어야 한다.

놀랍게도, 화학식 I의 극성 화합물이 바람직하게는 VA 및 FFS 디스플레이용 액정 혼합물, 특히 음성 유전 이방성을 갖는 LC 혼합물에 사용되는 경우 회전 점도 값을 개선시킴으로써 응답 시간을 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

상기 화학식 I의 화합물은 WO 02/055463 A1의 포괄적인 화학식 (I)에 포함된다.

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 70℃ 이상, 바람직하게는 75℃ 이상, 특히 80℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 용량성 문턱값, 비교적 높은 보전율 값과 동시에 -20℃ 내지 -30℃에서 매우 양호한 저온 안정성뿐만 아니라 매우 낮은 회전 점도 값 및 짧은 응답 시간을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은, 회전 점도(γ₁)를 개선할 뿐만 아니라, 응답 시간을 개선하기 위한 비교적 높은 값의 탄성 상수 K₃₃가 관찰될 수 있다는 점에 특징이 있다. 바람직하게는 음성 유전 이방성을 갖는 LC 혼합물에서의 상기 화학식 I의 화합물의 사용에 의해 회전 점도(γ₁) 및 탄성 상수(K_i)의 비가 감소된다.

본 발명에 따른 혼합물의 일부 바람직한 실시양태가 후술된다.

화학식 I의 화합물에서, R¹ 및 R^1*은 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 직쇄 알킬 또는 알콕시, 특히 CH₃, C₂H₅,C₃H₇, C₄H₉, C₅H₁₁, C₆H₁₃, C₇H₁₅, OCH₃, n-C₂H₅O,n-OC₃H₇, n-OC₄H₉, n-OC₅H₁₁, n-OC₆H₁₃, n-OC₇H₁₅, 또한 알켄일, 특히 CH₂=CH₂, CH₂CH=CH₂, CH₂CH=CHCH₃, CH₂CH=CHC₂H₅, 분지형 알콕시, 특히 OC₃H₆CH(CH₃)₂, 및 알켄일옥시, 특히 OCH=CH₂, OCH₂CH=CH₂, OCH₂CH=CHCH₃, OCH₂CH=CHC₂H₅를 나타낸다.

R¹은 특히 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타낸다. R^1*은 특히 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시를 나타낸다.

화학식 I의 화합물의 L¹ 및 L²는 바람직하게는 모두 F를 나타낸다.

바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 I-1 내지 I-10 화합물이다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,

알켄일 및 알켄일^*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,

알콕시 및 알콕시^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고,

L¹ 및 L²는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타낸다.

상기 화학식 I-1 내지 I-10의 화합물에서, L¹ 및 L²는 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타내고, 특히 L¹= L²= F이다. 화학식 I-2 및 I-6의 화합물이 특히 바람직하다. 화학식 I-2 및 I-6의 화합물에서, 바람직하게는 L¹= L²= F이다.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 I-1A, I-2A, I-4A 및 I-6A의 화합물을 하나 이상 포함한다:

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 I-2.1 내지 I-2.49 및 I-6.1 내지 I-6.28의 화합물을 하나 이상 포함한다:

화학식 I-2.1 내지 I-2.49 및 I-6.1 내지 I-6.28의 화합물에서, L¹ 및 L²는 바람직하게는 모두 불소를 나타낸다.

또한, 매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 I-1.1 내지 I-1.28의 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 혼합물이 바람직하다:

상기 식에서,

L¹ 및 L²는 각각, 서로 독립적으로, 청구항 1에 기재된 의미를 갖는다.

화학식 I-1.1 내지 I-1.28의 화합물에서, 바람직하게는 L¹= L²= F이다.

화학식 I의 화합물은, 예컨대 WO 02/055463 A1에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다. 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기와 같이 제조된다:

반응식 1:

상기 식에서,

R 및 R'는 각각, 서로 독립적으로, 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알켄일을 나타낸다.

반응식 2:

상기 식에서,

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개 이상, 바람직하게는 1개, 2개 또는 3개의 화학식 I의 화합물을 포함한다.

화학식 I의 화합물은 바람직하게는 액정 매질 중에서 전체 혼합물을 기준으로 1 중량% 이상, 바람직하게는 3 중량% 이상의 양으로 사용된다. 1 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 30 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 바람직한 액정 매질의 실시양태가 후술된다:

a) 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R^2A, R^2B 및 R^2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃로 단일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 단일치환되는, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-,

, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,

L^1-4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타내고,

Z² 및 Z^2'는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, 또는 -CH=CHCH₂O-를 나타내고,

p는 0, 1 또는 2를 나타내고,

q는 0 또는 1을 나타내고,

v는 1 내지 6을 나타낸다.

화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, Z²는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IIB의 화합물에서, Z² 및 Z^2'는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.

화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물에서, R^2A, R^2B 및 R^2C는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁을 나타낸다.

화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, L¹, L², L³ 및 L⁴는 바람직하게는 L¹ = L² = F 및 L³ = L⁴ = F를 나타내거나, 또는 L¹ = F 및 L² = Cl, L¹ = Cl 및 L² = F, L³ = F 및 L⁴ = Cl, L³ = Cl 및 L⁴ = F를 나타낸다. 화학식 IIA 및 IIB에서 Z² 및 Z^2'는 바람직하게는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, 또는 -C₂H₄- 가교를 나타낸다.

화학식 IIB에서 Z² = -C₂H₄- 또는 -CH₂O-인 경우, Z^2'는 바람직하게는 단일 결합이거나, Z^2' = -C₂H₄- 또는 -CH₂O-인 경우, Z²는 바람직하게는 단일 결합이다. 화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, (O)C_vH_2v+1은 바람직하게는 OC_vH_2v+1, 또는 C_vH_2v+1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, (O)C_vH_2v+1은 바람직하게는 C_vH_2v+1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, L³ 및 L⁴는 바람직하게는 각각 F를 나타낸다.

바람직한 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물이 후술된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 혼합물은 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-14, IIA-26, IIA-28, IIA-33, IIA-39, IIA-45, IIA-46, IIA-47, IIA-50, IIB-2, IIB-11, IIB16 및 IIC-1의 화합물 하나 이상을 포함한다.

전체 혼합물 중 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 20 중량% 이상이다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IIC-1의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 상기 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 존재한다.

b) 하나 이상의 하기 화학식　III의 화합물을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:

상기 식에서,

R³¹ 및 R³²는 각각, 서로 독립적으로, 12 개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

는

또는

를 나타내고,

Z³은 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -C₄H₈-, 또는 -CF=CF-를 나타낸다.

하기 화학식 III의 바람직한 화합물은 하기에 기재되어 있다:

상기 식에서,

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IIIa 및/또는 화학식 IIIb의 화합물을 포함한다.

전체 혼합물 중의 화학식 III의 화합물의 비율은 바람직하게는 5 중량% 이상이다.

c) 하기 화학식의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 10 중량% 이상의 총량으로 추가로 포함하는 액정 매질:

및/또는

.

또한, 바람직하게는 2 내지 15 중량% 양의 하기 화합물(약어: CC-3-V1)을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다:

.

바람직한 혼합물은 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 55 중량%, 특히 20 내지 50 중량%의 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V)을 포함한다:

.

또한, 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V)

및 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V1)

을 바람직하게는 총 10 내지 60 중량%의 양으로 포함하는 혼합물이 바람직하다.

d) 하나 이상의 하기 화학식 V-1 내지 V-9의 테트라사이클릭 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R^7-10은 각각, 서로 독립적으로, 청구항 3에서 R^2A에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

w 및 x는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다.

하나 이상의 화학식 V-9의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.

e) 하나 이상의 하기 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R¹⁴ 내지 R¹⁹는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,

z 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타내고,

x는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.

f) 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 플루오르화된 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,

m은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

n은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.

R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 화합물을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.

특히 바람직한 화합물은 화학식 T-1, T-2, T-4, T-20 및 T-21의 화합물이다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각의 경우에 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타낸다. 화학식 T-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 알킬을 나타낸다. 화학식 T-21의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬을 나타낸다.

터페닐은 바람직하게는 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상인 경우에 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 T-1 내지 T-21의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량%로 포함한다.

g) 하나 이상의 하기 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,

알켄일 및 알켄일^*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.

상기 혼합물 중의 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐의 총 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.

화학식 B-1 내지 B-3의 화합물 중에서, 화학식 B-2의 화합물이 특히 바람직하다.

특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:

상기 식에서, 알킬^*은 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 B-1a 및/또는 B-2c의 화합물을 포함한다.

h) 하나 이상의 하기 화학식 Z-1 내지 Z-7의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R 및 알킬은 전술된 의미들을 갖는다.

i) 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-18의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서, R¹ 및 R²는 R^2A에 대해 기재된 의미를 갖는다. R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 직쇄 알킬 또는 알켄일을 나타낸다.

바람직한 매질은 하나 이상의 화학식 O-1, O-3, O-4, O-6, O-7, O-10, O-11, O-12, O-14, O-15, O-16 및/또는 O-17의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 O-10, O-12, O-16 및/또는 O-17의 화합물을, 특히 5 내지 30%의 양으로 포함한다.

바람직한 화학식 O-10 및 O-17의 화합물은 하기와 같다:

.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 O-10a 및/또는 화학식 O-10b의 트라이사이클릭 화합물을 하나 이상의 화학식 O-17a 내지 O-17d의 바이사이클릭 화합물과 함께 포함한다. 화학식 O-10a 및/또는 O-10b의 화합물과 화학식 O-17a 내지 O-17d의 바이사이클릭 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 총 비율은 5 내지 40%, 매우 특히 바람직하게는 15 내지 35%이다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-10a 및 O-17a의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-10a 및 O-17a의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 18 내지 22 중량%의 양으로 혼합물 중에 존재한다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-10b 및 O-17a의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-10b 및 O-17a의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22%의 양으로 혼합물 중에 존재한다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 3종의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-10a, O-10b 및 O-17a의 화합물은 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 18 내지 22 중량%의 양으로 혼합물 중에 존재한다.

바람직한 혼합물은 하기 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R¹ 및 R²는 상기 기재된 의미들을 갖는다.

바람직하게는, 화합물 O-6, O-7 및 O-17에서, R¹은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이고, R²는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이다.

바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-6a, O-6b, O-7a, O-7b, O-17e, O-17f, O-17g 및 O-17h의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.

바람직하게는 화학식 O-6, O-7 및 0-17e-h의 화합물들은 본 발명에 따른 혼합물에 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 2 내지 35 중량%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 30 중량%의 양으로 존재한다.

j) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은, 예를 들면 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물과 같은 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 물질을 포함한다:

상기 식에서,

R^1N 및 R^2N은 각각, 서로 독립적으로, R^2A에 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일을 나타내고,

Z¹ 및 Z²는 각각, 서로 독립적으로, -C₂H₄-, -CH=CH-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CHCH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂- 또는 단일결합을 나타낸다.

k) 바람직한 혼합물은, 하기 화학식 BC의 다이플루오로다이벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만, 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 플루오르화된 펜안트렌, 하기 화학식 BF-1 및 BF-2의 플루오르화된 다이벤조푸란의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R^B1, R^B2, R^CR1, R^CR2, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, R^2A에 기재된 의미를 갖고, c는 0, 1 또는 2이다. R¹ 및 R²는 바람직하게는, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.

본 발명에 따른 혼합물은 화학식 BC, CR, PH-1, PH-2 및/또는 BF의 화합물을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 포함한다.

특히 바람직한 화학식 BC 및 CR의 화합물은 하기 화학식 BC-1 내지 BC-7 및 CR-1 내지 CR-5의 화합물이다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고,

알켄일 및 알켄일^*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 1개, 2개 또는 3개의 화학식 BC-2, BF-1 및/또는 BF-2의 화합물을 포함한다.

l) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R¹¹, R¹² 및 R¹³은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,

R¹² 및 R¹³은 추가로 할로겐, 바람직하게는 F를 나타내고,

는

나타내고,

i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.

바람직한 화학식 In의 화합물은 하기 기재된 화학식 In-1 내지 In-16의 화합물이다:

특히 바람직한 것은 화학식 In-1, In-2, In-3 및 In-4의 화합물이다.

화학식 In 및 하위-화학식 In-1 내지 In-16의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에서 5 중량% 이상, 특히 5 내지 30 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량% 이상의 농도로 사용된다.

m) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서,

R, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, 청구항 5에서 R^2A에 대해 기재된 의미들을 갖고,

알킬은 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,

s는 1 또는 2를 나타낸다.

특히 바람직한 것은 화학식 L-1 및 L-4, 특히 L-4의 화합물이다.

화학식 L-1 내지 L-11의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.

특히 바람직한 혼합물의 개념이 하기에 기재된다(사용된 두문자는 하기 표 A에서 설명된다. 여기서, n 및 m은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 15, 바람직하게는 1 내지 6을 나타낸다).

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기를 포함한다:

- L¹ = L² = F 및 R¹　=　R^1*　= 알콕시인 화학식 I의 화합물,

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CPY-n-Om, 특히 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5% 초과, 특히 15 내지 50% 농도의 화학식 CY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및/또는 CY-5-O4의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CCY-n-Om, 바람직하게는 CCY-4-O2, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-3-O1 및/또는 CCY-5-O2의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CLY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5% 초과, 특히 5 내지 25%의 화학식 CK-n-F, 바람직하게는 화학식 CK-3-F, CK-4-F 및/또는 CK-5-F의 화합물.

또한, 하기 혼합물 개념을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다(여기서 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6을 나타낸다):

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CY-n-Om의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 10 내지 70% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CK-n-F의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 10 내지 45%의 농도의 CPY-n-Om 및 PY-n-Om, 바람직하게는 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2 및 PY-3-O2의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CLY-n-Om의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 2 내지 10 중량%의 농도의 CCVC-n-V, 바람직하게는 CCVC-3-V의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 2 내지 10 중량%의 농도의 CCC-n-V, 바람직하게는 CCC-2-V 및/또는 CCC-3-V의 화합물,

및/또는

- 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 5 내지 50 중량%의 농도의 CC-V-V의 화합물.

본 발명은 또한, 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, ECB, VA, PS-VA, PM-VA, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 내지 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 내지 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는다.

본원에서 "네마틱 상을 갖는"이라는 표현은, 한편으로는 스멕틱 상 및 결정화가 상응하는 저온에서 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 가열 시에도 여전히 네마틱 상으로부터 등명화가 일어나지 않는 것을 의미한다. 저온에서의 조사는 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고, 100 시간 이상 동안 전기-광학 용도에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에서 저장하여 확인한다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000 시간 이상인 경우, 매질은 이 온도에서 안정한 것으로 간주한다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500 시간 및 250 시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.

액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20℃에서 30 ㎟·s^-1 이하의 유동 점도(ν₂₀)를 갖는다.

액정 혼합물에서의 복굴절율 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -2.5 내지 -6.0의 Δε을 가지며, 여기서 Δε은 유전 이방성을 나타낸다. 20℃에서의 회전 점도(γ₁)는 바람직하게는 150 mPa·s 이하, 특히 120 mPa·s 이하이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 비교적 낮은 문턱 전압 값(V₀)을 갖는다. 이는 바람직하게는 1.7 V 내지 3.0 V 범위, 특히 바람직하게는 2.5 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.3 V 이하이다.

본원에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 프레드릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로서 공지된 용량성 문턱값(V₀)에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 전압 보전율 값을 갖는다.

일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은, 보다 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질보다 낮은 전압 보전율을 보이며, 그 역도 성립된다.

본원에서, "양의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε > 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "중성 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "음의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε < - 1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 상기 화합물을 용해시키고, 각 경우에서 1 kHz에서 호메오트로픽 및 호모지니어스(homogeneous) 표면 정렬을 갖는 20 ㎛의 층 두께를 갖는 하나 이상의 시험 셀에서 생성된 혼합물의 전기용량을 측정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 V 내지 1.0 V이지만, 조사되는 개별 액정 혼합물의 용량성 문턱값보다 항상 낮다.

본원에서 제시된 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.

본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 제품, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PSA(중합체 지속된 VA) 및 PS-VA(중합체 안정화된 VA)에 적합하다. 이들은 또한, 음의 Δε를 갖는 IPS(평면 스위칭) 및 FFS(프린지 필드 스위칭) 제품에 적합하다.

본 발명에 따른 디스플레이에서 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로, 그 자체가 하나 이상의 개별 화합물로 이루어진 2종의 성분 A 및 B를 포함한다.

성분 A는 상당한 음의 유전 이방성을 가지며, -0.5 이하의 유전 이방성을 네마틱 상에 제공한다. 이는, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물, 또는 하나 이상의 화학식 O-17의 화합물을 포함한다.

성분 A의 비율은 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 45 내지 100 중량%, 특히 60 내지 100 중량%이다.

성분 A의 경우, 바람직하게는 -0.8 이하의 Δε 값을 갖는 하나(또는 그 이상)의 개별 화합물이 선택된다. 이 값은, 전체 혼합물 중 A의 비율이 작을수록 더 음의 값이어야 한다.

성분 B는 현저한 네마토젠성(nematogeneity)이고, 20℃에서 30 mm²·s^-1이하, 바람직하게는 25 mm²·s^-1이하의 유동 점도를 갖는다.

여러 종의 적합한 물질이 문헌으로부터 당업계의 기술자에게 공지되어 있다. 화학식 O-17의 화합물이 특히 바람직하다.

성분 B에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18 mm²·s^-1이하, 바람직하게는 12 mm²·s^-1이하의 유동 점도를 갖는 극히 낮은 점도의 네마틱 액정이다.

성분 B는 모노트로픽(monotropic) 또는 에난시오트로픽(enantiotropic) 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며, 매우 저온으로 하강 시 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되면, 이들 물질의 네마토젠성은 성취되는 스멕틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.

상기 혼합물은 임의적으로 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 성분 C를 또한 포함할 수 있다. 이런 소위 양성 화합물은 일반적으로 전체 혼합물을 기준으로 20 중량% 이하의 양으로 음의 유전 이방성 혼합물 중에 존재한다.

본 발명에 따른 혼합물이 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 화합물을 포함하는 경우, 이들은 바람직하게는 하기 화학식 P-1 내지 P-4의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이다:

상기 식에서,

R은 각각 1개 내지 6개 또는 2개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시 또는 알켄일이고,

X는 F, Cl, CF₃, OCF₃, OCHFCF₃ 또는 CF₂CHFCF₃, 바람직하게는 F 또는 OCF₃을 나타낸다.

화학식 P-1 내지 P-4의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에서 2 내지 15 중량%, 특히 2 내지 10 중량%의 농도로 사용된다.

하기 화학식의 화합물이 특히 바람직하며, 이는 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에 2 내지 15 중량%의 양으로 사용된다:

또한, 이러한 액정 상은 18개 초과, 바람직하게는 18 내지 25개의 성분을 포함할 수 있다.

하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 상기 상은 바람직하게는 4 내지 15개, 특히 5 내지 12개, 및 특히 바람직하게는 10개 미만의, 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 화학식 O-17의 화합물을 포함한다.

화학식 I의 화합물 및 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 및 임의적으로 화학식 O-17의 화합물 이외에, 다른 성분들이 예를 들어 전체 혼합물 중 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수 있다.

다른 성분들은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토젠성 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의적으로는 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터 부류로부터의 공지된 물질로부터 선택된다.

이런 유형의 액정 상의 성분으로 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV의 화합물인 것을 특징으로 할 수 있다:

R²⁰-L-G-E-R²¹ IV

상기 식에서,

L 및 E는 각각 1,4-이치환된 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산 시스템, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀸아졸린 및 테트라하이드로퀸아졸린으로 형성된 기로부터의 탄소환형 또는 헤테로환형 고리 시스템을 나타내고,

G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH=CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH₂-CH₂-, -CO-O-, -CH₂-O-, -CO-S-, -CH₂-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF₂O-, -CF=CF-, -OCF₂- -OCH₂-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O- 또는 C-C 단일 결합을 나타내고,

Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN을 나타내고,

R²⁰ 및 R²¹은 각각 탄소수 18 이하, 바람직하게는 8 이하의 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나, 다르게는 이들 라디칼 중 하나가 CN, NC, NO₂, NCS, CF₃, SF₅, OCF₃, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.

이들 화합물 중 대부분에서, R²⁰ 및 R²¹은 서로 상이하고, 이들 라디칼 중 하나는 보통 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환기들의 다른 변형체가 또한 일반적이다. 많은 이러한 물질 또는 이들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 모든 이러한 물질은 문헌으로부터 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물, 바람직하게는 VA, PS-VA, SS-VA(표면 안정화된 VA), SA-VA(자가-정렬 VA), PA-VA(광 정렬-VA) IPS, FFS, UB-FFS(초고명도 FFS) 및 PALC 제품용 혼합물이, 예를 들면 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 또한 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

중합성(polymerisable) 화합물, 소위 반응성 메소젠(RM)(예를 들어 U.S. 6,861,107에 개시됨)은, 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 중량% 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가된다. 이러한 혼합물은 또한, 예를 들어, U.S. 6,781,665에 기술된 개시제를 임의적으로 포함할 수 있다. 상기 개시제, 예컨대 바스프(BASF)로부터의 이르가녹스(Irganox-1076)는 바람직하게는 0 내지 1%의 양으로 중합성 화합물을 포함하는 혼합물에 첨가된다. 이러한 유형의 혼합물은, 반응성 메소젠의 중합이 액정 매질 혼합물에서 발생하도록 의도되는 소위 중합체-안정화된 VA 모드(PS-VA) 또는 PSA(중합체 지속된 VA)에 사용될 수 있다. 이를 위한 전제조건은, 액정 혼합물 자체가 어떠한 중합성 성분도 포함하지 않아야 한다는 것이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 화합물은 하기 화학식 M의 화합물로부터 선택된다:

R^Ma-A^M1-(Z^M1-A^M2)_m1-R^MbM

상기 식에서,

R^Ma 및 R^Mb는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF₅, NO₂, 및 알킬, 알켄일 또는 알킨일 기를 나타내고, 이때 라디칼 R^Ma 및 R^Mb 중 하나 이상은 바람직하게는 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 이를 포함하고,

P는 중합성 기를 나타내고,

Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,

A^M1 및 A^M2는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 4 내지 25 개의 고리 원자, 바람직하게는 탄소 원자를 갖는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고, 이는 또한 융합(annellated) 고리를 포함하거나 함유할 수 있고, 임의적으로 L로 단일- 또는 다중치환될 수 있고,

L은 P, P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환된 실릴, 6 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴, 또는 1 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, 바람직하게는 P, P-Sp-, H, OH, CH₂OH, 할로겐, SF₅, NO₂, 알킬, 알켄일 또는 알킨일 기를 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

Z^M1은 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n1-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-, -COO-, -OCO-CH=CH-, CR⁰R⁰⁰ 또는 단일 결합을 나타내고,

R⁰ 및 R⁰⁰는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

R^x는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 인접하지 않은 CH₂ 기는 또한, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다), 6 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타내고,

m1은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

이때 존재하는 기 R^Ma, R^Mb 및 치환체 L 중 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개, 특히 바람직하게는 1 또는 2개는 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 하나 이상의 기 P 또는 P-Sp-를 포함한다.

특히 바람직한 화학식 M의 화합물은 하기 기 정의를 갖는다:

R^Ma 및 R^Mb는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF₅, 또는 1 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 인접하지 않은 CH₂ 기는 또한 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다)을 나타내고, 이때 라디칼 R^Ma 및 R^Mb 중 하나 이상은 바람직하게는 기 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 이를 포함하고,

A^M1 및 A^M2는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 펜안트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 쿠마린, 플라본(이때, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 또한 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때, 하나 이상의 인접하지 않은 CH₂ 기는 또한 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일을 나타내고, 이때 모든 기는 비치환되거나 L로 단일- 또는 다중치환될 수 있고,

L는 P, P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환되는 실릴, 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 20의 아릴, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,

P는 중합성 기를 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

R^x는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 1 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬(이때, 하나 이상의 인접하지 않은 CH₂ 기는 또한, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있다), 6 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.

R^Ma 및 R^Mb 중 하나 또는 둘 모두가 P 또는 P-Sp-를 나타내는 화학식 M의 화합물이 매우 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 매질 및 PS-VA 디스플레이 또는 PSA 디스플레이에 사용하기에 적합하고 바람직한 RM 또는 단량체 또는 공단량체는, 예를 들어, 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서 개별 라디칼들은 하기 의미를 갖는다:

P¹, P²는 및 P³는 각각, 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 P에 대해 상기 및 하기 기재된 의미 중 하나를 갖는, 중합성 기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트, 메트아크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭시 기를 나타내고,

Sp¹, Sp² 및 Sp³는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, 또는 바람직하게는 Sp^a에 대해 상기 및 하기 기재된 의미 중 하나를 갖는, 스페이서 기, 및 특히 바람직하게는 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-CO-O- 또는 -(CH₂)_p1-O-CO-O-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, 이때 후술된 기의 인접 고리로의 연결은 O 원자를 통해 일어나고,

라디칼 P¹-Sp¹-, P²-Sp²- 및 P³-Sp³- 중 하나 이상은 또한 R^aa를 나타낼 수도 있으며, 단 존재하는 라디칼 P¹-Sp¹-, P²-Sp²- 및 P³-Sp³- 중 하나 이상은 R^aa를 나타내지 않고,

R^aa는 H, F, Cl, CN 또는 1 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때, 하나 이상의 인접하지 않은 CH₂ 기는 또한 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 또한 F, Cl, CN 또는 P¹-Sp¹-로 대체될 수 있다), 특히 바람직하게는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된, 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시(이때, 알켄일 및 알킨일 라디칼은 2개 이상의 탄소 원자를 갖고, 분지쇄 라디칼은 3개 이상의 탄소 원자를 가짐)를 나타내고,

R⁰ 및 R⁰⁰은 각각, 서로 독립적으로 및 각각의 경우 동일하게 또는 상이하게, H 또는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 알킬을 나타내고,

R^y 및 R^z는 각각, 서로 독립적으로, H, F, CH₃ 또는 CF₃이고,

X¹, X² 및 X³는 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO- 또는 단일 결합을 나타내고,

Z¹은 -O-, -CO-, -C(R^yR^z)- 또는 -CF₂CF₂-를 나타내고,

Z² 및 Z³은 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -(CH₂)_n-를 나타내고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,

L은 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF₅ 또는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄, 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된, 알킬, 알콕시, 알켄일, 알킨일, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 바람직하게는 F를 나타내고,

L' 및 L"는 각각, 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl을 나타내고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

t는 0, 1 또는 2를 나타내고,

x는 0 또는 1을 나타낸다.

화학식 M1 내지 M36의 화합물에서,

는 바람직하게는

또는

를 나타내며,

이때, L은, 각각의 경우, 동일하게 또는 상이하게, 전술된 의미들 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, C(CH₃)₃, CH(CH₃)₂, CH₂CH(CH₃)C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅ 또는 P-Sp-, 특히 바람직하게는 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃, OCF₃ 또는 P-Sp-, 매우 특히 바람직하게는 F, Cl, CH₃, OCH₃, COCH₃ 또는 OCF₃, 특히 F 또는 CH₃을 나타낸다.

적합한 중합성 화합물이 예컨대 표 D에 열거된다.

본원에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 0.1 내지 10%, 바람직하게는 0.2 내지 4.0%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2.0%의 중합성 화합물을 포함한다.

화학식 M의 중합성 화합물 및 화학식 RM-1 내지 RM-94의 중합성 화합물이 특히 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물은 통상적인 첨가제, 예컨대 안정화제, 항산화제, UV 흡수제, 나노입자, 마이크로입자 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는, 예를 들면 EP-A 0 240 379에 기술된 바와 같은 일반적인 기하구조에 상응한다.

하기의 실시예는 본 발명으로부터 벗어남이 없이 본 발명을 설명하는 것으로 의도된다. 상기 및 하기에서, % 데이터는 중량%를 나타내고, 모든 온도는 섭씨 온도로 지시된다.

본원 전반에 걸쳐, 1,4-사이클로헥실렌 고리 및 1,4-페닐렌 고리는 각각 하기와 같이 도시된다:

또는

;

또는

상기 사이클로헥실렌 고리는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리이다.

본원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조를 두문자로서 나타내었다. 달리 지시되지 않는 한, 화학식으로의 변환은 하기 표 1 내지 3에 따라 수행된다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1, C_mH_2m+1 및 C_m'H_2m'+1, 또는 C_nH_2n 및 C_mH_2m은 각각 각 경우에서 n, m, m' 또는 z개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이다. n, m, m' 및 z는 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다. 표 1에서, 개별 화합물의 고리 요소가 코딩되고, 표 2에서 가교 요소가 열거되고, 표 3에서 화합물들의 좌측부 쇄 또는 우측부 쇄가 기재된다.

표 1: 고리 요소

표 2: 가교 요소

표 3: 측쇄

화학식 I의 화합물 이외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기 표 A에 기재된 후술되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

표 A

하기 약어가 사용된다:

(n, m, m', 및 z는 각각, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고; (O)C_mH_2m+1은 OC_mH_2m+1 또는 C_mH_2m+1을 의미한다)

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 통상적인 방법으로 제조된다. 일반적으로, 유리하게는 승온에서, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적 양을 주성분을 구성하는 성분에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예컨대 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합하고, 철저히 혼합시킨 후 용매를 다시 제거(예컨대 증류)하는 것도 가능하다.

적합한 첨가제를 사용하여, 본 발명에 따른 액정 상은 예를 들어, 지금까지 기술되어 왔던 임의의 유형의 ECB, VAN, IPS, GH 또는 ASM-VA LCD 디스플레이에서 사용될 수 있는 방법으로 개질될 수 있다.

유전체는 또한, 당업계의 숙련자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제(예를 들어, UV 흡수제, 항산화제, 나노입자 및 자유-라디칼 소거제)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정화제 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 혼합물에 적합한 안정화제는 특히 표 B에 나열되어 있다.

예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료가 첨가될 수 있고, 또한 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보로네이트 또는 크라운 에터의 착물 염(예를 들어 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages　249-258 (1973)] 참조)이 전도도를 향상시키기 위해 첨가되거나 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 조정하기 위한 물질이 첨가될 수 있다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어 DE-A　22　09　127, 22　40　864, 23　21　632, 23　38　281, 24　50　088, 26　37　430 및 28　53　728에 기술되어 있다.

표 B는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 나타낸다. 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이 도판트는 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 사용된다.

표 B

표 B는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가되는, 가능성 있는 도판트를 도시한다. 상기 혼합물은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다.

표 C

예컨대 0 내지 10 중량%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제가 이후에 도시된다.

표 D

표 D는 본 발명에 따른 LC 매질에서 반응성 메소젠성 화합물로서 바람직하게 사용될 수 있는 예시적 화합물을 도시한다. 본 발명에 따른 혼합물이 하나 이상의 반응성 화합물을 포함하는 경우, 이들은 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. 또한, 중합용 개시제 또는 2종 이상의 개시제의 혼합물을 첨가하는 것이 필수적일 수도 있다. 개시제 또는 개시제 혼합물은 바람직하게는 혼합물을 기준으로 0.001 내지 2 중량%의 양으로 첨가된다. 적합한 개시제는 예컨대 이르가큐어(바스프) 또는 이르가녹스(바스프)이다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은 하나 이상의 중합성 화합물(바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-94의 중합성 화합물로부터 선택됨)을 포함한다. 이런 유형의 매질은 특히 PS-FFS 및 PS-IPS 제품용으로 적합하다. 표 D에 도시된 반응성 메소젠들 중에서, 화합물 RM-1, RM-2, RM-3, RM-4, RM-5, RM-11, RM-17, RM-35, RM-41, RM-44, RM-62 및 RM-81이 특히 바람직하다.

실시예

하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명하기 위함이다. 실시예에서, m.p.는 녹는점을 나타내고, C는 액정 성분의 등명점(섭씨 온도)을 나타내고; 끓는점은 b.p로 나타낸다. 또한, C는 결정 고체 상태를 나타내고, S는 스멕틱 상(지수는 상 유형을 나타냄)을 나타내고, N은 네마틱 상, Ch는 콜레스테릭 상, I는 등방성 상을 나타내고, T_g는 유리 전이 온도를 나타낸다. 2개의 부호 사이의 숫자는 전환 온도(섭씨 온도)를 지칭한다.

화학식 I의 화합물의 광학 이방성 Δn을 결정하는데 사용되는 호스트 혼합물은 상업적 혼합물 ZLI-4792(메르크 카게아아)이다. 유전 이방성 Δε은 상업적 혼합물 ZLI-2857을 사용하여 결정된다. 조사할 화합물의 물리적 데이터는, 조사할 화합물을 첨가한 후의 호스트 혼합물의 유전 상수의 변화 및 사용된 화합물의 100%로의 외삽으로부터 수득된다. 일반적으로, 용해도에 의존하여, 조사할 화합물의 10%를 호스트 혼합물에 용해시킨다.

달리 지시되지 않는 한, 부 또는 % 데이터는 중량부 또는 중량%를 나타낸다.

상기 및 하기에서, 하기의 약어 및 기호가 사용된다:

V₀은 20℃에서의 용량성(capacitive) 문턱 전압[V]이고,

n_e는 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률이고,

n_o는 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률이고,

Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성이고,

ε_⊥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 수직인 유전율이고,

ε_∥은 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행한 유전율이고,

Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성이고,

cl.p., T(N,I)는 등명점(clearing point)[℃]이고,

γ₁은, 자기장에서 회전법으로 측정되는, 20℃에서 측정된 회전 점도[mPaㆍs]이고,

K₁은 20℃에서 "펼침(splay)" 변형율[pN]의 탄성 상수이고,

K₂는 20℃에서 "트위스트(twist)" 변형율[pN]의 탄성 상수이고,

K₃은 20℃에서 "굽힘(bend)" 변형율[pN]의 탄성 상수이고,

LTS는 테스트 셀 내에서 측정된 저온 안정성(네마틱 상)이다.

달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 본원에서 제시된 모든 온도 값, 예를 들어 융점(T(C,N)), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이(T(S,N)) 및 등명점(T(N,I))은 섭씨 온도(℃)로 제시된다. m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, Tg는 유리 상태이고, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 이러한 기호들 사이의 숫자는 전이 온도를 나타낸다.

각각의 경우 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Darmstadt, Germany]에 따르며, 이에 따라 결정되고, 20℃의 온도를 적용하고, Δn은 589 nm에서 결정되고, Δε는 1 kHz에서 결정된다.

달리 기재되지 않는 한, 본원에서 "문턱 전압"이란 용어는, 프리더릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로도 알려진 용량성 문턱 전압(V₀)에 관한 것이다. 실시예에서는, 일반적으로 통상적인 것으로서, 10% 상대 콘트라스트에 대한 광학 문턱값(optical threshold)(V₁₀)이 또한 제시될 수도 있다.

용량성 문턱 전압을 측정하는 데 사용되는 디스플레이는, 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층(이는 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킴)을 갖는다.

경사 각을 측정하는 데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지며, 이들 각각은 내측에, 전극 층 및 상부의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 가지며, 이때 2개의 폴리이미드 층들은 서로 평형하지 않게 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 엣지 정렬을 유발시킨다.

상기 중합성 화합물은, 디스플레이에 전압(일반적으로 10V 내지 30V 교류, 1 kHz)을 동시에 인가하면서, 예정된 시간 동안 정의된 강도의 UVA 광(일반적으로 365 nm)을 조사함으로써 디스플레이 또는 시험 셀 내에서 중합된다. 실시예에서는, 달리 기재되지 않는 한, 50 mW/㎠ 수은 증기 램프가 사용되고, 강도는 365 nm 밴드-패스 필터가 장착된 표준 UV 미터(우시오 UNI 미터)를 사용하여 측정한다.

결정 회전 실험(오트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers) TBA-105)에 의해 경사 각을 측정하였다. 작은 값(즉, 90°로부터 큰 편차)은 큰 경사를 나타낸다.

VHR 값은 다음과 같이 측정된다: 0.3%의 중합성 단량체성 화합물을 LC 호스트 혼합물에 가하고, 생성 혼합물을 VA-VHR 시험 셀(러빙되지 않은, VA-폴리이미드 정렬 층, LC-층 두께 d는 약 6 μm)에 도입한다. HR 값은, 1V, 60 Hz, 64 μs 펄스로 2시간 동안 UV 노출(태양 시험) 전후로 100℃에서 5분 후에 결정된다(측정 장치: 오트로닉-멜쳐스 VHRM-105).

"LTS"로도 알려진 저온 안정성(즉, 저온에서 개별 성분들의 자발적 결정화에 대한 LC 혼합물의 안정성)을 조사하기 위해 1g의 LC/RM 혼합물을 함유하는 보틀을 -10℃에서 보관하고, 이를 혼합물이 결정화되었는지에 대해 규칙적으로 체크하였다.

소위 "HTP"는 LC 매질에서 광학 활성 또는 키랄 물질의 나선형 트위스트 파워(μm)를 나타낸다. 달리 지시되지 않으면, HTP는 20℃의 온도에서 상업적으로 입수가능한 네마틱 LC 호스트 혼합물 MLD-6260(메르크 카게아아(Merck KGaA))에서 측정된다.

달리 명백하게 기재되지 않는 한, 본원에서의 모든 농도는 중량%로 기재되며 용매를 제외한 모든 고체 또는 액정 성분들을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다. 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Darmstadt, Germany]에 따라 결정되고, 20℃의 온도를 적용한다.

혼합물 실시예

실시예 M1

실시예 M2

실시예 M3

실시예 M4

실시예 M5

실시예 M6

실시예 M7

실시예 M8

실시예 M9

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M1에 따른 혼합물 99.7%를 0.3%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M10

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M1에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M11

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M2에 따른 혼합물 99.8%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M12

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M4에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M13

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실시예 M14

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실시예 M15

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M1에 따른 혼합물 99.8%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M16

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M5에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M17

실시예 M18

실시예 M19

실시예 M20

실시예 M21

실시예 M22

실시예 M23

실시예 M24

실시예 M25

실시예 M26

실시예 M27

실시예 M28

실시예 M29

실시예 M30

실시예 M31

실시예 M32

실시예 M33

실시예 M34

실시예 M35

실시예 M36

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M17에 따른 혼합물 99.7%를 0.3%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M37

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M17에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M38

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M17에 따른 혼합물 99.8%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M39

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실시예 M40

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실시예 M41

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실시예 M42

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실시예 M43

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M19에 따른 혼합물 99.7%를 0.3%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M44

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M19에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M45

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M19에 따른 혼합물 99.8%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M46

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M19에 따른 혼합물 99.75%를 0.001%의 이르가녹스 1076 및 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M47

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실시예 M48

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실시예 M49

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실시예 M50

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실시예 M51

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M22에 따른 혼합물 99.7%를 0.3%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M52

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M22에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M53

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M22에 따른 혼합물 99.8%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 54

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실시예 M55

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실시예 M56

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실시예 M57

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실시예 M58

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M28에 따른 혼합물 99.6%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M59

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M28에 따른 혼합물 99.75%를 0.25%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M60

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M33에 따른 혼합물 99.7%를 0.3%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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실시예 M61

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실시예 62

PS-VA 혼합물의 제조를 위해, 실시예 M33에 따른 혼합물 99.6%를 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물

및 0.2%의 하기 화학식의 중합성 화합물과 혼합하였다:

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Claims

극성 화합물의 혼합물을 기반으로 하고, 네마틱 상을 갖는 액정 매질로서,
상기 액정 매질은
하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하고,
하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹ 및 R^1*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, 각각 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-,
, -O-, -CO-O-, 또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며, 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,
L¹ 및 L²은 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타내고,

상기 식에서,
R, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃로 단일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 단일치환되는, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, , -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,
s는 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하기 화학식 I-1 내지 I-10의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
알킬 및 알킬^*은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일^*은 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
알콕시 및 알콕시^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고,
L¹ 및 L²는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하기 화학식 I-2.1 내지 I-2.49 및 화학식 I-6.1 내지 I-6.28의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
L¹ 및 L²는 제 1 항에 기재된 의미를 갖는다.
제 1 항에 있어서,
상기 화학식 I에서 L¹ 및 L²가 각각 F를 나타내는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R³¹ 및 R³²는 각각, 서로 독립적으로, 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

는

또는
를 나타내고,
Z³는 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -C₄H₉- 또는 -CF=CF-을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 화학식 CLY 및 LY로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
m은 1 내지 6을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-18의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃로 단일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 단일치환되는, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, , -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하기 화학식 O-6, O-7 및 O-17의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이고,
R²는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일이다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹¹, R¹² 및 R¹³은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,
R¹² 및 R¹³은 추가적으로 할로겐을 나타내고,

은

를 나타내고,
i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 BF-1 및 BF-2의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃로 단일치환되거나 또는 할로겐으로 적어도 단일치환되는, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 이때, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, , -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
c는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
전체 혼합물 중 화학식 I의 화합물의 비율이 1 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 14 항에 있어서,
상기 첨가제가 자유-라디칼 소거제, 항산화제 및/또는 UV 안정화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 추가 액정 화합물과 혼합하고, 임의적으로 하나 이상의 첨가제 및 임의적으로 하나 이상의 중합성 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이.
제 17 항에 있어서,
상기 전기-광학 디스플레이가 VA, PSA, PA-VA, SS-VA, SA-VA, PS-VA, PALC, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 전기-광학 디스플레이.