KR19990045693A

KR19990045693A - 불소 치환 4-알케닐벤조산과 이의 유도체 및 벤조산시아노페닐에스테르 유도체를 함유하는 네마틱 액정 조성물과 이를 사용하는 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR19990045693A
Application number: KR1019980052108A
Authority: KR
Inventors: 기요후미 다케우치; 하루요시 다카쓰; 사다오 다케하라; 마사시 오사와
Original assignee: 가와무라 시게구니; 다이닛뽄 잉크 앤드 케미칼즈, 인코포레이티드
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-28
Publication date: 1999-06-25
Also published as: HK1020275A1; EP0919536B1; CN1176898C; US6287646B1; EP0919536A1; KR100565021B1; TW200301300A; CN1227838A; TW579388B; TWI235173B; DE69822971T2; US20020053659A1; DE69822971D1

Abstract

본 발명은 임계 전압의 감소 효과가 우수하고 종래의 액정 재료와의 상용성이 우수한 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 화합물의 신규 액정 화합물에 관한 것이다.

화학식 1

화학식 2

상기식에서,

R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고,

X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 수소원자 또는 불소원자이다.

Description

불소 치환 4-알케닐벤조산과 이의 유도체 및 벤조산시아노페닐에스테르 유도체를 함유하는 네마틱 액정 조성물과 이를 사용하는 액정표시장치

본 발명은 전기 광학적 표시 재료로서 유용한 불소 치환 4-알케닐벤조산과 이의 유도체 및 벤조산 시아노페닐에스테르 유도체를 함유하는 네마틱 액정 조성물과 이를 사용하는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정 표시소자의 대표적인 것으로는 TN-LCD(트위스티드·네마틱 액정표시소자)가 있으며 시계, 전자계산기, 전자 수첩, 포켓 컴퓨터, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등에 사용되고 있다. 한편, OA 기기의 처리 정보의 증가에 따라, 쉐페(Scheffer) 등[참조: SID '85 Digest, p.120 1985년], 기누가와 등[참조: SID '86 Digest, p.122 1986년]에 의해서, STN(수퍼·트위스티드·네마틱)-LCD가 개발되고, 휴대 단말기, 전자 수첩, 포켓 컴퓨터, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 또는 모니터 표시 등의 고정보 처리용 표시에 널리 보급되기 시작하였다.

최근, STN-LCD의 응답 특성 개선을 목적으로 액티브어드레싱 구동방식[참조: Proc. 12th IDRC p.503 1992년]이나 멀티라인어드레싱 구동방식[참조: SID '92 Digest, p.232 1992년]이 제안되고 있다. 또한, 보다 밝은 표시나 높은 대조비를 달성할 목적으로 컬러 필터층 대신에 액정과 위상차 판의 복굴절성을 이용한 신규 반사형 컬러 액정 표시 방식[참조: 텔레비젼갓가이기쥬쓰호고쿠 vol. 14 No 10. p.51 1990년]이나 기판 전극측에 작은 포물면을 실시한 반사면을 갖는 액정표시장치가 제안되고 있다.

특히, 표시 면적의 대형화 용도로서는, 백 라이트의 온도 분포에 대한 표시의 균일성이나 높은 콘트라스트가 요구되고, 보다 안정한 배향성이나 보다 온도 의존성이 작은 액정 재료가, 또는 셀 두께의 격차를 억제하기 위해서 소정의 값에 대한 복굴절율이 요구되고 있다. 또한, 화소수의 증가로 높은 듀티구동이 수행되므로, 이에 대한 응답성, 계조성 등도 중시되고 있다. 한편, 중소형의 휴대용 표시에서는 사용 환경 온도에 대한 표시의 안정성이 중요한 포인트이며 응답성이나 소비 전력을 감소시킬 수 있는 보다 낮은 구동 전압의 액정 재료, 또는 -30 내지 0℃ 또는 40 내지 80℃의 온도 영역에서의 구동 전압, 급준성이나 원하는 듀티구동의 주파수 의존성이 보다 작은 것 등이 요구되고 있다. 또한, 액정의 전기적 저항(비저항)은, 소비 전력을 적게 하기 위해서 너무 낮은 것은 피할 필요가 있지만, 눌어붙은 현상을 없애기 위해서 너무 높아지지 않도록 소정의 값으로 하는 것이 요구되고 있다. 이와 같이 현재에도 보다 상세하게 차별화되어 조금이라도 개량된 액정 재료가 요망되고 있다.

상기에 기재된 바와 같이 액정 표시 소자에 대한 요구는 보다 정밀하고 고밀도의 표시용량, 구동 전압이나 환경온도에 대해서 보다 신속한 응답 속도, 화학적 전기적으로 안정성이 높은 보다 낮은 구동 전압, 보다 높은 계조성, 사용환경 온도나 시야각에 대해 보다 높은 콘트라스트 등을 들 수 있다. 이 때문에, 넓은 온도범위에서 네마틱성을 가지며 저온 보존으로 장기간 네마틱상을 유지하고 응답성을 개선할 수 있는 보다 낮은 점성으로, 원하는 구동 전압, 특히 보다 낮은 구동 전압을 달성할 수 있는 액정재료의 개발연구가 현재도 수행되고 있다. 또한, 복굴절율, 유전율 이방성, 탄성상수의 설계 및 이들의 온도 의존성, 복굴절율의 광파장 의존성이나 듀티수에 대한 유전율 이방성의 주파수 의존성 등도 개량 수단으로서 주목되고 있다.

이에 적합한 액정 재료로서, 복굴절율, 탄성상수, 유전율 이방성, 보다 낮은 점성, 보다 넓은 네마틱 온도, 화학적인 안정성, 전기적인 안정성(원하는 비저항) 등의 물성 특성이나 배향성에 관계되는 소정의 경사각, 보다 넓은 d／p 마진 등의 개개의 특성을 종합적으로 최적화할 필요가 있으며 현재도 새로운 액정 화합물 또는 액정 조성물의 제안이 요구되고 있다.

본 발명의 그룹 A1 내지 A3에 관련하는 화합물로서 예를 들면, 화학식 1a의 화합물의 기재가 독일 특허 제2306739호(1973.), J. Phys.(Paris), Suppl. 36, Cl, 387(1975), 화학식 1d로 일본 공개 특허공보 제(소)58-83665호(1983), 미국 특허 제4455261호(1984), 화학식 1b, 1c, 1e 내지 1i로 일본 국제 공개특허 제(평)3-503637호, W089／08102(1989) 등에 확인된다. 이들 화합물을 사용하는 조성물은 상기 이외에 일본 공개 특허공보 제(평) 9-157654호(1997) 등에 기재가 확인된다.

본 발명의 그룹 A4 내지 A6에 관련하는 화합물로서 예를 들면, 화학식 1j, 1m의 화합물의 기재가 일본 공개 특허공보 제(평)2-225444호(1990), 제(평)2-233656호(1990), 유럽 특허 제464648호(1991), 유럽 특허 제466183호(1991), 일본 공개 특허공보 제(평)4-230352호(1992), 화학식 1p로 일본 공개 특허공보 제(평)4-300861호(1992) 등에 확인된다.

상기의 화합물을 사용하는 조성물은 상기 이외에 일본 국제 공개특허 제(소)62-501509호(1986), 미국 특허 제4818426호(1989), 유럽 특허 제207975B호(1990), 일본 국제 공개특허 제(소)63-5025969호(1987), 제(평)1-500837호(1988), 일본 공개 특허공보 제(평)4-279560호(1992), W096／32365(1996), 제(평)9-59625호(1997), 제(평)9-227866호(1997), 제(평)10-88140호(1998), 제(평)10-140157호(1998), 제(평)10-158651호(1998) 등에 기재가 확인된다.

그러나, 상기 기술이 일부에는 성립되어 있지 않는 등, 본 발명의 과제를 해결하기 위해서는 불충분하다. 예를 들면, 화학식 1k, 1l의 화합물, 화학식1n, 1o 또는 화학식 1q, 1r의 화합물은 공지되어 있지 않다. 또한, 조성에 관계되는 기술에서도 구체적으로는 일반적인 화합물을 조합시킨 기술을 볼 수 있지만 그 구체적인 실시예는 적으며 당업자가 용이하게 사용할 수 있는 정도의 기술적 개시는 아직 불충분하다.

또한, 상기한 기술을 사용하여도 여전히 문제가 남아있는 상태이다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 유전율 이방성 △ε의 크기와 비교하여 보다 작은 점탄성으로 액정 표시의 응답성을 개선시키거나 다른 액정 재료에 대해 결정화 또는 석출하기 쉬운 경향을 감소시켜 저온에서의 안정한 네마틱상을 수득함으로써 넓은 온도 범위에서 구동할 수 있는 액정 표시하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보량이 많은 STN-LCD에서는 고듀티화에 대하여 구동 전압의 주파수 특성의 안정화 또는 휴대용으로는 구동 전압의 온도 의존성의 안정화 등이 요구되고 있다. 이로 인해, 더욱 뛰어난 액정 재료가 새롭게 필요하게 되었다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하고자 하는 것이다. 구체적으로는, 유전율 이방성이 큰 강 P 화합물을 첨가함으로써 액정 조성물의 임계 전압의 감소 효과가 우수하고 종래의 액정 재료와의 상용성이 우수한 신규 액정 화합물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 소량 첨가의 경우도 포함시켜 다른 특성을 손상하지 않고 목적에 따른 액정 재료를 제공하는 것이다. 보다 상세하게는 상용성의 개선, 저온 보존의 향상 등에 의해 액정 표시 특성의 동작 온도 범위를 확대하고 구동 전압의 감소 및 그 온도 변화를 개선하고 소정의 구동 전압에 대해 비교적 신속한 응답성을 달성하거나 개선하는 것이다. 또한, 이 액정 조성물을 구성 재료로서 사용하는 TN-LCD, STN-LCD 등의 전기 광학 특성이 개선된 액정표시장치를 제공하는 것이다.

도 1은 실시예 7 및 비교예 4에서 측정한 20℃에서의 점도 및 하한치 전압(Vth)을 나타낸 도표이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 하기 1 내지 17을, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 밝혀냈다.

1. 화학식 1의 화합물.

상기식에서,

R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고,

X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 수소원자 또는 불소원자이다.

2. R이 수소원자 또는 CH₃인 것을 특징으로 하는 상기 1기재의 화학식 1의 화합물.

3. X가 불소원자이고 Y가 수소원자인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2기재의 화합물.

4. 화학식 2인 것을 특징으로 하는 화합물.

상기식에서,

R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고,

Z는 수소원자 또는 불소원자이다.

5. 액정 조성물이 화학식 1a 내지 1r의 화합물로 구성되는 그룹 Al 내지 A6으로부터 선택되는 하나 이상의 그룹으로 이루어진 액정성분 A(여기서, 액정성분 A는 1종 내지 20종의 화합물로 이루어져 있다)을 함유하고, 유전율 이방성이 +2 이상인 화합물로 이루어진 액정성분 B를 0 내지 95중량% 함유하고 유전율 이방성이 -10 이상 +2 미만인 화합물로 이루어진 액정성분 C를 0 내지 95중량% 함유하는 동시에, 액정성분 B 및 액정성분 C의 총량이 30 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.

그룹 A1

그룹 A2

그룹 A3

그룹 A4

그룹 A5

그룹 A6

상기식에서,

R¹¹은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕실기이고,

R¹²는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 l0의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 당해 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃를 가질 수 있고/거나 당해 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기에 존재하는 하나 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O 원자가 서로 직접 결합하지 않고 -O-, -CO- 또는 -COO-로 치환될 수 있으며 이들 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체로 치환될 수 있고,

단, 액정성분 A는 하기 (ⅰ) 내지 (ⅷ)의 조건을 하나 이상 만족시킴을 특징으로 한다.

(ⅰ) 액정성분 A가 화학식 1k, 1l, 1n, 1o, 1q, 1r의 화합물에서 선택되는 화합물을 하나 이상 함유하고 액정성분 A에서 당해 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅱ) 액정성분 A가 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅲ) 액정성분 A가 그룹 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅳ) 액정성분 A가, 측쇄기가 알케닐기를 갖는 그룹 A4 내지 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 측쇄기가 알킬기를 갖는 그룹 A1 내지 A3의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅴ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하는 동시에, 이들의 선택되는 화합물 중에서 1종 이상이 그룹 A5 또는 그룹 A6에 속하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅵ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및/또는 그룹 A4의 화합물을 1 내지 10종 함유하는 동시에 이들의 선택되는 화합물 중에서 1종 이상이 그룹 A4 또는 그룹 A6에 속하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅶ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 l0종류 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및/또는 그룹 A4의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 액정성분 A에서 이들 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅷ) 액정성분 A가 R¹²가 CH₂=CH-, CH₂=CH-(CH₂)₂-, CH₂=CH-(CH₂)₄-, CH₃CH=CH-, CH₃CH=CH-(CH₂)₂- 또는 CH₃CH=CH-(CH₂)₄-의 화합물을 1 내지 l0종 함유한다.

6. 상기 액정성분 B가 화학식 2a 내지 화학식 2d인 화합물 그룹으로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5기재의 네마틱 액정 조성물.

상기식에서,

R²¹내지 R²⁴는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 l0의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 l0의 알케닐기이고 당해 알킬기 또는 알케닐기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃을 가질 수 있고/거나 알킬기 또는 알케닐기에 존재하는 하나 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O원자가 서로 직접 결합하지 않고 -O-, -CO- 또는 -COO-로 치환될 수 있으며,

X²¹내지 X²⁴는 각각 독립적으로 F, Cl, CF₃, OCF₃, OCF₂H, NCS 또는 CN이고,

Y²¹내지 Y²⁸은 각각 독립적으로 H, F, Cl 또는 OCF₃이고,

W²¹및 W²⁸은 각각 독립적으로 H, F 또는 Cl이고,

Z²¹내지 Z²⁶은 각각 독립적으로 단일 결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH- 또는 -N(O)=N-이고,

Z²¹, Z²⁴내지 Z²⁶은 또한 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-일 수 있으며,

환 A²¹내지 A²⁴는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌 또는 트랜스-1,3-디옥산-2,5-디일이고,

환 A²⁴는 또한 1,4-페닐렌, 2 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌일 수 있으며 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 경우, 이 환의 하나 이상의 수소원자는 중수소원자로 치환될 수 있으며,

k²¹내지 k²⁴는 각각 독립적으로 0 또는 1이고 k²³+k²⁴는 0 또는 1이며,

또한, 화학식 2a 내지 2d의 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체 원자로 치환될 수 있다.

7. 상기 액정성분 B가, 화학식 2a 내지 2d에서 R²¹내지 R²⁴가 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, X²¹내지 X²⁴가 각각 독립적으로 F, Cl 또는 -OCF₃의 화합물, 화학식 2a에서 Z²²가 -(CH₂)₂- 또는 -(CH₂)₄-의 화합물, k²¹이 l인 화합물, 화학식 2b에서 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²의 하나 이상이 F인 화합물, k²²가 1이고 Z²⁴가 -C≡C-인 화합물, Z²³이 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-이고, Z²⁴가 -COO-인 화합물, 화학식 2c에서 Y²⁵, Y²⁶, W²³내지 W²⁶의 하나 이상이 F인 화합물, Z²⁶이 -C≡C-인 화합물, Z²⁵가 단일 결합 또는 -C≡C-이고 Z²⁶이 -COO-인 화합물, 화학식 2d의 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 6기재의 네마틱 액정 조성물.

8. 상기 액정성분 B가, 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²¹이 0이고 X²¹이 -CN인 화합물, k²¹이 1이고 X²¹이 F 또는 -CN이고 Y²¹, Y²²이 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²²가 0이고 X²²가 -CN이고 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, k²²가 1이고 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO-이고 Z²⁴가 단일 결합, -COO 또는 -C≡C-이고 X²²이 F 또는 -CN이고 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 Z²⁵및 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-인 화합물, Y²⁵, Y²⁶, W²³내지 W²⁶이 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2d에서 R²⁴가 탄소수 2 내지 7의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²³+k²⁴가 0인 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고 이 화합물의 함유량이 액정성분 B중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 상기 6기재의 네마틱 액정 조성물.

9. 상기 액정성분 B가, 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²¹이 1이고 Z²¹및 Z²²의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO-, -(CH₂)₂- 또는 -(CH₂)₄이고 X²¹이 F, Cl, CF₃, OCF₃또는 OCF₂H이고 Y²¹, Y²²의 하나 또는 2개가 F인 화합물, 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²²가 1이고 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO-이고 Z²⁴가 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-이고 X²²가 F, Cl, CF₃, OCF₃또는 OCF₂H이고 Y²³, Y²⁴의 하나 또는 2개가 F이고 W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 Z²⁵및 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO 또는 -C≡C이고 X²³이 F이고 Y²⁵, Y²⁶의 하나 또는 2개가 F이고W²³내지 W²⁶이 H 또는 하나 이상이 F인 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 B중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 상기 6기재의 네마틱 액정 조성물.

10. 상기 액정성분 C가 화학식 3a 내지 3d의 화합물 그룹으로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5 내지 9기재의 네마틱 액정 조성물.

상기식에서,

R³¹내지 R³⁸은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기나 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐기나 알케닐옥시기이고 당해 알킬기, 알콕시기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃을 가질 수 있고/거나 당해 알킬기, 알콕시기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기에 존재하는 하나 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O원자가 서로 직접 결합하지 않고, -O-, -CO- 또는 -COO-로 치환될 수 있으며,

Y³¹내지 Y³⁶은 각각 독립적으로 H 또는 F이고,

Y³³및 Y³⁶은 또한 -CH₃일 수 있으며,

W³¹내지 W³⁹는 각각 독립적으로 H, F 또는 Cl이고,

Z³¹내지 Z³⁶은 각각 독립적으로 단일 결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH- 또는 -N(O)=N-이고,

Z³¹, Z³⁴내지 Z³⁶은 또한 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-일 수 있으며,

환 A³¹내지 A³⁵는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌 또는 트랜스-1,3-디옥산-2,5-디일이고,

환 A³¹,A³³내지 A³⁵는 또한 1,4-페닐렌, 2 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,3-페닐렌, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌일 수 있으며 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 경우, 이 환의 하나 이상의 수소원자는 중수소원자로 치환될 수 있으며,

k³¹내지 k³⁵는 각각 독립적으로 0 또는 1이고 k³⁴+k³⁵는 0 또는 1이며,

또한, 화학식 3a 내지 3d의 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체 원자로 치환될 수 있다.

ll. 상기 액정성분 C가, 화학식 3a의 화합물, 화학식 3b의 화합물, 화학식 3c의 화합물 또는 화학식 3d의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 C중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 상기 10기재의 네마틱 액정 조성물.

12. 상기 액정성분 C가, 화학식 3a 내지 3d에서 R³¹내지 R³⁴가 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, R³⁵내지 R³⁸이 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 7의 직쇄상 알케닐기나 알케닐옥시기인 화합물, 화학식 3a에서 k³¹이 0이고 Z³²가 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³¹이 1인 화합물, 화학식 3b의 화합물, 화학식 3c에서 Y³⁴, Y³⁶, W³⁴내지 W³⁶의 하나 이상이 F이며 Y³³이 F 또는 -CH₃인 화합물, k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합인 화합물, k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH- 또는 -CF=CF-인 화합물, Z³⁵가 -COO- 또는 -C≡C-이고 Z³⁶이 -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-인 화합물, 화학식 3d의 화합물, 화학식 3a 내지 화학식 3d에서 환 A³¹내지 A³⁵가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 10기재의 네마틱 액정 조성물.

13. 상기 액정성분 C가 화학식 3a에서 R³¹이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁵가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³¹이 0이고, Z³²가 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³¹가 1이고, 환 A³¹이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, Z³¹및 Z³²의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, 화학식 3b에서 R³²가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁶이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 환 A³²가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌이고 k³²가 0이고 Z³³이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³²가 1이고 Z³³및 Z³⁴의 한쪽이 단일 결합인 화합물, 화학식 3c에서 R³³이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁷이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기, 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합, -C=C- 또는 -CH=N-N=CH-인 화합물, k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -(CH₂)₂-, -COO- 또는 -C=C-이고 Z³⁶이 단일 결합, -COO- 또는 -C=C-인 화합물, Z³⁵및 Z³⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합 또는 -C=C이고 W³⁴, W³⁵의 하나 이상이 F인 화합물, Y³⁵, Y³⁶중의 하나가 F, CH₃으로 치환된 화합물, 화학식 3d에서 R³⁴가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁸이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³⁴+k³⁶이 0인 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 C중에서 10 내지 l00중량%인 것을 특징으로 하는 상기 10기재의 네마틱 액정 조성물.

14. 상기 액정 조성물이 4개의 6원환을 갖는 코어 구조의 화합물이고, 이 화합물의 액정상-등방성 액체상 전이온도가 100℃ 이상인 화합물을 1 내지 10종 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5 내지 13기재의 네마틱 액정 조성물.

15. 상기 액정 조성물이 0.08 내지 0.195의 복굴절율이고 1.1 내지 4.0의 탄성 정수비 K₃₃／K₃₁이고 50 내지 150℃의 네마틱상-등방성 액체상 전이온도이고 -200℃ 내지 0℃의 결정상, 스멕틱상 또는 유리상-네마틱상 전이온도인 것을 특징으로 하는 상기 5 내지 14기재의 네마틱 액정 조성물.

16. 상기 액정 조성물에 유전 여기 나선 피치가 0.5 내지 1000μm인 광학 활성기를 갖는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5 내지 15기재의 네마틱 액정 조성물.

17. 상기 16에 기재된 네마틱 액정 조성물을 사용하는 액티브 매트릭스, 트위스티드·네마틱 또는 수퍼·트위스티드·네마틱 액정표시장치.

하기에 본 발명의 하나의 예에 관해서 설명한다.

본 발명의 액정 조성물은 화학식 1a 내지 1r의 화합물로부터 선택되는 화합물로 이루어진 액정성분 A를 필수 성분으로서 함유한다. 이러한 액정성분 A는 그룹 A1 내지 A6으로 분류하여 구성하는 것을 특징으로 한다. 그룹 A1 내지 A6은 화학식 1a 내지 1r의 화합물을, 극성기에 착안하여 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹, 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹, 4-시아노페닐기를 갖는 그룹으로 나누고 또한 측쇄기에 착안하여 예를 들면, 알케닐기를 갖는 그룹과 예를 들면, 알킬기를 갖는 그룹으로 나누어 분류한다. 액정성분 A는 그룹 A1 내지 A6에서 선택된다. 이러한 그룹의 선택 방법은 목적에 따라 하나의 그룹일 수도 있고 두개의 그룹일 수도 있고 3개 이상의 그룹일 수도 있다. 본 발명은 화학식 1a 내지 1r의 화합물을 상기의 시점으로 그룹화하여 이들 그룹의 특징을 보다 바람직한 것으로써 액정성분 A를 구성하여 본 발명의 과제를 달성할 수 있음을 밝히는 것이다. 보다 구체적으로는 상기의 특징을 갖는 액정성분 A에 의해, 액정 조성물에 혼합하면 네마틱상-등방성 액체 상전이 온도가 비교적 양호하고 응답성을 유지하거나 악화시키지 않고 구동 전압을 저하시키는 효과를 가지며, 종래의 구동 전압 감소의 액정 화합물에 없는 우수한 특성을 가진다.

또한, 본 발명의 액정 조성물은 하기의 특징을 갖는다. 본 발명의 액정성분 A는 유전율 이방성 △ε이 대단히 크다는 특징을 갖는다. 이 때문에 본 발명의 액정 조성물은 넓은 범위로 유전율 이방성 △ε을 조정할 수 있으며 저전압에서 구동시킬 수 있다는 특징을 갖는다. 일반적으로, 유전율 이방성 △ε이 대단히 큰 화합물은 동시에 점도도 크다는 결점을 갖는다. 그러나, 본 발명은 상기의 액정성분 A를 함유하며 +2 이상의 유전율 이방성을 갖는 화합물로 이루어진 액정성분 B를 0 내지 95중량% 함유하고, -10 내지 +2의 유전율 이방성을 갖는 화합물로 이루어진 액정성분 C를 0 내지 95중량% 함유하고, 당해 액정성분 B와 액정성분 C의 총합이 30 내지 95중량% 함유하는 등으로 조합시킴으로써, 유전율 이방성의 크기에 비해 보다 적은 점도를 갖는 등의 효과를 찾아내었다. 또한, 액정성분 A는 액정성분 B와 액정성분 C의 액정 재료에 대해서 혼합할 때, 고체상 또는 스멕틱상 네마틱 상전이 온도를 저하시키거나 저온에서의 보존 시간을 연장하는 등, 표시 온도 범위를 보다 광범위하게 조정할 수 있다.

액정성분 A는 화학식 1a 내지 1r의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하지만 목적에 따라서 1종 내지 20종로 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 동일한 그룹에서 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있지만 동일한 화학식으로 나타내는 화합물로부터 복수의 화합물을 선택할 수도 있으며 상이한 종류의 2개 또는 3개의 화학식으로부터 선택할 수 있다. 다른 그룹에서 선택하는 경우도 상이한 종류의 2개 또는 3개의 화학식으로부터 선택할 수 있다. 동일한 그룹에서 선택되는 화합물은 1종 내지 20종으로 구성할 수 있지만 1종 내지 10종으로 구성하는 것이 바람직하다.

그룹 A3과 그룹 A6의 화합물은 기타 그룹의 화합물과 엄밀하게 비교하는 경우, 구동 전압의 감소 효과가 우수하지만 네마틱상-등방성 액체상 전이온도가 낮으며 응답성을 악화시키는 경향이 있다. 따라서, 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3과 그룹 A6의 화합물은 가능한 한 적은 성분수로 하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 1종 내지 10종으로 구성하는 것이 바람직하며, 1종 내지 5종으로 구성하는 것이 더욱 바람직하며, 3종 또는 2종, 또는 1종으로 구성하는 것이 보다 바람직하다.

화학식 1a 내지 1r의 화합물에서 보다 바람직한 형태를 하기에 나타낸다. 측쇄기 R¹¹의 보다 바람직한 형태는 아래에 나타내는 화학식(Ⅰ-a) 내지 (Ⅰ-ag)이고, 측쇄기 R¹²의 보다 바람직한 형태는 하기에 나타내는 화학식(Ⅰ-ah) 내지 (Ⅰ-bc)이다. 이러한 기의 화합물은 유용하다.

또한, 하기에 사용되고 있는 각 화합물은, 증류, 칼럼 정제, 재결정 등의 방법을 사용하여 불순물을 제거하고 충분히 정제한 화합물을 사용한다.

또한 상술하면, 액정성분 A는 하기의 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 본 발명의 효과를 수득할 수 있다.

화학식 1a 내지 1i에 있어서,

(Ⅰ-ⅰ): R¹¹이 탄소수 2 내지 7의 알킬기의 화합물, 구체적으로는 화학식화학식 1a 내지 1i의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅰ-a) 내지 (Ⅰ-1), (Ⅰ-s) 내지 (Ⅰ-ag)의 화합물, 더욱 바람직하게는 측쇄기가 (Ⅰ-a) 내지 (Ⅰ-f), (Ⅰ-s) 내지 (Ⅰ-x), (Ⅰ-ac)의 화합물이고, 구동 전압을 감소시키는 효과가 있으며 탄성 상수 및 이들의 비 K₃₃／K₁₁이나 K₃₃／K₂₂를 조정할 수 있고, TN-LCD, STN-LCD 등의 보다 개선된 전기 광학 특성을 수득할 수 있다.

또한, 화학식 1j 내지 1r에서,

(Ⅰ-ⅱ): R¹²가 탄소수 2 내지 7의 알케닐의 화합물, 구체적으로는 화학식 1j 내지 1r의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅰ-ah) 내지 (Ⅰ-bc)의 화합물, 보다 바람직하게는 측쇄기가 (Ⅰ-al) 내지 (Ⅰ-an), (Ⅰ-as) 내지 (Ⅰ-au), (Ⅰ-az) 내지 (Ⅰ-bc)의 화합물이다. 특히 바람직하게는 R¹²가 CH₂=CH-, CH₂=CH-(CH₂)₂-, CH₂=CH-(CH₂)₄-, CH₃CH=CH-, CH₃CH=CH-(CH₂)₂-, CH₃CH=CH-(CH₂)₄-의 화합물을 1종 내지 10종 함유하는 네마틱 액정 조성물이다. 이들 화합물에 의해 네마틱상-등방성 액체상 전이온도나 응답성을 유지하거나 그 만큼 악화시키지 않고 구동 전압을 감소시키는 효과가 있으며 액정 조성물의 상용성의 개선, 저온 보존의 향상에 의해 동작 온도 범위를 확대하고 탄성 상수 및 이들의 비 K₃₃／K₁₁이나 K₃₃／K₂₂를 조정할 수 있으며 TN-LCD, STN-LCD 등의 급준성이나 응답성 또는 이의 온도 특성을 보다 개선한 전기 광학 특성을 수득할 수 있다.

구동 전압을 감소시키는 효과나 그 온도 특성 또는 고듀티화에 대한 구동 전압의 주파수 특성의 안정화에는,

(Ⅰ-ⅲ): 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및／또는 그룹 A6의 화합물, 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및／또는 그룹 A5의 화합물을 다량 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, R¹¹이 (Ⅰ-a) 내지 (Ⅰ-f), (Ⅰ-s) 내지 (Ⅰ-x), (Ⅰ-ac)의 화합물, R¹²가 (Ⅰ-al) 내지 (Ⅰ-an), (Ⅰ-as) 내지 (Ⅰ-au), (Ⅰ-az) 내지 (Ⅰ-bc)의 화합물을 선택하는 것이 보다 바람직하다.

네마틱상-등방성 액체상 전이온도나 응답성을 유지하거나 그만큼 악화시키는 구동 전압을 감소시키는 것을 목적으로 하는 경우에는,

(Ⅰ-ⅳ): 3,5-디플루오로-1, 4-페닐렌기를 갖는 화학식 1c, 1f, 1l, 1o의 화합물, 3-플루오로-1,4-페닐렌기를 갖는 화학식 1b, 1f, 1r, 1k, 1n, 1q의 화합물을 다량 사용하는 것이 바람직하다.

이들 소그룹(Ⅰ-ⅰ) 내지 (Ⅰ-ⅳ)중에서 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하는 액정성분 A가 바람직하다. 특히, 측쇄기로서 알케닐기를 갖는 화합물만을 선택적으로 조합한 액정성분 A나 알킬기와 알케닐기를 갖는 화합물을 동시에 선택한 액정성분 A는 STN-LCD의 급준성이나 응답성 또는 이의 온도 특성에서 바람직하다. 또한, 극성기로서 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 화합물과 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 화합물을 동시에 선택하는 액정성분 A는 상용성의 문제를 개량하면서 구동 전압을 감소할 수 있어 바람직하다. 이러한 시점으로부터 액정성분 A는 하기의 조건의 하나 이상을 만족시키는 그룹 A1 내지 A6의 구성이 바람직하다.

(ⅰ) 상기 액정성분 A가 화학식 1k, 1l, 1n, 1o, 1p, 1r의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하고 액정성분 A에서 당해 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다. 이러한 구성은 상기한 소그룹(Ⅰ-ⅱ) 내지 (Ⅰ-ⅳ)에서 설명한 효과를 수득할 수도 있다.

(ⅱ) 상기 액정성분 A가 그룹 A5의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및／또는 그룹 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 상기 액정성분 A에서의 양쪽 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

(ⅲ) 상기 액정성분 A가 그룹 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및／또는 그룹 A5의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 상기 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

상기의 구성은 극성기에 착안하여 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 및／또는 4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 조합하는 동시에, 측쇄기에 착안하여 알케닐기를 갖는 그룹을 주성분으로 한다. 이러한 구성으로 상기한 소그룹(Ⅰ-ⅱ) 내지 (Ⅰ-ⅳ)에서 설명한 효과를 수득할 수 있다.

(ⅳ) 상기 액정성분 A가 측쇄기로서 알케닐기를 갖는 그룹 A4 내지 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 측쇄기로서 알킬기를 갖는 그룹 A1 내지 A3의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고, 상기 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

(v) 상기 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및／또는 그룹 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및／또는 그룹 A5의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고, 당해 선택된 화합물의 1종 이상이 그룹 A5 또는 그룹 A6에 속하고 상기 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

(ⅵ) 상기 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및／또는 그룹 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및／또는 그룹 A4의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 당해 선택된 화합물의 1종 이상이 그룹 A4 또는 그룹 A6에 속하고 상기 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

상기의 구성은 극성기에 착안하여 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 및／또는 4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 조합하는 동시에, 측쇄기에 착안하여 알케닐기를 갖는 그룹과 알킬기를 갖는 그룹를 병용한 것이다. 이러한 구성으로 상기한 소그룹(Ⅰ-ⅰ) 내지 (Ⅰ-ⅳ)에서 설명한 효과를 수득할 수 있다.

(ⅶ) 상기 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및／또는 그룹 A6의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및／또는 그룹 A5의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및／또는 그룹 A4의 화합물을 1종 내지 10종 함유하고, 상기 액정성분 A에서 이들 화합물의 함유율이 5 내지 100중량%이다.

상기의 구성은 극성기에 착안하여 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹과 4-시아노페닐기를 함유하는 그룹과 조합하는 동시에 병용하는 것이다. 이러한 구성으로 상기한 소그룹(Ⅰ-ⅳ)에서 설명한 효과를 주로 수득할 수 있다.

본 발명은 액정성분 A로서 그룹 A1 내지 A6으로부터 임의로 선택된 화합물을 1종 이상 함유할 수 있지만 1종이라도 상기한 효과를 수득할 수 있다. 바람직하게는 원하는 목적에 따라 상기 (ⅰ) 내지 (ⅷ)의 화합물로 구성할 수 있다. 이러한 액정성분 A를 함유하는 본 발명의 액정 조성물은 상용성의 개선, 저온 보존의 향상 등에 의해, 액정표시 특성의 동작 온도 범위를 확대하고 구동 전압의 감소 및 이의 온도 변화를 개선하고 소정의 구동 전압에 대해 비교적 신속한 응답성을 달성하거나 개선할 수 있으며, 이것을 구성 재료로 사용하는 TN-LCD, STN-LCD 등의 액정표시장치가 보다 개선된 전기 광학 특성을 갖고, 특히 저온에서 온도 의존성이 보다 바람직해진다.

본 발명의 액정 조성물은, 상기 액정성분 A에 가하여 유전율 이방성이 +2 이상의 화합물을 l종 이상 함유하는 액정성분 B를 함유하는 것이다. 또한, 본 발명에서 진술하는 2 보다 큰 유전율 이방성을 갖는 액정 화합물은 하기의 의의로서 사용된다. 액정 화합물의 화학 구조는 봉상이고 중앙 부분이 하나 내지 4개의 6원환을 갖는 코어 구조를 가지며 중앙 부분 길이 축방향의 양말단에 위치하는 6원환이 액정 분자 길이 축방향에 상당하는 위치로 치환된 말단기를 가지며 양끝에 존재하는 말단기의 한쪽 이상이 극성기인 화합물, 즉 예를 들면 -F, -Cl, -NO₂, -CF₃, -OCF₃, -OCHF₂, -CN, -OCN, -NCS 등인 화합물이다. 이로 인하여, 액정층의 광학 이방성을 소정의 값으로 할 수 있으며 전기적으로 구동 가능해지고 동작 온도 범위를 넓힐 수 있다.

액정성분 B로서 유전율 이방성이 +2 이상의 화합물을 적어도 1종 이상 사용할 수 있으며 3 내지 15의 범위가 바람직하다. 또한, 유전율 이방성이 +2 내지 +8의 화합물, +8 내지 +13의 화합물, +14 내지 +18의 화합물, +18 이상의 화합물로부터 적시에 선택하여 함유하는 것이 바람직하고, 소정의 구동 전압이나 응답 특성을 수득할 수 있다. 이 경우, +2 내지 +13의 유전율 이방성의 화합물은 10종 이하 범위로 혼합하는 것이 바람직하고, +14 내지 +18의 화합물은 8종 이하의 범위로 혼합하는 것이 바람직하고 +18 이상의 화합물은 10종류 이하의 범위로 혼합하는 것이 바람직하다. 액정성분 B를 상기한 바와 같이 사용하는 것은 표시 특성의 온도 특성에 의해 바람직한 효과를 부여한다. 보다 구체적으로는, 구동 전압, 급준성에 관한 콘트라스트, 응답성 등의 온도 의존성이 보다 바람직해 진다.

이러한 시점에서 화학식 2a 내지 2d의 화합물에서 보다 바람직한 기본 구조의 형태는 하기에 나타내는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-4g)의 화합물이다.

또한, 측쇄기 R²¹내지 R²⁴에서 화학식(Ⅱ-51) 내지 (Ⅱ-54)의 보다 바람직한 형태는 하기에 나타내는 화학식(Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)의 화합물이다.

또한, 극성기를 갖는 1,4-페닐렌의 부분 구조식(Ⅱ-61) 내지 (Ⅱ-64)의 보다 바람직한 형태는 하기에 나타내는 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이다.

또한, 하기에 사용되는 각 화합물은 증류, 칼럼 정제, 재결정 등의 방법을 사용하여 불순물을 제거하고 충분히 정제한 화합물을 사용한다.

다시 상술하면, 범용적인 액정 조성물을 목적으로 하는 경우에는 액정성분 B는 하기의 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 액정성분 B를 액정성분 A와 조합시킴으로써 본 발명의 효과를 수득할 수 있다.

상기 화학식 2a 내지 2d에서,

(Ⅱ-aⅰ): R²¹내지 R²⁴가 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a),(Ⅱ-4g)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5bc), 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1l), (Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조의 화합물이고 STN-LCD, TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등과 같이 보다 개선된 전기 광학 특성을 수득할 수 있는,

(Ⅱ-aⅱ): X²¹내지 X²⁴가 F, Cl, 또는 OCF₃인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-4g)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc), 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6d) 내지 (Ⅱ-6ⅰ), (Ⅱ-6m) 내지 (Ⅱ-6o)의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1l), (Ⅱ-2f) 내지 (Ⅱ-2q), (Ⅱ-2u) 내지 (Ⅱ-2w), (Ⅱ-2ab) 내지 (Ⅱ-4f)의 기본 구조이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6d) 내지 (Ⅱ-6ⅰ), (Ⅱ-6m) 내지 (Ⅱ-6o)의 화합물이고, 이들 화합물을 실질적으로 주성분으로 한 경우에는 액티브용의 TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 구동 전압의 감소나 고전압 유지율이 우수하고, 또한 X²¹내지 X²⁴가 F와 CN의 화합물을 병용하여 실질적으로 주성분으로 한 경우에는 TN-LCD, STN-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 구동 전압, 급준성이나 응답성 또는 이의 온도 특성이 우수하다.

상기 화학식 2a의 화합물에서,

(Ⅱ-aⅲ): Z²²가 -(CH₂)₂- 또는 -(CH₂)₄-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1c), (Ⅱ-1d) (Ⅱ-1g), (Ⅱ-1h)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물,

(Ⅱ-aⅳ): k²¹이 1의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1e), (Ⅱ-1l)의 기본 구조이고 측쇄기가(Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압이 낮게 비교적 작은 복굴절율을 필요로 하는 용도에 적합하다.

상기 화학식 2b의 화합물에서,

(Ⅱ-av): Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²의 하나 이상이 F인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2a), (Ⅱ-2c), (Ⅱ-2f), (Ⅱ-2ⅰ), (Ⅱ-2l), (Ⅱ-2o), (Ⅱ-2r), (Ⅱ-2u), (Ⅱ-2x), (Ⅱ-2y), (Ⅱ-2ab), (Ⅱ-2ac)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6b), (Ⅱ-6c), (Ⅱ-6e), (Ⅱ-6f), (Ⅱ-6h), (Ⅱ-6ⅰ), (Ⅱ-6k), (Ⅱ-6l), (Ⅱ-6n), (Ⅱ-6o), (Ⅱ-6q), (Ⅱ-6r)의 화합물 또는 화학식(Ⅱ-2b), (Ⅱ-2d), (Ⅱ-2e), (Ⅱ-2g), (Ⅱ-2h), (Ⅱ-2j), (Ⅱ-2k), (Ⅱ-2m), (Ⅱ-2n), (Ⅱ-2p), (Ⅱ-2q), (Ⅱ-2s), (Ⅱ-2t), (Ⅱ-2v), (Ⅱ-2w), (Ⅱ-2z), (Ⅱ-2aa), (Ⅱ-2ad), (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압을 감소시키는 용도에 적합하고,

(Ⅱ-aⅵ): k²²가 1이고 Z²⁴가 -C≡C-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2o) 내지 (Ⅱ-2q), (Ⅱ-2ab) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ- 6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압이 낮고 비교적 큰 복굴절을 필요로 하는 용도에 적합하고,

(Ⅱ-aⅶ): Z²³이 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-이고 Z²⁴가 -COO-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2l) 내지 (Ⅱ-2n), (Ⅱ-2r) 내지 (Ⅱ-2t), (Ⅱ-2y) 내지 (Ⅱ-2aa)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압이 낮은 용도에 적합하다.

상기 화학식 2c의 화합물에서,

(Ⅱ-aⅷ): Y²⁶, Y²⁶, W²³내지 W²⁶의 하나 이상이 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-3a), (Ⅱ-3j), (Ⅱ-3k), (Ⅱ-3s), (Ⅱ-3t)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6b), (Ⅱ-6c), (Ⅱ-6e), (Ⅱ-6f), (Ⅱ-6h), (Ⅱ-6ⅰ), (Ⅱ-6k), (Ⅱ-6l), (Ⅱ-6n), (Ⅱ-6o), (Ⅱ-6q), (Ⅱ-6r)의 화합물 또는 화학식(Ⅱ-2b) 내지 (Ⅱ-3ⅰ), (Ⅱ-3l) 내지 (Ⅱ-3r) 내지 (Ⅱ-3u) 내지 (Ⅱ-3x)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압을 감소시키는 용도에 적합하고,

(Ⅱ-aⅸ): Z²⁶이 -C≡C-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-3k) 내지 (Ⅱ-3r)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물이 구동 전압이 낮고 비교적 큰 복굴절율을 필요로 하는 용도에 적합하고,

(Ⅱ-ax): Z²⁵가 단일 결합 또는 -C≡C-이고 Z²⁶이 -COO-의 화합물, 구체적으로 화학식(Ⅱ-3j), (Ⅱ-3y)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물,

(Ⅱ-aⅹⅰ): 상기 화학식 2d의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-4a) 내지 (Ⅱ-4g)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

상기 화학식 2a, 2b의 화합물에서,

(Ⅱ-axⅱ): 환 A²¹내지 A²⁴가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이러한 환의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1l), (Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

이들의 소그룹 (Ⅱ-aⅰ) 내지 (Ⅱ-aⅹⅱ)의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하는 네마틱 액정 조성물이 바람직하다.

또한, TN-LCD이나 STN-LCD에 적합한 액정 조성물을 목적으로 하는 경우에는 액정성분 B는 하기의 화합물을 사용하는 것이 바람직하고 이러한 액정성분 B를 액정성분 A와 조합시킴으로써 본 발명의 효과를 수득할 수 있다.

상기 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고,

(Ⅱ-bⅰ): k²¹이 0이며 X²¹이 -CN의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1d)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물,

(Ⅱ-bⅱ): k²¹이 1이고 X²¹이 F 또는 -CN이며 Y²¹, Y²²가 H 또는 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1e) 내지 (Ⅱ-1l)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a), (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6f)의 화합물.

상기 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고,

(Ⅱ-bⅲ): k²²가 0이며 X²²가 -CN이고 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 H 또는 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2a) 내지 (Ⅱ-2h)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6c)의 화합물,

(Ⅱ-bⅳ): k²²가 1이며 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO-이고 Z²⁴가 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-이고 X²²가 F 또는 -CN이며 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 H 또는 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6f)의 화합물.

상기 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고,

(Ⅱ-bv): Z²⁵와 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-3a) 내지 (Ⅱ-3x)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물,

(Ⅱ-bⅵ): Y²⁵, Y²⁶, W²³내지 W²⁶이 H 또는 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-3a) 내지 (Ⅱ-3x)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

(Ⅱ-bvⅱ): 상기 화학식 2d에서 R²⁴가 탄소수 2 내지 7의 알킬기 또는 알케닐기고 k²³+k²⁴가 0의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-4a)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5f), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

(Ⅱ-bvⅲ): 상기 화학식 2a, 2b의 화합물에서 환 A²¹내지 A²⁴가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1l), (Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

이들 소그룹 (Ⅱ-bⅰ) 내지 (Ⅱ-bvⅲ)의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하고, 액정성분 B로서 당해 화합물의 함유율이 10 내지 100중량%인 네마틱 액정 조성물이 바람직하다.

또한, 액티브용의 TFT-LCD, IPS, PDLC, PN-LCD 등에 적합한 액정 조성물을 목적으로 하는 경우에는 액정성분 B는 하기의 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 액정성분 B를 액정성분 A와 조합시킴으로써 본 발명의 효과를 수득할 수 있다.

(Ⅱ-cⅰ): 상기 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²¹이 1로 Z²¹과 Z²²의 한쪽이 단일 결합이고, 다른 한쪽이 단일 결합, -COO-, -(CH₂)₂-, 또는 -(CH₂)₄이고 X²¹이 F, Cl, CF₃, OCF₃또는 OCF₂H이며 Y²¹, Y²²의 하나 또는 2개가 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1e) 내지 (Ⅱ-1k)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6d) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

(Ⅱ-cⅱ): 상기 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²²가 1이고 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO-이며 Z²⁴가 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-이고 X²²가 F, Cl, CF, OCF₃또는 OCF₂H이며 Y²³, Y²⁴의 하나 또는 2개가 F이고 W²¹, W²²가 H 또는 F의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이고 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6d) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

(Ⅱ-cⅲ): 상기 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고, Z²⁵와 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이며 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-이고, X²³이 F이고, Y²⁵, Y²⁶의 하나 또는 2개가 F이고 W²³내지 W²⁶이 H 또는 하나 이상이 F인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-3a) 내지 (Ⅱ-3x)의 기본 구조이며, 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5d), (Ⅱ-5ah) 내지 (Ⅱ-5am), (Ⅱ-5av) 내지 (Ⅱ-5bc)이고, 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6e), (Ⅱ-6f)의 화합물.

(Ⅱ-cⅳ): 상기 화학식 2a, 2b의 화합물에서 환 A²¹내지 A²⁴가 트랜스-1, 4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-1l), (Ⅱ-2ⅰ) 내지 (Ⅱ-2ae)의 기본 구조이며, 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5bc)이고, 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물.

이들 소그룹(Ⅱ-cⅰ) 내지 (Ⅱ-cⅳ)의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하고, 액정성분 B로서 해당 화합물의 함유율이 10 내지 100 중량 %인 네마틱 액정 조성물이 바람직하다.

화학식 2a 내지 2d의 화합물에서 특히 바람직한 형태는 하기의 화합물을 함유하는 액정성분 B이다.

(Ⅱ-dⅰ) : R²¹내지 R²⁴가 탄소수 2 내지 7의 알킬기인 화합물이고, R²¹, R²²가 CH₂=CH-(CH₂)p(p=0, 2)의 알케닐기인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a), (Ⅱ-1e), (Ⅱ-2a), (Ⅱ-2c), (Ⅱ-2d), (Ⅱ-2ⅰ), (Ⅱ-2l), (Ⅱ-2o), (Ⅱ-3a), (Ⅱ-31), (Ⅱ-4a) 내지 (Ⅱ-4c), (Ⅱ-4e)의 기본 구조 화합물이 이들 기를 갖는 것이 바람직하고, 액정성분 B에 알킬기 및/또는 알케닐기를 갖는 화합물을 1종 이상 함유함으로써 점도나 점탄성을 감소시킬 수 있다.

(Ⅱ-dⅱ): X²¹내지 X²⁴가 F, Cl, -OCF₃또는 -CN인 화합물을 선택하여, 1종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

(Ⅱ-dⅲ): 고속 응답을 중시하는 경우, X²¹내지 X²⁴가 F, -OCF₃또는 -CN인 화학식(Ⅱ-1a), (Ⅱ-le), (Ⅱ-2a), (Ⅱ-2c), (Ⅱ-2d), (Ⅱ-2ⅰ), (Ⅱ-2l), (Ⅱ- 2o), (Ⅱ-3a), (Ⅱ-31), (Ⅱ-4a)의 화합물을 액정성분 B에 다량 사용하는 것이 바람직하다.

(Ⅱ-dⅳ): 보다 많은 복굴절률을 필요로 하는 경우는 X²²내지 X²⁴가 Cl, -OCF₃, -CN인 화학식(Ⅱ-2a) 내지 (Ⅱ-4d)의 화합물 및/또는 Z²⁴내지 Z²⁶이 -C≡C인 화학식 (Ⅱ-2f) 내지 (Ⅱ-2h), (Ⅱ-2o) 내지 (Ⅱ-2q), (Ⅱ-2ab) 내지 (Ⅱ-2 ae), (Ⅱ3k) 내지 (Ⅱ-3x)의 화합물을 액정성분 B에 다량 사용하는 것이 바람직하다.

(Ⅱ-dv): 보다 낮은 구동 전압을 필요로 하는 경우는 X²¹내지 X²⁴가 F, C1, -CN이고 Y²¹내지 Y²⁴가 반드시 F인 화학식 (Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-4g)의 화합물을 액정성분 B에 다량 사용하는 것이 바람직하다.

(Ⅱ-dⅵ): 화학식 2a, 2b의 사이클로헥산환 중의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물을 사용할 수 있으나, 이 화합물은 액정 조성물의 탄성 정수의 조정이나 배향막에 대한 플레틸트각의 조정에 유용하고, 중수소원자로 치환된 화합물을 1종 이상 함유하는 것이 바람직하다.

(Ⅱ-dⅶ): 화학식 2a, 2b, 2d에서 k²¹내지 k²⁴가 0인 2환 화합물과, 화학식 2a, 2b에서 k²¹, k²²가 1인 화합물, 화학식 2d에서 k²³+k²⁴가 1인 화합물 및/또는 화학식 2c의 3환 화합물과의 액정성분 B에서의 혼합비는 0 내지 100에서 100 내지 0의 범위에서 적시에 선택할 수 있고, 보다 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이온도를 필요로 하는 경우, 화학식 2a, 2b에서 k²¹, k²²가 1인 화합물, 화학식 2c의 화합물 및/또는 화학식 2d에서 k²³+k²⁴가 1인 화합물을 다량 사용하는 것이 바람직하다.

이들 (Ⅱ-aⅰ) 내지 (Ⅱ-dvⅱ)의 화합물을 함유한 액정성분 B는 필수 성분의 액정성분 A와 양호하게 혼합되는 특징을 가지며, 특히 구동 전압의 목적에 따른 조제나 그 온도 의존성의 개선 또는 응답성의 개선에 유용하다. 특히, 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-lg), 화학식(Ⅱ-2a) 내지 (Ⅱ-2q), 화학식(Ⅱ-2u) 내지 (Ⅱ-2x), 화학식(Ⅱ-2ab) 내지 (Ⅱ-2ae), 화학식(Ⅱ-3a) 내지 (Ⅱ-3d), 화학식(Ⅱ-3l) 내지 (Ⅱ-3r), 화학식(Ⅱ-4a) 내지 (Ⅱ-14e)의 화합물은 이들 개개의 하나 이상의 효과가 우수하며, 본 발명의 네마틱 액정 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 25중량%와 소량의 함유율에서도 이 효과를 수득할 수 있다.

상술된 액정성분 B의 효과는 후술하는 액정성분 C의 함유율이 대단히 작은 경우에서도 수득할 수 있다. 구동 전압을 특히 저하시킬 목적으로, 액정성분 C의 함유율을 10중량% 이하로 할 수 있다. 이 경우, 액정성분 C의 점성을 가능한 한 저하시키는 것이 바람직하고, 구동 전압의 상승이 거의 없거나 작은 범위에 그쳐서, 응답 속도의 개선을 효율적으로 수득할 수 있다. 예를 들면, 액정성분 C가 소량인 경우, 이 효과를 액정성분 B로 달성하는 방법으로, 화학식 2a 내지 2d에서 X²¹내지 X²⁴가 F, Cl, -OCF₃인 화합물 또는 Y²¹내지 Y²⁴가 F인 화합물 또는 Z²⁴, Z²⁵가 -COO-, -C≡C-인 화합물 또는 k¹¹이 1인 화합물 중 어느 하나의 화합물을 액정성분 B에 함유시키는 것이 바람직하다. 특히, 화학식 2a 내지 2d에서 X²¹내지 X²⁴가 F, Cl, -OCF₃, -CN, 및/또는 Y²¹내지 Y²³이 F인 화합물이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은 필수 성분인 액정성분 A에 첨가하여, -l0 내지 2의 유전율 이방성을 갖는 화합물로 이루어진 액정성분 C을 85 중량% 이하로 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 기술되는 -10 내지 2의 유전율 이방성을 갖는 액정 화합물은 바람직하게는 하기에 나타내는 화합물이다. 즉, 액정 화합물의 화학 구조는 봉상이고, 중앙 부분이 1개 내지 4개의 6원환을 갖는 코어 구조를 가지며, 중앙 부분 긴 축 방향의 양끝에 위치하는 6원환이 액정 분자 긴 축 방향에 상당하는 위치로 치환된 말단기를 갖고, 양끝에 존재하는 말단기의 양쪽이 비극성기인 것, 즉 예를 들면 알킬기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알케닐기, 알케닐옥시기, 알카노일옥시기인 화합물이다. 액정성분 C는 1종 이상 20종 이하의 범위로 구성하는 것이 바람직하고, 2종 이상 12종 이하의 범위로 구성하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 시점에서, 화학식 3a 내지 3d로 나타내는 화합물에서의 보다 바람직한 기본 구조의 형태는 하기에 나타내는 화학식(Ⅲ-1a) 내지 (Ⅲ-4o)로 나타내어지는 화합물이다. 본 발명의 액정성분 C로서, 화학식 3a 내지 3d로 나타내는 화합물에서 선택되는 화합물을 10 내지 100중량% 함유하는 것이 바람직하다. 이들 화합물을 함유한 액정성분 C는 화학식 1a 내지 1c의 화합물을 함유한 액정성분 A와 잘 혼합되는 특징을 갖고, 저온에서의 네마틱상을 개선시키는데 유용하고, 또한 원하는 복굴절율을 조정할 수 있고, TN-LCD, STN-LCD, TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 급준성이나 응답성 또는 그 온도 특성을 개량하는데 우수하다.

또한, 측쇄기 R³¹내지 R³⁸에서 화학식 (Ⅲ-51) 내지 (Ⅲ-58)의 보다 바람직한 형태는 하기에 나타내는 화학식 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물이다.

또한, 하기에서 사용하고 있는 각 화합물은 증류, 칼럼 정제, 재결정 등의 방법을 사용하여 불순물을 제거하여, 충분히 정제한 화합물을 사용하였다.

액정성분 C는 상기 화학식 3a 내지 3d의 화합물을 함유할 수 있지만, 상기 화학식 3a의 화합물로 구성될 수도 있고, 상기 화학식 3b의 화합물로 구성될 수도 있으며, 상기 화학식 3d의 화합물로 구성될 수 있고, 상기 화학식 3c의 화합물로 구성될 수도 있므며, 이들을 병용할 수도 있다. 보다 바람직하게는 상기 화학식 3a 내지 3c의 화합물 중의 어느 하나로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하고, 당해 화합물의 함유율이 10 내지 100 중량%인 액정성분 C를 함유한 네마틱 액정 조성물이다.

또한, 상세히 기술하면 범용적인 액정 조성물을 목적으로 하는 경우에는 액정성분 C는 하기의 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 이 같은 액정성분 C를 액정성분 A, 또는 사용한 경우의 액정성분 B와 조합시킴으로써 본 발명의 효과를 수득할 수 있다.

상기 화학식 3a 내지 3d에서,

(Ⅲ-aⅰ): R³¹내지 R³⁴가 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-1a) 내지 (Ⅲ-4o)의 기본 구조이며, 측쇄기 R³⁵내지 R³⁸이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅱ-5bf)이고, 측쇄기 R³¹내지 R³⁴가 (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅱ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물이며, 점도나 점탄성의 감소에 의해 응답성을 향상시키고, 네마틱상-등방성 액체상 전이온도를 개량시킴으로써, STN-LCD, TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 보다 개선된 전기 광학 특성을 수득할 수 있다.

(Ⅲ-aⅱ): R³⁵내지 R³⁸이 탄소수 2 내지 7의 직쇄상 알케닐기 또는 알케닐옥시기인 화합물, 구체적으로는 화학식 (Ⅲ-1a) 내지(Ⅲ-4o)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³¹내지 R³⁴가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅱ-5bf)이며, 측쇄기 R³⁵내지 R³⁸이 (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5bf)인 화합물이고, 점도나 점탄성의 감소에 의해 응답성을 향상시켜, 네마틱상-등방성 액체상 전이온도를 개량시킬 수 있고, STN-LCD, TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 보다 개선된 전기 광학 특성을 수득할 수 있다.

상기 화학식 3a의 화합물에서,

(Ⅲ-aⅲ): k³¹이 0이고 Z³²가 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-1a), (Ⅲ-1c)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-aⅳ): k³¹이 1의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-1d) 내지 (Ⅲ-1r)의 기본 구조이며, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

(Ⅲ-av); 상기 화학식 3b의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-2a) 내지 (Ⅲ-2o)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

상기 화학식 3c의 화합물에서,

(Ⅲ-avⅰ): Y³⁴, Y³⁵, W³⁴내지 W³⁶중 하나 이상이 F이고/거나 Y³³이 F 또는 -CH₃의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3b), (Ⅲ-3c), (Ⅲ-3e) 내지 (Ⅲ-3g), (Ⅲ-3ⅰ) 내지 (Ⅲ-3o), (Ⅲ-3r) 내지 (Ⅲ-3w), (Ⅲ-3y) 내지 (Ⅲ-3ab), (Ⅲ-3ad) 내지 (Ⅲ-3aj), (Ⅲ-3al) 내지 (Ⅲ-3as), (Ⅲ-3au) 내지 (Ⅲ-3bb), (Ⅲ-3bk) 내지 (Ⅲ-3bs), (Ⅲ-3bu), (Ⅲ-3bv), (Ⅲ-3by) 내지 (Ⅲ-3ch), (Ⅲ-3ck) 내지 (Ⅲ-3dc)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-avⅱ): k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3a) 내지 (Ⅲ-3c)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-avⅲ): k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH- 또는 -CF=CF-인 화합물, 구체적으로는 예를 들면, 화학식(Ⅲ-3q) 내지 (Ⅲ-3w), (Ⅲ-3ac) 내지 (Ⅲ-3bc), (Ⅲ-3be), (Ⅲ-3bg), (Ⅲ-3bⅰ) 내지 (Ⅲ-3bs), (Ⅲ-3bw), (Ⅲ-3cⅰ) 내지 (Ⅲ-3dc), (Ⅲ-3de), (Ⅲ-3dh)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-aⅰx): Z³⁵가 -COO- 또는 -C≡C-이고 Z³⁶이 -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C인 화합물, 구체적으로는 예를 들면, 화학식(Ⅲ-3bf), (Ⅲ-3bh), (Ⅲ-3df), (Ⅲ-3dg)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

(Ⅲ-ax): 상기 화학식 3d의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-4a) 내지 (Ⅲ-4o)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

(Ⅲ-axⅰ): 상기 화학식 3a 내지 3d의 화합물에서 환 A³¹내지 A³⁵가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물, 구체적으로는 화학식 (Ⅲ-1a) 내지 (Ⅲ-2o), (Ⅲ-3q) 내지 (Ⅲ-3bⅰ), (Ⅲ-4c), (Ⅲ-4d), (Ⅲ-4h)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

이들 소그룹(Ⅲ-aⅰ) 내지 (Ⅲ-axⅰ)의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 종 이상 함유하는 네마틱 액정 조성물이 바람직하다.

화학식 3a 내지 3d의 화합물에서 바람직한 형태는 하기의 화합물을 함유하는 액정성분 C이다.

상기 화학식 3a에서 R³¹이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이며 R³⁵가 탄소수 l 내지 5의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2 내지 5의 알케닐기, 알케닐옥시기이고,

(Ⅲ-bⅰ): k³¹이 0이고 Z³²가 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, 구체적으로는 화학식 (Ⅲ-la) 내지 (Ⅲ-1c)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³¹이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁵가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-bⅱ): k³¹이 1이고 환 A³¹이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이며 Z³¹과 Z³²의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, 구체적으로는, 화학식(Ⅲ-1d), (Ⅲ-1g) 내지 (Ⅲ-1j)의 기본구조이고, 측쇄기 R³¹이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁵가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

상기 화학식 3b에서 R³²가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이며 R³⁶이 탄소수 l 내지 5의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2 내지 5의 알케닐기, 알케닐옥시기이고, 환 A³²가 트랜스-1,4,-사이클로헥실렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌이고,

(Ⅲ-bⅲ): k³²가 0이고 Z³³이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-2a), (Ⅲ-2d), (Ⅲ-2e)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³²가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁶이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-bⅳ): k³²가 1이고 Z³³과 Z³⁴의 한쪽이 단일 결합인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-2f) 내지 (Ⅲ-2ⅰ)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³²가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁶이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

상기 화학식 3c에서 R³³이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고, R³⁷이 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2 내지 5의 알케닐, 알케닐옥시기이며,

(Ⅲ-bv): k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합, -C≡C- 또는 -CH=N-N=CH-인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3a) 내지 (Ⅲ-3c), (Ⅲ-3h) 내지 (Ⅲ-3p)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³³이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁷이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-bⅵ): k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -(CH₂)₂-, -COO- 또는 -C≡C-이고 Z³⁶이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3q) 내지 (Ⅲ-3bb), (Ⅲ-3bd) 내지 (Ⅲ-3bg), (Ⅲ-3bj) 내지 (Ⅲ-3ch), (Ⅲ-3cj) 내지 (Ⅲ-3dⅰ)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³³이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (ⅰll-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁷이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물,

(Ⅲ-bⅶ): Z³⁵와 Z³⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합 또는 -C≡C-이고 W³⁴, W³⁵의 하나 이상이 F인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3r), (Ⅲ-3t), (Ⅲ-3au), (Ⅲ-3aw), (Ⅲ-3ay), (Ⅲ-3bk), (Ⅲ-3bn), (Ⅲ-3bo), (Ⅲ-3bz), (Ⅲ-3cb), (Ⅲ-3ce), (Ⅲ-3cf), (Ⅲ-3cu), (Ⅲ-3cx), (Ⅲ-3cz)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³³이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁷이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-5l), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

(Ⅲ-bⅷ): Y³⁵와 Y³⁶중 어느 하나가 F, CH₃으로 치환된 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-3c), (Ⅲ-3f), (Ⅲ-3g), (Ⅲ-3j), (Ⅲ-31) 내지 (Ⅲ-3o), (Ⅲ-3s), (Ⅲ-3u) 내지 (Ⅲ-3w), (Ⅲ-3z), (Ⅲ-3ab), (Ⅲ-3ae), (Ⅲ-3ag), (Ⅲ-3aⅰ), (Ⅲ-3aj), (Ⅲ-3am), (Ⅲ-3ao), (Ⅲ-3aq) 내지 (Ⅲ-3as), (Ⅲ-3av), (Ⅲ-3ax), (Ⅲ-3az) 내지 (Ⅲ-3bb), (Ⅲ-3b1), (Ⅲ-3bm), (Ⅲ-3bp) 내지 (Ⅲ-3bs), (Ⅲ-3bv), (Ⅲ-3ca), (Ⅲ-3cc), (Ⅲ-3cd), (Ⅲ-3cg), (Ⅲ-3ch), (Ⅲ-3cm) 내지 (Ⅲ-3cs), (Ⅲ-3cv) 내지 (Ⅲ-3cx), (Ⅲ-3da) 내지 (Ⅲ-3dc)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³³이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁷이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

(Ⅲ-bⅰx): 상기 화학식 3d에서 R³⁴가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁸이 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 알콕시기, 탄소수 2 내지 5의 알케닐기, 알케닐옥시기이고 k³⁴+k³⁵가 0인 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-4a), (Ⅲ-4b)의 기본 구조이고, 측쇄기 R³⁴가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-5e), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap)의 화합물이고, 측쇄기 R³⁸이 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅱ-5e), (Ⅲ-5g) 내지 (Ⅲ-51), (Ⅲ-5ak) 내지 (Ⅲ-5ap), (Ⅲ-5ar) 내지 (Ⅲ-5aw), (Ⅲ-5ay) 내지 (Ⅲ-5bf)의 화합물.

이들 소그룹 (Ⅲ-bⅰ) 내지 (Ⅲ-bⅸ)의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 함유하고, 액정성분 C로서 해당 화합물의 함유량이 10 내지 100중량%인 네마틱 액정 조성물이 바람직하다.

화학식 3a 내지 3d의 화합물에서, 특히 바람직한 형태는 하기의 화합물을 함유하는 액정성분 C이다.

액정성분 C로서, 화학식 3a 내지 3d의 화합물을 함유하여 점도나 점탄성을 감소시킬 수 있고, 비저항이나 전압유지율이 비교적 높다는 특징을 갖는다. 액정성분 C의 점도는 가능한 한 낮은 점도인 것이 바람직하고, 본 발명의 경우, 45cp 이하가 바람직하고, 30cp 이하가 보다 바람직하며, 20cp 이하가 더욱 바람직하고, 15cp 이하가 특히 바람직하다. 이러한 관점에서 보다 바람직한 화합물은,

(Ⅲ-cⅰ): 기본 구조가 화학식(Ⅲ-la) 내지 (Ⅲ-lf), (Ⅲ-1k), (Ⅲ-2a) 내지 (Ⅲ-2f), (Ⅲ-3a), (Ⅲ-3h) 내지 (Ⅲ-3j), (Ⅲ-3o), (Ⅲ-3p), (Ⅲ-3q), (Ⅲ-3ac), (Ⅲ-3at) 내지 (Ⅲ-3ax), (Ⅲ-3ba), (Ⅲ-3bb), (Ⅲ-3bf), (Ⅲ-3bg), (Ⅲ-3bx) 내지 (Ⅲ-3cb), (Ⅲ-3ct), (Ⅲ-3cx)의 화합물,

보다 바람직하게는, (Ⅲ-cⅱ): 상기 (Ⅲ-cⅰ) 중에서, R³¹내지 R³⁴가 탄소수 2 내지 5의 직쇄상의 알킬기 또는 CH₂=CH-(CH₂)_q(q=0, 2)의 알케닐기이고, R³⁵내지 R³⁸이 탄소수 1 내지 5의 직쇄상의 알킬기 또는 CH₂=CH-(CH₂)_q(q=0, 2)의 알케닐기인 화합물,

더욱 바람직하게는, (Ⅲ-cⅲ): 양측쇄기가 모두 알케닐기이고, 기본 구조가 화학식(Ⅲ-la), (Ⅲ-1d), (Ⅲ-2a), (Ⅲ-2f), (Ⅲ-3a), (Ⅲ-3h), (Ⅲ-3p), (Ⅲ-3q)로 나타내어지는 화합물이다.

본 발명의 액정성분 C는 화학식 3a, 화학식 3b, 화학식 3c, 화학식 3d의 화합물을 각각 단독으로 구성할 수도 있지만,

(Ⅲ-cⅰv): 화학식 3a 및/또는 3b로 나타내는 화합물, 특히 화학식(Ⅲ-la), ( Ⅲ-1d), (Ⅲ-2a) 내지 (Ⅲ-2c), (Ⅲ-2f)의 화합물과,

(Ⅲ-cv): 화학식 3c 및/또는 화학식 3d의 화합물, 특히 Z³⁵가 단일 결합, -C≡C-, -CH=N-N=CH-인 화합물, 구체적으로는 화학식 (Ⅲ-3a), (Ⅲ-3h), (Ⅲ-3p), (Ⅲ-3q), (Ⅲ-3at), (Ⅲ-4a), (Ⅲ-4h)의 화합물을 병용함으로써, 액정 조성물의 복굴절률을 용도에 따라 용이하게 최적화할 수 있다. 범용적으로는, 화학식 3a, 화학식 3b의 화합물, 예를 들면 화학식(Ⅲ-1a) 내지 (Ⅲ-2f)의 화합물을 다량 사용함으로써, 복굴절률을 감소시킬 수 있고, 액정표시장치의 얼룩의 감소, 시각 특성의 향상, 콘트라스트 비(比)의 증가를 용이하게 달성할 수가 있다. 또한, 화학식 3c의 화합물, 예를 들면 화학식(Ⅲ-3a) 내지 (Ⅲ-3j)의 화합물, 또는 화학식 3d의 화합물, 예를 들면 화학식(Ⅲ-4a) 내지 (Ⅲ-4e)의 화합물을 다량 사용함으로써, 복굴절률을 증대시킬 수 있고, 액정 층이 1 내지 5μm의 얇은 액정표시소자의 제작할 수 있다.

이들(Ⅲ-aⅰ) 내지 (Ⅲ-cv)의 화합물을 함유한 액정성분 C는 필수 성분의 액정성분 A와 양호하게 혼합되는 특징을 갖고, 목적에 따른 복굴절률의 조제, 급준성이나 그 온도 의존성의 개선 또는 응답성의 개선에 유용하다. 이들 화합물은, 이들 각각의 하나 이상의 뛰어난 효과가 있고, 본 발명의 네마틱 액정 조성물의 총량에 대해서, 0.1 내지 30중량%와 소량의 함유율로도 이 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명에 관련된 화합물은 구성하는 원자를 이의 동위체 원자로 의식적으로 치환시킬 수 있다. 이 경우, 수소원자를 중수소원자로 치환시킨 화합물이 특히 바람직하고, 상용성, 탄성 정수, 플레틸트각, 전압 유지율 등에 의해 바람직한 효과를 나타낸다. 바람직한 형태는 상술된 측쇄기, 연결기 또는 환에 의존하는 수소원자를 중수소원자로 치환시킨 화합물이다. 보다 바람직하게는 측쇄기인 경우, 치환 또는 비치환 알킬기, 알케닐기이고, 환인 경우, 치환 또는 비치환 1,4-페닐렌, 피리미딘-2, 5-디일, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 트랜스-1,4-디옥산-2,5-디일이고, 연결기인 경우, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-이다. 특히 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 1,4-페닐렌, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-이다.

현재, TN-LCD, STN-LCD 또는 TFT-LCD에 사용되고 있는 배향막은 폴리이미드계인 것이 다량 사용되고, 예를 들면 LXl400, SE150, SE610, AL1051, AL3408 등이 사용된다. 배향막의 사양에는 액정표시 특성, 표시 품위, 신뢰성, 생산성이 깊이 관련되며, 액정 재료에 대해서는 예를 들면, 플레틸트각 특성이 중요하다. 플레틸트각의 크기는 원하는 액정표시 특성이나 균일한 배향성을 수득하기 위해, 적절히 조정할 필요가 있다. 예를 들면, 큰 플레틸트각의 경우 불안정한 배향 상태로 되기 쉽고, 작은 경우 충분한 표시 특성이 만족스럽지 않되지 않다.

본 발명자 등은 플레틸트각이 보다 큰 액정 재료와 보다 작은 액정 재료로 선별되는 것을 발견하고, 이것을 응용함으로써 원하는 액정표시 특성이나 균일한 배향성을 액정 재료로부터 달성시키는 것을 발견하였다. 이 기술은 본 발명에도 응용할 수 있다. 예를 들면, 액정성분 B가 화학식 2a 내지 2d의 화합물을 함유하는 경우는 하기와 같다. 보다 큰 플레틸트각은 R²¹이 알케닐기이고, X²¹이 F, Cl, -CN이고, Y²¹, Y²²가 F의 화합물 및/또는 R²¹이 알킬기이고, X²¹이 F, Cl, -CN이고, Z²²가 -C₂H₄-, -C₄H₈-인 화합물의 함유율을 다량으로 수득하며, 보다 작은 플레틸트각은 R²¹이 알케닐기, C_sH_2s+1-O-C_tH_2t이고, X²¹이 F이고, Y²¹이 F이고, Y²²가 H인 화합물 및/또는 Z²²가 -COO-인 화합물의 함유율을 다량으로 수득한다. 구체적으로는 화학식 2a, 2b, 2d에서 환 A²¹내지 A²⁴, 화학식 3a 내지 3d에서 환 A³¹내지 A³⁵가 사이클로헥산환이고, 당해 환의 수소원자를 중수소원자로 치환시킨 화합물의 경우, 치환 위치에 따라 다르고, 플레틸트각의 폭넓은 조정을 가능하게 한다.

또한, 수소원자를 중수소원자로 치환시킨 화합물을 다량 사용한 경우, 불순물의 혼입에 대하여 보다 높은 전압 유지율을 유지하는 특단의 효과가 있고, 액티브용 TFT-LCD, PDLC, PN-LCD 등의 표시 특성이나 제조상의 수율에 적합하다. 이와 같은 효과는 중수의 성질, 즉 반응의 평균 정수나 속도 정수의 차이, 낮은 이온 이동도, 무기물이나 산소의 낮은 용해성 등의 성질이 액정 화합물에서도 발현된다고 생각 할 수 있다. 보다 높은 전압 유지율을 유지하는 것을 수득하기 위해서는 상술된 화합물을 액정 조성물 총량에 대하여 10 내지 40중량% 이상 함유함으로써 거의 수득할 수 있다.

본 발명의 네마틱 액정 조성물에서 각 액정성분의 함유량은 하기와 같다. 액정성분 A는 5 내지 70중량%의 범위가 바람직하고, 5 내지 60중량%의 범위가 바람직하며, 5 내지 50중량%의 범위가 보다 바람직하다. 액정성분 B는 0 내지 95중량%의 범위이지만, 3 내지 80중량%의 범위가 바람직하고, 5 내지 60중량%의 범위가 보다 바람직하다. 액정성분 C는 95중량% 이하의 범위이지만, 3 내지 70중량%의 범위가 바람직하고, 5 내지 70중량%의 범위가 보다 바람직하다. 화학식 1a 내지 1r로 나타내는 화합물의 함유량은 단체로 10 중량% 이하가 바람직하고, 그 이상은 2종 이상으로 구성하는 것이 바람직하다. 화학식 2a 내지 2d의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-4g)의 화합물의 함유율은 단체로 30 중량% 이하가 바람직하고, 25중량% 이하가 바람직하고, 그 이상은 2종 이상으로 구성하는 것이 바람직하고, 액정성분 B에 대한 함유율은 10 내지 100중량%의 범위이지만, 50 내지 100중량%의 범위가 바람직하고, 75 내지 100중량%의 범위가 바람직하다. 화학식 3a 내지 3d의 화합물, 구체적으로는 화학식(Ⅲ-la) 내지 (Ⅲ-4o)의 화합물의 함유율은 단체로 30중량% 이하가 바람직하고, 25중량% 이하가 더욱 바람직하고, 그 이상은 2종 이상으로 구성하는 것이 바람직하고, 액정성분 C 에 대한 함유율은 10 내지 100중량%의 범위이지만, 50 내지 100중량%의 범위가 바람직하고, 75 내지 100중량%의 범위가 더욱 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은 상기 화학식 1a 내지 3d의 화합물 이외에도, 액정 조성물의 특성을 개선하기 위해서, 액정 화합물로서 인식되는 통상의 네마틱 액정, 스메틱 액정, 콜레스테릭 액정 등을 함유하여도 된다. 예를 들면, 4개의 6원환을 갖는 코어 구조의 화합물이고, 해당 화합물의 액정상-등방성 액체상 전이 온도가 100℃ 이상을 갖는 화합물을 1종 이상 함유할 수 있다. 그렇지만, 이들의 화합물을 다량으로 사용하는 것은 네마틱 액정 조성물의 특성이 저하되기 때문에, 첨가량은 수득되는 네마틱 액정 조성물의 요구 특성에 따라 제한된다.

결정상 또는 스메틱상-네마틱상 전이 온도는 바람직하게는 -10℃이하, 더욱 바람직하게는 -20℃이하, 특히 바람직하게는 -30℃이하이다. 네마틱상-등방성 액체상 전이온도는 50℃이상, 바람직하게는 70℃이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 내지 150℃의 범위이다. 본 발명의 액정 조성물은 유전율 이방성이 3 이상일 수 있으나, 4 내지 40의 범위가 바람직하고, 고속 응답성을 중시하는 경우는 4 내지 16의 범위가 보다 낮은 구동 전압을 필요로 하는 경우는 17 내지 30의 범위가 바람직하다. 보다 작은 또는 중위의 복굴절율은 0.08 내지 0.195의 범위가 바람직하고, 0.10 내지 0.18의 범위가 보다 바람직하다. 이와 같은 네마틱 액정 조성물의 특성은 트위스티드·네마틱 또는 수퍼·트위스티드·네마틱 액정 표시 장치에 사용하는 데에 유용하다.

본 발명의 액정 조성물은 구동 전압의 크기에 대하여 보다 신속한 응답성을 목적으로 하는 경우, 하기와 같이 할 수 있다. 중위의 구동 전압을 목적으로 하는 경우는 본 발명의 액정 조성물의 유전율 이방성이 3 내지 15의 범위이고, 20℃에서의 점성이 8 내지 20c.p.의 범위인 것이 바람직하다. 이 경우, 액정성분 C만의 점성이 25c.p.이하가 바람직하고, 15c.p.이하가 보다 바람직하고, 10c.p. 이하가 특히 바람직하다. 또, 특히 낮은 구동 전압을 목적으로 하는 경우는 본 발명의 액정 조성물의 유전율 이방성이 15 내지 30의 범위에 있는 것이 바람직하고, l8 내지 28의 범위가 특히 바람직하다.

상기 네마틱 액정 조성물은 고속 응답성의 TN-LCD나 STN-LCD에 유용하고, 또한 컬러 필터층을 사용하지 않아도, 액정층과 위상차판의 복굴절성으로 컬러 표시를 할 수 있는 액정 표시 소자에 유용한 것으로, 투과형 또는 반사형의 액정 표시 소자의 이용이 가능하다. 이 액정 소자는 투명성 전극층을 갖는 한쪽 이상이 투명한 기판을 갖고, 이 기판 사이에 상기 네마틱 액정 조성물의 분자를 비틀리게 배향시키고, 목적에 따라 30°내지 360°의 범위로 선택할 수가 있고, 90°내지 270°의 범위에서 선택하는 것이 바람직하고, 45° 내지 135°의 범위 또는 180°내지 260°의 범위로 선택하는 것이 특히 바람직하다. 이를 위해, 본 발명의 액정 조성물은 유기 나선 피치가 0.5 내지 1000μm인 광학 활성기를 갖는 화합물을 함유시킬 수 있다. 이와 같은 화합물로서는 콜레스테롤 유도체, 키랄네마틱, 강유전성 액정 등이 있고, 보다 구체적으로는 콜레스테릴노나네이트 C-15, CB-15, S-811 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 온도 상승에 따라 유기나선 피치가 길어지는 것과 짧게 되는 것이 공지되어 있지만, 이들의 한쪽을 1종 이상을 사용할 수도 있고, 양자를 조합하여 1종 이상을 사용할 수도 있다. 혼합량은 0.001 중량% 내지 10 중량%의 범위가 바람직하고, 0.05 중량% 내지 3 중량%의 범위가 보다 바람직하며, 0.1 중량% 내지 3 중량%가 보다 바람직하다. 그러나 이들의 양은 상기 비틀림각 θ와 기판간의 두께 d에 따라서, 소정의 유기나선 피치로 하는 것은 당연한 것이다.

투명성 전극 기판에 설치된 배향막에 의해서 수득되는 플레틸트각은 1°내지 20°의 범위로 선택하는 것이 바람직하고, 뒤틀림각이 30°내지 100°에서는 1°내지 4°의 플레틸트각이 바람직하고, 100° 내지 180°에서는 2°내지 6°의 플레틸트각이 바람직하며, 180°내지 260°에서는 3°내지 12°의 플레틸트각이 바람직하고, 260° 내지 360°에서는 6°내지 20°의 플레틸트각이 바람직하다.

또한, 본 발명은 화학식 1의 벤조산페닐 유도체 및 그 제조 중간체로서 화학식 2의 2-플루오로-4-(3-알케닐) 벤조산을 제공한다. R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고, 수소원자 또는 메틸기가 바람직하다. 또한 R이 알킬기인 경우, 이중결합의 입체는 트랜스 배치가 바람직하다. X, Y 및 Z는 독립적으로 불소 원자 또는 수소원자이나, 유전율 이방성을 증대시켜 그 임계치 전압 저감 효과를 높이기 위해서는 X, Y 및 Z의 하나 이상이 불소 원자인 것이 바람직하고, 2개 이상이 플루오로 원자인 것이 더욱 바람직하다. 또한, X, Y 및 Z가 모두 플루오로 원자인 경우에는 용해성 및 액정성이 약간 저하되기 때문에 적어도 하나는 수소원자인 것이 바람직하다. 따라서, Z가 플루오로 원자인 경우에는 X가 플루오로 원자이고, Y가 수소원자인 것이 가장 바람직하고, Z가 수소원자인 경우에는 X 및 Y가 모두 플루오로 원자인 것이 가장 바람직하다.

이하, 본 발명에 관련된 화학식 1의 벤조산페닐 유도체의 제조방법의 예에대해 기술한다. 즉 화학식 2의 불소 치환 4-(3-알케닐)벤조산을 염화티오닐 등의 염소화제에서 대응시킨 산클로라이드로서, 이어서 이들 화학식 4의 4-시아노페놀 또는 이의 플루오로 치환체와 피리딘 등의 염기 존재하에 반응시켜 화학식 1을 용이하게 수득할 수 있다. 또는 화학식 2의 화합물을, 산클로라이드로 유도하지 않고, 직접 화학식 4의 화합물과 디사이클로헥실카본디이미드(DCC) 등의 축합제 존재하에 반응시킴으로써 수득할 수가 있다.

화학식 1

화학식 2

상기식에서,

R, Z, X 및 Y는 상기 정의한 바와 같다.

여기서 화학식 2의 불소 치환 4-(3-알케닐)벤조산은 이의 Z에 따라서 하기와 같이 제조할 수 있다.

(a) Z가 플루오로 원자를 나타내는 경우

1) 3,5-디플루오로-1-브로모벤젠(5a)로부터 조제한 그리나드 반응제 또는 페닐리튬 반응제를 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 등의 포르밀화제와 반응시키고, 이어서 수소화붕산나트륨 등의 환원제로 처리함으로써 3,5-디플루오로벤질알콜(6a)를 수득한다. 또는 화학식 6a의 화합물은 그리나드 반응제 또는 페닐리튬 반응제를, 포르밀화제로 전환시켜 포름알데히드와 반응시킴으로써 1 공정으로 수득할 수도 있다.

또한 화학식 6a의 화합물을 브롬화시켜 수득한 3,5-디플루오로벤질브로마이드(7a)에 화학식 8a의 그리나드 반응제를 반응시킴으로써 화학식 9a의 3,5-디플루오로-1-(3-알케닐)벤젠을 수득한다. 또는 화학식 8a의 화합물로 변환시켜 화학식 8b의 그리나드 반응제와 반응시키고, 이어서 삼중결합을 액체 암모니아나 저급 아민 중에서 나트륨 또는 리튬 등의 알카리 금속에 의해 트랜스로 환원에 의해서도 화학식 9a의 화합물을 수득할 수 있으며, R이 알킬기를 나타내는 경우에는 후자의 방법이 바람직하다. 이것을 부틸리튬 등의 알킬리튬으로 티오화한 후, 이산화탄소와 반응시킴으로써 화학식 2의 플루오로 4-(3-알케닐)벤조산 중에서, Z가 플루오로 원자를 나타내는 경우의 2,6-디플루오로-4-(3-알케닐)벤조산(2aa)를 수득할 수 있다.

상기식에서,

R은 상기 정의한 바와 같고,

W는 염소 또는 불소원자이다.

2) 또는 화학식 5a의 화합물에서 조제한 그리나드 반응제 또는 페닐리튬 반응제를 화학식 10의 불포화 카복실산의 유도체로 반응시키고, 필요에 따라서 가수분해시킴으로써 화학식 11a의 화합물을 수득한다. 이 카보닐기를 환원하는 것에 의해 상기의 화학식 9a의 화합물을 수득할 수 있다.

상기식에서,

R은 상기 정의한 바와 같고,

G는 CN, COOR' 또는 COCl이고, 여기서 R'은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.

(b) Z가 수소원자를 나타내는 경우

3) 3-플루오로-1-브로모벤젠(5b)로부터 조제한 그리나드 반응제 또는 페닐리튬 반응제를 (a)의 가)와 마찬가지로 반응시켜, 하기와 같이 화학식 9b의 화합물을 수득한다. 이것을 아세틸화한 후 차아염소산염으로 산화시킴으로써, 화학식 2의 불소 치환 4-(3-알케닐)벤조산중, Z가 수소원자를 나타내는 경우의 2-플루오로-4-(3-알케닐)벤조산(2bb)를 수득할 수 있다.

상기식에서,

R은 상기 정의한 바와 같다.

4) 또는 화학식 9b의 화합물을 루이스 존재하에 옥살산 디클로라이드와 반응시킴으로써 화학식 2bb의 화합물로부터 유도되는 산클로라이드를 직접 수득할 수 있다.

5) 또는 3-플루오로-1-브로모벤젠(5b)로 변환시켜, 보호된 카복실기를 함유하는 화합물(5c)를 사용하고, 상기한 나) 또는 다)와 동일한 방법으로, 화학식 7b의 화합물을 수득할 수 있다. 이 탈보호기에 의해 화학식 2bb의 벤조산 유도체를 수득할 수도 있다.

상기식에서,

P는 4,4-디메틸-1,3-옥사졸린-2-일기와 같은 카복실기의 보호기이고,

R은 상기 정의한 바와 같다.

이들 화학식 2의 불소 치환-4-(3-알케닐)벤조산 및 2,6-디플루오로-4-(3-알케닐)벤조산은 신규한 화합물이며, 본 발명에 있어서의 화학식 1의 화합물 외에, 여러 가지의 액정 화합물의 제조 중간체로서 상당히 유용한 화합물이고, 본 발명은 이 화학식 2의 화합물도 제공한다.

상기 제조방법에 의해 제조된 화학식 1의 화합물의 대표예를 표 1에 나타낸다.

상기표 중에서,

Cr은 결정상이고,

I는 등방성 액체상을 각각 나타내고,

상전이온도는 (℃)를 나타낸다.

본 발명의 화합물(I)의 구조적인 특징은 측쇄기로서 알킬기로 전환시켜 3-알케닐기를 갖는데 있다. 측쇄로서 알케닐기를 갖는 화합물은 이전부터 공지되어 있고, 대응하는 측쇄가 알킬기의 화합물과 비교하여 다양한 특징을 갖는다고 보고되어 있지만, 3-알케닐기가 벤조산 골격에 직접 연결된 화합물은 적고, 또한 화학식 1f의 화합물과 같은 강 P형의 화합물이면서 벤조산 골격에도 플루오로가 도입된 예는 공지되어 있지 않다. 본 화합물에서는 그 구조에 이 특징을 부여함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다.

또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 화학식 1의 화합물은 단독으로는 네마틱 액정성을 나타내지 않는 것도 있다. 그렇지만, 호스트 액정 조성물에 첨가한 경우의 네마틱상 상한 온도(T_N-1)의 강하 온도 정도는 화학식 1f의 화합물과 적어도 같은 정도이고, 치환 플루오로 수가 적은 그룹 A1과 비교하여 그다지 큰 것이 아니다. 또한, 융점이 비교적 낮고 다른 액정 조성물과의 상용성에도 우수하므로, 석출 등이 생길 우려가 적다. 따라서, 다른 액정 화합물과의 혼합물의 상태에서, 특히 TN형이나 STN형이라는 전계효과형 표시 셀의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

이와 같이, 화학식 1의 화합물과 혼합하여 사용할 수 있는 네마틱 액정 화합물의 바람직한 대표예로서는 예를 들면, 벤조산페닐 유도체, 사이클로헥산카복실산페닐 유도체, 사이클로헥산카복실산비페닐-4-일 유도체, 사이클로헥산카복실산카보닐옥시벤조산페닐 유도체, 사이클로헥실벤조산페닐 유도체, 사이클로헥실벤조산사이클로헥실유도체, 비페닐 유도체, 사이클로헥실벤젠 유도체, 테르페닐 유도체 비사이클로헥산유도체, 4-사이클로헥실비페닐 유도체, 4-페닐비사이클로헥산 유도체, 테르사이클로헥산 유도체, 1,2-디사이클로헥실에탄 유도체, 1,2-디페닐에탄 유도체, 1,2-디페닐에틴 유도체, (2-사이클로헥실에틸)벤젠 유도체, 4-펜에틸비사이클로헥산유도체, 4-(2-사이클로헥실에틸)비페닐 유도체, 1-(4-페닐)사이클로헥실-2-사이클로헥실에탄 유도체, 1-(4-사이클로헥실페닐)-2-페닐에틴 유도체, 페닐피리미딘 유도체, (4-비페닐-4-일)피리미딘 유도체, 페닐피리딘 유도체, (4-비페닐-4-일)피리딘 유도체 등을 들 수 있다.

본 발명의 액정 조성물은 상기된 액정성분 A, B, C를 함유함으로써 수득할 수 있다. 이와 같이 하기의 바람직한 예로서 네마틱 액정 조성물(1-01) 내지 (1-16)을 나타내지만, 본 발명은 이들의 예에 한정되는 것이 아니다. 이들 예시한 것은 예를 들면, 네마틱 액정 조성물(1-01) 내지(1-05), (1-11) 내지 (1-16)은 TN-LCD용으로서, 네마틱 액정 조성물(1-06) 내지 (1-09)는 STN-LCD용으로서, 네마틱 액정 조성물(1-16)은 PDLC, PN-LCD용으로서 사용할 수 있다. 또한, 이들의 예로 나타낸 화합물(1-0101) 내지 (1-1610)의 1종 또는 복수의 화합물을 소존의 목적이나 용도에 대하여 화학식 1a 내지 3d의 화합물, 보다 구체적으로는 화학식 1a 내지 1r의 기본 구조이며, 측쇄기가 (Ⅰ-a) 내지 (Ⅰ-bc)의 화합물, 화학식(Ⅱ-1a) 내지 (Ⅱ-4g)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅱ-5a) 내지 (Ⅱ-5r)에서, 극성기의 부분 구조가 화학식(Ⅱ-6a) 내지 (Ⅱ-6r)의 화합물, 화학식(Ⅲ-1a) 내지 (Ⅲ-4o)의 기본 구조이고, 측쇄기가 (Ⅲ-5a) 내지 (Ⅲ-bf)의 화합물과 치환하여 사용할 수 있다. 바람직한 조성예인 네마틱 액정 조성물(1-01) 내지 (1-16)을 하기에 나타낸다.

네마틱 액정 조성물(1-01)

표 1 화학식 1의 화합물의 상(相)전이온도

네마틱 액정 조성물(1-02)

네마틱 액정 조성물(1-03)

네마틱 액정 조성물(1-04)

네마틱 액정 조성물(1-05)

네마틱 액정 조성물(1-06)

네마틱 액정 조성물(1-07)

네마틱 액정 조성물(1-08)

네마틱 액정 조성물(1-09)

네마틱 액정 조성물(1-10)

네마틱 액정 조성물(1-11)

상기 네마틱 액정 조성물(1-10)에서의 특성치를 하기에 나타낸다.

T_N-ⅰ: 88.6℃

T_→N: 70℃

△ε: 8.6

△n: 0.168

TN-LCD를 구성했을 때의 임계치 전압(Vth): 2.01V(8μ)

TN-LCD를 구성했을 때의 급준성(γ): 1.15

STN-LCD를 구성했을 때의 임계치 전압(Vth): 2.27V

STN-LCD를 구성했을 때의 급준성(γ): 1.028

네마틱 액정 조성물(1-12)

상기의 네마틱 액정 조성물(1-11)에서의 특성치를 하기에 나타낸다.

T_N-ⅰ: 70.1℃

T_→N: -70℃

△ε: 7.1

△n: 0.084

TN-LCD를 구성했을 때의 임계치 전압(Vth): 1.66V(8μ)

TN-LCD를 구성했을 때의 급준성(γ): 1.17

네마틱 액정 조성물(1-13)

네마틱 액정 조성물(1-14)

상기의 네마틱 액정 조성물(1-14)에서의 특성치를 하기에 나타낸다.

T_N-ⅰ: 97.1℃

T_→N: -70℃

△ε: 7.6

△n: 0.058

TN-LCD를 구성했을 때의 임계치 전압(Vth): 1.78V(8μ)

TN-LCD를 구성했을 때의 급준성(γ): 1.15

네마틱 액정 조성물(1-15)

네마틱 액정 조성물(1-16)

현재, 액정 표시 장치는 격심한 가격 경쟁 상태에 있다. 이러한 상황에서, 액정 재료에는 다양한 용도에 대한 표시 특성의 최적화를 어떻게 간편하게 되는하는가가 과제이고, 2종의 액정 재료로 이루어진 2볼트나 4종의 액정 재료로 이루어진 4볼트와 같은 시스템화된 액정 재료가 요구되고 있다. 그 대표적인 특성은 임계치 전압, 복굴절율, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도가 있다. 예를 들면, 다른 특성이 동등하고, 임계치 전압만이 보다 높은 액정 재료와 보다 낮은 액정 재료로 이루어진 2볼트 시스템을 이용하면, 사용하는 구동 전자 부픔 등에 제약되지 않고, 2종의 액정 재료를 적시 조합함으로써, 보다 신속하고 저렴하게 대응 가능하다. 본 발명은 이 관점에도 대응되는 유용한 것이고, 네마틱 액정 조성물(1-01) 내지 (1-16) 및 일부 치환하여 수득한 조성물들을 서로 적시 혼합하여 사용할 수 있다. 이들의 사용방법은 당연히 후술하는 실시예를 포함하여 수행할 수 있다.

이하에 본 발명의 실시예를 예시하고, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 상전이 온도의 측정은 조절 스테이지를 구비한 편광 현미경 및 시차 주사 열량계(DSC)를 병용하여 수행한다. 또한, 화합물의 구조는 핵자기공명 스펙트럼(¹H-NMR,¹³C-NMR,¹⁹F-NMR), 적외공명 스펙트럼(IR), 질량 스펙트럼(MS) 등에 의해 확인한다.

하기, (%)는 (중량 %)을 나타낸다.

(실시예 1)

2,6-디플루오로-4-(3-부테닐)벤조산의 합성

(1-a) 3,5-디플루오로펜즈알데히드의 합성

마그네슘 28g을 테트라하이드로프란(THF) 60ml에 현탁시키고, 3,5-디플루오로-1-브로모벤젠 200g의 THF 800ml 용액을 용매가 온화하게 환류하는 속도로 적가한다. 적가 후, 또한 실온으로 1시 교반하여, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 91g을 적가한다. 적가 후, 10% 염산 1000ml을 첨가하여 1시간 교반한다. 아세테이트산에틸 1000ml로 추출하여, 포화 식염수로 2회 세척하여, 무수황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 증류 제거하고, 3,5-디플루오로알데히드 125g을 수득한다.

(1-b) 3,5-디플루오로벤질알콜의 합성

수소화붕소나트륨 20g를 에탄올 80ml에 현탁(일부 용해)시키고, 3,5-디플루오로벤즈알데히드 125g의 에탄올 380ml 용액을 빙냉온도에서 적가한다. 적가 후 또한 1시간 교반하고, 용매를 증류 제거하여, 물 400ml를 첨가한다. 아세테이트산에틸 700ml에서 추출하여, 물, 포화 식염수로 순차 세척하고, 무수염산나트륨으로 건조한다. 용매를 증류 제거하고, 3,5-디플루오로벤질알콜 120g을 수득한다.

(1-c) 3,5-디플루오로벤질브로마이드의 합성

3,5-디플루오로벤질알콜 120g에 48% 브롬화수소산 120ml를 첨가한다. 실온으로 황산 120ml을 적가하고, 적가 후 또한, 3시간 교반한다. 반응 용액을 깨뜨린 얼음에 부어, 헥산 600ml에서 추출하여, 물, 포화 식염수로 순차 세척하고, 무수황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 증류 제거하고, 3,5-디플루오로벤질브로마이드 176g을 수득한다.

(1-d) 3,5-디플루오로-1-(3-부테닐)벤젠의 합성

3,5-디플루오로벤질브로마이드 176g을 THF300ml에 용해하고, 실온으로 아릴마그네슘클로라이드의 THF 용액(2mol/1) 450ml을 적가한다. 또한 1시간 교반하여, 물 300ml을 적가한다. 헥산 800ml에서 추출하여, 포화식염수로 2회 세척하고, 무수황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 증류 제거한 후 감압하에 증류(79 내지 82℃/20mmHg)하고, 3,5-디플루오로-1-(3-부테닐)벤젠 104g을 수득한다.

(1-e) 2,6-디플루오로-4-(3-부테닐) 벤조산의 합성

3,5-디플루오로-1-(3-부테닐) 벤젠 50g을 THF 200ml에 용해하여, -60℃에 냉각한다. -40℃ 이하를 유지하는 속도로, n-부틸리튬의 헥산 용액(1.59mo1/1) 190 ml를 적가하여, 적가 종료 후, 또한 1시간 교반한다. 이 용매내에, 온도가 -40℃ 이하를 갖는 속도로 탄산가스를 불어넣는다. 발열이 없어진 후, 또한, 1시간 교반하고, 실온으로 되돌린다. 10% 염산, 130ml을 첨가하여, 아세테이트산에틸 400ml에서 추출하여, 포화식염수로 2회 세척하여, 물수황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 증류 제거하여, 2,6-디플루오로-4-(3-부테닐) 벤조산 62g을 수득한다.

(실시예 2)

2-플루오로-4-(3-펜테닐) 벤조산의 합성

(2-a) 2-(4-포르밀-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 합성

2-(4-브로모-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘(이 화합물은 4-브로모-2-플루오로벤조산을 염산티오닐로 산클로라이드로하여, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올과 반응시키고, 또한 염화티오닐과 반응시킴으로써 합성한다)을 THF 중 마그네슘과 반응시켜 그리나드 반응제를 제조한다. 이것에 (1-a)와 마찬가지로, DMF를 반응시키고, 2-(4-포르밀-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 백색 결정을 수득한다.

(2-b) 2-(4-하이드록시메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 합성

(2-a)에서 수득한 2-(4-포르밀-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘을 (1-b)와 마찬가지로 수소화붕소나트륨으로 환원하여 2-(4-하이드록시메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 백색 결정을 수득한다.

(2-c) 2-(4-브로모메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 합성

THF 및 4브롬화메탄의 혼합액 중에 (2-b)에서 수득한 2-(4-하이드록시메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘을 용해시키고, 트리페닐포스핀을 첨가하여 1시간 가열 환류시킨다. 냉각 후, 헥산을 첨가하여 교반하고, 석출한 트리페닐포스핀을 여과 제거한다. 용매를 증류 제거한 후 헥산으로 재결정시키고, 2-(4-브로모메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 백색 결정을 수득한다.

(2-d) 2-[4-3-펜틴-1-일)-2-플루오로]페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 합성

2-(4-브로모메틸-2-플루오로)페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 THF 용액에, 1-클로로-2-부텐으로 조제한 그리나드 반응제를 적가한다. 이하, (1-d)와 마찬가지로하여, 2-[4-(3-펜틴-1-일)-2-플루오로]페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 백색 결정을 수득한다.

(2-e) 2-[4-(트랜스-3-펜틴-1-일)-2-플루오로]페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 합성

-40℃에 냉각한 액체 암모니아에 리튬을 용해하고, 이것에 (2-d)에서 수득한 2-[4-(3-펜틴-1-일)-2-플루오로]페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘 및 t-부틸알콜의 THF 용액을 적가한다. 염화암모늄을 첨가한 후, 암모니아를 증류 제거한다. 톨루엔에 용해 후, 물로 세척하고, 용매를 증류 제거하여 2-[트랜스-4-디메틸-1,3-옥사졸리딘의 백색 결정을 수득한다.

(2-f) 2-플루오로-4-(트랜스-3-펜틴-1-일)벤조산의 합성

(2-e)에서 수득된 2-[4-(트랜스-3-펜틴-1-일)-2플루오로]페닐-4,4-디메틸-1,3-옥사졸리딘을 에탄올에 용해하고, 10% 염산을 첨가하고, 실온에서 4시간 교반시킨다. 에탄올의 대부분을 증류 제거한 후, 톨루엔으로 추출하여 수득된 조생성물을 헥산으로 재결정시키고 2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산의 백색 결정을 수득한다.

(실시예 3)

2,6-디플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산-3-플루오로-4-시아노페닐(Ⅰ)-1의 합성

실시예 1에서 수득된 2,6-디플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 15g을 디클로로메탄 45m1에 용해하고, 염화티오닐 13g 및 피리딘 0.lml을 첨가하여, 6시간 가열 환류시킨다. 용매를 증류 제거하여 수득된 산클로라이드를 3-플루오로-4-시아노페놀l0g과 함께 디클로로메탄 60ml에 용해하여, 피리딘 9g을 실온으로 적가한다. 적가한 후, 또 1시간 교반하고, 10% 염산 60ml을 첨가한다. 유기층을 분리하고, 물, 포화탄산수소, 나트륨, 물, 포화식염수로 순차 세척하고, 무수황산나트륨으로 건조시킨다. 용매를 증류 제거하고, 실리카겔 칼람크로마토그래피(톨루엔으로 정제하고, 또한 메탄올로부터 재결정하여, 2,6-디플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 3-플루오로-4-시아노페닐 13g을 수득한다.

2,6-디플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(3-부텐-l-일)벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일) 벤조산 3-플루오로-4-시아노페닐

2,6-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐 -1-일) 벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 3-플루오로-4-시아노페닐

2,6-디플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐

(실시예 4)

2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산3,5-디플루오로-4-시아노페닐(Ⅰ)-2의 합성

실시예 2에서 수득한 2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산으로부터 실시예 3과 동일하게 2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐(Ⅰ)-2를 수득한다.

이와 동일하게 하기의 화합물을 수득한다.

2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2-플루오로-4-(트랜스-3-펜텐-1-일)벤조산 3-플루오로-4-시아노페닐

2-플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2-플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 2-플루오로-4-시아노페닐

2-플루오로-4-(3-부텐-1-일)벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐

2-플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 4-시아노페닐

2-플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 3-플루오로-4-시아노페닐

2-플루오로-4-(트랜스-3-헥센-1-일)벤조산 3,5-디플루오로-4-시아노페닐

이하, 본 발명의 조성물에 관해서 더욱 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예의 조성물에 있어서의 (%)는 (중량%)를 의미하고, -(CH₂)₂-와 -C₂H₄-또는-(CH₂)₄-와 -C₄H₆-은 동일하다.

실시예 중, 액정 조성물의 물성 특성 및 TN-LCD를 구성한 액정표시장치의 표시 특성은 아래와 같다.

T_N-1: 네마틱상-등방성 액체상 전이온도(℃)

T_→N: 고체상 또는 스메틱상-네마틱상 전이온도(℃)

△ε : 20℃에서의 유전율 이방성

△n : 20℃에서의 복굴절율

η : 20℃에서의 점도(c.p.)

Vth : TN-LCD를 구성하였을 때의 20℃에서의 임계치 전압(V)

γ : 20℃에서의 급준성, 포화전압(Vsat)과 Vth의 비

τr=τd: 20℃에서의 0V로부터 소정의 전압을 인가한 경우에 상승시간을 τr로 하고, 소정의 전압을 인가한 후 전압 무인가로 한 경우의 하강 시간을 τd로 하였을 때, 양자가 같게 되는 시간.

조성물의 화학적 안정성은 액정 조성물 2g을 앰플관에 넣어, 진공탈기후 질소 치환의 처리를 하여 봉입하고, 150℃, 1시간의 가열 촉진 테스트를 수행한다. 이 액정 조성물의 테스트전의 비저항, 가열촉진 테스트 후의 비저항, 테스트전의 전압 유지율, 가열 촉진 테스트 후, 전압 유지율을 측정한다.

또한, 실시예에서 나타낸 화합물의 1종류 또는 복수의 화합물을, 소존의 목적이나 용도에 대해서 화학식 1a 내지 3d의 화합물과 치환되어 사용할 수 있지만, 이러한 예를 나타내는 경우, 구체적인 화합물을 아래 예의 형식으로 나타낸다.

액정성분 A

화학식 1j의 예 화합물(2-11): 측쇄기(Ⅰ-ah) 기본 구조(1j)

화학식 1m의 예 화합물(2-12): 측쇄기(Ⅰ-ah) 기본 구조(1m)

화학식 1p의 예 화합물(2-13): 측쇄기(Ⅰ-ah) 기본 구조(1p)

액정성분 B

화학식 2a의 예 화합물(2-21): 측쇄기(Ⅱ-5a) 기본 구조(Ⅱ-1a) 극성기(Ⅱ-6a)

화학식 2b의 예 화합물(2-22): 측쇄기(Ⅱ-5a) 기본 구조(Ⅱ-2a) 극성기(Ⅱ-6a)

화학식 2c의 예 화합물(2-23): 측쇄기(Ⅱ-5a) 기본 구조(Ⅱ-3a) 극성기(Ⅱ-6a)

화학식 2d의 예 화합물(2-24): 측쇄기(Ⅱ-5a) 기본 구조(Ⅱ-4a) 극성기(Ⅱ-6a)

액정성분 C

화학식 3a의 예 화합물(2-31): 측쇄기(Ⅲ-5b) 기본 구조(Ⅱ-3a) 측쇄기(Ⅲ-5b)

화학식3b의 예 화합물(2-32) : 측쇄기(Ⅲ5b) 기본구조(Ⅲ2a) 측쇄기(Ⅲ5b)

화학식 3c의 예 화합물(2-33) : 측쇄기(Ⅲ5b) 기본구조(Ⅲ3a) 측쇄기(Ⅲ5b)

화학식 3d의 예 화합물(2-34) : 측쇄기(Ⅲ5b) 기본구조(Ⅲ4a) 측쇄기(Ⅲ5b)

액정성분 A

액정성분 B

액정성분 C

(실시예 5 및 비교예 1)

본 발명에 관련된 일반식(Ⅲ1b)의 화합물로 이루어진 하기 조성의 호스트 액정 조성물(H)

(등량 혼합물)을 조제한다. 이것은 본 발명에 있어서의 액정성분 C에 상응한다. 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 72.5 ℃

T→N : +17.0 ℃

△ε: -1.3

△n : 0.085

Vth : -

이 호스트 액정(H)의 90% 및 종래 사용하는 하기의 화합물(A)

의 10%로 이루어진, 비교를 위한 액정 조성물(H-A)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 65.5 ℃

△ε: 3.0

△n : 0.093

Vth : 2.38 V

다음으로, 표 1에 나타낸 본 발명의 화합물 (Ⅰ)-1을 (H)에 동량(10%)을 가하여 액정 조성물(H-1)을 조제하고, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 62.0 ℃

△ε: 2.6

△n : 0.088

Vth : 1.96 V

이 본 발명에 관련된 (H-1)의 TN-1은 62.0℃이고, 조성물(H-A)보다 조금 낮아진다. 또한, 유전률 이방성(△ε)이 10% 이상 작아짐에도 불구하고, 그 역치전압(Vth)이 0.4V 이상이나 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 응답은 늦지 않는다. 이어서 이 (H-1)을 0℃에서 방치하나, 1주일간 방치해도 결정의 석출이나 상분리은 관찰할 수 없다. 또한, -40℃로 방치하고 결정화시켜 그 융점을 측정한 바, 4℃이다.

(비교예 2)

상기한 실시예 5 및 비교예 1과 동일하게, 종래 사용하는 하기의 화합물(B)

(B)

을 호스트 액정(H)에 동량(10%)을 가하고 비교를 위한 액정 조성물(H-B)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 이하와 같다.

TN-1 : 64.1 ℃

△ε: 3.4

△n : 0.091

Vth : 2.30 V

(H-B)의 TN-1은 64.1℃로, (H-A)보다 조금 낮으나, (H-1)보다는 조금 높아 진다. 역치 전압은, (H-A)와 비교해도 조금 밖에 감소되지 않고, (H-1)에는 아직 못 미친다는 것을 알 수 있다.

(비교예 3)

상기와 동일하게, 종래 사용하는 하기 화합물(C)

(C)

을 호스트 액정(H)에 동량(10%)을 가하여 비교를 위한 액정 조성물(H-C)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 이하와 같다.

TN-1 : 63.0 ℃

△ε: 3.5

△n : 0.089

Vth : 2.15 V

(H-C)의 T_N-1는, 63.0℃로, (H-1)과 거의 동일한 정도이다. 또한, (H-C)의 유전률 이방성은 대단히 크고, 그 때문에 역치전압은 (H-A)나 (H-B)와 비교하면 크게 개선된다. 그러나, (H-1)과 비교하면 보다 큰 유전률 이방성을 갖음에도 불구하고, 그 역치전압은 약 0.2V 높아 그 감소 효과에 있어서 훨씬 못미치는 것을 알 수 있다. 또한, 이 (H-C)를 0℃에서 방치한 바, 3일 이내에 결정화하고, 그 융점을 측정해진 바, 18℃로 높다.

상기로부터, 본 발명의 화학식 1의 화합물이 종래의 강 p형 벤조산 페닐 유도체와 비교하여, 뛰어난 역치전압의 감소 효과를 가지며, 그 위에 상용성에도 뛰어난 것이 분명하다.

(실시예 6)

다음으로 표 1에 나타낸 본 발명의 화합물(Ⅰ)-2를 (H)에 동량(10%)을 가하여 액정 조성물(H-2)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 이하와 같다.

TN-1 : 66.0 ℃

△ε: 3.7

△n : 0.091

Vth : 1.89 V

이 (H-2)의 TN-1은, 62.5℃로, (H-1)보다 약간 높아진다. 유전률 이방성(△ε)이 (H-1)보다 커져, 그 역치전압(Vth)은 더욱 크게 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 (H-2)를 0℃에서 방치하나, 1주일간 방치해도 역시 결정의 석출이나 상분리는 관찰할 수 없다.

(실시예 7 및 비교예 4)

호스트 액정(H)에, 본 발명에 있어서 필수성분인 액정성분 A에 상당하는 화학식(Ⅰ)-1의 화합물, 화학식(Ⅰ)-3의 화합물을 함유하는 본 발명의 액정 조성물과 비교를 위한 화학식(D), 화학식(E)의 화합물

을 각각 혼합한 본 발명의 액정 조성물을 조제하였다. 화학식 (Ⅰ)-1의 화합물을 함유하는 액정 조성물에 관해서는, 상기한 호스트 액정(H)에 대한 화학식 (Ⅰ)-1의 화합물의 함유비율을 10중량%, 15중량%, 20중량%, 25중량% 및 30중량%로 하여서, 각각 5종의 액정 조성물을 조정한다. 식(D)을 함유하는 액정 조성물의 경우도, 화학식 (Ⅰ)-1의 경우와 마찬가지로 하여 액정 조성물을 조정한다. 또한, 화학식(Ⅰ)-3의 화합물을 함유하는 액정 조성물에 관해서는, 상기의 호스트 액정(H)에 대한 식(Ⅰ)-3의 화합물의 함유율을 10중량%, 15중량%, 20중량%으로 하여서, 각각 3종의 액정 조성물을 조정한다. 화학식(E)을 함유하는 액정 조성물의 경우도, 식(Ⅰ)-3의 경우와 동일하게 액정 조성물을 조정한다.

상기한 바와 동일하게 조정한 액정 조성물 각각에 관해서, 20℃에 있어서의 점도 및 하한치 전압을 측정한다. 도 1은 측정 결과를 나타낸 것이다.

도 1이 나타내는 결과로부터 분명한 것 같이, 액정성분 C로 이루어지는 호스트 액정(H)에, 본 발명의 네마틱 액정 조성물에서 필수성분인 액정성분 A에 해당하는 화학식(Ⅰ)-1 또는 (Ⅰ)-3의 화합물을 첨가하여 수득하는 본 발명에 관련한 네마틱 액정 조성물은, 액정성분 A에 상당하지 않는 비교 화합물(D) 또는 (E)를 함유하는 본 발명 외의 액정조성물과 비교하여, 구동 전압의 크기에 대하여서 보다 작은 점성인 것이 확인된다.

이 효과는, -10∼2의 유전율 이방성을 갖는 2종 이상의 화합물로 이루어지는 액정성분 C의 점성이 작을수록 달성되기 쉬운 경향이 있고, 액정성분 C만의 점성이 25 c.p. 이하가 바람직하고, 15 c.p. 이하가 보다 바람직하며, 10 c.p. 이하가 더욱 바람직하고, 8 c.p. 이하가 특히 바람직하다. 특히, 측쇄기가 알케닐기를 갖는 화학식 1j 내지 1r의 화합물을 액정성분 A로서 사용한 경우에는, 액정성분 C로서 일반식(Ⅲ-1a)∼(Ⅲ-1d), (Ⅲ-2a) (Ⅲ-2f), (Ⅲ-3a) (Ⅲ-3h)의 화합물, 특히 바람직한 구체적인 화합물로서는 소군(Ⅲaⅰ)∼(Ⅲ-av), (Ⅲbⅰ)∼(Ⅲ-bⅲ), (Ⅲcⅰ)∼(Ⅲ-cⅲ)의 화합물을 함유시켜 사용하는 것이 점성의 개선에 바람직하다. 이러한 사용에 의해, 그룹 A4∼A6의 화합물 식을 함유하는 네마틱 액정 조성물의 점성은 더욱 개량된다.

(실시예 8)

네마틱 액정 조성물(3-01)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-01)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 이하와 같다.

TN-1 : 85.2 ℃

T→N : -30.0 ℃

Vth : 1.61 V

△ε: 7.2

△n : 0.169

η : 20.0 c.p.

테스트 전의 비(比)저항 : 8. 4 × 10¹²Ω·cm

가열촉진 테스트 뒤의 비(比)저항 : 4. 0 × 10¹²Ω·cm

이 네마틱 액정 조성물은 가열촉진 테스트한 후의 비저항이 높다는 사실로부터, 열에 안정적이라는 것을 이해할 수 있다. 또한 이 조성물을 구성 재료로 하는 트위스티드 네마틱 및 수퍼 트위스티드 네마틱 액정표시장치를 제작한 바, 플리커가 발생하지 않는 뛰어난 것이라는 것을 확인할 수 있다.

더욱이 이 네마틱 액정 조성물에 키랄 물질'S-811'(머크사제)을 첨가하여 혼합액정을 조제한다. 한편, 마주 향하는 평면 투명전극 상에 '선에버610'(닛산카가쿠사제)의 유기막을 러빙하고 배향막을 형성하여, 트위스트 각 2 20도의 STN-LCD 표시용 셀을 제작한다. 상기의 혼합액정을 이 셀에 주입하여 액정표시장치를 구성, 표시특성을 측정한다. 그 결과, 하한치 전압이 낮고, 고시분할 특성이 우수해, 표시화면의 번짐이나 크로스토크 현상이 개선되어, 신속한 응답성을 가져, 시차가 작은 시각 특성이라는 특별한 효과를 갖는 STN-LCD 표시 특성을 나타내는 액정표시 장치를 수득한다.

또, 키랄 물질은 키랄 물질의 첨가에 의한 혼합액정 고유의 나선 피치 P와 표시용 셀의 셀 두께 d가, △n·d= 0.85, d/P=0.53이 되도록 첨가한다.

또한, 셀 두께 d가 3.0μm의 TN-LCD를 구성하여 그 표시특성을 측정한 바, 하한치 전압이 1.39V, 응답 속도가 1.2msec이다. TN-LCD 표시특성을 나타내는 액정표시장치를 수득할 수 있다.

본 실시예의 네마틱 액정 조성물의 화합물(3-0l03)을 화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1p)로 바꾼 네마틱 액정 조성물을 제작한다. 이렇게 하여 제작한 네마틱 액정 조성물을 '조성물(3-01-01)=화합물(3-0103) → 화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1p)'로 하여 하기에 기술한다.

조성물(301-02)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1p)극성기

조성물(301-03)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1p)극성기

조성물(301-04)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1p)극성기

조성물(301-05)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1q)극성기

조성물(301-06)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1r)극성기

조성물(301-07)=화합물(3-0103)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1s)극성기

이들 네마틱 액정 조성물(3-01-01)∼(3-01-07)의 표시특성은, 본 실시예와 동일하게, 양호한 결과를 수득한다.

(실시예 9)

네마틱 액정 조성물(3-02)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-02)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 이하와 같았다.

TN-1 : 100.0 ℃

T→N : -40.0 ℃

Vth : 1.80 V

△ε: 6.9

△n : 0.114

η : 12.3 c.p.

테스트 전의 비(比)저항 : 4. 1 × 10¹³Ω·cm

가열촉진 테스트 뒤의 비(比)저항 : 1. 0 × 10¹³Ω·cm

이 네마틱 액정 조성물은 가열 촉진 테스트 후의 비저항이 높아짐으로써 열에 안정적이라는 것을 이해할 수 있다. 또한 이 조성물을 구성 재료로 하는 트위스티드 네마틱 및 수퍼 트위스티드 네마틱 액정표시장치를 제작한 바, 플리커가 발생하지 않는 우수한 것임을 확인할 수 있다.

또한, 여기서 제작한 TN-LCD를 이용하여 전기광학 특성의 -10℃∼60℃ 에서의 온도 의존성을 측정한 바, 1.7mV/℃로 뛰어난 표시특성을 나타내는 액정표시장치를 수득한다.

(실시예 10)

네마틱 액정 조성물(3-03)

으로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-03)을 제조하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같았다.

TN-1 : 74.0 ℃

T→N : -20.0 ℃

Vth : 1.32 V

△ε: 10.8

△n : 0.130

η : 13.9 c.p.

또한 이 네마틱 액정 조성물에 키랄 물질 'S-811'(머크사제)을 첨가하여 혼합액정을 조제한다. 한편, 마주 향하는 평면투명 전극상에 '선에버610'(닛산카가쿠사제)의 유기막을 러빙하여 배향막을 형성하고, 트위스트 각 220도의 STN-LCD 표시용 셀을 제작한다. 상기의 혼합액정을 이 셀에 주입하여 액정표시장치를 구성하고, 표시 특성을 측정한다. 그 결과, 하한치 전압이 낮고, 고시분할 특성이 뛰어나, 표시화면의 번짐이나 크로스토크 현상이 개선되고 신속한 응답성을 가져, 시차가 작은 시각 특성이라는 특별한 효과를 갖는 STN-LCD 표시 특성을 나타내는 액정표시장치를 수득한다.

또한, 키랄 물질은 키랄 물질의 첨가에 의한 혼합액정의 고유한 나선 피치 P와 표시용 셀의 셀 두께 d가, △n·d=0.85, d/P=0.53이 되도록 첨가한다.

(실시예 11)

네마틱 액정 조성물(3-04)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(304)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같았다.

TN-1 : 82.1 ℃

T→N : -30.0 ℃

Vth : 0.81 V

△ε: 21.2

△n : 0.107

η : 36.5 c.p.

테스트 전의 비(比)저항 : 8. 0 × 10¹¹Ω·cm

가열촉진 테스트 뒤의 비(比)저항 : 3. 2 × 10¹¹Ω·cm

이 네마틱 액정 조성물은 가열촉진 테스트 후의 비저항이 높아짐으로써 열에 안정적인 것을 이해할 수 있다. 또한 이 조성물을 구성 재료로 하는 트위스티드 네마틱 액정표시장치를 제작한 바, 플리커가 발생하지 않는 우수한 것임을 확인할 수 있다.

또한, 여기에서 제작한 TNLCD를 사용하여 전기광학 특성의 -10℃∼ 40℃에서의 온도 의존성을 측정한 바, 1.0 mV/℃로 우수한 표시 특성을 나타내는 액정표시장치를 수득한다. 또한, 저온에서의 응답성도 양호하다.

(실시예 12)

네마틱 액정 조성물(3-05)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-05)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 83.0 ℃

T→N : -70.0 ℃

Vth : 1.32 V

△ε: 10.0

△n : 0.094

η : 19.1 c.p.

테스트 전의 비(比)저항 : 4. 1 × 10¹²Ω·cm

가열촉진 테스트 뒤의 비(比)저항 : 1. 0 × 10¹²Ω·cm

이 네마틱 액정 조성물은 가열촉진 테스트 후의 비저항이 높아짐으로써 열에 안정적이라는 것을 이해할 수 있다. 또한 이 조성물을 구성 재료로서, '선에버610'의 배향막을 갖는 액정표시 셀을 제작한 바, 높은 틸트 각을 갖는다.

(실시예 13)

네마틱 액정 조성물(3-08)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-08)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 91.7 ℃

T→N : -50.0 ℃

Vth : 1.32 V

△ε: 18.9

△n : 0.145

η : 44.8 c.p.

또한, 네마틱 액정 조성물에 키랄 물질 'S-811'(머크사제)을 첨가하여 혼합액정을 조제한다. 한편, 마주 보는 평면투명 전극 상에 '선에버610'(닛산카가쿠사제)의 유기막을 러빙하여 배향막을 형성하고, 트위스트 각 240도의 STN-LCD 표시용 셀을 제작한다. 상기의 혼합액정을 이 셀에 주입하여 액정표시장치를 구성, 표시 특성을 측정한다. 그 결과, 하한치 전압이 낮고, 고시분할 특성에 뛰어나고 표시화면의 번짐이나 크로스토크 현상이 개선되어, 시차가 작은 시각 특성이라는 특별한 효과를 갖는 STN-LCD 표시 특성의 액정표시장치를 수득한다.

또한, 키랄 물질은 키랄 물질의 첨가에 의한 혼합액정의 고유 나선 피치 P와 표시용 셀의 셀 두께 d가, △n·d=0.85, d/P=0.53이 되도록 첨가한다.

트위스트 각 240도의 STN-LCD 표시 특성

Vth : 0.98 V

γ : 1.027

△(Vth)/△(T) : 1.3 mV/℃

이하, 실시예 8과 동일하게 하기의 네마틱 액정 조성물을 제작한다.

조성물(3-08-01)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1p)극성기

조성물(3-08-02)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1p)극성기

조성물(3-08-03)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1p)극성기

조성물(3-08-04)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1q)극성기

조성물(3-08-05)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1q)극성기

조성물(3-08-06)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1q)극성기

조성물(3-08-07)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-d)기본구조(1g)극성기

조성물(3-08-08)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1o)극성기

조성물(3-08-09)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1o)극성기

조성물(3-08-10)=화합물(3-0808)→화합물 : 측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1o)극성기

이들 네마틱 액정 조성물(3-08-01)∼(3-08-10)의 표시 특성은, 본 실시예와 같이, 양호한 결과를 수득한다. 이 중에서, 조성물(3-08-02), 조성물(3-08-05), 조성물(3-08-09)은 더욱 양호한 특성을 나타낸다.

(실시예 14)

네마틱 액정 조성물(3-09)

으로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-09)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 89.1 ℃

T→N : -50.0 ℃

Vth : 1.12 V

△ε: 16.7

△n : 0.144

η : 32.1 c.p.

또한, 네마틱 액정 조성물에 키랄 물질 'S-811'(머크사제)을 첨가하여 혼합액정을 조제한다. 한편, 마주 향하는 평면 투명전극 상에 '선에버610'(닛산카가쿠사제)의 유기막을 러빙해서 배향막을 형성하여, 트위스트 각 240도의 STNLCD 표시용 셀을 제작한다. 상기의 혼합액정을 이 셀에 주입하여 액정표시장치를 구성하고, 표시 특성을 측정한다. 그 결과, 하한치 전압이 낮고, 고시분할 특성에 뛰어나, 표시화면의 번짐이나 크로스토크 현상이 개선되어, 시차가 작은 시각 특성이라는 특별한 효과를 갖는 STNLCD 표시 특성의 액정표시장치를 수득한다.

트위스트 각 240도의 STNLCD 표시 특성

Vth : 0.99 V

γ : 1.029

△(Vth)/△(T) : 1.2 mV/℃

조성물(3-09-01)=화합물(3-0904)→화합물:측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1p)극성기

조성물(3-09-02)=화합물(3-0904)→화합물:측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1p)극성기

조성물(3-09-03)=화합물(3-0904)→화합물:측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1p)극성기

조성물(3-09-04)=화합물(3-0901)→화합물:측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1j)극성기

조성물(3-09-05)=화합물(3-0901)→화합물:측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1j)극성기

조성물(3-09-06)=화합물(3-0901)→화합물:측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1j)극성기

조성물(3-09-07)=화합물(3-0905)→화합물:측쇄기(Ⅰ-al)기본구조(1q)극성기

조성물(3-09-08)=화합물(3-0905)→화합물:측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1q)극성기

조성물(3-09-09)=화합물(3-0905)→화합물:측쇄기(Ⅰ-an)기본구조(1q)극성기

조성물(3-09-10)=화합물(3-0905)→화합물:측쇄기(Ⅰ-am)기본구조(1n)극성기

이들 네마틱 액정 조성물(3-09-01)∼(3-09-10)의 표시특성은, 본 실시예와 같이, 양호한 결과를 수득한다. 이 중에서, 조성물(3-09-01), 조성물(3-09-02), 조성물(3-09-08)은, 하한치 전압, 그 온도 의존성 및 주파수 의존성을 더욱 양호한 것으로 나타낸다.

(실시예 16)

네마틱 액정 조성물(3-10)

로 이루어진 네마틱 액정 조성물(3-10)을 조제하여, 이 조성물의 제반 특성을 측정한다. 결과는 하기와 같다.

TN-1 : 89.0 ℃

T→N : -50.0 ℃

Vth : 1.13 V

△ε: 16.9

△n : 0.144

η : 33.6 c.p.

또한 네마틱 액정 조성물에 키랄 물질 'S-811'(머크사제)을 첨가하여 혼합액정을 조제한다. 한편, 마주 향하는 평면 투명전극 상에 '선에버610'(닛산카가쿠사제)의 유기막을 러빙하여 배향막을 형성하고, 트위스트 각 240도의 STN-LCD 표시용 셀을 제작한다. 상기의 혼합액정을 이 셀에 주입하여 액정표시장치를 구성하고, 표시 특성을 측정한다. 그 결과, 하한치 전압이 낮고, 고시분할 특성에 뛰어나, 표시화면의 번짐이나 크로스토크 현상이 개선되어, 시차가 작은 시각특성이라고 하는 특별한 효과를 갖는 STN-LCD 표시 특성을 나타내는 액정표시장치를 수득한다.

트위스트 각 240도의 STN-LCD 표시특성

Vth : 1.13 V

γ : 1.031

△(Vth)/△(T) :1.3 mV/℃

(실시예 17)

본 발명의 네마틱 액정 조성물(1-16)은 더욱이 이하의 특성을 갖고 있다. 네마틱 액정 조성물의 복(複)굴절률의 파장 분산을 측정한 바, 빛의 파장 650nm에 대한 400nm에서의 비(比)가 1.15 이상이다. 그 액정 재료는 빛의 물결 차이에 의해서 보다 큰 위상 차가 나타나고 있는 것에서, 칼라필터 층을 쓰지 않고 칼라 표시를 하는 액정과 위상 차 판의 복굴절률을 이용한 신규 반사형 칼라액정 표시방식에 유용한 것이다.

(실시예 18)

본 발명의 네마틱 액정 조성물, 특히 (1-l0), (1-11), (113), (1-14), (3-02), (3-03), (3-05), (3-09), (3-10)은 더욱이 이하의 특성을 갖고 있다.

이들 액정조성물의 액정 구성인자 S=(η×<a>³)^-1{식 중, η은 액정조성물의 점도(단위 c.p.)를 나타내고, <a>는 액정조성물의 평균분자장(단위Å)을 나타낸다}를 사용하여 정의하는 완화 주파수를 ωd=2×10¹²×S^-1.4031로 하여, 해당 액정조성물을 표시로서 구동시키는 것에 관련된 프레임 주파수 및/또는 듀티수로 정해지는 실제로 액정층 에 인가되는 실행 주파수를 F로 한 경우, 구동온도 범위 내에서 1.0×10²≥ωd/F≥5.0×10^-1이었다. 이에 의해, 여러 가지의 시분할에 대응한 주파수 범위에서 구동 전압이 변동하지 않는, 또는 시분할수(듀티수)의 증대에 의해 저온 범위에서 구동 전압이 급격하게 증가함을 개선할 수 있다. 이러한 특징은 액정성분 A의 구성에 유래하는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 액정조성물을 사용함으로써 표시 특성이 개선된 액정표시장치를 수득할 수 있다. 특히 정보량이 많은 TN-LCD, STN-LCD형 액정표시장치에 있어서 양호한 구동 특성 및 표시 특성을 수득한다.

본 발명의 네마틱 액정 조성물은, 소량의 첨가에 의해서도 다른 특성을 손상하는 일없이, 목적에 따른 액정재료를 제공할 수가 있다. 보다 자세하게는, 저온이라도 구동 가능한 온도 범위를 가져, 구동 전압의 크기에 대하여서도 보다 빠른 응답성을 가지며, 또한 보다 낮은 전압에서도 구동 가능한 네마틱 액정 조성물이다. 따라서, 본 발명의 액정조성물을 사용하는 것에 의해, 표시화면의 번짐, 크로스토크 현상이 개선된 액정표시장치를 수득할 수 있다. 또한 복굴절률을 크게 한 경우, 액정 층의 두께 d를 줄이고, 응답 특성을 개선할 수 있으며, 특히 정보량이 많은 TN-LCD, STN-LCD형 액정표시장치에 있어서 양호한 구동 특성 및 표시 특성을 수득한다.

Claims

화학식 1의 화합물.

화학식 1

상기식에서,

R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고,

X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 수소원자 또는 불소원자이다.
제1항에 있어서, R이 수소원자 또는 CH₃인 것을 특징으로 하는 화학식 1의 화합물.
제1항에 있어서, X가 불소원자이고, Y가 수소원자인 것을 특징으로 하는 화합물.
화학식 2인 것을 특징으로 하는 화합물.

화학식 2

상기식에서,

R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 7의 직쇄상 알킬기이고,

Z는 수소원자 또는 불소원자이다.
액정 조성물이 화학식 1a 내지 1r의 화합물로 구성되는 그룹 Al 내지 A6으로부터 선택되는 1개, 2개 또는 3개 이상의 그룹으로 이루어진 액정성분 A(여기서, 액정성분 A는 1종 내지 20종의 화합물로 이루어져 있다)를 함유하고, 유전율 이방성이 +2 이상인 화합물로 이루어진 액정성분 B를 0 내지 95중량% 함유하고 유전율 이방성이 -10 이상 +2 미만인 화합물로 이루어진 액정성분 C를 0 내지 95중량% 함유하는 동시에, 액정성분 B 및 액정성분 C의 총량이 30 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.

그룹 A1

화학식 1a

화학식 1b

화학식 1c

그룹 A2

화학식 1d

화학식 1e

화학식 1f

그룹 A3

화학식 1g

화학식 1h

화학식 1i

그룹 A4

화학식 1j

화학식 1k

화학식 1l

그룹 A5

화학식 1m

화학식 1n

화학식 1o

그룹 A6

화학식 1p

화학식 1q

화학식 1r

상기식에서,

R¹¹은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알콕실기이고,

R¹²는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 l0의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 당해 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃를 가질 수 있고/거나 이 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O 원자가 서로 직접 결합하지 않고 -O-, -CO 또는 -COO로 치환될 수 있으며 이들 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체로 치환될 수 있고,

단, 액정성분 A는 하기 (ⅰ) 내지 (ⅷ)의 조건을 하나 이상 만족시킴을 특징으로 한다.

(ⅰ) 액정성분 A가 화학식 1k, 1l, 1n, 1o, 1q, 1r의 화합물에서 선택되는 화합물을 하나 이상 함유하고 액정성분 A에서 당해 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅱ) 액정성분 A가 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅲ) 액정성분 A가 그룹 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 그룹 A4 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅳ) 액정성분 A가 측쇄기가 알케닐기를 갖는 그룹 A4 내지 A6의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 측쇄기가 알킬기를 갖는 그룹 A1 내지 A3의 화합물을 1 내지 10종 함유하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 100중량%이다.

(ⅴ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 10종 함유하는 동시에, 이들의 선택되는 화합물 중에서 1종 이상이 그룹 A5 또는 그룹 A6에 속하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅵ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및/또는 그룹 A4의 화합물을 1 내지 10종 함유하는 동시에, 이들의 선택되는 화합물 중에서 1종 이상이 그룹 A4 또는 그룹 A6에 속하고 액정성분 A에서 양쪽 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅶ) 액정성분 A가 3,5-디플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A3 및/또는 그룹 A6의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 3-플루오로-4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A2 및/또는 그룹 A5의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 4-시아노페닐기를 갖는 그룹 A1 및/또는 그룹 A4의 화합물을 1 내지 l0종 함유하고 액정성분 A에서 이들 화합물의 함유량이 5 내지 l00중량%이다.

(ⅷ) 액정성분 A가, R¹²가 CH₂=CH-, CH₂=CH-(CH₂)₂-, CH₂=CH-(CH₂)₄-, CH₃CH=CH-, CH₃CH=CH-(CH₂)₂- 또는 CH₃CH=CH-(CH₂)₄-의 화합물을 1 내지 l0종 함유한다.
제5항에 있어서, 액정성분 B가 화학식 2a 내지 화학식 2d인 화합물 그룹으로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종을 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.

화학식 2a

화학식 2b

화학식 2c

화학식 2d

상기식에서,

R²¹내지 R²⁴는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 l0의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 l0의 알케닐기이고 당해 알킬기 또는 알케닐기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃을 가질 수 있고/거나 알킬기 또는 알케닐기에 존재하는 하나 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O원자가 서로 직접 결합하지 않고 O, CO 또는 -COO로 치환될 수 있으며,

X²¹내지 X²⁴는 각각 독립적으로 F, Cl, CF₃, OCF₃, OCF₂H, NCS 또는 CN이고,

Y²¹내지 Y²⁸은 각각 독립적으로 H, F, C1 또는 OCF₃이고,

W²¹내지 W²⁸은 각각 독립적으로 H, F 또는 Cl이고,

Z²¹내지 Z²⁶은 각각 독립적으로 단일 결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH- 또는 -N(O)=N-이고,

Z²¹, Z²⁴내지 Z²⁶은 또한 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-일 수 있으며,

환 A²¹내지 A²⁴는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌 또는 트랜스-1,3-디옥산-2,5-디일이고,

환 A²⁴는 또한 1,4-페닐렌, 2 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌일 수 있으며 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 경우, 이 환의 하나 이상의 수소원자는 중수소원자로 치환될 수 있으며,

k²¹내지 k²⁴는 각각 독립적으로 0 또는 1이고 k²³+k²⁴는 0 또는 1이며,

또한, 화학식 2a 내지 2d의 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체 원자로 치환될 수 있다.
제6항에 있어서, 액정성분 B가, 화학식 2a 내지 2d에서 R²¹내지 R²⁴가 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, X²¹내지 X²⁴가 각각 독립적으로 F, Cl 또는 -OCF₃인 화합물, 화학식 2a에서 Z²²가 -(CH₂)₂- 또는 -(CH₂)₄-인 화합물, k²¹이 l인 화합물, 화학식 2b에서 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²의 하나 이상이 F인 화합물, k²²가 1이고 Z²⁴가 -C≡C-인 화합물, Z²³이 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-이고, Z²⁴가 -COO-인 화합물, 화학식 2c에서 Y²⁵, Y²⁶, W²³내지 W²⁶의 하나 이상이 F인 화합물, Z²⁶이 -C≡C-인 화합물, Z²⁵가 단일 결합 또는 -C≡C-이고 Z²⁶이 -COO-인 화합물, 화학식 2d의 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 1개 또는 2개 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제6항에 있어서, 액정성분 B가, 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²¹이 0이고 X²¹이 -CN인 화합물, k²¹이 1이고 X²¹이 F 또는 -CN이고 Y²¹, Y²²이 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²²가 0이고 X²²가 -CN이고 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, k²²가 1이고 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO이고 Z²⁴가 단일 결합, -COO 또는 -C≡C이고 X²²이 F 또는 -CN이고 Y²³, Y²⁴, W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 Z²⁵및 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-인 화합물, Y²⁵, Y²⁶, W²³내지 W²⁶이 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2d에서 R²⁴이 탄소수 2 내지 7의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²³+k²⁴가 0인 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 B중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제6항에 있어서, 액정성분 B가, 화학식 2a에서 R²¹이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²¹이 1이고 Z²¹및 Z²²의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO-, -(CH₂)₂- 또는 -(CH₂)₄이고 X²¹이 F, Cl, CF₃, OCF₃또는 OCF₂H이고 Y²¹, Y²²의 1개 또는 2개가 F인 화합물, 화학식 2b에서 R²²가 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 k²²가 1이고 Z²³이 단일 결합, -(CH₂)₂- 또는 -COO-이고 Z²⁴가 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C이고 X²²가 F, Cl, CF₃, OCF₃또는 OCF₂H이고 Y²³, Y²⁴의 1개 또는 2개가 F이고 W²¹, W²²가 각각 독립적으로 H 또는 F인 화합물, 화학식 2c에서 R²³이 탄소수 2 내지 5의 알킬기 또는 알케닐기이고 Z²⁵및 Z²⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -C≡C-이고 X²³이 F이고 Y²⁵, Y²⁶의 1개 또는 2개가 F이고W²³내지 W²⁶이 H 또는 하나 이상이 F인 화합물, 화학식 2a, 2b에서 환 A²¹내지 A²³이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 B중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제5항에 있어서, 액정성분 C가 화학식3a 내지 3d의 화합물 그룹으로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.

화학식 3a

화학식 3b

화학식 3c

화학식 3d

상기식에서,

R³¹내지 R³⁸은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기나 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐기나 알케닐옥시기이고 당해 알킬기, 알콕시기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기는 비치환 또는 치환기로서 하나의 F, CH₃또는 CF₃을 가질 수 있고/거나 알킬기, 알콕시기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기에 존재하는 하나 이상의 CH₂기는 각각 독립적으로 O원자가 서로 직접 결합하지 않고 O, CO 또는 -COO로 치환 될 수 있으며,

Y³¹내지 Y³⁶은 각각 독립적으로 H 또는 F이고,

Y³³및 Y³⁶은 또한 -CH₃일 수 있으며,

W³¹내지 W³⁹은 각각 독립적으로 H, F 또는 Cl이고,

Z³¹내지 Z³⁶는 각각 독립적으로 단일 결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH- 또는 -N(O)=N-이고,

Z³¹, Z³⁴내지 Z³⁶은 또한 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-일 수 있으며,

환 A³¹내지 A³⁶은 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌 또는 트랜스-1,3-디옥산-2,5-디일이고,

환 A³¹,A³³내지 A³⁵는 또한 1,4-페닐렌, 2 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌일 수 있으며 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 경우, 환의 1개 또는 2개 이상의 수소원자는 중수소원자로 치환될 수 있으며,

k³¹내지 k³⁵는 각각 독립적으로 0 또는 1이고 k³⁴+ k³⁵는 0 또는 1이며,

또한, 화학식 3a 내지 3d의 화합물을 구성하는 원자는 이의 동위체 원자로 치환될 수 있다.
제10항에 있어서, 액정성분 C가 화학식 3a의 화합물, 화학식 3b의 화합물, 화학식 3c의 화합물 또는 화학식 3d의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 C중에서 10 내지 100중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제10항에 있어서, 액정성분 C가, 화학식 3a 내지 3d에서 R³¹내지 R³⁴가 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 5의 알케닐기인 화합물, R³⁵내지 R³⁸이 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 7의 직쇄상 알케닐기나 알케닐옥시기인 화합물, 화학식 3a에서 k³¹이 0이고 Z³²가 단일 결합 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³¹이 1인 화합물, 화학식 3b의 화합물, 화학식 3c에서 Y³⁴, Y³⁵, W³⁴내지 W³⁶의 하나 이상이 F이며 Y³³이 F 또는 -CH₃인 화합물, k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합인 화합물, k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH- 또는 -CF=CF-인 화합물, Z³⁵가 -COO- 또는 -C≡C-이고 Z³⁶이 -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-(CH₂)₂-, -(CH₂)₂-CH=CH-, -CH=N-, -CH=N-N=CH-, -N(O)=N-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-인 화합물, 화학식 3d의 화합물, 화학식 3a 내지 화학식 3d에서 환 A³¹내지 A³⁵가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 이 환의 하나 이상의 수소원자가 중수소원자로 치환된 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제10항에 있어서, 액정성분 C가, 화학식 3a에서 R³¹이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁵가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³¹이 0이고, Z³²가 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³¹가 1이고, 환 A³¹이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, Z³¹및 Z³²의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, 화학식 3b에서 R³²가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁶이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 환 A³²가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥세닐렌이고 k³²가 0이고 Z³³이 단일 결합, -COO- 또는 -(CH₂)₂-인 화합물, k³²가 1이고 Z³³및 Z³⁴의 한쪽이 단일 결합인 화합물, 화학식 3c에서 R³³이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁷이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기, 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³³이 0이고 Z³⁶이 단일 결합, -C=C- 또는 -CH=N-N=CH-인 화합물, k³³이 1이고 Z³⁵가 단일 결합, -(CH₂)₂-, -COO- 또는 -C=C-이고 Z³⁶이 단일 결합, -COO- 또는 -C=C-인 화합물, Z³⁵및 Z³⁶의 한쪽이 단일 결합이고 다른 한쪽이 단일 결합 또는 -C=C이고 W³⁴, W³⁶의 하나 이상이 F인 화합물, Y³⁵, Y³⁶중의 하나가 F, CH₃으로 치환된 화합물, 화학식 3d에서 R³⁴가 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기이고 R³⁸이 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기 또는 탄소수 2 내지 5의 알케닐기 또는 알케닐옥시기이고 k³⁴+k³⁵가 0인 화합물로부터 선택되는 화합물을 1 내지 15종 함유하고, 이 화합물의 함유량이 액정성분 C중에서 10 내지 l00중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제5항에 있어서, 액정 조성물이 4개의 6원환을 갖는 코어 구조의 화합물이고, 이 화합물의 액정상-등방성 액체상 전이온도가 100℃ 이상인 화합물을 1 내지 10종 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제5항에 있어서, 액정 조성물이 0.08 내지 0.195의 복굴절율이고 1.1 내지 4.0의 탄성 정수비 K₃₃／K₃₁이고 50 내지 150℃의 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도이고 -200℃ 내지 0℃의 결정상, 스멕틱상 또는 유리상-네마틱상 전이온도인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제5항에 있어서, 액정 조성물에 유전 여기나선 피치가 0.5 내지 1000μm인 광학 활성기를 갖는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 조성물.
제16항에 기재된 네마틱 액정 조성물을 사용하는 액티브 매트릭스, 트위스티드·네마틱 또는 수퍼·트위스티드·네마틱 액정표시장치.