KR20020023144A

KR20020023144A - 액정 혼합물

Info

Publication number: KR20020023144A
Application number: KR1020010058254A
Authority: KR
Inventors: 고지마아키히로; 시마노후미오
Original assignee: 플레믹 크리스티안; 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2002-03-28
Also published as: CN1344778A; TWI292779B; KR100743725B1; DE10047091A1; EP1191082B1; HK1044559B; ATE259872T1; DE50101496D1; JP5100939B2; HK1044559A1; JP2002155281A; CN1253530C; EP1191082A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 화학식 1의 화합물:

및 하나 이상의 화학식 2의 화합물:

(상기 식에서, R¹, R², R^2*및 Y는 청구항 1에 정의된 바와 같다)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 TN 및 STN 액정 디스플레이 및 이에 사용되는 네마틱 액정 혼합물에 관한 것이다.

Description

액정 혼합물{LIQUID-CRYSTALLINE MIXTURES}

본 발명은 반응시간이 매우 짧고, 우수한 경사도 및 각의존도를 가진 비틀린 및 고차비틀린 네마틱(TN 및 STN) 액정 디스플레이에서의 액정 혼합물, 및 특히 이의 용도에 관한 것이다.

TN 디스플레이는 문헌[예를 들어, M. Schadt 및 W.Helfrich, Appl. Phys. Lett., 18, 127(1971)]에 공지되어 있다. STN 디스플레이는 문헌[EP 0 131 216 B1; DE 34 23 993 A1; EP 0 098 070 A2; M. Schadt 및 F.Leenhouts, 17th Freiburg Congress on Liquid Crystals(8.-10.04.87); K.Kawasaki et al., SID 87 Digest 391(20.6); M.Schadt 및 F.Leenhouts, SID 87 Digest 372(20.1); K.Katoh et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.26, No.11, L 1784-L 1786(1987); F.Leenhouts et al., Appl.Phys.Lett.50(21), 1468(1987); H.A.van Sprang 및 H.G.Koopman, J. Appl. Phys. 62(5), 1734(1987); T.J.Seffer 및 J.Nehring, Appl. Phys. Lett. 45(10), 1021(1984), M.Schadt 및 F.Leenhouts, Appl. Phys. Lett.50(5), 236(1987) 및 E.P.Raynes, Mol.Cryst.Liq.Cryst.Letters Vol.4(1), pp. 1-8(1986)]에 공지되어 있다. 본 명세서에서 STN이라는 용어는 예를 들어, 워터스 등(C.M.Waters et al., Proc. Soc. Inf. Disp.(New York)(1985)(3rd Intern. Display Conference, Kobe, Japan))에 따른 디스플레이 성분, STN-LCDs(DE-A 35 03 259), SBE-LCDs(T.J.Scheffer 및 J.Nehring, Appl. Phys. Lett. 45(1984) 1021), OMI-LCDs(M.Schadt 및 F.Leenhouts, Appl. Phys. Lett. 50(1987), 236, DST-LCDs(EP-A 0 246 842) 또는 BW-STN-LCDs(K.Kawasaki et al., SID 87 Digest 391(20.6))와 같이, 비틀림각이 160° 내지 360°의 값을 가지는 임의의 비교적 고도로 비틀린 디스플레이 성분을 포함한다.

STN 디스플레이는 표준 TN 디스플레이에 비해 상당히 우수한 전기-광학 특성 라인의 경사도 및 그 결과 더 우수한 콘트라스트 값 및, 상당히 낮은 콘트라스트의 각의존도가 특징이다.

특히 관심있는 것은 반응시간이 매우 짧은, 특히 비교적 저온에서도 그러한 TN 및 STN 디스플레이이다. 반응시간을 짧게하기 위해 지금까지는 주로 비교적 높은 증기압을 가진 단변성 첨가물을 사용하여 액정 혼합물의 회전점도(ν₂₀)를 최적화하였다. 그러나, 얻어진 반응시간이 모든 적용에 대해 적합한 것은 아니다.

본 발명에 따른 디스플레이에서 경사진 전기-광학 특성 라인을 얻기 위해, 액정 혼합물은 탄성 상수 K₃₃/K₁₁의 비율에 대한 값이 비교적 크고, △ε/ε_┴(여기서, △ε은 유전이방성이고, ε_┴은 분자 세로축에 대해 수직인 유전상수이다) 값이 비교적 작아야 한다.

콘트라스트 및 반응시간의 최적화 이외에도, 이러한 형태의 혼합물에는 다음의 요건도 중요하다:

1. 넓은 d/p 창

2. 매우 장기간의 화학적 안정성

3. 넓은 전기저항

4. 임계전압의 온도의존성 및 낮은 주파수

얻어진 파라미터 조합은 여전히 적합하지 않으며, 특히, 고-멀티플렉스 STN 디스플레이(멀티플렉스 비율이 약 1/400의 영역에 있음) 뿐만 아니라 저- 및 중-멀티플렉스 STN(멀티플렉스 비율이 각각 약 1/64 및 1/16의 영역에 있음), 및 TN 디스플레이에도 적당하지 않다. 이것은 어떤 경우에 있어서 다양한 요건이 물질 파라미터에 의해 반대 방법으로 영향을 받는다는 사실에 기인할 수 있다.

따라서, 상기 언급한 요건을 충족시키는 반응시간이 매우 짧고, 동시에 광범위한 작업 온도, 높은 특성-라인 경사도, 콘트라스트의 우수한 각의존도 및 낮은 임계 전압을 가지는 특히, TN 및 STN을 위한 액정 혼합물에 대한 상당한 요구가 계속되고 있다.

본 발명의 목적은 상기 단점이 없거나 단지 더 적은 정도만 있고, 동시에 특히 저온에서 반응시간이 짧고, 매우 우수한 경사도를 가지는 TN 및 STN 디스플레이를 제공하는 것이다.

상기 목적은 하나 이상의 화학식 1의 화합물:

[화학식 1]

및 하나 이상의 화학식 2의 화합물:

[화학식 2]

(상기 식에서, 개별 라디칼들은 하기 의미를 가진다:

R¹, R²및 R^2*는 상호 독립적으로 각각, 선택적으로 플루오르화된 탄소수가 12 이하인 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 여기서 또한 하나 또는 두개의 비인접 CH₂기는 O원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 치환될 수 있고,

Y는 F, Cl, OCF₃, OCHF₂또는 OCHFCF₃이다)

을 포함하는 네마틱 액정 혼합물을 사용하면 달성할 수 있다는 것을 알았다.

본 발명에 따른 TN 및 STN 디스플레이를 위한 화합물에서 화학식 1 및 2의 화합물을 사용하면,

ㆍ고도의 경사도의 전기-광학 특성 라인

ㆍ임계전압의 낮은 온도의존도 및

ㆍ특히, 저온에서의 매우 빠른 반응시간

을 얻는다.

화학식 1 및 2의 화합물은 특히 TN 및 STN 혼합물의 반응시간을 상당히 감소시키는 동시에, 경사도를 증가시키고 임계 전압의 저온 의존성을 유지시킨다.

본 발명에 따른 혼합물은 또한 하기 유리한 점이 특징이다:

- 점도가 낮고,

- 임계 전압 및 작동전압이 낮고,

- 저온에서 디스플레이의 긴 저장수명에 영향을 미친다.

따라서, 본 발명은

하나 이상의 화학식 1의 화합물 및 하나 이상의 화학식 2의 화합물을 포함하는 액정 혼합물을 함유하는 것을 특징으로 하는,

- 프레임과 함께 셀을 형성하는 두개의 외부 기판,

- 셀 안에 위치한 포지티브 유전이방성의 네마틱 액정 혼합물,

- 외부 기판의 내부에 정렬층을 가진 전극층,

- 0도 내지 30도의, 외부 기판의 표면에서의 분자의 세로축과 외부기판 사이의 사전 경사각,

- 22.5°내지 600°의 값을 가진, 정렬층부터 정렬층까지 셀 내의 액정 혼합물의 비틀림각을 가진 액정 디스플레이에 관한 것이다.

특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 혼합물은

- a) +1.5보다 큰 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 A15 - 75중량%;

b) -1.5 내지 +1.5인 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 B25 - 85중량%;

c) -1.5 미만의 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 D0 - 20중량%;

d) 필요시, 층두께(외부 기판의 분리)와 키랄 네마틱 액정 혼합물의 고유 피치간의 비율이 약 0.2 내지 1.3의 양인 광학 활성성분 C로 구성되고,

여기서, 성분 A는 하나 이상의 화학식 1의 화합물을 포함하고, 성분 B는 하나 이상의 화학식 2의 화합물을 포함하는 네마틱 액정 혼합물로 이루어진다.

본 발명은 또한 TN 및 STN 디스플레이, 특히 중- 및 저-멀티플렉스된 STN 디스플레이에 사용하기 위한 대응 액정 혼합물에 관한 것이다.

화학식 1은 특히 화학식 1a 내지 1e의 화합물:

(상기 식에서,

n은 1-10이고, m은 1-5이고, 여기서 m + n ≤10이다)

을 포함한다.

화학식 1의 화합물에서 Y는 F, 또한 OCF₃이고, m은 바람직하게는 0, 또한 1또는 2이다.

본 발명에 따른 TN 및 STN 디스플레이가 하나 이상의 화학식 1a 및/또는 1d의 화합물, 특히 바람직하게는 각 경우에 하나 이상의 화학식 1a의 화합물을 포함하는 것이 특히 바람직하다.

화학식 1d 및 1e에서, 알켄일 라디칼은 탄소수가 2 내지 7인 1E-알켄일 또는 3E-알켄일이 바람직하다.

혼합물에서 화학식 1의 화합물의 비율은 2.0 내지 30 중량%, 바람직하게는 5.0 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 5.0 내지 20 중량%이다.

바람직한 화학식 2의 화합물은 특히 화학식 2a 내지 2d의 화합물:

(상기 식에서,

x 및 y는 각각 1 내지 10이고, 여기서 x + y ≤10이고, z는 1-5이다)

을 포함한다.

화학식 2a의 화합물이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 혼합물은 하나 또는 두 개의 화학식 2의 화합물, 특히 화학식 2a의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

액정 혼합물에서 화학식 2의 화합물의 비율은 바람직하게는 5-30 중량%, 특히 8-20 중량%이다.

유전이방성이 >1.5인 화학식 1a 및 1e의 화합물은 상기성분 A로 할당되어야 한다. 유전이방성이 -1.5 내지 +1.5인 화학식 2의 비극성 화합물은 상기성분 B로 할당되어야 한다.

본 발명에 따른 액정 혼합물에 화학식 1의 화합물을 사용하면, 특히 낮은 회전 점도 값, 및 고도의 경사도 및 특히, 저온에서 신속한 반응 시간을 가진 TN 및 STN 디스플레이를 얻는다.

하나 이상의 화학식 1의 화합물 이외에성분 A는 하나 이상의 하기 화학식 3a 내지 3j의 시아노 화합물:

(상기 식에서,

R³는 상기 화학식 1의 R¹에 정의된 바와 같고, L¹내지 L⁴는 상호 독립적으로 각각 H 또는 F이다. 이들 화합물에서 R³는 탄소수가 8 이하인 알킬, 알켄일 또는 알콕시가 특히 바람직하다)

을 포함하는 것이 바람직하다.

특히 L¹및/또는 L²가 F인 하나 이상의 화학식 3b, 3c 및 3f의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다. 하기 화학식의 화합물:

(L²= H 또는 F)

이 특히 바람직하다.

하기 화학식의 화합물:

(상기 식에서,

알켄일은 탄소수가 6 이하인 1E- 또는 3E-알켄일이 바람직하다)

도 바람직하다.

본 명세서에서 주어진 하기 화학식의 화합물:

이 특히 바람직하다.

성분 A는 하나 이상의 화학식 1의 화합물 이외에 하나 이상의 화학식 1aa 내지 1ai의 3,4,5-트리플루오로페닐 화합물:

및, 필요시, 화학식 1ba 내지 1bs의 극성 말단기를 포함하는 하나 이상의 화합물:

(상기 식에서,

R^**는 화학식 1의 R¹에 정의된 바와 같고, L³및 L⁴는 상호 독립적으로 각각 H 또는 F이다. 이들 화합물에서 R^**는 탄소수가 8 이하인 알킬, 알켄일 또는 알콕시인 것이 특히 바람직하다)

을 포함하는 것이 바람직하다.

화학식 1, 1aa-1ah, 1ba 내지 1bs, 2 및 3 및 이들의 하위식의 개별 화합물 및 또한 본 발명에 다른 TN 및 STN 디스플레이에 사용될 수 있는 다른 화합물은 공지되거나 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

화학식 1의 화합물은 점도, 특히 회전 점도가 낮고, 유전 상수 K₃₃및 K₁₁의 비율 값이 낮아서, 본 발명에 따른 디스플레이에서 반응 시간이 짧고, 특히, 증가된 농도에서 고도의 유전이방성인 화학식 2a의 화합물의 존재로 인해 임계전압이 감소한다.

액정 혼합물은 하나 이상의성분 A의 화합물을 바람직하게는 15% 내지 17%, 특히 바람직하게는 20% 내지 65%의 비율로 포함하는 것이 바람직하다. 이들 화합물의 유전이방성은 △ε≥+3, 특히 △ε≥+8, 특히 바람직하게는 △ε≥+12이다.

더 바람직한 혼합물은

ㆍ하나 이상 특히, 하나 또는 둘 내지 네개의 화학식 1의 화합물,

ㆍ하나 또는 두 개의 화학식 1a의 화합물,

ㆍ하나 이상, 특히 하나 또는 두 개의 화학식 2의 화합물,

ㆍ하나 이상, 특히 둘 내지 다섯개의, L¹및 L²가 플루오르인 화학식 3b 또는 3c의 화합물을 포함하고,

ㆍL¹및 L²가 H인 화학식 3b의 화합물은 포함하지 않는다.

바람직한 액정 혼합물은 하나 이상의성분 B의 화합물을 특히 25 내지 85%로 포함한다. 그룹 B의 화합물들은 특히 회전 점도(γ₁)가 낮은 것이 특징이다.

성분 B는 하나 이상의 화학식 2의 화합물 이외에 하기 화학식 4a 내지 4i의 이환 화합물:

로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 화학식 7a 내지 7s의 삼환 화합물:

로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 화학식 8a 내지 8g의 사환 화합물:

(상기 식에서,

R⁴및 R^4*는 화학식 1의 R¹에 대해 정의된 바와 같고, L은 H 또는 F이고, 1,4-페닐렌 고리는 상호 독립적으로 각각 또한 플루오르에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있다)

로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

R⁴가 알킬이고, R^4*가 각 경우에 탄소수가 1 내지 7인 알킬 또는 알콕시, 특히 알콕시인 화학식 8a 내지 8g의 화합물이 특히 바람직하다. 또한 L이 F인 화학식 7s 및 8f의 화합물도 바람직하다.

화학식 4a 내지 4i, 7a 내지 7s, 및 8a 내지 8g의 화합물에서 R⁴및 R^4*는 탄소수가 1 내지 12인 직쇄 알킬 또는 알콕시인 것이 특히 바람직하다.

액정 혼합물은 하나, 둘, 셋 또는 네개의 화학식 7r 및/또는 7s의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

바람직한 화학식 7r의 화합물은 다음과 같다:

본 발명에 따른 혼합물은 하나 이상의 화학식 7ra, 7rb 및/또는 7rc의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 혼합물은 비닐화합물인 화학식 7ra 내지 7rc 중 둘 이상의 화합물을 포함한다.

액정 혼합물은 선택적으로 층두께(외부 기판의 분리)와 키랄 네마틱 액정 혼합물의 고유 피치간의 비율이 0.2보다 큰 양으로 광학 활성인성분 C를 포함한다. 당해 기술분야의 기술자들은 일부가 예를 들어, 콜레스테릴 노나노에이트(CN), S-811(Merck KGaA, Darmstadt) 및 CB15(BDH, Poole, UK)와 같이 상업적으로 입수가능한 다양한 키랄 도펀트를 사용할 수 있다. 도펀트의 선택은 본질적으로 중요한 것은 아니다.

성분 C의 화합물의 비율은 0 내지 10%, 특히 0 내지 5%가 바람직하고, 0 내지 3%가 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 혼합물은 또한 선택적으로 유전이방성이 -2 미만인 하나 이상의 화합물(성분 D)을 20% 이내로 포함할 수 있다.

혼합물이성분 D의 화합물을 포함하는 경우, 이들은 구조 단위 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌을 함유하는 화합물 하나 이상, 예를 들어, DE-A 38 07 801, 38 07 861, 38 07 863, 38 07 864 또는 38 07 908에 따른 화합물인 것이 바람직하다. 국제 특허 출원 PCT/DE 88/00133에 따른 구조 단위를 함유하는 톨란이 특히 바람직하다.

성분 D의 공지된 다른 화합물로는 DE-A 32 31 707 또는 DE-A 34 07 013에 따른 구조단위또는를 함유하는 사이클로헥산 유도체 또는 2,3-디시아노하이드로퀴논의 유도체를 들 수 있다.

본 발명에 따른 액정 디스플레이는성분 D의 화합물을 포함하지 않는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 실시예는 하기 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 액정 혼합물에 관한 것이다:

- 추가적으로 하나 이상, 특히 바람직하게는 하나, 둘 또는 세개의 화학식 5a 및/또는 5b의 헤테로고리 화합물:

(상기 식에서,

R⁵및 R⁶는 상호 독립적으로 각각 탄소수가 1 내지 7인 알킬이고,

Y⁶는 F 또는 Cl이다)

화학식 5a 및 5b를 포함하는 그룹에서 이 화합물의 비율은 바람직하게는 2 내지 35%, 특히 5 내지 20%이다.

- 추가적으로 하나 이상, 특히 하나, 둘 또는 세개의 화학식 2ta 및/또는 2tb의 톨란 화합물:

(상기 식에서,

R⁷및 R⁸은 상호 독립적으로 R¹에 대해 정의된 바와 같다)

2ta 및 2tb를 포함하는 그룹에서 이 화합물의 비율은 바람직하게는 0 내지 20%, 특히 0 내지 12%이다.

R, R¹, R², R^2*, R⁴, R^4*, R⁵, R⁶, R^6*및 R⁷의 정의에서 "알켄일"이라는 용어는 직쇄 및 분지쇄 알켄일기, 특히 직쇄기를 포함한다. 특히 바람직한 알켄일기는 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일, C₅-C₇-4-알켄일, C₆-C₇-5-알켄일 및 C₇-6-알켄일, 특히, C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일 및 C₅-C₇-4-알켄일이다.

바람직한 알켄일기의 예로는 비닐, 1E-프로펜일, 1E-부텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-부텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일, 6-헵텐일 등이 있다. 일반적으로 탄소수가 5 이하인 기가 바람직하다.

특히 바람직한 실시예에서, 혼합물은 하기 화합물을 포함한다:

- 하나 이상의 하기 화학식의 화합물:

[화학식 4f]

[화학식 7p]

[화학식 7q]

[화학식 8b]

(상기 식에서,

R⁴, R^4*및 L은 상기 정의된 바와 같고, 화학식 7p에서 L은 F인 것이 특히 바람직하다)

액정 혼합물에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 10 내지 45%이고, 특히 15 내지 40%이고,

- L¹및 L²가 F인 하나 이상의 화학식 3b의 화합물에 더하여, 필요시, 둘 이상의 화학식 3c의 화합물. 액정 혼합물에서 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 7내지 50%이고, 특히 10 내지 40%이고;

- 하나 이상의 화학식 6a 내지 6e의 화합물:

(상기 식에서,

R⁶및 R^6*는 상호 독립적으로 각각 H, CH₃, C₂H₅또는 n-C₃H₇이고, 알킬은 탄소수가 1 내지 7인 직쇄기이고, 바람직하게는 n-프로필 또는 n-펜틸이고, 특히 바람직하게는 각 경우에 하나 이상의 화학식 6aa 및 6ba의 화합물:

(상기 식에서,

알켄일은 탄소수가 2 내지 7인 알켄일기이고, 알킬은 탄소수가 1 내지 7인 알킬기이다)

을 포함한다.

본 발명에 따른 혼합물은 특히 높은 층두께를 가진 TN 및 STN 디스플레이에서의 사용에 있어서 총 반응시간(t_tot= t_on+ t_off)이 매우 적은게 특징이다.

본 발명에 따른 TN 및 STN 셀에 사용되는 액정 혼합물은 △ε≥1로 유전적으로 포지티브이다. △ε≥3, 특히 △ε≥5인 액정 혼합물이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 바람직한 임계 전압값 V_10/0/20및 회전점도값 γ₁을 가진다. 광학 경로 차이 dㆍ△n 값이 정해지면, 층두께 값 d는 광학 이방성 △n에 의해 결정된다. 특히, 상대적으로 높은 dㆍ△n 값에서, d 값이 상대적으로 작게 선택되어, 더 바람직한 반응시간 값을 얻을 수 있으므로, 상대적으로 높은 광학 이방성 값을 가진 본 발명에 따른 액정 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 작은 △n 값을 가진 본 발명에 따른 액정 혼합물을 함유하는 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 반응시간 값이 유리한 것이 특징이다. 본 발명에 따른 액정 혼합물은 또한 이로운 전기-광학 특성 라인의 경사도 값이 특징이고, 특히 20℃ 이상에서 높은 멀티플렉스 비율로 작동될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 안정성이 매우 높고, 바람직한 전기저항값 및 임계전압의 주파수 의존성을 가진다. 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 광범위한 작동 온도 및 우수한 콘트라스트의 각의존도를 가진다.

편광자, 전극계 기판 및 각 경우에 거기에 인접한 액정 분자가 바람직한 정렬(조준)이 일반적으로 한 전극에서 다른 전극까지 160°내지 720의 값으로 비틀리도록 표면 처리된 전극으로부터의 본 발명에 따른 액정 디스플레이 성분의 구성은 이러한 형태의 디스플레이 성분을 위한 통상의 구조에 대해 대응한다. 본 명세서에서 "통상의 구조"란 넓은 의미이며, 또한 TN 및 STN 셀, 특히 또한 매트릭스 디스플레이 성분 및 추가의 자석을 포함하는 디스플레이 성분의 모든 유도체 및 변형체를 포함한다.

두 외부 기판에서 표면 경사각은 동일하거나 다를 수 있다. 동일한 경사각이 바람직하다. 바람직한 TN 디스플레이는 외부기판의 표면에서의 분자의 세로축과 외부기판 사이에 0°내지 7°, 바람직하게는 0.01°내지 5°, 특히 0.1 내지 2°의 사전-경사각을 가진다. STN 디스플레이에서, 사전-경사각은 1°내지 30°, 바람직하게는 1°내지 12° 및 특히 3°내지 10°이다.

셀 내의 TN 혼합물의 비틀림각은 22.5°내지 170°, 바람직하게는 45°내지 130° 및 특히 80°내지 115°의 값을 가진다. 정렬층에서 정렬층까지 셀 내의 STN 혼합물의 비틀림각은 100°내지 600°, 바람직하게는 170°내지 300° 및 특히 180°내지 270°의 값을 가진다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 통상의 방법 그 자체로 제조된다. 일반적으로, 유리하게는 승온에서 더 소량으로 사용되는 원하는 양의 성분들을 주성분을 구성하는 성분에 용해시킨다. 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올과 같은 유기용매에서 성분의 용액을 혼합시키고, 예를 들면 혼합 후 증류하여 용매를 다시 제거할 수도 있다.

유전체는 또한 당해 기술분야의 기술자들에게 공지되고, 문헌에 기재된 다른 첨가물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 0-15%의 다색성 염료가 첨가될 수 있다.

본 명세서 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 하기 표 1a 내지 1b 및 2a 내지 2c에 따라 화학식으로 변환되는 머릿글자를 사용하여 나타낸다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1및 C_mH_2m+1은 각각 n 및 m개의 탄소 원자를 가진 직쇄 알킬 라디칼이다. 알켄일 라디칼은 트랜스 구조를 가진다. 표 2a 내지 2c에서 코딩은 자명하다. 표 1a 및 1b에서는 모구조의 머릿글자만을 나타낸다. 각 경우, 모구조에 대한 머릿글자 다음에, 대시(-)에 의해 분리되어, 치환체 R¹, R², L¹, L²및 L³에 대하여 하기 표에 나타낸 코드가 온다.

TN 및 STN 디스플레이는 표 1a 및 1b 및 표 2a 내지 2c로부터의 하나 이상의화합물로 구성되는 액정 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.

하기 실시예들은 본 발명을 제한하지 않으면서 설명하기 위한 것이다.

하기 약어가 사용된다:

cl.p. 클리어링 포인트(네마틱-이방성 상전이 온도)

S-N 스멕틱-네마틱 상전이 온도

visc. 유동 점도(mm²/s, 달리 언급하지 않으면 20℃에서)

△n 광학 이방성(589nm, 20℃)

△ε 유전이방성(1 kHz, 20℃)

경사 특성 라인 경사도 = (V₉₀/V₁₀-1)ㆍ100[%]

V₁₀임계전압 = 10%의 상대 콘트라스트에서 특성전압

V₉₀90%의 상대 콘트라스트에서 특성전압,

t_ave(t_on+ t_off)/2 (평균 반응시간)

t_on스위치를 켜고 최대 콘트라스트가 90%에 도달하기까지의 시간

t_off스위치를 끄고 최대 콘트라스트가 10%에 도달하기까지의 시간

Mux 멀티플렉스 비율

t_store시간으로 나타낸 저온 저장 안정성(-20℃, -30℃, -40℃)

상기 및 하기에서 모든 온도는 ℃로 주어진다. %는 중량%이다. 달리 언급하지 않는 한 모든 값은 20℃에서의 값이다. 달리 설명하지 않으면 디스플레이는 비-멀티플렉스 모드에서 어드레스된다. 달리 언급하지 않으면 비틀림은 240°이다.

실시예

실시예 1

실시예 2

실시예 3

실시예 4

실시예 5

실시예 6

본 발명에 따르면, 반응시간이 매우 짧고, 우수한 경사도 및 각의존도를 가진 비틀린 및 고차비틀린 네마틱(TN 및 STN) 액정 디스플레이에서의 액정 혼합물을 얻을 수 있다.

Claims

하나 이상의 화학식 1의 화합물:

[화학식 1]

및 하나 이상의 화학식 2의 화합물:

[화학식 2]

(상기 식에서, 개별 라디칼들은 하기 의미를 가진다:

R¹, R²및 R^2*는 상호 독립적으로 각각 선택적으로 플루오르화된 탄소수가 12 이하인 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시이고, 여기서 또한 하나 또는 두개의 비인접 CH₂기는 O원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-에 의해 치환될 수 있고,

Y는 F, Cl, OCF₃, OCHF₂또는 OCHFCF₃이다)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
제 1항에 있어서,

상기 화학식 1에서 Y가 플루오르인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

화학식 2a의 화합물:

[화학식 2a]

(상기 식에서,

x 및 y는 상호 독립적으로 각각 1 내지 10 이고, 여기서 x + y ≤10)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,

추가적으로 하나 이상의 화학식 3a 내지 3j의 화합물:

[화학식 3a]

[화학식 3b]

[화학식 3c]

[화학식 3d]

[화학식 3e]

[화학식 3f]

[화학식 3g]

[화학식 3h]

[화학식 3i]

[화학식 3j]

(상기 식에서,

R³는 R¹에 대해 정의된 바와 같고, L^1-4는 상호 독립적으로 각각 H 또는 F이다)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 화학식 3ai 내지 3al의 화합물:

[화학식 3ai]

[화학식 3aj]

[화학식 3ak]

[화학식 3al]

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,

추가적으로 하나 이상의 화학식 6a 내지 6e의 화합물:

[화학식 6a]

[화학식 6b]

[화학식 6c]

[화학식 6d]

[화학식 6e]

(상기 식에서,

R⁶및 R^6*는 상호 독립적으로 각각 H, CH₃, C₂H₅또는 n-C₃H₇이고, 알킬은 탄소수가 1 내지 7인 직쇄 알킬기이다)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정 혼합물.
- 프레임과 함께 셀을 형성하는 두개의 외부 기판,

- 셀 안에 위치한 포지티브 유전이방성의 네마틱 액정 혼합물,

- 외부 기판의 내부에 정렬층을 가진 전극층,

- 0도 내지 30도의, 외부 기판의 표면에서의 분자의 세로축과 외부기판 사이의 사전 경사각,

- 22.5°내지 600°의 정렬층부터 정렬층까지 셀 내의 액정 혼합물의 비틀림각,

- a) +1.5보다 큰 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 A15 - 75중량%;

b) -1.5 내지 +1.5인 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 B25 - 85중량%;

c) -1.5 미만의 유전이방성을 가진 화합물 하나 이상으로 구성된 액정성분 D0 - 20중량%;

d) 필요시, 층두께(외부 기판의 분리)와 키랄 네마틱 액정 혼합물의 고유 피치의 비율이 약 0.2 내지 1.3의 양인 광학 활성성분 C로 구성된 네마틱 액정 혼합물을 가지고,

상기 액정 혼합물이 하나 이상의 화학식 1의 화합물을 포함하고, 상기 액정 혼합물의성분 A가 하나 이상의 화학식 1의 화합물:

[화학식 1]

을 포함하고, 상기 액정 혼합물의성분 B가 하나 이상의 화학식 2의 화합물:

[화학식 2]

(상기 식에서, R¹, R², R^2*및 Y는 제 1항에 정의된 바와 같다)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 TN 및 STN 액정 디스플레이.