KR20040010230A

KR20040010230A - 액정 매질 및 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20040010230A
Application number: KR1020030048698A
Authority: KR
Inventors: 김은영; 진민옥; 윤동규; 이성은
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2004-01-31
Also published as: JP2004131705A

Abstract

본 발명은, 하기 화학식 1의 유전적으로 포지티브(positive)한 화합물 하나 이상 및 하기 화학식 2 내지 4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 유전적으로 포지티브한 화합물 하나 이상을 포함하는 유전적으로 포지티브한 성분(A)을 포함하는 액정 매질, 및 이들 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 능동 매트릭스 디스플레이, 구체적으로는 IPS(In Plane Switching; 평면내 스위칭) 디스플레이에 관한 것이다.

상기 식에서,

치환기들은 하기 명세서에서의 정의와 동일하다.

Description

액정 매질 및 액정 디스플레이{LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 매질, 및 이를 포함하는 액정 디스플레이, 특히 능동 매트릭스에 의해 어드레싱(addressing)된 디스플레이, 구체적으로는 평면내 스위칭(In Plane Switching; IPS)형 디스플레이에 관한 것이다.

액정 디스플레이(LCD)는 정보 표시용으로 널리 사용된다. 사용되는 전기광학 방식은 예컨대 비틀린 네마틱(Twisted Nematic; TN) 방식, 초비틀린 네마틱(Supertwisted Nematic; STN) 방식, 광학적으로 보상된 벤드(Optically Compensated Bend; OCB) 방식 및 전기적으로 제어된 복굴절(Electrically Controlled Birefringence; ECB) 방식들이 이들의 각종 개질 방식과 함께 사용되고 있다. 전부가 기재들에 대해, 개별적으로는 액정 층에 대해 실질적으로 수직인 전기장을 사용하는 상기 방식 이외에, 기재에 대해, 개별적으로는 액정 층에 대해 실질적으로 평행한 전기장을 사용하는 전기광학 방식, 예를 들면 (DE 40 00 451 호 및 EP 0 588 568 호에 개시된 바와 같이) 평면내 스위칭 방식이 또한 존재한다.특히 이 전기광학 방식은 현대식 데스크탑 모니터용 LCD로 사용되며 다중매체 분야에서의 디스플레이에 적용되는 것으로 파악된다. 본 발명에 따른 액정은 이러한 유형의 디스플레이에 바람직하게 사용된다.

이들 디스플레이의 경우 개선된 특성을 갖는 새로운 액정 매질을 필요로 한다. 특히, 유전 이방성(Δε)은 적절히 낮은 작동 전압을 사용할 수 있도록 충분히 높아야 한다. Δε는 바람직하게는 8 초과, 보다 바람직하게는 11 초과이어야 하지만, 22 이하, 특히 20 이하인 것이 바람직하다. 그렇지 않을 경우, 혼합물의 저항성은, TN-AMD의 경우보다 조금 덜 엄격한 요건을 갖는 IPS 디스플레이일지라도 용인되지 않을 정도로 낮아지는 경향이 있다. 이러한 파라미터 이외에, 매질은 적절히 넓은 범위의 네마틱 상, 다소 낮은 복굴절률(Δn), 다소 낮은 회전 점도, 및 앞서 언급된 바와 같이 적어도 적절히 높은 비저항성을 나타내야 한다.

본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는 능동 매트릭스(능동 매트릭스 LCD, 간단히 AMD라고 함), 바람직하게는 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 어드레싱된다. 그러나, 본 발명의 액정은 또한 다른 공지된 어드레싱 수단을 사용하여 디스플레이에 유익하게 사용될 수 있다.

중합체 물질과 저분자량의 액정 물질의 복합체 시스템을 사용하는 각종 상이한 디스플레이 방식이 존재하며, 그 예로는 예컨대 WO 91/05 029 호에 개시된 바와 같은 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal; PDLC) 시스템, 네마틱 곡선 정렬된 상(Nematic curvilinearily Aligned Phase; NCAP) 시스템 및 고분자 네트워크(Polymer Network; PN) 시스템, 또는 축 대칭 마이크로도메인(ASM) 시스템 및 기타 시스템이 있다. 이와 반대로, 본 발명에 따른 특히 바람직한 방식은 표면에 배향된 상기와 같은 액정 매질을 사용하는 것이다. 이들 표면은 통상적으로 액정 물질의 균일한 정렬을 달성하도록 예비처리된다. 본 발명에 따른 디스플레이 방식은 바람직하게는 복합체 층에 실질적으로 평행한 전기장을 사용한다.

LCD는 직시형 디스플레이뿐 아니라 투사형 디스플레이에도 사용된다.

LCD, 특히 IPS 디스플레이에 적합한 액정 조성물은 예컨대 JP 07-181 439(A) 호, EP 0 667 555 호, EP 0 673 986 호, DE 195 09 410 호, DE 195 28 106 호, DE 195 28 107 호, WO 96/23 851 호 및 WO 96/28 521 호로부터 공지되어 있다. 그러나, 이들 조성물은 커다란 단점을 갖는다. 무엇보다도 이들 대부분은 과도하게 낮은 저항값을 갖고/갖거나 과도하게 높은 작동 전압을 필요로 한다는 결점을 갖고 있다. 또한, 이들중 다수는 바람직하지 못한 긴 응답 시간을 초래한다.

따라서, 넓은 범위의 네마틱 상, 낮은 점도, 적절한 광학적 이방성(Δn), 및 사용된 디스플레이 방식에 따라서는 특히, 높은 Δε와 같은 적합한 특성을 갖는 액정 매질이 매우 요구된다.

놀랍게도, 현재 적절히 높은 Δε, 적합한 상 범위, 및 Δn을 갖는 액정 매질이 실현될 수 있음이 밝혀졌으며, 이는 종래 기술로부터의 물질이 갖는 단점을나타내지 않거나 적어도 상당히 감소된 정도로 나타내는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따른 이러한 개선된 액정 매질은 하기 성분을 적어도 포함하고 있다.

- 하기 화학식 1의 유전적으로 포지티브한 화합물 하나 이상 및 하기 화학식 2 내지 4로 이루어진 군으로부터 선택된 유전적으로 포지티브한 화합물 하나 이상을 포함하는 유전적으로 포지티브한 성분(A),

- 선택적으로 추가의 유전적으로 포지티브한 성분(B),

- 선택적으로 유전적으로 중성(neutral)인 성분(C), 및

- 선택적으로 유전적으로 네가티브(negative)한 성분(D).

화학식 1

화학식 2

화학식 3

화학식 4

상기 식에서,

R¹, R², R³및 R⁴는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시; 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알케닐이고, R¹은 바람직하게는 알케닐이다.

바람직하게는, 유전적으로 포지티브한 성분(A)은 하나 이상의 유전적으로 포지티브한 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어지며, 바람직하게는 각각 화학식 1 및 2의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 1, 2 및 3의 화합물, 가장 바람직하게는 화학식 1, 2, 3 및 4의 화합물 하나 이상을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 제 2 유전적으로 포지티브한성분(B)을 포함한다. 이 성분(B)은 3 이상, 바람직하게는 3 내지 15 범위의 유전 이방성을 갖는다. 이는 유전적으로 포지티브한 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다. 바람직하게는 이 성분은 하나 이상의 하기 화학식 5의 유전적으로 포지티브한 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

상기 식에서,

R⁵는 상기 화학식 2에서의 R²의 정의와 동일하고,

및는 서로 독립적으로, 및가 두 번 존재하는 경우, 이들은 또한 서로 독립적으로이고,

바람직하게는및중 하나 이상은 개별적으로이고,

Z⁵¹및 Z⁵²는, 서로 독립적으로, 및 Z⁵¹이 두 번 존재하는 경우 이들은 또한 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상은 단일 결합이고, 가장 바람직하게는, 존재한다면, 이들중 2개 이상은 단일 결합이고,

X⁵는 F, Cl, 할로겐화 알킬, 할로겐화 알콕시, 할로겐화 알케닐 또는 할로겐화 알케닐옥시이며, 이들 중에서 불화 및/또는 염화, 바람직하게는 불화인 것이 바람직하고, 바람직하게는 X⁵는 F, OCF₃또는 OCF₂H이고,

n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 1 또는 2이고,

화학식 4의 화합물은 상기로부터 제외된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 성분(A) 이외에 추가의 성분을 하나 이상 함유한다. 이러한 제 2 성분은 성분(B), 성분(C) 및 성분(D)중 하나일 수 있으며, 바람직하게는 존재하는 제 2 성분은 성분(B) 또는 성분(C)이고, 특히 바람직하게는 성분(B)이다.

명백하게, 본 발명에 따른 화합물은 또한 이들 성분들중 3개의 성분을 함유할 수 있으며, 바람직하게는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)뿐 아니라 경우에 따라 상기 4개의 성분 모두를 함유할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 유전적으로 중성인 성분(C)을 포함한다. 이 성분은 -1.5 내지 +3 범위의 유전 이방성을 갖는다. 바람직하게는, 성분(C)은 하나 이상의 유전적으로 중성인 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다. 바람직하게는, 이 성분은 하나 이상의 하기 화학식 6의 유전적으로 중성인 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

상기 식에서,

R⁶¹및 R⁶²는 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서의 R²의 정의와 동일하고,

및는 서로 독립적으로, 및가 두 번 존재하는 경우, 이들은 또한 서로 독립적으로

이고,

바람직하게는및중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 2개 이상은이고,

Z⁶¹및 Z⁶²는, 서로 독립적으로, 및 Z⁶¹이 두 번 존재하는 경우 이들은 또한 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCO₂- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상은 단일 결합이고, 가장 바람직하게는, 존재한다면, 이들중 2개 이상은 단일 결합이고,

m은 0, 1 또는 2이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 하기 화학식 5a 내지 5g의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 5의 화합물을 하나 이상 포함한다.

상기 식에서,

R⁵는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시; 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알케닐이고,

X⁵는 서로 독립적으로 F, Cl 또는 각각 탄소수 1 내지 4의 불화 알킬 또는 불화 알콕시, 또는 각각 탄소수 2 내지 4의 불화 알케닐 또는 불화 알케닐옥시이고, 바람직하게는 F, OCF₃또는 OCF₂H이고,

L⁵¹내지 L⁵⁶은 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상, 바람직하게는 L⁵¹은 F이고, 더욱 바람직하게는 이들중 2개 이상, 바람직하게는 L⁵¹, L⁵²및 L⁵³은 F이다.

하기 화학식 5a-1 내지 5a-4, 5b-1 내지 5b-15, 5c-1 내지 5c-6, 5d-1 내지 5d-8, 5e-1 내지 5e-4, 5f-1 내지 5f-4 및 5g-1 내지 5g-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 함유하는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.

상기 식에서,

R⁵는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시; 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알케닐이다.

이전의 실시양태와 동일하거나 상이할 수 있는 본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 하기 화학식 6a 내지 6d, 및 선택적으로는 화학식 6e 내지 6h의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 6의 화합물을 포함하는, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지는, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 전체적으로 이루어지는 성분(C)을 포함한다.

상기 식에서,

R⁶¹및 R⁶²는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시; 또는 탄소수 2 내지 7의 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알케닐이고,

L⁶은 H 또는 F이다.

바람직하게는, 액정 혼합물은 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 함유한다:

- R⁶¹및 R⁶²가 알킬인 화학식 5a의 화합물,

- R⁶¹이 알킬이고 R⁶²가 알콕시인 화학식 5a의 화합물,

- R⁶¹이 알킬이고 R⁶²가 알케닐인 화학식 5a의 화합물,

- R⁶¹및 R⁶²가 알킬인 화학식 5b의 화합물,

- R⁶¹이 알킬이고 R⁶²가 알콕시인 화학식 5b의 화합물,

- R⁶¹및 R⁶²가 알킬인 화학식 5c의 화합물,

- R⁶¹이 알킬이고 R⁶²가 알콕시인 화학식 5c의 화합물,

- R⁵¹이 알킬이고 R⁶²가 알케닐인 화학식 5c의 화합물, 및

- R⁶¹및 R⁶²가 알킬인 화학식 5d의 화합물.

특히 바람직한 액정 혼합물은 화학식 5b 내지 5d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상 이외에 화학식 5a의 화합물을 하나 이상 함유하며, R⁶¹이 알킬이고 R⁶²가 알케닐인 화학식 5a의 화합물을 함유하는 혼합물이 특히 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 액정 혼합물은 추가의 선택적 성분(D)을 포함할 수 있으며, 상기 성분(D)은 네가티브 유전 이방성을 갖고 하기 화학식 7의 유전적으로 네가티브한 화합물을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 상기 화합물로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

상기 식에서,

R⁷¹및 R⁷²는 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서의 R¹의 의미와 동일하고,

은

또는, 바람직하게는이고,

는또는이고,

Z⁷¹및 Z⁷²는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들중 하나 이상은 단일 결합이고, 가장 바람직하게는 둘다 모두 단일 결합이고,

k는 0 또는 1이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 성분(A) 내지 성분(D), 특히 상기 화학식 1 내지 7의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

본 출원에서 "포함하는"이란, 조성물의 함량면에서 예컨대 매질 또는 성분으로 지칭되는 실체가 고려되는 성분(들) 또는 화합물(들)을 바람직하게는 전체 농도의 10% 이상, 가장 바람직하게는 20% 이상 함유함을 의미한다.

본원에서 "주로 이루어진"이란, 언급된 실체가 고려되는 성분(들) 또는 화합물(들)을 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상 함유함을 의미한다.

본원에서 "본질적으로 이루어진"이란, 언급된 실체가 고려되는 성분(들) 또는 화합물(들)을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 또는 가장 바람직하게는 95%이상 함유함을 의미한다.

본원에서 "전체적으로 이루어진"이란, 언급된 실체가 고려되는 성분(들) 또는 화합물(들)을 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0%를함유함을 의미한다.

성분(A)이 화학식 1 내지 4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 바람직하게는 상기 화합물로 주로 이루어진, 가장 바람직하게는 상기 화합물로 전체적으로 이루어진 액정 매질이 특히 바람직하다.

바람직하게는, 성분(D)은 화학식 7의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 7a 내지 7c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

상기 식에서,

R⁷¹및 R⁷²는 상기 화학식 7에 주어진 각각의 의미들을 갖는다.

화학식 7a 내지 7c에서, R⁷¹은 바람직하게는 n-알킬 또는 1-E-알케닐이고, R⁷²는 바람직하게는 n-알킬 또는 알콕시이다.

또한, 앞서 명확하게 언급되지 않은 다른 메소제닉(mesogenic) 화합물은 본 발명에 따른 매질중에 선택적으로 또한 유익하게 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.

바람직하게는, 성분(A)은 전체 혼합물의 15 내지 90%, 더욱 바람직하게는 20 내지 80%, 더더욱 바람직하게는 25 내지 70%, 가장 바람직하게는 30 내지 60%의 농도로 사용된다.

바람직하게는, 성분(B)은 전체 혼합물의 0 내지 50%, 더욱 바람직하게는 2 내지 20%, 가장 바람직하게는 3 내지 12%의 농도로 사용된다.

바람직하게는, 성분(C)은 전체 혼합물의 0 내지 70%, 더욱 바람직하게는 10 내지 60%, 더더욱 바람직하게는 30 내지 55%, 가장 바람직하게는 40 내지 50%의 농도로 사용된다.

바람직하게는, 성분(D)은 전체 혼합물의 0 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0 내지 20%, 가장 바람직하게는 5 내지 15%의 농도로 사용된다.

선택적으로, 본 발명의 매질은 물리적 속성을 조정하기 위해 추가의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질에서의 이의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0 내지 20%, 가장 바람직하게는 5 내지 15%이다.

바람직하게는, 액정 매질은 성분(A), 성분(B), 성분(C) 및 성분(D), 바람직하게는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C) 전체를 50 내지 100%, 더욱 바람직하게는 70 내지 100%, 가장 바람직하게는 80 내지 100%, 특히 90 내지 100% 함유하며, 이는 차례로 바람직하게는 각각 하나 이상의 화학식 1 내지 7의 화합물을 함유하고, 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 하나 이상의 상기 화합물로 전체적으로 이루어진다.

본 발명에 따른 액정 매질은 65℃ 이상, 바람직하게는 70℃ 이상, 특히 75℃ 이상의 청명점을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 0.11 이하, 바람직하게는 0.060 내지 0.135, 더욱 바람직하게는 0.070 내지 0.125, 가장 바람직하게는 0.080 내지 0.115, 특히 0.090 내지 0.110이다.

본 발명에 따른 액정 매질의 1 kHz 및 20℃에서의 Δε는 8.0 이상, 바람직하게는 10.0 이상, 가장 바람직하게는 12.0 이상, 특히 12.0 내지 15.0이다.

바람직하게는, 본 발명의 매질의 네마틱 상은 적어도 0 내지 70℃, 더욱 바람직하게는 적어도 -20 내지 70℃, 가장 바람직하게는 적어도 -30 내지 75℃, 특히 적어도 -40 내지 75℃에서 확장되며, 여기서 적어도란 의미는 바람직하게는 하한은 경계치보다 낮고, 상한은 경계치를 초월함을 의미한다.

본 출원에서, "유전적으로 포지티브한"이란 용어는 3.0 초과의 Δε를 갖는 화합물 또는 성분을 의미하고, "유전적으로 중성인"이란 용어는 -1.5 이상 3.0 이하의 Δε를 갖는 화합물 또는 성분을 의미하고, "유전적으로 네카티브한"이란 용어는 -1.5 미만의 Δε를 갖는 화합물 또는 성분을 의미한다. 상기 Δε는 1 kHz 및 20℃에서 결정된다. 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물중의 개개의 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 이들 시험 혼합물의 용량(capacity)은 수직 정렬 및 수평 정렬을 갖는 셀에서 결정된다. 두 유형 모두의 셀의 셀 갭은 대략 10㎛이다. 인가된 전압은 1 kHz의 진동수 및 전형적으로 0.5 내지 1.0V의 평균제곱근 값을 갖는 직사각형 파장이지만, 항상 각각의 시험 혼합물의 용량 임계치 아래에서 선택된다.

유전적으로 포지티브한 화합물의 경우에는 혼합물 ZLI-4792가, 유전적으로 중성인 및 유전적으로 네가티브한 화합물의 경우에는 혼합물 ZLI-3086(둘 모두는 독일 메르크(Merck) KGaA 제품)이 각각 호스트 혼합물로서 사용된다. 화합물의 유전율은 대상 화합물의 첨가시 호스트 혼합물 각각의 값의 변화로부터 결정되고 100%의 대상 화합물의 농도에 대해 외삽법에 의해 추정된다. 20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 상기와 같이 측정되고, 다른 모든 것은 화합물과 같이 처리된다.

본 출원에서 별도의 언급이 없는 한 "임계 전압"이란 용어는 광학적 임계치를 의미하는 것으로, 10% 상대 콘트라스트(V₁₀)로 제공되며; "포화 전압"이란 용어는 광학적 포화 상태를 의미하는 것으로, 90% 상대 콘트라스트(V₉₀)로 제공된다. 용량 임계 전압(V₀, 프레데릭츠(Freedericksz)-임계 V_Fr로도 일컬어짐)은 별도의 언급이 없는 경우에만 사용된다.

본 출원에서 정의된 파라미터의 범위는 별도의 언급이 없는 한 경계치를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 별도의 언급이 없는 한, 모든 농도는 질량% 단위로 표시되며 각각의 완성된 혼합물에 대한 농도이고, 모든 온도는 ℃로 표시되고, 모든 온도차 또한 ℃로 나타낸다. 모든 물리적 특성은 별도의 언급이 없는 한 문헌 ["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov.1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정된 것이거나 측정되고, 이때 측정 온도는 20℃이다. 광학적 이방성(Δn)은 589.3㎚의 파장에서 측정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 kHz의 진동수에서 측정된다. 임계 전압 및 모든 다른 전기광학 특성은 독일 메르크 KGaA에서 제조된 시험 셀을 사용하여 측정되었다. Δε를 결정하기 위한 시험 셀은 셀 갭이 22㎛인 것이었다. 전극은 1.13㎠의 면적 및 가드 링(guard ring)을 갖는 원형 ITO 전극이었다. 배향 층은 수직 배향(ε⊥) 층에 대해서는 레시틴이 사용되고, 수평 배향(ε∥) 층에 대해서는 재팬 신태틱 러버(Japan Synthetic Rubber)로부터의 폴리아미드 AL-1054가 사용되었다. 용량은 0.3 V_rms의 전압과 함께 사인 파장을 사용하는 진동수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260을 사용하여 측정되었다. 전기광학 측정에서 사용된 광은 백색 광이었다. 사용된 장치는 일본 오츠카(Otsuka)로부터 상업적으로 입수가능한 장비였다. 특징적 전압은 수직 관찰하에 측정되었다. 임계(V₁₀) 전압, 중간 회색(V₅₀) 전압 및 포화(V₉₀) 전압은 각각상대 콘트라스트가 10%, 50% 및 90%인 경우에 측정되었다.

본 발명에 따른 액정 매질은 통상의 농도에서 추가의 첨가제 및 키랄 도판트를 함유할 수 있다. 이들 추가 구성성분의 전체 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6%의 범위이다. 각각 사용된 개개 화합물의 농도는 0.1 내지 3%의 범위가 바람직하다. 이들 및 유사한 첨가제의 농도는 본 출원의 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 농도의 범위 및 값들에 대해 고려되지 않는다.

본 발명에 따른 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30개, 더욱 바람직하게는 8 내지 20개, 가장 바람직하게는 10 내지 16개의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상의 방법으로 혼합된다. 대체로, 요구량이 더욱 소량인 화합물은 더욱 많은 양으로 사용된 화합물중에 용해된다. 더욱 고농도로 사용된 화합물의 청명점보다 높은 온도가 사용되는 경우에는 용해 과정의 완결을 관찰하기가 용이하다. 그러나, 매질은 또한 다른 통상의 방법, 예컨대 소위 예비-혼합물(이는 예컨대 동족 혼합물 또는 공융 혼합물일 수 있다)을 사용하는 방법 및 소위 멀티-보틀-시스템(multi-bottle-system)(이의 구성성분은 혼합물 자체를 사용하도록 준비된다)을 사용하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

적합한 첨가제의 첨가에 의해, 본 발명에 따른 액정 매질은, 공지되어 있는 모든 유형의 액정 디스플레이, 또는 상기와 같은 액정 매질을 사용하는 액정 디스플레이 예컨대 TN-, TN-AMD, ECB-AMD, VAN-AMD, IPS 및 OCB LCD, 구체적으로는 복합 시스템 예컨대 PDLC, NCAP, PN LCD, 특히 ASM-PA LCD에 사용될 수 있도록 개질될 수 있다.

액정의 융점 T(C, N), 스멕틱(S) 상에서 네마틱(N) 상으로의 전이, 청명점 T(N, I)은 ℃로 주어진다.

본 출원에서 특히 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어로도 또한 일컬어지는 약어로 표시되어 있다. 약어를 그에 상응하는 구조로 변형시킨 것은 하기 2개의 표 A 및 B에 따라 직접 제시되어 있다. 모든 그룹 C_nH_2n+1및 C_mH_2m+1은 각각 n 및 m개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹이다. 표 B의 해설은 자명하다. 표 A는 핵심 구조에 대한 약어만 나열하고 있다. 개개의 화합물은 핵심 약어로 표시된 후 하이폰(-), 및 아래에서 치환기 R¹, R², L¹및 L²를 구체화하고 있는부호로 표시되어 있다.

표 A:

표 B:

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은

- 상기 표 A 및 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 7개 이상, 바람직하게는 8개 이상의 화합물, 바람직하게는 상이한 화학식의 화합물 및/또는

- 상기 표 A의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 하나 이상, 더욱 바람직하게는 2개 이상, 더더욱 바람직하게는 3개 이상의 화합물, 바람직하게는 상이한 화학식의 화합물 및/또는

- 상기 표 B의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된, 3개 이상, 바람직하게는 4개이상, 더욱 바람직하게는 5개 이상의 화합물, 바람직하게는 상이한 화학식의 화합물을 함유한다.

실시예

하기 주어지는 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 이로써 본 발명이 어떠한 식으로든 제한되지는 않는다.

그러나, 특성들을 하기 실시예는 달성될 수 있고 수정될 수 있는 범위의 물리적 특성 및 조성을 당해분야의 전문가에게 예증한다. 그러므로 특히 바람직하게 달성될 수 있는 여러 특성의 조합은 당해분야의 전문가가 알 수 있도록 명확하게 정의되어 있다.

실시예 1

액정 혼합물은 하기 표에 주어진 조성 및 특성에 의해 제조된다.

상기 혼합물은 바람직하게 낮은 값의 Δn 및 높은 값의 Δε를 가지며 IPS방식으로 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.

실시예 2

상기 혼합물은 바람직하게 낮은 값의 Δn 및 높은 값의 Δε를 가지며 IPS 방식으로 작동하는 디스플레이에 매우 적합하다.

본 발명에 따른 액정 매질은 종래 기술로부터의 물질이 갖는 단점을 나타내지 않거나 적어도 상당히 감소된 정도로 나타내는 것으로 여러 액정 디스플레이에 개선된 특성을 제공한다.

Claims

- 하기 화학식 1의 유전적으로 포지티브(positive)한 화합물 하나 이상 및 하기 화학식 2 내지 4로 이루어진 군으로부터 선택된 유전적으로 포지티브한 화합물 하나 이상을 포함하는 유전적으로 포지티브한 성분(A),

- 선택적으로 추가의 유전적으로 포지티브한 성분(B),

- 선택적으로 유전적으로 중성(neutral)인 성분(C), 및

- 선택적으로 유전적으로 네가티브(negative)한 성분(D)

을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.

화학식 1

화학식 2

화학식 3

화학식 4

상기 식에서,

R¹, R², R³및 R⁴는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화 알킬 또는 불화 알콕시; 탄소수 2 내지 7의 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 불화 알케닐이고, R¹은 바람직하게는 알케닐이다.
제 1 항에 있어서,

R¹이 알케닐인 화학식 1의 유전적으로 포지티브한 화합물을 하나 이상 포함하는 유전적으로 포지티브한 성분(A)을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

본원에서 정의된 화학식 5의 화합물을 하나 이상 포함하는 유전적으로 포지티브한 성분(B)을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

본원에서 정의된 화학식 6의 화합물을 하나 이상 포함하는 유전적으로 중성인 성분(C)을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

본원에서 정의된 화학식 7의 화합물을 하나 이상 포함하는 유전적으로 네가티브한 성분(D)을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

제 1 항에서 정의된 화학식 2의 화합물을 하나 이상 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

제 1 항에서 정의된 화학식 3의 화합물을 하나 이상 포함함을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함함을 특징으로 하는액정 디스플레이.
제 7 항에 있어서,

능동 매트릭스에 의해 어드레싱(addressing)됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 액정 디스플레이에서의 용도.