KR20070059133A - 액정 조성물 및 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 낮은 임계값 전압, 큰 비저항 등의 특성에 있어서, 복수의 특성을 충족하는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 이 목적은, 복수의 특성에 관해서 적절한 밸런스를 갖는 액정 조성물을 제공한다. 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공한다. 작은 점도, 0.10∼0.15 의 광학 이방성 및 낮은 임계값 전압을 갖는 조성물을 함유하고, 그리고 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율 등의 특성을 갖는 AM 소자를 제공한다. 그 중에서도 중요한 목적은 소자의 짧은 응답 시간이다. 제 1 성분으로서 하기 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 갖고, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물로 한다.
Figure 112007025480280-PCT00090
[식 중, R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
네마틱상, 광학 이방성, 임계값 전압, 액정 표시 소자

Description

액정 조성물 및 액정 표시 소자 {LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}
본 발명은, AM (active matrix) 소자 등에 적합한 액정 조성물 및 이 조성물을 함유하는 AM 소자 등에 관한 것이다. 특히, 네마틱상을 갖는 조성물, 및 유전율 이방성이 정(正)인 조성물에 관한 것이다.
액정 표시 소자에 있어서, 액정의 동작 모드에 근거한 분류는, PC (phase change), TN (twisted nematic), STN (super twisted nematic), ECB (electrically controlled birefringence), OCB (optically compensated bend), IPS (in-plane switching), VA (vertical alignment) 등이다. 소자의 구동 방식에 근거한 분류는, PM (passive matrix) 과 AM (active matrix) 이다. PM 은 스태틱 (static) 과 멀티플렉스 (multiplex) 등으로 분류되고, AM 은 TFT (thin film transistor), MIM (metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT 의 분류는 비정질 규소 (amorphous silicon) 및 다결정 규소 (polycrystal silicon) 이다. 후자는 제조 공정에 따라서 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초를 둔 분류는, 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고 자연광과 백라이트의 양쪽을 이용하는 반투과형이다.
이들 소자는 적절한 특성을 갖는 액정 조성물을 함유한다. 이 액정 조성물은 네마틱상을 갖는다. 양호한 일반적 특성을 갖는 AM 소자를 얻기 위해서는 조성물의 일반적 특성을 향상시킨다. 2 가지의 일반적 특성에 있어서의 연관을 하기 표 1 에 정리한다. 조성물의 일반적 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 좀더 설명한다. 네마틱상의 온도 범위는, 소자의 사용할 수 있는 온도 범위에 관련된다. 네마틱상의 바람직한 상한 온도는 70℃ 이상이고, 그리고 네마틱상의 바람직한 하한 온도는 -20℃ 이하이다. 조성물의 점도는 소자의 응답 시간에 관련된다. 소자로 동화상을 표시하기 위해서는 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에 있어서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에 있어서의 작은 점도는 보다 바람직하다.
조성물과 AM 소자에 있어서의 일반적 특성
No 조성물의 일반적 특성 AM 소자의 일반적 특성
1 네마틱상의 온도 범위가 넓다 사용할 수 있는 온도 범위가 넓다
2 점도가 작다 1) 응답 시간이 짧다.
3 광학 이방성이 적절하다 콘트라스트비가 크다
4 임계값 전압이 낮다 소비 전력이 작고, 콘트라스트비가 크다
5 비저항이 크다 전압 유지율이 크고, 콘트라스트비가 크다.
1) 액정 셀에 조성물을 주입하는 시간을 단축할 수 있다.
조성물의 광학 이방성은, 소자의 콘트라스트비에 관련된다. 소자에 있어서의 콘트라스트비를 최대로 하기 위해서, 조성물의 광학 이방성 (Δn) 과 소자의 셀 갭 (d) 과의 곱 (Δn·d) 을 약 0.45㎛ 로 설계한다. 따라서, 조성물에 있어서의 광학 이방성은 주로 0.08∼0.12 의 범위이다. 최근, 소자의 응답 시간을 짧게 하기 위해서, Δn·d 를 0.38∼0.42㎛ 로 설계하게 되었다. 이 경우의 조성물의 광학 이방성은 0.10∼0.15 의 범위이다. 조성물에 있어서의 낮은 임계값 전압은 소자에 있어서의 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 낮은 임계값 전압이 바람직하다. 조성물에 있어서의 큰 비저항은, 소자에 있어서의 큰 전압 유지율과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 갖는 조성물이 바람직하다. 장시간 사용한 후, 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 갖는 조성물이 바람직하다.
종래의 조성물은, 하기 특허문헌 1∼7 에 개시되어 있다. 특허문헌 3, 4 및 6 은, 강유전성 액정 조성물 (스멕틱상을 갖는 조성물) 에 관한 것이다. 특허문헌 2 및 5 는, 네마틱상을 가지며, 그리고 유전율 이방성이 부(負)인 액정 조성물에 관한 것이다. 한편, 특허문헌 1 및 7 은, 네마틱상을 가지며, 그리고 유전율 이방성이 정인 액정 조성물에 관한 것이다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 소60-51135호 (US4,594,465, EP0132377A2)
특허문헌 2: 일본 공표특허공보 평1-500860호 (WO88/02130A2)
특허문헌 3: 일본 공표특허공보 평1-503455호 (WO87/07890A2)
특허문헌 4: 일본 공개특허공보 평4-279695호
특허문헌 5: 일본 공개특허공보 평9-183974호 (GB2300642A)
특허문헌 6: 일본 공표특허공보 평10-501019호 (WO95/33802A1)
특허문헌 7: 국제공개 제2004/035710호 팜플렛
바람직한 AM 소자는, 사용할 수 있는 온도 범위가 넓고, 응답 시간이 짧으며, 콘트라스트비가 크다, 등의 특성을 갖다. 1밀리초라도 보다 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 값을 갖는 광학 이방성, 낮은 임계값 전압, 큰 비저항 등의 특성을 갖는 조성물이 특히 요구된다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 목적은, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 낮은 임계값 전압, 큰 비저항 등의 특성에 있어서, 복수의 특성을 충족하는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 이 목적은, 복수의 특성에 관해서 적절한 밸런스를 갖는 액정 조성물을 제공하는 것이기도 하다. 이 목적은, 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공하는 것이기도 하다. 이 목적은, 작은 점도, 0.10∼0.15 의 광학 이방성 및 낮은 임계값 전압을 갖는 조성물을 함유하고, 그리고 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율 등의 특성을 갖는 AM 소자를 제공하는 것이기도 하다. 그 중에서도 중요한 목적은 소자의 짧은 응답 시간이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 갖고, 네마틱상을 갖는 액정 조성물, 및 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자이다.
Figure 112007025480280-PCT00001
여기서, R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다.
발명의 효과
본 발명의 조성물은, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 낮은 임계값 전압, 큰 비저항 등의 특성에 있어서, 복수의 특성을 충족하였다. 이 조성물은, 복수의 특성에 관해서 적절한 밸런스를 가진다. 본 발명의 소자는 이 조성물을 함유한다. 작은 점도, 0.10∼0.15 의 광학 이방성 및 낮은 임계값 전압을 갖는 조성물을 함유하는 소자는, 짧은 응답 시간 및 큰 전압 유지율을 가지며, 그리고 AM 소자에 적합하였다. 소자는, 특히 짧은 응답 시간을 가졌다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이 명세서에 있어서의 용어의 사용방법은 다음과 같다. 본 발명의 액정 조성물 또는 본 발명의 액정 표시 소자를 각각 「조성물」 또는 「소자」로 약기하는 경우가 있다. 액정 표시 소자는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. 「액정성 화합물」은, 25℃ 에서 네마틱상, 스멕틱상 등의 액정상을 갖는 화합물 또는 25℃ 에서 액정상을 갖지 않지만 조성물의 성분으로서 유용한 화합물을 의미한다. 광학 활성인 화합물은 액정성 화합물에 포함되지 않는다. 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 「화합물 (1)」로 약기하는 경우가 있다. 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군도 「화합물 (1)」로 약기하는 경우가 있다. 다른 식으로 표시되는 화합물에 관해서도 동일하다.
식 (1) 에 있어서, 「R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬」의 의미는, 하나의 화합물 (1) 에 있어서, R11 과 R12 는, 반드시 상이한 탄소수의 알킬을 갖는 것이다. 예를 들어, 조성물의 성분으로서 2개의 화합물 (1) 을 함유하는 경우, 임의의 화합물 (1) 에 있어서의 R11 과 R12 는 상이한 탄소수의 알킬을 갖는다. 다른 화합물 (1) 의 R11 과 R12 도 상이한 탄소수의 알킬을 갖는다.
「식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물」이란, 조성물의 성분으로서, 화합물 (1) 을 하나 이상 선택한다, 라는 것을 의미한다. 조성물의 성분으로서 화합물 (1) 을 2개 이상 선택해도 된다. 다른 식에 관해서도 동일하다.
「식 (2)∼식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물」이란, 조성물의 성분으로서, 화합물 (2)∼화합물 (7) 중 어느 하나를 최저한 1개 혼합한다, 라는 것을 의미한다. 조성물의 성분으로서, 화합물 (2)∼화합물 (7) 중 임의의 어느 하나의 식의 화합물을 2개 이상 선택해도 된다. 화합물 (2)∼화합물 (7) 의 복수로부터 선택한 2개 이상의 화합물을 조성물의 성분으로 해도 된다. 다른 식에 관해서도 동일하다.
「제 1 성분의 비율」은, 제 1 성분이 하나의 화합물인 경우, 그 화합물의 비율을 의미한다. 제 1 성분이 2개 이상의 화합물인 경우, 제 1 성분을 구성하는 화합물의 합계 비율을 의미한다. 「제 2 성분의 비율」등의 의미도 동일하다.
「제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물」이란, 제 2 성분은 화합물 (2) 에서만 선택되는 것을 의미하고, 그리고, 제 2 성분에는, 화합물 (2) 이외의 화합물을 제 2 성분으로 하지 않는 것을 의미한다. 제 3 성분 및 다른 식에 관해서도 동일하다.
「식 (1) 로 표시되는 화합물의 군」이란, 화합물 (1) 이 하나인 경우, 그 화합물을 가리킨다. 화합물 (1) 이 2개 이상인 경우, 2개 이상의 화합물 (1) 의 전부를 가리킨다. 다른 식에 관해서도 동일하다.
네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약기하는 경우가 있다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약기하는 경우가 있다. 「비저항이 크다」는, 조성물이 초기 단계에 있어서 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 가지며, 그리고 장시간 사용한 후 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 비저항을 갖는 것을 의미한다. 「전압 유지율이 크다」는, 소자가 초기 단계에 있어서 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지며, 그리고 장시간 사용한 후 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 전압 유지율을 갖는 것을 의미한다. 광학 이방성 등의 특성을 설명할 때에는, 실시예에 기재한 방법으로 측정한 값을 사용한다. 성분 또는 액정성 화합물의 비율 (백분율) 은, 액정성 화합물의 전체 중량에 기초를 둔 중량 백분율 (중량%) 이다.
본 발명의 상세한 것은, 하기 항과 같다.
1. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물.:
Figure 112007025480280-PCT00002
[식 중, R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
2. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 1 에 기재된 액정 조성물.
3. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위인 항 1 에 기재된 액정 조성물.
4. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 1 에 기재된 액정 조성물.
5. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 다른 하나의 필수 성분으로서 식 (2)∼식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00003
[식 중, R1 은 알킬이고; R3 은 알킬 또는 알케닐이고; R4 는 알킬, 알케닐 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐이고; R5 는 알킬 또는 알콕시이고; R6 은 알킬 또는 알콕시메틸이고; R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이고; A1 및 A6 은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고; A2 는 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이고; A3 은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A4 는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; A5 는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A7 은 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; Z1 은 단결합, -(CH2)2-, -CF2O- 또는 -COO- 이고; Z2 는 단결합 또는 -(CH2)2- 이고; Z3 은 단결합 또는 -CF2O- 이고; Z4 는 단결합 또는 -COO- 이고; X1 및 X2 는 독립적으로 수소 또는 불소이고; Y1 은 불소, 염소, -OCF3, 또는 OCF2H 이고; 그리고 Y2 는 불소 또는 염소이다].
6. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 5 에 기재된 액정 조성물.
7. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위인 항 5 에 기재된 액정 조성물.
8. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 5 에 기재된 액정 조성물.
9. 0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 항 1∼8 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
10. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2)∼식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5)∼식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00004
[식 중, R1 은 알킬이고; R3 은 알킬 또는 알케닐이고; R4 는 알킬, 알케닐 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐이고; R5 는 알킬 또는 알콕시이고; R6 은 알킬 또는 알콕시메틸이고; R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이고; A1 및 A6 은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고; A2 는 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이고; A3 은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A4 는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; A5 는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A7 은 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; Z1 은 단결합, -(CH2)2-, -CF2O- 또는 -COO- 이고; Z2 는 단결합 또는 -(CH2)2- 이고; Z3 은 단결합 또는 -CF2O- 이고; Z4 는 단결합 또는 -COO- 이고; X1 및 X2 는 독립적으로 수소 또는 불소이고; Y1 은 불소, 염소, -OCF3, 또는 OCF2H 이고; 그리고 Y2 는 불소 또는 염소이다].
11. 제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
12. 제 2 성분이, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
13. 제 2 성분이, 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
14. 제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
15. 제 2 성분이, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
16. 제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10 에 기재된 액정 조성물.
17. 제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10∼16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
18. 제 3 성분이, 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10∼16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
19. 제 3 성분이, 식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10∼16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
20. 제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10∼16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
21. 제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 10∼16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
22. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 10∼21 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
23. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 10∼21 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
24. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 10∼21 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
25. 0.10∼0.15 의 광학 이방성을 갖는 항 10∼24 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
26. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2-1), 식 (3-1)∼(3-6), 및 식 (4-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 3 성분으로서 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (6-1), 식 (6-2), 및 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00005
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
27. 제 2 성분이 식 (3-3)∼식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이고, 그리고 제 3 성분이 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 항 26 에 기재된 액정 조성물.
28. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 26 또는 27 에 기재된 액정 조성물.
29. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 26 또는 27 에 기재된 액정 조성물.
30. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 항 26 또는 27 에 기재된 액정 조성물.
31. 0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 항 26∼30 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
32. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00006
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
33. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 항 32 에 기재된 액정 조성물.
34. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 항 32 에 기재된 액정 조성물.
35. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 항 32 에 기재된 액정 조성물.
36. 제 2 성분으로서 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 32∼35 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00007
[식 중, R1 은 알킬이다].
37. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 36 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00008
[식 중, R1 은 알킬이다].
38. 제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 37 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00009
[식 중, R1 은 알킬이다].
39. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3-4), 식 (3-5) 및 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 36 에 기재된 액정 조성물.
Figure 112007025480280-PCT00010
[식 중, R1 은 알킬이다].
40. 제 3 성분으로서 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 39 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00011
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
41. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 32∼35 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure 112007025480280-PCT00012
[식 중, R1 은 알킬이다].
42. 제 2 성분으로서 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 41 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00013
[식 중, R1 은 알킬이다].
43. 제 2 성분으로서 식 (3-5) 및 식 (4-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 32∼35 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure 112007025480280-PCT00014
[식 중, R1 은 알킬이다].
44. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00015
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
45. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 44 에 기재된 액정 조성물.
46. 제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 44 에 기재된 액정 조성물.
47. 제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 항 44 에 기재된 액정 조성물.
48. 제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 44∼47 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00016
[식 중, R1 은 알킬이다].
49. 제 2 성분으로서 식 (3-4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 3 성분으로서 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 항 44∼47 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00017
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
50. 0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 항 32∼39 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
51. 항 1∼50 중 어느 한 항에 기재된 산화 방지제를 함유하는 액정 표시 소자.
52. 제 2 성분으로서 식 (3-1) 로 표시되는 화합물을 5 내지 35중량% 의 비율로 추가로 함유하는, 항 32∼35 중 어느 한항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00018
[식 중, R1 은 알킬이다].
53. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물을 3 내지 35중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 52 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00019
[식 중, R1 은 알킬이다].
54. 제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물을 3 내지 30중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 53 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00020
[식 중, R1 은 알킬이다].
55. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물을 3 내지 35중량% 의 비율로, 제 2 성분으로서 식 (3-4), 식 (3-5) 및 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물을 2 내지 25중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 52 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00021
[식 중, R1 은 알킬이다].
56. 제 3 성분으로서 식 (7-1) 로 표시되는 화합물을 2 내지 20중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 55 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00022
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
57. 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물을 3 내지 35중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 32∼35 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00023
[식 중, R1 은 알킬이다].
58. 제 2 성분으로서 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물을 3 내지 20중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 57 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00024
[식 중, R1 은 알킬이다].
59. 제 2 성분으로서 식 (3-5) 및 식 (4-1) 로 표시되는 화합물을 5 내지 30중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 32∼35 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00025
[식 중, R1 은 알킬이다].
60. 제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물을 3 내지 30중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 44∼47 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00026
[식 중, R1 은 알킬이다].
61. 제 2 성분으로서 식 (3-4) 로 표시되는 화합물을 3 내지 25중량% 의 비율로, 제 3 성분으로서 식 (6-2) 로 표시되는 화합물을 3 내지 15중량% 의 비율로, 그리고 제 3 성분으로서 식 (7-1) 로 표시되는 화합물을 2 내지 20중량% 의 비율로 추가로 함유하는 항 44∼47 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00027
[식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
62. 조성물의 광학 이방성이 0.10 내지 0.15 인 항 53∼62 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
63. 항 52∼62 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
64. 산화 방지제를 추가로 함유하는 항 1∼50, 52∼62 에 기재된 액정 조성물.
65. 산화 방지제가 식 (10) 으로 표시되는 화합물인 항 64 에 기재된 액정 조성물:
Figure 112007025480280-PCT00028
[식 중, n 은 1∼9 의 정수이다].
66. 액정성 화합물의 전체 중량에 기초하여, 산화 방지제의 비율이 50 내지 600ppm 인 항 64 또는 65 에 기재된 액정 조성물.
67. 항 64∼66 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
본 발명은, 다음의 항도 포함한다.
1) 네마틱상의 상한 온도가 70℃ 이상이고, 그리고 네마틱상의 하한 온도가 -20℃ 이하인 상기 조성물, 2) 광학 활성인 화합물을 추가로 함유하는 상기 조성물, 3) 상기 조성물을 함유하는 AM 소자, 4) 상기 조성물을 함유하고, 그리고 TN, ECB, OCB, 또는 IPS 의 모드를 갖는 소자, 5) 상기 조성물을 함유하는 투과형의 소자, 6) 상기 조성물을, 네마틱상을 갖는 조성물로서의 사용, 7) 상기 조성물에 광학 활성인 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용.
본 발명의 조성물을 다음 순서대로 설명한다. 첫째, 본 발명의 포인트에 관해서 설명한다. 둘째, 조성물에 있어서의 성분 화합물의 구성을 설명한다. 셋째, 성분 화합물의 주요 특성, 및 이 화합물이 조성물에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 넷째, 성분 화합물의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다. 다섯째, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 여섯째, 성분 화합물의 구체적인 예를 나타낸다. 일곱째, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 여덟째, 조성물의 용도를 설명한다.
첫째, 본 발명의 포인트를 설명한다.
본 발명의 제 1 포인트로서, 조성물의 광학 이방성의 차이에 의해, 화합물 (1) 의 효과가 나타나는 방식이 다름을 알아내었다. 실험을 통해서 설명한다. 화합물 (1) 을 비교적 작은 광학 이방성을 갖는 조성물에 사용한 경우와, 비교적 큰 광학 이방성을 갖는 조성물에 사용한 경우를 비교하였다. 결과를 표 2 에 정리한다. 표 2 의 No.1 및 No.2 의 조성물은, 조성물의 광학 이방성을 0.1 이하로 조제한 경우이고, No.3 및 No.4 는 조성물의 광학 이방성을 0.1 이상으로 조제한 경우이다. No.1 및 No.3 의 조성물은 화합물 (1) 을 혼합하지 않은 경우의 예이고, No.2 및 No.4 의 조성물은 화합물 (1) 을 혼합한 경우의 예이다. 또, No.1∼No.4 의 조성물은, 유전율 이방성을 정, 그리고 상한 온도 및 임계값 전압을 동일한 값으로 조제하였다. 이 표로부터 알 수 있듯이, 화합물 (1) 을 사용하고, 비교적 작은 광학 이방성을 갖는 조성물로 조제한 경우에는 화합물 (1) 의 유용성은 발견할 수 없었다. 화합물 (1) 을 사용하고, 비교적 큰 광학 이방성을 갖는 조성물로 조제한 경우에는, 화합물 (1) 의 유용성을 발견할 수 있었다. 여기서 말하는 유용성이란, 회전 점도 (γ1) 및 응답 시간의 특성이 우수하다는 의미이다. 이러한 점의 발견이 본 발명의 제 1 포인트이다.
Figure 112007025480280-PCT00029
본 발명의 제 2 포인트로서, 화합물 (1) 의 왼쪽 말단과 오른쪽 말단의 알킬의 탄소수가 상이하면, 조성물에 미치는 특성에 우열이 생기는 것을 알아내었다. 실험을 통해서 설명한다. 화합물 (1) 의 R11 및 R12 의 탄소수가 동일한 경우와, 화합물 (1) 의 R11 및 R12 의 탄소수가 상이한 경우를 비교하였다. 결과를 표 3 에 정리한다. 표 3 의 No.5 의 조성물은 R11 과 R12 가 상이한 탄소수의 알킬을 갖는 화합물을 혼합한 경우이고, No.6 및 No.7 의 조성물은 R11 과 R12 가 동일한 탄소수를 갖는 화합물을 혼합한 경우이다. 이들 조성물은, 유전율 이방성을 정으로 조제하였다. 이 표로부터 알 수 있듯이, R11 및 R12 가 서로 상이한 탄소수를 갖는 편이, 조성물 및 소자의 특성이 향상되었다. 즉, 네마틱상의 하한 온도를 보다 낮출 수 있고, 그리고 회전 점도를 보다 작게 할 수 있었다. 이 발견이 본 발명의 제 2 포인트이다.
Figure 112007025480280-PCT00030
둘째, 조성물에 있어서의 성분 화합물의 구성을 설명한다. 본 발명의 조성물은 조성물 A 와 조성물 B 로 분류된다. 조성물 A 는 그 밖의 화합물을 추가로 함유해도 된다. 「그 밖의 화합물」은, 액정성 화합물, 첨가물, 불순물 등이다. 이 액품성 화합물은 화합물 (1)∼화합물 (7) 과는 상이하다. 이러한 액정성 화합물은, 특성을 추가적으로 조정할 목적에서 조성물에 혼합된다. 이 첨가물은 광학 활성인 화합물, 색소, 산화 방지제 등이다. 액정의 나선 구조를 유기하여 비틀림각 (twist angle) 을 제공할 목적에서 광학 활성인 화합물이 조성물에 혼합된다. GH (Guest host) 모드의 소자에 적합시키기 위해 색소가 조성물에 혼합된다. 대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지하기 위해서, 또는, 소자를 장시간 사용한 후, 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 커다란 전압 유지율을 갖기 위해서 산화 방지제가 조성물에 혼합된다. 산화 방지제는, 식 (10) 으로 표시되는 화합물 등이다. 불순물은 성분 화합물의 합성 등의 공정에서 혼입된 화합물 등이다.
조성물 B 는, 실질적으로 화합물 (1)∼(7) 중 어느 하나로부터 선택된 화합물만으로 이루어진다. 「실질적으로」는, 이들 화합물과 상이한 액정성 화합물을 조성물이 함유하지 않는 것을 의미한다. 「실질적으로」는, 첨가물, 불순물 등을 조성물이 추가로 함유해도 되는 것도 의미한다. 조성물 B 는 조성물 A 와 비교하여 성분의 수가 적다. 조성물 B 는 비용을 낮추기 위한 이유에서 조성물 A 보다 바람직하다. 그 밖의 액정성 화합물을 혼합함으로써 물성을 추가로 조정할 수 있기 때문에, 조성물 A 는 조성물 B 보다 바람직하다.
화합물 (1)∼화합물 (7) 과는 상이한 액정성 화합물에는, 시아노기를 갖는 화합물이 포함된다. 이 화합물은 식 (8-1)∼식 (8-3) 과 같은 부분 구조를 갖는다. 이러한 액정성 화합물은 IPS 등의 모드를 갖는 소자에 사용하는 조성물에는 혼합되어도 된다. 그러나, 이 화합물은 조성물의 비저항을 낮추기 때문에, TN-TFT 소자 등에 사용하는 조성물에는 바람직하지 못하다. 광학 활성인 화합물의 예는 식 (9-1)∼식 (9-4) 이다.
Figure 112007025480280-PCT00031
상기 항 1∼항 4 의 조성물에, 소자를 구동시키기 위해서 10 이상의 유전율 이방성을 갖는 액정성 화합물을 성분으로 하여, 추가적으로 혼합하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 소자의 응답 시간을 더욱 짧게 하기 위해, 10 이상의 유전율 이방성을 갖는 액정성 화합물을 추가로 혼합하는 것, 및 유전율 이방성이 10 미만인 액정성 화합물을 추가로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 항 5∼항 9 의 조성물에 있어서, 또 다른 하나의 필수 성분으로서 화합물 (2)∼화합물 (4) 중 어느 하나를 선택하는 경우, 소자의 응답 시간을 좀더 짧게 하기 위해서, 유전율 이방성이 10 미만인 액정성 화합물을 추가로 혼합하는 것이 바람직하다. 또 다른 하나의 필수 성분으로서 화합물 (5)∼화합물 (7) 중 어느 하나를 선택하는 경우, 소자를 구동시키기 위해서 10 이상의 유전율 이방성을 갖는 액정성 화합물을 성분으로 하여 추가로 혼합하는 것이 바람직하다.
셋째, 성분 화합물의 주요 특성, 및 이 화합물이 조성물에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 성분 화합물의 주요 특성을 본 발명의 목적에 따라서 표 4 에 정리한다. 표 4 의 기호에 있어서, L 은 크다 또는 높다, M 은 중간 정도의, S 는 작다 또는 낮다, 를 의미한다. 0 은 유전율 이방성이 거의 0 인 (또는 매우 작은) 것을 의미한다.
Figure 112007025480280-PCT00032
표 5 에 대표적인 성분 화합물의 유전율 이방성을 정리한다. 표 5 로부터, 소자를 구동시키기 위한 낮은 임계값 전압은 본 발명의 제 2 성분에 주로 의존하고 있다. 표 5 의 화합물의 명칭은 표 6 의 표기법에 기초하여 나타내었다.
Figure 112007025480280-PCT00033
성분 화합물이 조성물에 미치는 주요한 효과는 다음과 같다. 화합물 (1) 은, 조성물의 광학 이방성을 높이고, 그리고 임계값 전압을 높인다. 화합물 (2)∼(4) 는, 조성물의 임계값 전압을 낮춘다. 화합물 (2) 는 조성물의 상한 온도를 낮춘다. 화합물 (3) 은, 조성물의 상한 온도를 높인다. 화합물 (4) 는, 조성물의 상한 온도를 더욱 높인다. 화합물 (5)∼(6) 은, 조성물의 점도를 낮추고, 그리고 임계값 전압을 높인다. 화합물 (5) 는, 조성물의 상한 온도를 낮춘다. 화합물 (6) 은, 조성물의 상한 온도를 높인다. 화합물 (7) 은, 조성물의 상한 온도를 더욱 높인다.
이들 화합물에 관해서, 추가로 설명한다. 화합물 (2) 는, 화합물 (2-1)∼화합물 (2-8) 을 포함한다. 이들 중에서, 특히 화합물 (2-1) 은 조성물의 하한 온도를 낮춤과 함께 점도를 낮춘다.
화합물 (3) 은, 화합물 (3-1)∼화합물 (3-36) 을 포함한다. 이들 화합물 중에서, 화합물 (3-1)∼화합물 (3-6) 은 특히나 다음의 점에서 특징이 있다. 화합물 (3-1) 은 광학 이방성을 높이고, 상한 온도를 높이고, 그리고 점도를 낮춘다. 화합물 (3-2) 는, 조성물의 상한 온도를 높이고, 하한 온도를 낮추고, 그리고 점도를 낮춘다. 화합물 (3-3) 은, 조성물의 광학 이방성을 높이고, 그리고 임계값 전압을 크게 낮춘다. 화합물 (3-4) 는, 조성물의 광학 이방성을 높이고, 하한 온도를 낮춘다. 화합물 (3-5) 는, 조성물의 광학 이방성을 낮추고, 점도를 낮춘다. 화합물 (3-6) 은, 조성물의 광학 이방성을 낮추고, 특히 임계값 전압을 낮춘다.
화합물 (4) 는, 화합물 (4-1)∼화합물 (4-6) 을 포함한다. 이들 중에서, 화합물 (4-1) 은, 조성물의 점도를 낮춘다. 화합물 (5) 는, 화합물 (5-1)∼화합물 (5-6) 을 포함한다. 이들 중에서, 화합물 (5-1) 및 화합물 (5-2) 는, 조성물의 점도를 특히 낮춘다. 화합물 (5-1) 은, 조성물의 하한 온도를 낮춘다.
화합물 (6) 은, 화합물 (6-1)∼화합물 (6-8) 을 포함한다. 이들 중에서, 화합물 (6-1) 및 화합물 (6-2) 는, 조성물의 점도를 특히 낮춘다. 화합물 (6-1) 은, 조성물의 하한 온도를 낮춘다. 화합물 (7) 은, 화합물 (7-1)∼화합물 (7-5) 를 포함한다. 이들 중에서, 화합물 (7-1) 은, 특히 조성물의 광학 이방성을 높인다.
넷째, 성분 화합물의 바람직한 비율 및 그 근거를 설명한다.
제 1 성분의 바람직한 비율은, 조성물의 광학 이방성을 높이기 위해서 3% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 50% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 3 내지 10% 미만 또는 10 내지 50% 이다. 3% 내지 10% 미만의 비율은 조성물의 광학 이방성을 낮추고, 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서 바람직하다. 10 내지 50% 의 비율은 조성물의 광학 이방성을 높이기 위해서 바람직하다. 조성물의 광학 이방성을 높이고, 하한 온도를 좀더 낮추기 위해, 특히 더 바람직한 비율은 11 내지 40% 이고, 더욱 바람직하게는 11 내지 30% 이다.
제 2 성분의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 10% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 85% 이하이다. 조성물의 임계값 전압을 좀더 낮추고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해, 더욱 바람직한 비율은 15 내지 80% 이다. 조성물의 임계값 전압을 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해, 특히 더 바람직한 비율은 25 내지 75% 이다.
제 3 성분의 바람직한 비율은, 조성물의 상한 온도를 높이기 위해서 10% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 80% 이하이다. 조성물의 상한 온도를 좀더 높이고, 및 하한 온도를 낮추기 위해, 더욱 바람직한 비율은 15 내지 75% 이다. 조성물의 상한 온도를 특히 높이기 위해서, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 20 내지 65% 이다.
제 2 성분 및 제 3 성분을 구성하는 각각의 화합물에 관해서, 혼합하는 경우의 바람직한 함유량을 설명한다. 화합물 (2-1) 의 바람직한 비율은, 조성물의 하한 온도를 낮추기 위해서 3% 이상이고, 상한 온도를 높이기 위해서 35% 이하이다. 조성물의 상한 온도를 좀더 높이기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 3 내지 30% 이다. 조성물의 상한 온도를 특히 높이기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 3 내지 25% 이다.
화합물 (3-1) 의 바람직한 비율은, 조성물의 상한 온도를 높이기 위해서 5% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 35% 이하이다. 조성물의 상한 온도를 좀더 높이고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해, 더욱 바람직한 비율은 10 내지 30% 이다. 조성물의 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 10 내지 25% 이다.
화합물 (3-2) 의 바람직한 비율은, 조성물의 상한 온도를 높이기 위해서 3% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 30% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해, 더욱 바람직한 비율은 3 내지 25% 이다. 조성물의 상한 온도를 특히 높이고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해, 특히 더 바람직한 비율은 5 내지 20% 이다.
화합물 (3-3) 의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 3% 이상이고, 조성물의 하한 온도를 낮추기 위해서 40% 이하이다. 조성물의 임계값 전압을 좀더 낮추고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 5 내지 35% 이다. 조성물의 임계값 전압을 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 10 내지 30% 이다.
화합물 (3-4) 의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 3% 이상이고, 조성물의 하한 온도를 낮추기 위해서 25% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 3 내지 20% 이다. 조성물의 임계값 전압을 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 5 내지 15% 이다.
화합물 (3-4), 화합물 (3-5) 및 화합물 (3-6) 의 합계의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 2% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 25% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 2 내지 20% 이다. 조성물의 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 2 내지 15% 이다.
화합물 (3-6) 의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 3% 이상이고, 조성물의 하한 온도를 낮추기 위해서 20% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 3 내지 15% 이다. 조성물의 임계값 전압을 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 5 내지 10% 이다.
화합물 (3-5) 및 화합물 (4-1) 의 합계의 바람직한 비율은, 조성물의 임계값 전압을 낮추기 위해서 5% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 30% 이하이다. 조성물의 임계값 전압을 좀더 낮추고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 10 내지 25% 이다. 조성물의 임계값 전압을 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 15 내지 20% 이다.
화합물 (5-1) 의 바람직한 비율은, 조성물의 점도를 낮추기 위해서 11% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 50% 이하이다. 조성물의 점도를 좀더 낮추고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 15 내지 45% 이다. 조성물의 점도를 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 20 내지 40% 이다.
화합물 (5-1) 및 화합물 (5-2) 의 합계의 바람직한 비율은, 조성물의 점도를 낮추기 위해서 11% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 50% 이하이다. 조성물의 점도를 좀더 낮추고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 15 내지 45% 이다. 조성물의 점도를 특히 낮추고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 20 내지 40% 이다.
화합물 (6-2) 의 바람직한 비율은, 조성물의 상한 온도를 높이기 위해서 3% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 15% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 3 내지 10% 이다. 조성물의 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 3 내지 5% 이다.
화합물 (6-1) 및 화합물 (6-2) 의 합계의 바람직한 비율은, 조성물의 상한 온도를 높이기 위해서 3% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 45% 이하이다. 조성물의 상한 온도를 좀더 높이고, 및 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은, 5 내지 40% 이다. 조성물의 상한 온도를 특히 높이고, 및 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 10 내지 35% 이다.
화합물 (7-1) 의 바람직한 비율은, 조성물의 광학 이방성을 높이기 위해서 2% 이상이고, 하한 온도를 낮추기 위해서 20% 이하이다. 조성물의 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 비율은 2 내지 15% 이다. 조성물의 하한 온도를 특히 낮추기 위해서, 특히 더 바람직한 비율은 2 내지 10% 이다.
대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지하기 위해서, 또는, 소자를 장시간 사용한 후, 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 큰 전압 유지율을 갖기 위해서, 조성물에 산화 방지제를 첨가하는 방법이 있다. 조성물에 산화 방지제를 첨가하는 경우, 산화 방지제의 바람직한 첨가량은, 효과를 발휘시키기 위해서 50ppm 이상, 조성물의 상한 온도를 높게 하기 위해서 또는 하한 온도를 낮게 하기 위해서 600ppm 이하이다. 더욱 바람직하게는, 100ppm 내지 300ppm 이다. 이 첨가량은 액정성 화합물의 전체 중량에 기초한 비율이다.
본 발명의 조성물에는, 제 1 성분, 제 2 성분 및 제 3 성분의 합계의 바람직한 비율이, 양호한 특성을 얻기 위해서 70% 이상이다. 더욱 바람직한 비율은 90% 이상이다.
다섯째, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 성분 화합물의 화학식에 있어서, R1 의 기호를 복수의 화합물에 사용하였다. 이들 화합물에 있어서, R1 의 의미는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 예를 들어, 화합물 (2) 의 R1 이 에틸이고, 화합물 (4) 의 R1 이 에틸인 케이스가 있다. 화합물 (2) 의 R1 이 에틸이고, 화합물 (4) 의 R1 이 프로필인 케이스도 있다. 이 룰은, R2, A1, Z1, X1, Y1, n 등 기호에 관해서도 적용된다.
바람직한 R1 및 R2 는, 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬이다. 바람직한 R3 은 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬 또는 직쇄의 탄소수 2∼10 인 알케닐이다. 더욱 바람직한 R3 은, 제조 비용을 저렴하게 하기 위해서 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬이다. 바람직한 R4 는 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬, 직쇄의 탄소수 2∼10 인 알케닐 또는 직쇄의 탄소수 2∼10 인 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐이다. 바람직한 R5 는 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬 또는 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알콕시이다. 바람직한 R6 은 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬 또는 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알콕시메틸이다. 바람직한 R7 은 직쇄의 탄소수 2∼10 인 알케닐이다. 바람직한 R11 및 R12 는, 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬이다. 단, 1개의 화합물에 있어서의 R11 과 R12 는 상이한 탄소수를 가져야 한다.
화합물 (2-1) 이외에 있어서, 바람직한 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 또는 옥틸이다. 더욱 바람직한 알킬은, 점도를 낮추기 위해서 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헵틸이다. 단, 1개의 화합물에 있어서의 R11 과 R12 는 상이한 탄소수를 가져야 한다. 이들 알킬에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알킬이 바람직하다.
화합물 (2-1) 에 있어서 바람직한 알킬은 프로필, 펜틸 또는 헵틸이다. 점도를 낮추기 위해서, 화합물 (2-1) 의 더욱 바람직한 알킬은 프로필 또는 펜틸이다. 점도를 낮추기 위해서, 화합물 (2-1) 의 특히 바람직한 알킬은 프로필이다. 이들 알킬에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알킬이 바람직하다.
바람직한 알케닐은, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 또는 5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 알케닐은, 점도를 낮추기 위하는 등의 이유로부터 비닐, 1-프로페닐, 3-부테닐, 또는 3-펜테닐이다. 이들 알케닐에 있어서의 -CH=CH- 의 바람직한 입체 배치는, 이중 결합의 위치에 의존한다. 점도를 낮추기 위하는 등의 이유로부터 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스가 바람직하다. 이들 알케닐에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알케닐이 바람직하다.
바람직한 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐은, 2,2-디플루오로-비닐, 3,3-디플루오로-2-프로페닐, 4,4-디플루오로-3-부테닐, 5,5-디플루오로-4-펜테닐이다. 점도를 낮추기 위하는 등의 이유로부터 더욱 바람직하게는, 2,2-디플루오로-비닐 및 4,4-디플루오로-3-부테닐이다. 이들 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알케닐이 바람직하다.
바람직한 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 또는 헵틸옥시이다. 더욱 바람직한 알콕시는, 점도를 낮추기 위하는 등의 이유로부터 메톡시 또는 에톡시이다. 이들 알콕시에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알콕시가 바람직하다.
바람직한 알콕시메틸은, 메톡시메틸, 에톡시메틸, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 또는 펜틸옥시메틸이다. 더욱 바람직한 알콕시메틸은, 화합물의 점도를 낮추기 위하는 등의 이유로부터 메톡시메틸이다. 이들 알콕시메틸에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알콕시메틸이 바람직하다.
A1 및 A6 은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이다. A2 는 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이다. 점도를 낮추기 위해서, 바람직한 A2 는, 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이다. A3 은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이다. 점도를 낮추기 위해서, 바람직한 A3 은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이다. A4 는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이다. A5 는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이다. A7 은 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이다.
기호 중 또는 구조식 중의 1,4-시클로헥실렌 또는 1,3-디옥산-2,5-디일에 관한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위해서 시스보다 트랜스가 바람직하다. 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌의 플루오로기는 화합물의 유전율 이방성을 크게 하도록 위치하고 있다. 예를 들어, 화합물 (3-3) 등을 참조. 2-플루오로-1,4-페닐렌의 플루오로기는, 고리의 우측에 위치해도 되고, 또는 좌측에 위치해도 된다. 바람직한 위치는, 점도를 낮추기 위해서 화합물 (7-1) 등과 같이 우측이다.
Z1 은 단결합, -(CH2)2-, -CF2O- 또는 -COO- 이다. 점도를 낮추기 위해서, 바람직한 Z1 은 단결합, -(CH2)2- 또는 -CF2O- 이다. 좀더 점도를 낮추기 위해서 더욱 바람직한 Z1 은 단결합이다. Z2 는 단결합 또는 -(CH2)2- 이다. 점도를 낮추기 위해서 바람직한 Z2 는 단결합이다. Z3 은 단결합 또는 -CF2O- 이다. 점도를 낮추기 위해서 바람직한 Z3 은 단결합이다. Z4 는 단결합 또는 -COO- 이다. 점도를 낮추기 위해서 바람직한 Z4 는 단결합이다.
이들 -COO- 또는 -CF2O- 의 결합기는 화합물의 유전율 이방성을 크게 하도록 위치하고 있다. 예를 들어, 화합물 (2-7), 화합물 (2-8) 등을 참조.
X1 및 X2 는 독립적으로 수소 또는 불소이다. 점도를 낮추기 위해서, 바람직한 X1 및 X2 는 함께 수소이다. 유전율 이방성을 높이기 위해서, 바람직한 X1 및 X2 는 함께 불소이다. 점도를 낮추고, 유전율 이방성을 높이기 위해서, 바람직한 X1 및 X2 는 각각 수소 및 불소이다.
Y1 은 불소, 염소, -OCF3 또는 -OCF2H 이다. 점도를 낮추기 위해서, 바람직한 Y1 은 불소, 염소 또는 -OCF3 이고, 더욱 바람직한 Y1 은 불소 또는 염소이다. Y2 는 불소 또는 염소이다. 점도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 Y2 는 염소이다.
여섯째, 성분 화합물의 구체적인 예를 나타낸다. 하기의 바람직한 화합물에 있어서, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고, 바람직하게는 직쇄의 탄소수 1∼10 인 알킬이다. R7 은 알케닐이고, 바람직하게는 직쇄의 탄소수 2∼10 인 알케닐이다. 더욱 바람직한 알킬 및 알케닐은 앞서 기재한 바와 같다. 이들 바람직한 화합물에 있어서 1,4-시클로헥실렌 및 1,3-디옥산-2,5-디일에 관한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위해서 시스보다 트랜스가 바람직하다.
화합물 (1) 에 있어서의 R11 및 R12 의 바람직한 조합은, 하한 온도를 낮추기 위해서, 및 점도를 낮추기 위해서, 에틸 및 프로필, 에틸 및 펜틸, 프로필 및 펜틸, 프로필 및 부틸이다. 이들 알킬에 있어서는, 분기보다 직쇄의 알킬이 바람직하다.
바람직한 화합물 (2) 는, 화합물 (2-1)∼화합물 (2-8) 이다. 점도를 낮추기 위해서, 및 하한 온도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 화합물 (2) 는 화합물 (2-1) 및 화합물 (2-2) 이다. 하한 온도를 낮추기 위해서, 특히 바람직한 화합물 (2) 는 화합물 (2-1) 이다.
바람직한 화합물 (3) 은, 화합물 (3-1)∼화합물 (3-36) 이다. 점도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 화합물 (3) 은 화합물 (3-1)∼화합물 (3-12) 이고, 특히 바람직한 화합물 (3) 은 화합물 (3-1)∼화합물 (3-6) 이다.
화합물 (3-1)∼화합물 (3-6) 에 있어서, 화합물 (3-1) 및 화합물 (3-2) 가, 상한 온도를 높이기 위해서 바람직하다. 화합물 (3-1) 이 상한 온도를 높이고, 또 광학 이방성을 높이기 위해서 바람직하다. 화합물 (3-2) 가, 상한 온도를 높이고, 또 하한 온도를 낮추기 위해서 바람직하다.
화합물 (3-1)∼화합물 (3-6) 에 있어서, 화합물 (3-3)∼화합물 (3-6) 이 유전율 이방성을 높이기 위해서 바람직하다. 화합물 (3-3) 및 화합물 (3-4) 가, 유전율 이방성을 높이고, 또 광학 이방성을 높이기 위해서 바람직하다. 화합물 (3-5) 및 화합물 (3-6) 이, 유전율 이방성을 높이고, 또 광학 이방성을 낮추기 위해서 바람직하다.
화합물 (3-3) 및 화합물 (3-4) 에 있어서, 유전율 이방성을 좀더 높이기 위해서 화합물 (3-3) 이 바람직하다. 점도를 좀더 낮추기 위해서 화합물 (3-4) 가 바람직하다. 화합물 (3-5) 및 화합물 (3-6) 에 있어서, 유전율 이방성을 좀더 낮추기 위해서 화합물 (3-6) 이 바람직하다. 점도를 좀더 낮추기 위해서 화합물 (3-5) 가 바람직하다.
바람직한 화합물 (4) 는, 화합물 (4-1)∼화합물 (4-6) 이다. 점도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 화합물 (4) 는 화합물 (4-1) 및 화합물 (4-2) 이고, 특히 바람직한 화합물 (4) 는 화합물 (4-1) 이다.
바람직한 화합물 (5) 는, 화합물 (5-1)∼화합물 (5-6) 이다. 점도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 화합물 (5) 는 화합물 (5-1)∼화합물 (5-3) 이고, 특히 바람직한 화합물 (5) 는 화합물 (5-1) 및 화합물 (5-2) 이다. 화합물 (5-1) 및 화합물 (5-2) 에 있어서, 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서 화합물 (5-1) 이 바람직하고, 제조 비용을 낮추기 위해서 화합물 (5-2) 가 바람직하다.
바람직한 화합물 (6) 은, 화합물 (6-1)∼화합물 (6-8) 이다. 점도를 낮추기 위해서 더욱 바람직한 화합물 (6) 은 화합물 (6-1)∼화합물 (6-3) 이고, 특히 바람직한 화합물 (6) 은 화합물 (6-1) 및 화합물 (6-2) 이다. 화합물 (6-1) 및 화합물 (6-2) 에 있어서, 하한 온도를 좀더 낮추기 위해서 화합물 (6-1) 이 바람직하고, 제조 비용을 낮추기 위해서 화합물 (6-2) 가 바람직하다.
바람직한 화합물 (7) 은, 화합물 (7-1)∼화합물 (7-5) 이다. 점도를 낮추기 위해서, 더욱 바람직한 화합물 (7) 은 화합물 (7-1)∼화합물 (7-3) 이고, 특히 바람직한 화합물 (7) 은 화합물 (7-1) 이다.
Figure 112007025480280-PCT00034
Figure 112007025480280-PCT00035
Figure 112007025480280-PCT00036
Figure 112007025480280-PCT00037
조성물에 산화 방지제를 첨가하는 경우, 바람직한 산화 방지제는 화합물 (10) 이다.
Figure 112007025480280-PCT00038
바람직한 n 은 1∼9 의 정수이다. 더욱 바람직한 n 은, 1, 3, 5, 7, 9 이다. 특히 바람직한 n 은 1 및 7 이다. n 이 1 일 때의 화합물은 휘발성이 크기 때문에, 대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지할 때에 유효하다. n 이 7 일 때의 화합물은 휘발성이 작기 때문에, 소자를 장시간 사용한 후, 실온뿐만 아니라 높은 온도에서도 전압 유지율을 크게 할 때에 유효하다.
일곱째, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 이들 화합물은 기지의 방법에 의해서 합성할 수 있다. 합성법을 예시한다. 화합물 (1) 은, 일본 공개특허공보 소60-51135호에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물 (2-1) 은, 일본 공개특허공보 소58-126823호에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물 (3-3) 은, 일본 공개특허공보 2000-95715호에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물 (4-1) 은, 일본 공개특허공보 평2-233626호에 기재된 방법을 변형함으로써 합성한다. 화합물 (5-1) 은, 일본 공개특허공보 소61-27928호에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물 (6-2) 는, 일본 공개특허공보 소57-165328호에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물 (7-1) 은, 일본 공개특허공보 평2-237949호에 기재된 방법으로 합성한다.
합성법을 기재하지 않은 화합물은, 오가닉 신세시스 (Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc), 오가닉 리액션즈 (Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), 컴프리헨시브 오가닉 신세시스 (Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신(新)실험화학 강좌 (마루젠) 등에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 식 (10) 의 n 이 1 인 화합물은 시판되고 있다. 이 화합물은, 예를 들어 알드리치 (Aldrich) 사로부터 판매되고 있다. 식 (10) 의 n 이 7 인 화합물 등은, 미국 특허 3660505호 명세서에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 조성물은, 이렇게 해서 얻은 화합물로부터 공지된 방법에 의해 조제된다. 예를 들어, 성분인 화합물을 혼합하고, 가열에 의해서 서로 용해시킨다.
마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다. 대부분의 조성물은 -20℃ 이하의 하한 온도, 70℃ 이상의 상한 온도, 그리고 0.10∼0.15 의 광학 이방성을 갖는다. 이 조성물을 함유하는 소자는 큰 전압 유지율을 갖는다. 이 조성물은 AM 소자에 적합하다. 이 조성물은 투과형의 AM 소자에 특히 적합하다. 성분 화합물의 비율을 제어함으로써, 또는 그 밖의 액정성 화합물을 혼합함으로써, 0.07∼0.18 의 광학 이방성을 갖는 조성물, 나아가서는 0.06∼0.20 의 광학 이방성을 갖는 조성물을 조제해도 된다. 이 조성물은, 네마틱상을 갖는 조성물로서의 사용, 광학 활성인 화합물을 첨가함으로써 광학 활성인 조성물로서의 사용이 가능하다.
이 조성물은 AM 소자에 대한 사용이 가능하다. 또한 PM 소자에 대한 사용도 가능하다. 이 조성물은, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA 등의 모드를 갖는 소자에 대한 사용도 가능하다. TN, ECB, OCB, 또는 IPS 의 모드를 갖는 소자에 대한 사용은 바람직하다. 이들 소자가 반사형, 투과형 또는 반투과형이어도 된다. 투과형 소자에 대한 사용은 바람직하다. 비결정 규소-TFT 소자 또는 다결정 규소-TFT 소자에 대한 사용도 가능하다. 이 조성물을 마이크로 캡슐화하여 제작한 NCAP (nematic curvilinear aligned phase) 소자나, 조성물 중에 3차원의 메시상 고분자를 형성시킨 PD (polymer dispersed) 소자, 예를 들어 PN (polymer network) 소자에도 사용할 수 있다.
실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 한정되지 않는다. 비교예 및 실시예에 있어서의 화합물은, 하기 표 6 의 정의에 기초하여 기호에 의해 나타내었다.
표 6 에 있어서, 1,4-시클로헥실렌 및 1,3-디옥산-2,5-디일에 관한 입체 배치는 트랜스이다. -CH=CH- 의 결합기에 관한 입체 배치는 트랜스이다. 실시예에 있어서 기호의 뒤에 있는 괄호 안의 번호는 바람직한 화합물의 번호에 대응한다. (-) 의 기호는 그 밖의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율 (백분율) 은, 액정성 화합물의 전체 중량에 기초한 중량 백분율 (중량%) 이다. 마지막에, 조성물의 특성치를 정리하였다.
Figure 112007025480280-PCT00039
조성물은, 액정성 화합물 등의 성분의 중량을 측정한 다음 혼합함으로써 조제된다. 따라서, 성분의 중량% 를 산출하기가 용이하다. 그러나, 조성물을 가스 크로마토그래프 분석함으로써 성분의 비율을 정확하게 산출하는 것은 용이하지 않다. 보정 계수가 액정성 화합물의 종류에 따라 다르기 때문이다. 다행스럽게도 보정 계수는 거의 1 이다. 또, 성분 화합물에 있어서의 1중량% 의 차이가 조성물의 특성에 미치는 영향은 작다. 따라서, 본 발명에서는 가스 크로마토그래프에 있어서 성분 피크의 면적비를 성분 화합물의 중량% 로 볼 수 있다. 즉, 가스 크로마토그래프 분석의 결과 (피크의 면적비) 는, 보정하지 않고 액정성 화합물의 중량% 와 등가인 것으로 생각해도 된다.
시료가 조성물일 때에는 그대로 측정하여, 얻어진 값을 기재하였다. 시료가 화합물일 때에는, 15중량% 의 화합물 및 85중량% 의 모(母)액정을 혼합함으로써 시료를 조제하였다. 측정에 의해서 얻어진 값으로부터 외삽법에 의해 화합물의 특성치를 산출하였다. 외삽치=(시료의 측정치－0.85×모액정의 측정치)/0.15. 이 비율로 스멕틱상 (또는 결정) 이 25℃ 에서 석출될 때에는, 화합물과 모액정의 비율을 10중량%:90중량%, 5중량%:95중량%, 1중량%:99중량% 의 순으로 변경하였다. 이 외삽법에 의해서 화합물에 관한 상한 온도, 광학 이방성, 점도, 및 유전율 이방성의 값을 구하였다.
모액정의 조성은 하기와 같다.
Figure 112007025480280-PCT00040
특성치의 측정은 하기의 방법에 따랐다. 그들의 대부분은, 일본 전자기계 공업회 규격 (Standard of Electric Industries Association of Japan) EIAJ·ED-2521A 에 기재된 방법, 또는 이것을 변형한 방법이다. 측정에 사용한 TN 소자에는 TFT 를 설치하지 않았다.
네마틱상의 상한 온도 (NI; ℃): 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 올리고, 1℃/분의 속도로 가열하였다. 시료의 일부가 네마틱상에서부터 등방성 액체로 변화하였을 때의 온도를 측정하였다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 약기하는 경우가 있다.
네마틱상의 하한 온도 (TC; ℃): 네마틱상을 갖는 시료를 유리병에 넣고, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃ 의 프리저 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰하였다. 예를 들어, 시료가 -20℃ 에서는 네마틱상인 채로 있고, -30℃ 에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화하였을 때, TC를 ≤-20℃ 로 기재하였다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약기하는 경우가 있다.
점도 (η; 20℃ 에서 측정; mPa·s): 측정에는 E 형 회전 점도계를 사용하였다.
회전 점도 (γ1: 25℃ 에서 측정; mPa·s): 측정은 M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol.259, 37 (1995) 에 기재된 방법에 따랐다. 트위스트각이 0°이고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격 (셀 갭) 이 5㎛ 인 TN 소자에 시료를 넣었다. TN 소자에 16 볼트 내지 19.5 볼트의 범위에서 0.5 볼트마다 단계적으로 인가하였다. 0.2초의 무인가 후, 오직 1개의 직사각형파 (직사각형 펄스; 0.2초) 와 무인가 (2초) 의 조건으로 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해서 발생한 과도 전류 (transient current) 의 피크 전류 (peak current) 와 피크 시간 (peak time) 을 측정하였다. 이들의 측정치와 M. Imai 들의 논문, 40페이지의 계산식 (8) 으로부터 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에서 필요한 유전율 이방성의 값은, 이 회전 점도의 측정에서 사용한 소자로 하기의 유전율 이방성의 측정 방법에 의해 구하였다.
광학 이방성 (굴절률 이방성; Δn; 25℃ 에서 측정): 측정은, 파장 589㎚ 의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 아베 굴절계에 의해 실시하였다. 주(主)프리즘의 표면을 1방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하하였다. 굴절률 (n∥) 은 편광의 방향이 러빙 방향과 평행할 때에 측정하였다. 굴절률 (n⊥) 은 편광의 방향이 러빙 방향과 수직일 때에 측정하였다. 광학 이방성의 값은, Δn = n∥－n⊥, 의 식으로부터 계산하였다.
유전율 이방성 (Δε: 25℃ 에서 측정): 2장의 유리 기판의 간격 (셀 갭) 이 9㎛ 이고, 그리고 트위스트각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파 (10V, 1kHz) 를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율 (ε∥) 을 측정하였다. 이 소자에 사인파 (0.5V, 1kHz) 를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율 (ε⊥) 을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은, Δε = ε∥－ε⊥, 의 식으로부터 계산하였다.
임계값 전압 (Vth; 25℃ 에서 측정; V): 측정에는 오오쓰카 전자 주식회사 제조의 LCD 5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프이다. 2장의 유리 기판의 간격 (셀 갭) 이 5.0㎛ 이고, 트위스트각이 80도인 노멀리 화이트 모드 (normally white mode) 의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 인가하는 전압 (32Hz, 직사각형파) 은 0V 에서 10V 까지 0.02V 씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때에, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100% 이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0% 인 전압－투과율 곡선을 작성하였다. 임계값 전압은 투과율이 90% 가 되었을 때의 전압이다.
전압 유지율 (VHR; 25℃ 와 100℃ 에서 측정; %): 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 갖고, 2장의 유리 기판의 간격 (셀 갭) 은 6㎛ 이다. 이 소자는 시료를 넣은 후 자외선에 의해서 중합하는 접착제에 의해 밀폐하였다. 이 TN 소자에 펄스 전압 (5V 에서 60마이크로초) 을 인가하여 충전하였다. 감쇠하는 전압을 고속 전압계로 16.7밀리초 동안 측정하여, 단위 주기에 있어서의 전압 곡선과 횡축 사이의 면적 (A) 을 구하였다. 면적 (B) 는 감쇠하지 않았을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적 (B) 에 대한 면적 (A) 의 백분율이다. 25℃ 에서 측정하여 얻어진 전압 유지율을 VHR-1 로 나타내었다. 100℃ 에서 측정하여 얻어진 전압 유지율을 VHR-2 로 나타내었다. 다음으로, 이 TN 소자를 100℃, 250시간 가열하였다. VHR-3 은, 가열후의 소자를 25℃ 에서 측정하여 얻어진 전압 유지율이다. VHR-4 는, 가열후의 소자를 100℃ 에서 측정하여 얻어진 전압 유지율이다. VHR-1 및 VHR-2 는, 초기 단계에서의 평가에 상당한다. VHR-3 및 VHR-4 는, 소자를 장시간 사용한 후의 평가에 상당한다.
응답 시간 (τ: 25℃ 에서 측정; 밀리초): 측정에는 오오쓰카 전자 주식회사 제조의 LCD 5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프이다. 로우패스 필터 (Low-pass Filter) 는 5kHz 로 설정하였다. 2장의 유리 기판의 간격 (셀 갭) 이 5.0㎛ 이고, 트위스트각이 80도인 노멀리 화이트 모드 (normally white mode) 의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 직사각형파 (60Hz, 5V, 0.5초) 를 인가하였다. 이 때에, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100% 이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0% 이다. 상승 시간 (τr: rise time) 은, 투과율이 90% 에서 10% 로 변화하는 데에 필요한 시간이다. 하강 시간 (τf: fall time) 은 투과율 10% 에서 90% 로 변화하는 데에 필요한 시간이다. 응답 시간은, 이렇게 해서 구한 상승 시간과 하강 시간의 합이다.
가스 크로마토그래프 분석: 측정에는 시마즈 제작소 제조의 GC-14B 형 가스 크로마토그래프를 사용하였다. 캐리어 가스는 헬륨 (2㎖/분) 이다. 시료 기화실을 280℃ 로, 검출기 (FID) 를 300℃ 로 설정하였다. 성분 화합물의 분리에는, Agilent Technologies Inc.제조의 캐필러리 칼럼 DB-1 (길이 30m, 내경 0.32㎜, 막두께 0.25㎛; 고정 액상은 디메틸폴리실록산; 무극성) 을 사용하였다. 이 칼럼은, 200℃ 에서 2분간 유지한 후, 5℃/분의 비율로 280℃ 까지 승온하였다. 시료는 아세톤 용액 (0.1중량%) 으로 조제한 후, 그 1㎕ 를 시료 기화실에 주입하였다. 기록계는 시마즈 제작소 제조의 C-R5A 형 Chromatopac, 또는 그 동등품이다. 얻어진 가스 크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타내었다.
시료를 희석하기 위한 용매는, 클로로포름, 헥산 등을 사용해도 된다. 성분 화합물을 분리하기 위해서, 다음의 캐필러리 칼럼을 사용해도 된다. Ajlent Technologies Inc. 제조의 HP-1 (길이 30m, 내경 0.32㎜, 막두께 0.25㎛), Restek Corporation 제조의 Rtx-1 (길이 30m, 내경 0.32㎜, 막두께 0.25㎛), SGE Intemational Pty. Ltd 제조의 BP-1 (길이 30m, 내경 0.32㎜, 막두께 0.25㎛). 화합물 피크의 겹침을 방지할 목적에서 시마즈 제작소 제조의 캐필러리 칼럼 CBP1-M50-025 (길이 50m, 내경 0.25㎜, 막두께 0.25㎛) 를 사용해도 된다. 가스 크로마토그램에 있어서의 피크의 면적비는 성분 화합물의 비율에 상당한다. 성분 화합물의 중량% 는 각 피크의 면적비와 완전하게 동일한 것은 아니다. 그러나, 본 발명에 있어어 이들 캐필러리 칼럼을 사용할 때에는, 성분 화합물의 중량% 는 각 피크의 면적비와 동일한 것으로 간주해도 된다. 성분 화합물에 있어서의 보정 계수에 큰 차이가 없기 때문이다.
비교예 1
일본 공개특허공보 소60-51135호 (US4,594,465, EP0132377A2) 에 개시된 조성물 중에서 혼합물 1 을 선택하였다. 이 이유는, 광학 활성인 화합물 및 부의 유전율 이방성을 갖는 화합물을 조성물에 함유하고 있지 않기 때문이다. 이 조성물의 성분 및 특성은 하기와 같다. 이 조성물은 하한 온도가 높고, 광학 이방성이 크고, γ1 가 크며, VHR-2 가 작고, 응답 시간이 길다.
Figure 112007025480280-PCT00041
비교예 2
WO2004/035710A1 에 개시된 조성물 중에서 실시예 4-a) 를 선택하였다. 이 이유는, γ1 의 값이 개시되고, 그리고 가장 작은 γ1 을 갖는 조성물이기 때문이다. 이 조성물의 성분 및 특성은 하기와 같다. 이 조성물은 광학 이방성이 작고, γ1 이 크고, 응답 시간이 길다.
Figure 112007025480280-PCT00042
Figure 112007025480280-PCT00043
비교예 3
WO2004/035710A1 에 개시된 조성물 중에서 실시예 3-b)－M3A＋1.0wt% PGP-2-2 를 선택하였다. 이 이유는, 본원 화합물 (1) 을 함유한 조성물이기 때문이다. 이 조성물의 성분 및 특성은 하기와 같다. 이 조성물은 상한 온도가 낮고, 하한 온도가 높고, 광학 이방성이 작으며, 그리고 응답 시간이 길다.
Figure 112007025480280-PCT00044
실시예 1
Figure 112007025480280-PCT00045
Figure 112007025480280-PCT00046
실시예 2
Figure 112007025480280-PCT00047
실시예 3
Figure 112007025480280-PCT00048
Figure 112007025480280-PCT00049
실시예 4
Figure 112007025480280-PCT00050
실시예 5
Figure 112007025480280-PCT00051
Figure 112007025480280-PCT00052
실시예 6
Figure 112007025480280-PCT00053
실시예 7
Figure 112007025480280-PCT00054
Figure 112007025480280-PCT00055
실시예 8
Figure 112007025480280-PCT00056
실시예 9
Figure 112007025480280-PCT00057
Figure 112007025480280-PCT00058
실시예 10
Figure 112007025480280-PCT00059
실시예 11
Figure 112007025480280-PCT00060
실시예 12
Figure 112007025480280-PCT00061
실시예 13
Figure 112007025480280-PCT00062
실시예 14
Figure 112007025480280-PCT00063
실시예 15
Figure 112007025480280-PCT00064
Figure 112007025480280-PCT00065
실시예 16
Figure 112007025480280-PCT00066
Figure 112007025480280-PCT00067
실시예 17
Figure 112007025480280-PCT00068
실시예 18
Figure 112007025480280-PCT00069
Figure 112007025480280-PCT00070
실시예 19
Figure 112007025480280-PCT00071
이 조성물에, 식 (10) 의 n 이 1 인 화합물을 300ppm 첨가하였다. 이 때의 조성물의 특성은 다음과 같았다. NI=70.0℃; Tc≤-20℃; Δn=0.109; Δε=3.9; γ1=43.2mPa·s; Vth=1.91V; VHR-1= 99.5%; VHR-2=92.0%; τ=7.1ms.
실시예 20
Figure 112007025480280-PCT00072
이 조성물에, 식 (10) 의 n 이 7 인 화합물을 200ppm 첨가하였다. 이 때의 조성물의 특성은 다음과 같았다. NI=70.0℃; Tc≤-20℃; Δn=0.110; Δε=3.5; γ1=44.0mPa·s; Vth=2.00V; VHR-1= 99.7%; VHR-2=92.5%; τ=8.6ms.
네마틱상을 갖고, 유전율 이방성이 정인 조성물로서, AM (active matrix) 소자 등에 적합한 액정 조성물 및 이 조성물이 된다.

Claims (54)

  1. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00073
    [식 중, R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위인 액정 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  5. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 다른 하나의 필수 성분으로서 식 (2)∼식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00074
    [식 중, R1 은 알킬이고; R3 은 알킬 또는 알케닐이고; R4 는 알킬, 알케닐 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐이고; R5 는 알킬 또는 알콕시이고; R6 은 알킬 또는 알콕시메틸이고; R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이고; A1 및 A6 은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고; A2 는 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이고; A3 은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A4 는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; A5 는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A7 은 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; Z1 은 단결합, -(CH2)2-, -CF2O- 또는 -COO- 이고; Z2 는 단결합 또는 -(CH2)2- 이고; Z3 은 단결합 또는 -CF2O- 이고; Z4 는 단결합 또는 -COO- 이고; X1 및 X2 는 독립적으로 수소 또는 불소이고; Y1 은 불소, 염소, -OCF3, 또는 OCF2H 이고; 그리고 Y2 는 불소 또는 염소이다].
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위인 액정 조성물.
  8. 제 5 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 액정 조성물.
  10. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2)∼식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5)∼식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00075
    [식 중, R1 은 알킬이고; R3 은 알킬 또는 알케닐이고; R4 는 알킬, 알케닐 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐이고; R5 는 알킬 또는 알콕시이고; R6 은 알킬 또는 알콕시메틸이고; R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이고; A1 및 A6 은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고; A2 는 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이고; A3 은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산- 2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A4 는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; A5 는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이고; A7 은 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이고; Z1 은 단결합, -(CH2)2-, -CF2O- 또는 -COO- 이고; Z2 는 단결합 또는 -(CH2)2- 이고; Z3 은 단결합 또는 -CF2O- 이고; Z4 는 단결합 또는 -COO- 이고; X1 및 X2 는 독립적으로 수소 또는 불소이고; Y1 은 불소, 염소, -OCF3, 또는 OCF2H 이고; 그리고 Y2 는 불소 또는 염소이다].
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  14. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  15. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  16. 제 10 항에 있어서,
    제 2 성분이, 식 (2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합 물인 액정 조성물.
  18. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 성분이, 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  19. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 성분이, 식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  20. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  21. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 3 성분이, 식 (5) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (7) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  22. 제 10 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  23. 제 10 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  24. 제 10 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  25. 제 10 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.10∼0.15 의 광학 이방성을 갖는 액정 조성물.
  26. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2-1), 식 (3-1)∼(3-6), 및 식 (4-1) 로 표시되는 화 합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 3 성분으로서 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (6-1), 식 (6-2), 및 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00076
    [식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 2 성분이 식 (3-3)∼식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이고, 그리고 제 3 성분이 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 액정 조성물.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  29. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  30. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분의 비율이 10중량% 내지 85중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분의 비율이 10중량% 내지 80중량% 의 범위인 액정 조성물.
  31. 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 액정 조성물.
  32. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00077
    [식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
  33. 제 32 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 액정 조성물.
  34. 제 32 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 액정 조성물.
  35. 제 32 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분인 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분 중 식 (5-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 그리고 식 (6-1) 및 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 45중량% 의 범위인 액정 조성물.
  36. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물.
    Figure 112007025480280-PCT00078
    여기서, R1 은 알킬이다.
  37. 제 36 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물.
    Figure 112007025480280-PCT00079
    여기서, R1 은 알킬이다.
  38. 제 37 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00080
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  39. 제 36 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3-4), 식 (3-5) 및 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00081
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  40. 제 39 항에 있어서,
    제 3 성분으로서 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00082
    [식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
  41. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00083
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  42. 제 41 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-6) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00084
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  43. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-5) 및 식 (4-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00085
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  44. 제 1 성분으로서 식 (1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 2 성분으로서 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 그리고 제 3 성분으로서 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하고, 정의 유전율 이방성을 가지며, 그리고 네마틱상을 갖는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00086
    [식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이고; R7 은 알케닐이고; 그리고 R11 및 R12 는 서로 상이한 탄소수의 알킬이다].
  45. 제 44 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  46. 제 44 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 3중량% 내지 10중량% 미만의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 그리고 제 3 성분인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물의 비율이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  47. 제 44 항에 있어서,
    제 1 성분의 비율이 10중량% 내지 50중량% 의 범위이고, 제 2 성분 중 식 (2-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-1) 로 표시되는 화합물의 비율이 5중량% 내지 35중량% 의 범위이고, 식 (3-3) 으로 표시되는 화합물의 비율이 3중량% 내지 40중량% 의 범위이고, 제 3 성분의 비율인 식 (5-1) 및 식 (5-2) 로 표시되는 화합물이 11중량% 내지 50중량% 의 범위인 액정 조성물.
  48. 제 44 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00087
    [식 중, R1 은 알킬이다].
  49. 제 44 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 성분으로서 식 (3-4) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 제 3 성분으로서 식 (6-2) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물, 및 식 (7-1) 로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유하는 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00088
    [식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 알킬이다].
  50. 제 32 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.10 내지 0.15 의 광학 이방성을 갖는 액정 조성물.
  51. 제 1 항 내지 제 50 항에 있어서,
    산화 방지제를 추가로 함유하는 액정 조성물.
  52. 제 51 항에 있어서,
    산화 방지제가 식 (10) 으로 표시되는 화합물인 액정 조성물:
    Figure 112007025480280-PCT00089
    [식 중, n 은 1∼9 의 정수이다].
  53. 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서,
    액정성 화합물의 전체 중량에 기초하여, 산화 방지제의 비율이 50 내지 600ppm 인 액정 조성물.
  54. 제 1 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
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