KR20100055363A

KR20100055363A - 액정 매질

Info

Publication number: KR20100055363A
Application number: KR1020100030988A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 헤크마이어; 브리히테 슐러; 마르틴 엔겔; 페어 키르쉬; 마티아스 브레머
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2010-05-26
Also published as: EP1302523A1; EP1302523B1; US20030197153A1; US7662443B2; US20080121843A1; DE10150198A1; KR20030030974A; US7303791B2; DE50213677D1; TWI297727B; JP2003183656A; CN1412274A; JP4623924B2; CN1315987C

Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 액정 매질 및 이러한 유형의 액정 매질을 함유하는 전기 광학 표시장치에 관한 것이다:
화학식 1

상기 식에서,
X,

Z¹, Z², Z³, a, b 및 c는 명세서의 특허청구범위의 제 1 항에서 정의되는 바와 같다.

Description

액정 매질{LIQUID-CRYSTALLINE MEDIUM}

본 발명은 액정 매질, 전기 광학 목적을 위한 그의 용도, 및 이러한 매질을 함유하는 표시장치에 관한 것이다.

액정은 표시장치에서 유전체로서 주로 사용하는데, 적용하는 전압에 따라 이러한 물질의 광학 특성이 개질될 수 있기 때문이다. 액정을 기재로 한 전기 광학 장치는 당해 분야의 숙련자에게 극히 널리 공지되어 있고 다양한 효과에 기초할 수 있다. 상기 장치의 예로는 동력 분산을 갖는 셀(cell), DAP(정렬 상의 변형) 셀, 탐색/호스트 셀, 뒤틀린 네마틱(twisted nematic) 구조를 갖는 TN 셀, STN(supertwisted nematic; 과도하게 뒤틀린 네마틱) 셀, SBE(극도 복굴절 효과) 셀 및 OMI(광학 모드 간섭) 셀이 있다. 가장 일반적인 표시장치는 샤트-헬프리치(Schadt-Helfrich) 효과에 바탕을 두고 있으며 뒤틀린 네마틱 구조를 갖는다.

액정 물질은 화학 및 열 안정성이 우수하고 전기장 및 전자기 복사에 대한 안정성이 우수해야한다. 또한, 액정 물질은 점도가 낮고 번지 지정 시간이 짧고, 한계 전압이 낮고 셀에서 콘트라스트(contrast)가 높아야 한다.

또한, 액정 물질은 일반적인 작동 온도, 즉 실온 상하의 가능한 가장 넓은 범위에서 상기 셀에 대하여 적당한 중간 결정상, 예를 들어 네마틱 또는 콜레스테릭 중간 결정상을 가져야 한다. 액정은 일반적으로 복수 성분의 혼합물로서 사용되기 때문에, 성분들이 서로 쉽게 혼화하는 것은 중요하다. 또한, 전기 전도성, 유전체 이방성 및 광학 이방성과 같은 특성은 적용하는 셀의 유형 및 면적에 따라 다양한 요구조건을 만족시켜야 한다. 예를 들어, 뒤틀린 네마틱 구조를 갖는 셀을 위한 물질은 유전체 이방성이 양성이고 전기 전도성이 낮아야 한다.

예를 들어, 각각의 화소를 스위칭하기 위한 통합 비선형 소자를 갖는 매트릭스 액정 표시장치(MLC 표시장치)에 있어서, 유전체 이방성이 크게 양성이고 네마틱 상이 넓고 복굴절이 비교적 낮고 고유 저항이 매우 높고 자외선 및 온도 안정성이 우수하고 증기압이 낮은 매질이 바람직하다.

상기 유형의 매트릭스 액정 표시장치는 공지되어 있다. 각각의 화소를 각각 스위칭하기 위해 사용할 수 있는 비선형 소자는, 예를 들어 활성 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이어서, 하기 2가지 유형 사이에 구별지을 수 있는 용어 "활성 매트릭스"를 사용한다:

1. 기판으로서 실리콘 웨이퍼상의 MOS(금속 산화물 반도체) 또는 기타 다이오드;

2. 기판으로서 유리 플레이트상의 박막 트랜지스터(TFT).

기판 물질로서 단결정 실리콘을 사용할 경우 심지어 다양한 부분 표시장치의 모듈 어셈블리가 결합 부위에서 문제를 일으킬 수도 있기 때문에 표시장치의 크기는 제한된다.

바람직한 더욱 유망한 유형 2의 경우에서 사용된 전기 광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다. 다음 2가지의 기술 사이에 구별이 있다: 예를 들어, CdSE와 같은 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정질 또는 비결정질 실리콘을 기재로 한 TFT. 후자의 기술에 대해서는 집중적인 연구가 전세계적으로 수행되고 있다.

표시장치의 한편의 유리 플레이트는 그의 내부에 TFT 매트릭스를 적용하는 반면, 다른 한편의 유리 플레이트는 그의 내부에 투명 상대 전극을 적용한다. TFT는 화소 전극의 크기와 비교하여 매우 작고 이미지에 대하여 실질적으로 역효과를 갖지 않는다. 또한, 이러한 기술은 필터 소자가 각각의 스위칭가능한 화소와 배향하는 방식으로 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 배열되어 있는 완전히 칼라-가능한 표시장치까지 확장될 수 있다.

TFT 표시장치는 일반적으로 전이시 교차된 편광자를 갖는 TN 셀로서 작동하고 배면으로부터 발광한다.

본원에서 용어 MLC 표시장치는 통합 비선형 소자를 갖는 임의의 매트릭스 표시장치, 활성 매트릭스 이외에도 배리스터 또는 다이오드와 같은 무저항 소자를 갖는 표시장치(MIM; 금속-절연체-금속)를 포함한다.

상기 유형의 MLC 표시장치는 자동차 또는 항공기 구조물에서 TV 적용(예를 들어, 포켓용 TV) 또는 컴퓨터 적용(예를 들어, 랩탑)을 위한 고도의 정보 표시장치에 특히 적합하다.

콘트라스트의 각도 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 이외에도 또한 충분히 높지 않은 액정 혼합물의 고유 저항으로 인해 MLC 표시 장치에서 어려움이 발생한다(문헌 [TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, 1984. 9: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris] 및 [STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, 1984. 10: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris] 참조). 저항이 감소할 경우 MLC 표시장치의 콘트라스트가 저하되고 잔상 제거의 문제가 발생할 수 있다. 액정 혼합물의 고유 저항은 표시장치의 내부 표면과의 상호 작용으로 인해 MLC 표시장치의 수명을 단축시키기 때문에, 높은 저항(초기)은 허용가능한 유효 수명을 수득하기 위해 매우 중요하다. 특히 볼트가 낮은 혼합물의 경우에서, 매우 높은 고유 저항 값을 달성하는 것은 종래에 불가능했었다. 또한, 온도 증가 및 가열 후 및/또는 자외선 노출 후에 고유 저항이 가능한 가장 작게 증가한다는 것은 중요하다. 또한, 종래 기술에서 혼합물의 저온 특성은 특히 열악하다. 심지어 저온에서도 결정화 및/또는 스멕틱 상이 발생하지 않고 점도의 온도 의존성이 가능한 낮은 것이 요구된다. 따라서, 종래 기술에서 MLC 표시장치는 본 발명의 요구조건을 만족하지 못하였다.

또한, 백 라이트를 사용하는 액정 표시장치, 즉 투과형, 및 경우에 따라 반투과형 액정 표시장치 이외에도, 반사형 액정 표시장치도 특히 관심이 증대되고 있다. 상기 반사 액정 표시장치는 정보 표시를 위해 주변광을 사용한다. 따라서, 상기 표시 장치는 상응하는 크기 및 해상도를 갖는 조명용 액정 표시장치 보다 상당히 에너지를 덜 소비한다. TN 효과는 매우 우수한 콘트라스트를 특징으로 하기 때문에, 상기 유형의 반사형 표시장치는 심지어 밝은 주위 조건에서도 잘 판독할 수 있다. 반사형 표시장치는, 예를 들어 시계 및 포켓용 계산기에서 사용되는 바와 같이 간단한 반사형 TN 표시장치로 이미 공지되어 있다. 그러나, 이러한 원리는 또한 TFT 표시장치와 같은 고품질 및 고해상도 활성 매트릭스-번지 지정 표시장치에 적용할 수도 있다. 본원에서 이미 일반적으로 통상적인 투과형 TFT-TN 표시장치에서 언급한 바와 같이, 광학 차(d·△n)를 낮게 하기 위해 복굴절(△n)이 낮은 액정을 사용할 필요가 있다. 이렇게 광학 차를 낮게 할 경우 통상적으로 허용가능한 콘트라스트의 시각 의존성이 낮아지게 된다(독일특허 제 DE 30 22 818 호 참조). 반사형 표시장치에서, 복굴절이 낮은 액정의 사용은 작은 층 두께를 갖는 반투과형 표시장치에서 보다 반사형 표시장치에서 광 통과가 약 2배 더 큰 효과적인 층 두께를 갖기 때문에 반투과형 표시장치에서 보다 훨씬 더욱 중요하다.

따라서, 작동 온도의 범위가 넓고 저온에서도 응답 시간이 짧고 한계 전압이 낮은 동시에 고유 저항이 매우 높은, 상기 단점을 갖지 않거나 또는 이를 어느 정도까지 감소시킨 MLC 표시장치에 대한 수요가 계속 크게 증가하고 있다.

TN(샤트-헬프리치) 셀에 있어서, 셀에서 하기의 이점을 촉진하는 매질이 바람직하다:

- 네마틱 상의 범위 확장(특히, 저온에서);

- 극저온에서 스위칭 능력(옥외용도, 자동차 및 항공 전자공학);

- UV 복사에 대한 저항성 증가; 및

- 작은 층 두께에 대한 낮은 광학 복굴절.

종래 기술로부터 이용할 수 있는 매질은 다른 파라미터를 동시에 유지하는 동시에 상기의 이점을 달성할 수 없었다.

과도하게 뒤틀린(STN) 셀의 경우에서, 다중성을 크게 하고/하거나 한계 전압을 낮게 하고/하거나 네마틱 상의 범위를 넓힐 수 있는 매질이 바람직하다(특히, 저온에서). 결국, 이용가능한 파라미터 관용도(등명점, 스멕틱-네마틱 상 또는 융점, 점도, 유전체 파라미터 및 탄성 파라미터)의 추가적인 확장이 긴급히 요구된다.

본 발명의 목적은 상기 전술된 결점을 갖지 않거나 또는 결점을 어느 정도까지 감소시킴과 동시에 바람직하게는 고유 저항이 매우 높고 한계 전압이 낮은, 특히 상기 유형의 MLC, TN 또는 STN 표시장치를 위한 매질을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서는 등명점(clearing point)이 높고 회전 점도가 낮은 액정 화합물이 필요하다.

본 발명에서 말단 극성 라디칼 및 말단 CH₃기를 갖는 액정 화합물을 사용할 경우 상기 목적을 달성할 수 있음이 밝혀졌다. 화학식 1의 화합물은 탄성 상수, 특히 K₁을 감소시키고 특히 한계 전압을 낮게 하는 혼합물을 제공한다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는, 양성 또는 음성 유전체 이방성을 갖는 극성 화합물들의 혼합물을 기재로 한 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

및

은 (a) 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH₂기가 -O- 또는 -S-로 치환될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼; (b) 1 또는 2개의 CH기가 N으로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼; (c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-비사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 페난트렌-2,7-디일 및 플루오렌-2,7-디일로 구성된 군에서 선택된 라디칼이며, 이때 (a), (b) 및 (c)는 할로겐 원자로 일-치환되거나 다-치환될 수 있고;

는

또는

이고;

x, y 및 z는 서로 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고;

Z¹, Z² 및 Z³은 서로 각각 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;

X는 F, Cl, CN, SF₅, NCS 또는 탄소수 8개 이하의 할로겐화되거나 치환되지 않은 알킬 라디칼이고, 이때 하나 이상의 CH₂기는 O 원자가 서로 직접 결합하지 않는 방식으로 -O- 또는 -CH=CH-로 치환될 수 있고;

a는 0, 1 또는 2이고;

b는 0, 1 또는 2이고;

c는 0, 1 또는 2이고, 이때 a + b + c는 3 이하이다.

순수한 상태에서, 화학식 1의 화합물은 무색이며, 일반적으로 전기 광학 용도를 위해 유리하게 위치된 온도 범위에서 액정 중간 결정상을 형성한다. 특히, 본 발명에 따른 화합물은 등명점이 높고 회전 점도 값이 낮음을 특징으로 한다.

화학식 1의 화합물에서

,

및

는 바람직하게는

또는

이다.

화학식 1의 화합물에서 X는 바람직하게는 F, Cl, CN, NCS, CF₃, SF₅, CF₂H, OCF₃, CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃, n-C₇H₁₅, OCF₂H, OCFHCF₃, OCFHCFH₂, OCFHCF₂H, OCF₂CH₃, OCF₂CFH₂, OCF₂CF₂H, OCF₂CF₂CF₂H, OCF₂CF₂CFH₂, OCFHCF₂CF₃, OCFHCF₂CF₂H, OCFHCFHCF₃, OCH₂CF₂CF₃, OCF₂CF₂CF₃, CF₂CH₂CF₃, CF₂CHFCF₃, OCF₂CFHCFH₂, OCF₂CH₂CF₂H, OCFHCF₂CFH₂, OCFHCFHCF₂H, OCFHCH₂CF₃, OCH₂CFHCF₃, OCH₂CF₂CF₂H, OCF₂CFHCH₃, OCF₂CH₂CFH₂, OCFHCF₂CH₃, OCFHCFHCFH₂, OCFHCH₂CF₃, OCH₂CF₂CFH₂, OCH₂CFHCF₂H, OCF₂CH₂CH₃, OCFHCFHCH₃, OCFHCH₂CFH₂, OCH₂CF₂CH₃, OCH₂CFHCFH₂, OCH₂CH₂CF₂H, OCHCH₂CH₃, OCH₂CFHCH₃, OCH₂CH₂CF₂H, OCClFCF₃, OCClFCClF₂, OCClFCFH₂, OCFHCC1₂F, OCClFCF₂H, OCClFCClF₂, OCF₂CClH₂, OCF₂CCl₂H, OCF₂CCl₂F, OCF₂CClFH, OCF₂CClF₂, OCF₂CF₂CClF₂, OCF₂CF₂CCl₂F, OCClFCF₂CF₃, OCClFCF₂CF₂H, OCClFCF₂CClF₂, OCClFCFHCF₃, OCClFCClFCF₃, OCCl₂CF₂CF₃, OCClHCF₂CF₃, OCH₂CF₂CHFCF₃, OCClFCF₂CF₃, OCClFCClFCF₃, OCF₂CClFCFH₂, OCF₂CF₂CC1₂F, OCF₂CCl₂CF₂H, OCF₂CH₂CClF₂, OCClFCF₂CFH₂, OCFHCF₂CCl₂F, OCClFCFHCF₂H, OCClFCClFCF₂H, OCFHCFHCClF₂, OCClFCH₂CF₃, OCFHCCl₂CF₃, OCCl₂CFHCF₃, OCH₂CClFCF₃, OCC1₂CF₂CF₂H, OCH₂CF₂CClF₂, OCF₂CClFCH₃, OCF₂CFHCCl₂H, OCF₂CCl₂CFH₂, OCF₂CH₂CCl₂F, OCClFCF₂CH₃, OCFHCF₂CC1₂H, OCClFCClFCFH₂, OCFHCFHCCl₂F, OCClFCH₂CF₃, OCFHCCl₂CF₃, OCC1₂CF₂CFH₂, OCH₂CF₂CC1₂F, OCCl₂CFHCF₂H, OCClHCClFCF₂H, OCF₂CClHCClH₂, OCF₂CH₂CCl₂H, OCClFCFHCH₃, OCF₂CClFCC1₂H, OCClFCH₂CFH₂, OCFHCCl₂CFH₂, OCCl₂CF₂CH₃, OCH₂CF₂CClH₂, OCCl₂CFHCFH₂, OCH₂CClFCFCl₂, OCH₂CH₂CF₂H, OCClHCClHCF₂H, OCH₂CCl₂CF₂H, OCClFCH₂CH₃, OCFHCH₂CCl₂H, OCClHCFHCClH₂, OCH₂CFHCC1₂H, OCC1₂CH₂CF₂H, OCH₂CC1₂CF₂H, CH=CF₂, CF=CF₂, OCH=CF₂, OCF=CF₂, CH=CHF, OCH=CHF, CF=CHF, OCF=CHF, 특히 F, Cl, CN, NCS, CF₃, C₂F₅, n-C₃F₇, SF₅, CF₂H, OCF₃, OCF₂H, OCFHCF₃, OCFHCFH₂, OCFHCF₂H, OCF₂CH₃, OCF₂CFH₂, OCF₂CF₂H, OCF₂CF₂CF₂H, OCF₂CF₂CFH₂, OCFHCF₂CF₃, OCFHCF₂CF₂H, OCF₂CF₂CF₃, CF₂CHFCF₃, CF₂CH₂CF₃, OCH₂CF₂CHFCF₃, OCF₂CHFCF₃, OCClFCF₂CF₃, CH₃, C₂H₅ 및 n-C₃H₇이다.

간편한 이유로 인해, 하기의 Cyc는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼을 의미하고; Che는 1,4-사이클로헥세닐렌 라디칼을 의미하고; Dio는 1,3-디옥산-2,5-디일 라디칼을 의미하고; Dit는 1,3-디티안-2,5-디일 라디칼을 의미하고, Phe는 1,4-페닐렌 라디칼을 의미하고; Pyd는 피리딘-2,5-디일 라디칼을 의미하고; Pyr은 피리미딘-2,5-디일 라디칼을 의미하고; Bi는 비사이클로[2.2.2]옥틸렌 라디칼을 의미하고; PheF는 2- 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌 라디칼을 의미하고; PheFF는 2,3-디플루오로- 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌 라디칼을 의미하고; Nap는 치환되거나 치환되지 않은 나프탈렌 라디칼을 의미하고; Dec는 데카하이드로-나프탈렌 라디칼을 의미한다.

따라서, 화학식 1의 화합물은 화학식 1a 및 1b의 바람직한 이환 화합물, 화학식 1c 내지 1f의 삼환 화합물 및 화학식 1g 내지 1m의 사환 화합물의 소군을 포함한다:

[화학식 1a]

CH₃-A¹-A⁴-X

[화학식 1b]

CH₃-A¹-Z¹-A⁴-X

[화학식 1c]

CH₃-A¹-A²-A⁴-X

[화학식 1d]

CH₃-A¹-Z¹-A²-A⁴-X

[화학식 1e]

CH₃-A¹-Z¹-A²-Z²-A⁴-X

[화학식 1f]

CH₃-A¹-A²-Z²-A⁴-X

[화학식 1g]

CH₃-A¹-A²-A³-A⁴-X

[화학식 1h]

CH₃-A¹-Z¹-A²-A³-A⁴-X

[화학식 1i]

CH₃-A¹-A²-Z²-A³-A⁴-X

[화학식 1j]

CH₃-A¹-A²-A³-Z³-A⁴-X

[화학식 1k]

CH₃-A¹-Z¹-A²-Z²-A³-A⁴-X

[화학식 1l]

CH₃-A¹-Z¹-A²-A³-Z³-A⁴-X

[화학식 1m]

CH₃-A¹-A²-Z²-A³-Z³-A⁴-X

이들 중에서, 특히 바람직하게는 화학식 1c, 1d 및 1e의 화합물의 소군이다.

A¹, A², A³ 및 A⁴는 바람직하게는 Phe, PheF, PheFF, Cyc 또는 Che, 더욱 바람직하게는 Pyr 또는 Dio, Dec 또는 Nap이다. 화학식 1의 화합물은 바람직하게는 라디칼 Bi, Pyd, Pyr, Dio, Dit, Nap 또는 Dec를 하나 이상 포함하지 않는다.

또한, A⁴가 일-치환되거나 이-치환된 1,4-페닐렌인 화학식 1 및 모든 소군의 화학식의 모든 화합물이 바람직하다. 특히, 2-플루오로-1,4-페틸렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌 및 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌이다.

화학식 1의 화합물의 바람직한 더욱 작은 소군은 소군 화학식 1aa 내지 1be이다:

[화학식 1aa]

[화학식 1ab]

[화학식 1ac]

[화학식 1ad]

[화학식 1ae]

[화학식 1af]

[화학식 1ag]

[화학식 1ah]

[화학식 1ai]

[화학식 1aj]

[화학식 1ak]

[화학식 1al]

[화학식 1am]

[화학식 1an]

[화학식 1ao]

[화학식 1ap]

[화학식 1aq]

[화학식 1ar]

[화학식 1as]

[화학식 1at]

[화학식 1au]

[화학식 1av]

[화학식 1aw]

[화학식 1ax]

[화학식 1ay]

[화학식 1az]

[화학식 1ba]

[화학식 1bb]

[화학식 1bc]

[화학식 1bd]

[화학식 1be]

상기 식들에서,

X는 특허청구범위의 제 1 항에서 정의된 바와 같고;

"알킬"은 탄소수 1 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알킬 라디칼이고;

L¹ 내지 L⁶은 서로 각각 독립적으로 H 또는 F이다.

특히 바람직한 매질은 하기 화학식의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

화학식 1의 화합물은 상기 반응에 공지되거나 적합한 반응 조건하에 정확하게 하기 위해 문헌(예를 들어, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart] 참조)에 기재된 바와 같이 그 자체로 공지된 방법에 의해서 제조하였다. 또한, 본원에 그 자체로 공지된 변형 방법을 사용하였지만, 본원에서 더욱 상세히 언급하지는 않는다. CF₂O 가교 또는 C₂F₄ 가교를 갖는 액정 화합물은, 예를 들어 문헌[P. kirsch et al., Angew . Chem ., 113, 1528-1532, 2001] 또는 [P. kirsch et al., Angew . Chem., 123, 5414-5417, 2001]에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다.

화학식 1의 화합물은, 예를 들어 유럽특허 제 0 334 911 호, 제 0 387 032 호, 제 0 441 932 호 및 제 0 628 532 호에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다. 일본특허 제 2000-192040 호에는 말단 CH₃기를 함유하는 소수 화합물의 지방 친화성이 기재되어 있다.

또한, 본 발명은 상기 유형을 갖는 매질을 포함하는 전기 광학 표시장치(특히, 프레임(frame)과 함께 셀을 형성하는 2개의 평판에 평행한 외부 플레이트, 외부 플레이트상에 각각의 화소를 스위칭하기 위한 통합 비선형 소자, 및 셀내에 위치하는 양성 유전체 이방성 및 높은 고유 저항의 네마틱 액정 혼합물을 갖는 STN 또는 MLC 표시장치) 및 광학 목적을 위한 상기 매질의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 이용할 수 있는 파라미터 관용도를 상당히 넓힐 수 있다.

저온에서 등명점, 광학 이방성, 점도, 열 및 UV 안정성, 및 유전체 이방성을 달성할 수 있는 조합물은 종래 기술의 이전 물질 보다 훨씬 우수하다.

높은 등명점, 저온에서의 네마틱 상 및 높은 △ε에 대한 요구는 충분한 범위까지 달성되지 못하였다. 예를 들어, MLC-6476 및 MLC-6625(독일 다름스타트 소재의 메르크(Merck) KGaA)와 같은 액정 혼합물은 유사한 등명점 및 저온 안정성을 가짐에도 불구하고 △n 값이 비교적 낮으며, 한계 전압이 약 1.7V 이상으로 높다.

기타 혼합물계는 유사한 점도 및 △ε값을 갖지만, 약 60℃에서 등명점만을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -20℃ 미만, 바람직하게는 -30℃ 미만, 특히 바람직하게는 -40℃ 미만에서 네마틱 상을 유지하는 반면, 80℃ 초과, 바람직하게는 90℃ 초과, 특히 바람직하게는 100℃ 초과에서 등명점을 달성함과 동시에 4 이상, 바람직하게는 6 이상의 유전체 이방성 값 △ε 및 높은 고유 저항 값을 달성할 수 있으며, 탁월한 STN 및 MLC 표시장치를 수득할 수 있다. 특히, 혼합물은 작동 전압이 낮음을 특징으로 한다. TN 한계 전압은 1.5V 미만, 바람직하게는 1.3V 미만이다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물의 성분을 적합하게 선택함으로써, 다른 이로운 특성을 유지하면서 한계 전압이 더욱 높아짐에 따라 등명점이 더욱 높아질 수 있거나(예를 들어, 100°초과) 한계 전압이 더욱 낮아짐에 따라 등명점이 더욱 낮아질 수 있음은 자명하다. 이와 같이 상응하도록 점도를 약간만 증가시킴으로써, △ε이 더욱 높고 이로 인해 한계 전압이 더욱 낮은 혼합물을 수득할 수 있다. 본 발명에 따른 MLC 표시장치는 바람직하게는 제 1의 구치(Gooch) 및 태리(Tarry) 투과 최소치(문헌[C. H. Gooch and H. A. Tarry, Electron . Lett., Vol. 8, 1575-1584, 1975] 참조)에서 작동하며, 예를 들어 낮은 콘트라스트의 각도 의존성(독일특허 제 30 22 818 호)과 같은 특히 유리한 전기 광학 특성 이외에도, 더욱 낮은 유전체 이방성은 제 2의 최소치에서 유사한 표시장치에서와 동일한 한계 전압에서 충분하다. 이로 인해 고유 저항은 시아노 화합물을 포함하는 혼합물의 경우에서 보다 제 1의 최소치에서 본 발명에 따른 혼합물을 사용하여 상당히 더욱 높아질 수 있다. 각각의 성분 및 그의 중량비를 적합하게 선택함으로써, 당해 분야의 숙련자는 간단한 통상적인 방법을 사용하여 전술된 MLC 표시장치의 층 두께에 필요한 복굴절을 설정할 수 있다.

20℃에서 유량 점도(ν₂₀)는 바람직하게는 60 mm²·s^-1 미만, 특히 바람직하게는 50 mm²·s^-1 미만이다. 네마틱 상의 범위는 바람직하게는 90°이상, 특히 100°이상이다. 상기 범위는 바람직하게는 -30°내지 +80°이상으로 늘어난다.

용량 보유 비율(HR)(문헌[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals, 5, 1320, 1989], [K. Niwa et al., Proc . SID Conference, p. 304, San Francisco, 1984. 6] 및 [G. Weber et al., Liquid Crystals, 5, 1381, 1989] 참조)을 측정한 결과, 화학식 1의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물은, 예를 들어 화학식 1의 화합물 대신에 화학식

의 시아노페닐사이클로헥산 또는 화학식

의 에스테르를 포함하는 유사한 혼합물 보다 HR이 온도 증가에 따라 상당히 더욱 적게 감소함을 나타냈다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물의 자외선 안정성은 상당히 더욱 우수하고, 즉 자외선에 노출할 경우 HR이 상당히 더욱 적게 감소함을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상(바람직하게는 1개, 더욱 2 또는 3개 이상)의 화학식 1의 화합물을 기재로 하며, 즉 이러한 화합물의 비율은 5 내지 95%, 바람직하게는 10 내지 60%, 특히 바람직하게는 15 내지 40%의 범위이다.

본 발명에 따른 매질에 사용할 수 있는 하기 화학식 1 내지 9의 각각의 화합물 및 이들의 소군은 공지되어 있거나, 공지된 화합물과 유사하게 제조할 수 있다.

바람직한 양태는 하기와 같이 표시된다:

- 매질은 하기 화학식 2 내지 10으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식들에서,

R⁰은 각각 탄소수 2 내지 12개의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고;

X⁰은 각각 탄소수 8개 이하의 F, Cl, 할로겐화 알킬, 할로겐화 알케닐, 할로겐화 알케닐옥시 또는 할로겐화 알콕시이고;

Z⁰은 -CH=CH-, -C₂H₄-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -COO-이고;

Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 서로 각각 독립적으로 H 또는 F이고;

r은 0 또는 1이다.

화학식 4의 화합물은 바람직하게는

또는

이다.

- 특히, 매질은 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 추가로 포함한다:

[상기 식들에서, R⁰ 및 Y²는 상기 정의된 바와 같다]

- 매질은 하기 화학식 21a 내지 21r로 구성된 군에서 선택된 1, 2 또는 3개, 더욱 4개의 유사한 화합물을 포함한다:

[화학식 21a]

[화학식 21b]

[화학식 21c]

[화학식 21d]

[화학식 21e]

[화학식 21f]

[화학식 21g]

[화학식 21h]

[화학식 21i]

[화학식 21j]

[화학식 21k]

[화학식 21l]

[화학식 21m]

[화학식 21n]

[화학식 21o]

[화학식 21p]

[화학식 21q]

[화학식 21r]

- 매질은 하기 화학식 22a 및/또는 22b의 하나 이상의 디옥산을 추가로 포함한다:

[화학식 22a]

[화학식 22b]

상기 식들에서,

R⁰은 특허청구범위의 제 4 항에서 정의된 바와 같고, 바람직하게는 탄소수 8개 이하의 직쇄 알킬 또는 알케닐이다.

- 매질은 하기 화학식 11 내지 16으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

상기 식들에서,

R⁰, X⁰, Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 서로 각각 독립적으로 특허청구범위의 제 7 항에서 정의된 바와 같고, X⁰은 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이고, R⁰은 바람직하게는 알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐 또는 알케닐옥시이다.

- 혼합물에서 화학식 1 내지 10의 화합물의 비율은 전체적으로 50 중량% 이상이다.

- 혼합물에서 화학식 1의 화합물의 비율은 전체적으로 5 내지 50 중량%이다.

- 혼합물에서 화학식 2 내지 10의 화합물의 비율은 전체적으로 30 내지 70 중량%이다.

-

는 바람직하게는

또는

이다.

- 매질은 화학식 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및/또는 10의 화합물을 포함한다.

- R⁰은 탄소수 2 내지 8의 직쇄 알킬 또는 알케닐이다.

- 매질은 본질적으로 화학식 1 내지 16의 화합물로 구성된다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 17 내지 20으로 구성된 군에서 선택된 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식들에서,

R⁰ 및 X⁰은 상기 정의된 바와 같고;

1,4-페닐렌 고리는 CN, 염소 또는 불소로 치환될 수 있고, 바람직하게는 염소 원자에 의해 일-치환되거나 다-치환된다.

- 매질은 바람직하게는 화학식 23a 내지 23n으로 구성된 군에서 선택된 화합물을 추가로 포함한다:

[화학식 23a]

[화학식 23b]

[화학식 23c]

[화학식 23d]

[화학식 23e]

[화학식 23f]

[화학식 23g]

[화학식 23h]

[화학식 23i]

[화학식 23j]

[화학식 23k]

[화학식 23l]

[화학식 23m]

[화학식 23n]

상기 식들에서,

R⁰은 각각 탄소수 2 내지 8개의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고;

d는 0, 1 또는 2이고;

Y¹은 H 또는 F이고;

알킬 및 알킬^*은 서로 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알킬 라디칼이고;

알케닐 및 알케닐^*은 서로 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알케닐 라디칼이다.

- 매질은 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함한다:

[화학식 23aa]

[화학식 23ab]

[화학식 23ba]

[화학식 23bb]

[화학식 23ca]

[화학식 23cb]

[화학식 23cc]

[화학식 23da]

상기 식들에서,

n 및 m은 각각 2 내지 8의 정수이다.

- 화학식 1: (화학식 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10)의 중량비는 바람직하게는 1:10 내지 10:1이다.

- 매질은 본질적으로 화학식 1 내지 16으로 구성된 군에서 선택된 화합물로 구성된다.

화학식 1의 화합물을 비교적 적은 비율로 통상적인 액정 물질, 특히 하나 이상의 화학식 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및/또는 10과 혼합한 결과, 스멕틱-네마틱 전이 온도가 낮은 네마틱 상이 넓게 관찰됨과 동시에 한계 전압이 상당히 낮아지고 복굴절 값이 낮아짐으로써 수명이 개선됨을 발견하였다. 화학식 1 내지 10의 화합물은 무색이고 안정하며 서로 쉽게 혼화가능하거나 다른 액정 물질과 쉽게 혼화가능하다.

용어 "알킬" 또는 "알킬^*"은 탄소수 2 내지 8개의 직쇄 및 분지된 알킬기, 특히 직쇄기 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸을 나타낸다. 탄소수 2 내지 5개의 기가 일반적으로 바람직하다.

용어 "알케닐" 또는 "알케닐^*"은 탄소수 8개 이하의 직쇄 및 분지된 알케닐기, 특히 직쇄기를 나타낸다. 바람직한 알케닐기로는 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C₇-3E-알케닐, C₅-C₇-4-알케닐, C₆-C₇-5-알케닐 및 C₇-6-알케닐, 특히 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C₇-3E-알케닐 및 C₅-C₇-4-알케닐이 있다. 특히 바람직한 알케닐기의 예로는 비닐, 1E-프로페닐, 1E-부테닐, 1E-펜테닐, 1E-헥세닐, 1E-헵테닐, 3-부테닐, 3E-펜테닐, 3E-헥세닐, 3E-헵테닐, 4-펜테닐, 4Z-헥세닐, 4E-헥세닐, 4Z-헵테닐, 5-헥세닐, 6-헵테닐 등이 있다. 탄소수 5 이하의 기가 일반적으로 바람직하다.

용어 "플루오로알킬"은 바람직하게는 말단 불소, 즉 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸을 갖는 직쇄기를 의미한다. 그러나, 불소의 다른 위치는 제외하지 않는다.

용어 "옥사알킬"은 바람직하게는 화학식 C_nH_2n ₊₁-O-(CH₂)_m의 직쇄 라디칼을 의미하며, 이때 n 및 m은 서로 각각 독립적으로 1 내지 6이다. n은 바람직하게는 1이고 m은 바람직하게는 1 내지 6이다.

R⁰ 및 X⁰의 의미를 적합하게 선택함으로써, 번지 지정 시간, 한계 전압, 투과 특성 직선의 경사도 등은 바람직한 방법으로 변형할 수 있다. 예를 들어, 1E-알케닐 라디칼, 3E-알케닐 라디칼, 2E-알케닐옥시 라디칼 등은 일반적으로 알킬 또는 알콕시 라디칼과 비교하여 번지 지정 시간을 더욱 짧게 하고 네마틱 의존성을 개선시키고 탄성 상수 k₃₃(굽힘)와 k₁₁(늘림)의 비를 크게 한다. 4-알케닐 라디칼, 3-알케닐 라디칼 등은 일반적으로 알킬 및 알콕시 라디칼과 비교하여 한계 전압을 낮게 하고 k₃₃/k₁₁의 값을 크게 한다.

Z¹에서 A-CH₂CH₂- 기는 일반적으로 단일 공유 결합과 비교하여 k₃₃/k₁₁의 값을 크게 한다. k₃₃/k₁₁의 값이 클 경우, 예를 들어 90°의 비틀림 각을 갖는 TN 셀에서 투과 특성 직선의 경사도가 편평하고(회색을 달성하기 위해서), 반대로 STN, SBE 및 OMI 셀에서 투과 특성 직선의 경사도가 가파르도록 촉진된다(다중성을 더욱 크게 하기 위해서).

화학식 1 및 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10의 화학식의 최적 혼합 비율은 실질적으로 원하는 특성, 화학식 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및/또는 10의 화합물의 선택 및 존재할 수 있는 임의의 기타 화합물의 선택에 따라 좌우된다. 상기 주어진 범위내에서의 적합한 혼합 비율은 경우에 따라 용이하게 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물에서 화학식 1 내지 16의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 따라서, 혼합물은 다양한 특성을 최적화하기 위해 하나 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 번지 지정 시간 및 한계 전압에 대해 관찰된 효과는 일반적으로 더욱 높고, 화학식 1 내지 16의 화합물의 전체 농도는 높았다.

특히 바람직한 양태로, 본 발명에 따른 매질은 X⁰이 OCF₃, OCHF₂, F, OCH=CF₂, OCF=CF₂, OCF₂CHFCF₃ 또는 OCF₂-CF₂H인 화학식 2 내지 10(바람직하게는 화학식 2 및/또는 3)의 화합물을 포함한다. 화학식 1의 화합물과의 유리한 상승 효과는 특히 유리한 특성을 만든다.

광학 이방성이 낮은(△n이 0.07 미만임) 본 발명에 따른 혼합물은 반사형 표시장치에 특히 적합하다. V_th이 낮은 혼합물은 2.5V 및 3.3V 드라이버, 및 4V 또는 5V 드라이버에 특히 적합하다. 에스테르가 없는 혼합물은 후자의 적용에 바람직하다.

본 발명에 따른 MLC 표시장치의 구조체는 이러한 유형의 표시장치에 대한 통상적인 구조체에 상응하는 편광자, 전극 기재 플레이트 및 표면 처리 전극으로 구성된다. 용어 "통상적인 구조체"는 본원에서 광범위하고, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기재로한 매트릭스 표시장치 소자를 포함하는 MLC 표시장치의 모든 유도체 및 변형체를 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 표시장치와, 뒤틀린 네마틱 셀을 기재로 한 통상적인 표시장치 사이의 중요한 차이점은 액정 층의 액정 파라미터의 선택에 있다.

본 발명에 따라 사용할 수 있는 액정 혼합물은 그 자체로 통상적인 방법으로 제조한다. 일반적으로, 소량으로 사용된 성분의 목적하는 양을 주요 요소를 구성하는 성분중에 편의상 승온에서 용해시킨다. 또한, 상기 성분의 용액을 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올중에 혼합하고 완전히 혼합한 후, 예를 들어 증류로 다시 용매를 제거할 수 있다.

또한, 유전체는 당해 분야의 숙련자에게 공지되고 문헌에 기재된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료 또는 키랄성 도판트를 첨가할 수 있다.

C는 결정 상을 의미하고, S는 스멕틱 상을 의미하고, Sc는 스멕틱 C 상을 의미하고, N은 네마틱 상을 의미하고 I는 등방성 상을 의미한다.

V₁₀은 10% 투과(플레이트 표면에 수직인 시각)에 대한 전압을 나타낸다. V₁₀ 값의 2배에 상응하는 작동 전압에서 T_on은 스위칭 온 시간이고 T_off는 스위칭 오프 시간이다. △n은 광학 이방성을 나타내고 n₀은 굴절률을 나타낸다. △ε는 유전체 이방성을 나타낸다(△ε는 ε_∥- ε_⊥이고, 이때 ε_∥는 세로의 분자 축에 평행한 유전체 상수를 나타내고, ε_⊥는 그에 수직인 유전체 상수를 나타낸다). 전기 광학 자료는 달리 명백히 지시되지 않는다면 제 1의 최소치(즉, 0.5의 d·△n 값에서)에서 20℃에서 TN 셀로부터 측정된다. 광학 자료는 달리 명확히 지시되지 않는다면 20℃에서 측정된다.

본 출원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어로 표시되고, 화학식으로의 성분 치환은 하기 표 1a 내지 1c 및 표 2a 내지 2g에 따라서 일어난다. 모든 라디칼 C_nH_2n ₊₁ 및 C_mH_2m ₊₁은 각각 탄소수 n 또는 m의 직쇄 알킬 라디칼이고, 이때 n 및 m은 서로 각각 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15이다. 표 2a 내지 2g에 대한 약어는 자명하다. 단지 표 1a 내지 1c는 모구조에 대한 두문자어를 나타낸다. 각각의 경우에서, 모구조에 대한 두문자어가 따라오고, -로 분리되고, 치환기 R¹, R², L¹ 및 L²에 대한 약어로 분리된다.

바람직한 혼합물 성분은 하기 표 1a 내지 1c 및 표 2a 내지 2g에 나타낸다:

[표 1a]

[표 1b]

[표 1c]

[표 2a]

[표 2b]

[표 2c]

[표 2d]

[표 2e]

[표 2f]

[표 2g]

하기 표 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가되는 가능한 도판트를 나타낸다:

[표 3a]

[표 3b]

[표 3c]

하기 표 4a 내지 4e는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가할 수 있는 안정화제를 나타낸다:

[표 4a]

[표 4b]

[표 4c]

[표 4d]

[표 4e]

본 발명에 의해, 등명점이 높고, 회전 점도가 낮고, 번지 지정 시간이 짧고, 스위칭 시간이 매우 짧고, 작동 온도 범위가 넓고, 투과 특성 직선이 경사지고, 콘트라스트의 각도 의존성이 우수하고, 한계 전압이 낮음과 동시에 고유 저항이 매우 높은 MLC, TN 또는 STN 표시 장치를 위한 액정 매질을 수득하였다.

하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 설명하려고 의도된다. 상기 및 하기에서 퍼센트는 중량%이다. 모든 온도는 ℃로 주어진다. m.p는 융점을 나타내고, cl.p는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정질 상태이고; N은 네마틱 상이고; S는 스멕틱 상이고; I는 등방성 상이다. 이들 기호 사이의 자료는 전이 온도를 나타낸다. △n은 광학 이방성(589nm, 20℃)을 나타내고; 유량 점도(ν₂₀, mm²/s)는 20℃에서 측정한다. 또한, 회전 점도(γ_l, mPaㆍs)도 20℃에서 측정한다.

실시예

Claims

하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물을 포함하고, 하기 화학식 1의 화합물 중 하나 이상이 하기 화학식 1ad의 화합물인 것을 특징으로 하는, 양성 또는 음성 유전체 이방성을 갖는 극성 화합물들의 혼합물을 기재로 한 액정 매질:
화학식 1

화학식 1ad

상기 식들에서,

및
은 (a) 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH₂기가 -O- 또는 -S-로 치환될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼; (b) 1 또는 2개의 CH기가 N으로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼; (c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-비사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 페난트렌-2,7-디일 및 플루오렌-2,7-디일로 구성된 군에서 선택된 라디칼이며, 이때 (a), (b) 및 (c)는 할로겐 원자로 일-치환되거나 다-치환될 수 있고;

는

또는
이고;
x, y 및 z는 서로 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
Z¹, Z² 및 Z³은 서로 각각 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
X는 F, Cl, CN, SF₅, NCS 또는 탄소수 8개 이하의 할로겐화되거나 치환되지 않은 알킬 라디칼이고, 이때 하나 이상의 CH₂기는 O 원자가 서로 직접 결합하지 않는 방식으로 -O- 또는 -CH=CH-로 치환될 수 있고;
a는 0, 1 또는 2이고;
b는 0, 1 또는 2이고;
c는 0, 1 또는 2이고, 이때 a + b + c는 3 이하이며;
L¹ 및 L²는 서로 각각 독립적으로 H 또는 F이다.
제 1 항에 있어서,
화학식 1의 X가 F, Cl, CN, NCS, CF₃, C₂F₅, n-C₃F₇, SF₅, CF₂H, OCF₃, OCF₂H, OCFHCF₃, OCFHCFH₂, OCFHCF₂H, OCF₂CH₃, OCF₂CFH₂, OCF₂CF₂H, OCF₂CF₂CF₂H, OCF₂CF₂CFH₂, OCFHCF₂CF₃, OCFHCF₂CF₂H, OCF₂CF₂CF₃, CF₂CHFCF₃, CF₂CH₂CF₃, OCH₂CF₂CHFCF₃, OCF₂CHFCF₃, OCClFCF₂CF₃, CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하기 화학식 1aa 내지 1ac 및 1ae 내지 1be의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:
화학식 1aa

화학식 1ab

화학식 1ac

화학식 1ae

화학식 1af

화학식 1ag

화학식 1ah

화학식 1ai

화학식 1aj

화학식 1ak

화학식 1al

화학식 1am

화학식 1an

화학식 1ao

화학식 1ap

화학식 1aq

화학식 1ar

화학식 1as

화학식 1at

화학식 1au

화학식 1av

화학식 1aw

화학식 1ax

화학식 1ay

화학식 1az

화학식 1ba

화학식 1bb

화학식 1bc

화학식 1bd

화학식 1be

상기 식들에서,
X는 제 1 항에서 정의된 바와 같고;
"알킬"은 탄소수 1 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알킬 라디칼이고;
L¹ 내지 L⁶은 서로 각각 독립적으로 H 또는 F이다.
제 1 항에 있어서,
하기 화학식 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:
화학식 2

화학식 3

화학식 4

화학식 5

화학식 6

화학식 7

화학식 8

화학식 9

화학식 10

상기 식들에서,
R⁰은 각각 탄소수 2 내지 12개의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고;
X⁰은 각각 탄소수 8개 이하의 F, Cl, 할로겐화 알킬, 할로겐화 알케닐, 할로겐화 알케닐옥시 또는 할로겐화 알콕시이고;
Z⁰은 -CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂H₄-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -COO-이고;
Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 서로 각각 독립적으로 H 또는 F이고;
r은 0 또는 1이다.
제 4 항에 있어서,
혼합물에서 화학식 1 내지 10의 화합물의 비율이 전체적으로 50 중량% 이상임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
하기 화학식 23a 내지 23n의 화합물로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 액정 매질:
화학식 23a

화학식 23b

화학식 23c

화학식 23d

화학식 23e

화학식 23f

화학식 23g

화학식 23h

화학식 23i

화학식 23j

화학식 23k

화학식 23l

화학식 23m

화학식 23n

상기 식들에서,
R⁰은 각각 탄소수 2 내지 8개의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고;
d는 0, 1 또는 2이고;
Y¹은 H 또는 F이고;
알킬 및 알킬^*은 서로 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알킬 라디칼이고;
알케닐 및 알케닐^*은 서로 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8개의 직쇄 또는 분지된 알케닐 라디칼이다.
제 4 항에 있어서,
X⁰이 F, OCHF₂ 또는 OCF₃이고; Y²가 H 또는 F임을 특징으로 하는 액정 매질.
제 1 항에 따른 액정 매질을 포함하는 전기 광학 액정 표시장치.