KR20110063272A - Liquid crystal composition for hish speed response time - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 네마틱 액정화합물을 포함하는 고속응답을 구현하기 위한 액정 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상전이온도가 높으며 복굴절률이 크고, 회전점도가 낮아서 고속의 응답속도를 실현할 수 있는 고속응답용 액정 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal composition for realizing a high-speed response containing a nematic liquid crystal compound, and more particularly, for a high-speed response that can realize a high response speed due to a high phase transition temperature, high birefringence, low rotational viscosity A liquid crystal composition and a liquid crystal display device using the same.
네마틱 액정의 구동방식 가운데 하나인 TN (Twisted nematic) 모드의 경우에 있어서, 액정 조성물의 응답시간과 관련된 변수들의 상관 관계식은 아래와 같다.In the case of the twisted nematic (TN) mode, which is one of driving methods of the nematic liquid crystal, the correlation of the variables related to the response time of the liquid crystal composition is as follows.
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
상기 식에서,Where
γ는 회전점도 (rotational viscosity)이고, d는 셀갭(Cell gap)이고, ε 0 는 유전상수 (dielectric constant)이고, Δε는 유전율 이방성 (dielectric anisotropy) (Δε = ε ll - ε ⊥ )이고, V는 작동전압 (operating voltage)이고, V th 는 문턱전압 (threshold voltage of Fredric's transition)이고, K eff 는 유효탄성계수(effective elastic constant) 이다. γ is rotational viscosity, d is cell gap, ε 0 is dielectric constant, Δε is dielectric anisotropy ( Δε = ε ll -ε ⊥ ), V Is the operating voltage, V th is the threshold voltage of Fredric's transition, and K eff is the effective elastic constant.
상기 식에서 알 수 있듯이 응답 속도를 감소시키기 위한 방법으로는 액정 조성물의 물리적 특성 중 회전점도를 줄이거나 탄성상수를 증가시키는 것이 있다. 그러나, 응답속도를 개선하기 위해 회전점도를 줄이면 액정의 탄성상수 및 등명점온도 (TNI)의 감소를 초래한다. 또한, 탄성상수를 증가시킬 경우 문턱전압(V th ) 및 회전점도가 증가된다.As can be seen from the above formula, a method for reducing the response speed is to reduce the rotational viscosity or increase the elastic constant of the physical properties of the liquid crystal composition. However, reducing the rotational viscosity to improve the response speed causes a decrease in the elastic constant and the clearing point temperature (T NI ) of the liquid crystal. In addition, when the elastic constant is increased, the threshold voltage V th and the rotational viscosity are increased.
따라서, 위 식에서 보는 바와 같이 고속응답을 위해서는 물질의 회전점도를 줄이거나 셀갭을 낮춰 액정의 굴절률을 크게 하는 방안이 있다.Therefore, as shown in the above equation, for high speed response, there is a method of increasing the refractive index of the liquid crystal by reducing the rotational viscosity of the material or lowering the cell gap.
현재의 모니터에 사용되는 액정 조성물은 응답시간이 대략 10ms 이고 이때의 회전점도는 70 mPaㆍs로서, 동화상을 구현시에 화상의 끌림현상이 발생한다. 또한 상기 액정조성물의 상전이온도(TN -I)는 75℃를 갖는데, 장시간 모니터를 구동하면 발생하는 열로 인해 열화되는 문제가 발생한다. The liquid crystal composition used in the present monitor has a response time of approximately 10 ms and a rotational viscosity of 70 mPa · s, and the image is attracted when a moving image is realized. In addition, the phase transition temperature (T N -I ) of the liquid crystal composition has a temperature of 75 ℃, a problem that is deteriorated due to the heat generated when driving the monitor for a long time.
이러한 문제점을 개선하여, 완벽한 동화상을 구현하고, 고온 신뢰성을 확보한 모니터용 액정조성물을 개발하기 위해서는 5ms이하의 응답속도가 요구된다. 이 응답속도를 구현하기 위해서는 액정 조제품의 회전점도가 55±5 mPaㆍs의 점도를 가져야 하며, 회전점도와 비례하는 정점도로서는 카이랄도판트가 있는 상태에서 제조된 액정 조성물은 12±1 mm2/s의 범위를 가져야 한다. 상기와 같은 회전점도를 얻기 위해서는 등명점온도 (TNI)의 감소가 따르게 되는데, 대형광고판이나, TV 및 컴퓨터용 모니터 등은 장시간 가동이 되기 때문에 이에 따라 발생되는 열로 인해 열화가능성이 커진다. 또한, 이에 대한 신뢰성을 확보하기 위해서는 등명점온도 (TNI)는 최소한 80 ℃ 이상이 확보되어야만 한다. 또한, 응답속도를 줄이는 한 방법으로서 셀갭을 낮추는 방안이 점진적으로 진행되어 왔는데, 3.6μm이하의 셀갭에서 적용할 수 있어야만 하기 때문에 굴절률 이방성은 20℃에서 0.110~0.130를 가져야만 한다.In order to solve these problems, a perfect moving picture and a high temperature reliability are required to develop a liquid crystal composition for a monitor, a response speed of 5 ms or less is required. In order to realize this response speed, the rotational viscosity of the liquid crystal preparation should have a viscosity of 55 ± 5 mPa · s, and the liquid crystal composition prepared in the presence of a chiral dopant is 12 ± 1 mm as a peak viscosity proportional to the rotational viscosity. Must have a range of 2 / s. In order to obtain the rotational viscosity as described above, the decrease in the clearing point temperature (T NI ) is followed, and the large billboards, monitors for TVs and computers are operated for a long time, and thus the deterioration potential is increased due to the heat generated. In addition, in order to ensure reliability, the clearing point temperature (T NI ) must be secured at least 80 ℃. In addition, as a method of reducing the response speed, a method of lowering the cell gap has been gradually progressed, and the refractive index anisotropy should have 0.110 to 0.130 at 20 ° C because it must be applicable to a cell gap of 3.6 μm or less.
하지만 아직까지 상기 조건을 모두 만족하는 액정 조성물은 개발되지 못하고 있다.However, a liquid crystal composition that satisfies all of the above conditions has not been developed yet.
상기와 같은 모든 조건을 만족하기 위해, 본 발명의 목적은 빠른 응답속도를 가지면서 등명점 온도가 최소 80 ℃ 이상이 되고, 굴절률 이방성이 크며, 회전점도가 낮고, 특정범위의 정점도를 확보할 수 있는 고속응답용 네마틱 액정 조성물을 제공하는 것이다.In order to satisfy all of the above conditions, an object of the present invention is to have a fast response speed and a clear point temperature of at least 80 ℃, high refractive index anisotropy, low rotational viscosity, to secure a specific range of vertices It is to provide a nematic liquid crystal composition for high speed response.
본 발명의 다른 목적은 제품의 구동에 의한 열화문제를 개선하여 고온 신뢰성을 확보할 수 있는 고속응답용 네마틱 액정 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high-speed response nematic liquid crystal composition that can improve the deterioration problem caused by the driving of the product to ensure high temperature reliability.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, (b) 하기 화학식 2 로 표시되는 화합물, (c) 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, (d) 하기 화학식 4으로 표시되는 화합물, (e) 하기 화학식 5로 표시되는 화합물, (f) 하기 화학식 6로 표시되는 화합물, (g) 하기 화학식 7로 표시되는 화합물, 및 (h) 하기 화학식 8로 표시되는 화합물(a) a compound represented by the following formula (1), (b) a compound represented by the following formula (2), (c) a compound represented by the following formula (3), (d) a compound represented by the following formula (4), (e) a formula (5) Compound represented by (f) Compound represented by the following formula (6), (g) Compound represented by the following formula (7), and (h) Compound represented by the following formula (8)
을 포함하는 고속응답용 네마틱 액정 조성물을 제공한다.It provides a high-speed response nematic liquid crystal composition comprising a.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3](3)
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Chemical Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
상기 식에서, R 내지 R8은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.In the above formula, R to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
또한, 본 발명은 상기 기재의 고속응답용 네마틱 액정 조성물을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. 바람직하게는, 상기 액정표시장치는 능동 구동방식의 TN(twist nematic) 모드의 액정표시장치일 수 있고, 더 바람직하게 모니터일 수 있다.In addition, the present invention provides a liquid crystal display device comprising the nematic liquid crystal composition for a high-speed response of the above. Preferably, the liquid crystal display device may be a liquid crystal display device of a twist nematic (TN) mode of an active driving method, more preferably a monitor.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
액정표시소자는 네마틱 액정상을 이용하여 전압에 따른 액정 조성물 내의 액정분자들의 배열을 조정하여 광의 투과율을 조절함으로써, 화상을 표현하는 소자이기 때문에 액정상이 유지되는 온도영역이 매우 중요하며, LCD 표시소자의 장기구동에 의해 발생하는 열로 인한 열화가능성으로 등명점온도 (TNI)가 중요하다. 또한 액정표시소자가 극지방까지 판매되고 있는 시점에서 네마틱 액정상이 시작되는 액정상 전이온도(TCN)의 확보가 필요하다. 특히, 이러한 고속응답용 액정조성물은 휴대폰, 모니터 및 TV등의 고품위, 고용량의 표시정보처리 및 뛰어난 정보처리 및 뛰어난 동영상 표시특성을 확보하기 위해 요구된다.Since the liquid crystal display device is an element representing an image by adjusting the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition according to voltage using a nematic liquid crystal phase, the temperature range in which the liquid crystal phase is maintained is very important. Clear spot temperature (T NI ) is important because of the possibility of deterioration due to heat generated by long-term operation of the device. In addition, it is necessary to secure the liquid crystal phase transition temperature (T CN ) at which the nematic liquid crystal phase starts when the liquid crystal display device is sold to the polar region. In particular, such a high-speed response liquid crystal composition is required to ensure high quality, high capacity display information processing, excellent information processing, and excellent video display characteristics of mobile phones, monitors, and TVs.
또한 상기와 같이 등명점온도 (TNI)가 80 ℃ 이상, 굴절률 이방성은 0.110~0.130을 갖고, 액정 조제품의 회전점도가 55±5 mPaㆍs의 점도를 가지며, 정점도가 12±1 mm2/s, 5ms 이하의 응답속도를 갖는 액정 조성물을 확보하기 위해서는 저점성 특성을 갖는 단일액정 화합물이 포함되어야만 한다.In addition, as described above, the clearing point temperature (T NI ) is 80 ° C. or higher, the refractive index anisotropy is 0.110 to 0.130, the rotational viscosity of the liquid crystal preparation has a viscosity of 55 ± 5 mPa · s, and the peak viscosity is 12 ± 1 mm 2. In order to ensure a liquid crystal composition having a response rate of 5 ms or less, a single liquid crystal compound having low viscosity characteristics should be included.
따라서, 본 발명의 고속응답용 네마틱 액정 조성물은 특정 단일액정화합물의 조성을 통해 상기 물성을 모두 확보할 수 있도록 한다.Therefore, the high-speed response nematic liquid crystal composition of the present invention can ensure all of the physical properties through the composition of a specific single liquid crystal compound.
이러한 본 발명의 액정 조성물은 액정조제품인 액정표시소자의 회전점도 55±5 mPaㆍs와 정점도 12±1 mm2/s의 저점도를 확보하기 위해서, 2-ring의 화학식 1 내지 3로 표시되는 단일액정 화합물 중에서 선택된 적어도 1종의 화합물을 사용한다.Such a liquid crystal composition of the present invention is represented by the chemical formulas 1 to 3 of 2-ring in order to secure a low viscosity of 55 ± 5 mPa · s and a peak viscosity of 12 ± 1 mm 2 / s of the liquid crystal display device as a liquid crystal preparation At least one compound selected from among single liquid crystal compounds is used.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3](3)
상기 식에서, R 내지 R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.In the above formula, R to R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
구체적으로, 본 발명의 액정조성물은 저점성과 함께 저온의 액정상 하한온도 (TCN) 특성을 확보하기 위해, 화학식 1의 단일액정 화합물, 화학식 2의 단일액정 화합물 및 화학식 3의 단일액정 화합물을 각각 적어도 하나이상 포함한다.Specifically, the liquid crystal composition of the present invention is a single liquid crystal compound of Formula 1, a single liquid crystal compound of Formula 2 and a single liquid crystal compound of Formula 3, respectively, in order to secure a low liquid crystal upper limit temperature (T CN ) characteristics with low viscosity At least one.
이때, 상기 화학식 1의 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여 10 중량% 이하로 사용하고, 바람직하게는 3 내지 10 중량%로 사용한다. 여기서 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 10 중량%를 초과하여 사용하면 등명점온도(TNI)를 크게 낮춰서 80 ℃ 이상을 확보할 수 없게 되어 패널의 고온 신뢰성을 확보할 수 없게 된다. 또한 그 함량이 3 중량% 미만이면 저온영역에서의 액정상을 확보할 수 없는 문제가 있다.At this time, the content of the single liquid crystal compound of Formula 1 is used in an amount of less than 10% by weight, preferably 3 to 10% by weight based on the total composition. In this case, when the content of the compound of Formula 1 is used in excess of 10% by weight, the clearing point temperature (T NI ) is greatly lowered to ensure over 80 ° C., thereby preventing high temperature reliability of the panel. In addition, if the content is less than 3% by weight there is a problem that can not secure the liquid crystal phase in the low temperature region.
또한 화학식 2로 표시되는 단일액정 화합물은 전체 조성물에 대하여 35 중량% 이하, 바람직하게는 15~35 중량%로 사용한다. 이때, 그 함량이 35 중량%를 초과하여 과량으로 사용하면 등명점온도(TNI)를 크게 낮춰서 80 ℃ 이상을 확보할 수 없게 되어 패널의 고온 신뢰성을 확보할 수 없게 된다. 또한 그 함량이 15 중량% 미만이면 점도 및 회전점도가 증가하여 5ms이하의 응답시간을 얻을 수 없는 문제가 있다.In addition, the single liquid crystal compound represented by the formula (2) is used in less than 35% by weight, preferably 15 to 35% by weight based on the total composition. At this time, when the content is used in excess of 35% by weight, the clearing point temperature (T NI ) is significantly lowered to ensure the 80 ℃ or more can not secure the high temperature reliability of the panel. In addition, if the content is less than 15% by weight, the viscosity and rotational viscosity increase, there is a problem that can not obtain a response time of less than 5ms.
상기 화학식 3의 단일액정 화합물은 전체 조성물에 대하여 20 중량%이하, 바람직하게는 5~20 중량%를 사용한다. 이때, 그 함량이 20 중량%를 초과하여 과량으로 사용하면 등명점온도(TNI)를 크게 낮춰서 80 ℃ 이상을 확보할 수 없게 되어 패널의 고온 신뢰성을 확보할 수 없게 된다. 또한 그 함량이 5 중량% 미만이면 저온영역에서의 액정상을 확보할 수 없게 되고 회전점도가 증가하여 5ms이하의 응답시간을 얻을 수 없는 문제가 있다.The single liquid crystal compound of Formula 3 uses 20 wt% or less, preferably 5-20 wt%, based on the total composition. In this case, when the content is used in excess of 20% by weight, the clearing point temperature (T NI ) is greatly lowered to ensure over 80 ° C., thereby preventing high temperature reliability of the panel. In addition, if the content is less than 5% by weight, the liquid crystal phase in the low temperature region cannot be secured, and the rotational viscosity increases, so that a response time of 5 ms or less cannot be obtained.
특히 액정조성물의 중간온도영역을 확보하기 위하여, 상기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3의 화합물을 포함하는, 본 발명의 액정조성물은 하기 화학식 4로 표시되는 3-ring의 구조를 갖는 단일액정 화합물을 사용하는 특징이 있다.In particular, in order to secure an intermediate temperature range of the liquid crystal composition, the liquid crystal composition of the present invention comprising the compounds of Formulas 1, 2 and 3 may be a single liquid crystal compound having a 3-ring structure represented by the following Formula 4. There is a characteristic to use.
[화학식 4][Formula 4]
상기 식에서, R4는 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.In the above formula, R 4 is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
상기 화학식 4로 표시되는 단일액정 화합물은 중간온도영역의 확보와 함께 저점성특성을 확보하기위하여 bridge로서 에틸기를 갖고 있어서, 표1에서 보는 바와 같이 모든 ring이 직접 연결된 3-ring 구조의 화학식 9를 갖는 일반적 단일액정 화합물에 비교하여 30~40% 이상 낮은 점도를 보여준다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물에 있어서, 화학식 4로 표시되는 단일액정 화합물을 사용하지 않으면 저점성과 중간온도영역에서의 온도 특성을 확보할 수 없는 문제가 발생하므로, 필수성분으로 포함되는 것이 바람직한 것이다.The single liquid crystal compound represented by Chemical Formula 4 has an ethyl group as a bridge in order to secure a low viscosity property with securing an intermediate temperature range, and as shown in Table 1, Chemical Formula 9 having a 3-ring structure in which all rings are directly connected It has a viscosity of 30 to 40% or more lower than a general single liquid crystal having. Therefore, in the liquid crystal composition of the present invention, if the single liquid crystal compound represented by the formula (4) is not used, a problem arises in that it is impossible to secure the temperature characteristics in the low viscosity and the intermediate temperature range, and thus it is preferable to be included as an essential component.
화학식 4
Formula 4
화학식 9
Formula 9
상기 화학식 4로 표시되는 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여15 중량% 이하로 사용하고, 바람직하게는 8 내지 15 중량%로 사용한다. 이때 그 함량이 15 중량% 이상 포함하는 경우에는 점도를 크게 증가시켜서, 5ms이하의 고속응답의 실현할 수 없게 한다. 또한 그 함량이 8 중량% 미만이면 등명점온도(TNI)를 크게 낮춰서 80 ℃ 이상을 확보할 수 없게 되어 패널의 고온 신뢰성을 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.The content of the single liquid crystal compound represented by Chemical Formula 4 is used in an amount of 15 wt% or less, preferably 8 to 15 wt%, based on the total composition. At this time, when the content is more than 15% by weight, the viscosity is greatly increased, so that high-speed response of less than 5ms can not be realized. In addition, when the content is less than 8% by weight, the clearing point temperature (T NI ) is greatly lowered, so that it is impossible to secure 80 ° C. or more, thereby preventing the high temperature reliability of the panel.
또한 본 발명의 액정 조성물은 중간온도영역의 네마틱 액정상을 확보하고, 고속응답용 액정 조성물의 굴절률 이방성을 0.110~0.130로 확보하기 위해 고굴절률 이방성 특성을 갖는 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물을 포함하는 특징이 있다.In addition, the liquid crystal composition of the present invention is a compound represented by the formula (5-7) having a high refractive index anisotropy in order to secure the nematic liquid crystal phase of the intermediate temperature range, and to secure the refractive index anisotropy of 0.110 ~ 0.130 of the high-speed response liquid crystal composition There are features to include.
[화학식 5][Chemical Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
상기 식에서, R5 내지 R7은 각각 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.In the above formula, R 5 to R 7 are each an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
이때, 화학식 5로 표시되는 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여 25 중량%이하, 바람직하게는 10 내지 25중량%, 보다 바람직하게는 10~20 중량%를 사용한다. 상기 화학식 5의 단일액정 화합물의 함량이 25 중량% 이상이면 굴절률 이방성이나 점도를 크게 증가시켜 5ms 이하의 고속응답을 실현할 수 없고 원하는 범위의 굴절률이방성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한 그 함량이 10 중량% 미만이면 원하는 굴절률이방성보다 낮아지는 문제가 있다.At this time, the content of the single liquid crystal compound represented by the formula (5) is 25% by weight or less, preferably 10 to 25% by weight, more preferably 10 to 20% by weight based on the total composition. When the content of the single liquid crystal compound of Formula 5 is 25% by weight or more, the refractive index anisotropy or viscosity is greatly increased, so that a high-speed response of 5 ms or less cannot be realized, and a refractive index anisotropy in a desired range cannot be obtained. In addition, if the content is less than 10% by weight there is a problem that the desired refractive index is lower than the anisotropy.
또한 화학식 6로 표시되는 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여 20 중량% 이하, 바람직하게는 10 내지 20 중량%를 사용한다. 상기 화학식 6의 단일액정 화합물의 함량이 20 중량% 이상이면 굴절률 이방성이나 점도를 크게 증가시켜 5ms 이하의 고속응답을 실현할 수 없고 원하는 범위의 굴절률이방성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한 그 함량이 10 중량% 미만이면 원하는 굴절률이방성보다 낮아지는 문제가 있다.In addition, the content of the single liquid crystal compound represented by the formula (6) is 20% by weight or less, preferably 10 to 20% by weight based on the total composition. When the content of the single liquid crystal compound of Chemical Formula 6 is 20% by weight or more, the refractive index anisotropy or viscosity is greatly increased, so that a high-speed response of 5 ms or less cannot be realized, and a refractive index anisotropy of a desired range cannot be obtained. In addition, if the content is less than 10% by weight there is a problem that the desired refractive index is lower than the anisotropy.
또한 화학식 7로 표시되는 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 내지 10 중량%를 사용한다. 상기 화학식 7의 단일액정 화합물의 함량이 10 중량% 이상이면 굴절률 이방성이나 점도를 크게 증가시켜 5ms 이하의 고속응답을 실현할 수 없고 원하는 범위의 굴절률이방성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한 그 함량이 5 중량% 미만이면 원하는 굴절률이방성보다 낮아지는 문제가 있다.In addition, the content of the single liquid crystal compound represented by the formula (7) is 10% by weight or less, preferably 5 to 10% by weight based on the total composition. When the content of the single liquid crystal compound of Formula 7 is 10% by weight or more, the refractive index anisotropy or viscosity is greatly increased, so that a high-speed response of 5 ms or less cannot be realized, and a refractive index anisotropy in a desired range cannot be obtained. In addition, if the content is less than 5% by weight, there is a problem that the desired refractive index is lower than the anisotropy.
또한 본 발명의 네마틱 액정 조성물은 상기에서 언급한 바와 같이 구동 시에 발생하는 열등으로 인해 특히 중요시되는 고온신뢰성을 위한 등명화 온도 (TNI) 80 ℃ 이상 확보를 위해, 고온온도영역을 갖는 단일액정으로서 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 사용해야 한다.In addition, the nematic liquid crystal composition of the present invention has a single temperature having a high temperature temperature range for securing an equalizing temperature (T NI ) of 80 ° C. or higher for high temperature reliability, which is particularly important due to inferiority generated during driving as mentioned above. As a liquid crystal, the compound represented by following formula (8) should be used.
[화학식 8][Formula 8]
상기 식에서, R8은 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.In the above formula, R 8 is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
상기 화학식 8로 표시되는 단일액정 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여10중량%이하, 바람직하게는 3 내지 10 중량%로 사용한다. 이때, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 등명점 온도(TNI)을 높일 수는 있으나, 그에 따라 액정상 전이온도(TCN)가 크게 증가되고, 더불어 점도를 크게 증가시켜서, 저온영역에서의 액정상을 확보할 수 없게 되고, 5ms이하의 고속응답을 실현할 수 없게 된다. 또한 그 함량이 3 중량% 미만이면 등명점온도(TNI)를 크게 낮춰서 80 ℃ 이상을 확보할 수 없게 되어 패널의 고온 신뢰성을 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.The content of the single liquid crystal compound represented by Chemical Formula 8 is used in an amount of 10 wt% or less, preferably 3 to 10 wt%, based on the total composition. At this time, if the content exceeds 10% by weight, it is possible to increase the clearing point temperature (T NI ), but accordingly, the liquid crystal phase transition temperature (T CN ) is greatly increased, and also the viscosity is greatly increased, so that The liquid crystal phase cannot be secured, and high-speed response of 5 ms or less cannot be realized. In addition, when the content is less than 3% by weight, the clearing point temperature (T NI ) is greatly lowered, so that it is impossible to secure 80 ° C. or more, thereby preventing the high temperature reliability of the panel.
그 밖에, 본 발명의 액정조성물은 액정조성물의 특성을 개선하기 위하여 일반적으로 알려진 네마틱액정, 스멕틱액정, 콜레스테릭액정 등을 혼합 사용할 수도 있다. 그러나, 이러한 액정화합물을 다량 첨가하면 얻으려고 하는 액정조성물의 특성을 감소시키는 경우가 생기므로, 첨가량은 네마틱 액정조성물의 요구 특성에 따라서 제한적으로 결정하여야 한다. 이때, 상기 액정 조성물은 필요에 따라 통상의 카이랄도판트를 더 포함할 수 있다.In addition, the liquid crystal composition of the present invention may be used by mixing a generally known nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal and the like to improve the characteristics of the liquid crystal composition. However, when a large amount of such liquid crystal compound is added, the characteristics of the liquid crystal composition to be obtained may be reduced. Therefore, the addition amount should be limited in accordance with the required characteristics of the nematic liquid crystal composition. In this case, the liquid crystal composition may further include a conventional chiral dopant as necessary.
이상과 같은 본 발명의 네마틱 액정조성물은 등명점온도 (TNI)가 적어도 80 ℃ 이상, 굴절률 이방성이 0.110~0.130인 조건을 만족할 수 있다. 또한 상기 액정 조성물을 이용한 액정표시소자의 회전점도는 55±5 mPaㆍs이며, 정점도가 12±1 mm2/s이고, 5ms 이하의 빠른 응답속도를 갖는 특징이 있다. 상기 정점도의 수치는 액정 조성물에 카이랄도판트가 있는 상태에서 측정된 값일 수 있다.The nematic liquid crystal composition of the present invention as described above may satisfy the condition that the clearing point temperature (T NI ) is at least 80 ° C. or higher and the refractive index anisotropy is 0.110 to 0.130. In addition, the rotational viscosity of the liquid crystal display device using the liquid crystal composition is 55 ± 5 mPa · s, has a peak viscosity of 12 ± 1 mm 2 / s, and has a fast response speed of 5 ms or less. The numerical value of the peak viscosity may be a value measured in a state where the chiral dopant is present in the liquid crystal composition.
따라서, 본 발명은 상기 기재의 고속응답용 네마틱 액정 조성물을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a liquid crystal display device comprising the nematic liquid crystal composition for high-speed response described above.
즉, 본 발명은 상기 고속응답용 네마틱 액정조성물을 액정재료로 이용하여 적절한 첨가제와 함께 각종 표시용 액정셀에 충진하여 여러 가지 LCD를 채용한 표시장치를 제공할 수 있다. 바람직하게는, 상기 액정표시장치는 능동 구동방식의 TN(twist nematic) 모드의 액정표시장치일 수 있다. 또한 상기 액정표시장치는 휴대폰, 모니터, 및 TV등의 고품위, 고용량의 표시장치를 포함하고 바람직하게 모니터일 수 있다.That is, the present invention can provide a display device employing various LCDs by filling nematic liquid crystal compositions for high-speed response as liquid crystal materials and filling various liquid crystal cells with appropriate additives. Preferably, the liquid crystal display device may be a liquid crystal display device of a twist nematic (TN) mode of an active driving method. In addition, the liquid crystal display device includes a high quality, high capacity display device such as a mobile phone, a monitor, and a TV, and may preferably be a monitor.
여기서 상기 액정조성물을 이용한 것을 제외하고, 액정표시장치의 구성은 당업자들에게 잘 알려진 것이므로 자세한 구성 및 구동원리의 설명은 생략하기로 한다.Here, except for using the liquid crystal composition, the configuration of the liquid crystal display device is well known to those skilled in the art, so detailed description of the configuration and driving principle will be omitted.
본 발명의 네마틱 액정 조성물은 빠른 응답시간으로 고품위, 고용량의 표시정보처리 및 뛰어난 정보처리와 동영상 표시특성을 보이는 휴대폰, 모니터 및 TV 등에 적용하기에 효과적이다. 또한, 본 발명의 액정조성물은 제품의 구동에 의한 열화 문제를 크게 개선하여 제품의 고온 신뢰성을 확보할 수 있게 한다.The nematic liquid crystal composition of the present invention is effective for high-quality, high-capacity display information processing, excellent information processing, and mobile phone, monitor, TV, and the like, which have a fast response time. In addition, the liquid crystal composition of the present invention can greatly improve the deterioration problem caused by the driving of the product to ensure the high temperature reliability of the product.
이하 본 발명을 하기 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것이 아님은 물론이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. These examples are only for illustrating the present invention, of course, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1><Examples 1 to 4 and Comparative Example 1>
상기 화학식 1 내지 8의 단일 액정 화합물을 이용하여, 다음 표 2과 같은 조성으로 실시예 1 내지 3의 네마틱 액정 조성물을 제조하였다. 또한, 화학식 4의 단일 액정 화합물을 포함하지 않는 경우와 3-ring이 직접 결합된 화학식 9를 포함하는 네마틱 액정 조성물은 비교예 1 내지 3으로 하였다.Using the single liquid crystal compound of Formulas 1 to 8, the nematic liquid crystal compositions of Examples 1 to 3 were prepared in the composition shown in Table 2 below. In addition, the nematic liquid crystal composition including the case in which the single liquid crystal compound of Formula 4 is not included and the formula 9 in which 3-ring is directly bonded are set as Comparative Examples 1 to 3.
(a)
(R=C3H7, R1=CH3)Formula 1
(R = C 3 H 7 , R 1 = CH 3 )
(b)
(c)
(d)
(d)
(R4= C3H7)Formula 4
(R 4 = C 3 H 7 )
(R4=C5H11)Formula 4
(R 4 = C 5 H 11 )
(d')
(d ')
(R9=C3H7, R10=C2H5)Formula 9
(R 9 = C 3 H 7 , R 10 = C 2 H 5 )
(R9=C5H11, R10=C2H5)Formula 9
(R 9 = C 5 H 11 , R 10 = C 2 H 5 )
(e)
(e)
(R5=C2H5)Formula 5
(R 5 = C 2 H 5 )
(R5=C3H7)Formula 5
(R 5 = C 3 H 7 )
(g)
(g)
(R6=C3H7)Formula 6
(R 6 = C 3 H 7 )
(R6=C5H11)Formula 6
(R 6 = C 5 H 11 )
(f)
(f)
(R7=C3H7)Formula 7
(R 7 = C 3 H 7 )
(R7=C5H11)Formula 7
(R 7 = C 5 H 11 )
(h)
(R8=C3H7)Formula 8
(R 8 = C 3 H 7 )
Total (wt%)
상기 표 2에서, 화학식 9의 구조는 다음과 같다.In Table 2, the structure of Formula 9 is as follows.
[화학식 9]
[Formula 9]
상기 식에서, R9 및 R10은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.
In the above formula, R 9 and R 10 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
<실험예>Experimental Example
상기에서 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 액정 조성물에 대해, 한국특허출원 제 2006-0045599호에서 제시하는 것과 같은 통상적인 방법으로 등명점온도, 굴절률 이방성, 유전율 이방성, 회전점도, 점도 및 응답속도를 측정하였고, 각 물성 및 전기적 특성 결과를 표 3에 나타내었다.With respect to the liquid crystal compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 prepared above, the clearing point temperature, refractive index anisotropy, dielectric anisotropy, rotational viscosity in a conventional manner as shown in Korean Patent Application No. 2006-0045599 , Viscosity and response rate were measured, and the results of the physical and electrical properties are shown in Table 3.
(Δn)Index of Anisotropy
(Δn)
(Δε)Dielectric anisotropy
(Δε)
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 액정 조성물은 본 발명에 따른 성분 조성으로 포함되어야만, 응답속도가 5 ms 이하이고, 등명점온도, 굴절률 이방성, 유전율, 이방성, 회전점도, 문턱전압 값이 모두 목표하는 표시장치에 적합한 수준의 물성 값을 얻을 수 있었다.As shown in Table 3, the liquid crystal composition should be included as a component composition according to the present invention, the response speed is 5 ms or less, the clearing point temperature, refractive index anisotropy, dielectric constant, anisotropy, rotational viscosity, threshold voltage value Physical property values suitable for the display device were obtained.
반면, 비교예 1은 응답속도 및 점도가 본 발명과 비슷한 수준이었으나, 본 발명의 화학식 4의 화합물을 사용하지 않아, 액정 조성물의 중간영역을 확보할 수 없었으며, 이에 따라 본 발명에 비해 등명점온도가 낮다. 비교예 2 내지 3은 본 발명의 화학식 4 대신 일반적으로 중간온도영역을 확보하기위해 사용하는 3-ring을 가지면서 각 ring이 직접 연결된 화학식 9를 포함하는 액정조성물로서, 표 3과 같이 중간온도영역은 본 발명과 유사한 수준이나, 회전점도 및 점도가 높아서 5ms의 응답시간을 확보할 수 없다.On the other hand, Comparative Example 1, although the response speed and viscosity were similar to the present invention, do not use the compound of the formula (4) of the present invention, it was not possible to secure the intermediate region of the liquid crystal composition, accordingly, compared to the present invention Low temperature Comparative Examples 2 to 3 are liquid crystal compositions containing Formula 9 in which each ring is directly connected to each other while having 3-rings generally used to secure an intermediate temperature region instead of Formula 4 of the present invention. Is similar to the present invention, but the rotational viscosity and viscosity is high, it can not secure a response time of 5ms.
Claims (7)
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 식에서, R 내지 R8은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬기이다.(a) a compound represented by the following formula (1), (b) a compound represented by the following formula (2), (c) a compound represented by the following formula (3), (d) a compound represented by the following formula (4), (e) a formula (5) A fast-acting nematic liquid crystal composition comprising a compound represented by the following, (f) a compound represented by the following formula (6), (g) a compound represented by the following formula (7), and (h) a compound represented by the following formula (8).
[Formula 1]
(2)
(3)
[Chemical Formula 4]
[Chemical Formula 5]
[Formula 6]
[Formula 7]
[Chemical Formula 8]
In the above formula, R to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms.
(a) 화학식 1로 표시되는 화합물 3 내지 10 중량%,
(b) 화학식 2 로 표시되는 화합물 15 내지 35 중량%,
(c) 화학식 3으로 표시되는 화합물 5 내지 20 중량%,
(d) 화학식 4로 표시되는 화합물 8 내지 15중량%,
(e) 화학식 5로 표시되는 화합물 10 내지 25 중량%,
(f) 화학식 6로 표시되는 화합물 10 내지 20 중량%,
(g) 화학식 7로 표시되는 화합물 5 내지 10 중량%, 및
(h) 화학식 8로 표시되는 화합물 3 내지 10 중량%를 포함하는 액정 조성물.The method of claim 1, wherein the liquid crystal composition
(a) 3 to 10% by weight of a compound represented by Formula 1,
(b) 15 to 35% by weight of the compound represented by formula (2),
(c) 5 to 20% by weight of the compound represented by Formula 3,
(d) 8 to 15% by weight of the compound represented by formula (4),
(e) 10 to 25% by weight of the compound represented by formula (5),
(f) 10 to 20% by weight of the compound represented by formula (6),
(g) 5 to 10% by weight of a compound represented by formula (7), and
(h) Liquid crystal composition comprising 3 to 10% by weight of the compound represented by the formula (8).
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