KR20130048221A - 액정 매질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 하나 이상을 포함하는 극성 화합물의 혼합물을 기초로 하는 액정 매질, 및 ECB, PALC, FFS 또는 IPS 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 디스플레이를 위한 이의 용도에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure pat00077

상기 식에서,
R11, R12,
Figure pat00078
및 L1 내지 L6은 청구범위 제 1 항에서 정의된 바와 같다.

Description

액정 매질{LIQUID-CRYSTALLINE MEDIUM}
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 하나 이상을 포함하는 극성 화합물의 혼합물을 기초로 하는 액정 매질에 관한 것이다:
화학식 1
Figure pat00001
상기 식에서,
R11 및 R12는 서로 독립적으로 H, 치환되지 않거나 CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 탄소원자수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼이고, 추가로 이들 라디칼중의 CH2 기 하나 이상은 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 -O-, -S-,
Figure pat00002
, -C≡C-, -CF2O-, -OC-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수도 있고;
Figure pat00003
는 a) 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼(이때, 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2 기는 -O- 또는 -S-에 의해 치환될 수도 있음),
b) 1,4-페닐렌 라디칼(이때, 1 또는 2개의 CH 기는 N에 의해 치환될 수도 있음), 또는
c) 피페리딘-1,4-다이일, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 구성된 군에서 선택된 라디칼이고, 이때 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자에 의해 일치환되거나 다치환될 수도 있고;
L1 내지 L6은 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 단 L1 내지 L6중 둘 이상의 라디칼은 F이다.
이러한 유형의 매질은 특히, ECB 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 어드레싱의 전기-광학 디스플레이용, 및 IPS(횡전계방식(In Plane Switching)) 디스플레이용으로 사용된다. 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 네가티브 유전체 비등방성을 갖는다.
전기적으로 제어된 복굴절의 원리인 ECB(전기적으로 제어된 복굴절) 효과 또는 DAP(정렬된 상의 변형) 효과는 1971년 문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Left. 19 (1971), 3912]에 처음 기재되었다. 그 후, 문헌[J.F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193)] 및 문헌[G. Labrunie and J. Robert (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869)]에 기재되었다.
문헌[J. Robert and F. Clerc (SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30], 문헌[J. Duchene (Displays 7 (1986), 3] 및 문헌[H. Schad (SID 82 Digest Techn. Papers (1982), 244)]은 액정 상이 ECB 효과에 기초한 고-정보 디스플레이 소자에 사용되기에 적합하게 되기 위해서는 탄성 계수 K3/K1의 비에 대해 높은 값, 광학 비등방성 △n에 대해 높은 값 및 유전체 비등방성 △ε에 대해 -0.5 이하의 값을 가져야만 한다는 것을 나타냈다. ECB 효과에 기초한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 에지 정렬(VA(수직 정렬) 기술)을 갖는다. 유전체적으로 네가티브인 액정 매질은 또한 소위 IPS 효과를 사용하는 디스플레이에서 사용될 수 있다.
전기-광학 디스플레이 소자에서 이러한 효과의 산업적 적용은 다양한 요건을 만족시켜야만 하는 LC 상을 요구한다. 여기서 특히 중요한 것은 습기, 공기 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선 영역의 방사선, 및 직류 및 교류 전기장에 화학적으로 저항하는 것이다.
추가로, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상은 적합한 온도 및 낮은 점도에서 액정 메조상을 갖도록 요구된다.
지금까지 개시된 액정 메조상을 갖는 일련의 화합물중 어느 것도 이들 요건 모두를 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않았다. 그러므로, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 일반적으로 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 수득하기 위해 제조된다. 그러나, 이러한 방식으로 용이하게 최적 상을 제조하는 것이 가능하지 않는데, 이는 상당히 네가티브한 유전체 비등방성 및 적절한 장기간 안정성을 갖는 액정 물질이 지금까지 이용가능하지 않았기 때문이다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 개개의 픽셀의 개개의 스위칭을 위해 사용될 수 있는 비-선형의 소자는 예를 들어, 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 본원에 사용된 용어 "능동 매트릭스"는 하기 2가지 유형으로 구별될 수 있다.
1. 기판으로서 규소 웨이퍼상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터.
2. 기판으로서 유리 판상의 박막 트랜지스터(TFT).
유형 1의 경우에, 사용된 전기-광학 효과는 통상적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 기판 물질로서 단일-결정성 규소의 사용은 디스플레이 크기를 제한하는데, 이는 심지어 다양한 부품-디스플레이의 모듈 어셈블리가 연결시에 문제를 야기하기 때문이다.
바람직하며 장래성 있는 유형 2의 경우에서, 사용된 전기-광학 효과는 통상적으로 TN 효과이다.
다음의 2가지 기술간에 차이가 있다: 반도체 화합물, 예컨대 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다결정성 또는 무정형 규소에 기초한 TFT. 후자 기술은 세계적으로 널리 사용된다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리판의 안쪽에 적용되는 반면, 다른 유리판은 그의 안쪽에 투명한 상대전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기와 비교하여, TFT는 매우 작고 사실상 이미지 상에 역 효과가 없다. 또한, 이 기술은 완전하게 색-수용가능한 디스플레이로 확장될 수 있고, 이때 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 소자가 각각의 교환가능한 픽셀을 마주하도록 배열된다.
지금까지 개시된 TFT 디스플레이는 통상적으로 투과시에 교차된 편광기를 갖는 TN 셀로서 작동하고 후면 발광이다.
여기서 용어 MLC 디스플레이는 집적된 비-선형의 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉 능동 매트릭스 외에도 또한 수동 소자, 예컨대 바리스터 또는 다이오드를 갖는 디스플레이(MIM은 금속-절연체-금속)를 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 TV 용도(예를 들어, 휴대용 TV) 또는 자동차 또는 항공기 구조에서 고-정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트 및 응답 시간의 각 의존성에 관련된 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분한 높은 비저항 때문에 MLC 디스플레이에서도 문제가 또한 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORI MACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp. 141 ff., Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris]). 저항이 감소하면서, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 저하된다. 일반적으로, 액정 혼합물의 비저항은 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 MLC 디스플레이의 수명을 걸쳐 감소하므로, 높은 (초기) 저항은 디스플레이가 장기간의 작동 기간에 걸쳐 허용가능한 저항 값을 가져야하는 것이 매우 중요하다.
지금까지 개시된 MLC-TN 디스플레이의 단점은 이들의 비교적 낮은 콘트라스트, 상대적으로 높은 시야각 의존성 및 이들 디스플레이에서 회색 음영의 생성의 어려움에 기인한다.
그러므로, 다양한 회색 음영이 생성될 수 있으며, 매우 높은 비저항을 갖는 동시에 넓은 작동-온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 역치 전압을 갖는 MLC 디스플레이가 계속 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 ECB 또는 IPS 효과에 기초하고 상기 기술한 단점을 갖지 않거나 매우 적은 정도로 갖고, 동시에 매우 높은 비저항 값을 갖는, 모니터 및 TV 용도뿐만 아니라 휴대 전화 및 네비게이션 시스템용 MLC 디스플레이를 제공하는 것이다. 특히, 이는 휴대 전화 및 네비게이션 시스템이 매우 높거나 낮은 온도에서 작동될 수 있음을 보장해야 한다.
놀랍게도, 상기 목적은 화학식 1의 화합물 하나 이상을 포함하는 네마틱 액정 혼합물이 이들 디스플레이 소자에 사용되는 경우 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
그러므로, 본 발명은 화학식 1의 화합물 하나 이상을 포함하는 극성 화합물의 혼합물을 기초로 하는 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼합물은 85℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 역치 전기용량 값, 상대적으로 높은 보전율 값 및 동시에 -30℃ 내지 -40℃에서 매우 양호한 저온 안정성, 및 매우 낮은 회전 점도를 갖는 매우 넓은 범위의 네마틱 상을 나타낸다. 본 발명에 따른 혼합물은 등명점과 회전 점도의 양호한 비율 및 높은 네가티브 유전체 비등방성을 추가의 특징으로 한다.
본 발명에 따른 혼합물의 몇몇 바람직한 양태는 하기와 같다:
a) 화학식 1의 화합물중의 R11 및/또는 R12는 바람직하게는 H, 탄소원자수 6 이하의 알킬, 알케닐 또는 알콕시를 나타내고, R11 및 R12는 특히 바람직하게는 동일하거나 상이할 수도 있는 알킬 라디칼을 나타낸다.
b) 화학식 1의 화합물중의 R11이 바람직하게는 직쇄 알킬, 비닐, 1E-알케닐 또는 3-알케닐인 액정 매질. R1이 알케닐을 나타내는 경우 바람직하게는 CH2=CH, CH3-CH=CH, C3H7CH=CH, CH2=CH-C2H5 또는 CH3-CH=CH-C2H5이다.
c) 화학식 1의 화합물 1, 2, 3 또는 4개 이상, 바람직하게는 1 또는 2개를 포함하는 액정 매질.
d) 전체로서 혼합물중 화학식 1의 화합물의 비율이 2중량% 이상, 바람직하게는 4중량% 이상, 특히 바람직하게는 2 내지 20중량%인 액정 매질.
e) 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
[화학식 2a]
Figure pat00004
[화학식 2b]
Figure pat00005
상기 식에서,
R2는 R11에 대해 나타낸 바와 같고;
p는 1 또는 2를 나타내고;
v는 1 내지 6을 나타낸다.
f) 화학식 3의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
[화학식 3]
Figure pat00006
상기 식에서,
R31 및 R32는 서로 독립적으로 탄소원자수 12 이하의 직쇄 알킬, 알케닐, 알킬알콕시 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;
Figure pat00007
는
Figure pat00008
또는
Figure pat00009
를 나타낸다.
g) 전체로서 혼합물중 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물의 비율이 20중량% 이상인 액정 매질.
h) 전체로서 혼합물중 화학식 3의 화합물의 비율이 5중량% 이상인 액정 매질.
i) 하기 I1 내지 I19의 화합물로 구성된 군에서 선택된 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 매질:
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
특히 바람직한 매질은 하기 화학식의 화합물로 구성된 군에서 선택된 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pat00013
Figure pat00014
j) 하기 IIIa 내지 IIIf의 화합물로 구성된 군에서 선택된 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00015
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 서로 독립적으로 탄소원자수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알케닐 및 알케닐*는 서로 독립적으로 탄소원자수 2 내지 6의 직쇄 알케닐 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 화학식 IIIa, 화학식 IIIb 및/또는 화학식 IIIe의 화합물 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직한 매질은 화학식 IIIe의 화합물 20중량% 초과, 바람직하게는 30중량% 초과, 특히 40중량% 초과를 포함한다.
화학식 IIIe 내지 IIIf의 특히 바람직한 화합물은 하기와 같다:
Figure pat00016
k) 하나 이상의 화학식 1의 화합물 2 내지 20중량%, 및 하나 이상의 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물 20 내지 80중량%를 본질적으로 포함하거나 상기로 구성된 액정 매질.
l) 하기 화학식의 테트라사이클릭 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00017
상기 식에서,
R7 및 R8은 서로 독립적으로 청구범위 제 1 항의 R11에서 나타낸 의미중 하나를 갖고;
w 및 x는 서로 독립적으로 1 내지 6이다.
m) 하기 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
상기 식에서,
R13 내지 R30은 서로 독립적으로 R11에서 정의된 바와 같고;
z 및 m은 서로 독립적으로 1 내지 6이고;
n은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고;
RE는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
n) 하기 화학식의 화합물 하나 이상을 3중량% 초과, 특히 5중량% 이상, 특히 바람직하게는 5 내지 25중량%의 양으로 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00022
상기 식에서,
R33은 R11에서 정의된 바와 같고;
m은 1 내지 6이다.
o) 하기 화학식의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00023
상기 식에서,
R은 탄소원자수 1 또는 2 내지 6의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알킬알콕시 또는 알케닐옥시이고;
알케닐은 상기 정의된 바와 같다.
p) 하기 화학식의 화합물 하나 이상을 3중량% 초과, 특히 5중량% 이상, 특히 바람직하게는 5 내지 25중량%의 양으로 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00024
상기 식에서,
R34 및 R35는 R11에서 정의된 바와 같고;
R36은 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고;
q는 1 또는 2이다.
q) 하기 화학식의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pat00025
상기 식에서,
RN1 내지 RN10은 서로 독립적으로 R11에서 정의된 바와 같고;
혼합물중에서 나프탈렌 화합물의 비율은 혼합물을 기준으로 2 내지 40중량%이다.
추가로, 본 발명은 청구범위 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, ECB 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 어드레싱의 전기-광학 디스플레이에 관한 것이다.
액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위를 갖고 20℃에서 30mm2·s-1 이하의 유동 점도 ν20을 갖는다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 약 -0.5 내지 -8.0, 특히 약 -3.0 내지 -6.0의 △ε를 갖고, 이때 △ε는 유전체 비등방성을 나타낸다. 회전 점도 γ1은 바람직하게는 200mPa·s 미만, 특히 170mPa·s 미만이다.
액정 혼합물중의 복굴절 △n은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.12이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 용도, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA 및 ASV에 적합하다. 추가로, 이들은 네가티브 △ε를 갖는 IPS(횡전계방식), FFS(프린쥐 필드 스위칭) 및 PALC 용도에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이중의 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 두 개의 성분 A 및 B를 포함하고, 이때 이들 그 자체는 하나 이상의 개개의 화합물로 구성된다.
성분 A는 현저한 네가티브 유전체 비등방성을 갖고, -0.5 이하의 유전체 비등방성의 네마틱 상을 제공한다. 이는 바람직하게는 화학식 1, 2a 및/또는 2b의 화합물을 포함한다.
성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 100%이다.
성분 A에 대해, -0.8 이하의 △ε 값을 갖는 하나(또는 그 이상)의 개개의 성분이 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 값은 전체로서 혼합물중 성분 A의 비율이 작을수록 더 네가티브이어야 한다.
성분 B는 현저한 네마토지너티(nematogeneity) 및 20℃에서 30mm2·s-1 이하, 바람직하게는 25mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는다.
성분 B중 특히 바람직한 개개의 화합물은 20℃에서 18mm2·s-1 이하, 바람직하게는 12mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는 매우 낮은 점도의 네마틱 액정이다.
성분 B는 외쪽바뀜(monotropically) 또는 서로바뀜(enantiotropically)의 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않고, 액정 혼합물중에서 매우 낮은 온도로 저하된 스멕틱 상의 발생을 예방할 수 있다. 예를 들어, 높은 네마토지너티의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우, 이들 물질의 네마토지너티는 달성되는 스멕틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
적합한 물질의 다양성은 문헌으로부터 당업자에게 공지되어 있다. 화학식 3의 화합물이 특히 바람직하다.
추가로, 이들 액정 상은 18개 초과의 성분, 바람직하게는 18 내지 25개의 성분을 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 상은 화학식 1, 2a 및/또는 2b 및 선택적으로 화학식 3의 화합물 4 내지 15개, 특히 5 내지 12개를 포함한다.
화학식 1, 2a 및/또는 2b 및 3의 화합물 외에도, 다른 구성성분 또한 전체로서 혼합물의 예를 들어 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수도 있다.
다른 구성성분은 바람직하게는 네마틱 및 네마토제닉 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 테르페닐, 페닐 및 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 및 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 및 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 및 사이클로헥실다이옥산, 선택적으로 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에테르, 톨란, 및 치환된 신남산 에스터로부터 구성된 군에서 선택된 공지된 물질이다.
이러한 유형의 액정 상의 구성성분으로서 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 4를 특징으로 한다:
[화학식 4]
R9-L-G-E-R10
상기 식에서,
L 및 E는 각각 1,4-이치환된 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산 시스템, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀴나졸린 및 테트라하이드로퀴나졸린으로 구성된 군으로부터 선택된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리 시스템을 나타내고;
G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH-CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH2-CH2-, -CO-O-, -CH2-O-, -CO-S-, -CH2-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF2O-, -CF=CF-, -OCF2-, -OCH2-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-를 나타내거나, 또는 C-C 단일 결합을 나타내고;
Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN을 나타내고;
R9 및 R10은 각각 탄소원자수 18 이하, 바람직하게는 8 이하의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알카노일옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나, 이들 라디칼중 하나는 선택적으로 CN, NC, NO2, NCS, CF3, OCF3, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.
이들 화합물의 대부분의 경우에서, R9 및 R10은 서로 상이하고, 이들 라디칼중 하나는 통상적으로 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환체중 다른 변형체 또한 통상적이다. 대부분의 그러한 물질 또는 그의 혼합물 또한 시판된다. 이들 물질 모두는 문헌에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 VA, IPS, FFS 또는 PALC 혼합물이 예를 들어, H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 치환된 화합물을 포함할 수도 있다는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구축은 예를 들어, EP A 0 240 379에 기재된 바와 같은 통상적인 기하학에 상응한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 의도된 것이며, 본 발명을 제한하지 않는다. 상기 및 하기에서 %는 중량%이고, 모든 온도는 섭씨이다.
화학식 1의 화합물 외에도, 본 발명에 따른 혼합물은 하기 나타낸 화합물 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다:
하기 약어가 사용된다:
(n 및 m은 1 내지 6이고, z는 1 내지 6이다)
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 그 자체로 통상적인 방법에 따라 제조된다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 성분의 목적 양은 유리하게는 고온에서 주 성분을 구성하는 성분중에 용해된다. 또한, 성분의 용액을 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올중에서 혼합하고 완전한 혼합 후, 용매를 다시 예를 들어 증류에 의해 제거하는 것이 가능하다.
또한, 유전체는 당업자에게 공지된 첨가체 및 문헌에 기재된 첨가체, 예를 들어 자외선 흡수제, 항산화제 및 유리-라디칼 소거제를 추가로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다색성 염료, 안정제 또는 키랄 도판트 0 내지 15%가 첨가될 수도 있다.
예를 들어, 다색성 염료 0 내지 15%가 첨가될 수도 있고, 물질의 전도성을 향상시키기 위해 추가의 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보라네이트 또는 크라운 에테르의 착물 염(예를 들어 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages 249-258 (1973)]을 참조한다)이 첨가되어, 유전체 비등방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질시킬 수도 있다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어, DE-A 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430 및 28 53 728에 기재되어 있다.
하기 표 1는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 나타낸다. 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0중량%의 양으로 사용된다.
[표 1]
Figure pat00033
Figure pat00034
예를 들어, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정제를 하기 표 2에 나타낸다:
[표 2]
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 의도된 것이고, 이는 본 발명을 제한하지 않는다. 상기 및 하기에서,
V0은 20℃에서 역치 전압인 전기 용량[V]을 나타내고;
△n은 20℃ 및 589nm에서 측정된 광학 비등방성을 나타내고;
△ε는 20℃ 및 1kHz에서 유전체 비등방성을 나타내고;
cp.는 등명점[℃]을 나타내고;
γ1은 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s]를 나타내고;
LTS는 시험 셀에서 측정된, 낮은 온도 안정성(네마틱 상)을 나타낸다.
역치 전압의 측정을 위해 사용된 디스플레이는 20㎛로 분리된 2개의 평면-평행한 외부 판, 및 외부 판의 내부상에 SE-1211(니산 케미칼즈(Nissan Chemicals))의 겹쳐 놓인 정렬 층을 갖는 전극 층을 가지며, 이는 액정의 호메오트로픽 정렬에 영향을 미친다.
본 발명은 화학식 1의 화합물을 포함하는 액정 매질을 사용함으로써 ECB 또는 IPS 효과에 기초하고 매우 높은 비저항 값을 갖는, 모니터 및 TV 용도뿐만 아니라 휴대 전화 및 네비게이션 시스템용으로 유용한 MLC 디스플레이를 제공한다.
실시예 1
Figure pat00040
실시예 2
Figure pat00041
실시예 3
Figure pat00042
실시예 4
Figure pat00043
실시예 5
Figure pat00044
실시예 6
Figure pat00045
실시예 7
Figure pat00046
실시예 8
Figure pat00047
실시예 9
Figure pat00048
실시예 10
Figure pat00049
실시예 11
Figure pat00050
실시예 12
Figure pat00051
실시예 13
Figure pat00052
실시예 14
Figure pat00053
실시예 15
Figure pat00054
실시예 16
Figure pat00055
실시예 17
Figure pat00056
실시예 18
Figure pat00057
실시예 19
Figure pat00058
실시예 20
Figure pat00059
실시예 21
Figure pat00060
실시예 22
Figure pat00061
실시예 23
Figure pat00062
실시예 24
Figure pat00063
실시예 25
Figure pat00064

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1의 화합물 하나 이상, 및 하기 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극성 화합물의 혼합물에 기초한 액정 매질로서, 네가티브 유전체 비등방성(-△ε)을 갖는 액정 매질:
    화학식 1
    Figure pat00065

    (상기 식에서,
    R11 및 R12는 서로 독립적으로 H, 치환되지 않거나 CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 탄소원자수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼이고, 추가로 이들 라디칼중의 CH2 기 하나 이상은 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 -O-, -S-,
    Figure pat00066
    , -C≡C-, -CF2O-, -OC-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수도 있고;
    Figure pat00067
    는 a) 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼(이때, 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2 기는 -O- 또는 -S-에 의해 치환될 수도 있음),
    b) 1,4-페닐렌 라디칼(이때, 1 또는 2개의 CH 기는 N에 의해 치환될 수도 있음), 또는
    c) 피페리딘-1,4-다이일, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일 및 플루오렌-2,7-다이일로 구성된 군에서 선택된 라디칼이고, 이때 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐 원자에 의해 일치환되거나 다치환될 수도 있고;
    L1 내지 L6은 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 단 L1 내지 L6중 둘 이상의 라디칼은 F이다.)
    화학식 2a
    Figure pat00068

    화학식 2b
    Figure pat00069

    (상기 식에서,
    R2는 치환되지 않거나 CN 또는 CF3으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 탄소원자수 15 이하의 알킬 또는 알케닐 라디칼이고, 추가로 이들 라디칼중의 CH2 기 하나 이상은 O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -O-, -S-,
    Figure pat00070
    , -C≡C-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-에 의해 치환될 수도 있고;
    p는 1 또는 2이고;
    v는 1 내지 6이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 3의 화합물을 하나 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    화학식 3
    Figure pat00071

    상기 식에서,
    R31 및 R32는 서로 독립적으로 탄소원자수 12 이하의 직쇄 알킬, 알케닐, 알킬알콕시 또는 알콕시 라디칼이고;
    Figure pat00072
    는
    Figure pat00073
    또는
    Figure pat00074
    이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    화학식 1의 화합물을 1, 2, 3 또는 4개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    전체로서 혼합물중 화학식 1의 화합물의 비율이 2중량% 이상인 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    전체로서 혼합물중 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물의 비율이 20중량% 이상인 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  6. 제 2 항에 있어서,
    전체로서 혼합물중 화학식 3의 화합물의 비율이 3중량% 이상인 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 I1 내지 I19의 화합물로 구성된 군에서 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pat00075

    Figure pat00076

    상기 식에서,
    R11 및 R12는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
  8. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 화학식 1의 화합물 2 내지 20중량%; 및
    하나 이상의 화학식 2a 및/또는 2b의 화합물 20 내지 80중량%
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  9. 유전체로서 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 함유하는 것을 특징으로 하는, ECB(전기적으로 제어된 복굴절(Electrically Controlled Birefringence)), PALC(플라즈마 어드레스 액정(Plasma Addressed Liquid Crystal)), FFS(프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching)) 또는 IPS(횡전계방식(In Plane Switching)) 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 어드레싱의 전기-광학 디스플레이.
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