KR20150021915A - 유전율 이방성이 음인 액정 조성물, 및 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents

Abstract

유전율 이방성이 음의 값을 나타내는 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자를 제공한다. 본 발명은, 전기 광학적 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 음인 액정 조성물, 및 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이며, 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상을 함유하고, 추가로 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상을 함유하는 액정 조성물을 제공한다. 이에 따라 본 발명의 액정 조성물은, 동작 전압의 온도에 대한 변화율을 작게 하는 것을 가능하게 할 수 있기 때문에, 저온역에서의 표시 품위 개선에 유효하다. 이 때문에, 한랭지나 옥외에서의 사용을 상정한 차재(車載) 표시기나 모바일 용도에 적합한 것이다.

Description

유전율 이방성이 음인 액정 조성물, 및 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION WITH NEGATIVE DIELECTRIC ANISOTROPY, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT USING LIQUID CRYSTAL COMPOSITION}

본 발명은, 전기 광학적 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 음인 액정 조성물, 및 당해 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.

음의 유전율 이방성(음의 Δε)을 갖는 액정 조성물을 사용한 수직 배향형의 VA-LCD(Vertical Alignment-Liquid Crystal Display)는, 칠흑같은 흑(黑)을 표현할 수 있기 때문에 표시 품위가 우수하여, 고(高)콘트라스트인 액정 표시 장치로서, 액정 텔레비전을 중심으로 한 시장에 널리 침투해 있다. 또한, 최근에는 액정 텔레비전 등으로 대표되는 액티브 매트릭스 구동 방식 외, 차재(車載)나 가전 용도의 표시기로서 사용되고 있는 패시브 매트릭스 구동 방식에서도 VA-LCD의 채용이 늘어나고 있다. 차재용 표시기 등에 있어서는 넓은 온도 범위에서 동작하며, 높은 표시 품위를 유지하는 것이 요구되고 있기 때문에, 액정 조성물의 동작 전압의 온도 의존성은 가능한 한 플랫한 것이 바람직하다.

Δε이 양인 액정 조성물에 있어서는, 동작 전압의 온도 의존성을 플랫하게 하는 것은 비교적 용이하여, 고온의 영역에서의 동작 전압의 온도 의존성을 개량함에 의해 달성 가능했다. 고온 영역에서의 동작 전압의 온도 의존성을 개량하는 수단으로서 액정 조성물의 네마틱 전이 온도(T_NI)를 높게 하는 방법이나, 액정 조성물의 비저항값을 높게 하는 방법이 있었다. 이에 대하여 Δε이 음인 액정 조성물에 있어서는, 동작 전압의 온도 의존성을 플랫하게 하기 위해서는 저온의 영역에서의 동작 전압의 온도 의존성을 개량하지 않으면 안 되며, 유효한 수단은 발견되어 있지 않다.

VA-LCD용의 액정 재료로서는 많은 액정 화합물 및 액정 조성물이 제안되어 있지만, 동작 전압의 온도 의존성을 플랫하게 하는 액정 화합물의 조합에 대해서는 보고가 이루어져 있지 않다.

일본국 특개2006-241214 일본국 특개2006-225450 일본국 특개2001-40354

본 발명의 목적은, 유전율 이방성이 음인 액정 조성물에 있어서, 플랫한 동작 전압의 온도 의존성을 갖는 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하고, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자를 제공한다.

(식 중, R¹¹, R¹², R²¹ 및 R²²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고,

A¹¹, A¹², A²¹ 및 A²²는 서로 독립하여,

(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)

(c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일

로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 되고,

Z¹¹, Z²¹ 및 Z²²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,

a¹¹, a²¹ 및 a²²는 서로 독립하여 0 또는 1을 나타낸다)

본 발명의 액정 조성물은, 동작 전압의 온도에 대한 변화율이 25℃ 내지 -20℃의 범위에서 25℃를 기준으로 ±4% 이내이며, 저온역에서의 표시 품위 개선에 유효한 액정 조성물이다. 이 때문에, 한랭지나 옥외에서의 사용을 상정한 차재 표시기나 모바일 용도에 적합한 것이다.

이하, 성분마다 설명한다.

<일반식(I)∼(Ⅱ)으로 표시되는 화합물>

일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하고, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.

식 중, R¹¹, R¹², R²¹ 및 R²²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기가 바람직하며, 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기가 보다 바람직하다. 또한, 이들 기는 비치환이 바람직하다.

A¹¹, A¹², A²¹ 및 A²²는 서로 독립하여,

(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)

(c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일

로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 된다. 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 바람직하고, 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 보다 바람직하고, 복굴절율 이방성을 크게 하고자 할 경우에는 1,4-페닐렌기가 보다 바람직하다. 또한 각각의 기는 비치환이 바람직하다.

Z¹¹, Z²¹ 및 Z²²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 단결합이 바람직하다.

a¹¹, a²¹ 및 a²²는 서로 독립하여 0 또는 1을 나타내지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여, 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 a¹¹, a²¹, a²²는 0이 바람직하고, 전이 온도를 높게 하고자 할 경우에는 a¹¹는 1이 바람직하고 a²¹+a²²는 1 또는 2가 바람직하다.

<일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물>

본 발명의 액정 조성물은, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유할 수 있다.

식 중, R³¹ 및 R³²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기가 바람직하며, 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기가 보다 바람직하다. 또한, 이들 기는 비치환이 바람직하다.

A³¹, A³² 및 A³³는 서로 독립하여,

(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)

(c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일

로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 되지만, A³¹, A³² 및 A³³ 중 적어도 하나는 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기를 나타낸다. 본 발명에 있어서는, 서로 독립하여 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 바람직하고, 복굴절율을 크게 하고자 할 경우에는 1,4-페닐렌기 또는 나프탈렌-2,6-디일이 바람직하고, 유전율 이방성/Δε/을 크게 하고자 할 경우에는 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일이 바람직하다.

Z³¹ 및 Z³²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 -CH₂O-, -OCH₂- 또는 단결합이 바람직하다.

<일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물>

본 발명의 액정 조성물은 일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유할 수 있다.

식 중, R⁴¹ 및 R⁴²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기가 바람직하며, 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1∼5의 알콕시기가 보다 바람직하다. 또한, 이들 기는 비치환이 바람직하다.

A⁴¹, A⁴² 및 A⁴³는 서로 독립하여,

(a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)

(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)

(c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일

로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 된다. 본 발명에 있어서는 서로 독립하여, 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 바람직하고, 복굴절율을 크게 하고자 할 경우에는 1,4-페닐렌기 또는 나프탈렌-2,6-디일이 바람직하다.

A⁴¹, A⁴² 및 A⁴³는 2,3-디할로-1,4-페닐렌기를 나타내는 것은 아니고,

Z⁴¹ 및 Z⁴²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내지만, 본 발명에 있어서 Z⁴¹ 및 Z⁴²는, 서로 독립하여 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 단결합이 바람직하고, 복굴절율을 크게 하고자 할 경우에는 서로 독립하여 -C≡C-가 바람직하다.

a⁴¹는 0, 1 또는 2를 나타내지만, a⁴¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁴²는 동일해도 달라도 되고, a⁴¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z³²는 동일해도 달라도 되지만, 본 발명에 있어서는 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 0이 바람직하고, 전이 온도를 높게 하고자 할 경우에는 1 또는 2가 바람직하다.

<일반식(Ⅴ)(VI)으로 표시되는 화합물>

본 발명의 액정 조성물은, 식V, VI으로 표시되는 화합물을 추가로 함유할 수 있다.

식 중, R⁵¹ 및 R⁶¹은 서로 독립하여 일반식(Ⅲ)에 있어서의 R³¹과 같은 의미를 나타내고, R⁵² 및 R⁶²은 서로 독립하여 일반식(Ⅲ)에 있어서의 R³²과 같은 의미를 나타낸다.

A⁵¹, A⁵², A⁵³, A⁶¹, A⁶² 및 A⁶³는 서로 독립하여 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥세닐렌기를 나타내지만, 1,4-페닐렌기 위에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 서로 독립하여 할로겐으로 치환되어 있어도 되지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기가 바람직하고, 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기가 바람직하고, 복굴절율을 크게 하고자 할 경우에는 1,4-페닐렌기가 바람직하다.

Z⁵¹, Z⁵², Z⁶¹ 및 Z⁶²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내지만, 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 -CH₂O-, -OCH₂- 또는 단결합이 바람직하다.

a⁵¹, a⁵², a⁶¹ 및 a⁶²는 서로 독립하여 0, 1 또는 2를 나타내지만, a⁵¹+a⁵²는 0, 1 또는 2를 나타내고, a⁶¹+a⁶²는 0, 1 또는 2를 나타내고, a⁵¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁵¹는 동일해도 달라도 되고, a⁵²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁵²는 동일해도 달라도 되고, a⁵¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁵¹는 동일해도 달라도 되고, a⁵²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁵²는 동일해도 달라도 되고, a⁶¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁶¹는 동일해도 달라도 되고, a⁶²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁶²는 동일해도 달라도 되고, a⁶¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁶¹는 동일해도 달라도 되고, a⁶²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁶²는 동일해도 달라도 된다. 본 발명에 있어서는 서로 독립하여 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 0이 바람직하고, 전이 온도를 높게 하고자 할 경우에는 a⁵¹+a⁵² 및 a⁶¹+a⁶²는 1 또는 2가 바람직하다.

<일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물>

본 발명의 액정 조성물은, 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물로서 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유할 수 있다.

식 중, R⁷¹은 일반식(Ⅳ)에 있어서의 R⁴¹과 같은 의미를 나타내고, R⁷²은 일반식(Ⅳ)에 있어서의 R⁴²과 같은 의미를 나타내고, a⁷¹는 0 또는 1을 나타내지만, a⁷¹는 점도를 낮게 하고자 할 경우에는 0이 바람직하고, 전이 온도를 높게 하고자 할 경우에는 1이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 본원 발명의 효과가 손상되지 않는 한도에 있어서, 상술한 화합물 이외에, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화방지제, 자외선흡수제, 중합성 모노머 등을 함유할 수 있다. 단, 본 발명의 액정 조성물은, -O-O-, -O-S- 및 -S-S- 등의 헤테로 원자끼리가 직접 결합하는 부분 구조를 갖는 액정 화합물은 함유하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물이 함유할 수 있는 중합성 모노머는, 광중합성 모노머가 바람직하다. 광중합성 모노머를 함유하고 있는 경우, 본 발명의 액정 조성물의 광중합성 모노머의 함유량은, 500∼5000ppm이 바람직하다. 당해 광중합성 모노머로서는, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 등의 중합성 불포화 이중 결합을 갖는 모노머 등을 들 수 있다.

본 발명의 액정 조성물을 액티브 매트릭스 구동 액정 표시 소자에 사용할 경우는, 본 발명의 액정 조성물의 T_ni는 60∼120℃인 것이 바람직하고, 하한값으로서는 65℃가 보다 바람직하며, 70℃가 특히 바람직하다. 상한값으로서는 110℃가 보다 바람직하며, 105℃가 특히 바람직하다. 25℃에 있어서의 Δε이 -1.5∼-6.0인 것이 바람직하며, -2.0∼-5.0인 것이 보다 바람직하고, -2.0∼-3.5인 것이 특히 바람직하다. 25℃에 있어서의 Δn은, 0.08∼0.13인 것이 바람직하며, 0.09∼0.12인 것이 보다 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 25℃에 있어서의 Δn은, 얇은 셀갭에 대응하는 경우는 0.10∼0.12인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우는 0.08∼0.10인 것이 바람직하다. 20℃에 있어서의 점도(η)는, 10∼30mPa·s인 것이 바람직하며, 10∼25mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 10∼20mPa·s인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물을 패시브 매트릭스 구동 액정 표시 소자에 사용할 경우는, 본 발명의 액정 조성물의 T_ni는 , 민생 용도에서는 60∼120℃인 것이 바람직하고, 하한값으로서는 65℃가 보다 바람직하며, 70℃가 특히 바람직하다. 상한값으로서는 90℃가 보다 바람직하며, 80℃가 특히 바람직하다. 차재 용도 등에서는, 하한값으로서는 90℃가 보다 바람직하며, 100℃가 특히 바람직하다. 상한값으로서는 115℃가 보다 바람직하며, 105℃가 특히 바람직하다. 25℃에 있어서의 Δn은, 저duty 구동용에서는 0.08∼0.13인 것이 바람직하며, 0.08∼0.11인 것이 특히 바람직하다. 또한, 고duty 구동용에서는 0.13∼0.20인 것이 바람직하며, 0.15∼0.18인 것이 특히 바람직하다. 25℃에 있어서의 Δε은, 저duty 구동에서는 -2.0∼-7.0인 것이 바람직하며, -2.5∼-5.5인 것이 특히 바람직하다. 20℃에 있어서의 η는, 10∼40 mPa·s인 것이 바람직하며, 10∼30 mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 10∼25 mPa·s인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물의 T_ni, Δε, 및 Δn은, 각각, 제1 성분 및 제2 성분을 비롯한 각종 화합물의 조성비를 조정함에 의해, 당해 액정 조성물의 사용 용도 등에 적합한 범위로 적의(適宜) 조정할 수 있다. 본 발명의 액정 조성물로서는, T_ni가 70℃∼120℃이고, 25℃, 1㎑에 있어서의 Δε이 -1.5∼-8.0이고, 25℃, 589㎚에 있어서의 Δn이 0.080∼0.250인 것이 바람직하다. T_ni, Δε, 및 Δn이 이러한 범위 내에 있음에 의해, 다양한 용도에 호적(好適)하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 조성물을 사용함에 의해, 수직 배향능을 갖는 액정 표시 소자를 제조할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 액정 조성물을 사용함에 의해, 프리틸트각이 80° 내지 90°인 액정 표시 소자를 제조할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 등을 들어서 본 발명을 더 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들 실시예 등으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 『질량%』를 의미한다.

실시예 중의 용어를 이하에 설명한다.

T_ni : 네마틱-아이소트로픽 전이 온도[℃]

T_→N : 고체 또는 스멕틱-네마틱 전이 온도[℃]

Δn : 굴절율 이방성(589㎚, 25℃)

n₀ : 상광(常光) 굴절율(589㎚, 25℃)

Δε : 유전율 이방성(1㎑, 25℃)

ε_⊥ : 분자 축에 대하여 수직 방향의 유전율(1㎑, 25℃)

η : 벌크 플로우 점도[mPa·s](20℃)

응답 속도 : 액정 조성물을 갭 3.5㎛, 프리틸트각 89°의 수직 배향 셀에 주입하고, 5V, 100㎐ 구형파(矩形波)로 측정

전압온특(電壓溫特)(동작 전압의 온도 의존성) : -20℃에 있어서의 Vth(문턱값 전압(V))을 25℃에 있어서의 Vth로 나눈 값으로 평가

실시예 중의 화합물 기재에 하기 약호(略號)를 사용한다.

측쇄 약호를 이하에 나타낸다.

-n(숫자) : -C_nH_{2n +1}(알킬 측쇄는 숫자, 대표할 때에는 R로 한다)

-On : -OC_nH_{2n +1}

-ndm : -(C_nH_{2n +1}-C=C-(CH₂)_m-1)

ndm- : C_nH_{2n +1}-C=C-(CH₂)_m-1-

-nOm : -(CH₂)_nOC_mH_{2m +1}

nOm- : C_nH_{2n +1}O(CH₂)_m-

-Od(m)n : -O(C_nH_{2n +1}-C=C-(CH₂)_m-2)

d(m)nO- : C_nH_{2n +1}-C=C-(CH₂)_m-2O-

연결기 약호를 이하에 나타낸다.

-T- : -C≡C-

-2- : -CH₂CH₂-

-1O- : -CH₂-O-

-O1- : -O-CH₂-

-VO- : -COO-

환 약호를 이하에 나타낸다.

표 1에 기재된 조성으로 이루어지는 액정 조성물을 제조하여, 당해 액정 조성물의 동작 전압의 온도 의존성을 비교했다.

[표 1]

비교예 1은 -20℃의 동작 전압(Vth)은 25℃ 기준으로 93%였다. 이에 대하여 실시예 1, 2에 대해서는 -20℃의 동작 전압은 25℃ 기준으로 97∼100%로 되어 있어 온도 의존성의 개선이 보였다.

본 발명의 액정 조성물은, 액정 표시 소자에 유용하고, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자 및 패시브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, 특히 패시브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하다. 또한 VA 모드, PSVA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.

Claims (12)

1. 일반식(I)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하고, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
   

   

   
   (식 중, R¹¹, R¹², R²¹ 및 R²²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고,
   A¹¹, A¹², A²¹ 및 A²²는 서로 독립하여,
   (a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)
   (b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)
   (c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일
   로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 되고,
   Z¹¹, Z²¹ 및 Z²²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
   a¹¹, a²¹ 및 a²²는 서로 독립하여 0 또는 1을 나타낸다)
2. 제1항에 있어서,
   일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
   

   

   
   (식 중, R³¹ 및 R³²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고,
   A³¹, A³² 및 A³³는 서로 독립하여,
   (a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)
   (b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)
   (c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일
   로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 되지만, A³¹, A³² 및 A³³ 중 적어도 하나는 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,7,8-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일기 또는 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내고,
   Z³¹ 및 Z³²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
   a³¹는 0, 1 또는 2를 나타내지만, a³¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A³²는 동일해도 달라도 되고, a³¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z³²는 동일해도 달라도 되지만, 일반식(Ⅲ)이 일반식(I)으로 표시되는 화합물 및 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물을 나타내는 것은 아니다)
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
   

   

   
   (식 중, R⁴¹ 및 R⁴²은 서로 독립하여, 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 탄소 원자수 1∼8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2∼8의 알케닐기를 나타내며, 이들 기는 서로 독립하여, 비치환이거나, 또는 치환기로서 적어도 1개의 할로겐기를 갖고 있으며, 그리고 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 -CH₂-는 각각 독립하여 산소 원자가 상호에 직접 결합하지 않는 것으로서 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고,
   A⁴¹, A⁴² 및 A⁴³는 서로 독립하여,
   (a) 트랜스-1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-는 -O- 및/또는 -S-로 치환되어도 된다)
   (b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH₂- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH₂-기는 -N-로 치환되어도 된다)
   (c) 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-비시클로(2.2.2)옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일
   로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내지만, 상기한 기(a), 기(b) 및 기(c) 위의 수소 원자는 서로 독립하여 탄소 원자수 1∼3의 알킬기, 탄소 원자수 2∼3의 알케닐기, 탄소 원자수 1∼3의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼3의 알케닐옥시기, CN 또는 할로겐으로 치환되어 있어도 되지만, A⁴¹, A⁴² 및 A⁴³는 2,3-디할로-1,4-페닐렌기를 나타내는 것은 아니고,
   Z⁴¹ 및 Z⁴²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
   A⁴¹는 0, 1 또는 2를 나타내지만, a⁴¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁴²는 동일해도 달라도 되고, a⁴¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z³²는 동일해도 달라도 된다)
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물로서, 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물 및 일반식(Ⅵ)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
   

   

   
   (식 중, R⁵¹ 및 R⁶¹은 서로 독립하여 제2항에 있어서의 R³¹과 같은 의미를 나타내고, R⁵² 및 R⁶²은 서로 독립하여 제2항에 있어서의 R³²과 같은 의미를 나타내고,
   A⁵¹, A⁵², A⁵³, A⁶¹, A⁶² 및 A⁶³는 서로 독립하여 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥세닐렌기를 나타내지만, 1,4-페닐렌기 위에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 서로 독립하여 할로겐으로 치환되어 있어도 되고,
   Z⁵¹, Z⁵², Z⁶¹ 및 Z⁶²는 서로 독립하여, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
   a⁵¹, a⁵², a⁶¹ 및 a⁶²는 서로 독립하여 0, 1 또는 2를 나타내지만, a⁵¹+a⁵²는 0, 1 또는 2를 나타내고, a⁶¹+a⁶²는 0, 1 또는 2를 나타내고, a⁵¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁵¹는 동일해도 달라도 되고, a⁵²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁵²는 동일해도 달라도 되고, a⁵¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁵¹는 동일해도 달라도 되고, a⁵²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁵²는 동일해도 달라도 되고, a⁶¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁶¹는 동일해도 달라도 되고, a⁶²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 A⁶²는 동일해도 달라도 되고, a⁶¹가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁶¹는 동일해도 달라도 되고, a⁶²가 2를 나타낼 경우에 2개 존재하는 Z⁶²는 동일해도 달라도 된다)
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   일반식(Ⅳ)으로 표시되는 화합물로서 일반식(Ⅶ)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 함유하는 액정 조성물.
   

   

   
   (식 중, R⁷¹은 제3항에 있어서의 R⁴¹과 같은 의미를 나타내고, R⁷²은 제3항에 있어서의 R⁴²과 같은 의미를 나타내고, a⁷¹는 0 또는 1을 나타낸다)
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   일반식(I)으로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물 및 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물의 총량이 액정 조성물 전체의 50질량% 내지 100질량%인 액정 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   네마틱-아이소트로픽 전이 온도가 70℃∼120℃, 유전율 이방성이 -1.5∼-8.0 및 복굴절율이 0.080∼0.250인 액정 조성물.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   모노머를 500∼5000ppm 함유하는 액정 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자.
10. 제9항에 있어서,
    프리틸트각이 80° 내지 90°인 액정 표시 소자.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    액티브 매트릭스 구동형인 액정 표시 소자.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    패시브 매트릭스 구동형인 액정 표시 소자.