KR20160036629A - 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents

네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 음인 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다. 본원의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖고, 이를 사용한 VA형 등의 표시 불량이 없는 또는 억제된, 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, VA형이나 PSVA형 등의 액정 표시 소자에 적용할 수 있다.

Description

네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자{NEMATIC LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT USING SAME}
본 발명은 액정 표시 재료로서 유용한 유전율 이방성(Δε)이 음인 값을 나타내는 네마틱 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자는, 시계, 전자계산기를 비롯해서, 가정용 각종 전기기기, 측정기기, 자동차용 패널, 워드프로세서, 전자수첩, 프린터, 컴퓨터, 텔레비전 등에 사용되고 있다. 액정 표시 방식으로서는, 그 대표적인 것으로 TN(트위스티드 네마틱)형, STN(수퍼 트위스티드 네마틱)형, DS(동적 광산란)형, GH(게스트·호스트)형, IPS(인 플레인 스위칭)형, OCB(광학 보상 복굴절)형, ECB(전압 제어 복굴절)형, VA(수직 배향)형, CSH(컬러 수퍼 호메오트로픽)형, 또는 FLC(강유전성 액정) 등을 들 수 있다. 또한 구동 방식으로서도 스태틱 구동, 멀티플렉스 구동, 단순 매트릭스 방식, TFT(박막 트랜지스터)나 TFD(박막 다이오드) 등에 의해 구동되는 액티브 매트릭스(AM) 방식을 들 수 있다.
이들 표시 방식에 있어서, IPS형, ECB형, VA형, 혹은 CSH형 등은, Δε가 음인 값을 나타내는 액정 재료를 사용한다는 특징을 갖는다. 이들 중에서 특히 AM 구동에 의한 VA형 표시 방식은, 고속이며 광시야각이 요구되는 표시 소자, 예를 들면 텔레비전 등의 용도로 사용되고 있다.
VA형 등의 표시 방식에 사용되는 네마틱 액정 조성물에는, 저전압 구동, 고속 응답 및 넓은 동작 온도 범위가 요구된다. 즉, Δε가 음이며 절대값이 크고, 저점도이며, 높은 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 요구되고 있다. 또한, 굴절률 이방성(Δn)과 셀갭(d)과의 곱인 Δn×d의 설정에서, 액정 재료의 Δn을 셀갭에 맞춰서 적당한 범위로 조절할 필요가 있다. 더해서 액정 표시 소자를 텔레비전 등에 응용할 경우에 있어서는 고속 응답성이 중시되기 때문에, 점도(η)가 낮은 액정 재료가 요구된다.
지금까지는, Δε가 음이며 그 절대값이 큰 화합물을 각종 검토함에 의해 액정 조성물의 특성이 개량되어 왔다.
Δε가 음인 액정 재료로서, 이하와 같은 2,3-디플루오로페닐렌 골격을 갖는 화합물(A) 및 (B)(특허문헌 1 참조)을 사용한 액정 조성물이 개시되어 있다.
Figure pct00001
이 액정 조성물은, Δε가 거의 0인 화합물로서 화합물(C) 및 (D)을 사용하고 있지만, 이 액정 조성물은, 액정 텔레비전 등의 고속 응답이 요구되는 액정 조성물에 있어서는 충분히 낮은 점성을 실현하는데 이르러 있지 않다.
Figure pct00002
한편, 식(E)으로 표시되는 화합물을 사용한 액정 조성물도 이미 개시되어 있지만, 상기한 화합물(D)을 조합한 Δn이 작은 액정 조성물(특허문헌 2 참조)이나 응답 속도의 개선을 위하여 화합물(F)과 같이 알케닐기를 분자 내에 갖는 화합물(알케닐 화합물)을 첨가한 액정 조성물(특허문헌 3 참조)이며, 높은 Δn과 고신뢰성을 양립시키기 위해서는 추가적인 검토가 필요했다.
Figure pct00003
또한, 식(G)으로 표시되는 화합물을 사용한 액정 조성물은 이미 개시되어 있지만(특허문헌 4 참조), 이 액정 조성물도 상기한 화합물(F)과 같이 알케닐 화합물을 포함하는 화합물을 함유한 액정 조성물이기 때문에, 소부(燒付)나 표시 불균일 등의 표시 불량이 발생하기 쉬운 폐해가 있었다.
Figure pct00004
또, 알케닐 화합물을 포함하는 액정 조성물의 표시 불량에의 영향에 대해서는 이미 개시되어 있지만(특허문헌 5 참조), 일반적으로는 알케닐 화합물의 함유량이 감소하면 액정 조성물의 η가 상승해, 고속 응답의 달성이 곤란해지기 때문에, 표시 불량의 억제와 고속 응답의 양립이 곤란했다.
이렇게 Δε가 음인 값을 나타내는 화합물과 화합물(C), (D) 및 (F)을 조합하는 것만으로는, 높은 Δn과 낮은 η를 양립시키며, 또한, 표시 불량이 없는 또는 억제된 Δε가 음인 액정 조성물의 개발은 곤란했다.
또한, 식(A) 및 식(G)에 Δε가 거의 제로인 식(Ⅲ-F31)을 조합한 액정 조성물(특허문헌 6 참조)이 개시되어 있다. 그러나, 액정 표시 소자의 제조 공정에서는 액정 조성물을 액정셀에 주입할 때의 극저압에서, 증기압이 낮은 화합물은 휘발해버리기 때문에, 그 함유량을 늘릴 수 없다고 생각되고 있었다. 이 때문에, 당해 액정 조성물은 식(Ⅲ-F31)의 함유량을 한정해버리고 있어, 큰 Δn을 나타내지만, 점도가 현저하게 높다는 문제가 있었다.
Figure pct00005
또한, 특허문헌 6이나 특허문헌 7에 있어서, 불소 치환된 터페닐 구조를 갖는 화합물을 사용한 액정 조성물도 이미 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 8에 있어서, (식 1)으로 표시되는 지수(FoM)가 큰 액정 재료를 사용함으로써 호메오트로픽 액정셀의 응답 속도를 향상시키는 것이 개시되어 있지만, 명세서 중에 기재되어 있는 액정 조성물의 응답 속도의 개선은 충분하다고 할 수 있는 것은 아니었다.
Figure pct00006
이상의 점에서, 액정 텔레비전 등의 고속 응답이 요구되는 액정 조성물에 있어서는, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 고체상-네마틱상 전이 온도(Tcn)가 충분히 낮으며, 점도(η)를 충분히 작게, 회전 점성(γ1)을 충분히 작게, 탄성 상수(K33)를 크게 하는 것이 요구되고 있었다.
일본국 특개평8-104869호 유럽 특허출원공개 제0474062호 일본국 특개2006-37054호 일본국 특개2001-354967호 일본국 특개2008-144135호 WO2007/077872 일본국 특개2003-327965호 일본국 특개2006-301643호
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 고체상-네마틱상 전이 온도(Tcn)가 충분히 낮으며, 점도(η)가 충분히 작고, 회전 점성(γ1)이 충분히 작으며, 탄성 상수(K33)가 크고, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖는 액정 조성물을 제공하며, 또한 이를 사용한 VA형 등의 표시 불량이 없는 또는 억제된, 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 각종 디플루오로벤젠 골격을 갖는 화합물을 검토해, 특정의 화합물을 조합함에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에서는, 일반식(I)
Figure pct00007
(식 중, R11 및 R12은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내고, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되고,
L11은 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내고, L11이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고,
m11은 0, 1 또는 2를 나타내고,
환A1은 1,4-페닐렌기를 나타내고, 환B1은 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 환B1이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, 환B1은 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 된다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물을 제공하며, 또한, 이를 사용한 액정 표시 소자를 제공한다.
본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 고체상-네마틱상 전이 온도(Tcn)가 충분히 낮으며, 점도(η)가 충분히 작고, 회전 점성(γ1)이 충분히 작으며, 탄성 상수(K33)가 크고, 전압 유지율(VHR)이 높으며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형 및 PSA형 등의 액정 표시 소자는 표시 불량이 없는 또는 억제된, 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것이다. 본 발명의 액정 조성물은, 높은 Δn이 필요해지는 얇은 셀두께를 갖는 액정 표시 소자에 특히 유효하다.
본 발명의 액정 조성물은, 식(I)
Figure pct00008
으로 표시되는 화합물을 함유한다.
식 중, R11 및 R12은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내고, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되지만, R11은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기가 보다 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기가 보다 바람직하고, R12은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐옥시기가 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기가 보다 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기가 더 바람직하다.
R11 및 R12이 알케닐기를 나타낼 경우 알케닐기로서는 다음에 기재하는 식(알케닐-1)∼식(알케닐-4)
Figure pct00009
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
으로 표시되는 치환기가 바람직하다. L11은 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내지만, -CH2CH2- 또는 단결합인 것이 바람직하며, 단결합인 것이 보다 바람직하다.
또한, L11이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.
m11은 0, 1 또는 2를 나타내지만, 0 또는 1이 바람직하다.
환A1은 1,4-페닐렌기를 나타낸다. 환B1은 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기인 것이 바람직하며, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기인 것이 보다 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기인 것이 더 바람직하다.
환B1이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.
환B1은 무치환이거나 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 되지만, 무치환이거나 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐으로 치환되어 있는 것이 바람직하며, 무치환이거나 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 할로겐으로 치환되어 있는 것이 보다 바람직하고, 무치환이거나 할로겐으로 치환되어 있는 것이 더 바람직하다.
본 발명에서는 식(I)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하고, 그 함유량은 1 내지 100질량%이지만, 2 내지 80질량%인 것이 바람직하며, 3 내지 50질량%인 것이 더 바람직하고, 3 내지 30질량%인 것이 특히 바람직하다.
액정 조성물의 점도를 저감시키는 것을 중시할 경우에는, 식(I)으로 표시되는 화합물의 R11 또는 R12이 알케닐기 또는 알케닐옥시기인 화합물의 함유율을 많게 하는 것이 바람직하고, 하한값으로서 2질량%가 바람직하며, 5질량%가 보다 바람직하고, 10질량%가 보다 바람직하고, 15질량%가 보다 바람직하다. 액정 조성물의 대자외선(對紫外線)에의 안정성을 중시할 경우에는, 식(I)으로 표시되는 화합물의 R11 또는 R12이 알케닐기 또는 알케닐옥시기인 화합물의 함유율을 적게 하는 것이 바람직하고, 상한값으로서 15질량%가 바람직하며, 10질량%가 보다 바람직하고, 5질량% 이하가 더 바람직하다.
일반식(I)으로 표시되는 화합물은, 예를 들면, 일반식(I-A), (I-B), (I-C), (I-D), (I-E), (I-F) 또는 (I-G)으로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 일반식(I-A), (I-B), (I-C)으로 표시되는 화합물이 바람직하며, 일반식(I-B), (I-C)으로 표시되는 화합물이 보다 바람직하고, 일반식(I-B)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
Figure pct00010
식 중, R11 및 R12은 상술한 바와 같다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전율 이방성(Δε)의 값이 대략 0인 비극성 화합물로서, 일반식(Ⅳ-1) 내지 일반식(Ⅳ-3)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 일반식(Ⅳ-1) 내지 일반식(Ⅳ-3)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물은 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 1종 내지 10종이 바람직하며, 1종 내지 5종이 더 바람직하다. 또한, 그 합계의 함유량은 5 내지 70질량%인 것이 바람직하며, 5 내지 50질량%인 것이 더 바람직하고, 5 내지 40질량%인 것이 특히 바람직하다.
Figure pct00011
식 중, R5은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기, R6은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기를 나타낸다. 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 되지만, R5은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 4의 알케닐기인 것이 바람직하고, R6은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 3의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 4의 알케닐기인 것이 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 2 내지 4의 알케닐기인 것이 보다 바람직하다.
일반식(Ⅳ-1) 내지 일반식(Ⅳ-3)으로 표시되는 화합물군 중에서, 일반식(Ⅳ-1)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다. 일반식(Ⅳ-1)으로 표시되는 화합물의 함유량은 5 내지 50질량%인 것이 바람직하며, 10 내지 40질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 유전적으로 거의 중성인 화합물을 액정 조성물에 포함함에 의해, Δε에 영향을 미치지 않고, 그 밖의 제반 물성, 예를 들면, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(TNI), 액정상 온도 범위, 상전이 온도 점도(η), 회전 점도(γ1), 굴절률 이방성(Δn)을 바람직한 범위로 조정할 수 있다. 그와 같은 화합물로서는 예를 들면 하기 일반식(N3)으로 표시되는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
Figure pct00012
Rp 및 Rq은 서로 독립하여 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내고, 이들 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환된 것, 또한 이들 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되지만, 서로 독립하여 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐옥시기인 것이 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 3 내지 6의 알케닐옥시기인 것이 보다 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2 내지 4의 알케닐기가 특히 바람직하다. 직쇄상인 것이 더 바람직하다. Rp 및 Rq이 알케닐기를 나타낼 경우, 알케닐기로서는 다음에 기재하는 식(알케닐-1)∼식(알케닐-4)
Figure pct00013
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
으로 표시되는 구조가 바람직하다.
환J, 환F 및 환K는 서로 독립하여 환J, 환F 및 환K는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기가 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 또는 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기가 보다 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 특히 바람직하다.
Z11 및 Z12는 서로 독립하여 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내지만, -CH2O-, -CF2O- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하며, -CH2O- 또는 단결합을 나타내는 것이 더 바람직하다.
더 상세히 기술하면, 상기 일반식(N3)은 구체적인 구조로서, 이하의 일반식(N3-1) 내지 일반식(N3-9)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00014
Rp 및 Rq은 상술한 바와 같다.
일반식(N3-1) 내지 일반식(N3-9)으로 표시되는 화합물 중, 일반식(N3-1), (N3-3), (N3-4), (N3-5), (N3-8) 또는 (N3-9)으로 표시되는 화합물이 바람직하며, 일반식(N3-1), (N3-3), (N3-5) 또는 (N3-8)으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 일반식(N-3)으로 표시되는 화합물을 1종∼10종 함유하는 것이 바람직하며, 2종∼8종 함유하는 것이 특히 바람직하고, 일반식(N-3)으로 표시되는 화합물의 함유율은 0∼70질량%인 것이 바람직하며, 0∼60질량%인 것이 보다 바람직하고, 5∼50질량%인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, Δε가 음이며 그 절대값이 3보다도 큰 화합물을 함유할 수 있지만, 구체적으로는 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 단, 식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물은 식(I)으로 표시되는 화합물은 포함하지 않는다.
Figure pct00015
식 중, R21 및 R22은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내며, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되고, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되지만, 직쇄상이 바람직하며, 무치환인 것이 바람직하다. 또한, R21 및 R22은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기인 것이 더 바람직하다.
R21 및 R22이 알케닐기를 나타낼 경우, 알케닐기로서는 다음에 기재하는 식(알케닐-1)∼식(알케닐-4)
Figure pct00016
(식 중, 환 구조에는 우단에서 결합하는 것으로 한다)
으로 표시되는 구조가 바람직하다.
L21 및 L22은 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내지만, -CH2O-, -CF2O- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하며, -CH2O- 또는 단결합을 나타내는 것이 더 바람직하다. L11 및 L22이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.
m21은 및 n21은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타낸다. m21+n21은 1, 2 또는 3을 나타내지만, 1 또는 2인 것이 바람직하다.
환A2 및 환B2는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.
환A2 및/또는 환B2가 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, 환A2 및 환B2는 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 되지만, 무치환이거나 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기 또는 할로겐으로 치환되어 있는 것이 바람직하다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물로서, 구체적으로는, 일반식(Ⅱ-A1) 내지 일반식(Ⅱ-A5) 및 일반식(Ⅱ-B1) 내지 일반식(Ⅱ-B5)으로 표시되는 화합물이 바람직하며, 이들 중에서도 일반식(Ⅱ-A1) 내지 일반식(Ⅱ-A5)의 화합물인 것이 더 바람직하고, 일반식(Ⅱ-A1) 또는 일반식(Ⅱ-A3)의 화합물인 것이 특히 바람직하다.
Figure pct00017
Figure pct00018
식 중, R3 및 R4은, 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기를 나타내며, 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 된다. 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 된다.
일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물이, 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물인 것도 바람직하다. 이 경우, 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 2 내지 30질량%가 바람직하며, 2 내지 25질량%가 더 바람직하고, 3 내지 20질량%가 특히 바람직하다.
Figure pct00019
식 중, R51 및 R52은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐옥시기를 나타내고, 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 되지만, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기가 바람직하며, 탄소 원자수 1 내지 3의 알킬기인 것이 더 바람직하다.
또한, 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물이, 식(Ⅴ-55)의 화합물인 것도 바람직하다.
Figure pct00020
액정 조성물은 일반식(Np-1) 또는 일반식(Np-2)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 것도 바람직하다.
Figure pct00021
식 중, RNp1 및 RNp2은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기를 나타내지만, 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기인 것이 바람직하다. 또, 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 된다.
XNp1, XNp2, XNp3, XNp4 및 XNp5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내지만, 적어도 1개는 불소 원자인 것이 바람직하며, 적어도 2개가 불소 원자인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에 있어서, 일반식(I), 일반식(Ⅳ-1), 일반식(Ⅳ-2), 일반식(Ⅳ-3), 일반식(N3), 일반식(Ⅱ), 일반식(Ⅴ), 일반식(Np-1) 및 일반식(Np-2)으로 표시되는 화합물의 함유량의 합계가, 80질량% 이상인 것이 바람직하며, 85질량% 이상인 것이 바람직하고, 88질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 바람직하고, 92질량% 이상인 것이 바람직하고, 94질량% 이상인 것이 바람직하고, 95질량% 이상인 것이 바람직하고, 97질량% 이상인 것이 바람직하고, 98질량% 이상인 것이 바람직하고, 99질량% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 25℃에 있어서의 유전율 이방성(Δε)이 -2.0 내지 -8.0이지만, -2.0 내지 -6.0이 바람직하며, -2.0 내지 -5.0이 보다 바람직하고, -2.0 내지 -4.0이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 20℃에 있어서의 굴절률 이방성(Δn)이 0.08 내지 0.14이지만, 0.09 내지 0.13이 보다 바람직하며, 0.09 내지 0.12가 특히 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 얇은 셀갭에 대응하는 경우는 0.10 내지 0.13인 것이 바람직하고, 두꺼운 셀갭에 대응하는 경우는 0.08 내지 0.10인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 20℃에 있어서의 점도(η)가 5 내지 30mPa·s이지만, 10 내지 25mPa·s인 것이 보다 바람직하며, 10 내지 22mPa·s인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 20℃에 있어서의 회전 점성(γ1)이 50 내지 150mPa·s이지만, 60 내지 120mPa·s인 것이 보다 바람직하며, 60 내지 100mPa·s인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 60℃ 내지 120℃이지만, 70℃ 내지 100℃가 보다 바람직하며, 70℃ 내지 85℃가 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물은, 상술한 화합물 이외에, 통상의 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 산화방지제, 자외선흡수제 등을 함유해도 된다.
본 발명의 액정 조성물은, 중합성 화합물을 함유할 수도 있다. 이에 따라, PSA 모드, PSVA 모드, PS 모드용 등의 액정 조성물로서 사용할 수 있다. 이 경우, 중합성 화합물은 0.01 내지 2질량% 함유하는 것이 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 본 발명의 액정 조성물에, 일반식(RM-1)으로 표시되는 중합성 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 것이 바람직하다.
Figure pct00022
식 중, ZM1 및 ZM2는 각각 독립하여
Figure pct00023
를 나타내고, XM1∼XM5는 수소, 불소 또는
Figure pct00024
이고, ZM1 및 ZM2 중의 XM1∼XM5 중 적어도 1개는,
Figure pct00025
인 것이 바람직하다.
SM1는, 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 또는 단결합을 나타내며, 당해 알킬기 중의 메틸렌기는 산소 원자끼리가 직접 결합하지 않은 것으로서 산소 원자, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환되어도 된다.
RM1은 이하의 식(R-1) 내지 식(R-15)
Figure pct00026
중 어느 하나를 나타내지만, 식(R-1) 또는 식(R-2)을 나타내는 것이 바람직하다.
LM1 및 LM2은 서로 독립하여, 단결합, -O-, -CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -C2H4-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-OCO-, -COOC2H4-, -OCOC2H4-, -C2H4OCO-, -C2H4COO-, -OCOCH2-, -CH2COO-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -CF2-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 -C≡C-를 나타내고, LM2이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, 단결합, -OCH2-, -CH2O-, -C2H4-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-OCO-, -COOC2H4-, -OCOC2H4-, -C2H4OCO-, -C2H4COO-, -CF2O-, -OCF2-, 또는 -C≡C-가 바람직하며, 단결합, -C2H4-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-OCO-, -COOC2H4-, -OCOC2H4- 또는 -C2H4COO-가 보다 바람직하다.
존재하는 MM1은, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 나프탈렌-2,6-디일기를 나타내며, 이들 기 중에 포함되는 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화알콕시기, 알콕시기, 니트로기, 또는
Figure pct00027
로 치환되어 있어도 되고, MM1이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되지만, 바람직하게는, 1,4-페닐렌기로서, 무치환이거나 또는 이들 기 중에 포함되는 수소 원자가 불소 원자, 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기 또는 알콕시기로 치환되어 있는 것이 좋다. 그 경우, MM1이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다.
mM1은 0, 1 또는 2를 나타내지만, 0 또는 1이 바람직하다. 더 상세히 기술하면, 중합성 화합물인 일반식(RM-1)으로 표시되는 화합물로서, 구체적으로 이하의 일반식(RM-1A)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00028
(식 중, RM1 및 SM1는, 일반식(RM-1) 중의 RM1 및 SM1와 같은 의미를 나타내고, XM1∼XM8는 수소, 불소 또는,
Figure pct00029
를 나타낸다)
일반식(RM-1A)으로 표시되는 화합물에 있어서, 상기한 비페닐 골격의 구조는, 무치환이거나 식(Ⅳ-11) 내지 식(Ⅳ-14)인 것이 바람직하며, 무치환 또는 식(Ⅳ-11)인 것이 바람직하다.
Figure pct00030
무치환 또는 식(Ⅳ-11) 내지 식(Ⅳ-14)으로 표시되는 비페닐 골격을 포함하는 중합성 화합물을 함유한 액정 조성물을 사용하면 PSA 모드, PSVA 모드, PS 모드 등의 액정 표시 소자 중의 배향 규제력이 최적으로 되어, 양호한 배향 상태가 얻어진다.
또한, 일반식(RM-1)으로 표시되는 화합물로서, 일반식(RM-1B)으로 표시되는 화합물도 들 수 있다.
Figure pct00031
(식 중, RM1, SM1, LM1, LM2, MM1 및 mM1은, 일반식(RM-1) 중의 RM1, SM1, LM1, LM2, MM1 및 mM1과 같은 의미를 나타내고, XM1∼XM5는 수소, 불소 또는,
Figure pct00032
를 나타낸다)
중합성 화합물인 일반식(RM-1)으로 표시되는 화합물로서, 구체적으로 이하의 구조식(M1-1)∼(M1-13), (M2-1)∼(M2-8), (M3-1)∼(M3-6), (M4-1)∼(M4-7) 및 (I-1)∼(I-40)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
Figure pct00044
Figure pct00045
또한, (M1-1)∼(M1-8), (M1-10)∼(M1-13), (M2-2)∼(M2-5), (M3-1), (M3-4), (M3-5), (M4-1), (M4-2), (M4-4), (M4-6), (M4-7), (I-1)∼(I-11), (I-22)∼(I-25) 및 (I-28)∼(I-40)으로 표시되는 화합물이 바람직하고,
특히, (M1-1), (M1-3), (M1-6)∼(M1-8), (M1-11), (M1-12), (M2-2), (M2-4), (M3-1), (M3-5), (M4-2), (M4-6), (M4-7) 및 (I-33)∼(I-37)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
일반식(I)으로 표시되는 화합물과 중합성 화합물인 일반식(RM-1)으로 표시되는 화합물을 동시에 함유하는 중합성 화합물 함유 액정 조성물은, 낮은 점도(η), 낮은 회전 점성(γ1), 큰 탄성 상수(K33) 및 높은 VHR이 얻어지기 때문에, 이를 사용한 PSA 모드 또는 PSVA 모드의 액정 표시 소자는 고속 응답과 고신뢰성의 양립을 실현할 수 있기 때문에, 동시에 함유하는 것이 바람직하며, 일반식(I), 일반식(N-3)으로 표시되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것이 더 바람직하고, 일반식(I), 일반식(N-3), 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것도 더 바람직하고, 일반식(I), 일반식(N-3), 일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅳ-1)∼(Ⅳ-3)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것도 더 바람직하고, 일반식(I), 일반식(N-3), 일반식(Ⅱ), 일반식(Ⅴ)으로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅳ-1)∼(Ⅳ-3)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것도 더 바람직하고, 일반식(I), 일반식(N-3), 일반식(Ⅱ), 일반식(Np-1), (Np-2)으로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅳ-1)∼(Ⅳ-3)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것도 더 바람직하고, 일반식(I), 일반식(N-3), 일반식(Ⅱ), 일반식(Ⅴ), 일반식(Np-1), (Np-2)으로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅳ-1)∼(Ⅳ-3)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물 및 중합성 화합물인 일반식(RM-1)을 동시에 함유하는 것도 더 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자는, 고속 응답이라는 현저한 특징을 유용하고 있어, 특히, 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자에 유용하며, VA 모드, PSVA 모드, PSA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용에 적용할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 상세히 기술하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 조성물에 있어서의 「%」는 『질량%』를 의미한다.
실시예에 있어서 화합물의 기재에 대하여 이하의 약호를 사용한다.
(측쇄)
-n -CnH2n +1 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알킬기
n- CnH2n +1- 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알킬기
-On -OCnH2n +1 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알콕시기
nO- CnH2n +1O- 탄소 원자수 n의 직쇄상의 알콕시기
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH3=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
(환 구조)
Figure pct00046
실시예 중, 측정한 특성은 이하와 같다.
Tni : 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(℃)
Tcn : 고체상-네마틱상 전이 온도(℃)
Δn : 20℃에 있어서의 굴절률 이방성
Δε : 20℃에 있어서의 유전율 이방성
η : 20℃에 있어서의 점도(mPa·s)
γ1 : 20℃에 있어서의 회전 점성(mPa·s)
K33 : 20℃에 있어서의 탄성 상수 K33(pN)
중합 전 프리틸트각 : UV를 조사하기 전의 프리틸트각(°)
중합 후 프리틸트각 : UV를 조사한 후의 프리틸트각(°)
테스트셀에 프리틸트각을 형성시키는 경우는, 테스트셀에 10V, 100㎐, 구형파(矩形波) 전압을 인가하면서, UV를 60J(365㎚) 조사했다. UV 광원으로서 USHIO샤의 멀티라이트를 사용했다.
시료의 응답 속도를 측정하는 경우는, 셀두께는 3.5㎛, 배향막은 JALS2096의 테스트셀을 사용하고, Vsel은 5V, Vnsel은 1V, 측정 온도는 20℃이며, AUTRONIC-MELCHERS사의 DMS301을 사용했다.
(비교예 1, 실시예 1∼6)
LC-A(비교예 1), LC-1(실시예 1), LC-2(실시예 2), LC-3(실시예 3), LC-4(실시예 4), LC-5(실시예 5) 및 LC-6(실시예 6)의 액정 조성물을 조제하고, 그 물성값을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 물성값의 결과는 표 1과 같았다.
[표 1]
Figure pct00047
본 발명의 액정 조성물 LC-1, LC-2, LC-3, LC-4, LC-5 및 LC-6은, 점도(η)가 작으며, 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, γ1/K33가, 비교예인 LC-A의 그것보다도 작은 값이었다.
이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, LC-1, LC-2, LC-3, LC-4, LC-5 및 LC-6은 충분히 고속 응답이며, LC-A보다도 5% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.
(비교예 2, 실시예 7∼15)
MLC-A(비교예 2), MLC-1-1(실시예 7), MLC-1-2(실시예 8), MLC-1-3(실시예 9), MLC-1-4(실시예 10), MLC-2(실시예 11), MLC-3(실시예 12), MLC-4(실시예 13), MLC-5(실시예 14) 및 MLC-6(실시예 15)의 액정 조성물을 조제하고, 테스트셀에 진공 주입한 후, 그 UV 조사 전후의 프리틸트각을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 프리틸트각의 측정 결과는 표 2와 같았다.
[표 2]
Figure pct00048
본 발명의 액정 조성물 MLC-1-1∼4, MLC-2∼6은, UV 조사에 의해 MLC-A와 마찬가지로, 적당한 프리틸트각이 부여되어 있었다. 이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, MLC-1-1∼4, MLC-2∼6은 충분히 고속 응답이며, MLC-A보다도 5% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형이나 PSA형, PSVA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.
(비교예 3, 실시예 16, 실시예 17)
LC-B(비교예 3), LC-7(실시예 16) 및 LC-8(실시예 17)의 액정 조성물을 조제하고, 그 물성값을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 물성값의 결과는 표 3과 같았다.
[표 3]
Figure pct00049
본 발명의 액정 조성물 LC-7 및 LC-8은, 점도(η)가 작으며, 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, γ1/K33가, 비교예인 LC-B의 그것보다도 작은 값이었다.
이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, LC-7 및 LC-8은 충분히 고속 응답이며, LC-B보다도 8% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.
(비교예 4, 실시예 18∼19)
MLC-B(비교예 4), MLC-7(실시예 18) 및 MLC-8(실시예 19)의 액정 조성물을 조제하고, 테스트셀에 진공 주입한 후, 그 UV 조사 전후의 프리틸트각을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 프리틸트각의 측정 결과는 표 4와 같았다.
[표 4]
Figure pct00050
본 발명의 액정 조성물 MLC-7 및 MLC-8은, UV 조사에 의해 MLC-B와 마찬가지로, 적당한 프리틸트각이 부여되어 있었다. 이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, MLC-7 및 MLC-8은 충분히 고속 응답이며, MLC-B보다도 8% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형이나 PSA형, PSVA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.
(비교예 5, 실시예 20∼22)
LC-C(비교예 5), LC-9(실시예 20), LC-10(실시예 21) 및 LC-11(실시예 22)의 액정 조성물을 조제하고, 그 물성값을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 물성값의 결과는 표 5와 같았다.
[표 5]
Figure pct00051
본 발명의 액정 조성물 LC-9, LC-10 및 LC-11은, 점도(η)가 작으며, 회전 점성(γ1)이 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, γ1/K33가, 비교예인 LC-C의 그것보다도 작은 값이었다.
이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, LC-9, LC-10 및 LC-11은 충분히 고속 응답이며, LC-C보다도 3% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.
(비교예 6, 실시예 23∼27)
MLC-C(비교예 6), MLC-9-1(실시예 23), MLC-9-2(실시예 24), MLC-9-3(실시예 25), MLC-10(실시예 26) 및 MLC-11(실시예 27)의 액정 조성물을 조제하고, 테스트셀에 진공 주입한 후, 그 UV 조사 전후의 프리틸트각을 측정했다. 액정 조성물의 구성과 그 프리틸트각의 측정 결과는 표 6과 같았다.
[표 6]
Figure pct00052
본 발명의 액정 조성물 MLC-9-1, MLC-9-2, MLC-9-3, MLC-10 및 MLC-11은, UV 조사에 의해 MLC-C와 마찬가지로, 적당한 프리틸트각이 부여되어 있었다. 이들을 사용한 액정 표시 소자의 응답 속도를 측정한 바, MLC-9-1, MLC-9-2, MLC-9-3, MLC-10 및 MLC-11은 충분히 고속 응답이며, MLC-B보다도 3% 이상 고속이었다.
이상의 점에서, 본 발명의 액정 조성물은, 굴절률 이방성(Δn) 및 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)를 저하시키지 않고, 점도(η)가 충분히 작으며, 회전 점성(γ1)이 충분히 작고, 탄성 상수(K33)가 크며, 절대값이 큰 음의 유전율 이방성(Δε)을 갖기 때문에, 이를 사용한 VA형이나 PSA형, PSVA형 등의 액정 표시 소자는 표시 품위가 우수한 응답 속도가 빠른 것임이 확인되었다.

Claims (14)

  1. 일반식(I)
    Figure pct00053

    (식 중, R11 및 R12은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기, 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내고, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되고,
    L11은 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내고, L11이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고,
    m11은 0, 1 또는 2를 나타내고,
    환A1은 1,4-페닐렌기를 나타내고, 환B1은 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 환B1이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, 환B1은 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 된다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    일반식(I) 중의 m11이 1인 액정 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    일반식(I) 중의 환B1이 무치환 또는 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환된 1,4-페닐렌기인 액정 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅳ-1) 내지 일반식(Ⅳ-3)
    Figure pct00054

    (식 중, R5은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기, R6은 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기, 탄소 원자수 1 내지 5의 알콕시기, 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐옥시기를 나타내며, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 된다)으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 액정 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(N3)
    Figure pct00055

    (식 중, Rp 및 Rq은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐기를 나타내고, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되고, 환J, 환F 및 환K는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내고, Z11 및 Z12는 각각 독립적으로 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내고, Z11 및 Z12가 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 액정 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Ⅱ)
    Figure pct00056

    (식 중, R21 및 R22은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내고, 기 중의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어도 되고,
    L21 및 L22은 -OCH2-, -CH2O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내고, L11 및 L22이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고,
    m21은 및 n21은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타내지만, m21+n21은 1, 2 또는 3을 나타내고,
    환A2 및 환B2는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 환A2 및/또는 환B2가 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고, 환A2 및 환B2는 각각 독립하여 탄소 원자수 1∼12의 알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알킬기, 탄소 원자수 1∼12의 알콕시기, 탄소 원자수 1∼12의 할로겐화알콕시기, 할로겐, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 된다. 단, 식(I)으로 표시되는 화합물은 포함하지 않는다)
    으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 액정 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    일반식(Ⅱ)으로 표시되는 화합물이, 일반식(Ⅴ)
    Figure pct00057

    (식 중, R51 및 R52은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 8의 알케닐기를 나타내고, 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 된다)으로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 함유하는 액정 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    일반식(Np-1) 및 (Np-2)
    Figure pct00058

    (식 중, RNp1 및 RNp2은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2 내지 5의 알케닐기를 나타내고, 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접해 있지 않은 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-로 치환되어도 되며, 또한, 기 중에 존재하는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자로 치환되어도 되고,
    XNp1, XNp2, XNp3, XNp4 및 XNp5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다)으로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 액정 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    25℃에 있어서의 유전율 이방성(Δε)이 -2.0 내지 -8.0의 범위이고, 20℃에 있어서의 굴절률 이방성(Δn)이 0.08 내지 0.14의 범위이고, 20℃에 있어서의 점도(η)가 5 내지 30mPa·s의 범위이고, 20℃에 있어서의 회전 점성(γ1)이 50 내지 150mPa·s의 범위이고, 네마틱상-등방성 액체상 전이 온도(Tni)가 60℃ 내지 120℃의 범위인 액정 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합성 화합물을 1종 또는 2종 이상 더 함유하는 액정 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    중합성 화합물이 일반식(RM-1)
    Figure pct00059

    (식 중, ZM1 및 ZM2는 각각 독립하여
    Figure pct00060

    를 나타내고, XM1∼XM5는 수소 원자, 불소 원자 또는
    Figure pct00061

    를 나타내지만, XM1∼XM5 중 적어도 1개는,
    Figure pct00062

    를 나타내고,
    SM1는, 탄소 원자수 1∼12의 알킬렌기, 또는 단결합을 나타내며, 당해 알킬렌기 중의 -CH2-는 산소 원자끼리가 직접 결합하지 않은 것으로서 산소 원자, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환되어도 되고,
    RM1은 이하의 식(R-1) 내지 식(R-15)
    Figure pct00063

    중 어느 하나를 나타내고,
    LM1 및 LM2은 서로 독립하여, 단결합, -O-, -CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -C2H4-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-COO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-OCO-, -COOC2H4-, -OCOC2H4-, -C2H4OCO-, -C2H4COO-, -OCOCH2-, -CH2COO-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -CF2-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2- 또는 -C≡C-를 나타내고, LM2이 복수 존재하는 경우는 그들은 동일해도 되며 달라도 되고,
    존재하는 MM1은, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 나프탈렌-2,6-디일기를 나타내지만, 이들 기 중에 포함되는 수소 원자가 불소 원자, 염소 원자, 또는 탄소 원자수 1∼8의 알킬기, 할로겐화알킬기, 할로겐화알콕시기, 알콕시기, 니트로기, 또는
    Figure pct00064

    로 치환되어 있어도 되고,
    mM1은 0, 1 또는 2를 나타내지만,
    XM1∼XM5, SM1, RM1, LM2 및/또는 MM1이 복수 존재할 경우에는 그들은 동일해도 되며 달라도 된다)으로 표시되는 화합물인 액정 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액정 표시 소자.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 액티브 매트릭스 구동용 액정 표시 소자.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 사용한 VA 모드, PSA 모드, PSVA 모드, IPS 모드 또는 ECB 모드용 액정 표시 소자.
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