KR20170012407A - 액정 매질 - Google Patents

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KR20170012407A
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마르틴 엥겔
하랄트 히르슈만
잉고 알메로트
티모 위벨
로코 포르테
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하기 화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물을 포함하고, 추가로, 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 매질, 및 이의, 특히 VA, PSA, PA-VA, PS-VA, PALC, IPS, PS-IPS, FFS, UB-FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한, 능동-매트릭스 디스플레이를 위한 용도에 관한 것이다:
Figure pct00160

Figure pct00161

상기 식에서,
R2A, R2B, R2C, L1-4, Z2, Z2', p, q 및 v는 청구항 제 1 항에 기재된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질{LIQUID CRYSTAL MEDIUM}
본 발명은 하기 화학식 I-1의 화합물 및 하기 화학식 I-2의 화합물을 포함하고, 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물 군으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 식에서,
R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 여기서 이들은 비치환되거나, CN 또는 CF3에 의해 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되며, 또한, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
Figure pct00003
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-0- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
L1 -4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
Z2 및 Z2'는 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -C≡C-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH2O-를 나타내고,
p는 0, 1 또는 2를 나타내고,
q는 0 또는 1을 나타내고,
v는 1 내지 6을 나타낸다.
이러한 유형의 매질은 특히, ECB 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이, 및 IPS(평면내 스위칭(in-plane switching)) 디스플레이 또는 FFS(프린지 필드 스위칭(fringe field switching)) 디스플레이에 사용될 수 있다.
전기 제어식 복굴절률, ECB 효과 또는 DAP(정렬된 상의 변형) 효과의 원리는 1971년에 최초로 기재되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912]). 문헌[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193] 및 문헌[G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 뒤를 이었다.
문헌[J. Robert and F. Clerc(SID 80 Digest Techn. Papers(1980), 30); J. Duchene(Displays 7(1986), 3)] 및 문헌[H. Schad(SID 82 Digest Techn. Papers(1982), 244)]은 ECB 효과에 기초한 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하도록, 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 K3/K1의 비, 높은 값의 광학 이방성 Δn 및 -0.5 이하 값의 유전 이방성 Δε을 가져야 한다는 것을 보여준다. ECB 효과에 기초한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지 정렬(homeotropic edge alignment)(VA(= v ertically a ligned) 기술)을 가진다. 유전적으로 음성인 액정 매질은 또한 소위 IPS 또는 FFS 효과를 이용하는 디스플레이에 사용될 수 있다.
ECB 효과를 이용하는 디스플레이, 예를 들면 MVA(multi-domain vertical alignment)(예컨대, 문헌[Yoshide, H. et al., paper 3.1:"MVA LCD for Notebook 또는 Mobile PCs...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6-9] 및 문헌[Liu, C.T. et al., Paper 15.1:"A 46-in TFT-LCD HDTV Technology...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750-753]), PVA(patterned vertical alignment)(예컨대, 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4:"Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760-763]), ASV(advanced super view)(예컨대, 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Harofumi, paper 15.2:"Development of High Quality LCD TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754-757]) 방식의 소위 VAN(vertically aligned nematic) 디스플레이는, IPS(in-plane switching) 디스플레이(예컨대, 문헌[Yeo, S.D., paper 15.3:"An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 758 & 759]) 및 오랫동안 공지된 TN(twisted nematic) 디스플레이 이외에, 특히 텔레비전 제품에서 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 이상의 최근 유형 중 하나로서 수립되었다. 이 기술들은 예를 들어 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6:"Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26] 및 문헌[Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7:"LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 - M-7/32])에서 일반적인 형태로 비교된다. 예를 들어, 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., paper 9.1:"A 57-in Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 106-109]의 오버드라이브(overdrive)를 사용하는 어드레싱 방법에 의해 현대 ECB 디스플레이의 응답 시간의 달성은 상당히 개선되었음에도 불구하고, 특히 그레이 쉐이드(grey shade)의 전환시 비디오-호환 응답 시간의 달성은 여전히 아직 만족스럽게 해결되지 않은 문제점이다.
전기-광학 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 제품은 다수의 요건을 충족시켜야 하는 LC 상을 요구한다. 습기, 공기 및 물리적 영향에 대한 화학적 내성, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선, 및 직류 및 교류 전계가 특히 중요하다.
또한, 산업적으로 유용한 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서의 액정 메조상(mesophase)을 가질 것이 요구된다.
액정 메조상을 갖는 공개된 일련의 화합물은 이러한 모든 요건을 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서, LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 수득하기 위해, 일반적으로 2 내지 25종, 바람직하게는 3 내지 18종의 화합물의 혼합물이 제조되었다. 그러나, 지금까지 큰 음의 유전 이방성 및 충분한 장기적 안정성을 갖는 액정 물질을 얻을 수 없기 때문에, 이러한 방법으로 최적의 상을 용이하게 제조할 수 없었다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 각각의 픽셀을 각각 전환시키기 위해 사용될 수 있는 비-선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이후 하기와 같이 2가지 유형으로 구별될 수 있는 "능동 매트릭스"란 용어가 사용된다:
1. 실리콘(silicon) 웨이퍼 기판상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터
2. 유리 플레이트 기판상의 박막 트랜지스터(TFT).
제 1 유형의 경우, 사용된 전기-광학 효과는 일반적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 어셈블리는 결합부에서 문제를 초래하기 때문에 기판 물질로서의 단결정질 규소의 사용은 디스플레이 크기를 제한한다.
보다 유망한 바람직한 제 2 유형의 경우, 사용되는 전기-광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다.
이 두 가지 기술은 예를 들어 CdSe와 같은 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정 또는 비결정 규소에 기초한 TFT로 구분된다. 후자의 기술은 세계적으로 집중적으로 연구되고 있다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 플레이트의 내부에 적용되는 반면, 다른 유리 플레이트는 이의 내부에 투명한 상대 전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기를 비교할 때, TFT는 매우 작고 실제로 이미지에 악영향이 없다. 이러한 기술은 또한 풀-칼라(full-colour)가 구현가능한 디스플레이로 연장될 수 있고, 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 요소가 각각의 전환가능한 픽셀의 반대쪽에 있도록 배열된다.
"MLC 디스플레이"라는 용어는, 집적 비선형 소자, 즉 또한 능동 매트릭스를 가진 임의의 매트릭스 디스플레이, 또한 수동 소자 예컨대 배리스터 또는 다이오드(MIM = 금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 특히 TV 제품(예컨대, 휴대용 TV) 또는 자동차 또는 항공기 구조체에서의 고정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분한 높은 비저항으로 인해 MLC 디스플레이에서 여러 문제가 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, 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]; 및 문헌[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 감소하는 경우, MLC 디스플레이의 콘트라스트는 악화된다. 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 MLC 디스플레이의 사용기간에 걸쳐 강하되기 때문에, 오랜 작동기간 동안 허용가능한 저항값을 가져야 하는 디스플레이에서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.
따라서, 다양한 그레이 쉐이드를 생성할 수 있으면서, 큰 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압과 동시에 매우 높은 비저항을 갖는 MLC 디스플레이에 대한 요구가 여전히 크다.
빈번하게 사용되는 MLC-TN 디스플레이의 단점은, 이의 비교적 낮은 콘트라스트, 상대적으로 높은 시야각 의존성 및 이러한 디스플레이에서의 그레이 쉐이드의 생성의 곤란성에 기인한다.
VA 디스플레이는 상당히 더 좋은 시야각 의존성을 가지며, 따라서 텔레비전 및 모니터에 주로 사용된다. 그러나, 60 Hz 초과의 프레임 속도(frame rate)(이미지 변경 빈도/반복 속도)를 갖는 텔레비전에서의 사용 관점에서, 여기서도 응답 시간을 개선할 필요성이 계속되고 있다. 그러나, 이와 동시에, 예를 들어 저온 안정성 및 신뢰성과 같은 특성이 손상되어서는 안 된다.
본 발명은, ECB 효과 또는 IPS 또는 FFS 효과를 기초로 하되 상술한 단점을 갖지 않거나 또는 감소된 정도로만 갖는, 특히 모니터 및 TV 제품용의 액정 혼합물을 제공하고자 하는 목적에 기초한다. 특히, 이는, 또한 모니터 및 텔레비전이 매우 높은 온도 및 매우 낮은 온도에서 작동함과 동시에 매우 짧은 응답 시간 및 개선된 신뢰도 거동, 특히 긴 작동 시간 후의 없거나 상당히 감소된 잔상을 나타내도록 보장되어야 한다. 고온에서는, 예를 들어, 액정 혼합물 내에서 분해가 일어날 수 있다. 자외선에 노출되면 종종 전압 유지율(VHR)이 크게 저하되는 것이 관찰된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고온에서 그리고 UV에 노출시 중대한 문제가 없거나 전혀 없는 액정 혼합물을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물이 바람직하게는 VA, IPS 및 FFS 적용례, 매우 특히 바람직하게는 UB(초고광) FFS 디스플레이를 위한 액정 혼합물, 특히 음의 유전 이방성을 갖는 LC 혼합물에 사용되는 경우, 노출 전 전압 보전율 값을 손상시키지 않고 신뢰성을, 따라서 UV(자외선 테스트)에 대한 노출 후의 전압 유지율을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 화학식 I-1의 화합물 및/또는 화학식 I-2의 화합물을 포함하는 청구항 1에 따른 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼합물은 고온 및 UV 노출 모두에서 안정하고, 바람직하게는 70℃ 이상, 바람직하게는 75℃ 이상, 특히 80℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 용량성 문턱값, 비교적 높은 보전율 값 및 동시에 -20℃ 및 -30℃에서의 매우 우수한 저온 안정성뿐만 아니라, 매우 낮은 회전 점도 값 및 짧은 응답 시간을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 본 발명에 따른 혼합물은 또한, 회전 점도(γ1)의 개선에 더하여, 응답 시간을 개선하기 위한 비교적 높은 탄성 상수(K33) 값이 관찰될 수 있다는 사실을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 혼합물의 몇몇 바람직한 실시양태는 하기 제시된다.
바람직하게는, 화학식 I-1의 화합물 또는 화학식 I-2의 화합물 중 어느 하나가 액정 혼합물에 첨가된다. 화합물 I-1 또는 I-2는 바람직하게는 액정 혼합물을 기준으로 50 내지 10000 ppm, 특히 100 내지 6000 ppm, 특히 바람직하게는 300 내지 4000 ppm의 양으로 사용된다. 액정 혼합물이 화합물 I-1 및 I-2를 포함하는 경우, 두 화합물은 동일하거나 상이한 양으로 첨가될 수 있다. 그러나 총 농도는 혼합물을 기준으로 6000 내지 10000 ppm을 초과해서는 안 된다.
화학식 I-1 및 I-2의 화합물은 예를 들어 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)에서 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 실시양태는 하기 제시된다:
a) 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00004
상기 식에서,
R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 여기서 이들은 비치환되거나, CN 또는 CF3에 의해 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되며, 또한, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
Figure pct00005
, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-0- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있으며, 바람직하게는 각각 1개 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
L1 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타내고,
Z2 및 Z2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, 또는 -CH=CHCH2O-, 바람직하게는 단일 결합, -OCH2- 또는 -CH2CH2-를 나타내고,
p는 0, 1 또는 2를 나타내고,
q는 0 또는 1을 나타내고,
v는 1 내지 6을 나타낸다.
화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, Z2은, 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IIB의 화합물에서, Z2 및 Z2'은 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.
화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물에서, R2A, R2B 및 R2C는, 각각 바람직하게는, 각각 탄소수 1 또는 2 내지 6의 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH이다.
화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, L1, L2, L3 및 L4는 바람직하게는 L1 = L2 = F 및 L3 = L4 = F, 또한 L1 = F 및 L2 = Cl, L1 = Cl 및 L2 = F, L3 = F 및 L4 = Cl, L3 = Cl 및 L4 = F를 나타낸다. 화학식 IIA 및 IIB에서 Z2 및 Z2'은, 바람직하게는 각각 서로 독립적으로, 단일 결합, 또한 -C2H4- 또는 -CH2O- 가교를 나타낸다.
화학식 IIB에서 Z2가 -C2H4- 또는 -CH2O-인 경우, Z2'은 바람직하게는 단일 결합을 나타내거나, Z2'이 -C2H4- 또는 -CH2O-인 경우, Z2는 바람직하게는 단일 결합이다. 화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, (O)CvH2v +1은 바람직하게는 OCvH2v +1, 또한 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, (O)CvH2v +1은 바람직하게는 CvH2v +1을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, L3 및 L4는 바람직하게는 각각 F를 나타낸다.
화학식 IIA, IIB 및 IIC의 바람직한 화합물은 하기 제시된다:
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 혼합물은 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-14, IIA-26, IIA-28, IIA-33, IIA-39, IIA-45, IIA-46, IIA-47, IIA-50, IIB-2, IIB-11, IIB-16 및 IIC-1의 화합물 하나 이상을 포함한다.
전체 혼합물 중의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 20 중량% 이상이다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 하기 화학식 IIC-1의 화합물 하나 이상을 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 포함한다:
Figure pct00015
상기 식에서, 알킬 및 알킬*는 전술된 의미를 가진다.
b) 하기 화학식 III의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00016
상기 식에서,
R31 및 R32는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 12 이하의 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고
Figure pct00017
Figure pct00018
를 나타내고,
Z3은 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H8-, 또는 -CF=CF-를 나타낸다.
화학식 III의 바람직한 화합물은 하기 제시된다:
Figure pct00019
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 화학식 IIIa 및/또는 화학식 IIIb의 화합물 하나 이상을 포함한다.
전체 혼합물 중의 화학식 III의 화합물의 비율은 바람직하게는 5 중량% 이상이다.
c) 하기 화학식의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 10 중량% 이상의 총량으로 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00020
.
하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V1)을 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 양으로 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 더욱 바람직하다:
Figure pct00021
.
바람직한 혼합물은 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 55 중량%, 특히 20 내지 50 중량%의 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V)을 포함한다:
Figure pct00022
.
또한, 바람직하게는 10 내지 60 중량%의 양으로, 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V) 및 하기 화학식의 화합물(약어: CC-3-V1)을 포함하는 혼합물이 바람직하다:
Figure pct00023
CC-3-V
Figure pct00024
CC-3-V1.
d) 하기 화학식들의 사환형 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00025
Figure pct00026
상기 식에서,
R7 내지 R10은 각각, 서로 독립적으로, 청구항 3에서 R2A에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
w 및 x는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다.
화학식 V-9의 화합물 하나 이상을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.
e) 하기 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00027
상기 식에서,
R14 내지 R19는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;
z 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타내고;
x는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
f) 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 불화된 터페닐 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3, 4, 또는 6이고,
n은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 T-1, T-2, T-4, T-20 및 T-21의 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는, 각각 탄소수 1 내지 5의 알킬 및 알콕시를 나타낸다. 화학식 T-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 알킬을 나타낸다. 화학식 T-21의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬을 나타낸다.
상기 터페닐은 바람직하게는, 본 발명에 따른 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상인 경우 상기 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 화합물 T-1 내지 T-21 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량% 포함한다.
g) 하기 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00031
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
전체 혼합물 중의 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B-1 내지 B-3의 화합물 중에서, 화학식 B-2의 화합물이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:
Figure pct00032
상기 식에서, 알킬*는 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 B-1a 및/또는 B-2c의 화합물 하나 이상을 포함한다.
h) 하기 화학식 Z-1 내지 Z-9의 화합물 하나 이상을 포함하는 액정 매질:
Figure pct00033
Figure pct00034
상기 식에서, R 및 알킬은 상기 제시된 의미를 갖는다.
i) 하기 화학식 O-1 내지 O-18의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 액정 매질:
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
상기 식에서,
R1 및 R2는 R2A에 대해 제시된 의미를 갖는다.
R1 및 R2는 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 직쇄 알킬 또는 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O-1, O-3, O-4, O-6, O-7, O-10, O-11, O-12, O-14, O-15, O-16 및/또는 O-17의 화합물 하나 이상을 포함한다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 화학식 O-10, O-12, O-16 및/또는 O-17의 화합물을 특히 5 내지 30%의 양으로 포함한다.
화학식 O-10 및 O-17의 바람직한 화합물은 하기 제시된다:
Figure pct00038
Figure pct00039
.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 O-10a 및/또는 O-10b의 삼환형 화합물을 하나 이상의 화학식 O-17a 내지 O-17d의 이환형 화합물과 조합으로 포함한다. 화학식 O-17a 내지 O-17d의 이환형 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물과 조합된, 화학식 O-10a 및/또는 O-10b의 화합물의 총 비율은 5 내지 40%, 매우 특히 바람직하게는 15 내지 35%이다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-10a 및 O-17a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00040
.
화합물 O-10a 및 O-17a는 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 상기 혼합물 중에 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 화합물 O-10b 및 O-17a를 포함한다:
Figure pct00041
.
화합물 O-10b 및 O-17a는 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25% 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 상기 혼합물 중에 존재한다.
매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 3종의 화합물을 포함한다:
Figure pct00042
.
화합물 O-10a, O-10b 및 O-17a는 바람직하게는 전체 혼합물을 기준으로 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%의 농도로 상기 혼합물 중에 존재한다.
바람직한 혼합물은 하기 화합물 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pct00043
Figure pct00044
상기 식에서,
R1 및 R2는 상기 제시된 의미를 갖는다.
바람직하게는 화합물 O-6, O-7 및 O-17에서, R1은 각각 1 내지 6개 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일을 나타내고, R2는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타낸다.
바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-6a, O-6b, O-7a, O-7b, O-17e, O-17f, O-17g 및 O-17h의 화합물 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pct00045
Figure pct00046
상기 식에서, 알킬은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.
화학식 O-6, O-7 및 O-17e-h의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물에 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 2 내지 35 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 2 내지 30 중량%의 양으로 존재한다.
j) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은, 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 포함하는 하나 이상의 물질, 예를 들면 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물을 포함한다:
Figure pct00047
상기 식에서, R1N 및 R2N은 각각, 서로 독립적으로, R2A에 대해 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일을 나타내고,
Z1 및 Z2는 각각, 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CHCH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
k) 바람직한 혼합물은 하기 화학식 BC의 다이플루오로다이벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만, 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 불화된 펜안트렌, 하기 화학식 BF-1 및 BF-2의 불화된 다이벤조퓨란의 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pct00048
Figure pct00049
상기 식에서,
RB1, RB2, RCR1, RCR2, R1, 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, R2A에 대해 제시된 의미를 갖고,
c는 0, 1 또는 2를 나타내고,
d는 1 또는 2를 나타낸다.
R1 및 R2는 바람직하게는 서로 독립적으로 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.
본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 화학식 BC, CR, PH-1, PH-2 및/또는 BF의 화합물을 3 내지 20 중량%의 양으로, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 BC, CR 및 BF의 특히 바람직한 화합물은 BC-1 내지 BC-7, CR-1 내지 CR-5, 및 BF-1a 내지 BF-1c이다:
Figure pct00050
Figure pct00051
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일 및 알켄일*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
화학식 BC-2, BF-1 및/또는 BF-2의 화합물을 1, 2 또는 3개 포함하는 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
l) 바람직한 혼합물은 하기 화학식 In의 인단 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pct00052
상기 식에서,
R11, R12, 및 R13은 각각, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,
추가적으로, R12 및 R13은 할로겐, 바람직하게는 F를 나타내고,
Figure pct00053
Figure pct00054
를 나타내고,
i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
바람직한 화학식 In의 화합물은 하기 제시되는 화학식 In-1 내지 In-16의 화합물이다:
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
.
화학식 In-1, In-2, In-3 및 In-4의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 In 및 하위화학식 In-1 내지 In-16의 화합물은 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 5 내지 30 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다.
m) 바람직한 혼합물은 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물 하나 이상을 추가로 포함한다:
Figure pct00058
Figure pct00059
상기 식에서,
R, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 청구항 5의 R2A에 대해 제시된 의미를 갖고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타내고,
s는 1 또는 2를 나타낸다.
화학식 L-1 및 L-4, 특히 L-4의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 L-1 내지 L-11의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.
특히 바람직한 혼합물 개념은 하기 제시된다(사용되는 약어는 하기 표 A에서 설명된다. 이때 n 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 5, 바람직하게는 1 내지 6을 나타낸다).
본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기를 포함한다:
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 CPY-n-Om, 특히 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 15 내지 50% 농도의 CY-n-Om, 바람직하게는 CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및/또는 CY-5-O4,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 CCY-n-Om, 바람직하게는 CCY-4-O2, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-3-O1 및/또는 CCY-5-O2,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 CLY-n-Om, 바람직하게는 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5% 초과, 특히 5 내지 25% 농도의 CK-n-F, 바람직하게는 CK-3-F, CK-4-F 및/또는 CK-5-F.
또한, 하기의 혼합물 개념을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 더욱 바람직하다:
(n 및 m은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다.)
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 80% 농도의 CPY-n-Om 및 CY-n-Om,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 70% 농도의 CPY-n-Om 및 CK-n-F,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 45% 농도의 CPY-n-Om 및 PY-n-Om, 바람직하게는 CPY-2-O2 및/또는 CPY-3-O2 및 PY-3-O2,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 80% 농도의 CPY-n-Om 및 CLY-n-Om,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 2 내지 10%의 농도의 CCVC-n-V, 바람직하게는 CCVC-3-V,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 2 내지 10%의 농도의 CCC-n-V, 바람직하게는 CCC-2-V 및/또는 CCC-3-V,
및/또는
- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게는 5 내지 50%의 농도의 CC-V-V 또는 CC-V-V1.
본 발명은 또한, 청구항 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 포함하는 것을 특징으로 하는, ECB, VA, PS-VA, PA-VA, IPS, PS-IPS, FFS, UB-FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는, -20℃ 이하부터 70℃ 이상까지, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하부터 80℃ 이상까지, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하부터 90℃ 이상까지의 네마틱 상을 가진다.
본원에서 "네마틱 상을 갖는"이라는 표현은, 한편으로는 스멕틱 상 및 결정화가 상응하는 저온에서 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 가열 시에도 여전히 네마틱 상으로부터 등명화가 일어나지 않는 것을 의미한다. 저온에서의 조사는 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고, 100 시간 이상 동안 전기-광학 용도에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에서 저장하여 확인한다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000 시간 이상인 경우, 매질은 이 온도에서 안정한 것으로 간주한다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500 시간 및 250 시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.
상기 액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20℃에서 30 ㎟·s-1 이하의 유동 점도(ν20)를 갖는다.
상기 액정 혼합물에서의 복굴절율(Δn)의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.13이다.
본 발명에 따른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -2.5 내지 -6.0의 Δε을 가지며, 이때 Δε은 유전 이방성을 나타낸다. 20℃에서의 회전 점도(γ1)는 바람직하게는 150 mPa·s 이하, 특히 120 mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 비교적 낮은 문턱 전압 값(V0)을 갖는다. 이는 바람직하게는 1.7 V 내지 3.0 V 범위, 특히 바람직하게는 2.5 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.3 V 이하이다.
본원에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 프레드릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로서 공지된 용량성 문턱값(V0)에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 전압 보전율 값을 갖는다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은, 보다 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질보다 낮은 전압 보전율을 보이며, 그 역도 성립된다.
본원에서, "양의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε > 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "중성 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "음의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε < - 1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 상기 화합물을 용해시키고, 각 경우에서 1 kHz에서 호메오트로픽 및 호모지니어스(homogeneous) 표면 정렬을 갖는 20 ㎛의 층 두께를 갖는 하나 이상의 시험 셀에서 생성된 혼합물의 전기용량을 측정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 V 내지 1.0 V이지만, 조사되는 개별 액정 혼합물의 용량성 문턱값보다 항상 낮다.
본원에서 제시된 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 제품, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PSA(중합체 지속된 VA) 및 PS-VA(중합체 안정화된 VA)에 적합하다. 이들은 또한, 음의 Δε를 갖는 IPS(평면내 스위칭) 및 FFS(프린지 필드 스위칭), 바람직하게는 UB-FFS에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이에서 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로, 그 자체가 하나 이상의 개별 화합물로 이루어진 2종의 성분 A 및 B를 포함한다.
성분 A는 상당한 음의 유전 이방성을 가지며, -0.5 이하의 유전 이방성을 네마틱 상에 제공한다. 이는, 하나 이상의 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 이외에, 이는 또한 하나 이상의 화학식 O-17의 화합물을 포함한다.
성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100 중량%, 특히 60 내지 100 중량%이다.
성분 A의 경우, 바람직하게는 -0.8 이하의 Δε 값을 갖는 하나(또는 그 이상)의 개별 화합물이 선택된다. 이 값은, 전체 혼합물 중 A의 비율이 작을수록 더 음의 값이어야 한다.
성분 B는 현저한 네마토젠성(nematogeneity)이고, 20℃에서 30 mm2·s-1 이하, 바람직하게는 25 mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는다.
다수의 적합한 화합물이 문헌으로부터 당업자에게 공지되어 있다. 화학식 O-17의 화합물이 특히 바람직하다.
성분 B에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18 mm2·s-1 이하, 바람직하게는 12 mm2·s-1 이하의 유동 점도를 갖는 극히 낮은 점도의 네마틱 액정이다.
성분 B는 모노트로픽(monotropic) 또는 에난티오트로픽(enantiotropic) 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며, 매우 저온으로 하강 시 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되면, 이들 물질의 네마토젠성은 성취되는 스멕틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.
상기 혼합물은 임의적으로 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 성분 C를 또한 포함할 수 있다. 이런 소위 양성 화합물은 일반적으로 전체 혼합물을 기준으로 20 중량% 이하의 양으로 음의 유전 이방성 혼합물 중에 존재한다.
본 발명에 따른 혼합물이 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 화합물 하나 이상을 포함하는 경우, 이들은 바람직하게는 하나 이상의 하기 P-1 내지 P-4의 화합물 군으로부터 선택되는 화합물이다:
Figure pct00060
상기 식에서,
R은 각각 탄소수 1 내지 6 또는 직쇄 알킬, 알콕시 또는 알켄일을 나타내고,
X는 F, Cl, CF3, OCF3, OCHFCF3 또는 CCF2CHFCF3, 바람직하게는 F 또는 OCF3을 나타낸다.
화학식 P-1 내지 P-4의 화합물은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물 중에서 2 내지 15 중량%, 특히 2 내지 10 중량%의 농도로 사용된다.
바람직하게는, 2 내지 15 중량%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 사용되는, 하기 화학식의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00061
.
또한, 이러한 액정 상은 18종 초과, 바람직하게는 18 내지 25종의 성분을 포함할 수 있다.
화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물 이외에, 상기 상은 바람직하게는 4 내지 15종, 특히 5 내지 12종, 특히 바람직하게는 10종 미만의, 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC 및 임의적으로 하나 이상의 화학식 O-17의 화합물을 포함한다.
화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물 및 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC 및 임의적으로 화학식 O-17의 화합물 이외에, 다른 성분들이 예를 들어 전체 혼합물 중에 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
다른 성분들은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토젠성 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의적으로는 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터 부류로부터의 공지된 물질로부터 선택된다.
이런 유형의 액정 상의 성분으로 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV의 화합물인 것을 특징으로 할 수 있다:
R20-L-G-E-R21 IV
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, 퀸아졸린 및 테트라하이드로퀸아졸린으로 형성된 기로부터의 탄소환형 또는 헤테로환형 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- 또는 C-C 단일 결합을 나타내고,
Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN을 나타내고,
R20 및 R21은, 각각 탄소수 18 이하, 바람직하게는 탄소수 8 이하의 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나, 다르게는 이들 라디칼 중 하나가 CN, NC, NO2, NCS, CF3, SF5, OCF3, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.
이들 화합물 중 대부분에서, R20 및 R21은 서로 상이하고, 이들 라디칼 중 하나는 보통 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환기들의 다른 변형체가 또한 일반적이다. 많은 이러한 물질 또는 이들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 모든 이러한 물질은 문헌으로부터 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 VA, PALC, PS-VA, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 혼합물은 예를 들면 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 또한 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
또한, 중합가능한 화합물, 소위 반응성 메소젠(RM)(예를 들어, 미국 특허 제 6,861,107 호에 개시됨)은, 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 중량% 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가된다. 이러한 혼합물은 또한, 예를 들어 미국 특허 제 6,781,665 호에 기술된 개시제를 임의적으로 포함할 수 있다. 상기 개시제, 예컨대 BASF로부터의 이르가녹스(Irganox-1076)는 바람직하게는 0 내지 1%의 양으로 중합가능한 화합물을 포함하는 혼합물에 첨가된다. 이러한 유형의 혼합물은, 반응성 메소젠의 중합이 액정 매질 혼합물에서 발생하도록 의도되는 소위 중합체-안정화된 VA 모드(PS-VA) 또는 PSA(중합체 지속된 VA)에 사용될 수 있다. 이를 위한 전제조건은, 액정 혼합물 자체가, RM이 중합되는 조건 하에서 똑같이 중합되는 어떠한 중합가능한 성분도 포함하지 않아야 한다는 것이다.
상기 중합은 바람직하게는 다음과 같은 조건 하에서 수행된다:
중합가능한 반응성 메조젠(RM)은, 정해진 기간 및 인가된 전압(전형적으로 10 V 내지 30 V 교류 전압, 60 Hz 내지 1 kHz 범위의 주파수)에서 정해진 강도의 UV-A 램프를 사용하여 셀 내에서 중합된다. 사용되는 UV-A 광원은 전형적으로 50 mW/㎠의 강도를 갖는 금속-할라이드 증기 램프 또는 고압 수은 램프이다.
이들은, 알켄일 또는 알켄일옥시 측쇄를 함유하는 액정 화합물, 예컨대 하기 화학식의 화합물이 중합되지 않는 조건이다:
Figure pct00062
.
본 발명에 따른 혼합물은 또한 통상적인 첨가제, 예를 들어 안정화제, 산화방지제, UV 흡수제, 나노입자, 마이크로입자 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는, 예를 들어 유럽 특허 출원 제 0 240 379 호에 기술된 바와 같은 일반적인 기하구조에 대응한다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 설명하도록 의도된다. 상기 및 하기에서 % 데이터는 중량%를 나타내고, 모든 온도는 섭씨로 제시된다.
본원 전반에 걸쳐, 1,4-사이클로헥실렌 고리 및 1,4-페닐렌 고리는 각각 하기와 같이 도시된다:
Figure pct00063
.
사이클로헥실렌 고리는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리이다.
본원 명세서 및 작업 실시예 전반에 걸쳐, 액정 화합물의 구조는 두문자로 제시된다. 달리 제시되지 않는 한, 화학식으로의 변환은 하기 표 1 내지 3에 따라 수행된다. 모든 라디칼 CnH2n +1, CmH2m +1 및 Cm'H2m' +1, 또는 CnH2n 및 CmH2m은 각각 각 경우에서 n, m, m' 또는 z개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이다. n, m, m' 및 z는 각각 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타낸다. 표 1에서, 개별 화합물의 고리 요소가 코딩되고, 표 2에서 가교 요소가 열거되고, 표 3에서 화합물들의 좌측부 쇄 또는 우측부 쇄가 제시된다.
표 1: 고리 요소
Figure pct00064
Figure pct00065
Figure pct00066
표 2: 가교 요소
Figure pct00067
표 3: 측쇄
Figure pct00068
화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물 이외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기 표 A에 제시되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 약어가 사용된다:
(n, m, m', 및 z는 각각, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고; (O)CmH2m+1은 OCmH2m +1 또는 CmH2m +1을 의미한다)
표 A
Figure pct00069
Figure pct00070
Figure pct00071
Figure pct00072
Figure pct00073
Figure pct00074
Figure pct00075
Figure pct00076
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
Figure pct00082
Figure pct00083
Figure pct00084
Figure pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 LC 매질은 통상적인 방식 자체로 제조된다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 목적하는 양을 유리하게는 승온에서 주성분 내에 용해시킨다. 또한, 유기 용매, 예를 들면 아세톤, 클로로폼 또는 메탄올 중의 성분들의 용액을 혼합한 다음, 완전히 혼합된 후에 용매를 예를 들면 증류에 의해 다시 제거할 수도 있다.
적합한 첨가제를 사용하여, 임의의 유형의, 예컨대 현재까지 개시된 ECB, VAN, IPS, GH 또는 ASM-VA LCD 디스플레이에 사용될 수 있도록 하는 방식으로 본 발명에 따른 액정 상을 개질할 수 있다.
상기 유전체는 또한, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제(예를 들어, UV 흡수제, 산화방지제, 나노입자 및 자유-라디칼 소거제)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정화제 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 혼합물에 적합한 안정화제는 특히 하기 표 B에 나열되어 있다.
예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료가 첨가될 수 있고, 또한 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥스옥시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보로네이트 또는 크라운 에터의 착물 염(예를 들어, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Volume 24, pages 249-258 (1973)] 참조)이 전도도를 향상시키기 위해 첨가되거나 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 조정하기 위한 물질이 첨가될 수 있다. 이러한 유형의 물질은 예를 들어 독일 특허 출원 제 22 09 127 호, 제 22 40 864 호, 제 23 21 632 호, 제 23 38 281 호, 제 24 50 088, 26 37 430 호, 및 제 28 53 728 호에 기술되어 있다.
하기 표 B는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 나타낸다. 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 사용된다.
하기 표 B는, 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가되는 가능한 도판트를 나타낸다. 혼합물은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%의 도판트를 포함한다.
표 B
Figure pct00089
Figure pct00090
예를 들어, 0 내지 10 중량%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제가 하기에 도시된다.
표 C
Figure pct00091
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
Figure pct00095
Figure pct00096
하기 표 D는, 바람직하게는 본 발명에 따른 LC 매질에서 반응성 메소젠성 화합물로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 도시한다. 본 발명에 따른 혼합물이 하나 이상의 반응성 화합물을 포함하는 경우, 이들은 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. 또한, 중합을 위해 개시제 또는 2 종 이상의 개시제들의 혼합물을 첨가하는 것이 필요할 수도 있다. 개시제 또는 개시제 혼합물은 바람직하게는 혼합물을 기준으로 0.001 내지 2 중량%의 양으로 첨가된다. 적합한 개시제는 예컨대 이르가큐어(BASF) 또는 이르가녹스(BASF)이다.
표 D
Figure pct00097
Figure pct00098
Figure pct00099
Figure pct00100
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
Figure pct00110
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 혼합물은, 바람직하게는 화학식 RM-1 내지 RM-98의 중합가능한 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함한다. 이 유형의 매질은, 특히 PS-FFS 및 PS-IPS 제품에 적합하다. 표 D에 도시된 반응성 메소젠들 중에서, 화합물 RM-1, RM-2, RM-3, RM-4, RM-5, RM-11, RM-17, RM-35, RM-41, RM-44, RM-62 및 RM-81이 특히 바람직하다.
하기 실시예는 본 발명을 한정하지 않고 설명하기 위한 것이다.
실시예
다르게 명시되지 않는 한, 본원의 모든 농도 및 % 값(HR, 명암 및 투과 값은 제외함)은 중량%로 표시되며, 용매 없이 전체 고체 또는 액정 성분들을 포함하는 전체 혼합물에 관한 것이다.
본원에서, 모든 값은 온도에 대한 것으로, 예를 들어 융점 T(C, N), 스멕틱(S)으로부터 네마틱(N) 상으로의 전이(T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨 온도(℃)로 나타내고, m.p.는 융점을 나타내고, cl.p.는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정 상태를 나타내고, N은 네마틱 상을 나타내고, S는 스멕틱 상을 나타내고, I는 등방성 상을 나타낸다. 이들 기호 사이의 숫자는 전이 온도를 나타낸다.
화합물의 광학 이방성 Δn을 결정하는데 사용되는 호스트 혼합물은 상업적 혼합물 ZLI-4792(메르크 카게아아)이다. 유전 이방성 Δε은 상업적 혼합물 ZLI-2857을 사용하여 결정된다. 조사할 화합물의 물리적 데이터는, 조사할 화합물을 첨가한 후의 호스트 혼합물의 유전 상수의 변화 및 사용된 화합물의 100%로의 외삽으로부터 수득된다. 일반적으로, 용해도에 의존하여, 조사할 화합물의 10%를 호스트 혼합물에 용해시킨다.
달리 지시되지 않는 한, 부 또는 % 데이터는 중량부 또는 중량%를 나타낸다.
상기 및 하기에서,
ne는 20℃ 및 589nm에서의 이상 굴절률을 나타내고,
no는 20℃ 및 589nm에서의 통상의 굴절률을 나타내고,
Δn은 20℃ 및 589nm에서의 광학 이방성을 나타내고,
e는 20℃ 및 1kHz에서 방향자에 수직인 유전체 자화율을 나타내며,
e는 20℃ 및 1kHz에서 방향자에 평행한 유전체 자화율을 나타내며,
Δε은 20℃ 및 1kHz에서의 유전 이방성을 나타내고,
cl.p., T(N,I)는 등명점[℃]을 나타내고,
γ1은 20℃에서 측정한 회전 점도[mPa·s]이며, 자기장 내에서의 회전 방법에 의해 구해지고,
K1은 20℃에서 "스플레이" 변형률[pN]의 탄성 상수이고,
K2는 20℃에서의 "비틀림" 변형률[pN]의 탄성 상수이고,
K3은 20℃에서의 "굽힘" 변형률[pN]의 탄성 상수이고,
LTS는 1 mL의 혼합물을 함유하는 보틀(bottle)에서 결정되는 저온 안정성(네마틱 상)을 나타내고(다중 결정),
HR20은 20℃에서의 "전압 유지율"[%]을 나타내고,
HR100은 100℃에서의 "전압 유지율"[%]을 나타낸다.
본원에서의 모든 농도는, 달리 명시되지 않는 한, 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.
"LTS"라고도 하는 저온 안정성, 즉 저온에서 개별 성분의 자발적 결정화에 대한 LC 혼합물의 안정성을 조사하기 위해, LC/RM 혼합물 1 mL를 함유하는 바이알을 0℃ 내지 -30℃의 온도에 저장하고, 혼합물이 결정화되어 있는지 정기적으로 점검한다.
VHR 값은 다음과 같이 측정한다: 적절한 경우, 화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물을 LC 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성된 혼합물을 TN-VHR 시험 셀에 도입한다(90℃에서 문지름, TN 폴리이미드 정렬 층(예컨대, SE 2414 닛산 케미칼스(Nissan Chemicals), 또는 AL-16301, JSR, 층 두께 d는 약 6μm)). HR 값은 실온(RT) 또는 1V, 60Hz, 64μs 펄스에서 0.5시간 또는 2시간 동안 UV(햇빛 시험) 노출 전후 100℃에서 5분 후에 측정한다(측정 장비: 오트로닉-멜처스(Autronic-Melchers) VHRM-105).
소위 "HTP"는 LC 매질(μm 단위)에서 광학 활성 또는 키랄 물질의 나선형 비틀림 파워를 나타낸다. 달리 명시되지 않는 한, HTP는 시판중인 네마틱 LC 호스트 혼합물 MLC-6260(메르크 카게아아(Merck KGaA))에서 20℃의 온도에서 측정된다.
모든 물리적 특성은 명시적으로 달리 명시되지 않는 한 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status November 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되고 20℃의 온도에서 적용된다.
혼합물 실시예
실시예 M1
Figure pct00111
하기 화합물 I-1을 다양한 농도의 실시예 1에 따른 혼합물에 첨가하고, 상기 조건 하에서 VHR을 측정한다:
Figure pct00112
.
Figure pct00113
실시예 M2
Figure pct00114
하기 화합물 I-2를 다양한 농도의 실시예 2에 따른 혼합물에 첨가하고, 상기 조건 하에서 VHR을 측정한다:
Figure pct00115
.
Figure pct00116
Figure pct00117
실시예 M3 내지 M10에 따른 혼합물을 사용하여 전압 유지율에 대해 유사한 결과를 얻었다.
실시예 M3
하기 LC 혼합물을 600 ppm의 화학식 I-1의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00118
실시예 M4
하기 LC 혼합물을 1000 ppm의 화학식 I-2의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00119
실시예 M5
하기 LC 혼합물을 400 ppm의 화학식 I-1의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00120
실시예 M6
하기 LC 혼합물을 2000 ppm의 화학식 I-2의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00121
실시예 M7
하기 LC 혼합물을 2000 ppm의 화학식 I-2의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00122
실시예 M8
하기 LC 혼합물을 2000 ppm의 화학식 I-2의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00123
실시예 M9
하기 LC 혼합물을 2000 ppm의 화학식 I-2의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00124
실시예 M10
하기 LC 혼합물을 2000 ppm의 화학식 I-1의 화합물로 안정화하였다.
Figure pct00125

Claims (19)

  1. 하기 화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물을 포함하고, 추가로, 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극성 화합물들의 혼합물에 기초한 액정 매질:
    Figure pct00126

    Figure pct00127

    상기 식에서,
    R2A, R2B 및 R2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고, 여기서 이들은 비치환되거나, CN 또는 CF3에 의해 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되며, 또한, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기는 O 원자가 서로 직접 결합되지 않는 방식으로 -O-, -S-,
    Figure pct00128
    , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-0- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
    L1 내지 L4는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
    Z2 및 Z2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -CF=CF-, 또는 -CH=CHCH2O-, 바람직하게는 단일 결합, -OCH2- 또는 -CH2CH2-를 나타내고,
    p는 0, 1 또는 2를 나타내고,
    q는 0 또는 1을 나타내고,
    v는 1 내지 6을 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00129

    Figure pct00130

    Figure pct00131

    Figure pct00132

    Figure pct00133

    Figure pct00134

    Figure pct00135

    Figure pct00136

    Figure pct00137

    Figure pct00138

    상기 식에서,
    알킬 및 알킬*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00139

    상기 식에서,
    R31 및 R32는 각각, 서로 독립적으로, 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
    Figure pct00140

    Figure pct00141

    를 나타내고,
    Z3은 단일 결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C2F4-, -C4H9-, 또는 -CF=CF-를 나타낸다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00142

    Figure pct00143

    상기 식에서,
    R, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 제 1 항에서 R2A에 대해 기재된 의미를 갖고,
    "알킬"은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,
    s는 1 또는 2를 나타낸다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00144

    Figure pct00145

    Figure pct00146

    상기 식에서,
    R은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
    m은 1 내지 6을 나타낸다.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 O-1 내지 O-18의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00147

    Figure pct00148

    상기 식에서, R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, 제 1 항에서 R2A에 대해 기재된 의미를 갖는다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 O-6, O-7 및 O-17의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00149

    상기 식에서,
    R1은 각각 1 내지 6개 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
    R2는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알켄일을 나타낸다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00150

    상기 식에서,
    R11, R12 및 R13은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,
    추가로, R12 및 R13은 또한 할로겐을 나타내고,
    Figure pct00151

    Figure pct00152

    를 나타내고,
    i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 BF-1 및 BF-2의 화합물 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00153

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각, 서로 독립적으로, R2A의 의미를 갖고,
    c는 0, 1 또는 2를 나타내고,
    d는 1 또는 2를 나타낸다.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 혼합물 중의 화학식 I-1 또는 화학식 I-2의 화합물의 비율이 상기 혼합물을 기준으로 50 내지 10000 ppm인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 중합가능한 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제가 자유-라디칼 소거제, 산화방지제 및/또는 안정화제의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기의 군으로부터 선택되는 안정화제 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00154

    Figure pct00155

    Figure pct00156

    Figure pct00157

    Figure pct00158

    Figure pct00159
    .
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 안정화제를 0 내지 10 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법으로서,
    화학식 I-1의 화합물 및/또는 화학식 I-2의 화합물을 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 하나 이상의 추가의 액정 화합물과 혼합하고, 임의적으로 하나 이상의 첨가제 및 임의적으로 하나 이상의 중합가능한 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 전기-광학(electro-optical) 디스플레이에서의 용도.
  18. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동-매트릭스 어드레싱을 갖는 전기-광학 디스플레이.
  19. 제 18 항에 있어서,
    VA, PSA, PA-VA, PS-VA, PALC, IPS, PS-IPS, FFS, UB-FFS 또는 PS-FFS 디스플레이인 것을 특징으로 하는 전기-광학 디스플레이.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017195585A1 (ja) * 2016-05-10 2018-05-24 Dic株式会社 液晶表示素子
JP2019077792A (ja) * 2017-10-25 2019-05-23 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
WO2019110636A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-13 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE795849A (fr) 1972-02-26 1973-08-23 Merck Patent Gmbh Phases nematiques modifiees
US3814700A (en) 1972-08-03 1974-06-04 Ibm Method for controllably varying the electrical properties of nematic liquids and dopants therefor
DE2450088A1 (de) 1974-10-22 1976-04-29 Merck Patent Gmbh Biphenylester
DE2637430A1 (de) 1976-08-20 1978-02-23 Merck Patent Gmbh Fluessigkristallines dielektrikum
DE2853728A1 (de) 1978-12-13 1980-07-17 Merck Patent Gmbh Fluessigkristalline carbonsaeureester, verfahren zu ihrer herstellung, diese enthaltende dielektrika und elektrooptisches anzeigeelement
FR2595157B1 (fr) 1986-02-28 1988-04-29 Commissariat Energie Atomique Cellule a double couche de cristal liquide, utilisant l'effet de birefringence controlee electriquement et procede de fabrication d'un milieu uniaxe d'anisotropie optique negative utilisable dans cette cellule
JPH03255423A (ja) * 1990-01-12 1991-11-14 Takiron Co Ltd 調光材
JPH08176549A (ja) * 1994-12-22 1996-07-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 耐紫外線液晶材料及び液晶表示装置
CN1327279C (zh) 2002-02-04 2007-07-18 夏普株式会社 液晶显示装置及其制造方法
EP1378557B1 (de) 2002-07-06 2007-02-21 MERCK PATENT GmbH Flüssigkristallines Medium
DE102004012970A1 (de) * 2003-04-11 2004-10-28 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
JP2005298733A (ja) * 2004-04-14 2005-10-27 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
JP5379974B2 (ja) * 2004-07-02 2013-12-25 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 液晶媒体、およびそれを備える電気光学的ディスプレイ
JP4857543B2 (ja) * 2004-10-29 2012-01-18 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
CN103382392B (zh) * 2005-08-09 2016-01-27 默克专利股份有限公司 液晶介质
JP5141947B2 (ja) * 2007-06-29 2013-02-13 Dic株式会社 ネマチック液晶組成物及びこれを用いた液晶表示素子
CN101608120B (zh) * 2008-07-08 2013-05-15 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种向列型液晶组合物
DE102011013007A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium und Elektrooptische Anzeige
KR102088166B1 (ko) * 2011-03-29 2020-03-12 메르크 파텐트 게엠베하 액정 매질
EP2722380B1 (de) * 2012-10-18 2018-02-21 Merck Patent GmbH Flüssigkristallines Medium, Methode zu seiner Stabilisierung und Flüssigkristallanzeige
EP2848676B1 (en) * 2013-09-12 2017-07-26 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium

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