KR20170040106A - 액정 조성물 - Google Patents

액정 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20170040106A
KR20170040106A KR1020160125874A KR20160125874A KR20170040106A KR 20170040106 A KR20170040106 A KR 20170040106A KR 1020160125874 A KR1020160125874 A KR 1020160125874A KR 20160125874 A KR20160125874 A KR 20160125874A KR 20170040106 A KR20170040106 A KR 20170040106A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
formula
crystal composition
additive
ring
Prior art date
Application number
KR1020160125874A
Other languages
English (en)
Inventor
이선희
김봉희
조태표
김병욱
Original Assignee
주식회사 동진쎄미켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 주식회사 동진쎄미켐
Publication of KR20170040106A publication Critical patent/KR20170040106A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001—Cyclohexane rings
    • C09K19/3003—Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3004—Cy-Cy

Abstract

본 발명은 액정 조성물에 관한 것이다. 상기 액정 조성물은 제반 물성이 우수한 모체 액정에 특별한 첨가제를 조합하여 열 또는 자외선에 장시간 노출되어도 높은 VHR을 나타내며, 이에 따라 매우 높은 신뢰성을 보증할 수 있다. 그리고, 이러한 액정 화합물 및 첨가제의 조합을 통해 다양한 액정표시장치, 예를 들어 TN, STN, IPS, FFS 또는 PLS 모드 등의 액정표시장치에 최적화된 액정 조성물을 제공할 수 있다.

Description

액정 조성물{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION}
본 발명은 TFT LCD (thin film transistor liquid crystal display)에 적용 가능한 액정 조성물로서 자외선(UV) 및 열에 강한 액정 조성물에 관한 것이다. 이러한 액정 조성물의 특징으로 인해 TFT LCD를 장시간 사용하는데 있어 발생할 수 있는 얼룩 및 잔상 등을 효과적으로 개선 가능하다.
TFT LCD에서는 일정 주기(예를 들면, 60Hz, 120Hz 또는 240Hz)동안 픽셀(pixel) 내에 전압을 인가하도록 되어있다. 이러한 구동 방식에서 비선택 기간 동안에 액정층은 외부전원과 플로팅(floating) 상태에 있다. 선택 기간 동안에 화소의 액정층에 충전된 전하는 비선택 기간 동안에 액정의 내부저항으로 방전된다. 화소 내 전극이 플로팅된 상태에서 액정층이 충전된 전압을 유지하는 정도를 VHR (Voltage holding ratio; 전압 보전율)이라고 하며, VHR의 개념을 도 1에 나타내었다.
TFT LCD에서 VHR이 낮을수록 잔상 및 얼룩에 취약해 진다. VHR의 저하를 가져오는 원인에는 여러 가지 이유가 있다. 예를 들면, 액정 조성물 내 이온의 함유량이 높은 경우, 액정 조성물 비저항이 낮은 경우 혹은 액정 조성물에 시아노(CN) 화합물처럼 극성이 지나치게 높은 액정 화합물이 포함된 경우 VHR은 감소한다. 또한, 액정 조성물이 장시간 열 또는 UV에 노출되어 상기 조성물 내의 특정 물질이 열화되면 이로부터 발생하는 극성 물질, 이온 등에 의해서도 VHR이 감소될 수 있다. 특히, 열 또는 UV에 의해 특정 물질이 열화되는 경우에는 매우 적은 양의 변질에 의해서도 VHR이 치명적으로 감소될 수 있다. 하지만, 액정 조성물 내의 어떠한 물질이 어떠한 경로를 통해 변질되는지 그 원인을 명확히 규명하기 어려워 높은 신뢰성을 나타내는 액정 조성물을 제공하기 위한 노력이 계속되고 있다.
본 발명에서는 제반 물성이 우수한 모체 액정에 특별한 첨가제를 조합하여 열 및 자외선에 의한 열화 현상을 최소화하고 이에 따라 VHR을 현저하게 개선시킨 액정 조성물을 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 액정 조성물 등에 대해 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물 및 화학식 2로 표시되는 제 2 액정 화합물을 포함하는 모체 액정; 및 화학식 3으로 표시되는 제 1 첨가제 및 화학식 4로 표시되는 제 2 첨가제를 포함하는 첨가제를 포함하는 액정 조성물이 제공된다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00001
Figure pat00002
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이고, o는 0 또는 1이며,
상기 화학식 3 에서, R2는 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이고, 고리 A는 페닐렌 또는 사이클로헥실렌이거나, 혹은 사이클로헥실렌의 적어도 한 개의 메틸렌(CH2)이 산소로 치환된 헤테로고리이고, p는 0 또는 1이며,
상기 화학식 4에서, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 12의 정수이다.
본 명세서에서 특별한 제한이 없는 한 다음 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.
할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)일 수 있다.
알킬 라디칼은 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬 라디칼일 수 있다. 구체적으로, 알킬 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 사이클로헥실 또는 이들의 구조 이성질체 등일 수 있다.
그리고, 특별한 제한이 있을 경우, 알킬 라디칼은 알킬 라디칼 중 1개 이상의 H가 할로겐으로 치환된 라디칼로 대체될 수 있다. 일 예로, 에틸 라디칼(-CH2CH3)의 모든 H가 F로 치환된 퍼플루오로에틸 라디칼(-CF2CF3)로 대체될 수 있다.
또한, 특별한 제한이 있을 경우, 알킬 라디칼은 알킬 라디칼 중 하나 이상의 -CH2-가 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-, -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-로 치화된 라디칼로 대체될 수 있다. 일 예로, 에틸 라디칼은 에틸 라디칼(-CH2-CH2-H)의 -CH2-가 -CH=CH-로 치환된 알릴 라디칼(-CH2-CH=CH-H)에 의하여 대체될 수 있다. 단, 상기 라디칼 중 하나 이상의 -CH2-는 산소 원자들이 직접 연결되지 않도록 상술한 치환기로 치환될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물은 고유전율을 나타내며 저온안정성과 회전점도가 매우 우수한 특징을 나타낸다. 이러한 제 1 액정 화합물로는 하기 화학식 1-1로 표시되는 액정 화합물과 하기 화학식 1-2로 표시되는 액정 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 액정 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00005
[화학식 1-2]
Figure pat00006
상기 화학식 1-1 및 1-2에서, R1은 화학식 1과 동일하게 정의되며, 구체적으로 에틸(ethyl) 또는 프로필(propyl)일 수 있다.
상기 제 1 액정 화합물의 사용 함량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 모체 액정 100 중량부에 대해 약 1 내지 50 중량부로 조절되어 고유전율 및 뛰어난 저온 안정성을 나타내는 액정 조성물을 제공할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 제 2 액정 화합물은 저점성을 나타낼 수 있다. 이러한 제 2 액정 화합물은 상술한 제 1 액정 화합물과 함께 사용되어 우수한 저온안정성을 나타낼 뿐 아니라 유전율 이방성에 대한 회전점도의 비율이 현저하게 낮은 특징을 나타낼 수 있다. 이러한 특징으로 인해 상기 제 1 및 제 2 액정 화합물은 TFT LCD에서 동영상 구현에 적합한 액정 조성물을 제공할 수 있다.
상기 제 2 액정 화합물의 사용 함량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 모체 액정 100 중량부에 대해 약 5 내지 50 중량부로 조절되어 유전율 이방성에 대한 회전점도의 비율이 충분히 낮은 액정 조성물을 제공할 수 있다.
하지만, 본 발명자들의 연구를 통해 상기 화학식 1과 같이 CF2O 연결기를 포함하는 액정 화합물 또는 상기 화학식 2와 같이 말단에 이중결합을 포함하는 액정 화합물은 고온 또는 자외선에 장기간 노출되는 경우 열화되어 VHR이 저하시키는 문제가 있음이 확인되었다. 특히, 상기 화학식 1과 같이 CF2O 연결기를 포함하는 액정 화합물과 상기 화학식 2와 같이 말단에 이중결합을 포함하는 액정 화합물을 함께 사용하면 고온 또는 자외선에 의한 액정 조성물의 열화 정도는 가속화 되고 VHR 저하 현상은 보다 심각해지는 문제가 발생하였다. 또한, 본 발명자들은 추가적인 실험을 통해 화학식 1과 같이 CF2O 연결기와 근접한 위치에 메틸기(CH3)가 존재하는 경우 자외선에 의한 열화가 더욱 심해진다는 점도 확인하였다. 이러한 실험 결과는 후술하는 실시예를 통해 확인할 수 있다.
구체적으로, 후술하는 실시예 항목의 표 2를 참조하면, 하기 화학식 1-0으로 표시되는 액정 화합물을 사용한 모체 액정 2에 비해 상기 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 사용한 모체 액정 4에서 자외선 처리 후 VHR 값이 더 낮게 나타남이 확인된다.
[화학식 1-0]
Figure pat00007
상기 화학식 1-0에서, R1은 화학식 1과 동일하게 정의된다.
그리고, 후술하는 실시예 항목의 표 2를 참조하면, 화학식 2의 구조에서 말단에 비닐기 대신 알킬기가 결합되어 있는 액정 화합물(BB-3.2 및 BB-3.4)을 사용한 모체 액정 1 및 3의 경우에는 제 1 및 제 2 액정 화합물을 포함하는 모체 액정 4에 비해 자외선 및 열 안정성이 우수함이 확인된다.
하지만, 본 발명자들은 후술하는 바와 같이 특별한 첨가제를 사용하여 상기 제 1 및 제 2 액정 화합물에 의해 저하된 신뢰성을 충분히 회복시킬 수 있으며, 이와 함께 상기 제 1 및 제 2 액정 화합물로 인해 우수한 제반 물성을 구현할 수 있는 액정 조성을 제공할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
발명의 일 구현예에 따른 액정 조성물은 상술한 특별한 첨가제로서 상기 화학식 3으로 표시되는 제 1 첨가제와 상기 화학식 4로 표시되는 제 2 첨가제를 포함한다.
구체적으로, 상기 제 1 첨가제는 열에 의해 발생하는 라디칼을 포착하여 추가적인 연쇄 반응을 방지하는 산화 방지제이다. 상기 제 1 첨가제는 이러한 특성으로 인해 제 1 및 제 2 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 열적 안정성을 증가시킬 수 있다.
이러한 제 1 첨가제로는 하기 화학식 3-1 내지 화학식 3-4로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00008
[화학식 3-2]
Figure pat00009
[화학식 3-3]
Figure pat00010
[화학식 3-4]
Figure pat00011
상기 화학식 3-2 내지 3-4에서, R2는 화학식 2와 동일하게 정의된다.
상기 제 1 첨가제는 액정상을 가지지 않고, 히드록시기(OH)를 포함하여 모체 액정 100 중량부에 대해 0.005 내지 0.05 중량부로 사용될 수 있으며, 더욱 적절하게는 모체 액정 100 중량부에 대해 0.01 내지 0.05 중량부로 사용될 수 있다.
상기 화학식 4로 표시되는 제 2 첨가제는 외부에서 입사되는 자외선 등을 흡수할 수 있어 액정 화합물이 자외선 등에 의해 열화되는 현상을 방지하는 UV 흡수제로 사용될 수 있다.
이러한 제 2 첨가제로는 하기 화학식 4-1 및 화학식 4-2로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00012
[화학식 4-2]
Figure pat00013
상기 제 2 첨가제는 자외선을 흡수하여 액정 조성물의 UV 안정성을 향상시키는 효과가 우수하나, 과량으로 사용 시 액정 조성물의 열적 안정성 및 제반 물성을 저하시키는 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 첨가제는 모체 액정 100 중량부에 대해 0.005 내지 0.2 중량부 또는 보다 적절하게 0.01 내지 0.05 중량부로 사용될 수 있다.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 액정 조성물은 하기 화학식 5로 표시되는 제 3 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00014
상기 화학식 5에서, R3는 수소, 산소, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이고, q는 1 내지 12의 정수이다.
상기 제 3 첨가제는 자외선에 인해 발생되는 라디칼을 포착하여 추가적인 연쇄 반응을 막아주는 역할을 하며, HALS (hindered Amine Light Stabilizer)라고 명명되기도 한다. 상기 제 3 첨가제는 필수 성분은 아니지만, 상기 제 2 첨가제만으로 충분한 UV 안정성을 확보하기 어려운 경우 추가적으로 사용할 수 있다.
상기 제 3 첨가제로는 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상이 사용될 수 있다.
Figure pat00015
[화학식 5-1]
Figure pat00016
[화학식 5-2]
Figure pat00017
[화학식 5-3]
상술한 바와 같이 발명의 일 구현예에 따른 액정 조성물은 우수한 열 안정성 및 UV 안정성을 나타내기 위해 제 1 및 제 2 첨가제를 필수적으로 포함하며, 추가적으로 UV 안정성을 보다 향상시키기 위해 제 3 첨가제를 포함할 수 있다.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 액정 조성물은 제 1 및 제 2 액정 화합물 외에 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 다양한 액정 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 만일, 상기 액정 조성물이 TFT LCD에 적용되는 것이라면 하기 화학식 6 내지 화학식 9로 표시되는 액정 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 액정 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 보다 적절하게는 하기 화학식 6 내지 9로 표시되는 액정 화합물의 군에서 3 종 이상의 액정 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00018
[화학식 7]
Figure pat00019
[화학식 8]
Figure pat00020
[화학식 9]
Figure pat00021
상기 화학식 6 내지 9에서, R4, R5, R6, R7, R8 및 R9는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이거나, 혹은 상기 라디칼 중 1개 이상의 H가 할로겐으로 치환되거나 또는 하나 이상의 -CH2-가 산소 원자들이 직접 연결되지 않도록 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체된 라디칼이고,
X2 및 X6는 각각 독립적으로 F, Cl, CF3, CHF2, CH2F 또는 OCF3이며,
X1, X3, X4, X5 및 X7는 각각 독립적으로 H 또는 F이고,
고리 D, 고리 E, 고리 F, 고리 G, 고리 H 및 고리 I는 각각 독립적으로 하기 구조 중 어느 하나이며,
Figure pat00022
고리 B 및 고리 C는 각각 독립적으로 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이되, 상기 화학식 6으로부터 도출되는 구조 중 화학식 2의 구조는 제외된다.
상기 발명의 일 구현예에 따르면, 양의 유전율 이방성을 가지면서 자외선과 열에 노출되더라도 안정적인 신뢰성을 나타내는 액정 조성물을 얻을 수 있다. 이러한 액정 조성물은 TFT LCD의 액정 용도로 사용 가능하다. 그리고, 상기 액정 조성물은 수직 전계 모드 또는 수평 전계 모드의 액정표시장치에 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 액정 조성물은 TN (Twist nematic), STN (Super-twisted nematic), IPS (In-plane switching), FFS (Fringe field switching), PLS (Plane line switching), AH-IPS (advanced high-performance IPS), PSA (Polymer sustained alignment) 등 다양한 LCD 모드에 사용 가능하다.
발명의 일 구현예에 따른 액정 조성물은 제반 물성이 우수한 모체 액정에 특별한 첨가제를 조합하여 열 또는 자외선에 장시간 노출되어도 높은 VHR을 나타내며, 이에 따라 매우 높은 신뢰성을 보증할 수 있다. 발명의 일 구현예에 따른 액정 화합물 및 첨가제의 조합을 통해 다양한 액정표시장치, 예를 들어 TN, STN, IPS, FFS 또는 PLS 모드 등의 액정표시장치에 최적화된 액정 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 픽셀 내 선택 시간 및 비선택(t) 시간 동안의 전압 그래프로 VHR의 개념을 이해하기 위한 도면이다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
하기에서 제조된 액정 조성물의 물성을 하기 기재된 방법을 이용하여 평가하였다.
1) 투명점
투명점을 측정하고자 하는 액정 조성물을 스포이드로 슬라이드 글라스 위에 한 방울 떨어뜨린 후, 커버 글라스로 덮어 투명점 측정을 위한 샘플을 제조하였다.
METTLER TOLEDO FP90 온도 조정기가 달린 기구에 상기 샘플을 넣고, FP82HT Hot stage로 온도를 3℃/min의 속도로 올리면서 샘플의 변화를 관찰하였다. 샘플에 구멍이 생기는 지점의 온도를 기록하고, 이와 같은 작업을 3회 반복하여 평균 값을 도출하였다. 그리고, 이 값을 액정 조성물의 투명점으로 규정하였다.
2) 유전율 이방성(△ε)
4㎛ 수평, 수직 시편에 실시예 및 비교예의 액정 조성물을 혼입한 후 1kHz, 0.3V에서 수평, 수직 유전율을 구하고 수직 유전율에서 수평 유전율을 감하여 20℃에서 유전율 이방성을 구하였다.
3) 굴절율 이방성(△n)
액정 조성물의 굴절률 이방성은 20℃에서 589nm 파장의 광을 사용하여 접안경에 편광판을 장착한 아베 굴절계로 측정하였다. 주프리즘의 표면을 한 방향으로 러빙한 후, 측정 대상인 액정 조성물을 주프리즘에 적하하였다. 이후, 레시틴을 이용하여 액정 조성물의 액정 분자를 수직으로 배향한 다음, 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행할 때의 굴절률(n∥)과 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때의 굴절률(n⊥)을 측정하였다. 그리고, 상기 굴절률 값을 식 1에 대입하여 굴절률 이방성(△n)을 측정하였다.
[식 1]
△n = n∥ - n⊥
4) 회전점도
2 장의 유리 기판의 ITO 패턴이 형성된 면에 수평 배향제를 도포하여 수평 배향막을 형성하였다. 이어서, 수평 배향막이 서로 마주보며 2 장의 유리 기판 사이의 간격(셀 갭)이 20㎛가 되도록 2 장의 유리 기판 중 어느 하나의 기판에 스페이서를 도포한 후 2 장의 유리 기판을 합착시켰다. 그리고, 이 소자에 액정 조성물을 주입하고, 자외선으로 경화시키는 접착제로 밀폐하였다. 이후, ESPEC Corp.에서 제조한 온도 controller(Model SU-241)를 장착한 Toyo Corp.의 Model 6254 장비를 사용하여, 이 소자의 20℃에서 회전점도를 측정하였다.
5) VHR (Voltage holding ratio; 전압 보전율)
전극 및 수평 배향막이 형성된 2개의 기판을 4 ㎛의 셀 갭을 갖도록 합착한 다음 액정 조성물을 주입하여 액정 셀을 제조하였다. 100℃에서 상기 액정 셀에 1V의 전압을 60 us간 인가하고, 60Hz 단위로 액정 셀의 전압 보전율(VHR)을 측정하였다.
6) UV 안정성 평가
상기 5) 항목의 전압 보전율(VHR)을 평가하기 전, 액정 셀에 파장이 365 nm (15mW)인 광을 20J 가하였다. 이때, 온도는 상온을 유지하였다. 이후, 상기 5) 항목에 따라 UV 처리된 액정 셀의 전압 보전율(VHR)을 측정하였다. 이렇게 측정된 값을 UV 처리 전의 액정 셀에 대한 전압 보전율 값과 비교함으로써 UV 안정성을 평가하였다.
7) 열 안정성 평가
상기 5) 항목의 전압 보전율(VHR)을 평가하기 전, 액정 셀을 120℃로 24 시간 동안 가열하였다. 이후, 상기 5) 항목에 따라 열 처리된 액정 셀의 전압 보전율(VHR)을 측정하였다. 이렇게 측정된 값을 열 처리 전의 액정 셀에 대한 전압 보전율 값과 비교함으로써 열 안정성을 평가하였다.
실시예 및 비교예 : 액정 조성물의 제조
실시예 및 비교예에서 사용되는 액정 화합물은 코드로 표시된다. 상기 코드는 액정 화합물의 중심그룹을 이루는 환의 기호를 왼쪽부터 순차로 기재하고, 상기 중심그룹의 환을 연결하는 연결그룹을 순서에 맞게 기재한 후, 말단그룹을 오른쪽에 기재하여 작성한다. 이때, 중심그룹의 환과 중심그룹의 환을 연결하는 연결그룹 사이에는 별도의 구분 표시가 없으나, 중심그룹과 말단그룹 사이는 "-"을 기재하여 구분하며, 양 말단그룹은 "."을 기재하여 구분한다. 물질의 개별적인 약식 기호(코드)는 하기 표 1에 정리하였다.
Figure pat00023
상기 표 1을 참고하면, 다음 코드는 하기 표시된 구조의 액정 화합물을 의미한다.
AEXE1-3.F:
Figure pat00024
ACEXE1-3.F:
Figure pat00025
BB-3.V:
Figure pat00026
BB-3.U1:
Figure pat00027
구분 항목 모체
액정 1		 모체
액정 2		 모체
액정 3		 모체
액정 4		 모체
액정 5
물질
조성
(중량부)		 AEXE1-3.F 10 10 20
ACEXE1-2.F 5
ACEXE1-3.F 10 10 10
BB-3.V 25 25 25
BB-3.2 15 15
BB-3.4 10 10
AEXE-3.F 10
ACEXE-3.F 10
BAA-3.2 5 5 5 5
BAA-5.2 5 5 5 5 5
BBA-3.1 10 10 10 10 5
ACA-3.F 5 5 5 5 5
ACA-2.3 5 5 5 5 5
BAC-3.F 5 5 5 5
BAE-3.F 10 5 5 5 5
BBE-2.F 15 5 5 5 5
BBE-3.F 10 5 5 5 5
BBCE-3.F 5 5 5 5 5
기본
물성		 투명점[℃] 96.9 92.5 94.3 93.7 73.0
△n 0.1088 0.1287 0.1265 0.1285 0.1255
Δε 5.6 9.5 9.1 9.4 13.5
회전점도 115 120 100 110 115
유전율 이방성에 대한 회전점도 비율
(회전점도/Δε)		 20.54 12.63 10.99 11.70 8.52
신뢰성(VHR) 초기 VHR 값 97 91 93 91 91
UV 안정성
(UV처리 후 VHR 값)		 93 78 82 73 68
열 안정성
(열처리 후 VHR 값)		 96 87 91 87 83
상기 표 2를 참조하면, 모체 액정 1에 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 첨가한 모체 액정 3 내지 5는 모체 액정 1에 비하여 상당히 증가한 유전율 이방성을 나타냄에도 불구하고 동등하거나 더 낮은 회전점도를 나타낸다. 이로써, 상기 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물은 유전율 이방성에 대한 낮은 회전점도를 나타낼 수 있는 핵심적인 성분임이 확인된다.
한편, 모체 액정 1에 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 첨가하거나(모체 액정 3) 혹은 모체 액정 1에 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물과 화학식 2로 표시되는 제 2 액정 화합물을 모두 첨가하는 경우 (모체 액정 4 및 5) UV 및 열 안정성이 저하될 수 있음이 확인된다.
모체 액정 2와 모체 액정 4를 비교하면, 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 첨가하는 경우 (모체 액정 4) 화학식 1-0으로 표시되는 액정 화합물을 첨가한 경우 (모체 액정 2) 보다 UV 안정성이 더욱 열악해짐이 확인된다.
구분 항목 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 실시예 1 실시예 2
물질
조성		 모체 액정 4 100 100 100 100 100 100
화학식 3-1 0.04 0.04 0.04
화학식 4-1 0.04 0.04 0.04
화학식 5-1 0.04 0.04
신뢰성
(VHR)		 초기 VHR 값 91 92 93 90 90 92
UV 안정성
(UV처리 후 VHR 값)		 73 73 79 86 88 90
열 안정성
(열처리 후 VHR 값)		 87 92 88 85 90 92
상기 표 3을 참조하면, 산화 방지제인 상기 화학식 3-1로 표시되는 첨가제만 첨가하거나 (비교예 2), UV 흡수제인 상기 화학식 4-1의 첨가제만 첨가하거나 (비교예 4), 혹은 HALS (hindered amine light stabilizer)로서 상기 화학식 5-1의 첨가제만 첨가한 경우 (비교예 3) 모체 액정 4의 신뢰성을 회복시키기 못하였으나, 실시예 1 및 2에서는 모체 액정 4의 신뢰성을 충분히 회복시켰음이 확인된다.
구분 항목 비교예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
물질
조성		 모체 액정 4 100 100 100 100 100 100
화학식 3-1 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
화학식 4-1 0.01 0.04 0.08 0.12 0.20
화학식 5-1
신뢰성
(VHR)		 초기 VHR 값 92 90 90 90 91 92
UV 안정성
(UV처리 후 VHR 값)		 73 80 88 89 90 90
열 안정성
(열처리 후 VHR 값)		 92 88 90 89 88 92
상기 화학식 4로 표시되는 첨가제의 사용 함량에 따른 신뢰성을 확인하기 위해 상기 표 4와 같이 비교예 2 및 실시예 3 내지 7의 액정 조성물을 제조하고 이의 UV 안정성과 열 안정성을 평가하였다. 상기 표 4를 참조하면, UV 흡수제인 상기 화학식 4-1의 첨가제는 모체 액정 100 중량부에 대해 0.01 중량부만 첨가되어도 액정 조성물의 UV 안정성을 개선할 수 있다. 그리고, 상기 화학식 4의 첨가제가 모체 액정 100 중량부에 대해 0.04 중량부가 첨가되었을 때 UV 처리 후의 VHR 값은 거의 최고치에 도달하며, 이에 상기 화학식 4의 첨가제를 추가로 첨가하여도 UV 처리 후의 VHR 값이 더 이상 눈에 띄게 개선되지 않았다. 이로써, 상기 화학식 4의 첨가제는 모체 액정 100 중량부에 대해 약 0.01 내지 0.05 중량부로 첨가되어 효율적으로 UV 안정성을 개선할 수 있음이 확인된다.
구분 항목 비교예 5 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12
물질
조성		 모체 액정 5 100 100 100 100 100 100
화학식 3-1 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
화학식 4-1 0.04 0.04 0.08 0.12 0.20
화학식 5-1 0.04 0.04 0.04 0.04
신뢰성
(VHR)		 초기 VHR 값 91 92 92 91 91 91
UV 안정성
(UV처리 후 VHR 값)		 68 83 82 82 84 85
열 안정성
(열처리 후 VHR 값)		 89 90 91 88 89 89
상기 표 5와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 전체 모체 액정 100 중량부에 대해 35 중량부로 다량 포함하는 모체 액정 5에 다양한 첨가제를 추가하여 UV 및 열 안정성을 평가하였다.
상기 표 5를 참조하면, 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 과량 포함하는 모체 액정에 대하여도 앞서 살펴본 바와 같이 화학식 3의 첨가제와 화학식 4의 첨가제가 모두 첨가되어야 UV 및 열 안정성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물 및 화학식 2로 표시되는 제 2 액정 화합물을 포함하는 모체 액정; 및
    화학식 3으로 표시되는 제 1 첨가제 및 화학식 4로 표시되는 제 2 첨가제를 포함하는 첨가제를 포함하는 액정 조성물:
    [화학식 1] [화학식 2]
    Figure pat00028
    Figure pat00029

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00030
    Figure pat00031

    상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이고, o는 0 또는 1이며,
    상기 화학식 3 에서, R2는 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이고, 고리 A는 페닐렌 또는 사이클로헥실렌이거나, 혹은 사이클로헥실렌의 적어도 한 개의 메틸렌(CH2)이 산소로 치환된 헤테로고리이고, p는 0 또는 1이며,
    상기 화학식 4에서, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 12의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 제 1 액정 화합물을 상기 모체 액정 100 중량부에 대해 1 내지 50 중량부로 포함하는 액정 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 제 2 액정 화합물을 상기 모체 액정 100 중량부에 대해 5 내지 50 중량부로 포함하는 액정 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 제 1 첨가제를 상기 모체 액정 100 중량부에 대해 0.005 내지 0.05 중량부로 포함하는 액정 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 제 2 첨가제를 상기 모체 액정 100 중량부에 대해 0.005 내지 0.2 중량부로 포함하는 액정 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 5로 표시되는 제 3 첨가제를 추가로 포함하는 액정 조성물:
    [화학식 5]
    Figure pat00032

    상기 화학식 5에서, R3는 수소, 산소, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이고, q는 1 내지 12의 정수이다.
  7. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 6 내지 화학식 9로 표시되는 액정 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 액정 화합물을 추가로 포함하는 액정 조성물:
    [화학식 6]
    Figure pat00033

    [화학식 7]
    Figure pat00034

    [화학식 8]
    Figure pat00035

    [화학식 9]
    Figure pat00036

    상기 화학식 6 내지 9에서, R4, R5, R6, R7, R8 및 R9는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이거나, 혹은 상기 라디칼 중 1개 이상의 H가 할로겐으로 치환되거나 또는 하나 이상의 -CH2-가 산소 원자들이 직접 연결되지 않도록 -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-, -O-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체된 라디칼이고,
    X2 및 X6는 각각 독립적으로 F, Cl, CF3, CHF2, CH2F 또는 OCF3이며,
    X1, X3, X4, X5 및 X7는 각각 독립적으로 H 또는 F이고,
    고리 D, 고리 E, 고리 F, 고리 G, 고리 H 및 고리 I는 각각 독립적으로 하기 구조 중 어느 하나이며,
    Figure pat00037

    고리 B 및 고리 C는 각각 독립적으로 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이되, 상기 화학식 6으로부터 도출되는 구조 중 화학식 2의 구조는 제외된다.
KR1020160125874A 2015-10-02 2016-09-29 액정 조성물 KR20170040106A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139195 2015-10-02
KR20150139195 2015-10-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170040106A true KR20170040106A (ko) 2017-04-12

Family

ID=58580390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160125874A KR20170040106A (ko) 2015-10-02 2016-09-29 액정 조성물

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20170040106A (ko)
CN (1) CN107022357A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018502978A (ja) * 2015-01-21 2018-02-01 北京八億時空液晶科技股▲ふん▼有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂａｙｉ Ｓｐａｃｅ Ｌｃｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ ２−メチル−３，４，５−トリフルオロベンゼン液晶化合物を含有する液晶組成物およびその用途
JP2018502979A (ja) * 2015-03-13 2018-02-01 北京八億時空液晶科技股▲ふん▼有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂａｙｉ Ｓｐａｃｅ Ｌｃｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 液晶組成物及びその用途

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109880638B (zh) * 2019-03-29 2023-06-02 石家庄诚志永华显示材料有限公司 液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7618554B2 (en) * 2004-12-10 2009-11-17 Adeka Corporation Liquid crystal composition
DE102011009691A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-11 Merck Patent GmbH, 64293 Flüssigkristallines Medium
KR101894068B1 (ko) * 2011-12-05 2018-09-05 주식회사 동진쎄미켐 액정혼합물의 고속응답 발현을 위한 비대칭성 굽은 핵 분자 화합물
CN104321409B (zh) * 2012-06-15 2016-05-04 Dic株式会社 向列液晶组合物及使用其的液晶显示元件
CN104610983B (zh) * 2015-01-21 2017-01-11 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018502978A (ja) * 2015-01-21 2018-02-01 北京八億時空液晶科技股▲ふん▼有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂａｙｉ Ｓｐａｃｅ Ｌｃｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ ２−メチル−３，４，５−トリフルオロベンゼン液晶化合物を含有する液晶組成物およびその用途
JP2018502979A (ja) * 2015-03-13 2018-02-01 北京八億時空液晶科技股▲ふん▼有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂａｙｉ Ｓｐａｃｅ Ｌｃｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 液晶組成物及びその用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN107022357A (zh) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109844066B (zh) 液晶复合体及其用途、液晶调光元件、调光窗及智能窗户
KR20180090257A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20150116449A (ko) 폴리머 안정적 배향형 액정 조성물 및 그 응용
CN110878214B (zh) 液晶组合物及其用途、以及液晶显示元件
KR20150063381A (ko) 액정 표시 소자
CN105308153A (zh) 液晶组合物及液晶显示元件
KR102352880B1 (ko) 조광용 액정 조성물 및 액정 조광 소자
KR102202251B1 (ko) 액정 화합물, 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
KR20180109930A (ko) 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR20190084350A (ko) 액정 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자
KR102377501B1 (ko) 조광용 액정 조성물 및 액정 조광 소자
KR20170040106A (ko) 액정 조성물
KR20170039952A (ko) 액정 조성물
KR20200033796A (ko) 액정 복합체 및 액정 조광 소자
KR20170088297A (ko) 액정 조성물
CN110872521B (zh) 液晶组合物、液晶显示元件及用于液晶显示元件的用途
TW201736578A (zh) 液晶組成物及包含它的液晶顯示裝置
JP6006038B2 (ja) 液晶組成物
KR20160082065A (ko) 액정 화합물 및 이를 포함하는 액정 조성물
KR20170040751A (ko) 액정 조성물
KR20190012521A (ko) 중합성 화합물 및 이를 포함하는 액정 조성물
KR20170040101A (ko) 액정 조성물
KR102580896B1 (ko) 중합성 화합물 및 이를 포함하는 액정 조성물
CN112639055A (zh) 光散射型液晶元件用液晶组合物、光散射型液晶元件、及智能窗户
CN112352032A (zh) 组合物和使用其的液晶显示元件