KR20190139303A

KR20190139303A - 액정 매질

Info

Publication number: KR20190139303A
Application number: KR1020197034839A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 비텍; 다크마르 클라스
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-12-17
Also published as: US20210102122A1; EP3615634A1; WO2018197444A1; CN110582552A; TW201842168A; EP3615634B1; DE102018003171A1; JP2020518689A

Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 CC의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 액정 매질의 전자-광학 목적, 특히 교통수단용 조명 장치를 위한 액정 광 밸브를 위한 용도, 상기 매질을 포함하는 액정 광 밸브, 및 상기 유형의 액정 광 밸브를 포함하는 교통수단용 조명 장치에 관한 것이다:

상기 식에서, 나타낸 기들은 청구범위 제1항에 정의된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질

본 발명은 액정 매질 및 이의 전자-광학 목적, 특히 교통수단 조명 장치에 사용하기 위한 액정 광 밸브를 위한 용도, 상기 매질을 함유하는 액정 광 밸브, 및 상기 액정 광 밸브를 기반으로 하는 조명 장치에 관한 것이다.

액정은 이러한 물질의 광학적 특성이 인가되는 전압에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 특히, 디스플레이 장치의 유전체로서 사용된다. 액정을 기재로 하는 전자-광학 장치는 당업자에게 고도로 주지되어 있고 다양한 효과를 기반으로 할 수 있다. 이러한 유형의 장치는, 예를 들어 비틀린 네마틱 구조를 갖는 TN 셀 또는 STN(초-비틀린 네마틱) 셀이다. 현대의 TN 및 STN 디스플레이는 색상 이미지의 가성적 생성을 위한 적색, 녹색 및 청색의 필터를 갖는 개별적으로 어드레싱되는 액정 광 밸브(화소)를 기반으로 한다.

액정 디스플레이에 이용되는 전자-광학 효과는 또한 최근 다른 적용례에 대하여도 사용되어져 왔다. DE　19910004　A1은 필요에 따라 전동 교통수단용 조명 장치의 명도 분포를 위한 쉐이드(shade)로서의 LCD 스크린을 기술하고 있고, 이에 의해 명도 분포는 유연한 방식으로 주행 상황에 적응하도록 되어 있다.

이러한 유형의 전동 교통수단을 위한 적응성 조명 시스템(adaptive front lighting system, AFS)은 환경을 지속적 및 최적으로 조명하고 다른 통행자들에게 장애적인 영향을 주는 것을 모면하기 위해 특정 상황 및 주위 조건에 적응된 전조등을 생성하고, 예를 들어 광 및 날씨 조건, 차량의 움직임 또는 다른 통행자들의 존재에 반응한다. US　4,985,816은, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD)의 화소와 유사한 광 전도 소자의 매트릭스로 이루어진 액정 디스플레이 플레이트(plate) 형태의 공간 광 변조기가 접근하는 교통수단의 운전자의 눈부심을 모면하거나 감소시키기 위해 광 원뿔의 전기적으로 스위칭가능한 완전 또는 부분적인 음영을 생성하는, 부품을 개시하고 있다. 상기 유형의 공간 광 변조기는 이미 언급된 바와 같이 액정 광 밸브로도 공지되어 있다. 투광기로서 기능하는 동일한 방식에 기인하여, 용어 "투광기형 차량 조명"이 또한 사용된다. 광 원뿔의 제어된 음영의 이미지 정보는 바람직하게는 여기서 디지털 카메라에 의해 공급된다.

본 발명의 취지에 있어서, 액정 광 밸브는 광 변조를 위한 단일 영역 또는 LCD 화소에 상응하는 동일하거나 상이한 부분-면적 다수의 매트릭스를 포함할 수 있다. 따라서, 액정 광 밸브의 매트릭스는 단색 매트릭스 LCD의 특별한 경우를 대표하거나 이의 부분으로서 간주될 수 있다.

본 발명의 취지에 있어서, 조명 장치는, 특히 AFS 또는 AFS의 부분이다. 본 발명의 취지에 있어서, 조명 장치는, 특히 교통수단 또는 전동 교통수단의 전면 영역의 조명을 위해 사용된다.

본 발명의 취지에 있어서, 교통수단은 매우 일반적으로는 운송수단, 예를 들어 비제한적으로 항공기, 선박, 및 육상 교통수단, 예컨대 오토바이 및 자전거, 및 레일-결부 육상 교통수단, 예컨대 기관차를 의미한다.

본 발명의 취지에 있어서, 전동 교통수단은, 특히 도로 교통에 개별적으로 사용될 수 있는 지상 교통수단이다. 본 발명의 취지에 있어서, 전동 교통수단은, 특히 연소 엔진을 갖는 지상 교통수단으로 제한되지 않는다.

전술된 US　4,985,816에 개시되어 있는 액정 광에서, TN 셀은 교통수단 조명으로서 사용되고, 이는 예를 들어 어드레싱 전압이 TN 액정에 화소의 전송도 변조(제어)를 위해 인가되는, 교통수단 조명의 원하는 명도 프로파일에 따라 화소를 나타낸다. 이에 필요한 편광기에 기인하여, 광원의 약 절반만큼의 광만이 이용될 수 있다. 단지 조명 장치의 광원의 절반 초과의 광이 유용하도록 하는, 마찬가지로 TN 셀을 기반으로 하는 대안이 DE　10　2013　113　807　A1에 개시되어 있다. 여기서, 광은 편광 광선 분광기에 의해 다른 하나에 직각인 편광 평면을 갖는 2개의 부분-광선으로 분리되고 다른 하나로부터 개별적으로 스위칭될 수 있는 2개의 개별적인 액정 소자를 통해 유도된다.

이러한 유형의 조명 장치는 전형적으로 60 내지 80℃의 비교적 높은 가동 온도에 의해 구별되고, 이는 사용되는 액정 매질의 등명점이 120℃ 초과, 바람직하게는 140℃를 초과여야 한다는 특정 요건을 야기하고, 광에 대한 강한 노출에 기인하여 매질이 특히 높은 광 안정성을 가져야 한다. 이는, 예를 들어 극히 낮은 복굴절률을 갖는 물질을 사용하는 것과 같은 특정 상황에서 바람직하다. 또한, 액정 물질은 훌륭한 화학적 안정성, 열 안정성 및 전기장에 대한 훌륭한 안정성을 가져야 한다. 또한, 액정 물질은 낮은 점도를 가져야 하고, 상대적으로 짧은 어드레싱 시간, 및 가능한 가장 낮은 작동 전압 및 높은 대비를 셀에서 야기하여야 한다.

또한, 이는 적합한 메소상, 예를 들어 전술된 셀에 있어서 네마틱 또는 콜레스테릭 메소상을 통상적인 작동 온도, 즉 실온 상하의 가능한 가장 넓은 범위, 바람직하게는 -40 내지 150℃에서 가져야 한다. 액정은 일반적으로 다수의 성분들의 혼합물의 형태로 사용되기 때문에, 상기 성분들은 서로 용이하게 혼화가능함이 중요하다. 추가적인 특성, 예컨대 전기 전도성, 유전 이방성 및 광학 이방성은 셀 유형 및 적용 분야에 따른 상이한 요건을 충족하여야 한다. 예를 들어, 비틀린 네마틱 구조를 갖는 물질은 양의 유전 이방성 및 낮은 전기 전도성을 가져야 한다.

예를 들어, 큰 유전 이방성, 넓은 네마틱 상, 비교적 낮은 복굴절률, 매우 높은 비저항, 훌륭한 광 안정성과 온도 안정성, 및 낮은 증기압을 갖는 액정 매질이 개개의 화소(MLC 디스플레이)를 스위칭하기 위해 통합된 비선형 소자가 필요하다. 이러한 유형의 매트릭스 액정 디스플레이는 공지되어 있고, 상기 설계 원리 또한 본 발명에 따른 조명 장치에 사용될 수 있다.

개개의 화소를 개별적으로 스위칭하는 데에 사용될 수 있는 비선형 소자의 예는 능동 소자(즉 트랜지스터)이다. 용어 "능동 매트릭스"가 이때 사용되고, 이는 하기 2개의 유형으로 구별될 수 있다:

1. 실리콘 웨이퍼 기판 상의 MOS(금속 산화물 반도체) 또는 기타 다이오드; 및

2. 유리판 기판 상의 박막 트랜지스터(TFT).

단결정 규소를 기판으로서 사용하는 것은 디스플레이 크기를 제한하는데, 이는 심지어 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 조립체가 접합부에서 문제를 야기하기 때문이다.

보다 유망한 유형 2의 바람직한 경우에서, 사용되는 전자-광학 효과는 통상적으로 TN 효과이다. 이는 하기 2개의 기술로 구별된다: 화합물 반도체, 예컨대 CdSe를 포함하는 TFT; 또는 다결정형 또는 비정형 규소를 기재로 하는 TFT. 세계적으로, 집중적인 연구가 후자의 기술에 대하여 수행되고 있다.

TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 판 내부에 적용되고, 다른 유리 판은 투명 반대-전극(counterelctrode)을 내부에 보유한다. 화소 전극의 크기에 비해, TFT는 매우 작고, 실질적으로 이미지에 장애적인 효과를 갖지 않는다.

조명 장치용 TFT 디스플레이 및 상응하는 광 밸브는 전송에서 통상적으로 교차 편광기를 갖는 TN 셀로서 작동하고 역광이다.

용어 "MLC 디스플레이"는 본원에서 (능동 매트릭스 이외에도) 통합된 비선형 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 또한 수동 소자, 예컨대 배리스터 또는 다이오드(MIM, 즉 금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포괄한다.

대비 및 응답 시간의 각도 의존성에 대한 문제 이외에도, 어려움이 MLC 디스플레이에서 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비저항에 기인하여 야기된다(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]). 저항 감소로 인하여, MLC 디스플레이의 대비가 저하되고, 잔상 제거의 문제가 발생할 수 있다. 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 MLC 디스플레이의 수명 전반에 걸쳐 디스플레이의 내부 표면에 의한 상호작용에 기인하여 저하되기 때문에, 높은 (초기) 저항이 만족스러운 수명을 얻기 위해 매우 중요하다. 저전압 혼합물의 경우에 있어서 특히, 매우 높은 비저항 값을 성취하는 것은 지금까지 불가능하였다. 비저항이 가열 및/또는 광에 대한 노출 후에 온도 증가에 의해 가능한 가장 작은 증가를 나타내는 것이 더욱더 중요하다. 이는 또한 광 밸브의 교통수단용 조명 장치에서의 사용과 관련이 있는데, 이는 이에서의 액정이 높은 온도와 높은 광 수준을 겪고 낮은 초기 비저항과 노출시 비저항의 빠른 증가가 낮은 장기적 안정성과 연관되기 때문이다.

선행 기술로부터의 혼합물의 저온 특성 또한 특히 불리하다. 결정화 및/또는 스멕틱 상이 저온에서도 발생하지 않고, 점도의 온도 의존성이 가능한 한 낮은 것이 요구된다. 선행 기술로부터의 MLC 디스플레이는 따라서 광 소자에 사용되기 위한 요건을 충족하지 못한다.

이에 따라, 매우 높은 비저항, 큰 작동-온도 범위 및 높은 광 안정성을 갖는 액정 혼합물이 여전히 크게 요구된다.

교통수단용 조명 장치를 위한 액정 광 밸브의 경우에서, 하기 장점을 셀에서 용이하게 하는 액정 매질이 요구된다:

- (특히 고온까지) 확장된 네마틱 상 범위;

- 저장시, 심지어 저온에서도 안정함;

- 저온에서의 스위칭가능성; 및

- 증가된 광 안정성.

선행 기술로부터 이용가능한 매질로는, 상기 장점을 성취하는 동시에 다른 매개변수들을 보유하는 것이 불가능하다. 예를 들어, 공개된 명세서 DE　102　23　061　A1 및 DE　10　2008　062858　A1의 액정 매질은 낮은 Δn을 갖지만, 약 80℃의 등명점은 본 발명에 따른 적용례에 있어 지나치게 낮은 범위이다.

본 발명은 전술된 단점을 갖지 않거나 보다 적은 정도로 갖고 바람직하게는 동시에 매우 높은 등명점 및 낮은 복굴절률을 갖는 액정 매질, 특히 교통수단용 조명 장치를 위한 전술된 액정 광 밸브를 위한 매질의 제공 목적을 기반으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따른 매질이 액정 부품에 사용되는 경우 성취될 수 있다. 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 CC의 화합물을, 바람직하게는 35% 이상의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하고, 120℃ 이상의 등명점을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

R^C는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 각각의 경우 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;

X^C는 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;

Z^C1 및 Z^C2는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고;

L^C1 및 L^C2는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

L^C3 및 L^C4는 서로 독립적으로 H 또는 메틸이다.

본원에서, 모든 원자는 이의 동위원소도 포함한다. 특히, 하나 이상의 수소 원자(H)는 중수소(D)로 대체될 수 있고, 이는 일부 양태에서 특히 바람직하고; 고도의 중수소는 화합물의 분석적 측정을, 특히 낮은 농도의 경우에도 가능하게 하거나 용이하게 한다.

본원에서, 알킬 또는 알콕시는 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 갖고, 따라서 바람직하게는　에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시 또는 헵톡시, 추가적으로 메틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 메톡시, 옥톡시, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시를 나타낸다.

옥사알킬은 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(즉 메톡시메틸), 2-옥사부틸(즉 에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(즉 2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실을 나타낸다.

CH₂ 기가 -CH=CH-로 대체된 알킬 라디칼은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 비닐, 프로프-1- 또는 -2-엔일, 부트-1-, -2- 또는 -3-엔일, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-엔일, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-엔일, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-엔일, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-엔일, 논-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-엔일, 또는 데크-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 -9-엔일을 나타낸다.

하나의 CH₂ 기가 -O-로 대체되고 하나가 -CO-로 대체된, 알킬 라디칼을 나타내는 경우, 이는 바람직하게는 인접하다. 따라서, 이는 아실옥시 기 -CO-O- 또는 옥시카보닐 기 -O-CO-를 함유한다. 이는 바람직하게는 직쇄이고 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 이는 특히 아세틸옥시, 프로핀일옥시, 부틸일옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세틸옥시메틸, 프로핀일옥시메틸, 부틸일옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세틸옥시에틸, 2-프로핀일옥시에틸, 2-부틸일옥시에틸, 2-아세틸옥시프로필, 3-프로핀일옥시프로필, 4-아세틸옥시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필 또는 4-(메톡시-카보닐)부틸을 나타낸다.

분지쇄 날개 기 R⁰¹ 및/또는 R⁰²를 함유하는 화합물은 통상적으로 액정 베이스 물질에서의 보다 훌륭한 용해성에 기인하여 중요할 수 있되, 특히 광학적으로 활성인 경우 키랄 도판트로서 중요할 수 있다. 상기 유형의 스멕틱 화합물은 강유전체 물질로서 적합하다.

상기 유형의 분지쇄 기는 일반적으로 분지쇄를 1개 초과로 함유하지 않는다. 바람직한 분지쇄 라디칼 R은 이소프로필, 2-부틸(=　1-메틸프로필), 이소부틸(=　2-메틸프로필), 2-메틸부틸, 이소펜틸(=　3-메틸부틸), 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 이소프로폭시, 2-메틸프로폭시, 2-메틸부톡시, 3-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시 및 1-메틸헵톡시이다.

바람직한 양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 CP의 화합물을 2% 이하의 총 농도로 포함한다:

상기 식에서,

R^P는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

A^P는 1,4-사이클로헥실렌(1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기는 -O-로 대체될 수 있음) 또는 1,4-페닐렌(1 또는 2개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음)이고;

X^P는 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;

Z^P는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고;

L^P1 및 L^P2는 서로 독립적으로 H 또는 F이다.

본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 CP의 화합물을 특히 바람직하게는 0.5% 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.1% 이하의 총 농도로 포함한다.

바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 CP의 화합물을 0.01 내지 2%의 농도로 포함한다.

추가로 바람직한 양태에서, 매질은 화학식 CP의 화합물을 포함하지 않는다.

화학식 CC의 화합물은 바람직하게는 화학식 CC-1 내지 CC-12, 특히 바람직하게는 화학식 CC-1 내지 CC-6의 화합물 군으로부터 선택된다.

상기 식에서,

R^C 및 X^C는 상기 바람직하게 정의된 의미를 갖고;

R^C는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비분지쇄 알킬, 특히 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸 또는 n-펜틸이되, 메틸렌 기는

X^C는 F, Cl, OCF₂H 또는 OCH₂CF₂H이다.

화학식 CC-1 내지 CC-6의 매우 특히 바람직한 화합물은 화학식 CC의 화합물을 배제한 하위 화학식 CC-1-1 내지 CC-6-10의 화합물로부터 선택된다.

특정 양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 추가로 포함하되, 여기서 화학식 CC의 화합물은 배제된다:

상기 식에서,

R¹은 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 상기 라디칼에서 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;

는 각각의 경우 동일하거나 상이하게

이고;

L¹¹ 및 L¹²는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

X¹은 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;

Z¹은 -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합이다.

화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

나타낸 기는 상기 정의된 의미를 갖는다.

화학식 I의 화합물은 특히 바람직하게는 화학식 I-4 및 I-5의 군, 매우 특히 바람직하게는 하기 하위 화학식의 화합물 군으로부터 선택된다.

본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 바람직하게는 40% 이하의 총 농도로 포함한다:

상기 식에서,

R²는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;

는 각각의 경우 동일하거나 상이하게

이고;

L²¹ 및 L²²는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

L²⁵는 H 또는 메틸, 바람직하게는 H이고;

X²는 F, Cl 또는 CN이거나, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이다.

화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 II-1 내지 II-6의 화합물 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 n-알킬이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있다.

L²¹, L²², L²³ 및 L²⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

L²⁵는 H 또는 메틸, 바람직하게는 H이고;

X²는 F 또는 Cl이거나, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 할로겐화 알콕시이다.

특히 바람직한 양태에서, 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서, R²는 화학식 II-1에 대해 정의된 의미를 갖는다.

특히 바람직하게는, 매질은 하나 이상의 화학식 I-1b의 화합물(바람직하게는 하기 화학식 II-1b-1 내지 II-1b-10의 화합물 군으로부터 선택됨)을 포함한다.

추가로 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 IIA 및 IIB의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

나타낸 기들은 화학식 II에 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는

R²는 7개 이하의 C 원자를 갖는 n-알킬이고;

X²는 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼 또는 할로겐화 알콕시 라디칼이고;

L²¹, L²², L²³ 및 L²⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

X²는 특히 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이다.

화학식 IIA의 화합물은 바람직하게는 하기 하위 화학식 IIA-1 내지 IIA-7의 화합물, 특히 바람직하게는 화학식 IIA-1의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서, 나타낸 기들은 상기 정의된 의미를 갖는다.

화학식 IIA의 화합물은 특히 바람직하게는 하기 화학식 IIA-1a 내지 IIA-1d의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

R²는 상기 정의된 의미를 갖고;

X²는 바람직하게는 F 또는 OCF₃이다.

하기 화학식 IA-1d의 화합물이 매우 특히 바람직하다.

화학식 IIB의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 IIB-1의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

매개변수들은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는

라디칼 L²¹ 및 L²² 중 적어도 하나는 F이고;

X²는 F, Cl, CF₃ 또는 OCF₃이다.

바람직한 양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R³은 상기 화학식 II의 R²에 대해 정의된 의미를 갖고;

는 각각의 경우 서로 독립적으로

이되, 바람직하게는

중 하나 이상은

이고;

L³¹ 및 L³²는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

X³은 F, Cl 또는 CN이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;

Z³은 각각의 경우 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 하나 또는 둘다가 단일 결합이다.

화학식 III의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-1 내지 III-9의 화합물 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

L³¹ 및 L³²는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

X³은 F, Cl, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 라디칼 또는 할로겐화된 알콕시 라디칼이고, 바람직하게는 F 또는 OCF₃이다.

매질은 특히 바람직하게는 화학식 III-1 및 III-3의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

매질은 매우 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 하위 화학식의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R³은 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 n-알킬이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁴¹ 및 R⁴²는 서로 독립적으로 상기 화학식 II의 R²에 대해 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 R⁴¹은 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬이고, R⁴²는 각각 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이거나, R⁴¹은 7개 이하의 C 원자를 갖는 알켄일이고, R⁴²는 각각 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이되, 상기 라디칼 R⁴¹ 및 R⁴²에서 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;

는 각각의 경우 서로 독립적으로

이고, 바람직하게는

중 하나 이상은

이고;

Z⁴¹ 및 Z⁴²는 각각의 경우 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -CF₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이 중 하나 이상은 단일 결합이고;

p는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이다.

화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-13의 화합물 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

R⁴¹ 및 R⁴²는 상기 정의된 의미를 갖고;

L⁴는 H 또는 F이되, 바람직하게는

R⁴¹ 및 R⁴²는 서로 독립적으로 1 내지 7 개의 C 원자를 갖는 n-알킬이고;

L⁴는 F이다.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 IV-5, IV-8 및 IV-11의 화합물 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.

추가로 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁵¹ 및 R⁵²는 서로 독립적으로 화학식 II의 R²에 대해 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 R⁵¹은 알킬이고, R⁵²는 알킬 또는 알켄일이고;

는 각각의 경우 서로 독립적으로

를 나타내고, 바람직하게는

중 하나 이상은

이고;

Z⁵¹ 및 Z⁵²는 서로 독립적으로, Z⁵¹이 2회 나타나는 경우 또한 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합이되, 바람직하게는 이 중 하나 이상은 단일 결합이고;

r은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 1 또는 2, 특히 바람직하게는 1이다.

추가로 바람직한 양태에서, 매질은 하기 화학식 V-1 및 V-2의 화합물 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁵¹ 및 R⁵²는 상기 화학식 V에 정의된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는 알킬이다.

화학식 CC 및 I 내지 VI의 화합물은 문헌에 기술된 바(예를 들어 표준서, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])와 같이 그 자체로 공지되어 있는 방법에 의해 전술된 반응에 대하여 공지되어 있고 적합한 반응 조건 하에 정밀하게 제조된다. 용도 또한 본원에서 그 자체로 공지되어 있는 변형의 것으로 이루어질 수 있고, 이는 본원에서 크게 상세히 언급되지 않는다. 화학식 II 및 IIA의 화합물이, 예를 들어 DE　10　2008　062858　A1로부터 공지되어 있다. 화학식 IIB의 화합물은 DE　102223061　A1에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 이용가능한 매개변수 범위를 현저히 확장시킴을 가능하게 한다. 등명점, 상 너비, 저온에서의 점도, 열 및 자외선 안정성, 및 유전 이방성의 성취가능한 조합은 선행기술로부터의 기존 물질보다 훨씬 우월하다.

더 나아가, 본 발명은 또한 프레임에 의해 셀을 형성하는 2개의 평면-평행 외부 플레이트 및 상기 외부 플레이트 상에 개별적인 화소의 스위칭을 위한 통합된 비선형 소자를 갖고, 상기 셀 내부에 양의 유전 이방성 및 높은 비저항을 갖는, 본 발명에 따른 매질을 함유하는 네마틱 액정 혼합물을 갖는 VA, IPS, FFS, TN 또는 STN 효과를 기반으로 하는 전자-광학 부품, 특히 광 밸브, 및 상기 매질의 전자-광학적 목적을 위한 용도에 관한 것이다.

더 나아가, 본 발명은 교통수단용 조명 장치 및 액정 디스플레이, 특히 TN, STN 또는 MLC 디스플레이에서 전자-광학 매질 또는 부품의 용도에 관한 것이다.

더 나아가, 본 발명은 교통수단용 조명 장치, 및 상기 부품을 함유하는 전자-광학 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명에 따른 교통수단용 조명 장치는 하나 이상의 광원을 갖는다. 상기 광원은 광을 방출함으로써, 상기 광원에 의해 방출되는 광에 영향을 주는 하나 이상의 스크린 장치가 제공된다. 상기 스크린 장치는 LCD 스크린의 형태이고, 이에 따라, 후방으로부터 투과조명(transilluminating)될 수 있는 하나 이상의 액정 광 밸브를 갖는다. 본 발명에 따른 조명 장치에서, 광원은 매우 다양한 디자인을 가질 수 있다. 이는 하나 이상의 램프를 가질 수 있다. 적합한 램프는, 예를 들어, 백열전구 또는 기체-방전 램프 형태의 통상적인 램프이다. 본 발명의 목적을 위해, 현대식 램프, 예를 들어 LED도 광원을 위한 램프로서 고안가능하고, 특히 액정 디스플레이에 사용되는 냉 음극 램프(CCFL)도 그러하다. 개별 램프는 상이하게, 예를 들어 매트릭스-유사 방식으로 정렬될 수 있다. 광원 또는 조명 장치에서 추가의 광학 부품의 하나 이상의 정렬은 장점을 가져다 준다. 이는, 예를 들어 하나 이상의 반사기 또는 하나 이상의 렌즈일 수 있다. 본 발명에 따른 조명 장치에서 액정 광 밸브는 제1 편광기를 갖고, 이를 통해 상기 광원에 의해 제공되는 광이 진입하는 경우도 마찬가지로 유리하다. 또한, 제2 편광기가 제공되고, 이를 통해 광이 액정 광 밸브를 탈출한다. 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 층은 제1 편광기와 제2 편광기 사이에 정렬된다. 이러한 액정 층은 상기 액정 층을 통과하는 광의 편광 평면을 인가되는 전압이 기능하여 회전시킨다. 액정 층의 디자인 유형에 따라, 액정 층은 전기장에서 광의 편광의 회전에 영향을 주거나 이러한 광 통과의 회전 기능을 방지한다. 상기 유형의 양태에서, 액정 광 밸브는 및 특히 제1 편광기는 약 200℃까지의 온도-내성을 갖도록 디자인된다. 특히, 제1 편광기의 경우, 이는 광원에 의해 방출되는 광 및 관련 에너지를 약 50%까지 흡수하기 때문에 중요하다. 액정 층의 액정 분자의 정렬과 결부되어, 편광기의 다양한 디자인이 액정 디스플레이에 사용되는 것에 본질적으로 상응하고 당업자에계 공지되어 있다. 원칙적으로, 모든 기지의 구성이 적합하고, TN, STN, VA, IPS 또는 FFS 유형, 특히 바람직하게는 TN 또는 STN 유형의 액정 광 밸브가 바람직하다.

명백한 점은, 본 발명에 따른 혼합물의 성분의 적합한 선정을 통해 다른 유리한 특성을 유지하는 한편, 보다 높은 등명점(예를 들어 150℃ 이상)이 보다 높은 임계 전압에서 성취되거나, 보다 낮은 등명점이 보다 낮은 임계 전압에서 성취되는 것이 가능하다는 점이다. 상응하게 단지 약간 증가된 점도에서, 마찬가지로 보다 큰 Δε 및 이에 따른 낮은 임계 전압을 갖는 혼합물을 수득할 수 있다. 본 발명에 따른 전자-광학 부품은 바람직하게는 제1 구치 앤드 테리(Gooch and Tarry) 전송 최소값(문헌[C.H.　Gooch and H.A.　Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H.　Gooch and H.A.　Tarry, Appl. Phys., Vol.　8, 1575-1584, 1975])에서 작동하되, 특히 바람직한 전자-광학적 특성, 예컨대 특성 선의 높은 경사도 및 대비의 낮은 각도 의존성 외에도(DE 30　22　818), 보다 낮은 유전 이방성이 동일 임계 전압에서 제2 최소값에서 유사한 디스플레에서와 마찬가지로 충분하다. 이는 시아노 화합물을 포함하는 혼합물의 경우보다 상당히 높은 비저항 값이 본 발명에 따른 혼합물을 제1 최소값에서 사용함으로써 성취됨을 가능하게 한다. 개별적인 성분 및 이의 중량비의 적합한 선정을 통해, 당업자는 부품의 미리 특정된 층 두께에 필요한 복굴절률을 간단한 통상의 방법을 사용하여 설정할 수 있다.

전압 유지비(HR) 측정(문헌[S.　Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989)]; 문헌[K.　Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p.　304 (1984)]; 및 문헌[G.　Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] 참고)은 화학식 CC의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 증가하는 온도에 의한 HR에서 화학식 CC의 화합물 대신 화학식

의 시아노페닐사이클로헥산 또는 화학식

의 에스터를 포함하는 유사 혼합물보다 상당히 작은 감소를 나타냄을 보였다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물의 UV 안정성은 매우 더 훌륭하다, 즉 UV에 대한 노출시 HR에 있어서 상당히 더 작은 감소를 나타낸다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -20℃까지 감소된, 바람직하게는 -30℃까지 감소된, 특히 바람직하게는 -40℃까지 감소된 네마틱 상을 유지하는 한편 120℃의 등명점과 동시에 4 이상, 바람직하게는 8 이상의 유전 이방성 값 Δε, 및 높은 비저항값을 성취하게 함으로써 본 발명에 따른 뛰어난 광 밸브가 수득됨을 가능하게 한다. 특히, 혼합물은 낮은 작동 전압에 의해 특징지어 진다. TN 임계 전압은 2.0 V 이하, 바람직하게는 1.5V 이하, 특히 바람직하게는 1.3 V 미만이다.

본 발명에 따른 혼합물의 등명점은 바람직하게는 125℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상, 특히 바람직하게는 135℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 140℃ 이상, 특히 145℃ 이상이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 0.050 내지 0.110, 바람직하게는 0.060 내지 0.100, 특히 바람직하게는 0.080 내지 0.090, 매우 특히 바람직하게는 0.070 내지 0.085의 광학 이방성(Δn)을 갖는다.

본 발명에 따른 혼합물의 회전 점도 γ₁은 20℃에서 바람직하게는 300 mPa·s 미만, 특히 바람직하게는 300 mPa·s 미만이다. 네마틱 상 범위는 바람직하게는 140 K 이상, 특히 180 K 이상이다. 상기 범위는 바람직하게는 적어도 -40° 내지 +140°에 이른다.

단독으로 및 서로와의 조합으로 바람직한 본 발명의 추가의 양태가 하기 제시된다(하기 사용된 두문자어(acronym)의 의미는 하기 표 A 내지 D에 기재되어 있음):

- 매질 중 화학식 CC의 화합물의 총 농도가 35% 이상, 바람직하게는 45% 이상, 특히 바람직하게는 50% 이상, 매우 특히 바람직하게는 55% 이상, 특히 60% 이상임;

- 매질 중 화학식 CC 및 I의 화합물의 총 농도가 35% 이상, 바람직하게는 45% 이상, 특히 바람직하게는 50% 이상, 매우 특히 바람직하게는 55% 이상임;

- 매질이 하나 이상의 화학식 CC의 화합물을 34 내지 100%, 바람직하게는 40 내지 95%, 특히 바람직하게는 45 내지 75%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 하나 이상의 화학식 CC 및 I의 화합물을 34 내지 100%, 바람직하게는 40 내지 95%, 특히 바람직하게는 45 내지 75%의 총 농도로 포함함;

- 매질 중 화학식 II의 화합물의 총 농도가 40% 이하, 바람직하게는 37% 이하, 특히 바람직하게는 33% 이하, 매우 특히 바람직하게는 30% 이하, 특히 25% 이하임;

- 존재하는 경우, 매질 중 화학식 II의 화합물의 총 농도가 2 내지 35%, 바람직하게는 5 내지 30%, 특히 바람직하게는 10 내지 25%임;

-매질 중 화학식 IV-1, IV-2, IV-3, IV-4, IV-5, IV-6 및 IV-7의 총 농도가 3 내지 35%, 바람직하게는 5 내지 18%, 특히 바람직하게는 8 내지 16%임. 매질이 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IV-5의 화합물을 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 0 내지 25%, 바람직하게는 0.5 내지 15%, 특히 바람직하게는 1 내지 10%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 5%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 25% 이하의 총 농도로 포함함;

- 화학식 IV-7, IV-8, IV-9, IV-10, IV-11, IV-12 및 IV-13의 화합물의 총 농도가 2 내지 20%, 바람직하게는 4 내지 16%, 특히 바람직하게는 6 내지 13%임. 매질이 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IV-8 또는 IV-11, 특히 바람직하게는 IV-11의 화합물을 포함함;

- 매질이 하나 이상의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IV-11의 화합물을 포함함;

- 매질이 IIA, IIB 및 III의 화합물 군, 바람직하게는 CCGU-n-F, CCPU-n-F, CCCG-n-F, CCCQU-n-F, CCCQU-n-OT 및 CDUQU-n-F로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 3 내지 15%, 바람직하게는 5 내지 13%, 특히 바람직하게는 7 내지 10%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCU-n-O1D의 화합물을 바람직하게는 20 내지 60%, 특히 바람직하게는 40 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55%의 총 농도로 포함하고/거나, 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCU-n-OD의 화합물을 바람직하게는 30 내지 65%, 특히 바람직하게는 40 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCG-n-F의 화합물을 바람직하게는 20 내지 70%, 특히 바람직하게는 40 내지 65%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCU-n-F의 화합물을 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 45%, 매우 특히 바람직하게는 20 내지 30%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 3개 이상의 화학식 CCG-n-F의 화합물 및 3개 이상의 화학식 CCU-n-F의 화합물을 포함함;

- 매질이 화학식 CCG-1-F의 화합물을 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCP-n-CI의 화합물을 바람직하게는 30 내지 70%, 특히 바람직하게는 40 내지 60%, 매우 특히 바람직하게는 45 내지 55의 총 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCEG-n-F의 화합물 및 3개 이상의 화학식 CCP-n-CI의 화합물을 포함함;

- 매질이 1, 2, 3 또는 4개 이상의 화학식 CCEG-n-F의 화합물을 포함함;

- 매질이 3개 이상의 화학식 CCEG-n-F의 화합물 및 3개 이상의 화학식 CCU-n-F의 화합물을 포함함;

- 매질이 화학식 CCEG-1-F의 화합물을 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCEP-n-F의 화합물을 바람직하게는 20 내지 60%, 특히 바람직하게는 30 내지 50%, 매우 특히 바람직하게는 35 내지 45%의 총 농도로 포함함;

- 매질이 화학식 CCEP-1-F의 화합물을 바람직하게는 15 내지 35%, 특히 바람직하게는 20 내지 30%, 매우 특히 바람직하게는 23 내지 27%의 농도로 포함함;

- 매질이 1, 2 또는 3개 이상의 화학식 CCEU-n-F, 및 화학식 CCEP-n-F 및 G CCEG-n-F의 화합물로부터 선택되는 1, 2 또는 3개 이상의 화합물을 포함함; 또는

- 매질 중 불포화 측쇄(R이 알켄일 또는 알킨일임)를 함유하는 화합물의 비율이 0 내지 10%, 바람직하게는 0.5 내지 5%, 특히 바람직하게는 1 내지 2%임.

매질 중 존재하는 화합물의 총 농도는 100%이다. 매질중 언급된 화합물의 농도는 100% 이하이다.

화학식 CC, I, II, IIA, IIB 및 III 내지 V의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 사용한 본 발명에 따른 액정 혼합물은 선행 기술에 비해 보다 낮은 복굴절률을 야기함과 동시에, 넓은 네마틱 상, 매우 높은 등명점 및 낮은 스멕틱-네마틱 전이 온도가 관찰되어 저장 안정성의 향상을 야기함이 발견되었다. 하나 이상의 화학식 CC, I 및 II의 화합물 이외에 하나 이상의 화학식 IIA 및/또는 IIB 및/또는 III 및/또는 IV의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다. 모든 전술된 화합물은 무색이고 안정하고 서로, 및 다른 액정 물질과 용이하게 혼화가능하다.

화학식 CC, I, IIA, IIB 및 III 내지 V의 화합물의 최적 혼합비는 목적 특성, 화학식 CC, I, IIA, IIB 및 III 내지 V의 성분의 선택 및 존재할 수 있는 임의의 다른 성분의 선택에 따라 실질적으로 달라진다. 상기 규정된 범위 내의 적합한 혼합비는 경우에 따라 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물 중 화학식 CC, I, IIA, IIB 및 III 내지 V의 화합물의 총량은 결정적이진 않다. 따라서, 혼합물은 다양한 특성의 최적화를 위해 하나 이상의 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 어드레싱 시간 및 임계 전압에 대하여 관찰되는 효과는 화학식 CC, I, IIA, IIB, II 및 III의 화합물의 총 농도가 높을수록 더 크다. 또한, 등명점은 화학식 IIA, IIB, III 및 IV의 화합물의 비율이 클수록 높아진다.

본 발명에 따른 광 밸브의 편광기, 전극 기판 및 표면-처리된 전극으로부터의 구성은 이러한 유형의 부품의 통상적인 설계에 상응한다. 용어 "통상적인 설계"는 본원에서 광범위하게 사용되고, 부품의 모든 유도체 및 개질물, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기반으로 하는 매트릭스 디스플레이 소자를 포괄한다.

그러나, 본 발명에 따른 액정 광 밸브 및 비틀린 네마틱 셀을 기반으로 하는 지금까지의 통상적인 디스플레이의 유의적인 차이는 액정 층의 액정 매개변수의 선택으로 이루어진다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 통상적인 방법 그 자체로 제조될 수 있다. 일반적으로, 소량으로 사용되는 목적량의 성분은 주된 구성을 이루는 성분에, 유리하게는 고온에서 용해된다. 또한, 성분의 용액을 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올에 혼합하고, 완전한 혼합 후 상기 용매를, 예를 들어 증류하여 제거할 수 있다.

또한, 유전체는 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있는 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다.

C는 결정 상, S는 스멕틱 상, S_C는 스멕틱 C 상, N은 네마틱 상, I는 등방성 상을 나타낸다.

V₁₀은 (판 평면에 수직인 관찰 방향으로 하여) 10% 전송에 대한 전압을 나타낸다. V₁₀ 값의 2.0 배에 상응하는 작동 전압에서, t_on은 스위가 켜진 시간, t_off는 스위치가 꺼진 시간을 나타낸다. Δn은 광학 이방성을 나타내고 n₀는 굴절률을 나타낸다. Δε는 유전 이방성을 나타낸다( Δε = ε_∥ - ε_⊥, ε_∥은 분자 장축에 평형인 유전 상수를 나타내고, ε_⊥은 이에 수직인 유전 상수를 나타냄). 달리 명백히 언급되지 않는 한, 전자-광학 데이터는 TN 셀에서 제1 최소값(즉 0.5의 d·Δn 값)으로 20℃에서 측정된다. 달리 명백히 언급되지 않는 한, 광학 데이터는 20℃에서 측정되었다.

본원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 하기 표 A 내지 C에 따라 화학식으로의 변환되는 두문자어에 의해 지시된다. 모든 라디칼 C_nH_2n ₊₁, C_mH_2m ₊₁ 및 C_lH_2l+1, 또는 C_nH_2n, C_mH_2m 및 C_lH_2l은 각각의 경우 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알켄일 라디칼이다. 표 A는 화합물의 핵의 고리 요소에 대한 코드를 나타낸다. 표 B는 가교 단위를 열거한 것이고, 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 대한 기호의 의미를 열거한 것이다. 두문자어는 임의적인 연결 기를 갖는 고리 요소에 대한 코드, 이어서 제1 하이픈 및 좌측 말단 기에 대한 코드, 및 제2 하이픈 및 우측 말단 기에 대한 코드로 구성된다. 표 D는 화합물의 예시적 구조를 이의 각각의 약어와 함께 나타낸 것이다.

[표 A]

고리 요소

[표 B]

가교 구성원

[표 C]

말단 기

상기 표에서, n 및 m은 각각 정수이고, 3개의 점(...)은 상기 표의 다른 약어를 위한 자리이다.

화학식 CC의 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 후술된 화합물을 포함한다.

하기 약어가 사용된다: n, m 및 z는 서로 독립적으로 각각 정수, 바람직하게는 1 내지 6의 정수이다.

[표 D]

하기 표 E는 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게 사용되는 키랄 도펀트를 나타낸 것이다.

[표 E]

본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 상기 표 E로부터의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

하기 표 F는 본 발명에 따른 혼합물에 화학식 CC의 화합물 이외에도 첨가될 수 있는 안정화제를 나타낸 것이다. 여기서, 매개변수 n은 1 내지 12의 정수이다. 특히, 나타낸 페놀 유도체가 항산화제로 작용하기 때문에 추가 안정화제로서 사용될 수 있다.

[표 F]

본 발명의 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 표 F로부터의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

하기 실시예는 본 발명을 제한 없이 설명하도록 의도된다. 상기 및 하기에서, % 데이터는 중량%를 나타낸다. 모든 온도는 섭씨 온도로 규정된다. m.p.는 융점을 나타내고, T₍ _N,I ₎는 등명점을 나타낸다. 또한, C는 결정 상태를 나타내고, N은 네마틱 상을 나타내고, S는 스멕틱 상을 나타내고, I는 등방성 상을 나타낸다. 이러한 기호간의 데이터는 전이 온도를 나타낸다. Δn은 광학 이방성(589 nm, 20℃)을 나타내고, Δε은 유전 이방성(1 kHz, 20℃)이고, 유동 점도 ν₂₀(mm²/초) 및 회전 점도γ₁(mPa·S)는 각각의 경우 20℃에서 측정하였다.

Claims

하나 이상의 하기 화학식 CC의 화합물을 포함하고 120℃ 이상의 등명점을 갖는 액정 매질:

상기 식에서,
R^C는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 각각의 경우 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
X^C는 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;
Z^C1 및 Z^C2는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고;
L^C1 및 L^C2는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
L^C3 및 L^C4는 서로 독립적으로 H 또는 메틸이다.
제1항에 있어서,
하나 이상의 화학식 CC의 화합물의 총 농도가 55 중량% 이상인, 액정 매질.
제1항 또는 제2항에 있어서,
20℃ 및 589.3 nm의 파장에서 0.060 내지 0.100의 복굴절률을 갖는 액정 매질.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 CP의 화합물을 2% 이하의 총 농도로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R^P는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알켄일 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 각각의 경우 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
A^P는 1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥실렌이거나, 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고;
X^P는 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이고;
Z^P는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고;
L^P1 및 L^P2는 서로 독립적으로 H 또는 F이다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 IV-1의 화합물을 25% 이하의 총 농도로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R⁴¹은 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬이고 R⁴²는 각각 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시이거나, R⁴¹은 7개 이하의 C 원자를 갖는 알켄일이고 R⁴²는 각각 7개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일이되, 상기 라디칼 R⁴¹ 및 R⁴²에서 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있다.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 화학식 CC-1 내지 CC-12의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 CC의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R^C 및 X^C는 제1항에 정의된 의미를 갖는다.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 40% 이하의 총 농도로 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R²는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;

는 각각의 경우 동일하거나 상이하게

이고;
L²¹ 및 L²²는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
L²⁵는 H 또는 메틸이고;
X²는 F, Cl 또는 CN이거나, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이다.
제7항에 있어서,
화학식 II의 화합물이 하기 화학식 II-1 내지 II-6의 화합물 군으로부터 선택되는, 액정 매질:

상기 식에서,
R²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 n-알킬이되, 메틸렌 기는

로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고;
L²¹, L²², L²³ 및 L²⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;
L²⁵는 H 또는 메틸이고;
X²는 F 또는 Cl이거나, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 할로겐화 알콕시이다.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 화학식 IIA 및 IIB의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R², A²¹, A²², L²¹, L²² 및 X²는 제7항에 정의된 의미를 갖고;
L²³ 및 L²⁴는 L²¹에 대해 정의된 의미를 갖는다.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R³은 제7항의 R²에 대해 정의된 의미를 갖고;

는 각각의 경우 서로 독립적으로

이고;
Z³은 각각의 경우 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;
L³¹ 및 L³²는 H 또는 F이고;
X³은 F, Cl 또는 CN이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 라디칼, 할로겐화 알켄일 라디칼, 할로겐화 알콕시 라디칼 또는 할로겐화 알켄일옥시 라디칼이다.
제10항에 있어서,
화학식 III의 화합물이 하기 화학식 III-1 내지 III-9의 화합물로부터 선택되는, 액정 매질:

상기 식에서,
R³, L³¹ 및 L³²는 제10항에 정의된 의미를 갖고;
X³은 F 또는 Cl이거나, 6개 이하의 C 원자를 갖는 할로겐화 알킬 또는 할로겐화 알콕시이다.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 화학식 IV-11 및 IV-12의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R⁴¹ 및 R⁴²는 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 n-알킬이고;
L⁴는 H 또는 F이다.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 전자-광학 목적을 위한 용도.
제13항에 있어서,
교통수단용 조명 장치의 액정 광 밸브 또는 액정 디스플레이에서의 용도.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 함유하는 전자-광학 부품.
제15항에 있어서,
액정 광 밸브인 전자-광학 부품.
제15항 또는 제16항에 따른 전자-광학 부품을 함유하는 교통수단용 조명 장치.
제15항에 따른 전자-광학 부품을 함유하는 액정 디스플레이.