KR20200015909A

KR20200015909A - 액정 매질

Info

Publication number: KR20200015909A
Application number: KR1020197038095A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 비텍; 다크마르 클라스
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2020-02-13
Also published as: JP2020521859A; DE102018003787A1; CN110662819A; TW201903131A; CN110662819B; EP3630922B1; US20210139777A1; WO2018219841A1; EP3630922A1

Abstract

본 발명은 하기 화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 65% 이상의 총 농도로 포함하고, 등명점이 120℃ 이상인 액정 매질, 이의 전자-광학 목적, 특히 전동 교통수단용 조명 장치에서의 사용을 위한 액정 광 밸브를 위한 용도, 상기 매질을 함유하는 액정 광 밸브, 및 상기 유형의 액정 광 밸브를 기반으로 하는 조명 장치에 관한 것이다:

상기 식에서, 나타낸 기들 및 매개변수들은 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 유형의 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 교통수단용 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, 교통수단의 움직임 또는 다른 통행자의 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 교통수단 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. 면적 또는 부분-면적은 투과성 또는 반사성이도록 디자인될 수 있다. 따라서, 액정 광 밸브의 매트릭스는 단색 매트릭스 LCD의 특별한 경우를 대표하거나 이의 부분으로서 간주될 수 있다.

바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 조명 장치는 액정 디스플레이 유형의 하나 이상의 액정 광 밸브를 포함한다.

반사성의 양태에서, 본 발명에 따른 조명 장치는 투과성 장치이고, LCoS(실리콘 액정) 유형의 하나 이상의 액정 광 밸브를 포함한다.

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 교통수단, 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 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 매질이 요구된다:

- (특히 고온까지) 확장된 네마틱 상 범위;

- 저장시, 심지어 저온에서도 안정함;

- 저온에서의 스위칭가능성; 및

- 증가된 광 안정성.

전술된 액정 매질의 정렬을 위해, 통상적으로는, 폴리이미드 정렬 층이 제공된다. 이는, 특히 교통수단용 조명 장치의 작동 중 발생하는 비교적 고온에서 현저해지게 되는 불순물의 원인이 될 수 있고, 특히 상기 액정 매질의 불량한 저항을 야기할 수 있다.

폴리이미드 정렬 층 없이 무기 정렬 층을 포함하는 액정 디스플레이의 제조하기 위한 다수의 접근법이 이미 존재한다(예를 들어 문헌[H.K. Baik et al., Langmuir 2005, 21, 11079-11084]; 문헌[J.B.Kim et al., Adv. Mater. 2008, 20, 3073-3078]; 및 문헌[J.B.Kim et al., Adv. Mater. 2008, 20, 3073-3078]). 상기 유형의 정렬 층을 갖는 디스플레이는 액정 분자의 호메오트로픽(homeotropic) 정렬을 갖고, 따라서 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 기재로 한다.

음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은, 특히 EBB 효과를 기반으로 하는 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전자-광학 디스플레이에서의 사용에 대해 공지되어 있다.

전기 제어 복굴절, ECB 효과 또는 DAP 효과의 원리는 1971년에 처음으로 설명되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nema-tic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912]). 문헌[.F. Kahn (Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193)] 및 문헌[G.　Labrunie and J. Robert (J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869]가 이의 뒤를 이었다.

문헌[J. Robert and F. Clerc (SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30)], 문헌[J. Duchene (Displays 7 (1986), 3)] 및 문헌[H. Schad (SID 82 Digest Techn. Papers (1982), 244)]는 ECB 효과를 기반으로 하는 고정보 디스플레이 소자에서의 사용에 적합하기 위해서는, 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 비 K₃/K₁, 높은 값의 광학 이방성 Δn 및 -0.5 이상의 유전 이방성 Δε 값을 반드시 가져야 함을 보였다. EBC 효과를 기반으로 하는 전자-광학 디스플레이는 호메오트로픽 가장자리 정렬을 갖고(VA(vertically aligned) 기술), 소위 VAN(수직으로 정렬된 네마틱(vertically aligned nematic)) 디스플레이, 예컨대 MVA(멀티-도메인 수직 정렬(multi-domain vertical alignment), 예컨대 문헌[Yoshide, H. et al., paper 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp. 6 to 9] 및 문헌[Liu, C.T. et al., paper 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology ...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750 to 753]), PVA(패턴화된 수직 정렬, 예컨대 문헌[Kim, Sang Soo, paper 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 760 to 763]), ASV(진보된 슈퍼 뷰(advanced super view), 예컨대 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi, paper 15.2: "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754 to 757]) 모드는, 특히 텔레비전 적용례에서, IPS(평면 정렬 전환(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 오랜 기간 공지된 TN(비틀린 네마틱(twisted nematic)) 디스플레이를 비롯하여 현재의 가장 중요한 액정 디스플레이의 3개의 추가 타입 중 하나로 자리잡았다. 상기 기술은 일반적인 형태(예컨대 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 to M-7/32])에서 비교된다.

교통수단용 조명 장치에 특히 적합한 액정 매질은, 예를 들어 DE　102016011899　A1에 개시되어 있다. 이는 양의 유전 이방성을 갖고, 따라서 호메오트로픽 정렬을 유도하는 무기 정렬 층에는 적합하지 않다.

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

본 발명에 따른 매질이 액정 부품에 사용되는 경우, 상기 목적이 성취될 수 있음이 밝혀졌다.

본 발명은 하기 화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 65% 이상의 총 농도로 포함하는, 등명점이 120℃ 이상인 액정 매질에 관한 것이다:

상기 식에서,

R^1A, R^1B, R^1C 및 R²는 각각의 경우 서로 독립적으로 H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록

, -C≡C-, -O-, -S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;

R¹ 및 R^1'은 각각의 경우 서로 독립적으로 H이거나, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 H 또는 메틸, 특히 바람직하게는 H이고;

A²는

(a) 1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-사이클로헥센일렌; 또는

(b) 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌

이고;

L¹ 내지 L¹²는 각각의 경우 서로 독립적으로 F, CF₃, CHF₂ 또는 Cl이고;

Z¹, Z^1' 및 Z²는 각각의 경우 서로 독립적으로 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 -CH=CHCH₂O-이고;

a는 0 또는 1이고;

p는 0, 1 또는 2이고;

q는 0 또는 1이고;

v는 1 내지 7의 정수이고;

t는 1 내지 7의 정수이고;

(O)는 단일 결합 또는 -O-이다.

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.

라디칼이 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼인 경우, 이는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 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.

라디칼이 CH₂ 기가 -CH=CH-로 대체된 알킬 라디칼인 경우, 이는 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 라디칼인 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.

라디칼이 하나의 CH₂ 기가 비치환되거나 -CH=CH-로 치환됨에 의해 대체되고 비인접 CH₂ 기가 CO 또는 CO-O 또는 O-CO로 대체된 알킬 기인 경우, 이는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 이는 바람직하게는 4 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄이다. 따라서, 이는, 특히 아크릴로일옥시메틸, 2-아크릴로일옥시에틸, 3-아크릴로일옥시프로필, 4-아크릴로일옥시부틸, 5-아크릴로일옥시펜틸, 6-아크릴로일옥시헥실, 7-아크릴로일옥시헵틸, 8-아크릴로일옥시옥틸, 9-아크릴로일옥시노닐, 10-아크릴로일옥시데실, 메트아크릴로일옥시메틸, 2-메트아크릴로일옥시에틸, 3-메트아크릴로일옥시프로필, 4-메트아크릴로일옥시부틸, 5-메트아크릴로일옥시펜틸, 6-메트아크릴로일옥시헥실, 7-메트아크릴로일옥시헵틸, 8-메트아크릴로일옥시옥틸 또는 9-메트아크릴로일옥시노닐을 나타낸다.

라디칼이 CN 또는 CF₃으로 일치환된 알킬 또는 알켄일 라디칼인 경우, 상기 라디칼은 바람직하게는 직쇄이다. CN 또는 CF₃에 의한 치환은 임의의 목적하는 위치에 존재한다. R이 할로겐으로 적어도 일치환된 알킬 또는 알킬 라디칼인 경우, 상기 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다치환의 경우, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 생성된 라디칼은 과불화 라디칼도 포함한다. 일치환의 경우, 불소 또는 염소 치환기는 임의의 목적하는 위치에 존재할 수 있되, 바람직하게는 ω-위치에 존재한다.

분지쇄 날개 기 R을 함유하는 화합물은 통상적으로 액정 베이스 물질에서의 보다 훌륭한 용해성에 기인하여 중요할 수 있되, 특히 광학적으로 활성인 경우 키랄 도판트(chiral dopant)로서 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.

라디칼이 2개 이상의 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -CO-O-로 대체된 알킬 라디칼인 경우, 이는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는, 3 내지 12개의 C 원자를 갖는 분지쇄이다. 따라서, 이는, 특히 비스카복시메틸, 2,2-비스카복시에틸, 3,3-비스카복시프로필, 4,4-비스카복시부틸, 5,5-비스카복시펜틸, 6,6-비스카복시헥실, 7,7-비스카복시헵틸, 8,8-비스카복시옥틸, 9,9-비스카복시노닐, 10,10-비스카복시데실, 비스(메톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(메톡시카복닐)에틸, 3,3-비스(메톡시카복닐)프로필, 4,4-비스(메톡시카복닐)부틸, 5,5-비스(메톡시카복닐)펜틸, 6,6-비스(메톡시카복닐)헥실, 7,7-비스(메톡시카복닐)헵틸, 8,8-비스(메톡시카복닐)옥틸, 비스(에톡시카보닐)메틸, 2,2-비스(에톡시카보닐)에틸, 3,3-비스(에톡시카보닐)프로필, 4,4-비스(에톡시카보닐)부틸 또는 5,5-비스(에톡시카보닐)펜틸을 나타낸다.

화학식 IA, IB, IC 및 ID의 화합물은 바람직하게는 하기 화위 화학식의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*은 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이되, 하나의 CH₂ 기는

로 대체될 수 있고;

(O)는 -O- 또는 단일 결합이다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 하나 이상의 화학식 IA-2, IA-8, IA-14, IA-26, IA-28, IA-34, IA-40, IB-2, IB-11, IC-1 및 ID-1, 매우 특히 바람직하게는 IA-2, IA-8, IB-2, IB-11, IC-1 및 ID-1의 화합물을 포함한다.

매우 특히 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 IA-8-1 내지 IA-8-10의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

로 대체될 수 있고;

알콕시 및 알콕시^*은 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이되, 하나의 CH₂ 기는

로 대체될 수 있고;

L¹¹ 및 L¹²는 상기 정의된 의미를 갖는다.

바람직하게는, L¹¹ 및 L¹²는 둘다 F이다.

화학식 II의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 II-3a의 화합물 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

알콕시 및 알콕시^*은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시이다.

바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-1 내지 III-9의 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서,

R³은 각각의 경우 서로 독립적으로 화학식 IA의 R^1A에 대해 정의된 의미 중 하나를 갖고;

w 및 x는 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7이고;

(O)는 단일 결합 또는 -O-이다.

R³은 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비분지쇄 알킬이다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-15의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁴¹ 및 R⁴²는 R^1A에 대해 정의된 의미를 갖는다. 바람직하게는, R⁴¹ 및 R⁴²는 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이거나, 다르게는 R⁴²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.

매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IV-10의 화합물을 포함한다.

추가로 바람직한 양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 V-1 내지 V-4의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁵¹ 및 R⁵²는 R^1A에 대해 정의된 의미를 갖는다. 바람직하게는, R⁵¹ 및 R⁵²는 각각의 경우 서로 독립적으로 7개 이하의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이거나, 다르게는 R⁵²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.

또한, 본 발명은 프레임에 의해 셀을 형성하는 2개의 평면-평행 외부 플레이트 및 상기 외부 플레이트 상에 개별적인 화소의 스위칭을 위한 통합된 비선형 소자를 갖고, 상기 셀에 위치한 음의 유전 이방성 및 높은 저항을 갖는 본 발명에 따른 매질을 함유하는 네마틱 액정 혼합물을 갖는, ECB 효과를 기반으로 하는 전자-광학 부품, 특히 광 밸브, 및 상기 매질의 전자-광학 목적을 위한 용도에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 전동차용 조명 장치 및 액정 디스플레이, 특히 VA, IPS 및 FFS 디스플레이에서 전자-광학 매질 또는 부품의 용도에 관한 것이다.

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

편광기, 전극 베이스 플레이트 및 표면-처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 광 밸브의 구축은 이러한 유형의 부품에 통상적인 디자인에 상응한다. 용어 "통상적인 디자인"은 본원에서 넓은 의미를 갖고, 부품의 모든 유도체 및 변형, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기반으로 하는 매트릭스 디스플레이를 포괄한다.

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 광 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 광 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 광 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, VA, IPS 또는 FFS 유형, 특히 바람직하게는 VA 유형의 액정 광 밸브가 바람직하다.

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.

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 액정 혼합물은 120℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상, 특히 바람직하게는 135℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 140℃ 이상의 등명점이 유리하게 성취되도록 하는 한편, 네마틱 상을 -20℃, 바람직하게는 -30℃, 특히 바람직하게는 -40℃까지 유지시킨다.

네마틱 상 범위는 바람직하게는 140K 이상, 특히 바람직하게는 160K 이상, 특히 180K 이상이다. 상기 범위는 바람직하게는 -40° 내지 +140°에 이른다.

네마틱 상 범위의 하한치는 네마틱 상으로부터 또 다른 액정 상, 예를 들어 스멕틱 상으로의 전이, 또는 결정화가 네마틱 상으로부터의 냉각시 발생하는 온도이다. 본 발명에 따른 혼합물의 경우, 이는 -20 ℃ 이하, 바람직하게는 -30℃ 이하, 특히 바람직하게는 -40℃ 이하이다.

네마틱 상 범위의 상한치는 네마틱 상으로부터 등방성 액정 상(등명점)으로 전이가 네마틱 상으로부터의 가온시 관찰되는 온도이다. 본 발명에 따른 혼합물의 경우, 이는 120℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상, 특히 바람직하게는 140℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 145℃ 이상이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -2.0 이하, 바람직하게는 -3.0 이하, 특히 바람직하게는 -4.0 이하의 유전 이방성 Δε을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -8.0 내지 -2.5, 바람직하게는 -7.0 내지 -3.5, 특히 바람직하게는 -6.0 내지 -4.0의 유전 이방성 Δε을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 저항이 높은 값으로 성취되게 함으로써, 본 발명에 따른 뛰어난 광 밸브가 성취되게 한다. 특히, 상기 혼합물은 낮은 작동 전압으로 차별화된다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 0.050 내지 0.200, 바람직하게는 0.080 내지 0.190, 특히 바람직하게는 0.100 내지 0.180의 광학 이방성(Δn)을 갖는다.

20℃에서 본 발명에 따른 혼합물의 회전 점도 γ₁은 바람직하게는 350 mPaㆍs 미만, 특히 바람직하게는 300 mPaㆍs 미만이다.

화합물 및 화합물 부류가 두문자어(acronym)의 의미에 의해 제시되는 추가로 바람직한 양태가 하기 제시된다. 이러한 두문자어의 의미는 하기 나타낸 표 1 내지 3 및 표 A로부터 명확하다. 바람직한 양태는 독립적으로 또는 또 다른 하나와의 조합으로 바람직하다.

- 매질은 화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 65 내지 90%, 바람직하게는 68 내지 85%, 매우 특히 바람직하게는 70 내지 80%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 화학식 IA, IB, IC, ID 및 II 및 IV-2 내지 IV-8 및 V-1 내지 V-4 의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 80 내지 100%, 바람직하게는 85 내지 98%, 매우 특히 바람직하게는 90 내지 95%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 0 내지 20%, 바람직하게는 0.5 내지 18%, 특히 바람직하게는 2 내지 16%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 화학식 IV-1 또는 IV-9의 화합물을 포함하지 않는다.

- 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물을 20% 이하, 바람직하게는 16% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하, 매우 특히 바람직하게는 5% 이하의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1 및/또는 IV-9의 화합물을 20% 이하, 바람직하게는 16% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하, 매우 특히 바람직하게는 5% 이하의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 하나 이상의 화합물 CC-n-V, 특히 CC-3-V 및/또는 CC-4-V의 화합물을 5% 이하의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 CCH-nm, CC-n-Vm 및 CC-n-mV1의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 5% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 특히 바람직하게는 1% 이하, 특히 0.01 내지 0.5%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 하나 이상의 화학식 IA-2의 화합물을 0 내지 30%, 바람직하게는 0.5 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 20%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 화학식 IA-2 및 IV-1의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 5 내지 40%, 바람직하게는 7 내지 35%, 특히 바람직하게는 10 내지 30%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 1 또는 2개 이상의 화학식 II-3a의 화합물, 특히 바람직하게는 화합물 B(S)-2O-O4 및 B(S)-2O-O5를 5 내지 25%, 바람직하게는 10 내지 20%, 특히 바람직하게는 12 내지 16%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 2개 이상의 화학식 IC-1의 화합물을 20% 이상의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 화학식 V-1, V-2, V-3 및 V-4, 바람직하게는 V-3 및 V-4의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 8 내지 25%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 2 또는 3개 이상의 화학식 V-3의 화합물을 5 내지 20%, 특히 바람직하게는 7 내지 15%, 매우 특히 바람직하게는 9 내지 12%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 2 또는 3개 이상의 화학식 V-4의 화합물을 5 내지 20%, 특히 바람직하게는 7 내지 12%, 매우 특히 바람직하게는 8 내지 10%의 총 농도로 포함한다.

- 매질은 화학식 IA-8의 화합물 군으로부터 선택되는 2 또는 3개 이상의 화합물 및 화학식 V-3 및 V-4의 화합물 군으로부터 선택되는 2, 3 또는 4개 이상의 화합물을 포함한다.

- 매질은 하나 이상의 화학식 IV-14 및/또는 IV-15의 화합물을 2 내지 20%, 특히 바람직하게는 5 내지 15%, 매우 특히 바람직하게는 8 내지 10%의 총 농도로 포함한다.

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 기재되어 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 명시되지 않는 한, 전자-광학 데이터는 TN 셀에서 제1 최소값(즉 0.5의 d·Δn 값)으로 20℃에서 측정된다. 달리 명시되지 않는 한, 광학 데이터는 20℃에서 측정되었다.

본원 전체에서, 1,4-사이클로헥실렌 고리 및 1,4-페닐렌 고리는 하기와 같이 표시된다.

.

사이클로헥실렌 고리는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 고리이다.

본원 전체에서, (O)알킬 또는 (O)-알킬, 또는 (O)알킬^* 또는 (O)-알킬^*은 각각 O알킬(알콕시) 또는 알킬, 또는 O알킬^*(알콕시^*) 또는 알킬을 나타낸다. 또한, 본원 전체에서, (O)알켄일 또는 (O)-알켄일, 또는 (O)알켄일^* 또는 (O)-알켄일^*은 각각 O알켄일(알켄일옥시) 또는 알켄일, 또는 O알켄일^*(알켄일옥시^*) 또는 알켄일^*을 나타낸다.

본원 전체 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어에 의해 제시된다. 달리 지시되지 않는 한, 화학식으로의 변환은 하기 표 1 내지 3에 따라 수행된다. 모든 라디칼 C_nH_2n ₊₁, C_mH_2m ₊₁ 및 C_m'H_2m _'+1, 또는 C_nH_2n 및 C_mH_2m은 각각 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼(각각의 경우 n, m, m' 또는 z개의 C 원자를 가짐)이다. n, m, m' 및 z는 각각의 경우 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다. 하기 표 1은 각각의 화합물의 고리 요소에 대한 코드를 나타내고, 하기 표 2는 가교 구성원의을 나열한 것이고, 하기 표 3은 화합물의 좌측쇄 또는 우측쇄의 기호의 의미를 제시한 것이다.

[표 1]

고리 요소

[표 2]

가교 구성원

[표 3]

측쇄

화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하나 이상의 하기 표 A에 제시된 화합물을 포함한다.

하기 약어가 사용된다: n, m, m' 및 z는 각각의 경우 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, (O)C_mH_2m+1은 OC_mH_2m+1 또는 C_mH_2m+1을 의미함.

[표 A]

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 표 A의 화합물을 포함한다.

또한, 매질은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있는 추가의 첨가제, 예컨대 자외선 흡수제, 항산화제, 나노 입자 및 유리 라디칼 소거제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정화제, 예컨대 페놀, HALS(장애 아민 광 안정화제), 예를 들어 티누빈 770(즉 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트), 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다. 본 발명에 따른 혼합물에 적합한 첨가제는, 특히 하기 표 B에 나열된 것들이다.

예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 전도성 개선을 위한 추가의 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시 벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보레이트 또는 크리운 에터의 착염(예를 들어 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., Volume 24, pages　249-258 (1973)] 참조), 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상 정렬을 위한 물질이 첨가될 수 있다. 상기 유형의 물질은, 예를 들어 DE-A　22　09　127, 22　40　864, 23　21　632, 23　38　281, 24　50　088, 26　37　430 및 28　53　728에 기재되어 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 0.01 내지 3 중량%의 양으로 첨가된다.

[표 B]

본 발명에 따른 혼합물에 0 내지 10 중량%, 0.001 내지 5 중량%, 특히 0.001 내지 1 중량%의 양으로 첨가될 수 있는 예시적인 안정화제가 하기 제시된다.

[표 C]

하기 실시예는 본 발명을 설명하되 제한하지 않도록 의도된 것이다. 실시예에서, m.p.은 융점이고, C는 액정의 등명점(℃)이고, m.p.은 비점이다. 또한, C는 결정질 고체 상태이고, S는 스멕틱 상(지수는 상 유형을 나타냄)이고, N은 네마틱 상이고, Ch는 콜레스테릭 상이고, I는 등방성 상이고, T_g는 유리 전이 온도이다. 상기 기호들간의 숫자는 전환 온도(℃)이다.

실시예

화학식 IA의 화합물의 광학 이방성 Δn의 측정에 사용되는 호스트 혼합물은 시판되는 혼합물 ZLI-4792(메르크 카게아아(Merck KGaA))이다. 유전 이방성 Δε은 시판되는 혼합물 ZLI-2857을 사용하여 측정한다. 조사되는 화합물의 물리 데이터는 상기 호스트 혼합물의 유전 상수의 변화로부터, 조사되는 화합물의 첨가 및 사용되는 화합물의 100%까지의 외삽 후 수득된다. 일반적으로, 조사되는 화합물의 10%가 용해도에 따라 호스트 혼합물에 용해된다.

달리 지시하지 않는 한, 부 또는 % 데이터는 중량부 또는 중량%를 나타낸다.

상기 및 하기에서,

V₀: 20℃에서의 용량성 임계 전압[V],

n_e: 20℃ 및 589 nm에서의 이상(extraordinary) 굴절률,

n₀: 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률,

Δn: 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성,

ε_⊥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자(director)에 대해 직각인 유전율(dielectric permittivity);

ε_∥: 20℃ 및 1 kHz에서 방향자에 평행인 유전율,

Δε: 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성,

cl.p. 및 T(N,I): 등명점[℃],

γ₁: 20℃에서의 회전 점도[mPa.s],

K₁: 20℃에서의 탄성 상수, "스플레이(splay)" 변형률[pN],

K₂: 20℃에서의 탄성 상수, "비틀림(twist)" 변형률[pN],

K₃: 20℃에서의 탄성 상수, "벤드(bend)" 변형률[pN],

LTS: 시험 셀에서 측정된 저온 안정성(네마틱 상)

이다.

달리 명시하지 않는 한, 본원에서 온도, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)에 대해 제시되는 모든 값은 섭씨 온도(℃)로 제시된다. m.p.은 융점이고, cl.p.은 등명점이다. 또한, C는 결정질 상태이고, N은 네마틱 상이고, S는 스멕틱 상이고, I는 등방성 상이다. 상기 기호들간의 숫자는 전이 온도이다.

본 발명에 대한 용어 "임계 전압"은 달리 명백하게 제시되지 않는 한 프레데릭(Freederick) 임계 전압으로도 알려져 있는 용량성 임계 전압(V₀)에 관한 것이다. 일반적으로 통상적인 바와 같이, 실시예에서 10% 상대 대조 전압에 대한 광학 임계 전압(V₁₀)이 표시될 수도 있다.

용량성 임계 전압을 측정하는데 사용되는 디스플레이는, 20 ㎛ 이격된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지고, 이들 각각은 내측 상의 전극 층 및 최상부 상의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 갖고, 이는 액정 분자의 호메오트로픽 가장자리 정렬에 영향을 준다.

경사각을 측정하는데 사용되는 디스플레이 또는 시험 셀은, 4 ㎛ 이격된 2개의 평면-평행 유리 외측 플레이트들로 이루어지고, 이들 각각은 내측 상의 전극 층 및 최상부 상의 러빙되지 않은 폴리이미드 정렬 층을 갖되, 상기 2개의 폴리이미드층들은 역평행으로 러빙되어 액정 분자의 호메오트로픽 가장자리 정렬에 영향을 준다.

중합성 화합물은 미리 특정된 시간에 대해 기정된 강도의 UVA 광(통상적으로 365 nm)에 의한 복사에 의해(동시에 전압이 디스플레이에 인가됨(통상적으로는, 10 내지 30 V 교류 전류, 1 kHz)), 디스플레이 또는 시험 셀에서 중합된다. 실시예에서, 달리 지시되지 않는 한, 50 mW/cm² 수은 증기 램프가 사용되고, 강도는 365 nm 대역 필터가 장착된 표준 자외선 계측기(우시오 UNI(Ushio UNI) 계측기)를 사용하여 측정한다.

경사각은 회전 결정 실험(아우트로닉-멜처스(Autronic-Melchers) TBA-105)을 사용하여 측정한다. 여기서, 낮은 값(즉 90℃로부터 큰 편차)은 큰 경사에 상응한다.

VHR 값은 하기와 같이 측정한다: 0.3%의 중합성 단량체 화합물을 액정 호스트 혼합물에 첨가하고, 생성된 혼합물을 TN-CHR 시험 셀(90°에서 러빙, 정렬 층 TN 폴리이미드, 층 두께 d는 약 6 μm)에 도입한다. HR 값은 2시간(썬 시험(sun test)) 동안 1 V, 60 Hz, 64 μs 펄스의 자외선 노출 전 및 후에 100℃에서 5분 후 측정한다(측정 계기: 아우트로닉-멜처스 VHRM-105).

저온 안정성(LTS), 즉 저온에서 개별 성분의 자발적인 결정화 석출에 대한 액정 혼합물의 안정성을 조사하기 위해, 액정 혼합물 1 g을 함유하는 병을 제시되는 온도, 예를 들어 -20℃에서 저장한 후, 혼합물이 결정화 석출되었는지 여부를 주기적으로 확인한다.

달리 명시하지 않는 한, 본원에서 모든 농도는 중량%로 제시되고, 용매를 제외한 모든 고체 또는 액정 성분을 포함하는 상응하는 전체 혼합물에 관한 것이다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status November 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라, 20℃ 온도를 적용하여 측정한다.

특출하게 높은 등명점 및 뛰어난 LTS에 기인하여, 음의 유전 이방성을 갖는 하기 혼합물 실시예들은 하나 이상의 호메호트로픽 정렬 층을 갖는 전동 교통수단용 조명 장치를 위한 광 밸브 및 VA 디스플레이에 특히 적합하다.

또한, 광 밸브, 및 평면 정렬을 갖는 IPS 또는 FFS 효과를 기반 액정 디스플레이에 적합하다.

혼합물 실시예

실시예 M11

실시예 M11은 실시예 M10으로부터의 매질 91.84%, 반응성 메소젠 RM-1 8.0% 및 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 907(등록상표) 0.16%로 이루어진다. 본 매질은 PDLC 유형 광 밸브의 제조에 특히 적합하다.

Claims

하기 화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 65% 이상의 총 농도로 포함하고, 등명점이 120℃ 이상인 액정 매질:

상기 식에서,
R^1A, R^1B, R^1C 및 R²는 각각의 경우 서로 독립적으로 H, 또는 비치환되거나 CN 또는 CF₃으로 일치환되거나 할로겐으로 적어도 일치환된 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알켄일 라디칼이되, 상기 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록

, -C≡C-, -O-, -S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고;
R¹ 및 R^1'은 각각의 경우 서로 독립적으로 H이거나, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
A²는
(a) 1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-사이클로헥센일렌; 또는
(b) 1 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌
이고;
L¹ 내지 L¹²는 각각의 경우 서로 독립적으로 F, CF₃, CHF₂ 또는 Cl이고;
Z¹, Z^1' 및 Z²는 각각의 경우 서로 독립적으로 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 -CH=CHCH₂O-이고;
a는 0 또는 1이고;
p는 0, 1 또는 2이고;
q는 0 또는 1이고;
v는 1 내지 7의 정수이고;
t는 1 내지 7의 정수이고;
(O)는 단일 결합 또는 -O-이다.
제1항에 있어서,
하기 화학식의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
알킬 및 알킬^*은 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이되, 하나의 CH₂ 기는

로 대체될 수 있고;
(O)는 -O- 또는 단일 결합이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,
하기 화학식의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
L¹¹ 및 L¹²는 제1항에 정의된 의미를 갖고;
알킬 및 알킬^*은 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이되, 하나의 CH₂ 기는

로 대체될 수 있고;
알콕시 및 알콕시^*은 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알콕시 라디칼이되, 하나의 CH₂ 기는
로 대체될 수 있다.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 IV-1의 화합물을 20% 이하의 총 농도로 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R⁴¹ 및 R⁴²는 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이거나, 다르게는 R⁴²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
R⁵¹ 및 R⁵²는 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이거나, 다르게는 R⁵²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 전자-광학 목적을 위한 용도.
제6항에 있어서,
교통수단용 조명 장치를 위한 액정 광 밸브, 또는 액정 디스플레이에서의 용도.
화학식 IA, IB, IC, ID 및 II의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 서로 혼합하고;
임의적으로, 하나 이상의 첨가제를 첨가하는,
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 함유하는 전자-광학 부품.
제9항에 있어서,
투과성 액정 광 밸브인 전자-광학 부품.
제9항에 있어서,
반사성 액정 광 밸브인 전자 광학 부품.
제11항에 있어서,
실리콘 액정(LCoS) 유형인 전자-광학 부품.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전자-광학 부품을 포함하는 교통수단용 조명 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전자-광학 부품을 포함하는 액정 디스플레이.