KR20220115502A - 액정 조성물 및 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도, 작은 점도, 큰 광학 이방성, 음(-)으로 큰 유전율 이방성, 큰 탄성상수, 큰 비저항, 광에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성과 같은 특성에 있어서, 적어도 1개의 특성을 충족거나, 또는 적어도 2개의 특성에 관하여 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물, 및 이 조성물을 포함하는 AM 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따르면, 성분 A로서 높은 상한 온도 및 큰 탄성상수를 가지는 특정한 화합물을 함유하고, 성분 B로서 큰 음의 유전율 이방성, 및 큰 광학이방성 또는 큰 탄성상수를 가지는 특정한 화합물, 성분 C로서 큰 음의 유전율 이방성을 가지는 특정한 화합물, 성분 D로서 높은 상한 온도 또는 작은 점도를 가지는 특정한 화합물, 또는 첨가물 X로서 중합성 기를 가지는 특정한 화합물을 함유해도 되는 액정 조성물을 제공한다.

Description

액정 조성물 및 액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 조성물, 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자 등에 관한 것이다. 특히, 유전율 이방성이 음(-)인 액정 조성물, 및 이 조성물을 함유하고, IPS, VA, FFS, FPA 등의 모드를 가지는 액정 표시 소자에 관한 것이다. 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자에도 관한 것이다.
액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 동작 모드에 기초한 분류는, PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(optically compensated bend), IPS(in-plane switching), VA(vertical alignment), FFS(fringe field switching), FPA(field-induced photo-reactive alignment) 등의 모드이다. 소자의 구동 방식에 기초한 분류는, PM(passive matrix)과 AM(active matrix)이다. PM은, 스태틱(static), 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은, TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT의 분류는 비정질(非晶質) 실리콘(amorphous silicon) 및 다결정 실리콘(polycrystal silicon)이다. 후자는 제조 공정에 의해 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초한 분류는, 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고, 자연광과 백라이트의 양쪽을 이용하는 반투과형이다.
액정 표시 소자는 네마틱상을 가지는 액정 조성물을 함유한다. 이 조성물은 적절한 특성을 가진다. 이 조성물의 특성을 향상시킴으로써, 양호한 특성을 가지는 AM 소자를 얻을 수 있다. 이들 특성에서의 관련을 하기 표 1에 정리한다. 조성물의 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 추가로 설명한다. 네마틱상의 온도 범위는, 소자를 사용할 수 있는 온도 범위와 관련이 있다. 네마틱상의 바람직한 상한 온도는 약 70℃ 이상이며, 그리고, 네마틱상의 바람직한 하한 온도는 약 -10℃ 이하이다. 조성물의 점도는 소자의 응답 시간과 관련이 있다. 소자로 동영상을 표시하기 위해서는 짧은 응답 시간이 바람직하다. 1밀리초라도 보다 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에서의 작은 점도는 보다 바람직하다.
[표 1] 조성물의 특성과 AM 소자의 특성
Figure pat00001
조성물의 광학이방성은, 소자의 콘트라스트비와 관련이 있다. 소자의 모드에 따라, 큰 광학이방성 또는 작은 광학이방성, 즉 적절한 광학이방성이 필요하다. 조성물의 광학이방성(Δn)과 소자의 셀 갭(d)의 곱(Δn×d)은, 콘트라스트비를 최대로 하도록 설계된다. 곱의 적절한 값은 동작 모드의 종류에 의존한다. 이 값은, VA 모드의 소자로는 약 0.30㎛로부터 약 0.40㎛의 범위이며, IPS 모드 또는 FFS 모드의 소자에서는 약 0.20㎛로부터 약 0.30㎛의 범위이다. 이들 경우, 작은 셀 갭의 소자에는 큰 광학이방성을 가지는 조성물이 바람직하다. 조성물에서의 큰 유전율 이방성은, 소자에서의 낮은 임계값 전압, 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 큰 유전율 이방성이 바람직하다. 조성물에서의 큰 비저항은, 소자에서의 큰 전압 유지율과 큰 콘트라스트비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 장시간 사용한 후, 큰 비저항을 가지는 조성물이 바람직하다. 광이나 열에 대한 조성물의 안정성은, 소자의 수명와 관련이 있다. 이 안정성이 높을 때, 소자의 수명은 길다. 이와 같은 특성은, 액정 모니터, 액정 TV 등에 사용하는 AM 소자에 바람직하다.
범용의 액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 수직 배향은, 특정한 폴리이미드 배향막에 의해 달성된다. 고분자지지배향(PSA; polymer sustained alignment)형의 액정 표시 소자에서는, 배향막에 중합체를 조합한다. 먼저, 소량의 중합성 화합물을 첨가한조 성물을 소자에 주입한다. 다음으로, 이 소자의 기판 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사한다. 중합성 화합물은 중합되어, 조성물 중에 중합체의 그물눈 구조를 생성한다. 이 조성물에서는, 중합체에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능하게 되므로, 소자의 응답 시간이 단축하여, 화상의 소부(燒付)가 개선된다. 중합체의 이와 같은 효과는, TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, FPA와 같은 모드를 가지는 소자에 기대할 수 있다.
TN 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. VA 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는 조성물이 사용된다. 고분자지지배향(PSA; polymer sustained alignment)형의 AM 소자에 있어서는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지는조성물이 사용된다.
특허문헌 1에는 다시클로헥실 화합물을 함유하는 액정 조성물이 개시되어 있고, 특허문헌 2에는 비닐렌 결합을 가지고, 3개의 시클로헥산으로 이루어지는 화합물을 함유하는 액정 조성물이 개시되어 있다.
독일 특허출원 공개 제4414647호 명세서 미국 특허출원 공개 제2007/0176146호 명세서
본 발명의 과제는, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 큰 광학이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 탄성상수, 큰 비저항, 광에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성과 같은 특성 중 적어도 1개를 충족하는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 다른 과제는, 이들 특성 중 적어도 2개 사이에서 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 또 다른 과제는, 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다. 또 다른 과제는, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 AM 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은, 성분 A로서 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물, 및 이 조성물을 함유하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
Figure pat00002
식(1)에 있어서, R1은, 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; R2는, 탄소수 2∼12의 알케닐이며; Z1은, 단결합 또는 비닐렌이다.
본 발명의 장점은, 네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 큰 광학이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 탄성상수, 큰 비저항, 광에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성과 같은 특성 중 적어도 1개를 충족하는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 다른 장점은, 이들 특성 중 적어도 2개 사이에서 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 다른 장점은, 이와 같은 조성물을 함유하는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다. 다른 장점은, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 임계값 전압, 큰 콘트라스트비, 긴 수명과 같은 특성을 가지는 AM 소자를 제공하는 것이다.
본 명세서에서의 용어의 사용법은 다음과 같다. 「액정 조성물」 및 「액정 표시 소자」의 용어를 각각 「조성물」 및 「소자」라고 하는 경우가 있다. 「액정 표시 소자」는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. 「액정성 화합물」은, 네마틱상, 스멕틱상과 같은 액정상을 가지는 화합물 및 액정상을 가지고 있지 않지만, 네마틱상의 온도 범위, 점도, 유전율이방성과 같은 특성을 조절할 목적으로 조성물에 혼합되는 화합물의 총칭이다. 이 화합물은, 예를 들면, 1,4-시클로헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지고, 그 분자(액정 분자)는 봉형(rod like)이다. 「중합성 화합물」은, 조성물 중에 중합체를 생성시킬 목적으로, 첨가하는 화합물이다. 알케닐을 가지는 액정성 화합물은, 그러한 의미에서는 중합성 화합물로 분류되지 않는다.
액정 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 혼합함으로써 조제된다. 이 액정 조성물에, 광학 활성 화합물이나 중합성 화합물과 같은 첨가물이 필요에 따라 첨가된다. 액정성 화합물의 비율은, 첨가물을 첨가한 경우라도, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량을 기준으로 질량백분율(질량%)로 나타낸다. 첨가물의 비율은, 첨가물을 포함하지 않는 액정 조성물의 질량을 기준으로 질량백분율(질량%)로 나타낸다. 즉, 액정성 화합물이나 첨가물의 비율은, 액정성 화합물의 전체 질량에 기준으로 산출된다. 질량 100만분률(ppm)이 사용되는 경우가 있다. 중합개시제 및 중합 금지제의 비율은, 예외적으로 중합성 화합물을 기준으로 나타낸다.
「네마틱상의 상한 온도」를 「상한 온도」라고 하는 경우가 있다. 「네마틱상의 하한 온도」를 「하한 온도」라고 하는 경우가 있다. 「유전율 이방성을 높인다」의 표현은, 유전율 이방성이 양인 조성물일 때는, 그 값이 양으로 증가하는 것을 의미하고, 유전율 이방성이 음인 조성물일 때는, 그 값이 음으로 증가하는 것을 의미한다. 「전압 유지율이 크다」는, 소자가 초기 단계에 있어서 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지고, 그리고, 장시간 사용한 후 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 가지는 것을 의미한다. 조성물이나 소자의 특성이 경시(經時) 변화 시험에 의해 검토되는 경우가 있다.
Figure pat00003
상기한 화합물(1z)을 예로 들어 설명한다. 식(1z)에 있어서, 6각형으로 둘러싼 α 및 β의 기호는 각각 환 α 및 환 β에 대응하고, 6원환, 축합환과 같은 환을 나타낸다. 첨자 'x'가 2일 때, 2개의 환 α가 존재한다. 2개의 환 α가 나타내는 2개의 기는, 동일해도 되고, 또는 상이해도 된다. 이 룰은, 첨자 'x'가 2보다 클 때, 임의의 2개의 환 α에 적용된다. 이 룰은, 결합기 Z와 같은, 다른 기호에도 적용된다. 환 β의 1변을 가로지르는 사선은, 환 β 상의 임의의 수소가 치환기(-Sp-P)로 치환될 수도 있는 것을 나타낸다. 첨자 'y'는 치환된 치환기의 수를 나타낸다. 첨자 'y'가 0일 때, 그러한 치환은 없다. 첨자 'y'가 2 이상일 때, 환 β 상에는 복수의 치환기(-Sp-P)가 존재한다. 이 경우에도, 「동일해도 되고, 또는 상이해도 된다」의 룰이 적용된다. 그리고, 이 룰은, Ra의 기호를 복수의 화합물에 사용한 경우에도 적용된다.
식(1z)에 있어서, 예를 들면, 「Ra 및 Rb는, 알킬, 알콕시, 또는 알케닐이다」의 표현은, Ra 및 Rb가 독립적으로, 알킬, 알콕시, 및 알케닐의 군으로부터 선택되는 것을 의미한다. 즉, Ra에 의해 표시되는 기와 Rb에 의해 표시되는 기가 동일해도 되고, 또는 상이해도 된다.
식(1z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 「화합물(1z)」로 약칭하는 경우가 있다. 「화합물(1z)」은, 식(1z)으로 표시되는 1개의 화합물, 2개의 화합물의 혼합물, 또는 3개 이상의 화합물의 혼합물을 의미한다. 다른 식으로 표현되는 화합물에 대해서도 동일하다. 「식(1z) 및 식(2z)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물」의 표현은, 화합물(1z) 및 화합물(2z)의 군으로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 의미한다.
「적어도 1개의 'A'」의 표현은, 'A'의 수는 임의인 것을 의미한다. 「적어도 1개의 'A'는, 'B'로 치환될 수도 있다」의 표현은, 'A'의 수가 1개일 때, 'A'의 위치는 임의이며, 'A'의 수가 2개 이상일 때도, 이들의 위치는 제한없이 선택할 수 있다. 「적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 된다」의 표현이 사용되는 경우가 있다. 이 경우에, -CH2CH2-CH2-는, 인접하지 않는 -CH2-가 -O-로 치환되는 것에 의해 -O-CH2-O-로 변환되어도 된다. 그러나, 인접한 -CH2-가 -O-로 치환되지는 않는다. 이 치환으로는 -O-O-CH2-(퍼옥사이드)가 생성되기 때문이다.
액정성 화합물의 알킬은, 직쇄형 또는 분지형이며, 환형 알킬을 포함하지 않는다. 직쇄형 알킬은, 분지형 알킬보다 바람직하다. 이는, 알콕시, 알케닐과 같은 말단기에 대해서도 동일하다. 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는, 상한 온도를 높이기 위해 시스보다 트랜스가 바람직하다. 2-플루오로-1,4-페닐렌은 좌우 비대칭이기 때문에, 좌향(L) 및 우향(R)이 존재한다.
Figure pat00004
테트라하이드로피란-2,5-디일과 같은 2가의 기에 있어서도 동일하다. 카르보닐옥시과 같은 결합기(-COO- 또는 -OCO-)도 동일하다.
본 발명은, 하기 항 등이다.
항 1. 성분 A로서 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물.
Figure pat00005
식(1)에 있어서, R1은, 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; R2는, 탄소수 2∼12의 알케닐이며; Z1은, 단결합 또는 비닐렌이다.
항 2. 성분 A로서 식(1-1) 및 식(1-2)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00006
식(1-1) 및 식(1-2)에 있어서, R1은, 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 3. 성분 A의 비율이 1질량%∼20질량%의 범위인, 항 1 또는 2에 기재된 액정 조성물.
항 4. 성분 B로서 식(2) 및 식(3)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00007
Figure pat00008
식(2)에 있어서, R3 및 R4는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌이며; a는, 1 또는 2이며, b는, 0 또는 1이며; a가 2일 때, 환 A는 테트라하이드로피란-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이며;
식(3)에 있어서, R5 및 R6는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 C 및 환 E는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 D는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; 적어도 1개의 Z2 및 Z3는, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; c는, 1, 2, 또는 3이며, d는, 0 또는 1이며; 그리고, c와 d의 합은 3 이하이다.
항 5. 성분 B로서 식(2-1)∼식(2-4) 및 식(3-1)∼식(3-10)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00009
Figure pat00010
식(2-1)∼식(2-4)에 있어서, R3 및 R4는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며;
식(3-1)∼식(3-10)에 있어서, R5 및 R6는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 6. 성분 B의 비율이 5질량%∼40질량%의 범위인, 항 4 또는 5에 기재된 액정 조성물.
항 7. 성분 C로서 식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00011
식(4)에 있어서, R7 및 R8은, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이며; 환 F 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 G는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; e는, 0, 1, 2, 또는 3이며, f는, 0 또는 1이며; 그리고, e와 f의 합은 3 이하이며; e와 f의 합이 1 이상일 때, 적어도 1개의 환 F 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; e와 f의 합이 0일 때, 환 G는, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일 또는 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일이다.
항 8.성분 C로서 식(4-1)∼식(4-17)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00012
Figure pat00013
식(4-1)∼식(4-17)에 있어서, R7 및 R8은, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이다.
항 9. 성분 C의 비율이 10질량%∼60질량%의 범위인, 항 7 또는 8에 기재된 액정 조성물.
항 10. 성분 D로서 식(5)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00014
식(5)에 있어서, R9 및 R10은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 J 및 환 K는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z4는, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; g는, 1, 2, 또는 3이며; g가 2이며 또한 Z4가 단결합일 때, 환 K는, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이다.
항 11. 성분 D로서 식(5-1)∼식(5-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00015
식(5-1)∼식(5-13)에 있어서, R9 및 R10은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
항 12. 성분 D의 비율이 10질량%∼50질량%의 범위인, 항 10 또는 11에 기재된 액정 조성물.
항 13. 첨가물 X로서 식(6)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00016
식(6)에 있어서, 환 L 및 환 N은, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 M은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1∼P3는, 중합성 기이며; Sp1∼Sp3는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는, 0, 1, 또는 2이며; i, j, 및 k는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며; 그리고, i, j, 및 k의 합은, 1 이상이다.
항 14. 식(6)에 있어서, P1∼P3가 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기인, 항 13에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00017
식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M1∼M3는, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다.
항 15. 첨가물 X로서 식(6-1)∼식(6-29)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
식(6-1)∼식(6-29)에 있어서, Sp1∼Sp3는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P4∼P6는, 식(P-1)∼식(P-3)으로 표시되는 기로부터 선택된 중합성 기이며;
Figure pat00021
식(P-1)∼식(P-3)에 있어서, M1∼M3는, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다.
항 16. 첨가물 X의 비율이 0.03질량%∼10질량%의 범위인, 항 13 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
항 17. 항 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
항 18. 동작 모드가, IPS 모드, VA 모드, FFS 모드, 또는 FPA 모드이며, 구동 방식이 액티브 매트릭스 방식인, 항 17에 기재된 액정 표시 소자.
항 19. 항 13 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하고, 이 액정 조성물 중의 중합성 화합물이 중합하고 있는, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자.
항 20. 항 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 액정 표시 소자에서의 사용.
항 21. 항 13 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자에서의 사용.
본 발명은, 하기 항도 포함한다.
(a) 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제(消泡劑), 중합성 화합물, 중합개시제, 중합금지제와 같은 첨가물로부터 선택된 1개의 화합물, 2개의 화합물, 또는 3개 이상의 화합물을 함유하는 상기한 조성물.
(b) 상기한 조성물을 함유하는 AM 소자.
(c) 중합성 화합물을 더욱 함유하는 상기한 조성물, 및 이 조성물을 함유하는 고분자지지배향(PSA)형의 AM 소자.
(d) 상기한 조성물을 함유하고, 이 조성물 중의 중합성 화합물이 중합하고 있는, 고분자지지배향(PSA)형의 AM 소자.
(e) 상기한 조성물을 함유하고, 그리고, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, 또는 FPA의 모드를 가지는 소자.
(f) 상기한 조성물을 함유하는 투과형의 소자.
(g) 네마틱상을 가지는 조성물로서, 상기한 조성물의 사용.
(h) 상기한 조성물에 광학 활성 화합물을 첨가함으로써 얻어지는 광학 활성한 조성물의 사용.
본 발명의 조성물을 다음 순서로 설명한다. 첫째로, 조성물의 구성을 설명한다. 둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물이나 소자에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 셋째로, 조성물에서의 성분 화합물의 조합, 바람직한 비율, 및 그 근거를 설명한다. 넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 나타낸다. 여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다.
첫째로, 조성물의 구성을 설명한다. 이 조성물은, 복수의 액정성 화합물을 함유한다. 이 조성물은, 첨가물을 함유할 수도 있다. 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선 흡수제, 소광제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합개시제, 중합금지제, 극성 화합물 등이다. 이 조성물은, 액정성 화합물의 관점에서 조성물(a)과 조성물(b)로 분류된다. 조성물(a)은, 화합물(1), 화합물(2), 화합물(3), 화합물(4), 및 화합물(5)로부터 선택된 액정성 화합물 이외에, 그 외의 액정성 화합물, 첨가물 등을 더욱 함유할 수도 있다. 「그 외의 액정성 화합물」은 화합물(1), 화합물(2), 화합물(3), 화합물(4), 및 화합물(5)과는 상이한 액정성 화합물이다. 이와 같은 화합물은, 특성을 더욱 조정할 목적으로, 조성물에 혼합된다.
조성물(b)은, 실질적으로 화합물(1), 화합물(2), 화합물(3), 화합물(4), 및 화합물(5)로부터 선택된 액정성 화합물만으로 이루어진다. 「실질적으로」는, 조성물(b)이 첨가물을 함유할 수도 있지만, 그 외의 액정성 화합물을 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물(b)은 조성물(a)과 비교하여 성분의 수가 적다. 비용을 낮추는 관점에서, 조성물(b)은 조성물(a)보다 바람직하다. 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써 특성을 더욱 조정할 수 있는 관점에서, 조성물(a)은 조성물(b)보다 바람직하다.
네마틱상의 높은 상한 온도, 네마틱상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 큰 광학이방성, 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 탄성상수, 큰 비저항, 광에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성과 같은 특성 중 적어도 2개 사이에서 적절한 밸런스를 가지는 액정 조성물을 조제하기 위하여, 식(S)으로 표시되는 화합물 및 식(T)으로 표시되는 화합물은 함유하지 않는 것이 바람직하다.
Figure pat00022
식(S)에 있어서, RS1 및 RS2는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 AS는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 적어도 1개의 수소가 트리플루오로메틸 또는 디플루오로메틸로 치환된 1,4-페닐렌이며;
식(T)에 있어서, RT1 및 RT2는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; LT1, LT2, 및 LT3는, 불소, 염소, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 또는 디플루오로메틸이다.
둘째로, 성분 화합물의 주요한 특성, 및 이 화합물이 조성물이나 소자에 미치는 주요한 효과를 설명한다. 성분 화합물의 주요한 특성을 본 발명의 효과에 기초하여 표 2에 정리한다. 표 2의 기호에 있어서, L은 크거나 또는 높은 것을, M은 중간 정도인 것을, S는 작거나 또는 낮은 것을 의미한다. 기호 L, M, S는, 성분 화합물의 사이의 정성적인 비교에 기초한 분류이며, 0(제로)은, S보다 작은 것을 의미한다.
[표 2] 액정성 화합물의 특성
Figure pat00023
성분 화합물이 주요한 효과는 다음과 같다. 화합물(1)은 상한 온도 및 탄성상수를 높인다. 화합물(2)은 광학이방성 및 유전율이방성을 높인다. 화합물(3)은 탄성상수 및 유전율이방성을 높인다. 화합물(4)은 유전율 이방성을 높이고, 하한 온도를 낮춘다. 화합물(5)은 상한 온도를 높이고, 또는 점도를 낮춘다.
셋째로, 조성물에서의 성분 화합물의 조합, 바람직한 비율, 및 그 근거를 설명한다. 조성물에서의 성분 화합물의 바람직한 조합은, 화합물(1)＋화합물(2), 화합물(1)＋화합물(3), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(4), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(3)＋화합물(4), 화합물(1)＋화합물(3)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(4)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(4)＋화합물(5)＋화합물(6), 화합물(1)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5)＋화합물(6), 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5), 또는 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5)＋화합물(6)이다. 더욱 바람직한 조합은, 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(4)＋화합물(5), 화합물(1)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5), 또는 화합물(1)＋화합물(2)＋화합물(3)＋화합물(4)＋화합물(5)이다.
화합물(1)의 바람직한 비율은, 상한 온도 및 탄성상수를 높이기 위해 약 1질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 20질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 3질량%∼약 15질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 3질량%∼약 10질량%의 범위이다.
성분 B는 화합물(2) 및 화합물(3) 중 적어도 1개를 포함한다. 화합물(2)만을 포함해도 되고, 화합물(3)만을 포함해도 된다. 화합물(2) 및 화합물(3)을 모두 포함해도 된다. 성분 B의 바람직한 비율은, 약 5질량% 이상 약 40질량% 이하이다.
화합물(2)의 바람직한 비율은, 광학이방성 및 유전율 이방성을 높이기 위해 약 15질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 35질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 15질량%∼약 30질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 30질량%의 범위이다.
화합물(3)의 바람직한 비율은, 탄성상수 및 유전율 이방성을 높이기 위해 약 5질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 40질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 10질량%∼약 40질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 15질량%∼약 40질량%의 범위이다.
화합물(4)의 바람직한 비율은, 유전율 이방성을 높이기 위해 약 10질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 60질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 15질량%∼약 50질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 50질량%의 범위이다.
화합물(5)의 바람직한 비율은, 상한 온도를 높이기 위해 또는 점도를 낮추기 위해 약 10질량% 이상이며, 하한 온도를 낮추기 위해 약 50질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 20질량%∼약 50질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은 약 30질량%∼약 50질량%의 범위이다.
화합물(6)은, 고분자지지배향형의 소자에 적합시킬 목적으로, 조성물에 첨가된다. 화합물(6)의 바람직한 비율은, 액정 분자를 배향시키기 위해 약 0.03질량% 이상이며, 소자의 표시 불량을 방지하기 위해 약 10질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 0.1질량%∼약 2질량%의 범위이다. 특히 바람직한 비율은, 약 0.2질량%∼약 1.0질량%의 범위이다.
넷째로, 성분 화합물의 바람직한 형태를 설명한다. 식(1), 식(2), 식(3), 식(4), 및 식(5)에 있어서, R1은, 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R1은, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위해 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 특히 바람직한 R1은, 탄소수 3∼5의 알킬이며, 그 중에서도 프로필이 가장 바람직하다. R2는, 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R2는, 비닐이다. R3 및 R4는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R3 또는 R4는, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위해 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 유전율 이방성을 높이기위해 탄소수 1∼12의 알콕시이다. R5 및 R6는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R5 또는 R6는, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위해 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 유전율 이방성을 높이기위해 탄소수 1∼12의 알콕시이다. R7 및 R8은, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이다. 바람직한 R7 또는 R8은, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위해 탄소수 2∼12의 알케닐이며, 유전율 이방성을 높이기위해 탄소수 1∼12의 알콕시이다. R9 및 R10은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이다. 바람직한 R9 및 R10은, 안정성을 높이기 위해 탄소수 1∼12의 알킬이며, 점도를 낮추기 위해 탄소수 2∼12의 알케닐이다.
바람직한 알킬은, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 또는 옥틸이다. 더욱 바람직한 알킬은, 점도를 낮추기 위해 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 또는 펜틸이다.
바람직한 알콕시는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 또는 헵틸옥시이다. 점도를 낮추기 위해, 더욱 바람직한 알콕시는, 메톡시 또는 에톡시이다.
바람직한 알케닐은, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 또는 5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 알케닐은, 점도를 낮추기 위해 비닐, 1-프로페닐, 3-부테닐, 또는 3-펜테닐이다. 이들 알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 이중결합의 위치에 의존한다. 점도를 낮추기 위한 등의 목적으로 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스가 바람직하다.
바람직한 알케닐옥시는, 비닐옥시, 알릴옥시, 3-부테닐옥시, 3-펜테닐옥시, 또는 4-펜테닐옥시이다. 점도를 낮추기 위하여, 더욱 바람직한 알케닐옥시는, 알릴옥시 또는 3-부테닐옥시이다.
적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알킬의 바람직한 예는, 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실, 7-플루오로헵틸, 또는 8-플루오로옥틸이다. 더욱 바람직한 예는, 유전율 이방성을 높이기 위해 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 또는 5-플루오로펜틸이다.
적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알케닐의 바람직한 예는, 2,2-디플루오로비닐, 3,3-디플루오로-2-프로페닐, 4,4-디플루오로-3-부테닐, 5,5-디플루오로-4-펜테닐, 또는 6,6-디플루오로-5-헥세닐이다. 더욱 바람직한 예는, 점도를 낮추기 위해 2,2-디플루오로비닐 또는 4,4-디플루오로-3-부테닐이다.
환 A 및 환 B는, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 A 또는 환 B는, 광학이방성을 높이고, 점도를 낮추기 위해 1,4-페닐렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 테트라하이드로피란-2,5-디일이다. 환 A 및 환 B에서의 테트라하이드로피란-2,5-디일은,
Figure pat00024
또는
Figure pat00025
이며, 바람직하게는
Figure pat00026
이다.
환 C, 환 E, 환 F, 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이다. 「적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌」의 바람직한 예는, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌 또는 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 C, 환 E, 환 F, 또는 환 I는, 점도를 낮추기 위해 1,4-시클로헥실렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 테트라하이드로피란-2,5-디일이며, 광학이방성을 높이기 위해 1,4-페닐렌이다. 환 C 및 환 E에서의 테트라하이드로피란-2,5-디일은,
Figure pat00027
또는
Figure pat00028
이며, 바람직하게는
Figure pat00029
이다.
환 D 및 환 G는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일(FLF4), 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일(DBFF2), 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일(DBTF2), 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일(InF4)이다.
Figure pat00030
바람직한 환 D 또는 환 G는, 점도를 낮추기 위해 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일이다.
환 J 및 환 K는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이다. 바람직한 환 J 또는 환 K는, 점도를 낮추기 위해 또는 상한 온도를 높이기 위해, 1,4-시클로헥실렌이며, 하한 온도를 낮추기 위해 1,4-페닐렌이다.
Z1은, 단결합 또는 비닐렌이다. Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며, 적어도 1개의 Z2 및 Z3는, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z2 또는 Z3는, 하한 온도를 낮추기 위해 에틸렌이며, 유전율 이방성을 높이기 위해 메틸렌옥시이다. 복수의 Z2 또는 Z3가 존재하는 경우, 그 중 1개는 단결합인 것이 바람직하다. Z4는, 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이다. 바람직한 Z4는, 점도를 낮추기 위해 단결합이다.
메틸렌옥시와 같은 2가의 기는, 좌우비대칭이다. 메틸렌옥시에 있어서, -CH2O-는 -OCH2-보다 바람직하다. 카르보닐옥시에 있어서, -COO-은 -OCO-보다 바람직하다.
a는, 1 또는 2이며, b는, 0 또는 1이다. 바람직한 a는, 점도를 낮추기 위해 1이며, 광학이방성을 높이기 위해 2이다. 바람직한 b는, 점도를 낮추기 위해 0이며, 광학이방성을 높이기 위해 1이다. c는, 1, 2, 또는 3이며, d는, 0 또는 1이며, 그리고, c와 d의 합은 3 이하이다. 바람직한 c는, 점도를 낮추기 위해 1이며, 상한 온도를 높이기 위해 2이다. 바람직한 d는, 점도를 낮추기 위해 0이며, 상한 온도를 높이기 위해 1이다. e는, 0, 1, 2, 또는 3이며, f는, 0 또는 1이며, 그리고, e와 f의 합은 3 이하이다. 바람직한 e는, 점도를 낮추기 위해 1이며, 상한 온도를 높이기 위해 2이다. 바람직한 f는, 점도를 낮추기 위해 0이며, 상한 온도를 높이기 위해 1이다. g는, 1, 2, 또는 3이다. 바람직한 g는, 점도를 낮추기 위해 1이며, 상한 온도를 높이기 위해 2 또는 3이다.
식(2)에 있어서, a가 2일 때, 환 A는 테트라하이드로피란-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이다.
식(4)에 있어서, e와 f의 합이 1 이상일 때, 적어도 1개의 환 F 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이다.
식(4)에 있어서, e와 f의 합이 0일 때, 환 G는, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일 또는 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일이다.
식(5)에 있어서, g가 2이며 또한 Z4가 단결합일 때, 환 K는, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이다.
식(6)에 있어서, 환 L 및 환 N은, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 L 또는 환 N은, 페닐이다. 환 M은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 M은, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이다.
Z5 및 Z6는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO-, 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)-, 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z5 또는 Z6는, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, 또는 -OCO-이다. 더욱 바람직한 Z5 또는 Z6는, 단결합이다.
Sp1∼Sp3는, 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO-, 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp1∼Sp3는, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -CO-CH=CH-, 또는 -CH=CH-CO-이다. 더욱 바람직한 Sp1∼Sp3는, 단결합이다.
h는, 0, 1, 또는 2이다. 바람직한 h는, 0 또는 1이다. i, j, 및 k는, 0, 1, 2, 3, 또는 4이며, 그리고, i, j, 및 k의 합은, 1 이상이다. 바람직한 i, j, 또는 k는, 1 또는 2이다.
P1∼P3는, 중합성 기이다. 바람직한 P1∼P3는, 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 기로부터 선택된 중합성 기다. 더욱 바람직한 P1∼P3는, 식(P-1), 식(P-2), 또는 식(P-3)으로 표시되는 기이다. 특히 바람직한 P1∼P3는, 식(P-1) 또는 식(P-2)으로 표시되는 기이다. 가장 바람직한 P1∼P3는, 식(P-1)으로 표시되는 기이다. 식(P-1)으로 표시되는 바람직한 기는, -OCO-CH=CH2 또는 -OCO-C(CH3)=CH2이다. 식(P-1)∼식(P-5)의 파선은, 결합하는 부위를 나타낸다.
Figure pat00031
식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M1∼M3는, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬이다. 바람직한 M1∼M3는, 반응성을 높이기 위해 수소 또는 메틸이다. 더욱 바람직한 M1은 수소 또는 메틸이며, 더욱 바람직한 M2 또는 M3는 수소이다.
식(6-1)∼식(6-29)에 있어서, P4∼P6는, 식(P-1)∼식(P-3)으로 표시되는 기이다. 바람직한 P4∼P6는, 식(P-1) 또는 식(P-2)이다. 더욱 바람직하다 식(P-1)은, -OCO-CH=CH2 또는 -OCO-C(CH3)=CH2이다. 식(P-1)∼식(P-3)의 파선은, 결합하는 부위를 나타낸다.
Figure pat00032
다섯째로, 바람직한 성분 화합물을 나타낸다. 바람직한 화합물(1)은, 항 2에 기재된 화합물(1-1) 및 화합물(1-2)이다.
바람직한 화합물(2)은, 항 5에 기재된 화합물(2-1)∼화합물(2-4)이다. 이들 화합물에 있어서, 성분 B 중 적어도 1개가, 화합물(2-1) 또는 화합물(2-3)인 것이 바람직하다. 성분 B 중 적어도 1개가, 화합물(2-1)인 것이 특히 바람직하다. 화합물(2-1)의 비율이 15질량% 이상인 것이 바람직하고, 20질량% 이상인 것이 특히 바람직하다.
바람직한 화합물(3)은, 항 5에 기재된 화합물(3-1)∼화합물(3-10)이다. 이들 화합물에 있어서, 성분 C 중 적어도 1개가, 화합물(3-1), 화합물(3-2), 화합물(3-3), 또는 화합물(3-4)인 것이 바람직하다. 성분 C 중 적어도 2개가, 화합물(3-1) 및 화합물(3-3) 또는 화합물(3-2) 및 화합물(3-4)의 조합인것이 바람직하다.
바람직한 화합물(4)은, 항 8에 기재된 화합물(4-1)∼화합물(4-17)이다. 이들 화합물에 있어서, 성분 C 중 적어도 1개가, 화합물(4-1), 화합물(4-3), 화합물(4-6), 또는 화합물(4-7)인 것이 바람직하다. 성분 C 중 적어도 2개가, 화합물(4-1) 및 화합물(4-3), 화합물(4-1) 및 화합물(4-7), 화합물(4-3) 및 화합물(4-6), 화합물(4-3) 및 화합물(4-7), 또는 화합물(4-6) 및 화합물(4-7)의 조합인 것이 바람직하다. 성분 C 중 적어도 1개가, R5가 비닐인 화합물인 것이 바람직하다. 이 중에서도, R5가 비닐인 화합물(4-3) 또는 화합물(4-7)이 특히 바람직하다.
바람직한 화합물(5)은, 항 11에 기재된 화합물(5-1)∼화합물(5-13)이다. 이들 화합물에 있어서, 성분 D 중 적어도 1개가, 화합물(5-1), 화합물(5-3), 화합물(5-5), 화합물(5-6), 화합물(5-7), 화합물(5-8), 또는 화합물(5-10)인 것이 바람직하다. 성분 D 중 적어도 1개가, 화합물(5-1), 화합물(5-3), 화합물(5-5), 또는 화합물(5-10)인 것이 특히 바람직하다. 성분 D 중 적어도 2개가, 화합물(5-1) 및 화합물(5-3), 화합물(5-1) 및 화합물(5-5), 화합물(5-1) 및 화합물(5-6), 화합물(5-1) 및 화합물(5-10), 화합물(5-3) 및 화합물(5-5), 화합물(5-3) 및 화합물(5-6), 또는 화합물(5-5) 및 화합물(5-6)의 조합인것이 바람직하다. 성분 D 중 적어도 1개가, R7이 프로필 또는 비닐이며, 동시에 R8이 비닐 또는 1-프로페닐인 화합물(5-1)이 특히 바람직하고, 이 비율이 30질량% 이상인 것이 바람직하다. R7이 프로필이며, 또한 R8이 비닐인 화합물(5-1)과 R7이 비닐이며, 또한 R8이 1-프로페닐인 화합물(5-1), 또는 R7이 프로필이며, 또한 R8이 비닐인 화합물(5-1)과 R7이 프로필이며, 또한 R8이 1-프로페닐인 화합물(5-1)의 조합이 특히 바람직하다.
바람직한 화합물(6)은, 항 15에 기재된 화합물(6-1)∼화합물(6-29)이다. 이들 화합물에 있어서, 첨가물 X 중 적어도 1개가, 화합물(6-1), 화합물(6-2), 화합물(6-24), 화합물(6-25), 화합물(6-26), 또는 화합물(6-27)인 것이 바람직하다. 첨가물 X 중 적어도 2개가, 화합물(6-1) 및 화합물(6-2), 화합물(6-1) 및 화합물(6-18), 화합물(6-2) 및 화합물(6-24), 화합물(6-2) 및 화합물(6-25), 화합물(6-2) 및 화합물(6-26), 화합물(6-25) 및 화합물(6-26), 또는 화합물(6-18) 및 화합물(6-24)의 조합인 것이 바람직하다.
여섯째로, 조성물에 첨가할 수도 있는 첨가물을 설명한다. 이와 같은 첨가물은, 광학 활성 화합물, 산화방지제, 자외선흡수제, 소광제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합개시제, 중합 금지제, 극성 화합물 등이다. 액정 분자의 나선 구조를 유도하여 토션 각을 부여할 목적으로, 광학 활성 화합물이 조성물에 첨가된다. 이와 같은 화합물의 예는, 화합물(7-1)∼화합물(7-5)이다. 광학 활성 화합물의 바람직한 비율은 약 5질량% 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 0.01질량%∼약 2질량%의 범위이다.
Figure pat00033
대기 중에서의 가열에 의한 비저항의 저하를 방지하기 위하여, 또는 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여, 화합물(8-1)∼화합물(8-3)과 같은 산화방지제를 조성물에 더욱 첨가해도 된다.
Figure pat00034
화합물(8-2)은, 휘발성이 작으므로, 소자를 장시간 사용한 후, 실온에서 뿐만 아니라 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 전압 유지율을 유지하는 데 유효하다. 산화방지제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않도록 약 600ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 100ppm∼약 300ppm의 범위이다.
자외선흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 트리아졸 유도체 등이다. 입체 장애가 있는 아민과 같은 광안정제도 또한 바람직하다. 광안정제의 바람직한 예는, 화합물(9-1)∼화합물(9-16) 등이다. 이들 흡수제나 안정제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 상한 온도를 낮추지 않도록, 또는 하한 온도를 높이지 않기 위하여 약 10000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.
Figure pat00035
Figure pat00036
소광제는, 액정성 화합물이 흡수한 광에너지를 수용하고, 열 에너지로 변환함으로써, 액정성 화합물의 분해를 방지하는 화합물이다. 소광제의 바람직한 예는, 화합물(10-1)∼화합물(10-7) 등이다. 이들 소광제에서의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 50ppm 이상이며, 하한 온도를 높이지 않기 위하여 약 20000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은 약 100ppm∼약 10000ppm의 범위이다.
Figure pat00037
GH(guest host) 모드의 소자에 적합시키기 위하여, 아조계 색소, 안트라퀴논계 색소 등과 같은 2색성 색소(dichroic dye)가 조성물에 첨가된다. 색소의 바람직한 비율은, 약 0.01질량%∼약 10질량%의 범위이다. 거품을 방지하기 위하여, 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일등의 소포제가 조성물에 첨가된다. 소포제의 바람직한 비율은, 그 효과를 얻기 위해 약 1ppm 이상이며, 표시 불량을 방지하기 위해 약 1000ppm 이하이다. 더욱 바람직한 비율은, 약 1ppm∼약 500ppm의 범위이다.
고분자지지배향(PSA)형의 소자에 적합시키기 위해 중합성 화합물이 사용된다. 화합물(6)은 이 목적에 적합하다. 화합물(6)과 함께 화합물(6)과는 상이한 중합성 화합물을 조성물에 첨가해도 된다. 이와 같은 중합성 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐 화합물, 비닐옥시 화합물, 프로페닐에테르, 에폭시 화합물(옥시란, 옥세탄), 비닐케톤 등의 화합물이다. 더욱 바람직한 예는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 유도체이다. 화합물(6)의 바람직한 비율은, 중합성 화합물의 전체 질량에 기초하여 10질량% 이상이다. 더욱 바람직한 비율은, 50질량% 이상이다. 특히 바람직한 비율은, 80질량% 이상이다. 가장 바람직한 비율은, 100질량%이다.
화합물(6)과 같은 중합성 화합물은 자외선 조사에 의해 중합한다. 광중합개시제 등의 적절한 개시제 존재 하에서 중합시켜도 된다. 중합을 위한 적절한 조건, 개시제의 적절한 타입, 및 적절한 양은, 당업자에게는 기지(旣知)이며, 문헌에 기재되어 있다. 예를 들면, 광중합개시제인 Irgacure651(등록상표; BASF), Irgacure184(등록상표; BASF), 또는 Darocur1173(등록상표; BASF)이 라디칼 중합에 대하여 적절하다. 광중합개시제의 바람직한 비율은, 중합성 화합물의 전체 질량을 기준으로 약 0.1질량%∼약 5질량%의 범위이다. 더욱 바람직한 비율은 약 1질량%∼약 3질량%의 범위이다.
화합물(6)과 같은 중합성 화합물을 보관할 때, 중합을 방지하기 위해 중합금지제를 첨가해도 된다. 중합성 화합물은, 통상은 중합금지제를 제거하지 않은 채 조성물에 첨가된다. 중합금지제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-tert-부틸 카테콜, 4-메톡시페놀, 페노티아진 등이다.
일곱째로, 성분 화합물의 합성법을 설명한다. 이들 화합물은 기지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 합성법을 예시한다. 화합물(1-1)은, 독일특허출원 공개 제4414647호 명세서에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(2-3)은, 모레큘러·크리스탈 앤드 리퀴드 크리스탈(Molecular Crystals and Liquid Crystals), 2011년, 제542권, 제1호, p.16-27에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(3-2)은, 일본특표 평2-503568호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(4-1)은, 일본특표 평2-503441호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(5-1)은, 일본공개특허 평9-77692호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 화합물(6-18)은 일본공개특허 평7-101900호 공보에 기재된 방법으로 합성한다. 산화방지제는 시판되고 있다. 화합물(8-1)은, 알드리치(Sigma-Aldrich Corporation)로부터 입수할 수 있다. 화합물(8-2) 등은, 미국특허 3660505호 명세서에 기재된 방법에 의해 합성한다.
합성법을 기재하지 않은 화합물은, 오가닉·신세시스(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc), 오가닉·리액션즈(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), 콤프리헨시브·오가닉·신세시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험화학강좌(마루젠(丸善)) 등의 서적에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다. 조성물은, 이와 같이 하여 얻은 화합물로부터 공지의 방법에 의해 조제된다. 예를 들면, 성분 화합물을 혼합하고, 그리고, 가열에 의해 서로 용해시킨다.
마지막으로, 조성물의 용도를 설명한다. 이 조성물은 주로, 약 -10℃ 이하의 하한 온도, 약 70℃ 이상의 상한 온도, 그리고, 약 0.07∼약 0.20의 범위의 광학이방성을 가진다. 성분 화합물의 비율을 제어함으로써, 또는 그 외의 액정성 화합물을 혼합함으로써, 약 0.08∼약 0.25의 범위의 광학이방성을 가지는 조성물을 조제해도 된다. 시행 착오에 의해, 약 0.10∼약 0.30의 범위의 광학이방성을 가지는 조성물을 조제해도 된다. 이 조성물을 함유하는 소자는 큰 전압 유지율을 가진다. 이 조성물은 AM 소자에 적합하다. 이 조성물은 투과형의 AM 소자에 특히 적합하다. 이 조성물은, 네마틱상을 가지는 조성물로서의 사용, 광학 활성 화합물을 첨가함으로써 광학 활성한 조성물로서의 사용이 가능하다.
이 조성물은 AM 소자로의 사용이 가능하다. 또한 PM 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물은, PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, FPA 등의 모드를 가지는 AM 소자 및 PM 소자로의 사용이 가능하다. TN, OCB, IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자로의 사용은 특히 바람직하다. IPS 모드 또는 FFS 모드를 가지는 AM 소자에 있어서, 전압이 무인가일 때, 액정 분자의 배열이 유리 기판에 대하여 병행이라도 되고, 또는 수직이라도 된다. 이들 소자가 반사형, 투과형 또는 반투과형이라도 된다. 투과형의 소자로의 사용은 바람직하다. 비결정 실리콘-TFT 소자 또는 다결정 실리콘-TFT 소자로의 사용도 가능하다. 이 조성물을 마이크로캡슐화하여 제작한 NCAP(nematic curvilinear aligned phase)형의 소자나, 조성물 중에 3차원의 그물눈형 고분자를 형성시킨 PD(polymer dispersed)형의 소자에도 사용할수 있다.
[실시예]
실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다. 본 발명은, 실시예 1의 조성물과 실시예 2의 조성물의 혼합물을 포함한다. 본 발명은, 실시예의 조성물 중 적어도 2개를 혼합한 혼합물도 포함한다. 합성한 화합물은, NMR 분석 등의 방법에 의해 확인했다. 화합물, 조성물, 및 소자의 특성은, 하기 방법에 의해 측정했다.
NMR 분석: 측정 시에는, 브루커바이오스핀(Bruker BioSpin)사에서 제조한 DRX-500을 사용했다. 1H-NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 측정은, 실온에서, 500MHz, 적산 횟수 16회의 조건으로 행하였다. 테트라메틸실란을 내부 표준으로서 사용했다. 19F-NMR의 측정에서는, CFCl3를 내부 표준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 행하였다. 핵자기 공명 스펙트럼의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블릿(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), quin은 퀸테트(quintet), sex는 섹스텟(sextet), m은 멀티플렛, br은 브로드(broad)인 것을 의미한다.
가스크로마토 분석: 측정에는 시마즈제작소(島津製作所)에서 제조한 GC-14B형 가스 크로마토그래피를 사용했다. 캐리어 가스는 헬륨(2mL/분)이다. 시료기화실을 280℃로, 검출기(FID)를 300℃로 설정했다. 성분 화합물의 분리에는, Agilent Technologies Inc.에서 제조한 캐필러리 컬럼 DB-1(길이 30m, 내경(內徑) 0.32mm, 막 두께 0.25㎛; 고정 액상(液相)은 디메틸폴리실록산; 무극성)을 사용했다. 이 컬럼은, 200℃로 2분간 유지한 후, 5℃/분의 비율로 280℃까지 승온(昇溫)했다. 시료는 아세톤 용액(0.1질량%)에 조제한 후, 그 1μL를 시료기화실에 주입했다. 기록계는 시마즈제작소에서 제조한 C-R5A형 Chromatopac, 또는 그와 동등품이다. 얻어진 가스 크로마토그램은, 성분 화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적을 나타낸다.
시료를 희석하기 위한 용매는, 클로로포름, 헥산 등을 사용할 수도 있다. 성분 화합물을 분리하기 위하여, 하기 캐필러리 컬럼을 사용할 수도 있다. Agilent Technologies Inc.에서 제조한 HP-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛), Restek Corporation에서 제조한 Rtx-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛), SGE International Pty. Ltd에서 제조한 BP-1(길이 30m, 내경 0.32mm, 막 두께 0.25㎛). 화합물 피크의 중첩을 방지할 목적으로 시마즈제작소에서 제조한 캐필러리 컬럼 CBP1-M50-025(길이 50m, 내경 0.25mm, 막 두께 0.25㎛)를 사용할 수도 있다.
조성물에 함유되는 액정성 화합물의 비율은, 다음과 같은 방법으로 산출할 수도 있다. 액정성 화합물의 혼합물을 가스 크로마토그래피(FID)로 분석한다. 가스 크로마토그램에서의 피크의 면적비는 액정성 화합물의 비율에 상당한다. 상기한 캐필러리 컬럼을 사용했을 때는, 각각의 액정성 화합물의 보정계수를 1로 간주해도 된다. 따라서, 액정성 화합물의 비율(질량%)은, 피크의 면적비로부터 산출할 수 있다.
측정 시료: 조성물 또는 소자의 특성을 측정할 때는, 조성물을 그대로 시료로서 사용했다. 화합물의 특성을 측정할 때는, 이 화합물(15질량%)을 모액정(85질량%)에 혼합함으로써 측정용의 시료를 조제했다. 측정에 의해 얻어진 값으로부터 외삽법(外揷法)에 의해 화합물의 특성값을 산출했다. (외삽값)= {(시료의 측정값)-0.85×(모액정의 측정값)}/0.15. 이 비율로 스멕틱상(또는 결정)이 25℃에서 석출할 때는, 화합물과 모액정의 비율을 10질량%:90질량%, 5질량%:95질량%, 1질량%:99질량%의 순으로 변경했다. 이 외삽법에 의해 화합물에 관한 상한 온도, 광학이방성, 점도, 및 유전율 이방성의 값을 구했다.
하기 모액정을 사용했다. 성분 화합물의 비율은 질량%로 나타낸다.
Figure pat00038
측정 방법: 특성의 측정은 하기 방법으로 행하였다. 이들의 대부분은, 사단 법인 전자정보기술산업협회(Japan Electronics and Information Technology Industries Association; JEITA라고 함)에서 심의 제정되는 JEITA규격(JEITA·ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이것을 수식한 방법이었다. 측정에 사용한 TN 소자에는, 박막 트랜지스터(TFT)를 장착하지 않았다.
(1) 네마틱상의 상한 온도(NI; ℃): 편광현미경을 구비한 융점측정장치의 핫 플레이트(hot plate)에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정했다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」라고 하는 경우가 있다.
(2) 네마틱상의 하한 온도(TC; ℃): 네마틱상을 가지는 시료를 유리병에 넣고, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃의 프리저(freezer) 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰했다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상인 채로이며, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화되었을 때, TC를 <-20℃로 기재했다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」라고 하는 경우가 있다.
(3) 점도(벌크(bulk) 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s): 측정 시에는 도쿄계기(東京計器) 가부시키가이샤에서 제조한 E형 회전 점도계를 사용했다.
(4)점도(회전 점도; γ1; 25℃로 측정; mPa·s): 측정에는, 도요테크니카 가부시키가이샤의 회전 점성율 측정시스템 LCM-2형을 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 10㎛인 VA 소자에 시료를 주입했다. 이 소자에 직사각형파(55V, 1ms)를 인가했다. 이 인가에 의해 발생한 과도전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이들 측정값 및 유전율 이방성을 사용하여, 회전 점도의 값을 얻었다. 유전율 이방성은, 측정(6)에 기재된 방법으로 측정했다.
(5) 광학이방성(굴절율 이방성; Δn; 25℃에서 측정): 측정은, 파장 589nm의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 압베 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하했다. 굴절율 n∥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정했다. 굴절율 n⊥은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정했다. 광학이방성의 값은, Δn=n∥-n⊥의 식으로부터 계산했다.
(6) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥의 식으로부터 계산했다. 유전율(ε∥및 ε⊥)은 다음과 같이 측정했다.
1) 유전율(ε∥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 옥타데실트리에톡시실란(0.16mL)의 에탄올(20mL) 용액을 도포했다. 유리 기판을 스피너로 회전시킨 후, 150℃로 1시간 가열했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)르 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축(長軸) 방향에서의 유전율 (ε∥)을 측정했다.
2) 유전율(ε⊥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포했다. 이 유리 기판을 소성한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 트위스트 각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다.
(7) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V): 측정 시에는 오쓰카(大塚)전자가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 인가하는 전압(60Hz, 직사각형파)은 0V로부터 20V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성했다. 임계값 전압은 투과율이 10%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.
(8) 전압 유지율(VHR-1; 25℃에서 측정; %): 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)은 5㎛였다. 이 소자는 시료를 넣은 후 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 TN 소자에 펄스 전압(5V로 60마이크로초)을 인가하여 충전했다. 감쇠하는 전압을 고속전압계로 16.7밀리초 동안 측정하고, 단위 주기에서의 전압곡선과 가로축 사이의 면적 A를 구했다. 면적 B는 감쇠하지 않았을 때의 면적이었다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 나타낸다.
(9) 전압 유지율(VHR-2; 80℃로 측정; %): 25℃ 대신, 80℃에서 측정한 점 이외는, 상기와 동일한 수순으로 전압 유지율을 측정했다. 얻어진 값을 VHR-2로 나타낸다.
(10) 전압 유지율(VHR-3; 25℃에서 측정; %): 자외선을 조사한 후, 전압 유지율을 측정하고, 자외선에 대한 안정성을 평가했다. 측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고, 셀 갭은 5㎛였다. 이 소자에 시료를 주입하고, 광을 20분간 조사했다. 광원은 초고압 수은램프 USH-500D(우시오전기 제조)이며, 소자와 광원의 간격은 20cm였다. VHR-3의 측정에서는, 16.7밀리초 동안 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-3를 가지는 조성물은 자외선에 대하여 큰 안정성을 가진다. VHR-3는 90% 이상이 바람직하고, 95% 이상이 더욱 바람직하다.
(11) 전압 유지율(VHR-4; 25℃에서 측정; %): 시료를 주입한 TN 소자를 80℃의 항온조 내에서 500시간 가열한 후, 전압 유지율을 측정하고, 열에 대한 안정성을 평가했다. VHR-4의 측정에서는, 16.7밀리초 동안 감쇠하는 전압을 측정했다. 큰 VHR-4를 가지는 조성물은 열에 대하여 큰 안정성을 가진다.
(12) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카(大塚)전자가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. ㄹ로패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, 10V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 응답 시간은 투과율 90%로부터 10%로 변화하는 데 요한 시간(하강 시간; fall time; 밀리초)으로 나타낸다.
(13) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm): 전극을 구비한 용기에 시료 1.0mL를 주입했다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전류를 측정했다. 비저항은 하기 식으로부터 산출했다. (비저항)={(전압)×(용기의 전기 용량)}/ {(직류 전류)× (진공의 유전율)}.
(14) 선잔상(Line Image Sticking Parameter; LISP; %): 액정 표시 소자에 전기적인 스트레스를 부여함으로써 선잔상을 발생시켰다. 선잔상이 있는 영역의 휘도와 나머지 영역의 휘도를 측정했다. 선잔상에 의해 휘도가 저하된 비율을 산출하고, 이 비율에 의해 선잔상의 크기를 나타낸다.
14a) 휘도의 측정: 이미징 색채휘도계(Radiant Zemax사 제조, PM-1433F-0)를 사용하여 소자의 화상을 촬영했다. 이 화상을 소프트웨어(Prometric 9.1, Radiant Imaging사 제조)를 사용하여 해석함으로써 소자의 각 영역의 휘도를 산출했다. 광원은 평균 휘도 3500cd/m2의 LED 백라이트를 사용했다.
14b) 스트레스 전압의 설정: 셀 갭이 3.5㎛이며, 매트릭스 구조를 가지는 FFS 소자(세로 4셀×가로 4셀의 16셀)에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 편광축이 직교하도록, 이 소자의 상면과 하면에 각각 편광판을 배치했다. 이 소자에 광을 조사하고, 전압(직사각형파, 60Hz)을 인가했다. 전압은, 0V로부터 7.5V의 범위에서 0.1V마다 단계적으로 증가시키고, 각 전압에서의 투과 광의 휘도를 측정했다. 휘도가 극대로 되었을 때의 전압을 V255로 약기했다. 휘도가 V255의 21.6%가 되었을 때(즉, 127계조)의 전압을 V127로 약기했다.
14c) 스트레스의 조건: 소자에, 60℃, 23시간의 조건으로 V255(직사각형파, 30Hz)와 0.5V(직사각형파, 30Hz)를 인가하고, 체커 패턴을 표시하였다. 다음으로, V127(직사각형파, 0.25Hz)을 인가하고, 노광시간 4000밀리초의 조건으로 휘도를 측정했다.
14d) 선잔상의 산출: 16셀 중, 중앙부의 4셀(세로 2셀×가로 2셀)을 산출에 사용했다. 이 4셀을 25영역(세로 5셀×가로 5셀)으로 분할했다. 4코너에 있는 4영역(세로 2셀×가로 2셀)의 평균 휘도를 휘도 A로 약기했다. 25영역으로부터 4코너의 영역을 제외한 영역은, 십자형이었다. 이 십자형의 영역으로부터 중앙의 교차 영역을 제외한 4영역에 있어서, 휘도의 최소값을 휘도 B로 약기했다. 선잔상은 하기 식으로부터 산출했다. (선잔상)= (휘도 A-휘도 B)/휘도 A×100.
(15) 퍼짐성: 첨가물의 퍼짐성은, 소자에 전압을 인가하고, 휘도를 측정함으로써 정성적(定性的)으로 평가했다. 휘도의 측정은, 상기한 항 14a와 동일하게 행하였다. 전압(V127)의 설정은, 상기한 항 14b와 동일하게 행하였다. 다만, FFS 소자 대신 VA 소자를 사용했다. 휘도는 하기와 같이 측정했다. 먼저, 소자에 직류 전압(2V)을 2분간 인가했다. 다음으로, V127(직사각형파, 0.05Hz)을 인가하고, 노광시간 4000밀리초의 조건으로 휘도를 측정했다. 이 결과로부터 퍼짐성을 평가했다.
(16) 응답 시간(τ-2; -20℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카전자가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, 10V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 응답 시간은 투과율 90%로부터 10%로 변화되는 데 요한 시간(하강 시간; fall time; 밀리초)으로 나타낸다.
(17) 응답 시간(τ-3; -30℃에서 측정; ms): 측정 시에는 오쓰카전자가부시키가이샤에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용했다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, 10V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 응답 시간은 투과율 90%로부터 10%로 변화되는 데 요한 시간(하강 시간; fall time; 밀리초)으로 나타낸다.
(18) 탄성상수(K11: 스플레이(splay) 탄성상수, K33: 굽힘(bend) 탄성상수; 25℃에서 측정; pN): 측정 시에는 가부시키가이샤 도요테크니카에서 제조한 EC-1형탄성상수측정기를 사용했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 수직배향 셀에 시료를 넣었다. 이 셀에 20볼트로부터 0볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정했다. 측정한 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을 『액정 디바이스 핸드북』(일간공업신문사), 75페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.100)으로부터 탄성상수의 값을 얻었다.
조성물의 실시예를 이하에 나타낸다. 성분 화합물은, 하기 표 3의 정의에 기초하여 기호에 의해 나타낸다. 표 3에 있어서, 1,4-시클로헥실렌에 관한 입체 배치는 트랜스이다. 기호의 뒤에 있는 괄호 내의 번호는, 화합물의 번호에 대응한다. (-)의 기호는 그 외의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율(백분율)은, 액정 조성물의 질량을 기준으로 질량백분율(질량%)이다. 마지막으로, 조성물의 특성값을 정리하여 나타내었다.
[표 3] 기호를 사용한 화합물의 표기법
Figure pat00039
[비교예 1]
본 발명의 성분 A인 화합물(1)을 포함하지 않는 조성물을 조제했다.
Figure pat00040
[실시예 1]
Figure pat00041
[실시예 2]
Figure pat00042
[실시예 3]
Figure pat00043
[실시예 4]
Figure pat00044
[실시예 5]
Figure pat00045
[실시예 6]
Figure pat00046
[실시예 7]
Figure pat00047
[실시예 8]
Figure pat00048
[실시예 9]
Figure pat00049
[실시예 10]
Figure pat00050
[실시예 11]
Figure pat00051
[실시예 12]
Figure pat00052
[실시예 13]
Figure pat00053
[실시예 14]
Figure pat00054
[실시예 15]
Figure pat00055
[실시예 16]
Figure pat00056
[실시예 17]
Figure pat00057
[실시예 18]
Figure pat00058
[실시예 19]
Figure pat00059
[실시예 20]
Figure pat00060
[실시예 21]
Figure pat00061
[실시예 22]
Figure pat00062
[실시예 23]
Figure pat00063
비교예 1의 조성물의 회전 점도는 130mPa·s였다. 한편, 실시예 1로부터 실시예 23의 조성물의 회전 점도는 72mPa·s로부터 115mPa·s였다. 이와 같이, 실시예의 조성물은, 비교예의 조성물과 비교하여, 작은 회전 점도를 가졌다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물은 우수한 특성을 가지는 것으로 결론지을 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 액정 모니터, 액정 TV 등에 사용할 수 있다.

Claims (21)

  1. 성분 A로서 하기 식(1)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하고, 그리고 음(-)의 유전율 이방성을 가지는 액정 조성물:
    Figure pat00064

    상기 식(1)에 있어서, R1은 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; R2는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; Z1은 단결합 또는 비닐렌임.
  2. 제1항에 있어서,
    성분 A로서 하기 식(1-1) 및 식(1-2)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00065

    상기 식(1-1) 및 식(1-2)에 있어서, R1은 탄소수 1∼12의 알킬 또는 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    성분 A의 비율이 1질량%∼20질량%의 범위인, 액정 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 B로서 하기 식(2) 및 식(3)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00066

    상기 식(2)에 있어서, R3 및 R4는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 A 및 환 B는, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌이며; a는 1 또는 2이며, b는 0 또는 1이며; a가 2일 때, 환 A는 테트라하이드로피란-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이며;
    상기 식(3)에 있어서, R5 및 R6는, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 C 및 환 E는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 D는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; Z2 및 Z3는, 단결합, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; 적어도 1개의 Z2 및 Z3는, 에틸렌, 비닐렌, 메틸렌옥시, 또는 카르보닐옥시이며; c는 1, 2 또는 3이며, d는 0 또는 1이며; 그리고 c와 d의 합은 3 이하임.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 B로서 하기 식(2-1)∼식(2-4) 및 식(3-1)∼식(3-10)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00067

    Figure pat00068

    상기 식(2-1)∼식(2-4)에 있어서, R3 및 R4는 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐이며;
    상기 식(3-1)∼식(3-10)에 있어서, R5 및 R6는 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    성분 B의 비율이 5질량%∼40질량%의 범위인, 액정 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 C로서 하기 식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00069

    상기 식(4)에 있어서, R7 및 R8은, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬이며; 환 F 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; 환 G는, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-클로로-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-5-메틸-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 7,8-디플루오로크로만-2,6-디일, 3,4,5,6-테트라플루오로플루오렌-2,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일, 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일, 또는 1,1,6,7-테트라플루오로인단-2,5-디일이며; e는 0, 1, 2 또는 3이며, f는 0 또는 1이며; 그리고 e와 f의 합은 3 이하이며; e와 f의 합이 1 이상일 때, 적어도 1개의 환 F 및 환 I는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 크로만-2,6-디일, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 크로만-2,6-디일이며; e와 f의 합이 0일 때, 환 G는 4,6-디플루오로디벤조퓨란-3,7-디일 또는 4,6-디플루오로디벤조티오펜-3,7-디일임.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 C로서 하기 식(4-1)∼식(4-17)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00070

    Figure pat00071

    상기 식(4-1)∼식(4-17)에 있어서, R7 및 R8은, 수소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 탄소수 2∼12의 알케닐옥시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬임.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    성분 C의 비율이 10질량%∼60질량%의 범위인, 액정 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 D로서 하기 식(5)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00072

    상기 식(5)에 있어서, R9 및 R10은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐이며; 환 J 및 환 K는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이며; Z4는 단결합, 에틸렌, 메틸렌옥시 또는 카르보닐옥시이며; g는 1, 2 또는 3이며; g가 2이며 또한 Z4가 단결합일 때, 환 K는 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌임.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 D로서 하기 식(5-1)∼식(5-13)으로 표시되는 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00073

    상기 식(5-1)∼식(5-13)에 있어서, R9 및 R10은, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 탄소수 2∼12의 알케닐, 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 2∼12의 알케닐임.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    성분 D의 비율이 10질량%∼50질량%의 범위인, 액정 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가물 X로서 하기 식(6)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00074

    상기 식(6)에 있어서, 환 L 및 환 N은, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-디옥산-2-일, 피리미딘-2-일, 또는 피리딘-2-일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; 환 M은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소, 염소, 탄소수 1∼12의 알킬, 탄소수 1∼12의 알콕시, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼12의 알킬로 치환될 수도 있고; Z5 및 Z6는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)- 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P1∼P3는 중합성 기이며; Sp1∼Sp3는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; h는 0, 1 또는 2이며; i, j 및 k는, 0, 1, 2, 3 또는 4이며; 그리고 i, j 및 k의 합은 1 이상임.
  14. 제13항에 있어서,
    하기 식(6)에 있어서, P1∼P3가 하기 식(P-1)∼식(P-5)으로 표시되는 중합성 기로부터 선택된 기인, 액정 조성물:
    Figure pat00075

    상기 식(P-1)∼식(P-5)에 있어서, M1∼M3는, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬임.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가물 X로서 식(6-1)∼식(6-29)으로 표시되는 중합성 화합물로부터 선택된 적어도 1개의 화합물을 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pat00076

    Figure pat00077

    Figure pat00078

    상기 식(6-1)∼식(6-29)에 있어서, Sp1∼Sp3는 단결합 또는 탄소수 1∼10의 알킬렌이며, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는, -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 -CH2CH2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 1개의 수소는, 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고; P4∼P6는, 하기 식(P-1)∼식(P-3)으로 표시되는 기로부터 선택된 중합성 기이며;
    Figure pat00079

    상기 식(P-1)∼식(P-3)에 있어서, M1∼M3는, 수소, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 또는 적어도 1개의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 탄소수 1∼5의 알킬임.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가물 X의 비율이 0.03질량%∼10질량%의 범위인, 액정 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하는 액정 표시 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    동작 모드가 IPS 모드, VA 모드, FFS 모드 또는 FPA 모드이며, 구동 방식이 액티브 매트릭스 방식인, 액정 표시 소자.
  19. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 함유하고, 상기 액정 조성물 중의 중합성 화합물이 중합하고 있는, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자.
  20. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 액정 표시 소자에서의 사용.
  21. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물의, 고분자 지지 배향형의 액정 표시 소자에서의 사용.
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