KR20170039732A - 액정 매질 및 이를 포함하는 액정 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물, 및 b) 하기 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 바람직하게 네마틱 상 및 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질; 전광 디스플레이, 특히 VA, ECB, PALC, IPS 또는 FFS 효과를 기초로 한 능동 매트릭스 디스플레이에서 이의 용도; 상기 유형의 액정 매질을 포함하는 상기 유형의 디스플레이; 및 하나 이상의 화학식 II 및/또는 III의 화합물을 포함하는 액정 매질의 복굴절률의 분산의 감소를 위한 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다:
상기 식에서,
파라미터는 제1항에 정의된 바와 같다.
상기 식에서,
파라미터는 제1항에 정의된 바와 같다.
Description
본 발명은 특히 액정 디스플레이에서 사용하기 위한 신규한 액정 매질, 및 유전적으로 음성인 액정을 사용하는, 액정 디스플레이, 특히 ECB(전기적으로 제어된 복굴절률) 효과, IPS(평면 내 스위칭) 또는 FFS(프린지 필드 스위칭) 효과를 사용하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 또한, 가장 마지막의 것은 경우에 따라 UB-FFS(초 휘도 FFS) 효과로도 지칭된다. 가장 처음의 것의 경우, 유전적으로 음성인 액정이 수직 초기 배향으로 사용되고, 마지막 두 개는 수평(즉, 평면) 초기 배향으로 사용된다. 본 발명에 따른 액정 매질은 특히 복굴절률의 작은 파장 분산에 의해 구별된다. 또한, 이는 본 발명에 따른 디스플레이에서 적은 색 이동을 야기한다.
전기적으로 제어된 복굴절률(ECB) 효과 또는 DAP(배향된 상의 변형) 효과의 원리는 1971년에 처음 서술되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19 (1971), 3912]). 논문[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20 (1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44 (1973), 4869)]이 뒤따랐다.
논문[J. Robert and F. Clerc, SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30], [J. Duchene, Displays 7 (1986), 3] 및 [H. Schad, SID 82 Digest Techn. Papers (1982), 244]은 ECB 효과를 기초로 한 고-정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하기 위해 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 사이의 비(K3/K1), 높은 값의 광학 이방성(Δn) 및 -0.5 이하의 유전 이방성(Δε) 값을 가져야 함을 나타낸다. ECB 효과를 기초로 한 전광 디스플레이 소자는 수직 평면 배향(VA 기술 = 수직 배향됨)을 갖는다. 또한, 유전적으로 음성인 액정 매질은 소위 IPS(평면 내 스위칭) 효과를 사용하는 디스플레이에 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따르면, 수평 배향의 유전적으로 음성인 액정을 사용하는 IPS 또는 FFS 효과가 바람직하다.
전광 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 적용은, 다양한 요건을 만족시켜야 하는 LC 상을 필요로 한다. 여기서는, 수분, 공기 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선 영역의 복사선, 및 직류(DC) 및 교류(AC) 전기장에 대한 내화학성이 특히 중요하다.
또한, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서 액정 메조상을 갖는 것이 필요하다.
현재까지 개시된 액정 메조상을 갖는 일련의 화합물 중, 이러한 모든 요건을 만족시키는 단일 화합물을 포함하는 것은 없었다. 따라서, LC 상으로서 사용될 수 있는 성분을 수득하기 위해 2 내지 25종, 바람직하게 3 내지 18종의 화합물들의 혼합물이 일반적으로 제조되었다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 개별적인 픽셀의 개별적인 스위칭에 사용될 수 있는 비선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. "능동 매트릭스"라는 용어는, 일반적으로 기판으로서의 유리 판 상에 배열된 박막 트랜지스터(TFT)가 사용되는 경우에 사용된다.
다음 2가지 기술 간에는 차이가 있다: 반도체 화합물, 예를 들어 CdSe를 포함하는 TFT; 또는 다결정질 및 특히 비결정질 실리콘에 기초한 TFT. 현재, 후자의 기술이 전세계적으로 가장 큰 산업적 중요성을 갖는다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 판의 내측에 적용되고, 다른 유리 판은 이의 내측에 투명한 상대 전극을 수반한다. 픽셀 전극의 크기에 비해, TFT는 매우 작으며, 이미지에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않는다. 또한, 이러한 기술은 총천연색이 가능한 디스플레이로 확장될 수 있으며, 이때 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가, 필터 요소가 각각의 스위칭가능한 픽셀에 대양하여 위치하는 방식으로 배열된다.
현재까지 가장 많이 사용되는 TFT 디스플레이는 일반적으로 전송시 교차 편광자를 사용하여 작동하며, 후면 발광식이다. TV 용도의 경우에는, ECB(또는 VAN) 셀 또는 FFS 셀이 사용되며, 모니터는 일반적으로 IPS 셀 또는 TN(비틀린 네마틱) 셀을 사용하고, 노트북, 랩탑 및 모바일 용도는 일반적으로 TN, VA 또는 FFS 셀을 사용한다.
용어 "MLC 디스플레이"는, 비선형 집적 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉, 능동 매트릭스 외에, 수동 소자(예컨대, 배리스터 또는 다이오드(MIM = 금속-절연체-금속))를 갖는 디스플레이도 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 TV 용도, 모니터 및 노트북에 특히 적합하며, 높은 정보 밀도를 갖는 디스플레이의 경우, 예를 들어 자동차 제작 또는 항공기 제조에 사용된다. 콘트라스트의 각 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비저항 때문에 MLC 디스플레이에서도 문제가 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc.Eurodisplay 84, Sept.1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp.141 ff., Paris]; 및 [STROMER, M., Proc.Eurodisplay 84, Sept.1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp.145 ff., Paris]). 저항이 감소되면, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 열화된다. 디스플레이의 내측 표면과의 상호작용으로 인해, 액정 혼합물의 비저항이 일반적으로 MLC 디스플레이의 수명에 걸쳐 떨어지기 때문에, 긴 조작 기간에 걸쳐 허용가능한 저항 값을 가져야 하는 디스플레이의 경우 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.
IPS 디스플레이(예를 들어, 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 and 759]) 및 오랫동안 공지된 TN 디스플레이 외에, 특히 TV 용도로 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 가장 최신 유형 중 하나로서, ECB 효과를 사용하는 디스플레이가 소위 VAN(수직 배향된 네마틱) 디스플레이로서 확립되었다.
가장 중요한 디자인은 다음과 같이 언급될 수 있다: MVA(다중-도메인 수직 배향, 예를 들어 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 배향, 예를 들어 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp.760 to 763]) 및 ASV(진보된 수퍼 뷰(advanced super view), 예를 들어 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 내지 757]). VA 효과의 더 현대적 버전은 소위 PAVA(광-배향 VA) 및 PSVA(중합체-안정화된 VA)이다.
예를 들어, 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 내지 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 일반적인 형태로 기술들이 비교된다. 증속 구동(overdrive)을 사용하는 어드레싱 방법에 의해 현대식 ECB 디스플레이의 응답 시간이 이미 상당히 개선되었지만(예를 들어 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., Paper 9.1: "A 57-in.Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp.106 to 109]), 특히 회색 색조의 스위칭에서, 비디오-호환성 응답 시간의 달성은 아직 만족할만한 정도로 해결되지 못한 문제이다.
ECB 디스플레이, 예컨대 ASV 디스플레이는 음의 유전 이방성(Δε)을 갖는 액정 매질을 사용하고, TN 및 지금까지의 모든 통상적인 IPS 디스플레이는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 사용한다. 그러나, 현재 음의 유전율을 갖는 액정 매질을 이용하는 IPS 및 FFS 디스플레이에 대한 요구가 증가하고 있다.
이러한 유형의 액정 디스플레이에서, 액정은 전압의 인가시 광학 특성이 가역적으로 변하는 유전체로서 사용된다.
일반적으로, 디스플레이, 즉, 상기 언급된 효과에 따른 디스플레이에서는, 작동 전압이 가능한 한 낮아야 하고, 모두 동일한 부호의 유전 이방성을 갖고 가능한 가장 높은 유전 이방성을 갖는 액정 화합물로 일반적으로 주로 구성되는 액정 매질이 사용된다. 일반적으로, 중성 화합물이 최대한 비교적 적은 비율로 사용되거나, 가능한 경우, 매질의 유전 이방성의 부호와 반대되는 유전 이방성의 부호를 갖는 화합물은 사용되지 않는다. 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 경우, ECB 디스플레이의 경우, 이에 따라 음의 유전 이방성을 갖는 화합물이 주로 사용된다. 사용되는 액정 매질은, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 화합물로 일반적으로 주로 이루어지고, 일반적으로 심지어 본질적으로 이루어진다.
본 발명에 따라 사용되는 매질에서는, 넉넉잡아 상당량의, 중성 유전율을 갖는 액정 화합물, 및 일반적으로 단지 매우 소량의 양의 유전율을 갖는 화합물이 전형적으로 사용되거나, 양의 유전율을 갖는 화합물은 심지어 전혀 사용되지 않으며, 그 이유는, 일반적으로 액정 디스플레이가 가능한 가장 낮은 어드레싱 전압을 갖도록 의도되기 때문이다.
WO 2009/021671은 하기 화학식의 화합물을 포함하는 유전적으로 음성인 액정 매질을 개시한다:
WO 2012/076105는 예를 들어 하기 화학식으로부터 선택된 화합물을 포함할 수 있는 유전적으로 음성인 액정 매질을 개시한다:
그러나, 액정 디스플레이에서의 많은 실제적 적용의 경우, 공지된 액정 매질은 충분하게 낮은 복굴절률의 분산, 즉, 특히 가시광선 범위의 스펙트럼에서 사용된 광의 파장에 대한 ne, 및 특히 Δn 둘 다의 값의 적은 의존을 나타내지 않는다.
많은 작업이 액정의 복굴절률 분산 및 특정 전광 효과에 대한 이들의 영향의 실제적 및 이론적 연구에 대하여 이미 투자되었다. 일부 예시적 문헌은 예를 들어 하기와 같다:
Wu, Sin-Tson: "Birefringence dispersions of liquid crystals", Phys. Rev. A, Vol. 33, No. (2), (1986), pp. 1270 - 1274;
Breddels, P.A., van Sprang, H.A., and Bruinink, J.:"Influence of dispersion on the transmission characteristics of supertwisted nematic effects in liquid-crystal displays", J. Appl. Phys., Vol. 62, No. (5), (1987), pp. 1964 - 1967;
Wu, Shin-Tson: "A semi-empirical model for liquid-crystal refractive index dispersions", PACS# 61.30.-V, 78.20.Ci, 78.40.-q.;
Wu, Shin-Tson and Wu, Chiung-Seng: "A three-band model for liquid-crystal birefringence dispersion", J. Appl. Phys. Vol. 66, No. (11), (1989), pp. 5297 - 5301; and
Abdulahim, I.: "Dispersion Relations for the Refractive Indices and the Effective Birefringence of Liquid Crystals", Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 197, (1991), pp. 103-108.
상응하게 낮은 어드레싱 전압을 갖는 선행 기술의 액정 매질은 비교적 낮은 전기 저항값 또는 낮은 VHR을 갖고, 종종 비스듬한 시야각으로부터 관찰시 색 밸런스의 바람직하지 않은 이동을 야기한다. 이는 디스플레이가 비스듬한 각으로부터 보여질 때 예를 들어 디스플레이된 "백색" 색상에 대하여 황색빛 색조를 야기한다. 이러한 문제점은 부분적으로 종래의 액정의 비교적 큰 복굴절률 값의 파장 분산 때문이다.
이러한 문제점을 최소화하는 잘 확립된 방법은 이론적으로 최적화된 값(예를 들어 최대 콘트라스트를 위해 최적화된 값)보다 상당히 낮은 값으로 설정된 광학 지연에서의 전광 스위칭 소자의 작동이다. 그러나, 이러한 방식의 작동은 최대 투과율 감소라는 상당한 결점을 갖는다. 그러나, 후자의 효과는 모든 종류의 전광 디스플레이 및 특히 모바일 디스플레이에 대하여 오히려 바람직하지 않다.
분명히, 상기 액정 혼합물의 상 범위는 상기 디스플레이의 의도된 용도를 위해 충분히 넓어야 한다.
또한, 디스플레이에서 액정 매질의 응답 시간이 개선(즉, 감소)되어야 한다. 이는 특히, TV 또는 멀티미디어 용도를 위한 디스플레이의 경우에 중요하다. 응답 시간을 개선하기 위해, 과거에는 액정 매질의 회전 점도(γ1)를 최적화하는 것, 즉, 가능한 가장 낮은 회전 점도를 갖는 매질을 달성하는 것이 여러 차례 제안되었다. 그러나, 달성된 결과는 다수의 용도에 부적합하였으며, 이에 따라 추가의 최적화 접근법을 찾는 것이 바람직한 것으로 보인다.
극한의 부하, 특히 UV 노출 및 가열에 대한 매질의 적절한 안정성이 매우 특히 중요하다. 이는 특히 모바일 장치(예컨대, 핸드폰)에서의 디스플레이의 용도의 경우에 중요할 것이다.
현재까지 개시된 MLC 디스플레이의 단점은 디스플레이에서 이의 비교적 낮은 콘트라스트, 비교적 높은 시야각 의존성, 및 특히 비스듬한 시야각으로부터 관찰시 회색 스케일의 재생 곤란성뿐만 아니라, 부적합한 VHR 및 부적합한 수명에 기인한다.
따라서, 매우 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압을 가짐으로써, 다양한 회색 색조가 생성될 수 있고, 특히 우수하고 안정한 VHR을 갖는 MLC 디스플레이가 계속 강력히 요구되고 있다.
본 발명은, ECB, IPS 또는 FFS 효과에 기초하고, 전술된 단점을 갖지 않거나 더 감소된 정도로만 갖는 동시에, 매우 높은 비저항 값을 갖는, 모니터 및 TV 용도뿐만 아니라 모바일 용도(예컨대, 휴대폰 및 네비게이션 시스템)를 위한 MLC 디스플레이를 제공하는 목적을 갖는다. 이는 특히, 휴대폰 및 네비게이션 시스템이 극도의 고온 및 극도의 저온에서도 작동하는 것을 보장해야 한다.
놀랍게도, 특히 ECB, IPS 및 FFS 디스플레이에서, 하나 이상, 바람직하게 2개 이상의 화학식 I의 화합물, 및 각각의 경우 하나 이상, 바람직하게 2개 이상의 화학식 화학식 II의 화합물(바람직하게 하위-화학식 II-1 및 II-2로 이루어진 군으로부터 선택됨, 특히 바람직하게 하위-화학식 II-1 및/또는 II-2의 화합물), 및 바람직하게 추가적으로 하나 이상, 바람직하게 2개 이상의, 화학식 III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물, 바람직하게 화학식 III-2의 화합물, 및/또는 하나 이상, 바람직하게 2개 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물을 포함하는 네마틱 액정 혼합물을 이러한 디스플레이 소자에 사용하는 경우(모든 화학식은 하기에 정의된 바와 같음), 낮은 문턱 전압 및 짧은 응답 시간, 및 동시에 충분히 넓은 네마틱 상, 유리하며 비교적 낮은 복굴절률(Δn), 및 동시에 낮은 복굴절률 분산(Δ(Δn)), 열 및 UV 노출에 의한 분해에 대한 양호한 안정성, 및 안정하고 높은 VHR을 갖는 액정 디스플레이를 달성함이 가능하다는 것이 밝혀졌다.
상기한 유형의 매질은 특히 ECB 효과를 기초로 한 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이, 및 IPS(평면 내 스위칭)- 또는 FFS(프린지 필드 스위칭) 디스플레이에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 보다 바람직하게, 추가적으로 하나 이상의 화학식 III의 화합물, 및 가장 바람직하게 추가적으로 화학식 IV 및 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 극성 화합물의 혼합물을 기재로 한 액정 매질에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 넓은 네마틱 상 범위, 70℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 용량성 문턱 값, 비교적 높은 보전율 값 및 동시에 -20℃ 및 -30℃에서의 우수한 저온 안정성뿐만 아니라, 매우 낮은 회전 점도를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 등명점과 회전 점도의 우수한 비 및 높은 음성 유전 이방성으로 구별된다.
놀랍게도, 현재, 종래 기술 물질의 단점을 가지지 않거나 상당히 감소된 정도로만 갖는, Δε의 적합하게 높은 절대값(│Δε│), 적합한 상 범위 및 복굴절률(Δn)의 낮은 분산을 갖는 액정 매질을 달성함이 가능하다는 것이 밝혀졌다.
놀랍게도, 하기에 정의되는 화학식 I의 화합물은 사용시 많은 경우에 상당한 적절한 분산을 야기함이 밝혀졌다. 이는 특히 사용된 화학식 I의 화합물 내 파라미터 R11이 1 내지 5개, 바람직하게 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 알킬인 대부분의 경우이다. R11이 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 알킬이고 R12가 H 또는 메틸인 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하게 사용된다.
따라서, 본 발명은 화학식 I의 화합물, 네마틱 상 및 음성 유전 이방성을 갖는 액정 매질에 관한 것이되, 상기 액정 매질은 하기를 포함한다:
a) 바람직하게 1 내지 60% 범위, 보다 바람직하게 5 내지 40% 범위, 특히 바람직하게 8 내지 35% 범위의 농도의 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물:
[상기 식에서,
a, b 및 c는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되,
c는 가장 바람직하게 1이고,
(a + b + c)는 1, 2 또는 3, 바람직하게 1 또는 2, 가장 바람직하게 1이고,
R11 및 R12는 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 보다 바람직하게 H, 또는 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 알킬, 가장 바람직하게, R11은 H, 메틸 또는 에틸이고, R12는 H, 메틸, 에틸 또는 프로필이다], 및
b) 하기 화학식 II 및 III으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
[상기 식에서,
R21은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 바람직하게 직쇄 알킬 라디칼, 보다 바람직하게 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게 프로필 또는 펜틸; 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 바람직하게 직쇄 알켄일 라디칼, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼; 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼; 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일옥시 라디칼이고,
R22는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일옥시 라디칼이고,
l은 0 또는 1이다],
[상기 식에서,
R31은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 바람직하게 직쇄 알킬 라디칼, 보다 바람직하게 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게 프로필 또는 펜틸; 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 바람직하게 직쇄 알켄일 라디칼, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼이고,
R32는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼; 1 내지 6개의 C 원자, 바람직하게 1, 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼; 또는 2 내지 6개의 C 원자, 바람직하게 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일옥시 라디칼이고,
c) 임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물:
[상기 식에서,
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼(이들 둘 다는 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 2, 3 또는 4개의 C 원자를 가짐), 보다 바람직하게 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼이고,
R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 바람직하게 n-알킬 라디칼, 특히 바람직하게 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이다],
d) 임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물:
[상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로, R21 및 R22에 정의된 바와 같고, 바람직하게 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 n-알킬, 특히 바람직하게 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬; 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게 n-알콕시, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시; 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게 알켄일옥시이고,
바람직하게 
바람직하게 
는 
이고,
존재하는 경우 
는 바람직하게 
이고,
Z51 내지 Z53은 각각 서로 독립적으로 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합, 바람직하게 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게 단일 결합이고,
i 및 j는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이되,
(i + j)는 바람직하게 0 또는 1이다.
본원에서, 모든 요소들은 이들 각각의 동위원소를 포함한다. 특히, 화합물에서 하나 이상의 H는 D로 대체될 수 있으며, 이는 또한 일부 실시양태에서 특히 바람직하다. 상응 화합물의 상응하게 높은 정도의 중수소화는, 예를 들어 화합물의 검출 및 인식을 가능하게 한다. 일부 경우, 특히 화학식 I의 화합물의 경우, 이는 매우 도움이 된다.
본원에서 알킬은 특히 바람직하게 직쇄 알킬, 특히 CH3-, C2H5-, n-C3H7-, n-C4H9- 또는 n-C5H11-이고, 알켄일은 특히 바람직하게 CH2=CH-, E-CH3-CH=CH-, CH2=CH-CH2-CH2-, E-CH3-CH=CH-CH2-CH2- 또는 E-(n-C3H7)-CH=CH-이다.
바람직하게 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 I-1 내지 I-3의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식 I-1 및 I-2의 화합물로 이루어진 군, 가장 바람직하게 화학식 I-1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
파라미터는 상기 화학식 I에서 정의된 바와 같되(동일한 바람직한 의미를 포함);
화학식 I-1에서,
R11은 바람직하게 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 펜틸, 보다 바람직하게 n-프로필, n-부틸 또는 n-펜틸이고,
R12는 바람직하게 H, 메틸 또는 에틸이고;
화학식 I-2에서,
R11은 바람직하게 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 펜틸, 보다 바람직하게 n-프로필, n-부틸 또는 n-펜틸이고,
R12는 바람직하게 H 또는 메틸이고;
화학식 I-3에서,
R11은 바람직하게 H, 메틸 또는 에틸, 보다 바람직하게 H 또는 메틸, 가장 바람직하게 H이고,
R12는 바람직하게 H 또는 메틸, 보다 바람직하게 H이다.
바람직하게 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 I-1a 내지 I-1h의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식 I-1a 및 I-1b의 화합물로 이루어진 군, 가장 바람직하게 화학식 I-1b의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I-1의 화합물을 포함한다:
바람직하게 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I-1 및/또는 I-3의 화합물에 대안적으로 또는 부가적으로, 하기 화학식 I-2a 내지 I-2h의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식 I-2c 및 I-2d의 화합물로 이루어진 군, 가장 바람직하게 화학식 I-2c의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I-2의 화합물을 포함한다:
바람직하게 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I-1 및/또는 I-2의 화합물에 대안적으로 또는 부가적으로, 하기 화학식 I-3a 내지 I-3f의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식I-3a, I-3b, I-3c 및 I-3f의 화합물로 이루어진 군, 가장 바람직하게 화학식 I-3a, I-3b 및 I-3c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I-3의 화합물을 포함한다:
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 화학식 I-1 내지 I-3의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식 I-1 및 I-2 또는 화학식 I-1 및 I-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다.
본 발명의 보다 더 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 화학식 I-1a 내지 I-1d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 화학식 I-1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다.
본 발명의 대안적 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 화학식 I-1f 및 I-1g의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게 하나 이상의 각각의 화학식 II-1의 화합물 및 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 파라미터는 화학식 II에 대하여 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게
화학식 II-1에서,
R21 및 R22는 서로 독립적으로 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시, 바람직하게 에톡시, 부톡시 또는 펜톡시, 보다 바람직하게 에톡시 또는 부톡시, 가장 바람직하게 부톡시이고,
화학식 II-2에서,
R21은 바람직하게 비닐, 1-E-프로펜일, 부트-4-엔-1-일, 펜트-1-엔-1-일 또는 펜트-3-엔-1-일, n-프로필 또는 n-펜틸이고,
R22는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 바람직하게 1 내지 6개의 C 원자, 특히 바람직하게 2 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 가장 바람직하게 에톡시이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화학식 III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III의 화합물, 바람직하게 하나 이상의 각각의 화학식 III-1의 화합물 및 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 파라미터는 화학식 III에 대하여 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게
R31은 비닐, 1-E-프로펜일, 부트-4-엔-1-일, 펜트-1-엔-1-일 또는 펜트-3-엔-1-일, n-프로필 또는 n-펜틸이고,
R32는 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 바람직하게 1 내지 6개의 C 원자, 특히 바람직하게 2 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 가장 바람직하게, 에톡시이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물을 포함한다:
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물을 포함한다:
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물을 포함한다:
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 각각의 경우 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물을 포함한다:
화학식 I 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게, 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 중성 유전율을 갖는 화합물 하나 이상을, 바람직하게 5% 이상 내지 90% 이하, 바람직하게 10% 이상 내지 80% 이하, 특히 바람직하게 20% 이상 내지 70% 이하 범위의 총 농도로 포함한다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 특히 바람직하게 2, 3, 4 또는 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬 라디칼이고,
R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼(둘 다 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 가짐), 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 보다 바람직하게 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 IV-1 내지 IV-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게 화학식 IV-1의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
알켄일은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게 2개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼이고,
알켄일'은 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자, 특히 바람직하게 2 내지 3개의 C 원자를 갖는 알켄일 라디칼이고,
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV-2의 화합물을 포함한다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로 R21 및 R22에 대하여 정의된 바와 같고, 바람직하게 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 n-알킬, 특히 바람직하게 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬; 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게 n-알콕시, 특히 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시; 또는 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게 알켄일옥시이고,
바람직하게 
바람직하게, 
는 
이고,
존재하는 경우, 
는 바람직하게 
이고,
Z51 내지 Z53은 각각 서로 독립적으로 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합, 바람직하게 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게 단일 결합이고,
i 및 j는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이되,
(i + j)는 바람직하게 0, 1 또는 2, 보다 바람직하게 0 또는 1, 가장 바람직하게 1이다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게 하기 화합물을 나타낸 총 농도로 포함한다:
1 내지 60 중량%의, 화학식 I의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물; 및
5 내지 60 중량%의, 바람직하게 화학식 II-1 및 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물; 및/또는
10 내지 60 중량%의, 바람직하게 화학식 III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 III의 화합물; 및/또는
0 내지 60 중량%의 하나 이상의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물,
이때, 매질 내 모든 화합물의 총 농도는 매질 바람직하게 95% 이상, 보다 바람직하게 100%이다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 화학식 I의 화합물 또는 바람직한 이의 하위-화학식의 화합물, 및 화학식 II 및/또는 III의 화합물에 더하여, 바람직하게 화학식 IV 및 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 중성 유전율의 하나 이상의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 90% 이하, 바람직하게 10% 이상 내지 80% 이하, 특히 바람직하게 20% 이상 내지 70% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직한 실시양태에서
5% 이상 내지 50% 이하 범위, 바람직하게 10% 이상 내지 40% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 및/또는
5% 이상 내지 30% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물, 및/또는
3% 이상 내지 30% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물.
바람직하게 본 발명에 따른 매질 내 화학식 I의 화합물의 농도는 1% 이상 내지 60% 이하 범위, 보다 바람직하게 5% 이상 내지 40% 이하 범위, 가장 바람직하게 8% 이상 내지 35% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질 내 화학식 II의 화합물의 농도는 3% 이상 내지 60% 이하 범위, 보다 바람직하게 5% 이상 내지 55% 이하 범위, 보다 바람직하게 10% 이상 내지 50% 이하 범위, 가장 바람직하게 15% 이상 내지 45% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질 내 화학식 III의 화합물의 농도는 2% 이상 내지 50% 이하 범위, 보다 바람직하게 5% 이상 내지 40% 이하 범위, 보다 바람직하게 10% 이상 내지 35% 이하 범위, 가장 바람직하게 15% 이상 내지 30% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질 내 화학식 III-1의 화합물의 농도는 1% 이상 내지 40% 이하, 보다 바람직하게 2% 이상 내지 35% 이하 범위, 또는 대안적으로 15% 이상 내지 25% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질 내 화학식 III-2의 화합물의 농도는, 존재하는 경우, 1% 이상 내지 40% 이하 범위, 보다 바람직하게 5% 이상 내지 35% 이하 범위, 가장 바람직하게 10% 이상 내지 30% 이하 범위이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 전광 디스플레이 또는 전광 소자에 관한 것이다. VA, ECB, IPS 또는 FFS 효과, 바람직하게 VA, IPS 또는 FFS 효과에 기초한 전광 디스플레이, 특히 능동 매트릭스 어드레싱 장치에 의해 어드레싱되는 전광 디스플레이가 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 전광 디스플레이 또는 전광 소자에서의 본 발명에 따른 액정 매질의 용도, 및 화학식 I의 화합물 하나 이상을 화학식 II의 화합물 하나 이상, 바람직하게 하위-화학식 II-1 및/또는 II-2의 화합물 하나 이상 및/또는 화학식 III의 화합물 하나 이상, 바람직하게 하위-화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물 하나 이상, 특히 바람직하게 화학식 II-1, II-2, III-1 및 III-2의 상이한 화합물 중 하나 이상, 2종 이상, 바람직하게 3종 이상, 매우 특히 바람직하게 이들 4가지 화합물 모두, 및 바람직하게 화학식 IV 및 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가의 화합물, 보다 바람직하게 화학식 IV의 화합물 및 화학식 V의 화합물 둘 다 하나 이상과 혼합하는 것을 특징으로 하는, 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 IV-2 및 IV-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
알콕시는 1 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-1 및 V-2로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 V의 화합물, 바람직하게 화학식 V-1의 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 파라미터는 화학식 V에서 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게
R51은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일이고,
R52는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알켄일 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게 알킬 또는 알켄일, 특히 바람직하게 알킬이다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하기 화학식 V-1a 및 V-1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V-1의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
알켄일은 2 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알켄일이다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 임의적으로 화학식 III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함하는 액정 매질의 복굴절률의 파장 분산의 감소 방법에 관한 것으로서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물이 상기 매질에 사용된다.
화학식 I 내지 V의 화합물 외에 다른 구성요소가, 예를 들어 전체 혼합물의 45% 이하, 바람직하게 35% 이하, 특히 10% 이하로 존재할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 매질은 임의적으로, 양의 유전율을 갖는 성분을 전체 매질을 기준으로 바람직하게 20% 이하, 보다 바람직하게 10% 이하의 총 농도로 포함할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 전체 혼합물을 기준으로
20% 이상 내지 60% 이하, 바람직하게 25% 이상 내지 50% 이하, 특히 바람직하게 30% 이상 내지 45% 이하의 화학식 I의 화합물,
20% 이상 내지 60% 이하, 바람직하게 25% 이상 내지 50% 이하, 특히 바람직하게 30% 이상 내지 45% 이하의 화학식 II의 화합물, 및
50% 이상 내지 70% 이하의 화학식 III-1 및 III-2의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 키랄 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실새양태는 하기 조건 중 하나 이상을 충족하며, 이때 두문자어(약어)는 표 A 내지 C에 설명되고, 표 D의 예에 의해 예시된다.
바람직하게 본 발명에 따른 매질은 하기 조건 중 하나 이상의 충족한다.
i. 액정 매질은 0.060 이상, 특히 바람직하게 0.070 이상의 복굴절률을 갖는다.
ii. 액정 매질은 0.130 이하, 특히 바람직하게 0.120 이하의 복굴절률을 갖는다.
iii. 액정 매질은 0.090 이상 내지 0.120 이하의 복굴절률을 갖는다.
iv. 액정 매질은 2.0 이상, 특히 바람직하게 3.0 이상, 가장 바람직하게 3.5 이상의 절대값을 갖는 음의 유전 이방성을 갖는다.
v. 액정 매질은 5.5 이하, 특히 바람직하게 4.0 이하의 절대값을 갖는 음의 유전 이방성을 갖는다.
vi. 액정 매질은 2.5 이상 내지 4.5 이하, 바람직하게 3.0 이상 내지 4.0 이하 범위의 절대값을 갖는 음의 유전 이방성을 갖는다.
vii. 액정 매질은 하기 하위-화학식으로부터 선택된 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 I-1의 화합물을 포함한다:
[상기 식에서, 알킬은 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 6개, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 바람직하게 n-알킬이다.]
viii. 액정 매질은 하기 하위-화학식으로부터 선택된 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 I-2의 화합물을 포함한다:
[상기 식에서, 알킬은 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 6개, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 바람직하게 n-알킬이다.]
ix. 액정 매질은 하기 하위-화학식으로부터 선택된 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 I-1의 화합물을 포함한다:
x. 액정 매질은 하기 하위-화학식으로부터 선택된 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
[상기 식에서, 알킬은 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게 각각의 경우 서로 독립적으로 1 내지 6개, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 바람직하게 n-알킬이다.]
xi. 전체 혼합물 내 화학식 II의 화합물의 총 농도는 25% 이상, 바람직하게 30% 이상이고, 바람직하게 25% 이상 내지 49% 이하 범위, 특히 바람직하게 29% 이상 내지 47% 이하 범위, 매우 특히 바람직하게 37% 이상 내지 44% 이하 범위이다.
xii. 액정 매질은 하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 포함한다: 바람직하게 50% 이하, 특히 바람직하게 42% 이하의 농도의 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm, 특히 바람직하게 CC-3-V, 및 임의적으로 추가적으로, 바람직하게 15% 이하의 농도의 CC-3-V1, 및/또는 바람직하게 20% 이하, 특히 바람직하게 10% 이하의 농도의 CC-4-V.
xiii. 전체 혼합물 내 화학식 CC-3-VV, CC-3-VV1, CVC-3-V, CC-V-V, CC-V-V1, CC-1V-V1 및 CC-2V-V2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물의 총 농도는 5% 이상, 바람직하게 10% 이상, 바람직하게 15% 이상, 보다 바람직하게 20% 이상, 가장 바람직하게 25% 이상이다.
xiv. 매질은 화학식 CC-3-VV, CC-3-VV1 및 CVC-3-V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
xv. 매질은 화학식 CC-3-VV의 화합물을, 바람직하게 5% 이상 내지 60% 이하의 농도, 보다 바람직하게 6% 이상 내지 35% 이하의 농도로 포함한다.
xvi. 매질은 화학식 CVC-3-V의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 40% 이하의 농도, 보다 바람직하게 6% 이상 내지 30% 이하의 농도로 포함한다.
xvii. 전체 혼합물 내 화학식 CC-3-VV, CC-3-VV1, CVC-3-V, CC-V-V, CC-V-V1, CC-1V-V1 및 CC-2V-V2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물의 총 농도는 10% 이상, 바람직하게 15% 이상, 보다 바람직하게 20% 이상, 가장 바람직하게 25% 이상이다.
xviii. 매질은 화학식 CC-V-V의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 60% 이하의 농도, 보다 바람직하게 10% 이상 내지 25% 이하의 농도로 포함한다.
xix. 매질은 화학식 CC-V-V1의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 60% 이하의 농도, 보다 바람직하게 10% 이상 내지 25% 이하의 농도로 포함한다.
xx. 매질은 화학식 CC-1V-V1의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 35% 이하의 농도, 보다 바람직하게 10% 이상 내지 25% 이하의 농도로 포함한다.
xxi. 매질은 화학식 CC-2V-V2의 화합물을 바람직하게 5% 이상 내지 35% 이하의 농도, 보다 바람직하게 5% 이상 내지 15% 이하의 농도로 포함한다.
xxii. 매질은 화학식 CC-n-V, 바람직하게 CC-3-V의 화합물을 바람직하게 1% 이상 내지 60% 이하의 농도, 보다 바람직하게 3% 이상 내지 35% 이하의 농도로 포함한다.
xxiii. 전체 혼합물 내 화학식 CC-3-V의 화합물의 총 농도는 바람직하게 15% 이하, 바람직하게 10% 이하이거나, 20% 이상, 바람직하게 25% 이상이다.
xxiv. 전체 혼합물 내 화학식 Y-nO-Om의 화합물의 총 농도는 2% 이상 내지 30% 이하, 바람직하게 5% 이상 내지 15% 이하이다.
xxv. 전체 혼합물 내 화학식 CY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 내지 60% 이하, 바람직하게 15% 이상 내지 45% 이하이다.
xxvi. 전체 혼합물 내 화학식 CCY-n-Om 및/또는 CCY-n-m, 바람직하게 CCY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 내지 40% 이하, 바람직하게 1% 이상 내지 25% 이하이다.
xxvii. 전체 혼합물 내 화학식 CLY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 내지 40% 이하, 바람직하게 10% 이상 내지 30% 이하이다.
xxviii. 액정 매질은 화학식 I, II-1, II-2, III-1, III-2, IV 및 V의 화합물, 바람직하게 화학식 I, II-1, II-2, III-1 및 III-2의 화합물로 근본적으로 이루어진다.
xxix. 액정 매질은 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게 화학식 IV-1 및/또는 IV-2의 화합물을 바람직하게 1% 이상, 특히 2% 이상, 매우 특히 바람직하게 3% 이상 내지 50% 이하, 바람직하게 35% 이하의 총 농도로 포함한다.
xxx. 액정 매질은 하나 이상의 화학식 V의 화합물, 바람직하게 화학식 V-1 및/또는 V-2의 화합물을, 바람직하게 1% 이상, 특히 2% 이상, 매우 특히 바람직하게 15% 이상 내지 35% 이하, 바람직하게 30% 이하의 총 농도로 포함한다.
xxxi. 전체 혼합물 내 화학식 CCP-V-n의 화합물, 바람직하게 화학식 CCP-V-1의 화합물의 총 농도는 바람직하게 5% 이상 내지 30% 이하, 바람직하게 15% 이상 내지 25% 이하이다.
xxxii. 전체 혼합물 내 화학식 CCP-V2-n의 화합물, 바람직하게 CCP-V2-1의 화합물의 총 농도는 바람직하게 1% 이상 내지 15% 이하, 바람직하게 2% 이상 내지 10% 이하이다.
또한, 본 발명은 유전체로서 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는, VA, ECB, IPS, FFS 또는 UB-FFS 효과에 기초한 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이에 관한 것이다.
상기 액정 혼합물은 바람직하게, 70℃ 이상의 폭을 갖는 네마틱 상 범위를 갖는다.
본 발명에 다른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -1.5 내지 -6.0, 매우 특히 바람직하게 -2.0 내지 -5.0의 유전 이방성(Δε)을 갖는다.
회전 점도(γ1)는 바람직하게 120 mPa·s 이하, 특히 100 mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 용도, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PAVA 및 PSVA에 적합하다. 또한, 이들은 음의 Δε을 갖는 IPS(평면 내 스위칭), FFS(프린지 필드 스위칭) 및 PALC 용도에 적합하다.
본 발명에 따른 디스플레이 내 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 하나 이상의 개별적 화합물로 이루어진 2개의 성분 A 및 B를 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게 4 내지 15개, 특히 5 내지 12개, 특히 바람직하게 10개 이하의 화합물을 포함한다. 이들은 바람직하게 화학식 I, II-1, II-2, III-1 및 III-2 및/또는 IV 및/또는 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 임의적으로 18개 초과의 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 이는 바람직하게 18 내지 25개의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I, II, III, IV 및 V의 화합물로 이루어진 군, 바람직하게 화학식 I, II, III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다; 이들은 바람직하게 상기 화학식의 화합물로 주로 이루어지고, 특히 바람직하게 근본적으로 이루어지고, 매우 특히 바람직하게 실질적으로 완전히 이루어진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게 각각의 경우 적어도 -20℃ 이하 내지 70℃ 이상, 특히 바람직하게 -30℃ 이하 내지 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게 -40℃ 이하 내지 85℃ 이상, 가장 바람직하게 -40℃ 이하 내지 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는다.
본원에서 "네마틱 상을 갖는다"란 표현은, 한편으로는, 저온의 상응하는 온도에서 스멕틱 상 및 결정화가 관찰되지 않음을 의미하고, 다른 한편으로는, 가열 시 네마틱 상으로부터 등명점이 나타나지 않음을 의미한다. 저온에서의 조사는, 상응 온도에서 유동 점도계에서 수행하고, 전광 용도에 상응하는 셀 두께를 갖는 시험 셀 내에 100시간 이상 저장하여 확인한다. 상응 시험 셀 내에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000시간 이상인 경우, 매질은 이러한 온도에서 안정한 것으로 간주된다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응 시간은 각각 500 및 250시간이다. 고온에서, 등명점은 통상적인 방법에 의해 모세관 내에서 측정된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 중간 내지 낮은 범위의 광학 이방성 값을 특징으로 한다. 이의 복굴절률 값은 바람직하게 0.065 이상 내지 0.130 이하 범위, 특히 바람직하게 0.080 이상 내지 0.120 이하 범위, 매우 특히 바람직하게 0.085 이상 내지 0.110 이하 범위이다.
이러한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 음의 유전 이방성 및 비교적 높은 절대값의 유전 이방성의 (│Δε│)(이는 바람직하게 2.7 이상 내지 5.3 이하, 바람직하게 4.5 이하, 바람직하게 2.9 이상 내지 4.5 이하, 특히 바람직하게 3.0 이상 내지 4.0 또는 이하, 매우 특히 바람직하게 3.5 이상 내지 3.9 이하 범위임)을 갖는다.
본 발명에 따른 액정 매질은 1.7 V 이상 내지 2.5 V 이하, 바람직하게 1.8 V 이상 내지 2.4 V 이하, 특히 바람직하게 1.9 V 이상 내지 2.35 V 이하 범위의 비교적 낮은 문턱 전압(V0) 값을 갖는다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게 비교적 낮은 평균 유전 이방성(ε평균 ≡ (ε∥+ 2ε⊥)/3)을 가지며, 이는 바람직하게 5.0 이상 내지 7.2 이하, 바람직하게 5.5 이상 내지 6.9 이하, 보다 더 바람직하게 6.0 이상 내지 6.7 이하, 특히 바람직하게 5.6 이상 내지 6.1 이하, 매우 특히 바람직하게 6.1 이상 내지 6.5 이하 범위이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 VHR 값을 갖는다.
20℃에서 새로 충전된 셀에서, 이는 95% 이상, 바람직하게 97% 이상, 특히 바람직하게 98% 이상, 매우 특히 바람직하게 99% 이상이며, 100℃의 오븐에서 5분 후 상기 셀에서 상기 매질의 VHR 값은 90% 이상, 바람직하게 93% 이상, 특히 바람직하게 96% 이상, 매우 특히 바람직하게 98% 이상이다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은, 더 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질보다 더 낮은 VHR을 가지며, 그 반대도 마찬가지다.
또한, 개별적인 물리적 특성에 대한 이러한 바람직한 값은 바람직하게 각각의 경우, 서로 조합된 본 발명에 따른 매질들에 의해 유지된다.
본원에서 "화합물(들)"이라는 용어는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 하나의 화합물 및 또한 복수개의 화합물을 둘 다 의미한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화합물을 포함한다:
하나 이상의 화학식 I의 화합물,
하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게 화학식 Y-4O-O4, CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및 CY-5-O4로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 Y-nO-Om 및/또는 CY-n-Om의 화합물,
임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물, 바람직하게 화학식 CCY-n-m 및 CCY-n-Om의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 바람직하게 화학식 CCY-n-Om의 화합물, 바람직하게 화학식 CCY-3-O2, CCY-2-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O3, CCY-4-O2, CCY-3-O2 및 CCY-5-O2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 CCY-n-Om의 화합물,
임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물, 바람직하게 화학식 CLY-n-Om의 화합물, 바람직하게 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2, CLY-3-O3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물,
임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 화학식 IV의 화합물, 바람직하게 화학식 CC-n-V 및 CC-n-Vm의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 바람직하게 화학식 CC-3-V, CC-3-V1, CC-4-V 및 CC-5-V의 화합물, 특히 바람직하게 화학식 CC-3-V, CC-3-V1 및 CC-4-V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 매우 특히 바람직하게 화학식 CC-3-V의 화합물, 및 임의적으로 추가적으로 화학식 CC-4-V 및/또는 CC-3-V1의 화합물, 및
임의적으로, 바람직하게 필수적으로, 하나 이상의 화학식 V의 화합물, 바람직하게 화학식 CCP-V-1 및/또는 CCP-V2-1의 화합물.
본 발명의 구체적 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 VI의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
R61 및 R62는 서로 독립적으로 R32에 대하여 상기에 정의된 바와 같되,
R61은 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게 3 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼이고,
R62는 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 보다 바람직하게 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알켄일옥시 라디칼이고,
p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1이되,
(p + q)는 바람직하게 0 또는 1이다.
이들 화합물은 특히 p = q = 1이고, 고리 A6이 1,4-페닐렌인 경우 액정 혼합물 내 안정화제로서 매우 적합하다. 특히, 이는 UV 노출에 대한 혼합물의 VHR 을 안정화시킨다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 VI-1 내지 VI-4의 화합물, 매우 특히 바람직하게 화학식 VI-1 내지 VI-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VI의 화합물을 포함한다:
상기 식에서, 파라미터는 화학식 VI에 정의된 바와 같다.
추가적 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 VI-3의 화합물, 바람직하게 하기 화학식 VI-3-a의 화합물을 포함한다:
상기 식에서,
알킬 및 알킬'은 서로 독립적으로 1 내지 7개의 C 원자, 바람직하게 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이다.
화학식 VI의 화합물이 본 발명에 따른 액정 매질에 사용되는 경우, 이는 바람직하게 20% 이하, 보다 바람직하게 10% 이하, 가장 바람직하게 5% 이하의 농도로 존재하며, 개별적인(즉, 동종) 화합물의 경우, 바람직하게 10% 이하의 농도, 보다 바람직하게 5% 이하의 농도로 존재한다.
본 발명에서, 개별적인 경우에서 달리 기재되지 않는 한, 하기 정의가 조성물의 구성성분들의 설명과 관련하여 적용된다.
- "포함하다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게 5% 이상, 특히 바람직하게 10% 이상, 매우 특히 바람직하게 20% 이상이다.
- "~로 주로 이루어지다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게 50% 이상, 특히 바람직하게 55% 이상, 매우 특히 바람직하게 60% 이상이다.
- "~로 본질적으로 이루어지다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게 80% 이상, 특히 바람직하게 90% 이상, 매우 특히 바람직하게 95% 이상이다.
- "~로 실질적으로 완전히 이루어진다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게 98% 이상, 특히 바람직하게 99% 이상, 매우 특히 바람직하게 100.0%이다.
이는, 성분 및 화합물일 수 있는 구성요소를 갖는 조성물로서의 매질, 및 또한, 구성요소인 화합물을 갖는 성분 둘 다에 적용된다. 전체 매질에 대한 개별적인 화합물의 농도와 관련된 경우에만, 해당 화합물의 농도는 바람직하게 1% 이상, 특히 바람직하게 2% 이상, 매우 특히 바람직하게 4% 이상이다.
본 발명의 경우, "≤"는 이하, 바람직하게 미만을 의미하고, "≥"는 이상, 바람직하게 초과를 의미한다.
본 발명에서,
본원에서 "양의 유전율을 갖는 화합물"이란 표현은, 1.5 초과의 Δε을 갖는 화합물을 의미하고, "중성 유전율을 갖는 화합물"이란 표현은, Δε이 -1.5 이상 내지 1.5 이하인 화합물을 의미하며, "음의 유전율을 갖는 화합물"이란 표현은, Δε이 -1.5 미만인 화합물을 의미한다. 이들 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 화합물을 용해시키고, 각각의 경우, 20 ㎛의 셀 두께 및 수직 및 수평 표면 배향을 갖는 하나 이상의 시험 셀 내에서, 1 kHz에서, 결과적인 혼합물의 전기용량을 결정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 내지 1.0 V이지만, 이는 항상, 조사할 각각의 액정 혼합물의 용량성 문턱값보다 낮다.
양의 유전율을 갖는 화합물 및 중성 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-4792이고, 음의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-2857이며, 이들 둘 다 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수된다. 조사할 각각의 화합물의 값은, 조사할 화합물을 첨가한 후 호스트 혼합물의 유전 상수의 변화, 및 사용되는 화합물의 100%로의 외삽으로부터 수득된다. 조사할 화합물을 10%의 양으로 호스트 혼합물에 용해시킨다. 이러한 목적을 위해 성분의 용해도가 너무 낮은 경우, 목적하는 온도에서 조사가 수행될 수 있을 때까지, 농도를 단계적으로 이등분한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은, 필요한 경우, 추가의 첨가제, 예컨대 안정화제 및/또는 다색성(예컨대, 이색성) 염료 및/또는 키랄 도판트를 통상적인 양으로 포함할 수 있다. 사용되는 이들 첨가제의 양은 바람직하게 전체 혼합물의 양을 기준으로, 총 0% 이상 내지 10% 이하, 특히 바람직하게 0.1% 이상 내지 6% 이하이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 바람직하게 0.1% 이상 내지 3% 이하이다. 이러한 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 일반적으로, 상기 액정 매질 중의 액정 화합물의 농도 및 농도 범위를 명시하는 경우 고려되지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 하나 이상의 반응성 화합물, 바람직하게 반응성 메소젠, 및 필요한 경우, 추가의 첨가제, 예컨대 중합 개시제 및/또는 중합 조절제를 통상의 양으로 포함하는 중합체 전구체를 포함한다. 사용되는 첨가제의 양은, 전체 혼합물의 양을 기준으로, 총 0% 이상 내지 10% 이하, 바람직하게 0.1% 이상 내지 2% 이하이다. 이러한 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 일반적으로, 상기 액정 매질 중의 액정 화합물의 농도 및 농도 범위를 명시하는 경우 고려되지 않는다.
상기 조성물은, 통상적인 방식으로 혼합된 복수개의 화합물, 바람직하게 3종 이상 내지 30종 이하, 특히 바람직하게 6종 이상 내지 20종 이하, 매우 특히 바람직하게 10종 이상 내지 16종 이하의 화합물로 이루어진다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 화합물의 목적하는 양이, 혼합물의 주요 구성성분을 구성하는 성분에 용해된다. 이는 유리하게는 고온에서 수행된다. 선택된 온도가 주요 구성성분의 등명점보다 높은 경우, 용해 작업의 완료를 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방식, 예를 들어 예비-혼합물(pre-mixture)을 사용하거나, 또는 소위 "멀티용기 시스템(multi-bottle system)"으로부터 액정 혼합물을 제조하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 혼합물은, 65℃ 이상의 등명점을 갖는 매우 넓은 네마틱 상, 매우 유리한 용량성 문턱 값, 비교적 높은 보전율 값, 및 동시에, -30℃ 및 -40℃에서 매우 우수한 저온 안정성을 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 낮은 회전 점도(γ1)로 구별된다.
VA, IPS, FFS 또는 PALC 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 매질이, 예를 들어 H, N, O, Cl, F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 포함할 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는, 예를 들어 EP-A 0 240 379에 기술된 바와 같은 통상적인 기하구조에 상응한다.
본 발명에 따른 액정 상은, 예를 들어 현재까지 개시된 임의의 ECB, VAN, IPS, GH(게스트-호스트) 또는 ASM(축대칭 마이크로도메인) -VA LCD 디스플레이에 사용될 수 있는 방식으로, 적합한 첨가제로 개질될 수 있다.
표 E는 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 나타낸다. 상기 혼합물이 하나 이상의 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4%, 바람직하게 0.1 내지 1.0%의 양으로 사용된다.
바람직하게 0.01 내지 6%, 특히 0.1 내지 3%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제는 예를 들어 표 F에 도시된다.
본 발명의 목적을 위해, 모든 농도는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 중량%로 제시되며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 상응하는 전체 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에서 제시된 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨(℃)로 제시되며, 모든 온도 차이는 차등(differential) 도(° 또는 도)로 상응하게 제시된다.
본 발명에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본 발명에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 프레데릭스(Freedericks) 문턱값으로도 공지된 용량성 문턱값(V0)과 관련된다.
모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov.1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되며, 20℃의 온도에 대해 적용되며, 각각의 경우 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, Δn은 436 nm, 589 nm 및 633 nm에서 결정되며, Δε는 1 kHz에서 결정된다.
전광 특성, 예를 들어 문턱 전압(V0)(용량 측정)은, 메르크 제펜(Merck Japan)에서 제조된 시험 셀 내에서 결정된 스위칭 거동이다. 측정 셀은 소다-석회 유리 기판을 가지며, 서로 수직으로 러빙되어 액정의 수직(homeotropic) 배향에 영향을 주는 폴리이미드 배향 층들(SE-1211 및 희석제 **26; 1:1 혼합비)(둘 다 일본의 닛산 케미칼스(Nissan Chemicals)로부터 입수됨)을 갖는 ECB 또는 VA 구조 내에 구성된다. 투명하고 실질적으로 정사각형인 ITO 전극의 표면적은 1 cm2이다.
달리 기재되지 않는 한, 키랄 도판트는, 사용되는 액정 혼합물에 첨가되지 않지만, 후자는 또한, 이러한 유형의 도핑이 필요한 용도에도 특히 적합하다.
회전 점도는 회전 영구 자석 방법을 사용하여 결정되고, 유동 점도는 변형된 우벨로데(Ubbelohde) 점도계 내에서 결정된다. 액정 혼합물 ZLI-2293, ZLI-4792 및 MLC-6608의 경우, 모든 제품은 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수되며, 20℃에서 결정된 이들의 회전 점도 값은 각각 161 mPa·s, 133 mPa·s 및 186 mPa·s이고, 유동 점도 값(ν)은 각각 21 mm2·s-1, 14 mm2·s-1 및 27 mm2·s-1이다.
실용적 목적을 위해, 물질의 분산은 하기 방법으로 편리하게 특징지어질 수 있으며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 이것이 본원 전반에 걸쳐 사용된다. 복굴절률 값은, 20℃의 온도 및 일부 고정된 파장에서, 물질과 접촉하는 프리즘의 면 상에 수직 배향을 갖는 변형된 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 결정된다. 복굴절률 값은 436 nm(저압 수은 램프의 각각의 선택된 스펙트럼 선), 589 nm(나트륨 "D" 선) 및 633 nm(관찰자의 눈에 대한 손상을 방지하기 위해 감쇠기/확산기와 조합으로 사용되는 HE-Ne 레이저의 파장)의 특정 파장 값에서 결정된다. 하기 표에서, Δn은 589 nm에서 제시되며, Δ(Δn)은 Δ(Δn) = Δn(436 nm) - Δn(633 nm)으로 제시된다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 하기 기호가 사용된다:
V0: 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V],
ne: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 이상(extraordinary) 굴절률,
no: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 정상 굴절률,
Δn: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 광학 이방성,
λ: 파장(λ)[nm],
Δn(λ): 20℃ 및 파장(λ)에서 측정된 광학 이방성,
Δ(Δn): Δn(20℃, 436 nm) - Δn(20℃, 633 nm)로 정의되는 광학 이방성 변화,
Δ(Δn*): Δ(Δn)/Δn(20℃, 589 nm)로 정의되는 "광학 이방성의 상대적 변화",
ε⊥: 20℃ 및 1 kHz에서의, 방향자에 수직인 유전 감수율,
ε∥: 20℃ 및 1 kHz에서의, 방향자에 평행한 유전 감수율,
Δε: 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성,
T(N,I) 또는 cl.p.
: 등명점[℃],
ν: 20℃에서 측정된 유동 점도[mm2·s-1],
γ1: 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s],
k11: 탄성 계수, 20℃에서의 "펼침(splay)" 변형률[pN],
k22: 탄성 계수, 20℃에서의 "비틀림" 변형률[pN],
k33: 탄성 계수, 20℃에서의 "굽힘(bend)" 변형률[pN],
LTS: 시험 셀 내에서 결정된, 상의 저온 안정성,
VHR: 전압 보전율,
ΔVHR: 전압 보전율의 감소, 및
Srel: VHR의 상대적 안정성.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물들을 사용하는 바람직한 혼합물 개념 및 이들 각각의 농도 및 이들 서로의 조합을 당업자에게 보여준다. 또한, 하기 실시예는 접근가능한 특성 및 특성들의 조합을 예시한다.
본 발명 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어(acronym)로 제시되며, 화학식으로의 전환은 하기 표 A 내지 C에 따라 수행된다. 모든 라디칼 CnH2n+1, CmH2m +1 및 ClH2l +1 또는 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l은, 각각의 경우 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이다. 바람직하게, n, m 및 l이 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7이다. 하기 표 A는 화합물의 핵의 고리 요소에 대한 코드를 나타내고, 하기 표 B는 가교 단위를 열거하고, 하기 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단기의 의미를 열거한다. 이러한 두문자어는, 임의적인 연결 기를 갖는 고리 요소에 대한 코드, 및 이어서 첫 번째 하이픈 및 좌측 말단 기에 대한 코드, 및 두 번째 하이픈 및 우측 말단 기에 대한 코드로 구성된다. 하기 표 D는, 각각의 약어와 함께 화합물의 예시적 구조를 나타낸다.
[표 A]
고리 원소
[표 B]
가교 단위
[표 C]
말단기
상기 식에서, n 및 m은 각각 정수이고, 3개의 점 "..."은 상기 표로부터의 다른 약어를 위한 플레이스 홀더(place-holder)이다.
화학식 I의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게 하기 언급되는 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 약어가 사용된다:
n, m 및 l은, 서로 독립적으로, 각각 정수, 바람직하게 1 내지 6이고, l은 가능하게는 또한 0일 수 있고, 바람직하게 0 또는 2이다.
[표 D]
하기 표 E는 바람직하게 본 발명에 따른 혼합물에 사용되는 키랄 도판트를 나타낸다.
[표 E]
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 상기 표 E의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 F는, 화학식 I의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게 사용될 수 있는 안정화제를 나타낸다. 이때, 변수 n은, 1 내지 12 범위의 정수를 나타낸다. 특히, 도시된 페놀 유도체는, 산화방지제로서 작용할 수 있기 때문에, 추가적인 안정화제로서 사용될 수 있다.
[표 F]
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 상기 표 F로부터의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 특히 하기 4개의 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
실시예
하기 실시예는 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하지 않고 본 발명을 예시하는 것이다. 그러나, 당업자에게는 물리적 특성으로부터 어떤 특성이 달성될 수 있고 어떤 범위에서 개질될 수 있는지 자명할 것이다. 특히, 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성들의 조합은 당업자에게 잘 정의되어 있다.
비교
실시예
1
하기 혼합물(C-1)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 C-1은 복굴절률의 비교적 큰 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 Δ(Δn) = Δn(20℃, 436 nm) - Δn(20℃, 633 nm) = 0.0112이며, 꽤 높다. 이때, Δ(Δn) 값의 정확도는 약 +/- 0.0004로 취해야 하고, 즉, 개별적 Δn-값의 두 배이다.
실시예
1
하기 혼합물(M-1)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-1은 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = Δn(20℃, 436 nm) - Δn(20℃, 633 nm) = 0.0092이다.
실시예
2
하기 혼합물(M-2)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-2는 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0086이다.
실시예
3
하기 혼합물(M-3)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-3은 복굴절률의 매우 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0082이다.
실시예
4
하기 혼합물(M-4)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-4는 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0087이다.
실시예
5
하기 혼합물(M-5)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-5는 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0094이다.
실시예
6
하기 혼합물(M-6)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-6은 복굴절률의 매우 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0083이다.
실시예
7
하기 혼합물(M-7)을 조사하고 조사하였다.
혼합물 M-7은 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0090이다.
실시예
8
하기 혼합물(M-8)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-8은 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0089이다.
실시예
9
하기 혼합물(M-9)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-9는 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0089이다.
실시예
10
하기 혼합물(M-10)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-10은 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0085이다.
실시예
11
하기 혼합물(M-11)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-11은 복굴절률의 꽤 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0085이다.
실시예
12
하기 혼합물(M-12)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-12는 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0106이다.
실시예
13
하기 혼합물(M-13)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-13은 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 Δ(Δn) = 0.0103이다.
실시예
14
하기 혼합물(M-14)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-14는 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0097이다.
실시예
15
하기 혼합물(M-15)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-15는 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 단지 Δ(Δn) = 0.0098이다.
실시예
16
하기 혼합물(M-16)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-16은 복굴절률의 비교적 작은 파장 분산을 특징으로 하고, 이는 Δ(Δn) = 0.0105이다.
실시예
17
하기 혼합물(M-17)을 제조하고 조사하였다.
실시예
18
하기 혼합물(M-18)을 제조하고 조사하였다.
실시예
19
하기 혼합물(M-19)을 제조하고 조사하였다.
실시예
20
하기 혼합물(M-20)을 제조하고 조사하였다.
실시예
21
하기 혼합물(M-21)을 제조하고 조사하였다.
혼합물 M-17 내지 M-21은 복굴절률의 비교적 작거나 적어도 비교적 작은 파장 분산(이전 실시예에서의 관찰값과 유사함)을 특징으로 한다.
Claims (15)
- a) 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물; 및
b) 하기 화학식 II 및 III의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물
을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
a, b 및 c는 서로 독립적으로 0 또는 1의 정수이되,
(a + b + c)는 1, 2 또는 3이고,
R11 및 R12는 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬이고,
R21은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼, 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼이고,
R22는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일옥시 라디칼이고,
l은 0 또는 1이고,
R31은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼이고,
R32는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일옥시 라디칼이고,
는
이다.
- 제1항에 있어서,
하기 화학식 I-1 내지 I-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
파라미터는 제1항에 정의된 바와 같다. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
R41은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알켄일 라디칼이고,
R42는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알킬 라디칼, 또는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 치환되지 않은 알콕시 라디칼이다. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 V의 화합물을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
R51 및 R52는 서로 독립적으로 제1항에서 R21 및 R22에 대하여 정의된 바와 같고,
는, 존재하는 경우, 각각 서로 독립적으로
이고,
Z51 내지 Z53은 각각 서로 독립적으로 -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합이고,
i 및 j는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1이다. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 화학식 II-1, II-2, III-1 및 III-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II 및/또는 III의 화합물을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
파라미터는 제1항에 정의된 바와 같다. - 제5항에 있어서,
하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 포함하는 액정 매질:
상기 식에서,
파라미터는 제1항에 정의된 바와 같다. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
전체 매질 내 화학식 I의 화합물의 총 농도가 5% 이상 내지 35% 이하인, 액정 매질. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
전체 매질 내 화학식 II의 화합물의 총 농도가 25% 이상 내지 45% 이하인, 액정 매질. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 키랄 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 전광 디스플레이 또는 전광 소자.
- 제10항에 있어서,
VA, ECB, IPS 또는 FFS 모드에 기초하는 디스플레이. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
능동 매트릭스 어드레싱 장치를 포함하는 디스플레이. - 전광 디스플레이 또는 전광 소자에서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
이동식 디스플레이인 디스플레이. - 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 화학식 II의 화합물 및/또는 화학식 III, IV 및 V의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물과 혼합하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
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