액정 매질 document_id A220623018885

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 극성 화합물들의 혼합물에 기초한 액정 매질에 관한 것이다: 화학식 1 상기 식에서, R11 및 R12 각각은 서로 독립적으로 H, 비치환되거나 CN 또는 CF3에 의해 일치환되거나 또는 할로겐에 의해 적어도 일치환되는 15개 이하의 탄소원자를 갖는 알킬 또는 알케닐 라디칼이되, 상기 라디칼 중에서 하나 이상의 CH2는 O원자가 서로 직접적으로 결합하지 않는 방식으로 -O-, -S-, , -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -OC-O- 또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있으며， 는 a) 하나 또는 두 개의 비인접 CH2 기가 -O- 또는 -S-에 의해 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼, b) 하나 또는 두 개의 CH기가 N에 의해 대체될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼, 또는 c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 페난트렌-2,7-디일 및 플루오렌-2,7-디일로 구성되는 군으로부터 선택되는 라디칼이되, 라디칼 a), b) 및 c)는 할로겐(바람직하게는 하나 또는 두 개의 플루오르 원자)에 의해 일- 또는 다-치환될 수 있다. 이러한 유형의 매질은 특히 ECB 효과에 기초한 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이 및 IPS(인-플레인 스위칭) 디스플레이에 사용된다. 본 발명에 따른 매질은 음(negative)의 유전 이방성을 갖는 것이 바람직하다. 전기 제어 복굴절, 즉 ECB(electrically controlled birefringence) 효과 또는 DAP(정렬된 상의 변형; deformation of aligned phases) 효과의 원리는 1971년에 처음으로 기술되었다(쉬켈(M.F. Schieckel) 및 파렌션(K. Fahrenschon)의 문헌["Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl.Phys.Lett. 19(1971), 3912] 참조). 그후, 칸(J.F. Kahn)의 연구 문헌[Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1130] 및 라브루니(G. Labrunie) 및 로버트(J. Robert)의 연구 문헌[J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 뒤따랐다. 로버트 및 크렉(F. Clerc)의 연구 문헌[SID 80 Digest Techn. Papers (1980), 30], 두센(J. Duchene)의 연구 문헌[Displays 7 (1986), 3] 및 새드(H. Schad)의 연구 문헌[SID 82 Digest Tech, Papers(1982), 244]들은, ECB 효과에 기초한 고-정보 디스플레이 소자에 적합하게 사용되기 위해서는 액정상이 탄성 상수들 사이에서 높은 비(K3/K1), 높은 값의 광학 이방성(Δn) 및 -0.5 이하의 유전 이방성(Δε)을 가져야 한다는 것을 보여주고 있다. ECB 효과에 기초한 전광 디스플레이 소자는 호메오트로픽 가장자리 정렬(VA 기술-수직 정렬)을 갖는다. 유전적으로 음의 액정 매질은 또한 소위 IPS 효과를 사용하는 디스플레이에 사용될 수 있다. 전광 디스플레이 소자에서의 이런 효과의 산업적 사용은, 다수 요구조건들을 충족시켜야 하는 LC 상들을 필요로 한다. 습기, 공기 및 물리적 영향(예컨대, 열, 및 적외선, 가시광선 및 자외선 영역에서의 방사선, 및 직류 전계 및 교류 전계)에 대한 화학적 내성이 특히 중요하다. 또한, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상은 적합한 온도 범위에서의 액정 메소상(mesophase) 및 저점도를 가질 필요가 있다. 지금까지 개시된 액정 메소상을 갖는 일련의 화합물 중 어느 것도 상기의 모든 요구조건을 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 수득하기 위해, 일반적으로, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 제조된다. 그러나, 지금까지 상당한 음의 유전 이방성 및 적절한 장기간의 안정성을 갖는 액정 물질을 입수할 수 없었기 때문에 최적 상은 이런 방식으로 쉽게 제조되지 않았다. 매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 개별 화소의 개별 스위칭에 사용될 수 있는 비선형 소자로는 예컨대 능동 소자(즉, 트랜지스터)가 있다. 이는 "능동 매트릭스"로서 지칭되며, 2개의 유형, 즉 1) 기판으로서의 규소 웨이퍼 상의 MOS(metal oxide semiconductor; 금속 산화물 반도체) 트랜지스터와, 2) 기판으로서의 유리판 상의 박막 트랜지스터(TFT)로 구별될 수 있다. 유형 1의 경우, 사용되는 전광 효과는 일반적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부분-디스플레이의 모듈 어셈블리라도 연결부에서 문제점들을 야기시키기 때문에, 기판 물질로서 단결정 규소의 사용은 디스플레이의 크기를 한정하게 된다. 바람직하며 더욱 유망한 유형 2의 경우에는, 사용된 전광 효과가 통상 TN 효과이다. 화합물 반도체(예: CdSe)를 포함하는 TFT, 또는 다결정질 또는 무정형 규소를 기본으로 하는 TFT와 같은 2개의 구별되는 기술이 있다. 후자의 기술에 대한 집중적인 연구가 전세계적으로 실시되고 있다. 디스플레이의 하나의 유리판 내면에 TFT 매트릭스가 적용되는 한편, 다른 유리판은 그의 내면상에 투명한 상대전극을 갖는다. 화소 전극의 크기에 비해, TFT는 매우 작아서 실질적으로 이미지에 대해 어떠한 역효과도 주지 않는다. 이런 기술은, 또한 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 각각 스위치가능한 화소에 마주보게 위치하는 방식으로 배열된 풀-칼라성 디스플레이에 확대 적용될 수 있다. 지금까지 기술된 TFT 디스플레이는 통상 전송시 교차 편광자를 갖는 TN 셀로서 작동하며, 이는 백라이팅된다. 본원에서 "MLC 디스플레이" 라는 용어는 집적 비선형 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉 능동 매트릭스 이외에도, 배리스터(varistor) 또는 다이오드(MIM =metal-insulator-metal)와 같은 수동 소자를 갖는 디스플레이를 포함한다. 이런 유형의 MLC 디스플레이는 TV용(예컨대 포켓용 TV), 또는 자동차 또는 비행기 구조물에서의 고-정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각도 의존성 및 반응 시간과 관련한 문제 이외에, MLC 디스플레이에서는 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비저항으로 인한 어려움이 발생한다(도가시(TOGASHI, S.), 세키구치(SEKIGUCHI, K.), 다나베(TANABE, H.), 야마모토(YMAMOTO, E.), 소리마치(SORIMACHI, K.), 다지마(TAJIMA, E.), 와타나베(WATANABE, H.), 시미즈(SHIMIZU, H.)의 문헌[Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris] ; 스트로머(STROMER, M.)의 문헌 [Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris] 참조). 저항이 감소하면, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 저하된다. 액정 혼합물의 비저항이 일반적으로 MLC 디스플레이의 내면과의 상호작용으로 인해 상기 MLC 디스플레이의 수명을 감소시키기 때문에, 높은(초기) 저항은, 오랜 작동기간에 걸쳐 높은 허용가능한 저항을 가져야 하는 디스플레이의 경우 매우 중요하다. 지금까지 기술된 MLC-TN 디스플레이의 단점에는, 이들의 비교적 낮은 콘트라스트, 비교적 높은 시인각 의존성 및 이러한 디스플레이에서의 회색 색조의 형성에 대한 어려움이 있었다. 따라서, 넓은 작동 온도 범위, 짧은 반응 시간 및 다양한 회색 색조가 형성될 수 있게 하는 낮은 임계 전압과 동시에 매우 높은 비저항을 갖는 MLC 디스플레이가 계속 요구되고 있다.