클로로플루오로벤젠 액정 화합물, 액정 조성물, 및 액정표시 소자 document_id A220623053606

액정 표시 소자는 액정 화합물 (이는 본 발명에서 네마틱상, 스메틱상 등과 같은 액정상을 갖는 화합물, 및 또한 액정상을 갖지는 않지만 조성물의 성분으로서 유용한 화합물을 총칭함) 고유의 광학 이방성 및 유전율 이방성을 이용한다. 액정 표시 소자상에서의 다양한 모드는 상 변화 (PC) 모드, 뒤틀린 네마틱 (TN) 모드, 고도로 뒤틀린 네마틱 (STN) 모드, 쌍안정 뒤틀린 네마틱 (BTN) 모드, 전압 복굴절 제어 (ECB) 모드, 광학 보상 벤드 (OCB) 모드, 인플레인 스위칭 (IPS) 모드, 수직 정렬 (VA) 모드 등을 포함한다. 이러한 작동 모드 중, ECB 모드, IPS 모드, VA 모드 등은 액정 분자의 수직 배향을 이용하는 작동 모드로서, 특히 IPS 모드 및 VA 모드는 TN 모드, STN 모드 등과 같은 종래 표시 모드의 문제점인 좁은 시야각을 개선할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 작동 모드의 액정 표시 소자에 사용될 수 있는 네거티브 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물의 성분으로서, 벤젠 고리 상의 수소가 불소로 대체된 다수의 액정 화합물이 조사되어 왔다 (예를 들어, JP H2-503441 A / 1990 및 JP H02-4725 A / 1990 참조). 예를 들어, 하기 구조식으로 나타내는 화합물 (A) 가 조사되었다 (예를 들어, JP H2-503441 A / 1990 참조). 그러나, 화합물 (A) 로 나타내는, 벤젠 고리 상의 수소가 불소로 대체된 화합물은 저온 영역에서 다른 화합물과의 상용성이 불량하다. 벤젠 고리 상의 수소가 염소 및 불소로 치환된 화합물로서, 예를 들어, 하기 구조식으로 나타내는 화합물 (B) 가 보고되었다 (예를 들어, WO 98/23561 A / 1998 참조). 그러나, 화합물 (B) 는 투명점이 높지 않고, 점도가 크다. 벤젠 고리 상의 수소가 염소로 치환된 화합물로서, 예를 들어, 하기 구조식으로 나타내는 화합물 (C) 가 보고되었다 (예를 들어, Molecular 결정 and 액정s, 제 260 권, pp. 227-240 (1995) 참조). 그러나, 화합물 (C) 는 액정성을 나타내는 범위가 매우 좁고 (메조상 범위 (mesomorphic range)), 네거티브 유전율 이방성이 작다. 전기-광학 표시장치용 액정 매질 내 키랄 도펀트로서, 예를 들어, 하기 구조식으로 나타내는 화합물 (D) 가 보고되었다 (예를 들어, JP H10/158652 A / 1998 참조). 그러나, 화합물 (D) 는, 액정성을 나타내는 범위 (메조상 범위) 가 매우 좁다. 그러므로, IPS 모드, VA 모드 등과 같은 작동 모드를 갖는 액정 표시 소자는 CRT 와 비교할 때 여전히 문제를 갖고 있으며, 응답 시간의 개선, 콘트라스트의 개선 및 구동 전압의 감소가 요구된다. IPS 모드 또는 VA 모드로 작동되는 액정 표시 소자는 주로 네거티브 유전율 이방성을 갖는 액정 조성물로 구성되며, 상기 특징을 개선하기 위해서는 액정 조성물에 함유된 액정 화합물이 하기의 특징 (1) 내지 (8) 을 가질 것이 요구된다. 즉, 하기와 같은 화합물: (1) 화학적으로 안정하고 물리적으로 안정함, (2) 투명점 (액정상 및 등방성상 사이의 전이 온도) 이 높음, (3) 액정상 (예컨대 네마틱상, 스메틱상 등) 의 최저 온도가 낮음, 특히 네마틱상의 최저 온도가 낮음, (4) 점도가 작음, (5) 광학 이방성이 적당함, (6) 네거티브 유전율 이방성이 적당함, (7) 탄성 상수 K33 및 K11 (K33: 벤드 탄성 상수, K11: 스플레이 탄성 상수) 이 적당함, 및 (8) 다른 화합물과의 상용성이 우수함. 상기 (1) 에서와 같이 화학적 및 물리적으로 안정한 화합물을 함유하는 조성물이 표시 소자에 사용되는 경우, 전압 유지율이 증가될 수 있다. 상기 (2) 또는 (3) 에서와 같이 투명점이 높거나 또는 액정상의 최저 온도가 낮은 액정 화합물을 함유하는 조성물의 경우, 네마틱상의 온도 범위가 확장될 수 있어서, 표시 소자가 넓은 온도 범위에서 사용될 수 있다. 상기 (4) 에서와 같이 점도가 작은 화합물 또는 상기 (7) 에서와 같이 탄성 상수 K33 및 K11 이 적당한 화합물을 함유하는 조성물이 표시 소자에 사용되는 경우, 응답 시간이 개선될 수 있다. 상기 (5) 에서와 같이 광학 이방성이 적당한 화합물을 함유하는 조성물이 표시 소자에 사용되는 경우, 표시 소자는 콘트라스트 면에서 개선될 수 있다. 네거티브 유전율 이방성이 큰 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물은 임계 전압이 낮으므로, 상기 (6) 에서와 같이 네거티브 유전율 이방성이 적당한 화합물을 함유하는 조성물이 사용되는 표시 소자의 경우, 표시 소자는 구동 전압이 낮아지고, 소비 전력이 감소될 수 있다. 상기 (7) 에서와 같이 탄성 상수 K33 이 적당한 화합물을 함유하는 조성물이 표시 소자에 사용되는 경우, 표시 소자의 구동 전압이 조절될 수 있고, 이의 소비 전력이 또한 조절될 수 있다. 단독 화합물로부터는 얻기 어려운 특징을 발현시키기 위해, 액정 화합물을 일반적으로 다른 많은 액정 화합물과 혼합하여 수득한 조성물로서 이용한다. 그러므로, 표시 소자에 사용되는 액정 화합물은 상기 (8) 에서와 같이 다른 화합물과의 상용성이 양호한 것이 바람직하다. 표시 소자는 몇몇 경우 어는점 미만의 온도를 아우르는 넓은 온도 범위에서 사용되므로, 조성물에 사용되는 화합물이 몇몇 경우의 저온 범위에서 양호한 상용성을 갖는 것이 바람직하다.