KR100845994B1

KR100845994B1 - 액정 화합물

Info

Publication number: KR100845994B1
Application number: KR1020020043651A
Authority: KR
Inventors: 키르쉬피르; 웅게르게랄트; 렌기스마르크; 크라우제요아힘; 헤크마이어미카엘
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2008-07-11
Also published as: GB2379442B; GB2379442A; DE10229476A1; JP2003176265A; JP4275364B2; GB0217060D0; DE10229476B4; TWI245066B; US20030216554A1; US6723866B2; KR20030010517A

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 액정 화합물, 상기 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질 및 상기 유형의 액정 매질을 함유하는 전기광학 디스플레이에 관한 것이다.

상기 식에서,

R¹은 치환되지 않거나 CN 또는 CF₃에 의해 일치환되거나 할로겐에 의해 하나 이상 치환(일치환 이상)되는 탄소수 1 내지 15의 알킬 라디칼이며, 상기 알킬 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 (a) 1개 또는 2개의 이웃하지 않는 CH₂ 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼; (b) 1개 또는 2개의 CH₂ 기가 N에 의해 대체될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼; 또는 (c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-비사이클로[2.2.2]옥틸렌, 페난트렌-2,7-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 라디칼이며, 상기 라디칼 (a), (b) 및 (c)는 할로겐 원자에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있고,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이되, 상기 브릿지 Z¹ 및 Z² 중 하나 이상은 -CF₂O- 또는 -OCF₂-이고,

a는 0, 1 또는 2이고,

b는 1 또는 2이고

L¹, L² 및 L³은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이다.

Description

액정 화합물{LIQUID-CRYSTALLINE COMPOUNDS}

본 발명은 액정 화합물, 액정 매질, 이들의 전기광학을 위한 용도 및 상기 매질을 함유하는 디스플레이에 관한 것이다.

액정은 주로 액정 물질의 광학 특성이 인가 전압에 따라 변할 수 있으므로 디스플레이 장치의 유전체로서 사용된다. 액정을 기본으로 하는 전기광학장치는 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지되어 있으며 이러한 전기광학장치는 각종 효과에 기초할 수 있다. 이러한 장치로는 동적 산란특성을 갖는 셀, DAP(액정상의 변형; deformation of aligned phases) 셀, 게스트/호스트 셀, 비틀린 네마틱 구조의 TN 셀, STN(초비틀린 네마틱) 셀, SBE(초복굴절 효과) 셀 및 OMI(광학 모드 간섭) 셀 등을 예시할 수 있다. 가장 통상적인 디스플레이 장치는 샤트 헬프리히 효과(Schadt-Helfrich effect)에 기초하고 있으며 상기 장치는 비틀린 네마틱 구조로 되어 있다.

액정 물질은 화학적 및 열적 안정성, 및 전기장 및 전자기선에 대한 안정성이 탁월하여야 한다. 추가로, 액정 물질은 낮은 점도를 가져야 하며 셀에서 짧은 어드레싱 시간, 낮은 임계전압 및 높은 콘트라스트를 생성하여야 한다.

또한, 상기 액정 물질은 통상의 작동온도, 즉 가능한 한 가장 넓은 하한 및 상한의 온도범위에서 셀에 대해 적절한 메소상, 예를 들어 네마틱 또는 콜레스테릭 메소상을 가져야 한다. 액정은 일반적으로 다수 성분의 혼합물로서 사용되므로 상기 성분들이 서로 용이하게 혼화될 수 있는 것이 중요하다. 전기전도도, 유전 이방성 및 광학 이방성 등의 추가의 특성들은 셀의 유형 및 적용 분야에 따르는 각종 요건을 만족시켜야 한다. 예를 들어 비틀린 네마틱 구조의 셀 재료는 포지티브 유전 이방성 및 낮은 전기전도성을 가져야 한다.

예를 들어 개별적인 화소들을 스위칭하기 위한 비선형 소자들이 집적된 매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)에 있어서는 큰 포지티브 유전 이방성, 확장된 네마틱상, 비교적 낮은 복굴절성, 매우 높은 비저항, 양호한 UV 및 온도 안정성 및 낮은 증기압이 바람직하다.

상기 유형의 매트릭스 액정 디스플레이는 공지되어 있다. 개별적인 화소들을 개별적으로 스위칭하기 위해 사용될 수 있는 비선형 소자는 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이후 사용되는 용어 "능동 매트릭스"는 하기 두가지 유형으로 구별될 수 있다:

1. 기재로서 실리콘 웨이퍼 상에 위치되는 MOS(금속 산화물 반도체) 또는 기타 다이오드.

2. 기재로서 유리 플레이트 상에 위치되는 박막 트랜지스터(TFT).

다양한 부분 디스플레이들을 모듈러 조립하는 경우에도 접합부위에서 문제점 을 초래하므로 기재 물질로서 단결정 실리콘을 사용하는 경우 디스플레이의 크기를 제한하게 된다.

보다 유망한 것으로 바람직한 상기 유형 2의 경우 사용된 전기광학 효과는 통상적으로 TN 효과이다. 다음 두가지 기술로 구별되어 진다: 예를 들어 CdSe 등의 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정성 또는 무정형 실리콘을 기본으로 하는 TFT. 후자의 기술과 관련하여서는 전세계적으로 집중적인 연구가 수행되고 있다.

TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 플레이트 안쪽에 적용되나, 다른 유리 플레이트에는 안쪽에 투명한 반대 전극을 보유한다. TFT는 화소전극의 크기에 비해 매우 소규모이며 이러한 TFT는 화상에 대한 실질적인 악영향을 나타내지 않는다. 또한, 상기와 같은 기술은 완전 칼러화 가능한 디스플레이 분야로 확장될 수 있으며, 이 경우 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 필터 소자들이 스위칭가능한 화소 각각에 대해 대향하도록 정렬된다.

통상, TFT 디스플레이는 투과시 교차되는 분극제를 갖는 TN 셀로서 작동하며 이것은 후방으로부터 조명된다.

본원에서 사용되는 용어 "MLC"는 비선형 소자들이 집적된 매트릭스 디스플레이, 즉 능동 매트릭스 이외에 배리스터 또는 다이오드 등의 수동 소자들을 갖는 디스플레이(MIM = 금속-절연체-금속)를 의미한다.

상기 유형의 MLC 디스플레이는 TV 탑재용(예를 들어, 포켓용 TV) 또는 컴퓨터에 탑재하기 위한 고 정보 표시용 및 자동차 또는 항공기 구조물에 사용하기에 특히 적당하다. 콘트라스트 및 응답시간의 각 의존성에 대한 문제와는 별도로 액정 혼합물의 비저항이 충분하지 않아 MLC 표시를 곤란하게 하는 문제점을 안고 있다[참조: 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, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. 저항이 감소하는 경우 MLC 디스플레이의 콘트라스트가 저하되며 후 화상 제거 문제점이 일어날 수 있다. 액정 혼합물의 비저항은 디스플레이의 내부 표면의 상호작용에 의해 MLC 디스플레이의 사용기간에 걸쳐 낮아지므로 허용가능한 사용수명을 얻기 위해서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다. 특히 저전압 혼합물의 경우 매우 높은 비저항값을 성취한다는 것은 불가능하다. 또한, 가열 및 UV 노출 후의 온도가 상승하는 경우 비저항이 가능한 한 최소의 증가를 나타내는 것이 중요하다. 또한, 종래 기술에 따르면 혼합물의 저온 특성은 특히 불리한 것으로 되어 있다. 저온에서도 결정화 및/또는 스메틱상이 나타나지 않으며 점도의 온도 의존성이 가능한 한 낮을 것이 요구된다. 따라서, 종래 기술의 MLC 디스플레이는 오늘날의 요건과 부합하지 않는다.

따라서, 상기 단점들을 갖지 않거나 감소된 정도로 갖는 넓은 작업 온도 범위와 동시에 매우 높은 비저항, 저온에서도 짧은 응답시간 및 낮은 임계전압을 갖는 MLC 디스플레이에 대한 요건이 여전히 크게 존재한다.

TN (샤트 헬프리히) 셀에서는 하기와 같은 이점을 조장하는 매질이 바람직하다:

- 확장된 네마틱 상 범위(특히 저온으로 강하시)

- 극저온에서의 스위칭 능력(옥외 사용, 자동차 및 항공기 탑재용 용도)

- UV 선에 대한 증가된 저항(보다 긴 수명)

- 신속한 응답시간에 대한 높은 Δn

종래 기술의 매질은 다른 파라메터들을 유지하는 동시에 상기와 같은 이점들을 허용하지 않는다.

초비틀린(STN) 셀의 경우에 매질은 보다 양호한 다중사용성(multiplexability) 및/또는 낮은 임계전압 및/또는 넓은 네마틱 상 범위(특히 저온에서)을 성취할 수 있는 매질이 바람직하다. 이를 위해 유용한 파라메터(명정점, 스메틱-네마틱 전이점 또는 융점, 점도, 유전 파라메터, 탄성 파라메터)의 범위를 추가로 확장시키는 것이 시급히 요망된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 갖지 않거나 감소시키며, 바람직하게는 높은 비저항 및 낮은 임계전압을 동시에 갖는 매질, 특히 상기 유형의 MLC, IPS, TN 또는 STN 디스플레이용 매질을 제공하고자 하는 것이다. 이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 높은 명정점 및 낮은 회전점도를 갖는 액정 화합물이 요구된다.

본 발명에 따르는 액정 화합물을 사용하는 경우 상기 목적이 달성될 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 하기 화학식 1의 액정 화합물에 관한 것이다:

화학식 1

상기 식에서,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 (a) 1개 또는 2개의 이웃하지 않는 CH₂ 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼; (b) 1개 또는 2개의 CH₂ 기가 N에 의해 대체될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼; 또는 (c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-비사이클로[2.2.2]옥틸렌, 페난트렌-2,7-디일, 나 프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 라디칼이며, 상기 라디칼 (a), (b) 및 (c)는 할로겐 원자에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있고,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C ≡C- 또는 단일 결합이되, 상기 브릿지 Z¹ 및 Z² 중 하나 이상은 -CF₂O- 또는 -OCF₂-이고,

a는 0, 1 또는 2이고,

b는 1 또는 2이고

L¹, L² 및 L³은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이다.

본 발명은 또한 액정 매질에서의 화학식 1의 화합물의 용도에 관한 것이다.

화학식 1의 화합물은 광범위한 적용성을 갖는다. 상기 화합물은 치환체의 선택에 따라 우세적으로 액정 매질로 이루어진 기재 물질로서 기능할 수 있으나, 예를 들어 상기 유형의 유전체의 유전 이방성 및/또는 광학 이방성을 개질시키고/시키거나 임계전압 및/또는 점도를 최적화하기 위해서 다른 부류의 화합물로부터의 액정 기재 물질에 화학식 1의 화합물을 가할 수도 있다.

순수한 상태에서 화학식 1의 화합물은 무색이며 전기광학 용도에서 선호적으로 위치되는 온도범위에서 액정성 메소상을 형성할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르는 화합물은 높은 명정점, 넓은 네마틱상 범위, 높은 유전 이방성 및 낮은 회전 점도값에 의해 구별된다. 이들 화합물은 화학적, 열적으로 안정하며 광에 대해서도 안정하다.

본 발명은 특히 R¹이 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 라디칼인 화학식 1의 화합물에 관한 것이다.

화학식 1의 화합물에서 a=b=1 또는 a=b=2인 것이 특히 바람직하다. Z¹ 및 Z²는 단일결합, 추가로 -CF₂O-, -OCF₂-, -C₂F₄-, -CH₂O-, -OCH₂- 또는 -COO-가 바람직하며 a는 0가 바람직하다.

R¹이 알킬 라디칼 및/또는 알콕시 라디칼인 경우, 이들은 직쇄 또는 분지일 수 있다. 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의 직쇄이며, 따라서 바람직하게는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥실옥시 또는 헵틸옥시이고, 추가로 예를 들자면 메틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 메톡시, 옥틸옥시, 노닐옥시, 데실옥시, 운데실옥시, 도데실옥시, 트리데실옥시 또는 테트라데실옥시이다.

옥사알킬은 바람직하게는 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.

R¹이 알케닐 라디칼인 경우, 이들은 직쇄 또는 분지일 수 있다. 바람직하게는 탄소수 2 내지 10의 직쇄이다. 따라서, 구체적으로는 비닐, 프로프-1- 또는 -2-에닐, 부트-1-, -2- 또는 -3-에닐, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-에닐, 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-에닐, 헵트-1-, -2-, -3-, -4-, -5- 또는 -6-에닐, 옥트-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6- 또는 -7-에닐, 노느-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7- 또는 -8-에닐 또는 데크-1-, -2-, -3-, -4-, -5-, -6-, -7-, -8- 또는 9-에닐이다.

R¹이, 하나의 CH₂기가 -O-으로 대체되고 하나의 CH₂기가 -CO-로 대체된 알킬 라디칼인 경우, 이들이 인접하는 것이 바람직하다. 따라서, 이들이 아실옥시기 -CO-O 또는 옥시카보닐기 -O-CO를 함유한다. 이들은 바람직하게는 탄소수 2 내지 6의 직쇄이다.

따라서, 이들은 구체적으로 아세톡시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세톡시메틸, 프로피오닐옥시메틸, 부티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세톡시에틸, 2-프로피오닐옥시에틸, 2-부티릴옥시에틸, 3-아세톡시프로필, 3-프로피오닐옥시프로필, 4-아세톡시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)-프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필 또는 4-(메톡시카보닐)부틸이다.

R¹이 CN 또는 CF₃로 일치환된 알킬 또는 알케닐 라디칼인 경우, 이러한 라디칼은 바람직하게는 직쇄이다. CN 또는 CF₃은 임의의 바람직한 위치에서 치환된다.

R¹이 할로겐에 의해 하나 이상 치환된 알킬 또는 알케닐 라디칼인 경우, 이러한 라디칼은 바람직하게는 직쇄이고, 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다. 다치환인 경우, 할로겐은 바람직하게는 F이다. 또한, 생성된 라디칼은 퍼플루오르화 라디칼을 포함한다. 일치환인 경우, 불소 또는 염소 치환체는 임의의 목적하는 위치에 존재할 수 있으나, 바람직하게는 ω위치이다.

분지된 "윙(wing)"기인 R¹을 함유하는 화학식 1의 화합물은 통상적인 액정 기재 물질에서의 더욱 우수한 용해성으로 인해 중요할 수 있고, 특히 이들이 광학적으로 활성인 경우 키랄 도판트로서 중요할 수 있다. 이러한 유형의 스메틱 화합물이 강유전 물질의 성분으로서 적당하다.

S_A상을 갖는 화학식 1의 화합물은 열적 어드레싱(thermally addressed) 디스플레이용으로 적당하다.

이러한 유형의 분지기는 일반적으로 하나 이하의 쇄 분지를 함유한다. 바람직한 분지 라디칼 R¹ 및/또는 R²는 이소프로필, 2-부틸(=1-메틸프로필), 이소부틸(=2-메틸프로필), 2-메틸부틸, 이소펜틸(=3-메틸부틸), 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 이소프로폭시, 2-메틸프로폭시, 2-메틸부톡시, 3-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥실옥시, 1-메틸헥실옥시 및 1-메틸헵틸옥시이다.

편의상, 하기 "Cyc"는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼, "Che"는 1,4-사이클로헥세닐렌 라디칼, "Dio"는 1,3-디옥산-2,5-디일 라디칼, "Dit"는 1,3-디티안-2,5-디일 라디칼, "Phe"는 1,4-페닐렌 라디칼, "Pyd"는 피리딘-2,5-디일 라디칼, "Pyr"은 피리미딘-2,5-디일 라디칼, "Bi"는 비사이클로[2.2.2]옥틸렌 라디칼, "PheF"는 2- 또는 3-플루오로-1,4-페닐렌 라디칼, "PheFF"는 2,3-디플루오로- 또는 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌 라디칼, "Nap"는 치환되거나 치환되지 않은 나프탈렌 라디칼, "Dec"는 데카하이드로-나프탈렌 라디칼, "Phen"은 치환되거나 치환되지 않은 페난트렌 라디칼을 타나낸다.

편의상, 하기 A³-NCS는

을 나타낸다.

따라서, 화학식 1의 화합물은 하기 서브-화학식 Ia 내지 Ij의 바람직한 비사이클릭 화합물을 포함한다:

따라서, 화학식 1의 화합물은 하기 서브-화학식 Ik 내지 Iv의 바람직한 트리사이클릭 화합물을 포함한다:

이들 중에서, 화학식 Ia, Ib, Id, Ik 및 Il의 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 1 및 모든 서브-화학식중 R¹은 바람직하게는 치환되지 않은 탄소수 10 이하의 직쇄 알킬, 알콕시, 알케닐옥시 또는 알케닐이다.

A²는 바람직하게는 Phe, PheF, PheFF, Cyc 또는 Che이고, 추가로 Pyr 또는 Dio, Dec 또는 Nap이다. 화학식 1의 화합물은 바람직하게는 라디칼 Bi, Pyd, Pyr, Dio, Dit, Nap 또는 Dec중 하나 이하를 함유한다.

또한, A¹이 일치환 또는 이치환된 1,4-페닐렌인 화학식 1 및 모든 서브-화학식의 화합물이 바람직하다. 특히 2-플루오로-1,4-페닐렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌 및 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌을 들 수 있다.

화학식 1의 화합물중 바람직한 소그룹은 하기 서브-화학식 I1 내지 I94의 화 합물을 들 수 있다:

상기 식에서,

R¹은 화학식 1에서 정의된 바와 동일하다.

화학식 1의 화합물은 문헌(예를 들어, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]에서 제시한 표준 방법)에 개시된 바와 같은 공지된 방법에 의해, 엄밀히 말하여 공지되고 상기 반응에 적당한 반응 조건하에서 제조된다. 공지된 변종들이 사용될 수 있지만, 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않는다.

본 발명에 따른 화합물은 예를 들어 하기의 반응식 1 내지 5와 같이 제조할 수 있다:

또한, 본 발명은 상기 유형의 매질을 함유하는 전기광학 디스플레이(특히, 프레임과 함께 셀을 형성하는 2개의 편평한 외부 플레이트, 외부 플레이트에 개별적인 화소를 스위칭하기 위한 집적된 비선형 소자, 및 셀 내부에 위치하는 것으로 포지티브 유전 이방성 및 높은 비저항의 네마틱 액정 혼합물을 포함하는 STN 또는 MLC 디스플레이) 및 전기광학 목적을 위한 상기 매질의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 유용한 파라메터의 허용범위를 상당히 넓힐 수 있다.

명정점, 저온에서의 점도, 열 및 UV 안정성, 및 유전 이방성의 달성가능한 조합은 종래 기술로 제조된 종전 물질보다 훨씬 뛰어나다.

지금까지는, 높은 명정점, 저온에서의 네마틱상, 및 높은 Δε을 위한 요건이 단지 부적절한 정도로 달성되었다. 예를 들면 MLC-6476 및 MLC-6625(메르크 카게아아(Merck KgaA), 독일 다름스타트 소재)와 같은 액정 혼합물은 필적할만한 명정점 및 저온 안정성을 갖지만, 이들은 비교적 낮은 Δn 값 및 약 1.7V 이상의 높은 임계전압을 갖는다.

다른 혼합물 시스템은 필적할만한 점도 및 Δε 값을 갖지만, 단지 60℃의 명정점을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은, -20℃ 이하, 바람직하게는 -30℃, 특히 -40℃ 이하에서 네마틱상을 유지하면서, 명정점이 80℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상, 특히 바람직하게는 100℃ 이상이 되도록 하고, 동시에 유전 이방성 Δε 값이 4 이상, 바람직하게는 6 이상이고, 높은 비저항 값이 수득될 수 있어, 우수한 STN 및 MLC 디스플레이가 수득될 수 있게 한다. 특히, 상기 혼합물은 낮은 작동 전압을 특징으로 한다. TN 임계전압은 1.5 V 미만, 바람직하게는 1.3V 미만이다.

본 발명에 따른 혼합물의 성분의 적합한 선택을 통해, 기타 유리한 특성을 유지하면서도 높은 임계전압에서 높은 명정점(예를 들면, 약 110℃ 이상)이 달성되거나 낮은 임계전압에서 낮은 명정점이 달성될 수 있음은 물론이다. 상응하게 약간 증가된 점도에서도, 마찬가지로 큰 Δε 및 이에 따른 낮은 임계치를 갖는 혼합물을 수득할 수 있다. 제 1 구치 앤드 태리 투과 최소치(Gooch and Tarry transmission minimum)[C.H. Gooch and H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H. Gooch and H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975]에서 작 동되는 것이 바람직한 본 발명에 따른 MLC 디스플레이는, 예를 들면 특성 라인의 높은 경사도 및 콘트라스트의 낮은 각 의존성(독일 특허 제 30 22 818 호)과 같은 특히 유리한 전기광학 특성 이외에도, 낮은 유전 이방성이 제 2 최소치에서 유사한 디스플레이에서와 동일한 임계전압에서 충분하다. 이것은, 본 발명에 따른 혼합물을 사용하는 경우 시아노 화합물을 포함하는 혼합물의 경우보다 제 1 최소치에서 훨씬 높은 비저항을 달성할 수 있음을 의미한다. 개별 성분 및 이들의 중량비의 적합한 선택을 통해, 당해 분야의 숙련자는 간단한 통상의 방법을 사용하여 MLC 디스플레이의 예비-특정된 층 두께에 필요한 복굴절률을 설정할 수 있다.

20℃에서의 유동 점도 υ₂₀은 바람직하게는 60mm²·s^-1 미만, 특히 바람직하게는 50mm²·s^-1 미만이다. 네마틱상 범위는 바람직하게는 90°이상, 특히 100°이상이다. 이 범위는 바람직하게는 -30° 내지 +80°로 확장된다.

용량 보유비(HR)의 측정[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320(1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Fransisco, June 1984, P. 304(1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381(1989)]을 통해 화학식 1의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이, 예를 들면 화학식 1의 화합물 대신 화학식

의 시아노페닐사이클로헥산 또는 화학식

의 에스테르를 포함하는 유사한 혼합물보다 온도의 증가에 따라 HR이 매우 조금 감소함을 나타낸다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물의 UV 안정성은 상당히 우수하고, 즉 UV 노출시 HR이 상당히 조금 감소함을 나타낸다.

본 발명의 매질은 바람직하게는 화학식 1의 다수의 화합물(바람직하게는, 2종, 3종 또는 그 이상)을 기본으로 하고, 즉 이들 화합물의 비는 5 내지 95%, 바람직하게는 10 내지 60%, 특히 바람직하게는 15 내지 40%이다.

본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있는 화학식 1 내지 9 및 이들의 서브-화학식의 개별 화합물은 공지되어 있거나 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

바람직한 양태를 아래에 나타낸다:

- 매질은 바람직하게는 1종, 2종 또는 3종의 화학식 1의 유사 화합물을 포함하며, 각각의 유사체는 10%의 최대비로 혼합물 내에 존재한다.

- 매질은, R¹이 바람직하게는 에틸 및/또는 프로필, 또한 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸인 화학식 1의 화합물을 포함한다. 짧은 측쇄 R¹을 갖는 화학식 1의 화합물은 탄성 상수, 특히 K₁에 대한 포지티브 효과를 갖고 특히 낮은 임계전압을 갖는 혼합물을 생성한다.

- 매질은 또한 하기 화학식 2 내지 9로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁰은 각각 탄소수 9 이하의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐옥시 또는 알케닐이고,

X⁰은 F, Cl, 및 탄소수 7 이하의 할로겐화 알킬, 할로겐화 알케닐, 할로겐화 알케닐옥시 또는 할로겐화 알콕시이고,

Z⁰은 -CH=CH-, -C₂H₄-, -(CH₂)₄-, -C₂F ₄-, -CF=CF-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -COO-이고,

Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,

r은 0 또는 1이다.

화학식 4의 화합물은 바람직하게는

이다.

- 매질은 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다.

상기 식에서,

R⁰ 및 Y²는 위에서 정의한 바와 같다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 H1 내지 H16으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물의 1종, 2종 또는 3종, 또한 4종의 유사체를 포함한다:

상기 식에서,

n은 1 내지 7이다.

- 매질은 하기 화학식 10 내지 15로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰, X⁰, Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 각각 서로 독립적으로 위에서 정의한 바와 같고,

X⁰은 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이다. R⁰은 바람직하게는 알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알케닐 또는 알케닐옥시이다.

- 전체적으로 혼합물 중의 화학식 1 내지 9의 화합물의 비는 50중량% 이상이다.

- 전체적으로 혼합물 중의 화학식 1의 화합물의 비는 5 내지 50중량%이다.

- 전체적으로 혼합물 중의 화학식 2 내지 9의 화합물의 비는 30 내지 70중량%이다.

는 바람직하게는

이다.

- 매질은 화학식 2 내지 9 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.

- R⁰은 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알케닐이다.

- 매질은 필수적으로 화학식 1 내지 15의 화합물로 구성된다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 16 내지 20으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰ 및 X⁰은 위에서 정의한 바와 같고,

1,4-페닐렌 고리는 CN, 염소 또는 불소로 치환될 수 있다. 1,4-페닐렌 고리는 바람직하게는 불소 원자로 일치환 또는 다치환된다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 RⅠ 내지 RⅧ으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서,

d는 0, 1 또는 2이고,

Y¹은 H 또는 F이고,

알킬 및 알킬^*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 9의 직쇄 또는 분지 알킬 라디칼이고,

알케닐 및 알케닐^*은 각각 서로 독립적으로 탄소수 9 이하의 직쇄 또는 분지 알케닐 라디칼이다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 RⅠa 내지 RⅣa의 화합물을 하나 이상 포함한다:

상기 식에서,

n 및 m은 각각 1 내지 9의 정수이다.

- 화학식 1의 화합물 : (화학식 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9의 화합물)의 중량비는 바람직하게는 1:10 내지 10:1이다.

- 매질은 필수적으로 화학식 1 내지 15로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물로 구성된다.

통상적인 액정 물질, 특히 화학식 2 내지 9의 화합물 하나 이상과 혼합된 화학식 1의 화합물의 비가 비교적 작은 경우, 수명이 개선됨과 동시에 임계전압 및 복굴절률 값이 상당히 낮아지고 낮은 스멕틱-네마틱 전이 온도를 갖는 넓은 네마틱상이 관찰된다. 화학식 1 내지 9의 화합물은 무색이고 안정하고 서로 및 다른 액정 물질과 용이하게 혼화될 수 있다.

"알킬" 또는 "알킬^*"이란 용어는 탄소수 1 내지 9의 직쇄 및 분지 알킬기, 특히 직쇄기 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸을 포함한다. 탄소수 2 내지 5의 기가 일반적으로 바람직하다.

"알케닐" 또는 "알케닐^*"이란 용어는 탄소수 9 이하의 직쇄 및 분지 알케닐기, 특히 직쇄기를 포함한다. 바람직한 알케닐기는 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C ₇-3E-알케닐, C₅-C₇-4-알케닐, C₆-C₇-5-알케닐 및 C₇-6-알케닐, 특히 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C₇-3E-알케닐 및 C₅-C₇-4-알케닐이다. 특히 바람직한 알케닐기의 예는 비닐, 1E-프로 페닐, 1E-부테닐, 1E-펜테닐, 1E-헥세닐, 1E-헵테닐, 3-부테닐, 3E-펜테닐, 3E-헥세닐, 3E-헵테닐, 4-펜테닐, 4Z-헥세닐, 4E-헥세닐, 4Z-헵테닐, 5-헥세닐, 6-헵테닐 등이다. 탄소수 5 이하의 기가 일반적으로 바람직하다.

"플루오로알킬"이란 용어는 바람직하게는 말단 불소를 갖는 직쇄기, 즉, 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플로오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸을 포함한다. 그러나, 불소의 다른 위치가 배제되는 것은 아니다.

"옥사알킬"이란 용어는 바람직하게는 화학식 C_nH_2n+1-O-(CH₂) _m(여기서, n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6이다)의 직쇄 라디칼을 포함한다. n은 바람직하게는 1이고, m은 바람직하게는 1 내지 6이다.

R⁰ 및 X⁰의 의미의 적합한 선택을 통해, 어드레싱 시간, 임계전압, 투과 특성 라인의 경사도 등이 원하는 방식으로 개질될 수 있다. 예를 들면, 1E-알케닐 라디칼, 3E-알케닐 라디칼, 2E-알케닐옥시 라디칼 등은 일반적으로 알킬 또는 알콕시 라디칼에 비해 어드레싱 시간을 단축시키고 네마틱 경향을 개선시키고 탄성 상수 k₃₃(휨)과 k₁₁(넓힘)의 비가 커진다. 4-알케닐 라디칼, 3-알케닐 라디칼 등은 일반적으로 알킬 및 알콕시 라디칼에 비해 임계전압을 낮추고 k₃₃/k₁₁의 값을 작게 한다.

Z¹에서 -CH₂CH₂-기는 일반적으로 단일 공유 결합에 비해 보다 높은 값의 k₃₃/k₁₁을 갖게 된다. k₃₃/k₁₁의 값이 커짐으로써 예를 들면 90°비틀림을 갖는 TN 셀의 투과 특성 라인이 평평해지고(회색 쉐이드를 달성하기 위해) STN, SBE 및 OMI 셀의 투과 특성 라인이 더 가파르게 되며(더 큰 다중사용성) 그 역도 가능하다.

화학식 1, 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7, 화학식 8 및 화학식 9의 화합물의 최적 혼합비는 실질적으로 목적하는 특성, 화학식 1 내지 9 중 1종 이상의 성분의 선택 및 존재할 수 있는 기타 성분의 선택에 좌우된다. 위에서 주어진 범위 내의 적합한 혼합비는 경우에 따라 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물 중의 화학식 1 내지 15의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 따라서, 혼합물은 다양한 특성을 최적화시키기 위한 추가의 성분을 하나 이상 포함할 수 있다. 그러나, 일반적으로 화학식 1 내지 15의 화합물의 총 농도가 커지는 경우 어드레싱 시간 및 임계전압에 대한 관찰된 효과가 증가한다.

특히 바람직한 양태에 있어서, 본 발명에 따른 매질은 X⁰이 OCF₃, OCHF₂, F, OCH=CF₂, OCF=CF₂, OCF₂CHFCF₃ 또는 OCF₂-CF₂H인 화학식 2 내지 9(바람직하게는 화학식 2 및/또는 3)의 화합물을 포함한다. 화학식 1의 화합물을 사용한 유리한 상승 효과로 인해 특히 이로운 특성이 나타난다.

분극제, 전극 기재 플레이트 및 표면 처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 MLC 디스플레이의 구성은 이러한 유형의 디스플레이의 통상적인 구성에 상응한다. "통상적인 구성"이란 용어는 본원에서 광범위하게 사용되며, 특히 다중-Si TFT계 또는 MIM계 매트릭스 디스플레이 소자를 포함하는, MLC 디스플레이의 모든 유도체 및 개질물을 또한 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이와 비틀린 네마틱 셀계 통상적인 디스플레이는 액정층의 액정 파라메터의 선택에 있어서, 상당한 차이가 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 바람직한 양의 소량으로 사용되는 성분이 승온에서 주된 구성요소가 되는 성분에 용해되는 것이 유리하다. 또한, 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중에 상기 성분의 용액을 혼합하고, 이를 완전히 혼합한 후, 예를 들어 증류에 의해 용매를 제거할 수 있다.

또한, 유전체는 당해 분야의 숙련자들에게 공지되어 있고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들어 안정화제 및 산화방지제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다.

C는 결정질상, S는 스멕틱상, S_C는 스멕틱 C상, S_B는 스멕틱 B상, N은 네마틱상, I는 등방성상을 나타낸다.

V₁₀은 10% 투과(플레이트 표면에 대해 수직인 시야각)를 위한 전압을 의미한다. t_on 및 t_off는 각각 V₁₀ 값의 2배에 상응하는 작동 전압에서의 스위치-온 시간 및 스위치-오프 시간을 의미한다. Δn은 광학 이방성을 의미하고, n₀는 굴절률을 의미한다. Δε는 유전 이방성을 의미한다(Δε=ε_∥-ε_⊥, 여기서 ε_∥는 종방향 분자축에 대해 평행한 유전율이고, ε_⊥는 종방향 분자축에 대해 수직인 유전율이다). 전기광학 데이터는 달리 명확하게 제시되지 않는 한 20℃에서 제 1 최소점(즉, 0.5의 d·Δn 값에서)에서 TN 셀로 측정하였다. 광학 데이터는 달리 명확하게 제시되지 않는 한 20℃에서 측정하였다.

본 출원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어(머리글자로 된 말)로 나타내고, 하기 목록 A 및 B에 따라 화학식으로 변형시킨다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1 및 C_mH_2m+1은 각각 탄소수 n 및 m개를 갖는 직쇄 알킬 라디칼로, 여기서 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 15의 정수이다. 목록 B에서의 부호화하는 자명한 것이다. 목록 A에서는 모구조(parent structure)에 대한 두문자어만을 나타낸다. 각각의 경우, 모구조에 대한 두문자어 다음에 대쉬(-)로 구분하고 이어서 치환체 R¹, R², L¹ 및 L²에 대한 부호를 나타낸다:

바람직한 혼합물 성분을 목록 A 및 B에 나타낸다.

목록 A

목록 B

목록 C

목록 C는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 첨가될 수 있는 도판트를 나타낸다.

목록 D

본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제의 예가 아래에 제시된다.

하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이지 본 발명을 제한하고자 함이 아니다. 본원에서 %는 중량%를 의미한다. 모든 온도는 ℃로 주어진다. m.p.는 융점, cl.p.은 명정점을 의미한다. 또한, C는 결정질 상태, N은 네마틱상, S는 스멕틱상, I는 등방성상을 의미한다. 이러한 기호들 간의 데이터는 전이 온도를 나 타낸다. Δn은 광학 이방성(589㎚, 20℃)을 의미하며, 유동 점도(㎟/sec)는 20℃에서 측정하였다. 회전점도 γ₁[mPa·s]도 마찬가지로 20℃에서 측정하였다.

"통상적인 후처리"이란 필요에 따라 물을 첨가하고, 혼합물을 디클로로메탄, 디에틸 에테르, 메틸 t-부틸 에테르 또는 톨루엔으로 추출하고, 상을 분리하고, 유기상을 건조 및 증발시키고, 감압하의 증류 또는 결정화 및/또는 크로마토그래피에 의해 생성물을 정제하는 것을 의미한다. 하기 약어가 사용된다:

n-BuLi: n-헥산 중의 n-부틸리튬의 1.6㏖ 용액

DMAP: 4-(디메틸아미노)피리딘

THF: 테트라하이드로푸란

DCC: N,N'-디사이클로헥실카보디이미드

LDA: 리튬 디메틸아미드

실시예 1

단계 1.1

1,3-프로판디티올 1.16㏖을 톨루엔 250㎖ 및 이소옥탄 250㎖ 중의 A 0.89㏖로 이루어진 현탁액에 첨가한다. 상기 현탁액을 50℃로 가열하고, 트리플루오로메 탄설폰산 1.16㏖을 첨가한다. 형성된 물을 공비 제거하면서 상기 반응 혼합물을 102 내지 104℃로 가열한다. 메틸 t-부틸 에테르를 90℃에서 첨가한 후, 반응 용액을 0℃로 냉각시키고, N₂하에서 여과시킨다. 결정을 t-부틸 에테르로 세척하고, 감압하에서 건조시킨다.

단계 1.2

4-니트로페놀 80m㏖, 디클로로메탄 100㎖ 및 트리에틸아민 95m㏖의 혼합물을 -70℃에서 디클로로메탄 250㎖ 중의 B 50m㏖의 용액에 서서히 첨가한다. 5분 후 트리에틸아민 트리스하이드로플루오라이드 270m㏖을 첨가하고, 추가로 5분 후 디클로로메탄 150㎖ 중의 디브로모디메틸하이단토인(DBH) 270m㏖의 현탁액을 첨가한다. 상기 혼합물을 -70℃에서 1시간 동안 교반하고, 이어서 -20℃로 가온시키고, 얼음처럼 차가운 1N NaOH 용액 2.5ℓ에 붓는다. 혼합물을 pH 9 내지 10으로 조정하고, 유기상을 추출하고, NaHCO₃ 용액 및 물로 세척하고, MgSO₄로 건조시키고, 건조한 상태로 증발시킨다. 조생성물을 헵탄/MTB 에테르 9:1을 사용하여 실리카 겔로 크로마토그래피하고, 헵탄으로부터 재결정화한다.

단계 1.3

THF 600㎖ 중의 C 100m㏖의 용액을 수소 첨가가 완료될 때까지 5g의 Pd/탄소의 존재하에서 수소화한다. 촉매를 여과시키고, 여액을 건조한 상태로 증발시킨다.

단계 1.4

디클로로메탄 400㎖ 중의 D 50m㏖ 및 티오카보닐비스이미다졸 120m㏖의 용액을 실온에서 24시간 동안 교반한다. 반응 용액을 여과시키고, 건조한 상태로 증발시키고, 잔류물을 헵탄/MTB 에테르 9:1을 사용하여 실리카 겔로 크로마토그래피한다. 생성물을 헵탄으로부터 재결정화한다. C 43 N 223.8 I, Δε=10.9, Δn=0.1781

다음과 같은 하기 화학식

의 화합물들을 유사하게 제조한다:

실시예 2

단계 2.1

3,5-디플루오로페놀 80m㏖, 디클로로메탄 100㎖ 및 트리에틸아민 95m㏖의 혼합물을 -70℃에서 디클로로메탄 250㎖ 중의 B 50m㏖의 용액에 서서히 첨가한다. 5분 후 트리에틸아민 트리스하이드로플루오라이드 270m㏖을 첨가하고, 추가로 5분 후 디클로로메탄 150㎖ 중의 디브로모디메틸하이단토인(DBH) 270m㏖의 현탁액을 첨가한다. 상기 혼합물을 -70℃에서 1시간 동안 교반하고, 이어서 -20℃로 가온시키고, 차가운 1N NaOH 용액 2.5ℓ에 붓는다. 유기상에 통상적인 워크업을 실시한다. 조생성물을 헵탄에서의 실리카 겔 프릿(frit)으로 크로마토그래피하고 헵탄으로부터 재결정화한다.

단계 2.2

n-BuLi(헥산 중의 15%) 80m㏖을 -70℃에서 THF 400㎖ 중의 F 80m㏖ 용액에 적가한다. 혼합물을 -70℃에서 3시간 동안 교반하고, 과량의 건조 CO₂를 통과시킨다. 상기 혼합물을 실온으로 가온시키고, 얼음 700g에 붓는다. 혼합물을 1N NaOH의 첨가에 의해 알칼리화시키고, 유기상을 분리하여 버린다. 수용액을 농축 HCl을 사용하여 산성화시키고, 침전된 생성물을 흡입 여과시키고, 냉각수로 세척한다. 생성물을 빙초산으로부터 결정화한다.

단계 2.3

건조 t-부탄올 300㎖ 중의 G 50m㏖ 및 디펜옥시포스포릴 아자이드(DPPA) 70m㏖의 용액을 가열하여 18시간 동안 비등시킨다. 차가운 포화 NaHCO₃ 용액 300㎖ 및 디클로로메탄 200㎖를 첨가하고, 유기상을 분리시키고, 회전식 증발기에서 건조한 상태로 증발시킨다. 중간체로서 형성된 조질의 t-부틸우레탄을 트리플루오로아세트산 100㎖에 넣고 실온에서 2시간 동안 교반한다. 반응 용액을 회전식 증발기에서 건조한 상태로 증발시키고, 헵탄/MTB 에테르 9:1에서의 실리카 겔로 크로마토그래피하고 헵탄으로부터 결정화한다.

단계 2.4

디클로로메탄 250㎖ 중의 H 30m㏖ 및 티오카보닐비스이미다졸 40m㏖의 용액을 실온에서 24시간 동안 교반한다. 반응 용액을 여과시키고 건조한 상태로 증발시키고, 잔류물을 헵탄/MTB 에테르 9:1을 사용하여 실리카 겔로 크로마토그래피한다. 생성물을 헵탄으로부터 재결정화한다.

다음과 같은 하기 화학식

의 화합물들을 유사하게 제조한다:

혼합물 예

예 A

예 B

본 발명에 따른 높은 명정점 및 낮은 회전점도를 갖는 액정 화합물을 사용하여 상기와 같은 종래 기술의 단점을 갖지 않거나 감소시키며, 바람직하게는 높은 비저항 및 낮은 임계전압을 동시에 갖는 매질, 특히 상기 유형의 MLC, IPS, TN 또는 STN 디스플레이용 매질을 제공한다.

Claims

하기 화학식 1의 액정 화합물:

화학식 1

상기 식에서,

R¹은 치환되지 않거나 CN 또는 CF₃에 의해 일치환되거나 할로겐에 의해 하나 이상 치환(일치환 이상)되는 탄소수 1 내지 15의 알킬 라디칼이며, 상기 알킬 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -OC-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,

A¹ 및 A²는 각각 서로 독립적으로 (a) 1개 또는 2개의 이웃하지 않는 CH₂ 기가 -O- 또는 -S-로 대체될 수 있는 1,4-사이클로헥세닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌 라디칼; (b) 1개 또는 2개의 CH 기가 N에 의해 대체될 수 있는 1,4-페닐렌 라디칼; 또는 (c) 피페리딘-1,4-디일, 1,4-비사이클로[2.2.2]옥틸렌, 페난트렌-2,7-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일 및 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 라디칼이며, 상기 라디칼 (a), (b) 및 (c)는 할로겐 원자에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있고,

Z¹ 및 Z²는 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이되, 상기 브릿지 Z¹ 및 Z² 중 하나 이상은 -CF₂O- 또는 -OCF₂-이고,

a는 0, 1 또는 2이고,

b는 1 또는 2이고

L¹, L² 및 L³은 각각 서로 독립적으로 H, F 또는 Cl이다.
제 1 항에 있어서,

R¹이 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 라디칼 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 라디칼임을 특징으로 하는 액정 화합물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

a와 b의 합(a+b)이 1 또는 2임을 특징으로 하는 액정 화합물.
제 3 항에 있어서,

L¹이 불소이고 L²가 불소 또는 수소임을 특징으로 하는 액정 화합물.
제 4 항에 있어서,

L² 및 L³이 불소임을 특징으로 하는 액정 화합물.
하기 화학식 I1 내지 I94중 하나로 표시되는 액정 화합물:

상기 식에서,

R¹은 제 1 항에서 정의된 바와 동일하다.
제 1 항에 따른 화학식 1의 화합물을 하나 이상 포함함을 특징으로 하는, 메소겐성 화합물을 둘 이상 포함하는 액정 매질.
제 7 항에 따른 액정 매질을 전기광학 용도로 사용하는 방법.
제 7 항에 따른 액정 매질을 함유하는 전기광학 액정 디스플레이.