KR101838749B1 - 액정 화합물 및 액정 매질 - Google Patents

액정 화합물 및 액정 매질 Download PDF

Info

Publication number
KR101838749B1
KR101838749B1 KR1020110034615A KR20110034615A KR101838749B1 KR 101838749 B1 KR101838749 B1 KR 101838749B1 KR 1020110034615 A KR1020110034615 A KR 1020110034615A KR 20110034615 A KR20110034615 A KR 20110034615A KR 101838749 B1 KR101838749 B1 KR 101838749B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
compound
liquid crystal
compounds
carbon atoms
Prior art date
Application number
KR1020110034615A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110116092A (ko
Inventor
악쎌 얀센
헬무트 핸셀
말고르자타 릴리히
Original Assignee
메르크 파텐트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메르크 파텐트 게엠베하 filed Critical 메르크 파텐트 게엠베하
Publication of KR20110116092A publication Critical patent/KR20110116092A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101838749B1 publication Critical patent/KR101838749B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02—Ethers
    • C07C43/20—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C43/225—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02—Ethers
    • C07C43/03—Ethers having all ether-oxygen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C07C43/14—Unsaturated ethers
    • C07C43/17—Unsaturated ethers containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0275—Blue phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/46—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing esters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0466—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the linking chain being a -CF2O- chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/2042—Ph-Ph-COO-Ph
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3402—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom
    • C09K2019/3422—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having oxygen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/03—Viewing layer characterised by chemical composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 2개의 불소화된 바이페닐 단위체, 말단 트라이플루오로메틸 또는 트라이플루오로메톡시 기, 및 상기 2개의 불소화된 바이페닐 단위체들 사이의 -CF2O- 가교를 갖는 액정 화합물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이를 사용하여 제조된 액정 매질 및 이런 매질을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스(LC 디스플레이)에 관한 것이다.

Description

액정 화합물 및 액정 매질{LIQUID-CRYSTALLINE COMPOUNDS AND LIQUID-CRYSTALLINE MEDIA}
본 발명은 2개의 불소화된 바이페닐 고리, 말단 트라이플루오로메틸 또는 트라이플루오로메톡시 기, 및 상기 2개의 불소화된 바이페닐 고리 단위체 사이의 -CF2O- 가교를 갖는 액정 화합물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이를 사용하여 제조된 액정 매질 및 이런 매질을 포함하는 액정 디스플레이 디바이스(LC 디스플레이)에 관한 것이다.
액정 매질은 일정 시간 동안 정보를 표시하기 위해 LC 디스플레이에서 사용되었다. 4개의 고리 및 하나의 -CF2O- 가교를 갖는 고 극성 화합물이, 예컨대 독일특허 출원 제 10353658 A1 호 및 유럽특허 출원 제 1454975 A2 호의 명세서에 디스플레이 디바이스용으로 이미 제안되었다. 미국특허 출원 제 2009/0059157 A1 호의 명세서는 광학 등방성 청색 상(blue phase)으로 작동하는 LC 디스플레이를 개시한다.
당업계의 숙련자에게 공지된 네마틱 액정을 갖는 디스플레이 외에, 청색 상을 갖는 매질에 기초한 제품에 대한 개발이 또한 증가되고 있다. 이들은 특히 짧은 응답 시간으로 구별된다. 액정 청색 상의 전기광학적 효과가 이용된 디스플레이 적용례에서, 특히 파라미터 Δε 및 Δn이 매우 중요하다.
이런 상에서의 신속한 스위칭 작동은 소위 케르(Kerr) 효과를 기반으로 한다. 케르 효과는 외부 전기장에 의해 유발되는, 광학적으로 투명하고 등방성인 물질의 복굴절률에서의 변화이다. 복굴절률에서의 변화는 하기 식을 따른다.
Δninduced = λ·K·E2
상기 식에서,
Δninduced는 유도 복굴절률이고,
K는 케르 상수이고,
E는 인가된 전기장이고,
λ는 파장을 나타낸다.
대단히 높은 케르 상수가 청색 상의 물질에서 관찰된다.
기쿠치(Kikuchi) 등은 문헌[H. Kikuchi et al. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 043119]에서 LC 물질 특성에 대한 케르 상수의 의존성을 기재하고 있다. 따라서, 케르 상수는 액정 매질의 복굴절률 및 유전 이방성의 곱에 비례한다(K ~ Δn·Δε).
신속한 스위칭 공정 및 낮은 스위칭 전압을 위해, 높은 값의 케르 상수를 가져서 Δn·Δε 곱의 값이 큰 물질이 요구된다.
일본특허 출원 제 2003261478 호, 유럽특허 출원 제 1046693 A1 호 및 일본특허 출원 제 2002327175 A 호에는, 화학식 -CF2-O-의 가교 기로 연결되어 있는, 선택적으로 불소화된 바이페닐 기, 2개를 함유하는 LC 화합물의 구조식이 개시되어 있다. 상기 구조식에서, 대향하는 말단 위치는 각각 비극성 기(예를 들어, 알킬) 및 극성 기(예를 들어, F, OCF3, CF3, Cl 등)로 치환되어 있다. 상기 문헌은, 그의 불소화 위치 및/또는 말단 극성 치환체의 특성이 상이하다는 점에서, 본 발명에 따른 어떠한 화합물도 개시하고 있지 않다. 추가로, 유사 화합물에 대해서 액정 매질용 적합성에 대한 결론을 제공하는, 어떠한 물리적 데이터도 개시하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 액정 매질에 사용하기 위한 유용한 특성을 갖는 화합물을 제공하는 것이다. 특히, 이는 중합체-안정화된 청색 상을 갖는 매질을 사용하는 디스플레이에의 사용에 적합해야 한다. 본원에서는, 신속한 스위칭이 가능하고, 양호한 전압 보전율(VHR)을 갖고, 스위칭 공정을 위한 낮은 전압(Vop)을 필요로 하고, 높은 투명점을 갖고, 낮은 자기이력(hysteresis)을 보이고, 낮은 메모리 효과를 갖고, 광 및 열에 노출 시에 안정한 물질이 요구된다. 또한, 개별 화합물은 네마틱 LC 매질에서 적합한 용해도를 가져야 하거나, 이들 자체는 넓은 네마틱 상 범위를 가져야 한다.
본 발명의 추가의 목적은, 혼합물의 전기저항 및 그의 장기간 안정성을 증가시키기 위해서 에스터 화합물 또는 니트릴이 본질적으로 없는 액정 매질을 제공하는 것이다. 광학 등방성 청색 상에서의 작동을 위해 최근에 공지된 액정 매질은, 여전히, 예를 들어, 유사한 물리적 특성 및 보다 개선되 안정성을 갖는 화합물들로 대체될 하기 화학식의 화합물을 함유한다:
Figure 112011027413003-pat00001
상기 식에서, n는 3 내지 5이다.
이러한 목적은 화학식 I의 화합물에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 놀랍게도, 종래 물질의 단점들을 갖지 않거나 또는 단지 적어도 상당히 감소된 정도로만 갖는, 적합한 네마틱 상 범위, 높은 유전 이방성(Δε) 및 높은 Δn를 갖는 액정 매질이 본 발명에 따른 화합물에 의해 달성될 수 있음이 또한 밝혀졌다. 실질적으로 동일한 요건이 순수 네마틱 디스플레이용 고 극성 물질에 적용된다.
본 발명은 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure 112011027413003-pat00002
상기 식에서,
L1은 H 또는 F, 바람직하게는 H이고,
R1은 탄소수 1 내지 15의 비치환된 알킬 라디칼이고, 이때, 추가로, 이 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기가 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-으로 치환될 수 있고,
R2는 CF3 또는 OCF3이고, 바람직하게는 CF3이다.
본 발명에 따른 화합물은 비교적 높은 투명점, 특히 높은 유전 이방성(Δε), 높은 광학 이방성(Δn) 및 낮은 회전 점도를 갖는다. 이 화합물은, 단독으로, 또는 추가의 메소겐성 성분과 혼합하여, 넓은 온도 범위에서 네마틱 상을 갖는다. 이 화합물의 특성들에 의해, 상기 화합물들이 당업계의 숙련자들에게 익숙한, 양의 유전 이방성을 갖는 매질로 특징지워지는, TN-TFT, IPS, FFS, "청색 상", HT-VA 등의 디스플레이를 위한, 액정 매질로서 사용하기에 적합하게 한다. 이는 특히 청색 상의 영역의 매질에 사용하기에 적합하다.
라디칼 R1은, 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 알킬 라디칼이고, 이때, 추가로, 이 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기가 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CH=CH-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-으로 치환될 수 있다. R1은, 특히 바람직하게는 비치환된 알킬, 알케닐 또는 알콕시, 특히 알킬이고, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 알킬이다.
따라서, 본 발명의 예시적인 바람직한 실시양태는, 그 중에서도 하기와 같다:
Figure 112011027413003-pat00003
상기 식에서,
R1은 앞서 정의된 바와 같고, 바람직하게는 화학식 -CnH2n+1(여기서, n는 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7, 특히 3)의 직쇄 알킬기이다.
상기 화학식 I의 화합물은 유리하게는 하기 예시적인 반응식 1 내지 3로 나타낸 바와 같이 제조될 수 있다:
화학식 I의 화합물은, 특히 바람직하게는 보론산(1)과 빌딩 블록(2)의, 팔라듐-촉진된 크로스-커플링 반응(스즈키 커플링(Suzuki coupling))에 의해 제조된다.
반응식 1: 빌딩 블록(2)을 이용한 화학식 I의 합성
Figure 112011027413003-pat00004
친전자체 및 친핵체의 역할도 바뀔 수 있다(반응식 2). 그다음, 보론산 에스터(4) 또는 상응하는 보론산이 바람직한 출발 화합물이다. 이는 적합한 친전자체(3)(이때, X는 바람직하게는 Br, I 또는 트라이플레이트(OTf)이다)와 반응한다.
반응식 2: 빌딩 블록(4)을 사용한 화학식 I의 합성
Figure 112011027413003-pat00005
필요한 출발 물질은 당업계의 숙련자에게 공지되어 있고, 유기 화학의 표준 문헌, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 공정과 유사하게 제조될 수 있다.
출발 물질(2 및 4)은 하기 반응식 3에서 도시된 바와 같이 합성된다.
반응식 3: 화합물(2 및 4)의 합성
Figure 112011027413003-pat00006
먼저, 보론산 에스터(6)는 상응하는 브로마이드(5)으로부터 제조된다. 이는, 비스(피나콜라토)다이보론(Pin2B2)을 사용하는 팔라듐-촉진된 보릴화에 의해 제조된다. 그다음, 상기 화합물을 4-브로모-2-플루오로페놀(7)과 커플링시킨다(스즈키 커플링). 페놀(8)을, 염기의 존재하에서, 다이티아닐륨 염(9)과 반응시키고, 각각의 부가물은 산화성 탈황산화(desulfuration)에 직접 적용한다(문헌[[P. Kirsch, M. Bremer, A. Taugerbeck, T. Wallmichrath, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480-1484]] 참조). 이는 화합물(2)을 제공한다. 그다음, 비스(피나콜라토)다이보론(Pin2B2)을 사용하는 팔라듐-촉진된 보릴화에 의해 화합물(4)이 수득된다.
따라서, 본 발명은, 하기 화학식 A 및 B의 2종의 출발 물질을 적합한 전이 금속 촉매의 존재하에서 반응시키는 반응 단계를 포함하는, 화학식 I의 화합물의 제조방법을 주장한다:
[화학식 A]
Figure 112011027413003-pat00007
[화학식 B]
Figure 112011027413003-pat00008
상기 식에서,
R1, R2 및 L1은 화학식 I에서 정의한 바와 같고,
X1 또는 X2는 -B(OH)2, 보론산 에스터, 또는 보로네이트 염이고, 다른 라디칼은 Cl, Br, I 또는 -O(SO2)CF3이다.
바람직한 전이 금속은 팔라듐이다.
본 발명에 따른 액정 매질은, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 선택적으로 하나 이상의 추가의, 바람직하게는 메소겐성 화합물을 포함한다. 따라서, 액정 매질은 2종 이상의 화합물을 포함한다. 바람직한 매질은 화학식 I의 바람직한 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 양의 유전 이방성을 갖는다. 이는 높은 광학 이방성과 함께 매우 높은 유전 이방성을 갖도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 액정 매질에 바람직한 추가 화합물은 하기 화학식 II 및 III의 화합물 중에서 선택된다:
[화학식 II]
Figure 112011027413003-pat00009
[화학식 III]
Figure 112011027413003-pat00010
상기 식에서,
R1은 각각의 경우에 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 비치환된 알킬 라디칼이며, 이때 추가로, 이 라디칼 내의 하나 이상의 CH2기가 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-로 대체될 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의 직쇄형 알킬 라디칼이고;
A2 및 A3은 서로 독립적으로
Figure 112011027413003-pat00011
이고;
Z2 및 Z3은 서로 독립적으로, 단일 결합, CF2O, CH2CH2, CF2CH2, CF2CF2, CFHCFH, CFHCH2, (CO)O, CH2O, C≡C, CH=CH, CF=CH 또는 CF=CF이되, 비대칭 결합 단위체(예컨대 CF2O)는 두 가지의 가능한 방향 모두로 배향될 수 있고;
X1은 F, Cl 또는 CN이거나, 또는 F로 일치환 또는 다중치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬, 알케닐, 알케닐옥시, 알킬알콕시 또는 알콕시이고;
L1 내지 L4는 H 또는 F이다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 10 내지 50중량%의 화학식 I의 화합물을 포함한다. 총 함량이 10% 초과인 경우, 라디칼 R1의 쇄 길이가 상이한 2종 이상의 화학식 I의 화합물이 바람직하게는 사용된다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 20 내지 40중량%의 화학식 II의 화합물을 포함한다. 존재하는 경우, 화학식 III의 화합물은 바람직하게는 20중량% 이하의 양으로 사용된다. 존재하는 경우, 나머지 다른 화합물은, 높은 유전 이방성, 높은 광학 이방성 및 바람직하게는 높은 투명점을 갖는 추가 화합물들로부터 선택된다.
불균형적으로 높은 유전 이방성을 갖는 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 II 및 화학식 III의 화합물로 보충된, 높은 함량의 화학식 I의 화합물에 의해 달성될 수 있다.
바람직한 화학식 II의 화합물은 하기 화학식 IIa의 화합물이다:
[화학식 IIa]
Figure 112011027413003-pat00012
상기 식에서, R1 및 L1은 화학식 II에서 정의된 바와 같다.
바람직한 화학식 III의 화합물은 하기 화학식 IIIa 또는 IIIb의 화합물이다:
[화학식 IIIa]
Figure 112011027413003-pat00013
[화학식 IIIb]
Figure 112011027413003-pat00014
상기 식에서, R1은 화학식 III에서 정의된 바와 같다.
또한 본 발명은 화학식 I의 화합물의 액정 매질 또는 전기광학 디스플레이, 바람직하게는 광학 등방성 액정 상, 바람직하게는 청색 상을 갖는 매질 및 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다. 이 상은, 바람직하게는 상응하는 단량체의 중합에 의해 액정 매질에 형성된, 중합체에 의해 안정화되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 매질의 단량체 내용물은 청색 상으로 존재하는 온도에서 중합된다. 따라서, 이 상의 안정성 범위는 확장된다. 청색 상의 중합체-안정화된 매질의 지금까지 달성가능한 특성에서의 상당한 개선은 본 발명에 따른 화합물 및 매질과 관련된다.
또한, 본 액정 매질은 추가의 첨가제, 예컨대 안정화제, 키랄 도판트 및 나노입자를 포함할 수 있다. 첨가되는 개별 화합물들은 0.1 내지 6%의 농도로 사용된다. 사용되는 개별 화합물의 농도는 바람직하게는 각각의 경우에 0.1 내지 3%이다. 그러나, 첨가제 이외의 액정 혼합물 성분들, 즉 액정 또는 메소겐성 화합물 및 적합하게는 중합 성분들에 대한 농도 데이터는, 상기 첨가제의 농도를 고려하지 않은 채 기재된다.
본 액정 매질은 바람직하게는 0.01 내지 10중량%의 광학적 활성 키랄 도판트를 포함한다. 이는 액정 청색 상의 형성을 지지한다. 청색 상을 위해, 바람직하게는 높은 HTP('나선 트위스팅 파워(helical twisting power)')를 갖는 키랄 도판트가 전형적으로 2 내지 5중량%로 사용된다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 중합가능한 화합물(단량체)을 포함하거나, 이로부터 수득된 중합체에 의해 안정화되며, 이때 상기 중합은 바람직하게는 청색 상에서 수행된다.
본 액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10중량%, 특히 0.01 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는 2,6-다이-t-부틸페놀, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 또는 2-벤조트라이아졸-2-일페놀로부터 선택된 안정화제 하나 이상을 포함한다. 이들 보조제, 예컨대 광 안정화제는 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있으며 상업적으로 입수가능하다.
그러므로, 본 발명의 실시양태는 또한 하나 이상의 화학식 I의 화합물을, 바람직하게는 화학식 II 및 III 중에서 선택된 하나 이상의 액정 화합물, 임의적으로 하나 이상의 추가 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 첨가제와 혼합하는 것을 특징으로 하는 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다. 액정 매질의 중합가능한 내용물은 선택적으로 후속적으로 중합된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 화합물 또는 매질의 전기광학 디바이스, 바람직하게는 액정 디스플레이에서의 용도, 및 이와 같은 디바이스 자체에 관한 것이다. 상기 디스플레이는 바람직하게는 청색 상 영역에서 적어도 부분적으로 작동하며, 상기 청색 상은 바람직하게는 중합체-안정화된 청색 상이다. 상기 매질 및 디스플레이는 다르게는 또한 바람직하게는 네마틱 상에서 작동한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 중합체-안정화된 디바이스는, 디바이스 자체에서의, 즉 광-전자(opto-electronic) 셀(cell)에서의 매질의 중합가능한 구성성분의 중합을 수행함에 의해 제조된다.
본 발명에 따른 전기광학 디스플레이 디바이스의 구조는 바람직하게는 액정 매질을 둘러싸는, 서로 대향하는 2개의 기판을 포함하는 셀, 및 상기 셀 내에 위치된 전극으로 이루어진다. 상기 전극은 바람직하게는 액정 매질 내의 기판에 평행하게(또는 광 축에 수직으로) 정렬된 요소를 갖는 전기장을 생성할 수 있는 방식으로 설계된다. 상기 전극은 바람직하게는 콤형(comb) 전극(인터디지털(interdigital) 전극)으로서 기판들 중 하나에 적용된다. 하나 또는 2개 모두의 기판이 투명한 것이 바람직하다. 청색 상에서 작동하는 디스플레이의 경우, 광학 등방성 매질은 전압의 인가를 통해 복굴절성이 된다. 광학 스위칭 조작은 상응하게 배열된 편광기와 함께 달성된다.
본원에서, "양의 유전율을 갖는(dielectrically positive)"이라는 표현은 Δε> 3.0인 화합물 또는 성분을 기술하고, "중성 유전율을 갖는(dielectrically neutral)"이라는 용어는 -1.5 ≤Δε≤ 3.0인 화합물 또는 성분을 기술하고, "음의 유전율을 갖는(dielectrically negative)"이라는 용어는 Δε< -1.5인 화합물 또는 성분을 기술한다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중 각각의 개별적인 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 각각의 화합물의 호스트 혼합물에 대한 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 시험 혼합물의 전기용량(capacity)은 수직(homeotropic) 배향을 갖는 셀 및 수평(homogeneous) 배향을 갖는 셀 모두에서 결정된다. 상기 두 유형의 셀 모두에서 셀의 두께는 약 20㎛이다. 인가 전압은 1㎑의 주파수 및 전형적으로 0.5V 내지 1.0V의 유효값을 갖는 방형파(rectangular wave)이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 전기용량의 역치 미만이 되도록 선택된다.
양의 유전율을 갖는 화합물용으로 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-4792 혼합물이고, 중성 유전율 및 음의 유전율을 갖는 화합물용으로 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-3086 혼합물으로서, 이는 둘다 독일 메르크 카게아아로부터 입수하였다. 상기 화합물들의 유전 상수의 절대값은, 관심 화합물의 첨가 시에 호스트 혼합물의 개별적 값에서의 변화로부터 결정된다. 그 값은 관심 화합물의 100% 농도로 외삽된다.
20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분 및 액정 매질은 그 자체로 측정되고, 다른 모든 것들은 화합물과 같이 처리된다.
본원에서 기재된 파라미터 범위는 모두 달리 명시적으로 기재되지 않는 한 한계치(limit value)들을 포함한다.
명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서 전체에 걸쳐 하기 조건 및 정의가 적용된다. 모든 농도는 중량%로 제시되며, 각각 전체 혼합물에 관한 것이다. 모든 온도, 예컨대 액정의 융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S,N) 및 투명점 T(N,I)은 섭씨 온도로 기재되며, 모든 온도 차이는 섭씨 온도 차이로 기재된다. 액정에서 전형적인 모든 물리적 특성은 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되며, 20℃의 온도에 대하여 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. Δε은 (ε∥-ε⊥)로 정의되며, ε평균은 (ε∥+2ε⊥)/3이다.
역치 전압 뿐만 아니라 모든 다른 전기광학 특성들은 독일의 메르크 카게아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 측정하였다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀은 약 20㎛의 셀 두께를 갖는다. 전극은 1.13 ㎠ 면적과 보호링(guard ring)을 갖춘 원형 ITO 전극이었다. 배향층은 수직 배향(ε∥)의 경우는 일본 니산 케미칼스(Nissan Chemicals)의 SE-1211이었고, 수평 배향(ε⊥)의 경우는 일본 신테틱 러버(Synthetic Rubber)의 폴리이미드 AL-1054이었다. 전기용량 값은 0.3Vrms의 전압을 갖는 사인파를 사용하는 주파수 응답 분석기인 솔라트론(Solatron) 1260을 사용하여 측정하였다. 전기광학 측정에 사용된 광은 백색 광이었다. 본원에서는 독일 아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers)에서 시판되는 DMS 기기를 사용하여 셋업하였다. 특징적인 전압은 수직 관찰하에 결정하였다. 역치 전압(V10), 중간 그레이(mid-grey) 전압(V50), 및 포화 전압(V90)은 각각 10%, 50% 및 90% 상대 콘트라스트에 대해 측정하였다.
성분들의 액정 디렉터(director)에 수직 및 수평하는 특성들은 자기장에서의 액정의 정렬에 의해 수득한다. 이를 위해, 영구 자석의 자기장을 사용한다. 자기장의 강도는 0.35 테슬라이다. 자석의 정렬을 상응하게 설정하고, 그 후 90˚에 걸쳐 상응하게 회전시킨다.
본원에서, 명시적으로 달리 기재하지 않는 한, 용어 "화합물"은 하나의 화합물 및 복수개의 화합물 둘다를 나타낸다.
용어 "알킬"은 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 직쇄형 및 분지쇄형 알킬 기, 특히, 직쇄형 기 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸을 포함한다. 탄소수 2 내지 10의 기가 일반적으로 바람직하다.
용어 "알케닐"은 탄소수 2 내지 15의 직쇄형 및 분지쇄형 알케닐 기, 특히 직쇄형 기를 포함한다. 바람직한 알케닐 기는 C2 내지 C7-1E-알케닐, C4 내지 C7-3E-알케닐, C5 내지 C7-4-알케닐, C6 내지 C7-5-알케닐 및 C7-6-알케닐, 특히 C2 내지 C7-1E-알케닐, C4 내지 C7-3E-알케닐 및 C5 내지 C7-4-알케닐이다. 더 바람직한 알케닐 기의 예는 비닐, 1E-프로페닐, 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.
용어 "알콕시"는 바람직하게는 화학식 CnH2n +1-O-(이때, n은 1 내지 10이다)의 직쇄형 라디칼을 포함한다. n은 바람직하게는 1 내지 6이다. 바람직한 알콕시 기는 예컨대 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, n-펜톡시, n-헥소시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, 또는 n-데콕시이다.
용어 "옥사알킬" 또는 "알콕시알킬"은 바람직하게는 화학식 CnH2n +1-O-(CH2)m(이때 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 10이다)의 직쇄형 라디칼을 포함한다. 바람직하게는 n은 1이고 m은 1 내지 6이다.
용어 "불소화된 알킬 라디칼"은 바람직하게는 단일- 또는 다중불소화된 라디칼을 포함한다. 과불소화된 라디칼도 포함한다. 특히 바람직하게는 CF3, CH2CF3, CH2CHF2, CHF2, CH2F, CHFCF3 및 CF2CHFCF3이다.
용어 "불소화된 알콕시 라디칼"은 바람직하게는 단일- 또는 다중불소화된 라디칼을 포함한다. 과불소화된 라디칼을 포함한다. 특히 바람직하게는 OCF3이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30종, 더욱 바람직하게는 4 내지 20종, 가장 바람직하게는 4 내지 16종의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 요구량의 화합물이 보다 대량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 더 고 농도로 사용되는 화합물의 투명점보다 온도가 높은 경우에는, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예컨대 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 프리믹스(pre-mix)를 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 즉시-사용가능한(ready-to-use) 혼합물인 소위 멀티보틀 시스템(multi-bottle system)을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.
본원에서, 다르게 명시적으로 나타내지 않는 한, 복수형은 단수형 및 복수형 둘다를 나타내고, 그 반대도 성립된다.
추가로, 본원에 따른 본 발명의 실시양태의 조합 및 변종도 하기 특허청구범위로부터 유래한다.
추가로, 약자는 하기와 같다:
THF 테트라하이드로푸란
MTBE 메틸 3급-부틸 에터
SiO2 크로마토그래피용 실리카 겔
하기 실시예는 어떠한 방식으로도 본 발명은 한정하지 않은 채 본 발명을 설명한다.
그러나, 당업계의 숙련자에게는 물리적 성질로부터 어떤 성질이 달성될 수 있고 어떤 범위에서 변형될 수 있는지 자명할 것이다. 그러므로, 특히 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 성질들의 조합은 당업계의 숙련자에게 잘 정의된다.
실시예
실시예 1: 4-[다이플루오로(3,5,2'-트라이플루오로-4'-프로필바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐("GUQGU-3-T")
Figure 112011027413003-pat00015
본 발명에 따른 4-[다이플루오로(3,5,2'-트라이플루오로-4'-프로필바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐 화합물은 하기와 같이 제조된다:
Figure 112011027413003-pat00016
2.60g(14.3mmol)의 2-플루오로-4-프로필벤젠보론산, 7.0g(13.1mmol)의 4'-[(4-브로모-2,6-다이플루오로페닐)다이플루오로메톡시]-3,5,2'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸바이페닐, 0.30g(0.42mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드 및 2.80g(10.1mmol)의 나트륨 메타보레이트 옥타하이드레이트의 혼합물을, 처음에 40ml의 THF/물(3:1)에 넣었다. 0.02ml(0.4mmol)의 하이드라지늄 하이드록사이드를 첨가하고, 상기 혼합물을 20시간 동안 환류시켰다. 냉각 후, 상기 배치를 MTBE로 희석하고, 상기 혼합물을 물로 세척하였다. 유기상을 분리하여 제거하고, 수성상을 MTBE로 추출하였다. 유기상을 모아 물로 세척하였다. 상기 용액을 나트륨 설페이트를 사용하여 건조시키고, 건조될 때까지 농축시켰다. 잔사를 컬럼 크로마토그래피(SiO2, n-헵탄)로 정제하였다. 추가의 정제는, 에탄올 및 n-헵탄으로부터의 재결정으로 수행하여, 4-[다이플루오로(3,5,2'-트라이플루오로-4'-프로필-바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐을 무색 고체로서 수득하였다:
Figure 112011027413003-pat00017
실시예 2 내지 5의 화합물은 실시예 1과 유사하게 수득하였다. 상기 화합물에 상응하는 각각의 경우의 분광 데이타(NMR, MS)는 하기와 같다:
Figure 112011027413003-pat00018
실시예 6: 4-[다이플루오로-(3,5,2'-트라이플루오로-4'-부톡시바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐("GUQGU-4O-T")
Figure 112011027413003-pat00019
본 발명에 따른 4-[다이플루오로(3,5,2'-트라이플루오로-4'-부톡시바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐의 화합물을 후술하는 바와 같이 제조하였다:
Figure 112011027413003-pat00020
4.55g(18.4mmol)의 4-부톡시-2-플루오로브로모벤젠, 9.10g(15.7mmol)의 2-{4-[다이플루오로-(2,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐-4-일옥시)메틸]-3,5-다이플루오로페닐}-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란, 0.36g(0.50mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드 및 3.35g(12.0mmol)의 나트륨 메타보레이트 8수화물의 혼합물은, 처음으로 60ml의 THF/물(4:1)에 넣었다. 0.024ml(0.5mmol)의 하이드라지늄 하이드록사이드를 첨가하고, 상기 혼합물을 19시간 동안 환류시켰다. 냉각 후, 상기 배치를 MTBE로 희석하고, 상기 혼합물을 물로 세척하였다. 유기상을 분리하여 제거하고, 수성상을 MTBE로 추출하였다. 유기상을 모아 물로 세척하였다. 나트륨 설페이트를 사용하여 상기 용액을 건조시키고, 건조될 때까지 농축시켰다. 잔사는 컬럼 크로마토그래피(SiO2, n-헵탄:톨루엔= 9:1->3:1)를 사용하여 정제하였다. 추가의 정제는, 에탄올 및 n-헵탄으로부터 재결정하여 수행하여, 4-[다이플루오로(3,5,2'-트라이플루오로-4'-부톡시바이페닐-4-일)메톡시]-6,3',5'-트라이플루오로-4'-트라이플루오로메틸바이페닐을 무색 고체로서 수득하였다.
Figure 112011027413003-pat00021
혼합물의 실시예
하기 약어가 액정 베이스 혼합물(호스트)의 성분들을 기재하기 위해 사용하였다. 지수 n은 1 내지 9의 값을 갖는다. 화합물들은 본 발명에 따른 액정 매질의 제조에 적합하다.
표 A: LC 성분에 대한 약어
Figure 112011027413003-pat00022
Figure 112011027413003-pat00023
하기 단량체가 바람직하게 사용된다:
Figure 112011027413003-pat00024
RM220은 상순(phase sequence) C 82.5 N 97 I를 갖는다.
RM257은 상순 C 66 N 127 I를 갖는다.
바람직하게는 하기 첨가제가 사용된다(DP: 키랄 도판트, IN: 중합 개시제):
Figure 112011027413003-pat00025
LC 혼합물을 위한 추가 키랄 도판트 및 중합 개시제는 당업계의 숙련자에게 공지되어 있고, 본원에서 명시적으로 언급되어 있다.
본 매질은 중합 이전에 전술된 바와 같이 특성화된다. 그 후 RM 성분은 청색 상에서 1회 조사(180초)에 의해 중합되고, 수득된 매질은 재-특성화된다.
중합에 대한 설명
샘플의 중합 이전에, 약 10㎛의 두께 및 2×2.5cm 면적을 갖는 시험 셀에서 매질의 상 특성을 밝힌다. 75℃의 온도에서 모세관 작용으로 충전한다. 비중합된 매질은, 1℃/분의 가열 속도로 스테이지를 가열한 후, 편광 현미경 하에 측정된다. 상기 매질의 중합은 180초 동안 약 1.5mW/cm2의 유효 전력을 갖는 UV 램프(횐레, 블루포인트 2.1, 365nm 계면 필터)를 사용한 조사에 의해 수행된다. 중합은 전기광학 시험 셀에서 직접 수행된다. 중합은 초기에 매질이 청색 상 I(BP-I)으로 존재하는 온도에서 수행된다. 중합은, 점차적으로 중합을 완료시키는 복수 개의 부분-단계들로 수행된다. 일반적으로 청색 상의 온도 범위는 중합 동안 변한다. 그러므로 그 온도는, 매질이 계속 청색 상으로 존재하게 하는 방식으로 각 부분-단계 사이에서 알맞게 한다. 실제로, 이는 약 5초 이상 조사 처리 후 편광 현미경 하에 샘플을 관찰함으로써 수행될 수 있다. 샘플이 보다 어두워지면, 이는 등방성 상으로의 전이를 나타낸다. 다음 부분-단계에서의 온도는 상응하게 감소된다. 최대 안정화를 생성하는 전체 조사 시간은 기재된 조사 파워에서 전형적으로 180초이다. 추가의 중합은 최적화된 조사/온도 프로그램에 따라 수행될 수 있다. 다르게는, 또한 중합은, 특히 넓은 청색 상이 중합 이전에 이미 존재하는 경우, 단일 조사 단계에 의해 수행될 수도 있다.
전기광학적 특성화
청색 상에서의 전술된 중합 및 안정화 후에, 청색 상의 상 폭을 측정한다. 이어서 전기광학적 특성화는, 이 범위 내에서, 또한 필요한 경우 그 밖에서의 다양한 온도에서 수행한다.
사용된 시험 셀의, 셀 표면에서는 인터디지털 전극이 장착되어 있다. 셀 갭, 전극 간격(separation) 및 전극 폭은 전형적으로 각각 1 내지 10㎛이고, 바람직하게는 동일한 크기이다. 이런 균일한 치수는 이하에서 갭 폭으로 불린다. 전극으로 덮힌 면적은 약 0.4cm2이다. 시험 셀은 정렬 층을 갖지 않는다. 전기광학적 특성의 경우, 셀은, 전극들의 종방향이 편광 필터의 축에 대해 45° 각도를 갖는 교차된 편광 필터들 사이에 위치된다. 측정은 셀 면에 대해 직각에서 DMS301(오트로닉-멜처스(Autronic-Melchers))을 사용하거나 편광 현미경 상의 고감도(high sensitive) 카메라에 의해 수행된다. 무-전압 상태에서, 기재된 배열은 본질적으로 어두운 이미지(0% 투과율로 정의됨)를 제공한다.
먼저, 시험 셀에 대해 특징적 구동 전압 및 그 후 응답 시간을 측정한다. 후술되는 바와 같이, 교대 신호(주파수 100 Hz) 및 가변 진폭을 갖는 방형 전압 형태로 셀 전극에 구동 전압을 인가한다.
무-전압 상태에서의 투과율을 0%로 정의한다. 구동 전압을 증가시키면서 투과율을 측정한다. 특징적 품질인 구동전압(V100)은, 약 100% 세기인 최대 값의 도달을 의미한다. 동일하게, 최대 투과율의 10%에서 특징적 전압(V10)을 측정한다. 이들 값들은 청색 상의 영역에서 다양한 온도에서, 어떤 경우 실온(20℃)에서 선택적으로 측정된다.
청색 상의 온도 범위의 하한치에서, 비교적 높은 특징적 구동 전압(V100)이 관찰된다. 상기 온도 범위의 상한치(투명점 근접)에서 V100 값은 상당히 증가한다. 최소 구동 전압의 영역에서, V100은 일반적으로 단지 온도와 함께 천천히 증가한다. 이 온도 범위(T1 및 T2에 의해 한정됨)는 사용가능한 평탄 온도 범위(flat temperature range, FR)로서 공지되어 있다. 이 '평탄 범위'(FR)의 폭은 (T2-T1)이고, 평탄 범위의 폭(WFR)으로 공지되어 있다. T1 및 T2의 정확한 값은 V100/온도 그래프의 평탄 곡선 부분(FR)과 인접한 급경사 곡선 부분에서의 접선들의 교차점에 의해 결정된다.
측정의 두번째 단계에서, 응답 시간은 온(on) 및 오프(off)(τon, τoff)를 스위칭하는 동안 측정된다. 응답 시간(τon)은 선택된 온도에서 V100의 수준에서의 전압 인가 후에 90% 강도를 달성하는 데에 걸린 시간으로 정의된다. 응답 시간(τoff)은 0V로 전압을 감소시킨 후 V100에서의 최대 강도로부터 출발하여 90%가 감소된 데에 걸린 시간으로 정의된다. 응답 시간은 또한 청색 상의 영역에서의 다양한 온도에서 측정된다.
추가 특징으로서, 투과율은 0 V 내지 V100에서 연속적으로 변화되는 구동 전압을 사용하여 FR 내의 온도에서 측정될 수 있다. 구동 전압을 증가 및 감소시키는 곡선의 비교 시에, 자기이력이 발생될 수 있다. 예컨대 0.5·V100에서의 투과율 차이 및 50% 투과율에서의 전압 차이는 특징적인 자기이력 값이고, 각각 ΔT50 및 ΔV50으로서 공지되어 있다.
추가의 특징적인 품질로서, 스위칭 사이클의 통과 전후의 무-전압 상태에서의 투과율 비가 측정될 수 있다. 이 투과율 비는 "메모리 효과"로서 공지되어 있다. 이상적 상태에서의 메모리 효과의 값은 1.0이다. 1초 초과의 값은, 셀이 스위치 온 및 오프된 후에 특정 메모리 효과가 과도 잔류 투과율의 형태로 존재함을 의미한다. 이 값은 또한 청색 상의 작동 범위(FR) 내에서 측정된다.
달리 기재되지 않는 한 측정된 값은, 20℃에서 측정된 것이다.
혼합물의 실시예
혼합물 실시예 1(호스트 혼합물)
Figure 112011027413003-pat00026
혼합물 실시예 2(호스트 혼합물)
Figure 112011027413003-pat00027
혼합물 실시예 3(호스트 혼합물)
Figure 112011027413003-pat00028
혼합물 실시예 4
전형적인 중합체-안정화가능한 혼합물은 하기 표에 기재된 조성을 갖는다:
Figure 112011027413003-pat00029
중합가능한 혼합물을 청색 상의 온도 영역의 하한치에서 약 30 내지 50℃의 온도에서 단일 조사 단계로 중합하였다(세부사항은 상기 내용 참조).
중합체-안정화된 액정 매질은 넓은 온도 범위에 걸쳐 청색 상을 보였다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    [화학식 I]
    Figure 112017111741614-pat00030

    상기 식에서,
    L1은 H 또는 F이고,
    R1은 탄소수 1 내지 15의 비치환된 알킬 라디칼이고, 이때, 추가로, 이 라디칼 중 하나 이상의 CH2 기가 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CH=CH- 또는 -O-으로 치환될 수 있고,
    R2는 CF3 또는 OCF3이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    L1가 수소 원자인, 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    R2가 CF3 기인, 화합물.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    R1이 탄소수 1 내지 12의 직쇄 알킬 라디칼인, 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R1이 탄소수 3의 직쇄 알킬 라디칼인, 화합물.
  7. 하기 화학식 A 및 B의 2종의 출발 물질을 적합한 전이 금속 촉매의 존재하에서 반응시키는 반응 단계를 포함하는, 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물의 제조방법:
    [화학식 A]
    Figure 112017111741614-pat00031

    [화학식 B]
    Figure 112017111741614-pat00032

    상기 식에서,
    R1, R2 및 L1은 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I에서 정의한 바와 같고,
    X1 및 X2 중 하나의 라디칼은 -B(OH)2, 보론산 에스터, 또는 보로네이트 염이고, 다른 라디칼은 Cl, Br, I 또는 -O(SO2)CF3이다.
  8. 제 1 항에 따른 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는, 액정 매질.
  9. 제 8 항에 있어서,
    하기 화학식 II 및 III의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 액정 매질:
    [화학식 II]
    Figure 112017111741614-pat00033

    [화학식 III]
    Figure 112017111741614-pat00034

    상기 식에서,
    R1은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 비치환된 알킬 라디칼이며, 이때 추가로, 이 라디칼 내의 하나 이상의 CH2 기가 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접적으로 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)- 또는 -O-로 대체될 수 있으며;
    A2 및 A3은 서로 독립적으로
    Figure 112017111741614-pat00035

    이고;
    Z2 및 Z3은 서로 독립적으로, 단일 결합, CF2O, CH2CH2, CF2CH2, CF2CF2, CFHCFH, CFHCH2, (CO)O, CH2O, C≡C, CH=CH, CF=CH 또는 CF=CF이되, 비대칭 결합 단위체는 두 가지의 가능한 방향 모두로 배향될 수 있고;
    X1은 F, Cl 또는 CN이거나, 또는 F로 일치환 또는 다중치환된, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 알콕시이고;
    L1 내지 L4는 H 또는 F이다.
  10. 삭제
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 따른 액정 매질을 함유하는 전기광학(electro-optical) 디스플레이 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전기광학 디스플레이 디바이스가 액정 청색 상(blue phase)의 영역에서 전체적으로 또는 부분적으로 작동하는, 전기광학 디스플레이 디바이스.
  13. 제 9 항에 있어서,
    화학식 II 및 III의 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물에서 R1이 탄소수 2 내지 7의 직쇄형 알킬 라디칼인, 액정 매질.
KR1020110034615A 2010-04-17 2011-04-14 액정 화합물 및 액정 매질 KR101838749B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010015369 2010-04-17
DE102010015369.9 2010-04-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110116092A KR20110116092A (ko) 2011-10-25
KR101838749B1 true KR101838749B1 (ko) 2018-03-14

Family

ID=44009878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110034615A KR101838749B1 (ko) 2010-04-17 2011-04-14 액정 화합물 및 액정 매질

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8551359B2 (ko)
EP (1) EP2377909B1 (ko)
JP (1) JP5808565B2 (ko)
KR (1) KR101838749B1 (ko)
CN (1) CN102329198B (ko)
DE (1) DE102011015813A1 (ko)
TW (1) TWI547474B (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360229B1 (en) * 2008-11-19 2016-08-31 JNC Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical element
EP2399972B1 (en) * 2010-06-25 2015-11-25 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display having high twist
CN103562347B (zh) * 2011-06-01 2016-08-17 默克专利股份有限公司 液晶介质和液晶显示器
EP2568032B1 (en) * 2011-09-06 2014-11-26 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium and liquid crystal display
US20140225035A1 (en) * 2011-09-06 2014-08-14 Merck Patent Gmbh Liquid crystal medium and liquid crystal display
KR20130057396A (ko) * 2011-11-23 2013-05-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 액정 조성물 및 액정 표시 장치
JP2013155157A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Dic Corp 化合物
EP2838975B1 (en) * 2012-04-20 2017-08-30 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium and liquid crystal display
JP2013241401A (ja) * 2012-04-26 2013-12-05 Agc Seimi Chemical Co Ltd 液晶化合物の製造方法、およびその中間体
JP2014005380A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Dic Corp 液晶組成物
WO2014082699A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Merck Patent Gmbh Lens element
JP5975081B2 (ja) 2013-09-30 2016-08-23 ダイキン工業株式会社 含フッ素ビアリール化合物の製造方法
JP6576350B2 (ja) * 2013-12-30 2019-09-18 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 液晶媒体および液晶ディスプレイ
JP6736481B2 (ja) * 2014-03-14 2020-08-05 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 電気粘性流体および触覚デバイス
TWI648381B (zh) 2014-07-03 2019-01-21 日商捷恩智股份有限公司 液晶組成物、光元件、混合物、化合物、高分子／液晶複合材料以及液晶組成物及高分子／液晶複合材料的用途
CN105586050B (zh) * 2014-10-20 2018-01-30 江苏和成显示科技股份有限公司 液晶组合物及液晶显示器件
CN105586055B (zh) * 2014-10-20 2018-07-24 江苏和成显示科技有限公司 液晶组合物及其液晶显示器件
CN104496766B (zh) * 2014-12-11 2017-02-08 西安彩晶光电科技股份有限公司 一类含有2,3,5,6‑四氟苯基和三氟甲氧基的二氟甲氧基化合物及其制备方法与应用
CN106146251A (zh) * 2015-03-27 2016-11-23 北京欣奕华科技有限公司 化合物及其制备方法
EP3124573B1 (en) * 2015-07-31 2018-03-28 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium and liquid crystal display
US10604703B2 (en) 2015-07-31 2020-03-31 Merck Patent Gmbh Liquid crystal medium and liquid crystal display

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001003051A (ja) * 1999-04-19 2001-01-09 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
DE102007009944A1 (de) * 2006-03-15 2007-09-20 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5225531B2 (ja) * 2000-12-19 2013-07-03 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 負のｄｃ異方性の四環式化合物および液晶媒体
JP4300714B2 (ja) 2001-04-27 2009-07-22 チッソ株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
DE10243776B4 (de) 2001-09-29 2017-11-16 Merck Patent Gmbh Flüssigkristalline Verbindungen
DE10150198A1 (de) * 2001-10-12 2003-04-24 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
JP4104350B2 (ja) 2002-03-05 2008-06-18 Ａｇｃセイミケミカル株式会社 ジフルオロベンジルブロミド誘導体およびジフルオロベンジルエーテル誘導体の製造方法
DE10353658A1 (de) * 2002-11-27 2004-06-09 Merck Patent Gmbh Flüssigkristalline Verbindungen
DE102004008638A1 (de) * 2003-03-05 2004-09-16 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium
JP2006169174A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Asahi Glass Co Ltd ジフルオロメチルエーテル誘導体の製造方法
DE102007038618A1 (de) 2006-09-13 2008-03-27 Merck Patent Gmbh Fluorphenyl-Verbindungen für flüssigkristalline Mischungen
WO2008090780A1 (ja) * 2007-01-24 2008-07-31 Chisso Corporation 液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子
JP5470757B2 (ja) * 2007-08-29 2014-04-16 Ｊｎｃ株式会社 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
US7879413B2 (en) 2007-08-29 2011-02-01 Chisso Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical device
ATE527333T1 (de) * 2008-03-11 2011-10-15 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines medium und flüssigkristallanzeige
EP2360229B1 (en) * 2008-11-19 2016-08-31 JNC Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical element
JP5625461B2 (ja) * 2009-05-19 2014-11-19 Jnc株式会社 クロロフルオロベンゼン化合物、光学的等方性の液晶媒体および光素子
EP2368966B1 (de) * 2010-03-23 2013-05-15 Merck Patent GmbH Flüssigkristalline Verbindungen und flüssigkristalline Medien

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001003051A (ja) * 1999-04-19 2001-01-09 Chisso Corp 液晶組成物および液晶表示素子
DE102007009944A1 (de) * 2006-03-15 2007-09-20 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines Medium

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110116092A (ko) 2011-10-25
TW201202184A (en) 2012-01-16
JP2011225566A (ja) 2011-11-10
EP2377909B1 (de) 2013-01-23
US20110253935A1 (en) 2011-10-20
CN102329198A (zh) 2012-01-25
JP5808565B2 (ja) 2015-11-10
DE102011015813A1 (de) 2011-10-20
CN102329198B (zh) 2015-08-05
US8551359B2 (en) 2013-10-08
EP2377909A1 (de) 2011-10-19
TWI547474B (zh) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101838749B1 (ko) 액정 화합물 및 액정 매질
KR101780820B1 (ko) 액정 화합물 및 액정 매질
KR101918316B1 (ko) 액정 화합물 및 액정 매질
KR101997297B1 (ko) 중합성 화합물 및 이의 액정 매질 및 액정 디스플레이에서의 용도
TWI599643B (zh) 以聚合物穩定的液晶介質及顯示器
TWI558691B (zh) 可聚合性化合物及其在液晶介質及液晶顯示器之用途
KR101986858B1 (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
KR20120115472A (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
KR20150144787A (ko) 메소젠성 화합물, 액정 매질 및 액정 디스플레이
KR20140036975A (ko) 액정 매질 및 액정 디스플레이
TWI568834B (zh) 液晶介質及液晶顯示器
WO2018153803A1 (en) Liquid-crystalline medium and liquid-crystal display comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant