KR101873613B1

KR101873613B1 - 액정 매질

Info

Publication number: KR101873613B1
Application number: KR1020137027252A
Authority: KR
Inventors: 멜라니에 클라센-멤머; 마티아스 브레머; 하랄트 란너트; 콘스탄틴 슈나이더
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2018-08-02
Also published as: EP2686402B1; JP6141204B2; KR20140018291A; TWI541331B; EP2686402A1; US20140008571A1; TW201245424A; US9347002B2; DE102012003796A1; JP2014516365A; WO2012126562A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 이의 VA, PSA, PS-VA, PA-VA, PALC, FFS, PS-FFS, IPS 또는 PS-IPS 효과에 기초한 능동-매트릭스 디스플레이를 위한 용도에 관한 것이다:
[화학식 I]

상기 식에서, R¹, R¹ ^*, L¹, L² 및 L³은 제 1 항에 기재된 의미를 갖는다.

Description

액정 매질{LIQUID CRYSTALLINE MEDIUM}

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:

I

상기 식에서,

R¹ 및 R¹ ^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 이때 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂ 기는 또한, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -CH=CH-,

, -O-, -CO-O-, -O-CO-로 대체될 수 있고, 추가로, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;

L¹ , L² 및 L³은 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 CHF₂이다.

이러한 유형의 매질은 특히 ECB 효과를 기초로 하는 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전자-광학 디스플레이, 및 IPS(평면 스위칭(In Plane Switching)) 디스플레이 또는 FFS(프린지 전계 스위칭) 디스플레이에 사용될 수 있다.

전기적으로 조절된 복굴절률, ECB 효과 또는 DAP(배향된 상의 변형) 효과의 원리는 1971년에 최초로 기재되었다(문헌[M.F. Schieckel and K. Fahrenschon, "Deformation of nematic liquid crystals with vertical orientation in electrical fields", Appl. Phys. Lett. 19(1971), 3912]). 문헌[J.F. Kahn, Appl. Phys. Lett. 20(1972), 1193] 및 [G. Labrunie and J. Robert, J. Appl. Phys. 44(1973), 4869]이 뒤를 이었다.

문헌[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 효과에 기초한 고정보 디스플레이 소자에 사용하기에 적합하도록, 액정 상이 높은 값의 탄성 상수 K₃/K₁의 비, 높은 값의 광학 이방성 △n 및 -0.5 이하 값의 유전 이방성 △ε을 가져야 한다는 것을 보여준다. ECB 효과에 기초한 전기-광학 디스플레이 소자는 호메오트로픽 엣지 배향(homeotropic edge alignment)(VA 기술 = v ertically a ligned)을 가진다. 또한, 음의 유전율을 갖는 액정 매질은 소위 IPS 또는 FFS 효과를 이용하는 디스플레이에 사용될 수 있다.

ECB 효과를 이용하는 디스플레이, 예를 들면 MVA(multi-domain vertical alignment)(예컨대, 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. 6-9] 및 [Liu, C.T. et al., Paper 15.1:"A 46-in TFT-LCD HDTV Technology...", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 750-753]), PVA(patterned vertical alignment)(예컨대, 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. 760-763]), ASV(advanced super view)(예컨대, 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Harofumi, paper 15.2:"Development of High Quality LCD TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp. 754-757]) 방식의 소위 VAN(vertically aligned nematic) 디스플레이는 IPS(in-plane switching) 디스플레이(예컨대, 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 & 759]) 및 장기 공지된 TN(twisted namatic) 디스플레이뿐만 아니라, 특히 텔레비전 분야에서 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 이상의 최근 유형 중 하나로서 수립되었다. 이 기술들은 예를 들어 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6:"Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 to M-6/26] 및 [Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7:"LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 to M-7/32])에서 일반적인 형태로 비교된다. 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. 106-109]의 오버-드라이브(over-drive)를 사용하는 어드레싱 방법에 의해 현대 ECB 디스플레이의 응답 시간의 달성은 상당히 개선되었음에도 불구하고, 특히 그레이 쉐이드(grey shade)의 변환시 비디오-호환 응답 시간의 달성은 여전히 만족스럽게 해결되지 않은 문제점이다.

전기-광학 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 응용은 다수의 요건을 충족시켜야 하는 LC 상을 요구한다. 습기, 공기 및 물리적 영향에 대한 화학적 내성, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선, 및 직류 및 교류 전계가 특히 중요하다.

또한, 산업적으로 유용한 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도에서의 액정 메조상(mesophase)을 가질 것이 요구된다.

액정 메조상을 갖는 공개된 일련의 화합물은 이러한 모든 요건을 충족시키는 단일 화합물을 포함하지 않는다. 따라서, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물의 혼합물이 제조되어 LC 상으로서 사용될 수 있는 물질을 얻을 수 있다. 그러나, 큰 음의 유전 이방성 및 충분한 장기 안정성을 갖는 액정 물질을 얻을 수 없기 때문에 이러한 방법으로 최적의 상을 용이하게 제조할 수 없었다.

매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 각각의 픽셀을 각각 전환시키기 위해 사용될 수 있는 비-선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 이후 하기와 같이 2가지 유형으로 구별될 수 있는 "능동 매트릭스"란 용어가 사용된다:

1. 실리콘 웨이퍼 기판상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터

2. 유리 플레이트 기판상의 박막 트랜지스터(TFT).

제 1 유형의 경우, 사용된 전기-광학 효과는 일반적으로 동적 산란 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부분-디스플레이의 모듈식 어셈블리는 결합의 문제를 초래하기 때문에 기판 물질로서의 단결정질 실리콘의 사용은 디스플레이 크기를 제한한다.

보다 유망한 바람직한 제 2 유형의 경우, 사용되는 전기-광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다.

이 두 가지 기술은 예를 들어 CdSe와 같은 화합물 반도체를 포함하는 TFT, 또는 다결정 또는 비결정 실리콘에 기초한 TFT로 구분된다. 후자 기술은 세계적으로 집중적으로 연구되고 있다.

TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 플레이트의 내부에 적용되는 반면, 다른 유리 플레이트는 이의 내부에 투명한 상대 전극을 갖는다. 픽셀 전극의 크기를 비교할 때, TFT는 매우 작고 실제로 이미지에 악영향이 없다. 이러한 기술은 또한 풀-컬러(full-colour) 구현가능한 디스플레이로 연장될 수 있고, 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크는 필터 요소가 각각의 전환가능한 픽셀의 반대쪽에 있도록 배열된다.

용어 "MLC 디스플레이"는 통합된 비선형 요소, 즉 또한 능동 매트릭스를 가진 임의의 매트릭스 디스플레이, 또한 수동 요소 예컨대 배리스터 또는 다이오드(MIM　=　금속-절연체-금속)를 갖는 디스플레이를 포함한다.

이러한 유형의 MLC 디스플레이는 특히 TV 제품(예컨대, 휴대용 TV) 또는 자동차 또는 항공기 구성에서의 고정보 디스플레이에 특히 적합하다. 콘트라스트의 각 의존성 및 응답 시간에 관한 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분한 높은 비저항으로 인해 MLC 디스플레이에서 여러 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. 145ff., Paris]). 저항이 감소하는 경우, MLC 디스플레이의 콘트라스트는 악화된다. 디스플레이의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 액정 혼합물의 비저항은 일반적으로 MLC 디스플레이의 사용기간에 걸쳐 강하되기 때문에, 오랜 작동기간 동안 허용가능한 저항값을 가져야 하는 디스플레이에서는 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.

따라서, MLC 디스플레이는 다양한 그레이 쉐이드가 생성될 수 있도록 매우 높은 비저항과 동시에 큰 작동-온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 문턱 전압을 가질 것이 요구된다.

빈번하게 사용되는 MLC-TN 디스플레이의 단점은, 이의 비교적 낮은 콘트라스트, 상대적으로 높은 시야각 의존성 및 이러한 디스플레이에서의 그레이 쉐이드의 생성의 곤란성에 기인한다.

VA 디스플레이는 상당히 더 좋은 시야각 의존성을 가지고, 따라서 텔레비전 및 모니터에 주로 사용된다. 그러나, 여기서도 특히 60 Hz를 초과하는 프레임 속도(상 변화 주파수/반복 속도)를 갖는 텔레비전을 사용하는 경우에 여전히 개선되어야 하는 것은 응답 시간이다. 그러나, 이와 동시에, 예를 들어 저온 안정성과 같은 특성이 손상되어서는 안 된다.

본 발명의 목적은 ECB 효과 또는 IPS 또는 FFS 효과에 기초하고 상기 기술한 단점을 갖지 않거나 매우 적은 정도로 갖는 특히 모니터 및 TV 제품에 사용되는 액정 혼합물을 제공하는 것이다. 특히, 이는 매우 높거나 매우 낮은 온도에서 작동함과 동시에 짧은 응답 시간을 갖고 개선된 신뢰성 거동을 가지며, 특히 장시간의 작동 후에도 이미지 잔상이 전혀 없거나 현저히 감소된 모니터 및 텔레비전을 보장한다.

놀랍게도, 액정 혼합물, 특히 바람직하게는 VA 디스플레이에 사용되는 음의 유전 이방성을 갖는 LC 혼합물에 화학식 I의 화합물이 사용되는 경우에 회전 점도 및 그에 따른 응답 시간을 개선할 수 있다.

불화된 나프틸 화합물은 일반적으로 이의 불량한 상 특성 및 낮은 등명점으로 인해 네마틱 액정 혼합물에 사용될 수 없다. 그러나, 화학식 I의 화합물은 놀랍게도 매우 낮은 회전 점도 및 높은 값의 유전 이방성(Δε)을 갖는다. 따라서, 짧은 응답 시간을 가짐과 동시에 양호한 상 특성 및 양호한 저온 거동을 갖는 액정 혼합물, 바람직하게는 VA, PS(=중합체 안정화된)-VA, PA(=광 배향)-VA, IPS 및 FFS 혼합물을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 70℃ 이상, 바람직하게는 75℃ 이상, 특히 80℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 값의 용량 역치, 비교적 높은 값의 보전율과 동시에 -20℃ 내지 -30℃에서 매우 양호한 저온 안정성뿐만 아니라 매우 낮은 회전 점도 및 짧은 응답 시간을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은, 회전 점도(γ₁)를 개선할 뿐만 아니라, 응답 시간을 개선하기 위한 비교적 높은 값의 탄성 상수 K33가 관찰될 수 있다는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 혼합물의 몇몇 바람직한 실시양태는 하기와 같다.

화학식 I의 화합물에서, R¹ 및 R¹ ^*는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 직쇄 알콕시, 특히 OC₂H₅, OC₃H₇, OC₄H₉, OC₅H₁₁, OC₆H₁₃, 알켄일옥시, 특히 OCH₂CH=CH₂, OCH₂CH=CHCH₃, OCH₂CH=CHC₂H₅, 및 알킬, 특히 n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁, n-C₆H₁₃을 나타낸다.

바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 I-1 내지 I-13의 화합물이다.

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고; 알켄일 및 알켄일^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고; 알콕시 및 알콕시^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고; L¹, L² 및 L³은 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타낸다.

화학식 I 및 이의 하위 화학식 I-1 내지 I-13의 화합물에서, 바람직하게는 L¹ = L² = L³ = F이다.

특히 바람직하게는 화학식 I-6의 화합물이다.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 I-6A의 화합물을 포함한다:

.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 I-6A-1 내지 I-6A-25 및 I-8A-1 내지 I-8A-12로부터의 화합물을 포함한다:

.

화학식 I 및 이의 하위 화학식의 화합물에서, L¹, L² 및 L³은 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 F 또는 Cl, 특히 L¹ = L² = L³ = F이다. R¹ 및 R¹ ^*는 모두 바람직하게는 알콕시이다.

화학식 I의 화합물은 예를 들면 하기와 같이 제조될 수 있다.

반응식 1

(R 및 R'는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬이다)

본 발명은 또한 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 매질은 화학식 I의 바람직하게는 1, 2, 3, 4개 또는 그 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화합물을 포함한다.

화학식 I의 화합물은 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 1 중량% 이상, 바람직하게는 총 5 중량% 이상의 양으로 액정 매질에 사용된다. 특히 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이다.

본 발명에 따른 액정 매질의 바람직한 실시양태는 하기에 제시된다.

a) 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R^2A, R^2B 및R^2C는 각각, 서로 독립적으로, H, 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼(이는 비치환되거나, CN 또는 CF₃로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,

, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있음)을 나타내고,

L¹ ^-4 는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃ 또는 CHF₂를 나타내고,

Z² 및Z^2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CH=CHCH₂O-를 나타내고,

p 는 1 또는 2를 나타내고,

q 는 0 또는 1을 나타내고,

v 는 1 내지 6을 나타낸다.

화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, Z²는 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다. 화학식 IIB의 화합물에서, Z² 및Z^2'은 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있다.

화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물에서, R^2A, R^2B 및R^2C는 각각 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁을 나타낸다.

화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, L¹, L², L³ 및L⁴는 바람직하게는 L¹ = L² = F 및 L³ = L⁴ = F, 또는 L¹ = F 및 L² = Cl, L¹ = Cl 및 L² = F, L³ = F 및 L⁴ = Cl, L³ = Cl 및 L⁴ = F를 나타낸다. 화학식 IIA 및 IIB에서의 Z² 및Z^2'은 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 단일 결합 또는 -C₂H₄- 가교를 나타낸다.

화학식 IIB에서, Z²가 -C₂H₄-인 경우, Z^2'은 바람직하게는 단일 결합이거나, 또는 Z^2'이 -C₂H₄-인 경우, Z²는 바람직하게는 단일 결합이다. 화학식 IIA 및 IIB의 화합물에서, (O)C_vH_2v ₊₁은 바람직하게는 OC_vH_2v ₊₁ 또는 C_vH_2v ₊₁을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, (O)C_vH_2v ₊₁은 바람직하게는 C_vH_2v ₊₁을 나타낸다. 화학식 IIC의 화합물에서, L³ 및L⁴는 바람직하게는 각각 F를 나타낸다.

화학식 IIA, IIB 및 IIC의 바람직한 화합물은 하기에 제시된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각 서로 독립적으로 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 혼합물은 화학식 IIA-2, IIA-8, IIA-14, IIA-29, IIA-35, IIB-2, IIB-11, IIB-16 및 IIC-1의 하나 이상의 화합물을 포함한다.

혼합물 중의 화학식 IIA 및/또는 IIB의 화합물의 비율은 바람직하게는 총 20 중량% 이상이다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 하기 화학식 IIC-1의 하나 이상의 화합물을 포함한다:

IIC-1

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 상기에 나타낸 의미를 갖고, 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 초과, 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양이다.

b) 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

III

상기 식에서,

R³¹ 및R³²는 각각, 서로 독립적으로, 12개 이하의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,

는

또는

를 나타내고,

Z³은 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -C₄H₈- 또는 -CF=CF-를 나타낸다.

화학식 III의 바람직한 화합물은 하기에 제시된다:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 IIIa 및/또는 화학식 IIIb의 화합물을 포함한다.

혼합물 중의 화학식 III의 화합물의 비율은 바람직하게는 총 5 중량% 이상이다.

c) 하기 화학식의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 10 중량% 이상의 총량으로 추가로 포함하는 액정 매질:

및/또는

.

또한, 하기 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다:

.

d) 하나 이상의 하기 화학식 V-1 내지 V-9의 테트라사이클릭 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R⁷ ^-10은 각각, 서로 독립적으로, 제2항에서 R^2A에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

w 및 x는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다.

하나 이상의 화학식 V-9의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다.

e) 하나 이상의 하기 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R¹⁴ ^-19는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타내고,

z 및 m은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타내고,

x는 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 Y-1 내지 Y-6의 화합물을 바람직하게는 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.

f) 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 불화된 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시를 나타내고,

m은 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

n은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.

R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 화합물을 2 내지 30 중량%, 특히 5 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.

특히 바람직한 화합물은 화학식 T-1, T-2, T-20 및 T-21의 화합물이다. 이들 화합물에서, R은 바람직하게는 각각의 경우에 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시를 나타낸다. 화학식 T-20의 화합물에서, R은 바람직하게는 D라킬 또는 알켄일, 특히 알킬을 나타낸다. 화학식 T-21의 화합물에서, R은 바람직하게는 알킬을 나타낸다.

터페닐은 바람직하게는 혼합물의 △n 값이 0.1 이상인 경우에 본 발명에 따른 혼합물에 사용된다. 바람직한 혼합물은 T-1 내지 T-21의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량%로 포함한다.

g) 하나 이상의 하기 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐을 추가로 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,

알켄일 및 알켄일^*는 각각, 서로 독립적으로, 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.

혼합물 중의 화학식 B-1 내지 B-3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 총 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.

화학식 B-1 내지 B-3의 화합물 중에서, 화학식 B-1 및 B-2의 화합물이 특히 바람직하다.

특히 바람직한 바이페닐은 하기와 같다:

상기 식에서,

알킬^*는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타낸다.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 B-1a 및/또는 B-2d의 화합물을 포함한다.

h) 하나 이상의 하기 화학식 Z-1 내지 Z-7의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R 및 알킬은 전술된 의미를 갖는다.

i) 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-16의 화합물을 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,

R¹ 및 R²는 R^2A에 기재된 의미를 갖는다. R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타낸다.

바람직한 매질은 하나 이상의 화학식 O-1, O-3, O-4, O-5, O-9, O-13, O-14, O-15 및/또는 O-16의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 혼합물은 매우 특히 바람직하게는 화학식 O-9, O-15 및/또는 O-16의 화합물을 특히 5 내지 30 중량%의 양으로 포함한다.

바람직한 화학식 O-15 및 O-16의 화합물은 하기와 같다:

.

본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 화학식 O-15a 및/또는 화학식 O-15b의 삼환 화합물을 하나 이상의 화학식 O-16a 내지 O-16d의 이환 화합물과 함께 포함한다. 화학식 O-15a 및/또는 O-15b의 화합물과 화학식 O-16a 내지 O-16d의 이환 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 총 비율은 매우 특히 바람직하게는 15 내지 35 중량%이다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-15a 및 O-16a의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-15a 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 화학식 O-15b 및 O-16a의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-15b 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.

매우 특히 바람직한 혼합물은 하기 3개의 화합물을 포함한다:

.

화학식 O-15a, O-15b 및 O-16a의 화합물은 혼합물을 기준으로 혼합물 중에 바람직하게는 총 15 내지 35 중량%, 특히 바람직하게는 총 15 내지 25 중량%, 특히 바람직하게는 총 18 내지 22 중량%의 양으로 존재한다.

j) 본 발명에 따른 바람직한 액정 매질은, 예를 들면 하기 화학식 N-1 내지 N-5의 화합물과 같은 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 물질을 포함한다:

상기 식에서,

R^1N 및 R^2N은 각각, 서로 독립적으로, R^2A에 기재된 의미를 갖고, 바람직하게는 직쇄 알킬, 직쇄 알콕시 또는 직쇄 알켄일을 나타내고,

Z¹ 및 Z²는 각각, 서로 독립적으로, -C₂H₄-, -CH=CH-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CHCH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH=CH-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂- 또는 단일결합을 나타낸다.

k) 바람직한 혼합물은 하기 화학식 BC의 다이플루오로벤조크로만 화합물, 하기 화학식 CR의 크로만, 하기 화학식 PH-1 및 PH-2의 불화된 페난트렌, 및 하기 화학식 BF의 불화된 다이벤조푸란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R^B1, R^B2, R^CR1, R^CR2, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, R^2A에 기재된 의미를 갖고, c는 0, 1 또는 2이다.

본 발명에 따른 혼합물은 화학식 BC, CR, PH-1, PH-2 및/또는 BF의 화합물을 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 3 내지 15중량%의 양으로 포함한다. 특히 바람직한 화학식 BC 및 CR의 화합물은 하기 화학식 BC-1 내지 BC-7 및 CR-1 내지 CR-5의 화합물이다:

상기 식에서,

매우 특히 바람직한 혼합물은 1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함한다.

l) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R¹¹, R¹² 및 R¹³은 각각, 서로 독립적으로, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일을 나타내고,

R¹² 및 R¹³은 할로겐, 바람직하게는 F를 추가로 포함하고,

는

을 나타내고,

i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.

바람직한 화학식 ln의 화합물은 하기 화학식 ln-1 내지 ln-16의 화합물이다:

특히 바람직한 화합물은 화학식 ln-1, ln-2, ln-3 및 ln-4의 화합물이다.

화학식 ln 및 이의 하위 화학식 ln-1 내지 ln-16의 화합물은 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 5 내지 30 중량%, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 본 발명에 따른 화합물에 사용된다.

m) 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서,

R, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, 청구항 제2항의 R^2A에 기재된 의미를 갖고, 알킬은 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,

s는 1 또는 2를 나타낸다.

특히 바람직한 화합물은 화학식 L-1 및 L-4, 특히 L-4의 화합물이다.

화학식 L-1 내지 L-11의 화합물은 바람직하게는 5 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 매우 특히 바람직하게는 10 내지 40 중량%의 농도로 사용된다.

n) 매질은 하나 이상의 하기 화학식 EY의 화합물을 추가로 포함한다:

상기 식에서, R¹, R¹ ^*, L¹ 및 L²는 화학식 I에서 기재된 의미를 갖는다.

화학식 EY의 화합물에서, R¹ 및 R¹ ^*는 바람직하게는 탄소수 2 이상의 알콕시를 나타내고, L¹ = L² = F이다. 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 EY-1 내지 EY-26의 화합물이다:

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특히 바람직한 혼합물의 개념이 하기에 기재된다(사용된 두문자는 하기 표 A에서 설명된다. 여기서, n 및 m은 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6을 나타낸다).

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 다음을 포함한다:

- L¹ = L² = F이고, R¹ 및 R¹ ^*는 각각 서로 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있는 알콕시인 화학식 I의 화합물;

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CPY-n-Om, 특히 화학식 CPY-2-O2, CPY-3-O2 및/또는 CPY-5-O2의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 15 내지 50% 농도의 화학식 CY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및/또는 CY-5-O4의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CCY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CCY-2-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O2, CCY-3-O3, CCY-4-O2 및/또는 CCY-5-O2의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 화학식 CLY-n-Om, 바람직하게는 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및/또는 CLY-3-O3의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 5% 초과, 특히 5 내지 25%의 화학식 CK-n-F, 바람직하게는 화학식 CK-3-F, CK-4-F 및/또는 CK-5-F의 화합물.

또한, 하기 혼합물 개념을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물이 바람직하다(여기서 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 6을 나타낸다):

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CY-n-Om의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 70% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CK-n-F의 화합물, 및/또는

- 바람직하게는 혼합물을 기준으로 총 10 내지 80% 농도의 화학식 CPY-n-Om 및 CLY-n-Om의 화합물.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, ECB, VA, PS-VA, PSA, PA-VA, IPS, PS-IPS, FFS 또는 PS-FFS 효과에 기초한 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전기-광학 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 -20℃ 이하 70℃ 이상, 특히 바람직하게는 -30℃ 이하 80℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 -40℃ 이하 90℃ 이상의 네마틱 상을 갖는다.

본원에서 "네마틱 상을 갖는"이라는 표현은, 한편으로는 스메틱 상 및 결정화가 상응하는 저온에서 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 가열 시에도 여전히 네마틱 상으로부터 등명화가 일어나지 않는 것을 의미한다. 저온에서의 조사는 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 수행되고, 100 시간 이상 동안 전기-광학 용도에 상응하는 층 두께를 갖는 시험 셀에서 저장하여 확인한다. 상응하는 시험 셀에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000 시간 이상인 경우, 매질은 이 온도에서 안정한 것으로 간주한다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상응하는 시간은 각각 500 시간 및 250 시간이다. 고온에서, 등명점은 모세관에서 통상적인 방법에 의해 측정된다.

액정 혼합물은 바람직하게는 60 K 이상의 네마틱 상 범위 및 20℃에서 30 ㎟·s^-1 이하의 유동 점도(ν₂₀)를 갖는다.

액정 혼합물에서의 복굴절율 Δn의 값은 일반적으로 0.07 내지 0.16, 바람직하게는 0.08 내지 0.12이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -0.5 내지 -8.0, 특히 -2.5 내지 -6.0의 Δε을 가지며, 여기서 Δε은 유전 이방성을 나타낸다. 20℃에서의 회전 점도(γ₁)는 바람직하게는 165 mPa·s 이하, 특히 140 mPa·s 이하이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 비교적 낮은 문턱 전압 값(V₀)을 갖는다. 이는 바람직하게는 1.7 V 내지 3.0 V 범위, 특히 바람직하게는 2.5 V 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.3 V 이하이다.

본원에서 "문턱 전압"이라는 용어는, 달리 명시되지 않는 한, 프레드릭스 문턱값(Freedericks threshold)으로서 공지된 용량성 문턱값(V₀)에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 전압 보전율 값을 갖는다.

일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질은, 보다 높은 어드레싱 전압 또는 문턱 전압을 갖는 액정 매질보다 낮은 전압 보전율을 보이며, 그 역도 성립된다.

본원에서, "양의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε > 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "중성 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "음의 유전율을 갖는 화합물"이라는 용어는, Δε < - 1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 상기 화합물을 용해시키고, 각 경우에서 1 kHz에서 수직 및 수평 표면 정렬을 갖는 20 ㎛의 층 두께를 갖는 하나 이상의 시험 셀에서 생성된 혼합물의 전기용량을 측정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5 V 내지 1.0 V이지만, 조사된 개별 액정 혼합물의 용량성 문턱값보다 항상 낮다.

본원에서 제시된 모든 온도 값은 ℃ 단위이다.

본 발명에 따른 혼합물은 모든 VA-TFT 제품, 예컨대 VAN, MVA, (S)-PVA, ASV, PSA(중합체-지속된 VA) 및 PS-VA(중합체-안정화된 VA)에 적합하다. 이들은 또한 음의 Δε을 갖는 IPS(평면 내 스위칭) 및 FFS(프린지 필드 스위칭) 제품에 적합하다.

본 발명에 따른 디스플레이에서의 네마틱 액정 혼합물은 일반적으로 그 자체가 하나 이상의 개별 화합물로 이루어진 2개의 성분 A 및 B를 포함한다.

성분 A는 상당한 음의 유전 이방성을 가지며, -0.5 이하의 유전 이방성을 네마틱 상에 제공한다. 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC의 화합물 또는 화학식 III의 화합물을 포함한다.

성분 A의 비율은 바람직하게는 45 내지 100%, 특히 60 내지 100%이다.

성분 A의 경우, 바람직하게는 -0.8 이하의 Δε 값을 갖는 하나(또는 그 이상)의 개별 화합물이 선택된다. 이 값은 보다 음의 값이고, 전체 혼합물 중 A의 비율보다 작아야 한다.

성분 B는 현저한 네마토젠성(nematogeneity)이고, 20℃에서 30 mm²·s^-1이하, 바람직하게는 25 mm²·s^-1이하의 유동 점도를 갖는다.

성분 B에서 특히 바람직한 개별 화합물은 20℃에서 18 mm²·s^-1이하, 바람직하게는 12 mm²·s^-1이하의 유동 점도를 갖는 극히 낮은 점도의 네마틱 액정이다.

성분 B는 모노트로픽(monotropically) 또는 에난시오트로픽(enantiotropic) 네마틱이고, 스멕틱 상을 갖지 않으며, 매우 저온으로 하강 시 액정 혼합물에서 스멕틱 상의 발생을 방지한다. 예를 들어, 높은 네마토젠성의 다양한 물질이 스멕틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우, 이들 물질의 네마토젠성은 성취되는 스메틱 상의 억제 정도를 통해 비교될 수 있다.

상기 혼합물은 임의적으로 Δε≥ 1.5의 유전 이방성을 갖는 화합물을 포함하는 성분 C를 또한 포함할 수 있다. 이런 소위 양성 화합물은 일반적으로 혼합물을 기준으로 총 20 중량% 이하의 양으로 음의 유전 이방성 혼합물 중에 존재한다.

다수의 적합한 물질이 문헌들로부터 당업자에게 공지되어 있다. 특히 바람직한 화합물은 화학식 III의 화합물이다.

또한, 이들 액정 상은 또한 18종 초과의 성분, 바람직하게는 18 내지 25종의 성분을 포함할 수 있다.

하나 이상의 화학식 I의 화합물 이외에, 상기 액정 상은 바람직하게는 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC, 임의적으로는 화학식 III의 화합물을 바람직하게는 4 내지 15종, 특히 5 내지 12종, 특히 바람직하게는 10종 미만으로 포함한다.

화학식 I의 화합물, 화학식 IIA, IIB 및/또는 IIC, 임의적으로는 화학식 III의 화합물 이외에, 다른 성분들이 또한 혼합물의 예컨대 총 45% 이하, 바람직하게는 총 35% 이하, 특히 총 10% 이하의 양으로 존재할 수도 있다.

다른 성분들은 바람직하게는 네마틱 또는 네마토젠성 물질, 특히 아족시벤젠, 벤질리덴아닐린, 바이페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 페닐 또는 사이클로헥실 사이클로헥산카복실레이트, 페닐사이클로헥산, 사이클로헥실바이페닐, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실나프탈렌, 1,4-비스사이클로헥실바이페닐 또는 사이클로헥실피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실다이옥산, 임의적으로는 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에터, 톨란 및 치환된 신남산 에스터 부류로부터의 공지된 물질로부터 선택된다.

이런 유형의 액정 상의 성분으로 적합한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식 IV인 것을 특징으로 할 수 있다:

R²⁰-L-G-E-R²¹ IV

상기 식에서,

L 및 E는 각각 1,4-이치환된 벤젠 및 사이클로헥산 고리, 4,4'-이치환된 바이페닐, 페닐사이클로헥산 및 사이클로헥실사이클로헥산 시스템, 2,5-이치환된 피리미딘 및 1,3-다이옥산 고리, 2,6-이치환된 나프탈렌, 다이- 및 테트라하이드로나프탈렌, 퀸아졸린 및 테트라하이드로퀸아졸린으로 형성된 기로부터의 탄소환형 또는 헤테로환형 고리 시스템을 나타내고,

G는 -CH=CH-, -N(O)=N-, -CH=CQ-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH₂-CH₂-, -CO-O-, -CH₂-O-, -CO-S-, -CH₂-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO-, -CF₂O-, -CF=CF-, -OCF₂- -OCH₂-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₃O- 또는 C-C 단일 결합을 나타내고,

Q는 할로겐, 바람직하게는 염소, 또는 -CN을 나타내고,

R²⁰ 및 R²¹은 각각 탄소수 18 이하, 바람직하게는 8 이하의 알킬, 알켄일, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내거나, 다르게는 이들 라디칼 중 하나가 CN, NC, NO₂, NCS, CF₃, SF₅, OCF₃, F, Cl 또는 Br을 나타낸다.

이들 화합물 중 대부분에서, R²⁰ 및 R²¹은 서로 상이하고, 이들 라디칼 중 하나는 보통 알킬 또는 알콕시 기이다. 제안된 치환기들의 다른 변이체가 또한 일반적이다. 많은 이러한 물질 또는 이들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 모든 이러한 물질은 문헌으로부터 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 VA, IPS 또는 FFS 혼합물이, 예를 들면 H, N, O, Cl 및 F가 상응하는 동위원소로 대체된 화합물을 또한 포함할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

중합성 화합물, 소위 반응성 메소젠(RM), 예를 들어 미국 특허 제 6,861,107 호에 개시된 것들은 또한 혼합물을 기준으로 0.12 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%의 농도로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있다. 이들 혼합물은 또한 예를 들면 미국 특허 제 6,781,665 호에 기재된 개시제를 임의적으로 포함할 수도 있다. 개시제, 예를 들어 시바의 이르가녹스-1076이, 바람직하게는 0 내지 1%의 양으로 상기 중합성 화합물을 포함하는 혼합물에 첨가된다. 이 유형의 혼합물은 소위 중합체-안정화된 VA 방식(PS-VA) 또는 PSA(중합체-지속된 VA)에 사용될 수 있고, 여기서 반응성 메소젠의 중합은 액정 혼합물에서 일어나는 것으로 의도된다. 이에 대한 전제조건은 상기 액정 혼합물이 그 자체로 어떠한 중합성 성분도 포함하지 않는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 화합물은 하기 화학식 I^*의 화합물로부터 선택된다:

R^a-A¹-(Z¹-A²)_m-R^b I^*

상기 식에서,

R^a 및 R^b는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내며, 이때 R^a 및 R^b 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,

P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,

Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,

A¹ 및 A²는 각각, 서로 독립적으로, 바람직하게는 4 내지 25개의 고리 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 또한 L로 일치환되거나 다중치환될 수 있는 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,

L은 P-Sp-, H, OH, CH₂OH, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,

Z¹은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n1-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR⁰R⁰⁰ 또는 단일 결합을 나타내고,

R⁰ 및 R⁰⁰은 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,

m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.

특히 바람직한 화학식 I^*의 화합물은 하기 기 정의를 갖는 화합물이다:

R^a 및 R^b는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, SF₅ 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰)=C(R⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I, CN, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고, R^a 및 R^b 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,

A¹ 및 A²는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 페난트렌-2,7-다이일, 안트라센-2,7-다이일, 플루오렌-2,7-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-3,6-다이일, 2-옥소-2H-크로멘-3,7-다이일, 4-옥소-4H-크로멘-2,6-다이일, 4-옥소-4H-크로멘-3,6-다이일, 또는 4-옥소-4H-크로멘-3,7-다이일(통속명: 쿠마린 또는 플라본)(이때 또한, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있음), 사이클로헥산-1,4-다이일(이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 O 및/또는 S로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]-헵탄-2,6-다이일, 피페리딘-1,4-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 또는 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일을 나타내고, 이들 모든 기는 비치환되거나 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있고,

L은 P, P-Sp-, OH, CH₂OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂, 임의적으로 치환되는 실릴, 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 20의 아릴, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-로 대체될 수 있고,

P는 중합성 기를 나타내고,

Y¹은 할로겐을 나타내고,

R^x는 P, P-Sp-, H, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, P 또는 P-Sp-, 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40의 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.

또한, 화학식 I^*의 바람직한 화합물은 하기 하위그룹 중 하나 이상으로부터 선택되는 화합물이다:

- m이 2 또는 3이거나,

- m이 2이거나,

- R^a 및 R^b가, 동일하거나 상이한 P-Sp- 기를 나타내거나,

- R^a 및 R^b가, 동일하거나 상이한 P-Sp- 기(이때, 하나 이상의 Sp 기는 단일 결합을 나타냄)를 나타내거나,

- m이 2 또는 3이고, R^a 및 R^b가 동일한 P-Sp- 기를 나타내거나,

- R^a 및 R^b 라디칼 중 하나가 P-Sp-를 나타내고, 다른 하나가 비중합성 기, 바람직하게는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN로 대체될 수 있거나,

- 하나 이상의 Sp 기가 단일 결합을 나타내거나,

- 하나 이상의 Sp 기가 -(CH₂)_p1-, -(CH₂)_p1-O-, -(CH₂)_p1-OCO- 또는 -(CH₂)_p1-OCOO-를 나타내고, 이때 p1이 1 내지 12의 정수를 나타내고, r1이 1 내지 8의 정수를 나타내거나,

- L이 중합성 기를 나타내지 않고/않거나 함유하지 않거나,

- A¹ 및 A²가, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌-2,6-다이일을 나타내고, 이때 또한, 이들 기에서 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있고, 이들 기가 일불화 또는 다중불화될 수 있거나,

- Z¹이, -O-, -CO-O-, -OCO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C- 및 단일 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되거나,

- L이 비중합성 기이고, 바람직하게는 F, Cl, -CN, 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 및 분지형 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있다.

화학식 I^*의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 I^*1 내지 I^*21로부터 선택된다:

상기 식에서,

P¹ 및 P²는 P에 대해 기재된 의미들 중 하나, 바람직하게는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 옥세탄, 비닐옥시 또는 에폭시를 나타내고,

Sp¹ 및 Sp²는 각각, 서로 독립적으로, Sp에 대해 기재된 의미들 중 하나, 또는 단일 결합을 나타내고, P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 라디칼 중 하나 이상은 또한 R^aa를 나타낼 수 있되, 단, P¹-Sp¹- 및 P²-Sp²- 라디칼 중 적어도 하나는 R^aa와 상이하고,

R^aa는 F, Cl, -CN 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬[이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있고,

R⁰ 및 R⁰⁰은 화학식 I^*에 기재된 의미를 갖고,

Z¹은 -O-, -CO-, -C(R^yR^z)- 또는 -CF₂CF₂-를 나타내고,

Z² 및 Z³은 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -(CH₂)_n-을 나타내고, 이때 n은 2, 3 또는 4이고,

L은 화학식 I에 기재된 의미를 갖고,

L' 및 L"는 각각, 서로 독립적으로, H, F 또는 Cl를 나타내고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,

s는 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,

t는 0, 1 또는 2를 나타내고,

x는 0 또는 1을 나타내고,

R^y 및 R^z는 각각, 서로 독립적으로, H, CH₃ 또는 CF₃를 나타낸다.

화학식 I^*의 추가의 바람직한 화합물은 하기 하위 화학식 I^*22 내지 I^*35로부터 선택된다:

상기 식에서, 각각의 라디칼은 화학식 I^*1 내지 I^*21에 기재된 의미를 갖는다.

본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, 중합성 화합물은 키랄이거나, 하기 화학식 II^*로부터 선택되는 광학 활성 화합물(키랄 RM)이다:

(R^*-(A¹-Z¹)_m)_k-Q II^*

상기 식에서,

A¹, Z¹ 및 m은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 화학식 I^*에서 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

R^*는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 화학식 I^*에서 R^a에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고, R^*는 키랄이거나 비키랄일 수 있고,

Q는, 임의적으로 L(상기 화학식 I^*에서 정의된 바와 같음)로 일치환 또는 다중치환된 k-가 키랄 기를 나타내고,

k는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

이때 상기 화합물은, P 또는 P-Sp- 기(상기 정의된 바와 같음)를 나타내거나 함유하는 하나 이상의 라디칼 R^* 또는 L을 함유한다.

특히 바람직한 화학식 II^*의 화합물은 하기 화학식 III^*의 1가 Q 기를 함유한다:

상기 식에서,

L 및 r은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 상기 기재된 의미를 갖고,

A^* 및 B^*는 각각, 서로 독립적으로, 융합된 벤젠, 사이클로헥산 또는 사이클로헥센을 나타내고,

t는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타내고,

u는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2를 나타낸다.

특히 바람직한 화합물은 u가 1을 나타내는 화학식 III^*의 화합물이다.

또한, 바람직한 화학식 II^*의 화합물은 하기 화학식 IV^*의 1가 Q 기 또는 하나 이상의 R^* 기를 함유한다:

상기 식에서,

Q¹은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일 결합을 나타내고,

Q²는, 임의적으로 불화되는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알콕시를 나타내고, 이때 또한, 1개 또는 2개의 비-인접 CH₂ 기는, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,

Q³은 F, Cl, CN, 또는 Q²에 대해 정의된 바와 같되 Q²와 다른 알킬 또는 알콕시를 나타낸다.

화학식 IV^*의 바람직한 그룹은, 예를 들면 2-부틸(= 1-메틸-프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-논일, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥탄오일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥산오일옥시, 2-클로로프로피온일옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로-데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸-옥틸옥시이다.

또한, 바람직한 화학식 II^*의 화합물은 하기 화학식 V^*의 2가 Q 기를 함유한다:

상기 식에서, L, r, t, A^* 및 B^*는 상기 기재된 의미를 갖는다.

또한, 바람직한 화학식 II^*의 화합물은 하기 화학식으로부터 선택되는 2가 Q 기를 함유한다:

상기 식에서,

Phe은, 임의적으로 L로 일치환 또는 다중치환되는 페닐을 나타내고,

R^x는 F 또는 임의적으로 불화된 탄소수 1 내지 4의 알킬을 나타낸다.

적합한 키랄 RM은, 예를 들면 영국 특허 제 2　314　839 A 호, 미국 특허 제 6,511,719 호, 미국 특허 제　7,223,450 호, 국제 출원 공개 제 WO　02/34739 A1 호, 미국 특허 제　7,041,345 호, 미국 특허 제　7,060,331 호 또는 미국 특허 제　7,318,950 호에 기술되어 있다. 바이나프틸 기를 함유하는 적합한 RM은, 예를 들면 미국 특허 제　6,818,261 호,　미국 특허 제　6,916,940 호, 미국 특허 제　7,318,950 호 및 미국 특허 제　7,223,450 호에 기술되어 있다.

상기 및 하기에 도시되는 키랄 구조 요소 및 이러한 키랄 구조 요소를 함유하는 중합성 및 중합된 화합물은 광학 활성 형태로, 즉 순수한 거울상 이성질체로서 또는 2종의 거울상 이성질체의 임의의 바람직한 혼합물로서, 또는 다르게는, 라세미체로서 사용될 수 있다. 라세미체를 사용하는 것이 바람직하다. 라세미체를 사용하는 것은 순수한 거울상 이성질체를 사용하는 것에 비해 몇몇 이점, 예를 들면 상당히 적은 합성 복잡성 및 더 낮은 재료비를 갖는다.

화학식 II^*의 화합물은 바람직하게는 라세미체 형태로 상기 LC 매질 중에 존재한다.

특히 바람직한 화학식 II^*의 화합물은 하기 하위 화학식 II^*1 내지 II^*11로부터 선택된다:

상기 식에서,

L, P, Sp, m, r 및 t는 상기 기재된 의미를 갖고,

Z 및 A는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, Z¹ 및 A¹ 각각에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

t1은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0 또는 1을 나타낸다.

"탄소 기"라는 용어는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 1가 또는 다가 유기 기를 나타내며, 이는 추가의 기를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 또는 임의적으로 하나 이상의 추가 원자, 예를 들면 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge을 함유한다(예컨대, 카보닐 등). "탄화수소 기"라는 용어는, 추가로 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자(예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는 탄소 기를 나타낸다.

"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.

탄소 기 또는 탄화수소 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예를 들면 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 탄소수 3 초과의 탄소 또는 탄화수소 라디칼은 직쇄형, 분지형 및/또는 환형일 수 있고, 또한 스피로 연결기 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.

"알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등의 용어는 또한 다가 기, 예를 들면 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.

"아릴"이라는 용어는, 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. "헤테로아릴"이라는 용어는, 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 "아릴"(상기 정의된 바와 같음)을 나타낸다.

바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는, 임의적으로 치환되는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25, 특히 바람직하게는 1 내지 18의 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 및 알콕시카보닐옥시; 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 아릴 또는 아릴옥시; 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 25의 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카보닐, 아릴옥시카보닐, 아릴카보닐옥시 및 아릴옥시카보닐옥시이다.

또한, 바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는 C₁-C₄₀ 알킬, C₂-C₄₀ 알켄일, C₂-C₄₀ 알킨일, C₃-C₄₀ 알릴, C₄-C₄₀ 알킬다이엔일, C₄-C₄₀ 폴리엔일, C₆-C₄₀ 아릴, C₆-C₄₀ 알킬아릴, C₆-C₄₀ 아릴알킬, C₆-C₄₀ 알킬아릴옥시, C₆-C₄₀ 아릴알킬옥시, C₂-C₄₀ 헤테로아릴, C₄-C₄₀ 사이클로알킬, C₄-C₄₀ 사이클로알켄일 등이다. 특히 바람직하게는 C₁-C₂₂ 알킬, C₂-C₂₂ 알켄일, C₂-C₂₂ 알킨일, C₃-C₂₂ 알릴, C₄-C₂₂ 알킬다이엔일, C₆-C₁₂ 아릴, C₆-C₂₀ 아릴알킬 및 C₂-C₂₀ 헤테로아릴이다.

또한, 바람직한 탄소 기 및 탄화수소 기는, 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 라디칼이며, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R^x)=C(R^x)-, -C≡C-, -N(R^x)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있다.

R^x는 바람직하게는 H, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 25의 직쇄형, 분지형 또는 환형 알킬 쇄(이때 또한, 하나 이상의 비-인접 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 불소로 대체될 수 있음), 임의적으로 치환되는 탄소수 6 내지 40의 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기를 나타낸다.

바람직한 알콕시 기는, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 2-메톡시-에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시 등이다.

바람직한 알킬 기는, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, 아이소프로필, n-부틸, 아이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-논일, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.

바람직한 알켄일 기는, 예를 들면 에텐일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.

바람직한 알킨일 기는, 예를 들면 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.

바람직한 아미노 기는, 예를 들면 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.

아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있으며, 즉 이들은 하나의 고리를 함유하거나(예컨대, 페닐); 융합되거나(예컨대, 나프틸) 공유 결합될 수 있는(예컨대, 바이페닐) 2개 이상의 고리를 함유하거나; 융합된 고리 및 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다. 헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환되는, 탄소수 6 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 탄소수 2 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하다. 또한, 5원, 6원 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하며, 이때 또한, 하나 이상의 CH 기는, O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.

바람직한 아릴 기는, 예를 들면 페닐, 바이페닐, 터페닐, 1,1':3',1''-터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 파이렌, 다이하이드로파이렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조파이렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.

바람직한 헤테로아릴 기는, 예를 들면 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸; 6원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진; 또는 축합된 기, 예컨대 인돌, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 퓨린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다아졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 안트르옥사졸, 페난트르옥사절, 아이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살린, 펜아진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노-[2,3b]-티오펜, 티에노[3,2b]-티오펜, 다이티에노티오펜, 아이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이들 기의 조합이다. 헤테로아릴 기는 또한 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.

(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 포화된 고리(즉, 독점적으로 단일 결합을 함유하는 고리) 및 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합도 함유할 수 있는 고리)를 둘 다 포함한다. 헤테로환형 고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유한다.

(비-방향족) 지환형 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 단지 하나의 고리 함유; 예컨대, 사이클로헥산) 또는 다환형(즉, 복수 개의 고리 함유; 예컨대, 데카하이드로-나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된 탄소수 3 내지 25의 일환형, 이환형 또는 3환형 기가 바람직하다. 또한, 하나 이상의 C 원자가 Si로 대체되고/되거나 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체되고/되거나 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있는 5원, 6원, 7원 또는 8원 탄소환형 기가 바람직하다.

바람직한 지환형 및 헤테로환형 기는, 예를 들면 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티아안, 피페리딘; 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄; 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로-[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.

바람직한 치환기는, 예를 들면 용해-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시; 전자-끌개 기, 예컨대 불소, 나이트로 또는 나이트릴; 또는 중합체의 유리 전이 온도(T_g)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 벌키(bulky) 기, 예컨대, t-부틸 또는 임의적으로 치환되는 아릴 기이다.

바람직한 치환기(상기 및 하기에서 "L"로도 지칭됨)는, 예를 들면 F, Cl, Br, I, -CN, -NO₂, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(R^x)₂, -C(=O)Y¹, -C(=O)R^x, -N(R^x)₂이고, 이때 R^x는 상기 기재된 의미를 갖고, Y¹은 할로겐, 임의적으로 치환되는 실릴 또는 탄소수 6 내지 40, 바람직하게는 6 내지 20의 아릴, 및 탄소수 1 내지 25의 직쇄형 또는 분지형 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시을 나타내고, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.

"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는, 할로겐, -CN, R⁰, -OR⁰, -CO-R⁰, -CO-O-R⁰, -O-CO-R⁰ 또는 -O-CO-O-R⁰로 치환됨을 의미하며, 이때 R⁰은 상기 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 치환기 L은, 예를 들면 F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, 또는 페닐이다.

은 바람직하게는

또는

이고, 이때 L은 상기 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.

중합성 기 P는 중합 반응(예컨대, 자유-라디칼 또는 이온 쇄 중합, 중부가 또는 중축합) 또는 중합체-유사 반응(중합체 주쇄 상의 부가 또는 축합)에 적합한 기이다. 쇄 중합의 경우, C=C 이중 결합 또는 -C≡C- 삼중 결합을 함유하는 기, 및 개환을 동반한 중합에 적합한 기(예컨대, 옥세탄 또는 에폭사이드 기)가 특히 바람직하다.

바람직한 기 P는 CH₂=CW¹-COO-, CH₂=CW¹-CO-,

, CH₂=CW²-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-(O)_k3-, CW¹=CH-CO-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₃-CH=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH-CH₂)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)₂CH-O-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-CO-, HO-CW²W³-, HS-CW²W³-, HW²N-, HO-CW²W³-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, CH₂=CH-(CO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W⁴W⁵W⁶Si-로부터 선택되며; 이때 W¹은 H, F, Cl, CN, CF₃, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃이고; W² 및 W³은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고; W⁴, W⁵ 및 W⁶ 각각, 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬을 나타내고; W⁷ 및 W⁸은 각각, 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 나타내고; Phe은, 임의적으로 하나 이상의 라디칼 L(상기 정의된 바와 같되, P-Sp-는 아님)로 치환된 1,4-페닐렌을 나타내고; k₁, k₂ 및 k₃은 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고; k₃은 바람직하게는 1을 나타낸다.

특히 바람직한 기 P는 CH₂=CW¹-COO-, 특히 CH₂=CH-COO-, CH₂=C(CH₃)-COO- 및 CH₂=CF-COO-, 또한 CH₂=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)₂CH-O-,

및

이다.

매우 특히 바람직한 기 P는 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 특히 아크릴레이트 및 메타크릴레이트이다.

바람직한 스페이서 기 Sp는, 라디칼 P-Sp-가 화학식 P-Sp'-X'-에 대응하도록 화학식 Sp'-X'로부터 선택되며, 이때

Sp'는, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환된 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌을 나타내고, 이때 또한, 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -SiR⁰⁰R⁰⁰⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR⁰⁰-CO-O-, -O-CO-NR⁰⁰-, -NR⁰⁰-CO-NR⁰⁰-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,

X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰⁰-, -NR⁰⁰-CO-, -NR⁰⁰-CO-NR⁰⁰-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰-, -CY²=CY³-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,

R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12 알킬을 나타내고,

Y² 및 Y³은 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.

X'는 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -NR⁰-CO-NR⁰- 또는 단일 결합이다.

전형적인 스페이서 기 Sp'는, 예를 들면 -(CH₂)_p1-, -(CH₂CH₂O)_q1-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR⁰⁰R⁰⁰⁰-O)_p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 상기 기재된 의미를 갖는다.

특히 바람직한 기 -X'-Sp'-는 -(CH₂)_p1-, -O-(CH₂)_p1-, -OCO-(CH₂)_p1-, -OCOO-(CH₂)_p1-이다.

특히 바람직한 기 Sp'는, 예를 들면, 각각의 경우, 직쇄형 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 논일렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 부텐일렌이다.

본 발명의 또 하나의 바람직한 실시양태에서, P-Sp-는, 2개 이상의 중합성 기를 함유하는 라디칼(다작용성 중합성 라디칼)을 나타낸다. 이러한 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합성 화합물 및 이들의 제조 방법은, 예를 들면 미국 특허 제　7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0172090 A1 호에 기술되어 있다. 하기 화학식 M^*a 내지 M^*m으로부터 선택되는 다작용성 중합성 라디칼 P-Sp-가 특히 바람직하다:

상기 식에서,

알킬은 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄형 또는 분지형 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비-인접 CH₂ 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C(R⁰⁰)=C(R⁰⁰⁰)-, -C≡C-, -N(R⁰⁰)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, R⁰⁰ 및 R⁰⁰⁰은 상기 기재된 의미를 갖고,

aa 및 bb는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,

X는 상기에서 X'에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖고,

P¹ 내지 P⁵는 각각, 서로 독립적으로, 상기에서 P에 대해 기재된 의미들 중 하나를 갖는다.

상기 중합성 화합물 및 RM은 당업자에게 공지된 방법 및 유기 화학의 표준 작업, 예를 들면 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie(Methods of Organic Chemistry), Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기술된 방법과 유사하게 제조할 수 있다. 추가의 합성 방법은 상기 및 하기에 인용된 문헌에 제시된다. 가장 간단한 경우, 상기 RM의 합성은, 탈수화제(예컨대, DCC(다이사이클로헥실카보다이이미드))의 존재 하에, P 기를 함유하는 대응 산, 산 유도체 또는 할로겐화된 화합물(예컨대, (메트)아크릴오일 클로라이드 또는 (메트)아크릴산)을 이용하는 2,6-다이하이드록시나프탈렌 또는 4,4'-다이하이드록시바이페닐의 에스터화 또는 에터화에 의해 수행된다.

본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질은 원칙적으로는 임의의 유형의 PS 또는 PSA 디스플레이, 특히 음의 유전 이방성을 갖는 LC 매질에 기초한 디스플레이, 특히 바람직하게는 PSA-VA, PSA-IPS 또는 PS-FFS 디스플레이에 적합하다. 그러나, 당업자는, 발명성이 있는 단계 없이도, 그 기본 구조를 통해 또는 사용되는 요소들(예컨대, 기판, 정렬 층, 전극, 어드레싱 소자, 백라이트, 편광기, 착색된 필터, 임의적으로 존재하는 보상 필름 등)의 개별적인 성질, 배열 또는 구조를 통해, 본 발명에 따른 LC 혼합물 및 LC 매질을 상기 언급된 디스플레이와 다른 유형의 PS 또는 PSA 디스플레이에 사용할 수 있을 것이다.

매우 특히 적합한 중합성 화합물은 하기 표 D에 제시된다.

본 발명에 따른 액정 매질이 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 경우, 이는 매질 중에 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 4.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 2.0 중량%의 양으로 존재한다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물은 통상적인 첨가제, 예를 들면 안정화제, 산화방지제, UV 흡수제, 나노입자, 마이크로입자 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는, 예를 들면 유럽 특허 제 A　0　240　379 호에 기술된 바와 같은 일반적인 기하구조에 대응한다.

하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 상기 및 하기에서 %는 중량%를 나타내고, 모든 온도는 섭씨로 제시된다.

본원 전반에 걸쳐, 1,4-사이클로헥실렌 고리 및 1,4-페닐렌 고리는 다음과 같이 도시된다:

또는

.

하나 이상의 화학식 I의 화합물, 화학식 IIA 및/또는 IIB 및/또는 IIC의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기 표 A에 제시되는 화합물을 하나 이상 포함한다.

하기 약어가 사용된다(n, m, m', z는 각각, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고; (O)C_mH_2m ₊₁은 OC_mH_2m ₊₁ 또는 C_mH_2m ₊₁을 의미함).

[표 A]

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은, 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 유리하게는 승온에서, 더 적은 양으로 사용되는 성분이, 주요 구성물을 구성하는 성분에 용해된다. 또한, 유기 용매(아세톤, 클로로폼 또는 메탄올) 중의 성분의 용액들을 혼합하고, 예를 들어 완전한 혼합 후 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것도 가능하다.

적합한 첨가제를 이용하여, 본 발명에 따른 액정 상은 임의의 유형의 디스플레이, 예를 들면 지금까지 개시된 ECB, VAN, IPS, GH 또는 ASM-VA LCD 디스플레이에 사용될 수 있는 방식으로 개질될 수 있다.

상기 유전체는 또한, 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 추가의 첨가제, 예를 들면 UV 흡수제, 산화방지제, 나노입자 및 자유-라디칼 소거제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료, 안정화제 또는 키랄 도판트를 가할 수 있다. 본 발명에 따른 혼합물에 적합한 안정화제는 특히 하기 표 2에 제시된다.

예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료를 가하고, 또한 전도도를 개선하기 위해 전도성 염, 바람직하게는 에틸다이메틸도데실암모늄 4-헥속시벤조에이트, 테트라부틸암모늄 테트라페닐보라네이트 또는 크라운 에터의 착체 염(예컨대, 문헌[Haller et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., Volume 24, pages　249-258 (1973)] 참조)을 가하거나, 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 개질하기 위해 물질을 가할 수 있다. 이러한 유형의 물질은, 예를 들면 독일 특허 제 A　22　09　127 호, 제 22　40　864 호, 제 23　21　632 호, 제 23　38　281 호, 제 24　50　088 호, 제 26　37　430 호, 및 제 28　53　728 호에 기술되어 있다.

하기 표 B는, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 제시한다. 상기 혼합물이 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 사용된다.

[표 B]

예를 들어, 본 발명에 따른 혼합물의 총량을 기준으로 상기 혼합물에 10 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 6 중량%, 특히 0.1 내지 3 중량%의 양으로 첨가될 수 있는 안정화제가 하기 표 C에 제시된다. 바람직한 안정화제는 특히 BHT 유도체, 예를 들면 2,6-다이-3급-부틸-4-알킬페놀, 및 티누빈(Tinuvin) 770이다.

[표 C]

본 발명에 따른 혼합물, 바람직하게는 PSA 및 PS-VA 제품에 사용하기 적합한 반응성 메소젠(중합성 화합물)을 하기 표 D에 제시한다.

하기 표 D는, 바람직하게는 본 발명에 따른 매질에 반응성 메소젠성 화합물(중합성 화합물)로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 제시한다.

[표 D]

실시예

하기 실시예는 본 발명을 비-제한적으로 설명하기 위한 것이다. 실시예에서, m.p.는 융점을 나타내고, C는 액정 성분의 등명점(℃)을 나타내고, 비점은 b.p.로 제시된다.

또한, C는 결정질 고체 상태를 나타내고, S는 스멕틱 상을 나타내고(지수는 상 유형을 나타냄), N은 네마틱 상태를 나타내고, Ch는 콜레스테릭 상을 나타내고, I는 등방성 상을 나타내고, T_g는 유리 전이 온도를 나타낸다. 2개의 기호 사이의 숫자는 전환 온도(℃)를 나타낸다.

화학식 I의 화합물의 광학 이방성(Δn)을 결정하는 데 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-4792(메르크 카게아아(Merck KGaA))이다. 유전 이방성 Δε은 상업적 혼합물 ZLI-2857을 이용하여 결정된다. 조사할 화합물의 물리적 데이터는, 조사할 화합물을 가하고 사용되는 화합물의 100%로 외삽한 후의 유전 상수의 변화로부터 수득된다. 일반적으로, 용해도에 따라, 조사할 화합물의 10%를 호스트 혼합물에 용해시킨다.

달리 지시되지 않는 한, 부 또는 %부 데이터는 중량부 또는 중량%를 나타낸다.

실시예 1

단계 1:

63.3 g의 1을 1.0 리터의 아세토나이트릴에 초기에 도입하고, 254.7 g의 실렉트플로(Selectfluor) 및 추가 2 리터의 아세토나이트릴을 첨가하였다. 혼탁한 반응 용액을 약 1 시간 동안 35℃로 가온하였다. 연한 황녹색의 혼탁한 용액을 밤새 실온에서 교반하였다. 통상적인 후처리 후 153 g의 녹갈색 결정을 남겼다. 에탄올로부터 재경정화한 후, 결정 2를 10℃에서 석션(suction)을 사용하여 여과하였다.

단계 2:

284.8 g의 2를 1270 mL의 프로판올에 초기에 도입하고, 130 mL의 물 및 600 mL의 THF, 및 이어서 24.8 g의 미분된 수소화붕소 나트륨을 25 내지 최대 35℃로 약하게 냉각시키면서 여러 회분으로 도입하였다. 색상은 황색에서 연갈색을 통해 오렌지 색으로 변하였다. 혼합물을 추가 3시간 동안 교반하고, 그 동안 온도는 약 29 내지 30℃로 일정하게 유지하였다. 반응이 잠잠해졌을 때, 고체를 여과하고, 모액을 증발시키고, 잔사를 1200 mL의 물과 1200 mL의 메틸 3급-부틸 에터와 함께 교반하고 산성화하고, 유기 상을 분리하고, 건조하고, 회전 증발기에서 증발시켰다. 잔사를 1200 mL의 트라이에틸아민과 혼합하고 밤새 실온에서 교반하였다. 혼합물을 회전 증발기에서 증발시키고, 잔사를 500 mL의 다이클로로메탄에 용해시키고, 그 용액을 묽은 HCl과 함께 진탕시켜 세척하였다. 용매를 제거하여 갈색 결정 3을 수득하였다.

단계 3:

7.9 g의 3을 4.5 g의 브로모프로판 및 6.3 g의 칼륨 카보네이트와 함께 100 mL의 에틸 메틸 케톤에 현탁시키고, 그 현탁액을 밤새 환류 하에 가열하여, 갈색 빛깔의 결정 4를 수득하였다.

단계 4:

9.5 g의 4를 180 mL의 THF에 초기에 도입하고, 그 혼합물을 -70℃로 냉각하고, 헥산 중의 26.1 mL의 1.6 M BuLi를 상기 온도에서 적가하였다. 혼합물을 30분 동안 교반한 후, 4.7 mL의 트라이메틸 보레이트를 마찬가지로 -70℃에서 적가하였다. 혼합물을 -10℃로 가온하고, 7.4 mL의 물과 4.9 mL의 빙초산의 혼합물을 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 약 30℃로 가온하고, 12.1 mL의 과산화수소(30%)를 적가하였다. 온도는 30 내지 35℃였다. 적가를 완료한 후, 온도를 50℃로 올렸다. 혼합물을 추가 시간 동안 45 내지 50℃에서 교반하고 밤새 실온에서 교반하였다. 이 배취(batch)에 물을 첨가하고, 발열 반응이 더 이상 명확해지지 않을 때까지 고체 암모늄 철(II) 설페이트를 첨가하였다. 생성물을 톨루엔으로부터 재결정화하고, 약 0℃에서 석션을 사용하여 결정 5를 여과하였다.

단계 5:

3.7 g의 5를 1.6 g의 브로모프로판과 2.3 g의 칼륨 카보네이트와 함께 50 mL의 에틸 메틸 케톤에 현탁하고, 이 혀탁액을 밤새 환류 하에 가열하였다. 후처리에 의해 갈색 빛깔의 결정 6을 수득하였다.

C 31 I; Δn = 0.0989; Δε = -13.1; γ₁ = 137

하기 화학식의 화합물도 유사하게 제조하였다:

상기 및 하기에서,

V₀은 20℃에서의 용량성 문턱 전압[V]을 나타낸다.

Δn은 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타낸다.

Δε은 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성을 나타낸다.

cl.p.는 등명점[℃]을 나타낸다.

K₁은 20℃에서의 탄성 상수, "펼침(splay)" 변형률[pN]을 나타낸다.

K₃은 20℃에서의 탄성 상수, "벤드" 변형률[pN]을 나타낸다.

γ₁은 20℃에서 측정되고 자기장에서의 회전 방법에 의해 결정된 회전 점도[mPa.s]를 나타낸다.

LTS는 시험 셀 내에서 측정된 저온 안정성(네마틱 상)을 나타낸다.

문턱 전압의 측정에 사용된 디스플레이는 20 ㎛ 분리된 2개의 평면-평행 외부 플레이트, 및 액정의 수직 정렬을 수행하는, 상기 외부 플레이트의 내부 상에 SE-1211(닛산 케미칼스(Nissan Chemicals))의 상부 정렬 층을 갖는 전극 층을 가진다.

본원에서의 모든 농도는 달리 명시되지 않는 한 상응하는 혼합물 또는 혼합물 성분에 관한 것이다. 모든 물리적 성질은 달리 명시되지 않는 한 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status November 1997, Merck KGaA, Germany]에 기재된 바와 같이 측정되며 20℃의 온도에서 적용된다.

혼합물 실시예

실시예 M1

실시예 M2

실시예 M3

실시예 M4

실시예 M5

실시예 M6

실시예 M7

PS-VA 혼합물을 제조하는 경우, 실시예 M6에 따른 혼합물 99.8%를 하기 화학식의 중합성 화합물 0.2%와 혼합한다:

.

이러한 PS-VA 혼합물을, 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀에 도입한다. 24 V의 전압을 인가한 후, 이 셀을 100 mW/㎠ 파워의 UV 광으로 조사한다.

실시예 M8

실시예 M9

실시예 M10

Claims

하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하고, 하기 화학식 IIA, IIB 및 IIC의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 극성 화합물들의 혼합물에 기초한 액정 매질:

I
(화학식 I에서,
R¹ 및 R^1*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 이들 라디칼 중 하나 이상의 CH₂기는 또한, 각각 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -CH=CH-,
, -O-, -CO-O-, -O-CO-로 대체될 수 있고, 추가로, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고;
L¹ , L² 및 L³은 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 CHF₂이다.)

(화학식 IIA 내지 IIC에서,
R^2A, R^2B및R^2C는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 15 이하의 알킬 라디칼을 나타내고, 상기 알킬 라디칼은 비치환되거나, CN 또는 CF₃로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,
, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있고;
L^1-4 는 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타내고;
Z²및Z^2'은 각각, 서로 독립적으로, 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -CF=CF- 또는 -CH=CHCH₂O-를 나타내고;
p 는 1 또는 2를 나타내고;
q 는 0 또는 1을 나타내고;
v 는 1 내지 6을 나타낸다.)
삭제
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:

III
상기 식에서,
R³¹및R³²는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 12 이하의 직쇄 알킬, 알콕시알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;

는

또는
를 나타내고;
Z³은 단일 결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -C₂F₄-, -C₄H₈- 또는 -CF=CF-를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 I-1 내지 I-13의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
알킬 및 알킬^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
알콕시 및 알콕시^*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고;
L¹, L² 및 L³은 각각, 서로 독립적으로, F 또는 Cl을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 L-1 내지 L-11의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R, R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 15 이하의 알킬 라디칼을 나타내고, 상기 알킬 라디칼은 비치환되거나, CN 또는 CF₃로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,
, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있고,
알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타내고,
s는 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 T-1 내지 T-21의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고,
m은 1 내지 6을 나타내고,
n은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 매질이 하나 이상의 하기 화학식 O-1 내지 O-16의 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹ 및 R²는 각각, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 15 이하의 알킬 라디칼을 나타내고, 상기 알킬 라디칼은 비치환되거나, CN 또는 CF₃로 일치환되거나, 또는 적어도 할로겐으로 일치환되고, 추가로, 이러한 라디칼에서의 하나 이상의 CH₂ 기는 O 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 -O-, -S-,
, -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -OC-O- 또는 -O-CO- 로 대체될 수 있다.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 In의 인단 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
R¹¹, R¹² 및 R¹³은 탄소수 1 내지 5의 직쇄 알킬, 알콕시, 알콕시알킬 또는 알켄일 라디칼을 나타내고,
R¹² 및 R¹³은 추가로 또한 할로겐을 나타내고,

는

을 나타내고,
i는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
혼합물 중 화학식 I의 화합물의 비율이 총 1 중량% 이상인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 중합성 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제 10 항에 있어서,
상기 중합성 화합물의 농도가 상기 매질을 기준으로 0.01 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 10 항에 있어서,
상기 중합성 화합물이 하기 화학식 I^*의 화합물로부터 선택된 것을 특징으로 하는, 액정 매질:
R^a-A¹-(Z¹-A²)_m-R^b I^*
상기 식에서,
R^a 및 R^b는 각각, 서로 독립적으로, P, P-Sp-, H, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내며, R^a 및 R^b 라디칼 중 적어도 하나는 P 또는 P-Sp- 기를 나타내거나 함유하고,
P는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 중합성 기를 나타내고,
Sp는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 스페이서 기 또는 단일 결합을 나타내고,
A¹ 및 A²는 각각, 서로 독립적으로, 4 내지 25개의 고리 원자를 갖고 또한 융합된 고리를 함유할 수 있고 또한 L로 일치환되거나 다중치환될 수 있는, 방향족, 헤테로방향족, 지환족 또는 헤테로환형 기를 나타내고,
L은 P-Sp-, H, OH, CH₂OH, 할로겐, SF₅, NO₂, 탄소 기 또는 탄화수소 기를 나타내고,
Z¹은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -(CH₂)_n1-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -(CF₂)_n1-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR⁰R⁰⁰또는 단일 결합을 나타내고,
R⁰ 및 R⁰⁰은 각각, 서로 독립적으로, H, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
m은 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
n1은 1, 2, 3 또는 4를 나타낸다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 추가의 액정 화합물과 혼합하고, 임의적으로, 하나 이상의 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 추가의 메소젠성 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물과 혼합하고, 임의적으로 하나 이상의 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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제 1 항 및 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 유전체로서 함유하는 것을 특징으로 하는, 능동-매트릭스 어드레싱 특성을 갖는 전기-광학 디스플레이.
제 17 항에 있어서,
VA, PSA, PS-VA, PA-VA, IPS, PS-IPS, FFS, PS-FFS 또는 PALC 디스플레이인 것을 특징으로 하는 전기-광학 디스플레이.
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제 1 항에 있어서,
R¹ 및 R^1*는 각각, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 직쇄 알콕시를 나타내는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.