KR102250503B1

KR102250503B1 - 화합물, 이를 포함하는 액정 매질, 및 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재의 제조 방법

Info

Publication number: KR102250503B1
Application number: KR1020197019086A
Authority: KR
Inventors: 밍 리; 홍루 가오; 궈량 윈; 싱 장; 진송 멍; 리 장; 레이 자오; 얀리 동
Original assignee: 스자좡 청즈 용화 디스플레이 메테리얼즈 씨오., 엘티디.
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2021-05-11
Also published as: JP6857737B2; WO2019033799A1; TW201910496A; CN108264498B; EP3670503A4; EP3670503B1; TWI673346B; EP3670503A1; JP2020504755A; CN108264498A; KR20190086025A; US20190345129A1; US11208395B2

Abstract

본 발명은 구조식이 아래와 같은 식(I)로 표시되는 화합물을 개시하였다. 본 발명에서 개시한 화합물은 액정 화합물로 사용될 수 있으며, 이와 동시에 기존의 다이벤조싸이오펜계 액정의 용해성이 나쁜 문제를 극복함으로써, 액정재료 분야에 더욱 잘 응용될 수 있다. 본 발명은 상기 화합물을 함유한 액정 매질 및 그 응용을 더 개시하였다.

Description

화합물, 이를 포함하는 액정 매질, 및 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재의 제조 방법　

본 발명은 액정 화합물 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 화합물, 이를 포함하는 액정 매질 및 그 용도에 관한 것이다.

1888년 오스트리아의 과학자 라이니처(F Reinitzer)가 처음으로 액정을 합성해낸 이후, 액정 산업이 진정으로 발전하게 된 것은 근 30여 년간이며, 액정 디스플레이 재료가 예를 들어 구동 전압이 낮고, 전력 소비가 미소하며, 신뢰성이 높고, 디스플레이 정보량이 크며, 컬러로 디스플레이하고, 점멸이 존재하지 않으며, 평판 디스플레이를 실현할 수 있는 등 현저한 장점을 구비하므로, 액정 단량체 및 액정 디스플레이는 모두 거대한 발전을 경과하였고, 액정 단량체는 현재 1만여 종의 액정 재료로 합성되었으며, 그 중 흔히 사용하는 액정 디스플레이 재료는 천여 종이고, 액정분자의 중심 다리결합 및 고리의 특성에 따라 분류하면, 주로 비페닐 액정, 페닐사이클로헥산(phenylcyclohexane) 액정, 에스테르계 액정, 알킨계, 디플루오로메톡시 브릿지계(difluoromethoxy bridge), 에탄계 및 헤테로고리계 등이 있다. 액정 디스플레이도 30년전의 흑백 소형 스크린인 TN, STN으로부터 현재의 컬러 대형 스크린인 TN-TFT, VA-TFT, IPS-TFT, PDLC 등으로 발전하였다.

신형의 액정 디스플레이 방식은 주로 광학적 보상 복굴절 모드(optically compensated birefringence, OCB), 평면 정렬 스위칭(In-Plane Switching, IPS), 수직 정렬 모드(Vertical Alignment, VA), 축대칭 미세구조 액정 디스플레이(ASM), 멀티 도메인 비틀림 액정 디스플레이 등이 있다.

각종 디스플레이 방식은 액정셀의 설계가 상이하고, 구동방식이 상이하며, 액정분자 디렉터(director)와 유리기판 방향이 상이하고, 광학적 보상 복굴절 모드(OCB), 평면 정렬 스위칭(IPS)은 액정분자 디렉터와 유리기판 방향이 평행되며, 수직 정렬 모드(VA), 축대칭 미세구조 액정 디스플레이(ASM)는 전기장이 존재하지 않는 상태에서 액정분자 디렉터와 유리기판 방향이 수직을 이룬다.

평행 배열 방식인 IPS에 있어서, 액정의 유전율 이방성(△ε)은 양(+)일 수 있고, 음(-)일 수도 있다.

수직 정렬 모드(VA)에서 모든 액정분자는 제로 필드(zero field)일 경우 유리기판 방향과 수직되고, 수직 입사 광선과 평행된다. 편광시트가 직교되면, 우수한 어두운 상태를 나타내므로, 이러한 소재는 우수한 명암비를 구비하며, 액정에 사용되는 유전율 이방성(△ε)은 반드시 음(-)이여야 한다. 액정의 광학적 이방성(△n), 액정셀의 두께(d), 입사 광의 파장(λ)은 명암비에 거의 영향을 끼치지 않는다. 수직 정렬 모드(VA)의 응답시간은 비틀림 형 소재에 비해 많이 짧으며, 약 절반 정도이다. 외부 전압의 영향하에, VA 소재가 주로 일으키는 것은 액정분자의 굽힘(bend) 변형이고, ECB가 일으키는 것은 액정분자의 스플레이(splay) 변형이며, 비틀림(twist) 디스플레이가 일으키는 것은 액정분자의 비틀림 변형이며, 그 응답 시간도 각각 굽힘 탄성계수, 스플레이 탄성계수, 비틀림 탄성계수와 반비례 되며, 대부분의 액정은 일반적인 경우에서 액정의 굽힘 탄성계수가 스플레이 탄성계수보다 크고, 스플레이 탄성계수가 비틀림 탄성계수보다 크므로, 이것이 VA 소재 응답 시간이 비교적 빠른 원인이다.

종래의 일부 구조는

와 유사하며, 그중, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 쇄상 알킬, 쇄상 알콕시 등과 같은 화합물에서 선택되며, 래터럴 디플루오로(lateral difluoro) 및 분자 내에 존재하는 강성구조 다이벤조싸이오펜(dibenzothiophene)은 디페닐 고리 사이의 편향을 제한하므로, 이러한 종류의 화합물은 비교적 높은 유전율 이방성의 절대값 및 아주 높은 복굴절을 구비한다. 하지만 강성 다이벤조싸이오펜 고리가 존재하므로, 이러한 알킬 치환된 액정 화합물은 상호 용해성이 비교적 좋지 않고, 저온에서 쉽게 석출된다.

따라서, 디스플레이 소재의 성능을 이상화에 더욱 접근시키기 위해, 디스플레이 소재에 더욱 잘 응용되는 새로운 액정 화합물을 제공하는 것이 필요하다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 첫번째 목적은 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 두번째 목적은 액정 매질을 제공하는 것이다.

본 발명의 세번째 목적은 액정 혼합물, 액정 디스플레이 소재 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재 재료를 제조함에 있어서의 액정 매질의 용도를 제공하는 것이다.

상술한 첫번째 목적에 도달하기 위해, 본 발명은 아래와 같은 기술방안을 사용한다:

화합물에 있어서, 상기 화합물의 구조식은 아래 식(I)과 같으며:

I;

그중,

R은 시클로프로필(cyclopropyl), 시클로펜틸(cyclopentyl) 및 2-테트라히드로푸라닐(2-tetrahydrofuranyl) 중의 1종을 표시하며;

Z는 단일결합, -CH₂-, -O-, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -CF₂O- 및 -COO- 중의 1종을 표시하며;

X는 H, F, 탄소원자수가 1-7인 알킬 및 탄소원자수가 1-7인 알콕시 중의 1종이되, 탄소원자수가 1-7인 알킬 및 탄소원자수가 1-7인 알콕시 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자는 F로 치환 가능하다.

본 발명에서, 2-테트라히드로푸라닐의 구조식은

이고, 그중 산소와 인접한 C에 연결된 "―"은 단일결합을 표시한다.

바람직하게, 상기 구조식이 식(I)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(I1) 내지 식(I17)으로 표시되며:

그중,

R은 시클로프로필,시클로펜틸 및 2-테트라히드로푸라닐 중의 1종을 표시하며;

R₁은 탄소원자수가 1-7인 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 알콕시를 표시하되, 하나 또는 복수 개의 H원자는 F로 치환 가능하다.

바람직하게, 상기 구조식이 식(I)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(I1-1) 내지 식(I17-1)으로 표시되며:

바람직하게, 본 발명에서, 상기 구조식이 식(I)인 화합물은 포함하지만 한정되지 않도록 아래와 같은 합성 경로를 사용하며:

상기 합성 경로에 따르면, 식(II) 및 식(III)는 목표 화합물, 즉 식(I)인 화합물을 합성하는 관건적인 중간체이다.

식(II) 및 식(III)은 식(I)가 나타낸 화합물을 합성하는 관건적인 중간체로서, 상업 수단을 통해 구매할 수 있고, Org. Biomol. Chem., 2003,1, 1609-1624 및 EP2399896에서 유사한 화합물의 합성방법을 참조하여 제조할 수도 있다. 이러한 방법원리, 조작과정, 통상적인 후처리, 실리카 칼럼(silica column) 통과, 재결정 정제 등 수단은 본 분야 합성 인원이 숙지한 것이며, 충분히 합성과정을 실현하여 목표물을 얻을 수 있다.

　상술한 모든 방법의 모든 단계의 반응은 모두 용매에서 진행되고, 상기 용매는 모두 테트라히드로푸란, N,N-디메틸포름아미드, 에탄올, 메탄올, 디클로로 메탄, 아세톤, 톨루엔 및 탈이온수 중에서 선택되는 적어도 1종이다.

　상술한 두번째 목적에 도달하기 위해, 본 발명은 1종 또는 여러 종의 구조식이 식(I)인 상기 화합물을 포함하는 액정 매질을 제공한다.

　바람직하게, 상기 액정 매질은 제2 조성으로서, 1종 또는 여러 종의 구조식이 식(IV)인 화합물을 더 포함하며:

IV;

　그중,

　R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③으로 나타낸 그룹 중 임의의 그룹을 표시하며:

　① 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알콕시;

　② 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 -CH₂-가 -O-, -COO-, -OOC- 또는 -CH=CH-로 치환되어 형성된 그룹;

　③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃으로 치환되어 형성된 그룹;

는 각각 독립적으로 아래와 같은 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:

또한, 상기

및

에서 적어도 하나는,

및

중에서 선택되는 1종이며;

　m, n, o는 각각 독립적으로 0 또는 1을 표시하고;

　Z₁, Z₂, Z₃은 각각 독립적으로 단일결합, -C₂H₄-, -CH=CH-,

, -COO-, -OOC-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O- 및 -OCF₂- 중의 1종을 표시하며; 그중 임의의 H원자는 F로 치환가능하다.

바람직하게, 상기 액정 매질은 1종 또는 여러 종의 구조식이 식(V)인 화합물을 더 포함하며:

V;

그중,

R₄, R₅는 각각 독립적으로 탄소원자수가 1-10인 알킬 또는 탄소원자수가 2-10인 알케닐을 표시하되, 임의의 -CH₂-는 -CH₂O-, -OCH₂-, -C=C-로 치환가능하고, 임의의 H원자는 F로 치환가능하며;

는 각각 독립적으로 아래와 같은 그룹을 표시하며:

p, q, r는 각각 독립적으로 0 또는 1을 표시하며;

Z₄, Z₅, Z₆은 각각 독립적으로 단일결합, -C₂H₄-, -CH=CH-,

, -COO-, -OOC-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-을 표시하되, 임의의 H원자는 F로 치환가능하다.

바람직하게, 상기 액정 매질에서, 구조식이 식(I)인 화합물의 질량백분율은 1-24%이고, 구조식이 식(IV)인 화합물의 질량백분율은 35-58%이며, 구조식이 식(V)인 화합물의 질량백분율은 30-46%이다.

바람직하게, 상기 구조식이 식(IV)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래 식(IV1) 내지 식(IV15)로 나타낸 바와 같으며:　　

그중,

R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③으로 나타낸 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:

③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃로 치환되어 형성된 그룹;

는 각각 독립적으로 아래 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:

　바람직하게, 상기 구조식이 식(V)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래의 식(V1) 내지 식(V16)이 나타낸 바와 같으며:

그중,

R₄, R₅는 각각 독립적으로 탄소원자수가 1-10인 알킬 또는 탄소원자수가 2-10인 알케닐을 표시하며; 그중, 임의의 -CH₂-는 -CH₂O-, -OCH₂- 또는 -C=C-로 치환가능하고, 임의의 H원자는 F로 치환 가능하며; (F)는 각각 독립적으로 F 또는 H를 표시한다.

액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조함에 있어서의 상기 액정 매질의 응용 또한 본 발명의 보호범위에 속한다.

분자 내에 강성구조 및 래터럴 디플루오로가 존재하므로, 다이벤조싸이오펜계 액정은 비교적 큰 네거티브(negative) 유전상수를 나타내지만, 강성구조의 존재는 이러한 종류의 화합물의 용해성이 비교적 낮도록 하며, 그 응용을 제한한다. 놀랍게도, 다이벤조싸이오펜계 액정 분자 내에 사슬말단 그룹으로 시클로프로필, 시클로펜틸 및 2-테트라히드로푸라닐 중의 1종을 도입 할 경우, 획득한 액정 화합물은 전통적인 플렉시블 알킬 사슬을 함유한 유형의 액정 화합물에 비해 더욱 우수한 상호 용해성을 나타내므로, 본 발명에서 제공하는 식(I)로 나타낸 화합물을 이용하여 액정 화합물의 상호 용해성을 개선하고, 혼정 저온 안정성을 개선하며, 액정 화합물의 응용 범위를 확대하고, 중요한 응용 가치를 구비할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 실시예 4에 따른 식(I12-2)의 화합물을 나타낸 질량 스펙트럼(mass spectrum)을 나타낸다.

본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위해, 이하 바람직한 실시예 및 도면을 결합하여 본 발명에 대해 진일보 설명한다. 도면에서 유사한 부재는 동일한 도면부호로 표시한다. 또한, 본 분야 통상의 기술자는 아래에서 구체적으로 서술한 내용은 설명적일 뿐 한정적이 아니며, 이에 따라 본 발명의 보호범위를 한정해서는 안된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에서, 제조방법에 대해 특별한 설명이 없으면 모두 통상적인 방법이다. 사용된 원료에 대해 특별한 설명이 없으면 모두 공개된 상업경로를 통해 얻을 수 있고, 서술한 백분율은 특별한 설명이 없으면 모두 질량백분율이다.

본 발명에서, 각 부호의 구체적인 의미 및 테스트 조건은 아래와 같다:

GC는 기체 크로마토그래피(gas chromatography) 순도를 표시하고; MP는 용해점을 표시하며; CP는 클리어 포인트(clear point)를 표시하고; MS는 질량 스펙트럼(mass spectrum)을 표시하며; △ε는 유전율 이방성을 표시하고; △n는 광학적 이방성을 표시한다.

GC, MP, CP, MS , △ε 및 △n을 측정하는 방법은 모두 통상적인 방법이다.

실시예 1

구조식이 식(I1-1)인 화합물:

I1-1.

그 제조 경로는 아래와 같다:

단계 1:

1L인 3구 플라스크에 36.3g(0.14mol)의 2-플루오로-6-브로모-3-시클로펜틸페놀(2-fluoro-6-bromo-3-cyclopentylphenol), 22.6g(0.14mol)의 2,3-디플루오로 페닐보론산(2,3-difluoro phenylboronic acid), 43g(0.31mol)의 탄산칼륨, 300ml의 톨루엔 및 100ml의 순수를 첨가하여 전부 용해될 때까지 교반하고, 질소기체의 보호하에 0.05g의 Pd-132를 첨가하며, 가열환류반응을 6h 진행한 후, 반응을 정지하고, 400ml의 순수를 첨가하고 교반하여 분액시키며, 수층을 200ml×2의 톨루엔으로 추출하고, 유기층을 합치고, 400ml×2의 포화식염수로 세척하며, 용제를 감압 회전건조시켜, 얻은 액체에 80g의 석유에테르를 첨가하고 균일하게 교반하며, -20℃에서 재결정하여 백색고체(1-a) 33g를 얻으며, GC는 98.5%이고, 수율은 80.6%이다.

단계 2:

1L인 3구 플라스크에 33g(0.11mol)의 (1-a), 21.5g(0.17mol)의 디메틸 아미노티오카보닐 클로라이드(dimethylaminothiocarbonyl chloride), 22.2g(0.22mol)의 트리에틸아민 및 300ml의 디클로로메탄을 첨가하고, 실온에서 교반반응을 6h 진행한 후, 반응을 정지하고, 400ml의 순수를 첨가하고 교반하여 분액시키며, 수층을 200ml×2의 디클로로메탄으로 추출하고, 유기층을 합치고, 400ml×2의 포화 탄산수소나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조후 용제를 감압 회전건조시켜, 얻은 액체에 100g의 석유에테르를 첨가하고 균일하게 교반하며, -20℃에서 재결정하여 백색고체(1-b) 35g를 얻으며, GC는 98.0%이고, 수율은 83%이다.

단계 3:

1L인 3구 플라스크에 35g(0.092mol)의 (1-b), 300ml의 톨루엔을 첨가하여 전부 용해될 때까지 교반하고, 질소기체의 보호하에 0.94g의 Pd(PtBu₃)₂를 첨가하고, 100℃까지 가열하여 반응을 4h 진행한 후, 반응을 정지하고, 400ml의 순수를 첨가하고 교반하여 분액시키며, 수층을 200ml×2의 톨루엔으로 추출하고, 유기층을 합치고, 400ml×2의 포화식염수로 세척하며, 용제를 감압 회전건조시켜, 얻은 액체에 100g의 석유에테르를 첨가하고 균일하게 교반하며, -20℃에서 재결정하여 백색고체(1-c) 30g를 얻으며, GC는 99.1%이고, 수율은 86%이다.

단계 4:

500ml인 3구 플라스크에 30g(0.08mol)의 (1-c)를 첨가하고, 질소기체의 보호하에 200ml의 디메틸술폭시드(DMSO)를 첨가하고 균일하게 교반하며, 8.8g(0.22mol)의 60% 수산화나트륨 광물유를 첨가하고, 100℃까지 가열하여 4h 교반한 후, 반응을 정지하며, 실온으로 냉각하고, 반응액을 300g의 얼음물에 부어넣고 교반하여, 대량의 고체를 석출하며, 여과포로 흡인여과함으로써 고체를 얻은 후, 건조시키고, 200ml의 석유에테르를 첨가하고 가열하여 전부 용해시킨 후 30g의 가열된 실리카 칼럼(silica column)에 통과시키고, 200ml의 가열된 석유에테르로 실리카 칼럼을 헹구며, 용제를 회전건조하고, 1배의 톨루엔 및 1배의 석유에테르를 첨가하고 가열하여 전부 용해시키며, 0℃에서 재결정을 2번 진행하여, 백색고체(I1-1) 15g를 얻으며, GC는 99.92%이고, 수율은 65%이다.

실시예 2

구조식이 식(I6-2)인 화합물:

I6-2.

그 제조 경로는 아래와 같다:

단계 1:

2-플루오로-6-브로모-3-시클로펜틸페놀 및 2,3-디플루오로-4-트리플루오로 메톡시 페닐보론산 (2,3-difluoro-4-trifluoro methoxy phenylboronic acid) 을 원료로 하고, 실시예 1의 단계 1을 참조하여 아래 식(2-a)인 화합물을 합성하며:

(2-a);

단계 2:

화합물 (2-a)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 2의 합성 방법을 참조하여 식(2-b)인 화합물을 합성하며:

　 (2-b);

단계 3:

화합물 (2-b)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 3의 합성을 참조하여 식(2-c)인 화합물을 합성하며:

　　 (2-c);

단계 4:

화합물 (2-c)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 4를 참조하여 목표 화합물, 즉 구조식이 식(I6-2)인 화합물을 합성한다:

.

실시예 3

구조식이 식(I12-1)인 화합물:

　.

그 제조 경로는 아래와 같다:

　　단계 1:

2-플루오로-6-브로모-3-시클로프로필 메톡시페놀(2-fluoro-6-bromo-3-cyclopropyl methoxyphenol) 및 2,3-디플루오로-4-에톡시 페닐보론산(2,3-difluoro-4-ethoxy phenylboronic acid)을 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 1을 참조하여 아래의 식(3-a)인 화합물을 합성하며:

(3-a);

단계 2:

화합물 (3-a)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 2의 합성 방법을 참조하여 식(3-b)인 화합물을 합성하며:

　 (3-b);

단계 3:

화합물 (3-b)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 3을 참조하여 식(3-c)인 화합물을 합성하며:

　 (3-c);

단계 4:

화합물 (3-c)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 4를 참조하여 목표 화합물, 즉 구조식이 식(I12-1)인 화합물을 합성한다:

.

실시예 4

구조식이 식(I12-2)인 화합물:

.

그 제조 경로는 아래와 같다:

단계 1:

2-플루오로-6-브로모-3-시클로펜틸 메톡시페놀 및 2,3-디플루오로-4-부톡시 페닐보론산을 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 1을 참조하여 아래의 식(4-a)인 화합물을 합성하며:

　 (4-a);

단계 2:

화합물 (4-a)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 2의 합성 방법을 참조하여 식(4-b)인 화합물을 합성하며:

　　 (4-b);

단계 3:

화합물 (4-b)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 3을 참조하여 식(4-c)인 화합물을 합성하며:

(4-c);

단계 4:

화합물 (4-c)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 4를 참조하여 목표 화합물, 즉 구조식이 식(I12-2)인 화합물을 합성한다:

.

획득한 식(I12-2)의 화합물의 질량 스펙트럼은 도 1에서 나타낸 바와 같다.

실시예 5

구조식이 식(I15-2)인 화합물:

.

그 제조 경로는 아래와 같다:

단계 1:

2-플루오로-6-브로모-3-(2-테트라히드로푸란)에틸페놀 및 2,3-디플루오로-4-부톡시 페닐보론산을 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 1을 참조하여 아래의 식(5-a)인 화합물을 합성하며:

　(5-a);

단계 2:

화합물 (5-a)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 2의 합성 방법을 참조하여 식(5-b)인 화합물을 합성하며:

　 (5-b);

단계 3:

화합물 (5-b)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 3을 참조하여 식(5-c)인 화합물을 합성하며:

(5-c);

단계 4:

화합물 (5-c)를 원료로 하고, 실시예 1에서 단계 4를 참조하여 목표 화합물, 즉 구조식이 식(I15-2)인 화합물을 합성한다:

　.

혼합물 실시예

실시예 6-13:

실시예 6-13은 상이한 액정 매질의 제조방법을 예시하였으며, 그중, 각 실시예에서의 구체적인 화합물의 단량체구조, 용량(중량백분율), 획득한 액정 매질의 성능 파라미터 테스트 결과는 각각 아래의 표 1-8에서 나타낸 바와 같다.

각 실시예에서 언급한 온도단위는 ℃이고, 기타 부호의 구체적인 의미 및 테스트 조건은 아래와 같다:

S-N는 액정이 결정상태에서 네마틱상(nematic phase)으로 되는 용점(℃)을 표시하며;

c.p.는 액정의 클리어 포인트(℃)를 표시하고, 테스트 장치는 Mettler-Toledo-FP System 마이크로 열분석기이며;

γ₁은 회전점도(mPa·s)이고, 테스트 조건은 25℃, INSTEC:ALCT-IR1, 18 미크론 수직박스이며;

K₁₁은 비틀림 탄성계수이고, K₃₃은 스플레이(splay) 탄성계수이며, 테스트 조건은 25℃, INSTEC:ALCT-IR1, 18 미크론 수직박스이며;

는 유전율 이방성을 표시하고,

이며, 그중,

는 분자축과 평행되는 유전상수이고,

는 분자축에 수직되는 유전상수이며, 테스트 조건은 25℃, INSTEC:ALCT-IR1, 18 미크론 수직박스이며;

Δn는 광학적 이방성을 표시하고, △n=n_o-n_e이며, 그중, n_o는 정상적인 광의 굴절율이고, n_e는 비정상적인 광의 굴절율이며, 테스트 조건은 589nm, 25±0.2℃이다.

본 발명에서, 비례에 따라 일반식 I, IV 및 V의 화합물의 무게를 측정하고 취하여, 액정 매질을 제조하며, 그중 액정 매질의 제조에 사용되는 기기 및 장치는 아래와 같다:

(1) 정밀전자저울(정밀도 0.1mg);

(2) 화합물 원료의 무게를 측정하기 위한 스테인리스 비이커(beaker);

(3) 원료를 첨가하기 위한 스푼;

(4) 교반하기 위한 마그네틱 로터(magnetic rotor);

(5) 온도제어형 자기 교반기.

액정 매질의 제조방법은 아래와 같은 단계를 포함한다:

(1) 사용되는 원료를 순서에 따라 정연하게 세팅하는 단계;

(2) 스테인리스 비이커를 저울에 놓고, 작은 스푼으로 식(I)의 화합물을 스테인리스 비이커에 첨가하는 단계;

(3) 순차적으로 수요되는 중량에 따라 기타 화합물 원료를 첨가하는 단계;

(4) 원료가 첨가된 스테인리스 비이커를 자기 교반기에 놓고 가열하여 용해시키는 단계; 및

(5) 스테인리스 비이커 내의 혼합물이 대부분 용해된 후, 스테인리스 비이커에 하나의 마그네틱 로터를 넣어, 액정 혼합물을 균일하게 교반하고, 실온으로 냉각하여 액정 매질을 얻는 단계.

획득한 액정 매질을 액정 디스플레이의 두 기판 사이에 충진하여 성능 테스트를 진행한다.

표 1 실시예 6의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 2 실시예 7의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 3 실시예 8의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 4 실시예 9의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 5 실시예 10의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 6 실시예 11의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 7 실시예 12의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 8 실시예 13의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

비교예 1

배합방법은 아래의 표 9에 나타낸 바와 같으며, 그 조성은 구조식이 식(I)인 화합물을 포함하지 않고, 구조식이 식(VI)인 화합물을 포함한다.

비교예 2

배합방법은 아래의 표 10에 나타낸 바와 같으며, 그 조성은 구조식이 식(I)인 화합물을 포함하지 않고, 구조식이 식(VII)인 화합물을 포함한다.

표 9 비교예 1의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

표 10 비교예 2의 액정 매질의 조성물 배합 비율 및 그 성능 파라미터

실시예 6-13에서 나타낸 액정 조성물의 성능 파라미터로부터 알 수 있다시피, 본 발명의 액정 조성물은 우수한 상호 용해성 및 아주 큰 네거티브 유전상수를 구비하며, 실시예 10과 비교예 1, 비교예 2의 비교로부터 알 수 있다시피, 시클로프로필, 시클로펜틸 및 2-테트라히드로푸라닐을 말단기로 하는 다이벤조싸이오펜계 액정 화합물은 기존의 유연한 알킬 사슬을 말단기로 하는 다이벤조싸이오펜계 액정에 비해 우수한 상호 용해성을 나타내며, 저온 안정성도 상응하게 향상되므로, 본 발명에서 제공하는 식(I)로 표시되는 화합물은 액정 화합물의 상호 용해성을 개선하고, 액정 화합물의 응용 범위를 확대하여, 중요한 응용 가치를 구비한다.

본 발명에서는 비록 상기 8개의 실시예 및 비교예의 구체적인 화합물 및 그 배합 비율 용량(중량백분율)을 개시하고, 성능 테스트를 진행하였지만, 본 발명의 액정 조성물은 상기 실시예의 기초에서, 본 발명에서 언급한 식(I, IV, V)로 표시되는 액정 화합물, 및 식(I, IV, V)의 바람직한 액정 화합물을 이용하여 추가로 확장 및 수정을 진행할 수 있으며, 그 배합 비율 용량을 적절하게 조절함으로써, 모두 본 발명의 목적에 도달할 수 있다.

분명하게, 본 발명의 상기 실시예는 단지 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 예를 든 것이고, 본 발명의 실시형태에 대한 한정이 아니며, 본 분야 통상의 기술자에게 있어서, 상기 설명의 기초 상에 기타 상이한 형태의 변화 또는 변동을 진행할 수 있고, 여기서 모든 실시형태에 대해 철저히 예를 들 수 없으므로, 본 발명의 기술방안에 따라 얻을 수 있는 자명한 변화 또는 변동은 여전히 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims

화합물의 구조식이 아래 식(I)로 표시되고:

　 I;
그중,
R은 시클로프로필, 시클로펜틸 및 2-테트라히드로푸라닐 중의 1종을 표시하며;
Z는 단일결합, -CH₂-, -O-, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -CF₂O- 및 -COO- 중의 1종을 표시하며;
X는 H, F, 탄소원자수가 1-7인 알킬 및 탄소원자수가 1-7인 알콕시 중의 1종이되, 탄소원자수가 1-7인 알킬 및 탄소원자수가 1-7인 알콕시 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자는 F로 치환 가능한 것을 특징으로 하는 화합물.
제1항에 있어서,
상기 구조식이 식(I)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(I1) 내지 식(I17)로 표시되며:

　　

그중,
R은 시클로프로필, 시클로펜틸 및 2-테트라히드로푸라닐 중의 1종을 표시하며;
R₁은 탄소원자수가 1-7인 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 알콕시를 표시하되, 하나 또는 복수 개의 H원자는 F로 치환 가능한 것을 특징으로 하는 화합물.
제1항에 있어서,
상기 구조식이 식(I)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(I1-1) 내지 식(I17-1):

로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물.
1종 또는 여러 종의 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제4항에 있어서,
상기 액정 매질은 1종 또는 여러 종의 구조식이 식(IV)인 화합물을 더 포함하며:

IV;
그중,
R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③으로 나타낸 그룹 중 임의의 그룹을 표시하며:
① 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알콕시;
② 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 -CH₂-가 -O-, -COO-, -OOC- 또는 -CH=CH-에 치환되어 형성된 그룹;
③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃에 치환되어 형성된 그룹;

는 각각 독립적으로 아래와 같은 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:

또한, 상기
에서 적어도 하나는,
및
중에서 선택되는 1종이며;
m, n, o는 각각 독립적으로 0 또는 1을 표시하고;
Z₁, Z₂, Z₃은 각각 독립적으로 단일결합, -C₂H₄-, -CH=CH-,
, -COO-, -OOC-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O- 및 -OCF₂- 중의 1종을 표시하되, 임의의 H원자는 F로 치환가능한 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제5항에 있어서,
상기 액정 매질은 1종 또는 여러 종의 구조식이 식(V)인 화합물을 더 포함하며:

V;
그중,
R₄, R₅는 각각 독립적으로 탄소원자수가 1-10인 알킬 또는 탄소원자수가 2-10인 알케닐을 표시하되, 임의의 -CH₂-는 -CH₂O-, -OCH₂-, -C=C-로 치환가능하고, 임의의 H원자는 F로 치환가능하며;

는 각각 독립적으로 아래와 같은 그룹을 표시하며:

p, q, r는 각각 독립적으로 0 또는 1을 표시하며;
Z₄, Z₅, Z₆는 각각 독립적으로 단일결합, -C₂H₄-, -CH=CH-,
, -COO-, -OOC-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-을 표시하되, 임의의 H원자는 F로 치환가능한 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제6항에 있어서,
상기 액정 매질에 있어서, 구조식이 식(I)인 화합물의 질량백분율은 1-24%이고, 구조식이 식(IV)인 화합물의 질량백분율은 35-58%이며, 구조식이 식(V)인 화합물의 질량백분율은 30-46%인 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제5항에 있어서,
상기 구조식이 식(IV)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(IV1) 내지 식(IV15)로 표시되며:

　

그중,
R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③로 나타낸 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:
① 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알콕시;
② 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 -CH₂-가 -O-, -COO-, -OOC- 또는 -CH=CH-에 치환되어 형성된 그룹;
③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃로 치환되어 형성된 그룹이며;

는 각각 독립적으로 아래 그룹:

중의 임의의 그룹을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제6항에 있어서,
상기 구조식이 식(V)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(V1) 내지 식(V16)로 표시되며:

　

그중,
R₄, R₅는 각각 독립적으로 탄소원자수가 1-10인 알킬 또는 탄소원자수가 2-10인 알케닐을 표시하되, 임의의 -CH₂-는 -CH₂O-, -OCH₂- 또는 -C=C-로 치환가능하고, 임의의 H원자는 F로 치환 가능하며; (F)는 각각 독립적으로 F 또는 H를 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제4항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 구조식이 식(IV)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(IV1) 내지 식(IV15)로 표시되며:

　

그중,
R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③로 나타낸 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:
① 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알콕시;
② 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 -CH₂-가 -O-, -COO-, -OOC- 또는 -CH=CH-에 치환되어 형성된 그룹;
③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃로 치환되어 형성된 그룹이며;

는 각각 독립적으로 아래 그룹:

중의 임의의 그룹을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제7항에 있어서,
상기 구조식이 식(IV)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(IV1) 내지 식(IV15)로 표시되며:

　

그중,
R₂, R₃은 각각 독립적으로 아래 ①-③로 나타낸 그룹 중의 임의의 그룹을 표시하며:
① 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알킬 또는 탄소원자수가 1-7인 직쇄 알콕시;
② 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 -CH₂-가 -O-, -COO-, -OOC- 또는 -CH=CH-에 치환되어 형성된 그룹;
③ 상기 ①로 나타낸 임의의 그룹 중에서 하나 또는 복수 개의 H원자가 F, Cl, -CH=CH₂ 또는 -CH=CH-CH₃로 치환되어 형성된 그룹이며;

는 각각 독립적으로 아래 그룹:

중의 임의의 그룹을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제7항에 있어서,
상기 구조식이 식(V)인 화합물의 구조식은 구체적으로 아래와 같은 식(V1) 내지 식(V16)로 표시되며:

　

그중,
R₄, R₅는 각각 독립적으로 탄소원자수가 1-10인 알킬 또는 탄소원자수가 2-10인 알케닐을 표시하되, 임의의 -CH₂-는 -CH₂O-, -OCH₂- 또는 -C=C-로 치환가능하고, 임의의 H원자는 F로 치환 가능하며; (F)는 각각 독립적으로 F 또는 H를 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
제5항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.
제6항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.
제7항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.
제8항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.
제9항에 따른 액정 매질을 사용하여 액정 혼합물, 액정 디스플레이 재료 또는 전기 광학 디스플레이 소재를 제조하는 방법.