KR19980024636A - Racemic Compounds and Antiferroelectric Liquid Crystal Compositions - Google Patents
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Abstract
화학식 (1)의 라세미 화합물Racemic Compounds of Formula (1)
및 필수적으로 상기 라세미 화합물 및 하기 화학식 (2)의 하나의 반강유전성 액정 화합물 또는 하기 화학식 (2)의 반강유전성 액정 화합물로부터 선택된 둘 이상의 화합물의 혼합물로 구성하는 반강유전성 액정 조성물.And an antiferroelectric liquid crystal composition consisting essentially of a mixture of two or more compounds selected from the racemic compound and one antiferroelectric liquid crystal compound of formula (2) or the antiferroelectric liquid crystal compound of formula (2):
상기 조성물은 우수한 급준성, 광범위 온도에서 반강유전상 및 고속응답성 및 높은 콘트라스트(contrast)를 갖는다.The compositions have good steepness, antiferroelectric phase and fast response over a wide range of temperatures, and high contrast.
Description
본 발명은 신규 라세미화학물, 이것을 포함하는 신규 반강유전성 액정 조성물 및 이것을 사용하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a novel racemic chemical, a novel antiferroelectric liquid crystal composition containing the same, and a liquid crystal display device using the same.
액정 표시 소자는 저전압작동성, 저소비전력성 및 박형 표시 가능성 때문에 현재까지 매력적인 표시 소자로서 발전되어 왔다. 더욱이, 최근에는, 액정 표시 소자는 정보분야 및 OA 관련분야 및 TV 셋트 분야에 실제로 응용되고 있으며 동시에, 이것은 이외의 각종 용도에서 응용되고 있다. 이런 상황하에서, 종래 CTR 표시 소자를 상회하는 표시 용량 및 표시 품질을 갖는 액정 표시 소자를 수득하기 위한 정력적인 발전을 실행하고 있다.Liquid crystal display devices have been developed as attractive display devices to date due to low voltage operability, low power consumption, and thin display possibilities. Moreover, in recent years, liquid crystal display devices have been practically applied in the information field, OA related fields, and TV set fields, and at the same time, they have been applied in various other applications. Under such a situation, energetic development has been carried out to obtain a liquid crystal display element having a display capacity and display quality that is higher than that of a conventional CTR display element.
현재 시판되는 액정 표시 소자에서 사용되는 액정 표시 소자는 네마틱(nematic) 액정이며, 이들은 구동 방식을 기준으로 단순 메트릭스 구동 액정 및 엑티브(active) 메트릭스 구동 액정으로 분류된다.Liquid crystal display elements used in commercially available liquid crystal display elements are nematic liquid crystals, which are classified into simple matrix driving liquid crystals and active matrix driving liquid crystals based on driving methods.
단순 메트릭스 구동 액정 표시 소자는 구조가 단순하기 때문에 비용면에서 유리하게 제조된다.The simple matrix drive liquid crystal display device is advantageously manufactured in cost because of its simple structure.
그러나, 누화(cross-talk) 현상 때문에 콘트라스트가 낮다는 점, 대용량 구동이 곤란하다는 점 및 느린 응답 속도 때문에 동화 표시가 곤란하다는 점의 소자 문제들이 있다. 그러므로 동화 표시 가능한 대형 액정 표시 소자를 얻기 위한 다수의 기술적 문제들을 해결하는 것이 필요하다.However, there are device problems such as low contrast due to cross-talk, difficulty in large-capacity driving, and difficulty in moving picture display due to slow response speed. Therefore, it is necessary to solve a number of technical problems for obtaining a large liquid crystal display device capable of moving display.
다른 한편으로, 엑티브 메트릭스 구동 액정 표시 소자는 TFT(박막 트렌지스터)방식을 주류로 사용하는 동안, 면소(pixel) 각각에 대한 박막 트렌지스터를 형성하는 것이 필요하며, 높은 생산 기술 및 생산 라인의 구축을 위해 대규모 투자가 필요하다. 엑티브 메트릭스 구동은 그러므로 단순 메트릭스 구동과 비교하여 비용면에서 훨씬 불리하다. 그러나, 엑티브 메트릭스 구동 액정 표시 소자는 단순 메트릭스 구동 방식의 문제인 누화 현상이 없기 때문에 콘트라스트가 높고, 더욱이, 응답 속도가 빠르다. 그러므로 동화 표시 가능한 고면질의 액정 소자를 수득할 수 있다. 이런 이유 때문에, 엑티브 메트릭스 구동 방식들 중에서 TFT 방식이 주류로서 위치를 차지하고 있다.On the other hand, the active matrix driving liquid crystal display element needs to form a thin film transistor for each pixel while using the TFT (thin film transistor) method as the mainstream, and for the construction of high production technology and production line Large investment is needed. Active matrix driving is therefore much more disadvantageous in terms of cost compared to simple matrix driving. However, since the active matrix drive liquid crystal display element does not have a crosstalk phenomenon which is a problem of the simple matrix drive method, the contrast is high, and further, the response speed is fast. Therefore, a high-quality liquid crystal device capable of moving display can be obtained. For this reason, among the active matrix driving methods, the TFT method occupies the position as mainstream.
그런, 10 내지 20 인치의 대형 액정 소자는 개발되어 왔으며, 현재, 네마틱 액정을 사용하는 소자의 숙명적인 시야각 의존성에 관한 문제는 중요하다.Such large liquid crystal devices of 10 to 20 inches have been developed, and at present, the problem regarding the fateful viewing angle dependence of devices using nematic liquid crystals is important.
시야각 의존성의 해결하기 위해 각종의 기술적 검토를 해왔고 결과적으로, 시야각 140°정도의 표시는 계조반전없이 가능해져 왔다. 그런, 콘트라스트는 여전히 시야각 의존성이 크며, 광범위 시야각의 CTR에서 달성된 것과 같은 평탄한 콘트라스트 특성을 수득할 수 없다.Various technical studies have been conducted to solve the viewing angle dependence. As a result, the display having a viewing angle of about 140 ° has been made possible without gray scale inversion. However, the contrast is still largely dependent on the viewing angle, and it is not possible to obtain flat contrast characteristics such as those achieved in the CTR of the wide viewing angle.
이런 상황하에서, 강유전성 액정을 사용하기 위한 액정 표시 소자는 신속한 응답 액정 표시 소자로서 주목을 끈다. 클락(Clark) 및 라거웰(Lagerwall)에 의해 발표된 표면 안정화형 강유전성 액정(SSFLC) 소자는 신속한 응답 속도 및 종래 달성되지 않았던 광범위 시야각을 갖는다는 점에서 주목을 끈다. 이의 스위칭 특성은 상세히 검토되어 왔으며, 각종 물성 정수를 최적화하기 위해 다수의 강유전성 액정 화합물이 합성되어 왔다.Under such a situation, a liquid crystal display element for using a ferroelectric liquid crystal attracts attention as a quick response liquid crystal display element. Surface stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC) devices, published by Clark and Lagerwell, are noteworthy in that they have fast response speeds and wide viewing angles that have not previously been achieved. Its switching characteristics have been examined in detail, and many ferroelectric liquid crystal compounds have been synthesized in order to optimize various property constants.
실용 소자를 달성하기 위해, 배향 제어의 곤란함에 기인한 메모리성의 실현 및 층구조의 제어, 기계적 충격에 의해 발생된 배향 파괴, 등과 같은 극복해야 하는 다수의 기술적 곤란이 있어 왔으며, 이들 문제는 제품으로서 소자를 생산하여 극복되었다. 그러나, 강유전성 액정 소자는 원리적으로 계조표시가 불가능하기 때문에 칼라표시가 가능하지 않다라는 점 및 고속응답이 실현되지 않아 동화표시가 곤란하다는 점의 문제를 여전히 갖고 있다.In order to achieve a practical device, there have been a number of technical difficulties that must be overcome, such as the realization of memory characteristics due to the difficulty of orientation control and control of layer structure, orientation breakage caused by mechanical impact, and the like, and these problems are a product. Overcoming by producing the device. However, the ferroelectric liquid crystal device still has problems in that color display is not possible because gradation display is impossible in principle, and that moving pictures are difficult because high-speed response is not realized.
더욱이, 또다른 고속 응답 액정 표시 소자로서, SSFLC의 스위칭 기구와 다른 스위칭 기구를 지닌 소자의 개발이 또한 실행중이다. 반강유전성을 지닌 액정 화합물(이하 반강유전성 액정 화합물로 칭함)의 삼안정 상태간의 스위칭을 이용하는 액정 표시 소자가 있다(Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, pp. L729, 1988).Moreover, as another high-speed response liquid crystal display device, development of a device having a switching mechanism different from that of the SSFLC is also underway. There is a liquid crystal display device that uses switching between tristable states of a liquid crystal compound having antiferroelectricity (hereinafter referred to as an antiferroelectric liquid crystal compound) (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, pp. L729, 1988).
반강유전성 액정 소자는 세가지 안정한 상태, 즉, 강유전성 소자에서 관찰되는 두가지 균일 상태(Ur, U1) 및 세 번째 상태를 갖는다. 상기 세 번째 상태는 반강유전상임을 찬다니(Chandani)가 보고했다(Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L1261(1989) 및 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L1265(1989). 삼안정상태간의 상기 스위칭은 반강유전성 액정 소자의 첫 번째 특징이다. 반강유전성 액정 소자의 두 번째 특징은 가한 전압에 대해 명확한 한계치가 존재한다는 것이다. 더욱이, 적당한 바이어스 전압을 설정하는 경우 이것이 메모리성을 지니며, 이것이 반강유전성 액정 소자의 세 번째 특징이다.The antiferroelectric liquid crystal device has three stable states, that is, two uniform states (Ur, U1) and a third state observed in the ferroelectric element. The third state is reported by Chandani as a anti-ferroelectric phase (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L1261 (1989) and Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L1265 (1989). The switching between the tristable states is the first characteristic of the antiferroelectric liquid crystal device The second characteristic of the antiferroelectric liquid crystal device is that there is a clear limit on the applied voltage. This is the third characteristic of the antiferroelectric liquid crystal device.
더욱이, 반강유전성 액정의 네 번째 특징은 전기장을 가한 경우 반강유전성 액정의 층구조가 용이하게 스위칭된다는 것이다(Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L119(1989). 및 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 29, pp. L111(1990)). 상기 특성 때문에, 결점이 없는 배향의 자기수복능력을 가진 액정 표시 소자를 생산할 수 있다.Moreover, a fourth feature of the antiferroelectric liquid crystal is that the layer structure of the antiferroelectric liquid crystal is easily switched when an electric field is applied (Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L119 (1989). And Japanese Journal of Applied Physics , Vol. 29, pp. L111 (1990)). Because of the above characteristics, it is possible to produce a liquid crystal display element having a self-healing ability of a defect-free orientation.
상기 특성을 이용하여, 응답 속도가 빠른 우수한 콘트라스트를 가진 액정 소자는 달성될 수 있다.By using the above characteristics, a liquid crystal element having excellent contrast with a fast response speed can be achieved.
더욱이, 강유전성 액정 소자와 불가능한 계조표시가 반강유전성 액정 소자와는 가능하다는 것을 실증하였다. 결과적으로 완전 채색 표시를 향한 이동이 가능하게 되었고, 반강유전성 액정의 중요성은 증가한다(제 4 회 강유전성액정국제회의예고집, 77항, (1993)).Furthermore, it has been demonstrated that ferroelectric liquid crystal elements and impossible gray scale display are possible with antiferroelectric liquid crystal elements. As a result, the shift towards full-color display is possible, and the importance of antiferroelectric liquid crystals increases (Preliminary Proceedings of the 4th International Conference on Ferroelectric Liquid Crystals, para. 77, (1993)).
이런 상황하에서, 반강유전성 액정 표시 소자를 달성하기 위한 정력적인 개발이 실행중이지만, 현재 개발은 하기 문제들을 직면하고 있다.Under these circumstances, energetic development for achieving an antiferroelectric liquid crystal display device is underway, but the present development faces the following problems.
반강유전성 액정이 표시 소자에서 사용되는 경우, 통상, 반강유전성 액정은 절연막과 배향막에 제공되는 두 개의 유리 기판간에서 끼게된다. 절연막은 단락을 방지하는데 사용하며, 이것은 단락을 완전히 방지하기 위해 일정 두께를 갖는 것이 필요하다. 다른 한 편으로, 배향막은 일정 방향에서 액정 분자를 배향하기 위해 필요하며, 이것은 또한 배향 단점을 가능한한 소수로 감소시키기 위해 일정 두께를 갖는 것이 필요하며, 이 단점은 액정 분자가 배향되는 경우 발생된다.When an antiferroelectric liquid crystal is used in a display element, an antiferroelectric liquid crystal is usually sandwiched between two glass substrates provided in an insulating film and an alignment film. The insulating film is used to prevent a short circuit, which needs to have a certain thickness to completely prevent the short circuit. On the other hand, an alignment film is needed to orient the liquid crystal molecules in a certain direction, which is also necessary to have a certain thickness in order to reduce the orientation disadvantage to as few as possible, which disadvantage occurs when the liquid crystal molecules are aligned. .
상기 정의된 것과 같이 형성된 액정 표시 소자에 전압을 가하는 경우, 및 절연막과 배향막의 두께가 작거나 없는 경우, 반강유전 상태에서 강유전 상태로의 상전이는 가한 전압에 대해 급격히 일어난다. 그러나, 배향막과 절연막이 실용상 필요한 두께를 갖는 경우, 반강유전 상태에서 강유전 상태로의 상전이는 가한 전압에 대해 완만하게 일어난다.When voltage is applied to the liquid crystal display element formed as defined above, and when the thickness of the insulating film and the alignment film is small or absent, the phase transition from the antiferroelectric state to the ferroelectric state occurs rapidly with respect to the applied voltage. However, when the alignment film and the insulating film have a practically necessary thickness, the phase transition from the anti-ferroelectric state to the ferroelectric state occurs slowly with respect to the applied voltage.
반강유전성 액정의 구동에서, 메모리 효과를 얻기 위해, 기록을 위한 전압을 가한 후, 기록을 위한 전압보다 낮은 보유전압을 일정시간동안 계속해서 가한다. 상기와 같이 반강유전 상태에서 강유전 상태로의 상전이가 가한 전압에 대해 완만하게 일어나는 경우, 즉, 급준성이 부족한 액정 표시 소자에서, 선택될 수 있는 보유전압은 매우 좁은 범위로 제한되어 있으며, 극단의 경우, 보유전압을 설정할 수 없으므로, 메모리성을 확보할 수 없다. 이것은 반강유전성 액정 표시 소자는 그 자체로 더 이상 사용되지 않는 것을 의미하며, 이것은 중대한 문제이다.In the driving of the antiferroelectric liquid crystal, in order to obtain a memory effect, after applying a voltage for writing, a holding voltage lower than the voltage for writing is continuously applied for a predetermined time. As described above, when the phase transition from the anti-ferroelectric state to the ferroelectric state occurs smoothly with respect to the applied voltage, that is, in the liquid crystal display device lacking steepness, the holding voltage that can be selected is limited to a very narrow range. In this case, since the holding voltage cannot be set, memory characteristics cannot be secured. This means that the antiferroelectric liquid crystal display element is no longer used by itself, which is a serious problem.
더욱이, 급준성이 부족한 소자에서, 선택될 수 있는 보유전압의 폭은 감소하며, 소위 구동 마진은 감소한다. 그러므로 실용 소자는 높은 급준성을 갖는 것이 필요하며, 이러한 급준성을 얻을 수 있는 액정 재료를 요구한다.Moreover, in the device lacking steepness, the width of the retention voltage that can be selected decreases, so-called driving margin decreases. Therefore, the practical element needs to have high steepness, and requires a liquid crystal material capable of obtaining such steepness.
상기와 같이, 실용상, 액정 표시 소자에서 사용되는 경우 반강유전성 액정은 높은 급준성을 주는 특성을 가져야 하는 것이 바람직하다.As described above, it is preferable that the antiferroelectric liquid crystal should have a property of giving high steepness when used in a liquid crystal display device.
또한 액정 표시 소자의 급준성은 절연막과 배향막 각각의 두께와 상당한 관계가 있음이 실험적으로 확인되었다.Moreover, it was experimentally confirmed that steepness of the liquid crystal display element has a significant relationship with the thickness of each of the insulating film and the alignment film.
어떤 인지가 상기 관계를 설명할 수 있는가를 고찰하여 왔다. 하기 단계에서, 절연막 및 배향막 모두는 배향막으로 언급될 것이다.It has been considered what perception can explain the relationship. In the following steps, both the insulating film and the alignment film will be referred to as an alignment film.
이 고찰의 이해를 돕기위해, 하기 도 1~ 도 5를 참고로 하여 설명할 것이다.To help understand this consideration, it will be described with reference to FIGS. 1 to 5 below.
도 1은 반강유전성 액정 소자의 등가회로를 표시한다.1 shows an equivalent circuit of an antiferroelectric liquid crystal device.
도 2는 배향막이 존재하지 않는 경우 급준성의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.2 shows simulation results of steepness when no alignment film is present.
도 3은 배향막이 존재하는 경우 급준성의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.3 shows simulation results of steepness when the alignment layer is present.
도 4는 비교예 1 및 2에서 광학응답을 나타내며, 화살표시가 있는 히스테리시스는 비교예 2에서 광학응답을 나타내고 화살표시가 없는 히스테리시스는 비교예 1에서 광학응답을 나타낸다.4 shows the optical response in Comparative Examples 1 and 2, the hysteresis with an arrow indicates the optical response in Comparative Example 2 and the hysteresis without an arrow shows the optical response in Comparative Example 1. FIG.
도 5는 실시예 1 및 실시예 8에서 광학응답을 나타내며, 화살표시가 있는 히스테리시스는 실시예 8에서 광학응답을 나타내고 화살표시가 없는 히스테리시스는 비교예 1에서 광학응답을 나타낸다.FIG. 5 shows the optical response in Examples 1 and 8, the hysteresis with arrows indicates the optical response in Example 8 and the hysteresis without arrows shows the optical response in Comparative Example 1. FIG.
도 1은 가한 잔업에 따라 분극 전류를 발생하는 전류원, 반강유전성 액정과 직렬로 연결하는 정전용량 (C)인 배향막, 및 이상적인 전압원인 구동회를 포함하는 등가회로를 나타낸다.FIG. 1 shows an equivalent circuit including a current source for generating polarized current in accordance with the added overtime, an alignment film which is a capacitance (C) connected in series with an antiferroelectric liquid crystal, and a drive circuit that is an ideal voltage source.
도 1에서, 소자에 가한 구동 전압을 Vex, 분극반전류의 충전에 의해 배향막의 상하 표면에서 발생되는 전압을 Vc, 실제로 액정에 가한 유효 전압을 Veff, 액정의 자발분극을 P, 액정 소자의 전극면적을 S, 배향막의 두께를 d', 배향막의 유전율을 ε'로 한다.In Fig. 1, the driving voltage applied to the device is Vex, the voltage generated on the upper and lower surfaces of the alignment film by charging of the polarization half current is Vc, the effective voltage actually applied to the liquid crystal is Veff, the spontaneous polarization of the liquid crystal is P, and the electrode of the liquid crystal device. The area is S, the thickness of the alignment film is d ', and the dielectric constant of the alignment film is ε'.
Vc는 하기와 같이 계산된다.Vc is calculated as follows.
(1) Vc = PS/C = PSD'/(Sε') = P(d'/ε')(1) Vc = PS / C = PSD '/ (Sε') = P (d '/ ε')
상기 방정식을 기준으로, Veff는 하기 방정식으로 표현된다.Based on the above equation, Veff is represented by the following equation.
(2) Veff = Vex - Vc = Vex - P(d'/ε')(2) Veff = Vex-Vc = Vex-P (d '/ ε')
방정식 (2)에서 나타낸 것과 같이, 액정에 실제로 가한 전압은 액정의 분극P, 배향막의 두께 d' 및 배향막 유전률의 역수 1/ε'의 생산에 의해 외부에서 가한 전압보다 낮다.As shown in equation (2), the voltage actually applied to the liquid crystal is lower than the voltage applied externally by the production of the polarization P of the liquid crystal, the thickness d 'of the alignment film and the inverse of the alignment film dielectric constant 1 / ε'.
그 다음, 액정셀(cell)에서 충진된 액정의 두께를 d로 하는 경우, 액정에 실제로 가한 전장 Eaff는 하기 방정식으로 표현된다.Then, when the thickness of the liquid crystal filled in the liquid crystal cell is d, the electric field Eaff actually applied to the liquid crystal is expressed by the following equation.
(3) Eeff = Veff/d(3) Eeff = Veff / d
다른 한편으로, 겉보기 전장 강도 Eex는 하기 방정식(4)로 표현된다.On the other hand, the apparent electric field strength Eex is represented by the following equation (4).
(4) : Eex = Vex/d = (Veff + Vc)/d(4): Eex = Vex / d = (Veff + Vc) / d
= Veff/d + P(d'/ε')/d = Eff + α= Veff / d + P (d '/ ε') / d = Eff + α
[식중 α = d'/(ε' d) …………………… (5)][Wherein α = d '/ (ε' d)... … … … … … … … (5)]
배향막이 존재하지 않는 경우, 식 (4)에서 제 2항은 0이며, 그 다음 Eex = Eeff이다.When no alignment film is present, the second term in Equation (4) is 0, and then Eex = Eeff.
반강유전성 액정이 가한 전압에 대해 이의 광학응답의 히스테리시스를 나타내는 동안, 이 히스테리시스에 대해 4개의 트레스홀드(thresholds)가 고려된다. 각각의 트레스홀드는 Eeff(=Eex)이며, 이 경우, 이들 트레스홀드는 전기장에 대해 경사지지 않는다. 도 2는 이 상태를 나타낸다.While the antiferroelectric liquid crystal exhibits the hysteresis of its optical response to the applied voltage, four thresholds are considered for this hysteresis. Each threshold is Eeff (= Eex), in which case these thresholds are not inclined with respect to the electric field. 2 shows this state.
배향막이 존재하는 경우, 방정식 (4)는 변형되어 하기 방정식을 얻는다.When the alignment film is present, equation (4) is modified to obtain the following equation.
(6) : Eeff = Eex = αP(6): Eeff = Eex = αP
즉, 액정에 미친 유효 전장은 α·P에 의해 가한 전장 Eex 보다 낮다. 결과적으로, 도 3에 나타낸 것과 같이 α·P의 기여에 기인하여 상당한 정도로 히스테리시스가 변형된다.In other words, the effective electric field applied to the liquid crystal is lower than the electric field Eex applied by? As a result, as shown in Fig. 3, the hysteresis deforms to a considerable extent due to the contribution of? P.
상기 고찰로부터 히스테리시스의 변형은 자발분극 및 배향막의 상호작용에 의해 크게 발생할 수 있다. 감소된 히스테리시스 변형을 지닌 액정을 수득하기 위해, 가능한한 낮은 수준으로 상기 상호작용을 감소하는 것이 필요하다.From this discussion, the deformation of hysteresis can be largely caused by the spontaneous polarization and the interaction of the alignment layer. In order to obtain liquid crystals with reduced hysteresis modifications, it is necessary to reduce the interaction to the lowest possible level.
상기 목적을 위해, 구체적으로 해야 할 조치는 상기 방정식 (5) 및 (6)으로 부터 명백하듯이, 유전율이 높은 배향막의 사용, 배향막 두께의 감소 및 액정 자발 분극의 8감소를 포함한다. 상기 조치에서, 산업적으로 사용될 수 있는 유전율이 높은 화합물의 종류는 많지 않으며, 그러므로 사용가능한 배향막을 선택하는 것은 어렵다.For this purpose, specific measures to be taken include the use of an alignment film with a high dielectric constant, a decrease in the thickness of the alignment film and an eight reduction in the liquid crystal spontaneous polarization, as is apparent from the equations (5) and (6). In this measure, there are not many kinds of high dielectric constant compounds that can be used industrially, and therefore it is difficult to select usable alignment films.
결국 배향막 두께의 감소 및 액정의 자발분극의 감소가 구체적인 조치이다.As a result, the reduction of the alignment film thickness and the reduction of the spontaneous polarization of the liquid crystal are concrete measures.
통상, 반강유전성 액정 화합물은 자발분극이 상당히 크며, 상대적으로 우수한 물리적 특성을 지닌 액정은 자발분극 200nc/㎠이상이다. 그러므로, 만일 배향막 두께가 많이 감소하지 않으면, 히스테리시스의 변형은 상당히 크다. 그러나, 배향막의 두께가 감소하는 경우, 액정 분자의 배향 상태가 불량하여 콘트라스트를 확보하지 못하는 문제가 발생한다. 히스테리시스 변형을 시정하기 위한 배향막 두께의 감소 조치는 그러므로 상당히 제한된다.In general, antiferroelectric liquid crystal compounds have a large spontaneous polarization, and liquid crystals having relatively good physical properties have spontaneous polarization of 200 nc / cm 2 or more. Therefore, if the alignment film thickness does not decrease much, the hysteresis deformation is considerably large. However, when the thickness of the alignment film is decreased, a problem arises in that the alignment state of the liquid crystal molecules is poor and the contrast cannot be secured. The measures to reduce the alignment film thickness to correct the hysteresis strain are therefore considerably limited.
다른 한편으로, 액정 화합물의 자발분극의 자발분극이 없는 적당한 화합물이 액정 화합물과 혼합하는 방법에 의해 감소되며, 즉, 액정 화합물의 농도는 희석된다. 그러나, 액정의 응답 속도는 가한 전압 및 자발분극의 생산에 의해 결정되기 때문에, 자발분극이 단순히 희석에 의해 감소하는 경우 응답 속도가 감소하는 새로운 문제가 발생한다. 히스테리시스의 변형이 감소된 소자를 수득하기 위해, 저자발분극, 저트레스홀드전압 및 저점성을 지닌 반강유전성 액정 화합물을 개발하기 위한 시도를 해오는 동안, 만족스런 성과를 얻지는 못했다.On the other hand, a suitable compound without spontaneous polarization of the spontaneous polarization of the liquid crystal compound is reduced by the method of mixing with the liquid crystal compound, that is, the concentration of the liquid crystal compound is diluted. However, since the response speed of the liquid crystal is determined by the applied voltage and the production of the spontaneous polarization, a new problem arises in that the response speed decreases when the spontaneous polarization is simply reduced by dilution. In order to obtain devices with reduced strain of hysteresis, satisfactory performance has not been achieved during attempts to develop antiferroelectric liquid crystal compounds having low polarization polarization, low threshold voltage and low viscosity.
도 1은 반강유전성 액정 소자의 등가회로를 표시한다.1 shows an equivalent circuit of an antiferroelectric liquid crystal device.
도 2는 배향막이 존재하지 않는 경우 급준성(急峻性)의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.2 shows simulation results of steepness when no alignment film is present.
도 3은 배향막이 존재하는 경우 급준성의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.3 shows simulation results of steepness when the alignment layer is present.
도 4는 비교예 1 및 2에서 광학응답을 나타내며, 화살표시가 있는 히스테리시스(hysteresis)는 비교예 2에서 광학응답을 나타내고 화살표시가 없는 히스테리시스는 비교예 1에서 광학응답을 나타낸다.4 shows the optical response in Comparative Examples 1 and 2, the hysteresis with an arrow indicates the optical response in Comparative Example 2 and the hysteresis without an arrow shows the optical response in Comparative Example 1. FIG.
도 5는 실시예 1 및 실시예 8에서 광학응답을 나타내며, 화살표시가 있는 히스테리시스는 실시예 8에서 광학응답을 나타내고 화살표시가 없는 히스테리시스는 비교예 1에서 광학응답을 나타낸다.FIG. 5 shows the optical response in Examples 1 and 8, the hysteresis with arrows indicates the optical response in Example 8 and the hysteresis without arrows shows the optical response in Comparative Example 1. FIG.
본 발명은 상기 관점으로부터 이루어졌으며, 하기의 것들을 발견하여 완결되었다. 반강유전성 액정 화합물의 히스테리시스의 변형 감소를 위해 자발분극 감소를 이용하여 적당한 화학구조의 라세미 화학물 선택 및 첨가에 의해, 자발분극은 응답속도의 감소없이 감소될 수 있으며, 액정 소자 형성을 위해 상기 라세미 화학물을 함유하는 조성물을 사용하는 경우, 액정 소자는 히스테리시스 변형의 감소를 나타낸다.The present invention has been made in view of the above, and has been found by completing the following. By selection and addition of racemic chemicals of suitable chemical structure using spontaneous polarization reduction to reduce the deformation of hysteresis of the antiferroelectric liquid crystal compound, spontaneous polarization can be reduced without reducing the response speed, When using a composition containing racemic chemicals, the liquid crystal device exhibits a reduction in hysteresis strain.
즉, 본 발명에 있어서, 하기 화학식 (1)That is, in the present invention, the following general formula (1)
화학식 1Formula 1
[식중, m은 3 내지 12의 정수, n은 3 내지 8의 정수이며, 각각의 X1및 X2는 모두 수소원자 또는 하나는 수소원자이고 다른 하나는 불소원자이며, 각각의 Y1및 Y2는 모두 수소원자 또는 하나는 수소원자이고 다른 하나는 불소원자이다]의 라세미 화학물을 제공한다.[Wherein m is an integer of 3 to 12, n is an integer of 3 to 8, each of X 1 and X 2 are both hydrogen atoms or one hydrogen atom and the other a fluorine atom, and each of Y 1 and Y 2 are both hydrogen atoms or one hydrogen atom and the other a fluorine atom.
본 발명에서 있어서, 추가로, 상기 화학식 (1)의 라세미 화학물 및 하기 화학식 (2)In the present invention, further, the racemic chemical of formula (1) and the following formula (2)
화학식 2Formula 2
[식중, R은 탄소수 6 내지 12의 직쇄 알킬기, Z는 수소원자 또는 불소원자, A는 -CH3또는 -CF3이고 r은 0 또는 1이며, 만일 A가 -CH3이면, r은 0이고 p는 4 내지 10의 정수이고, 만일 A가 -CF3이면, r은 0이고 p는 6 내지 8의 정수이고, 만일 A가 -CH3이고 r이 1이면, s는 5 내지 8의 정수이고 p는 2 내지 4의 정수이다]의 반강유전성 액정 화합물로 실질적으로 구성된 반강유전성 액정 조성물을 제공한다.[Wherein R is a straight chain alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, Z is a hydrogen atom or a fluorine atom, A is -CH 3 or -CF 3 and r is 0 or 1, and if A is -CH 3 , r is 0 p is an integer from 4 to 10, if A is -CF 3 , r is 0 and p is an integer from 6 to 8, if A is -CH 3 and r is 1, s is an integer from 5 to 8 p is an integer of 2 to 4] to provide an antiferroelectric liquid crystal composition substantially composed of the antiferroelectric liquid crystal compound.
본 발명은 이후로 더 구체적으로 설명할 것이다.The present invention will be described in more detail below.
상기 화학식 (1)의 라세미 화학물은 바람직하게는 m이 3 내지 6의 정수인 화학식 (1)의 화합물이며, 특히 바람직하게는 m이 9이고 n이 6인 화학식 (1)의 화합물이다. 추가로, 화학식 (1)의 라세미 화학물은 바람직하게는 각각의 X1, X2및 Y1이 모두 수소원자이고 Y2는 불소원자인 화학식 (1)의 화합물이다.The racemic chemical of formula (1) is preferably a compound of formula (1) wherein m is an integer of 3 to 6, particularly preferably a compound of formula (1) wherein m is 9 and n is 6. Further, the racemic chemical of formula (1) is preferably a compound of formula (1) wherein each X 1 , X 2 and Y 1 are all hydrogen atoms and Y 2 is a fluorine atom.
화학식 (1)의 라세미 화학물은 하기 방법으로 용이하게 생산될 수 있다.The racemic chemical of formula (1) can be easily produced by the following method.
(a) HO-Ph(X)-COOH + RCOCl → RCOO-Ph(X)-COOH(a) HO-Ph (X) -COOH + RCOCl → RCOO-Ph (X) -COOH
(b) (a) + SOCl2→ RCOO-Ph(X)-COCl(b) (a) + SOCl 2 → RCOO-Ph (X) -COCl
(c) AcO-Ph(Y)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(Y)-COCl(c) AcO-Ph (Y) -COOH + SOCl 2-> AcO-Ph (Y) -COCl
(d) (c) + R'(OH) → AcO-Ph(Y)-COOR'(d) (c) + R '(OH)-> AcO-Ph (Y) -COOR'
(e) (d) + (Ph-CH2NH2) → HO-Ph(Y)-COOR'(e) (d) + (Ph-CH 2 NH 2 ) → HO-Ph (Y) -COOR '
(f) (b) + (e) → 목적물(f) (b) + (e) → the target
상기 식에서, AcO-는 아세틸기, 각각의 -Ph(X)- 및 -Ph(Y)-는 불소원자를 치환할 수 있는 1,4-페닐렌기, R은 직쇄 알킬기, R'는 라세미 알콜잔기, 및 Ph-는 페닐기이다.In the above formula, AcO- is an acetyl group, each of -Ph (X)-and -Ph (Y)-is a 1,4-phenylene group capable of substituting a fluorine atom, R is a straight alkyl group, and R 'is a racemic alcohol. The residue and Ph- are phenyl groups.
상기 제조법은 이하에서 간단히 설명될 것이다.The preparation method will be described briefly below.
(a)는 불소치환된 또는 비치환된 p-히드록시벤조산과 염화 알킬카르복실산이 반응하여 에스테르를 형성하는 것을 나타낸다.(a) shows that fluorine-substituted or unsubstituted p-hydroxybenzoic acid and alkyl chloride chloride react to form an ester.
(b)는 (a)에서 수득된 에스테르의 염소화반응을 나타낸다.(b) shows the chlorination of the ester obtained in (a).
(c)는 불소치환된 또는 비치환된 p-아세톡시벤조산과 염화티오닐의 염소화반응을 나타낸다.(c) shows the chlorination of fluorine-substituted or unsubstituted p-acetoxybenzoic acid with thionyl chloride.
(d)는 (c)에서 수득된 염소화물과 라세미가 반응하여 에스테르를 형성하는 것을 나타낸다.(d) shows that the chloride obtained in (c) reacts with the racemic to form an ester.
(e)는 (d)에서 수득된 에스테르의 탈아세틸화를 나타낸다.(e) represents deacetylation of the ester obtained in (d).
(f)는 (b)에서 수득된 염소화물과 (e)에서 수득된 페놀의 반응에 의한 라세미 화학물의 형성을 나타낸다.(f) shows the formation of racemic chemicals by the reaction of the chlorides obtained in (b) with the phenols obtained in (e).
본 발명의 반강유전성 액정 조성물은 필수적으로 상기 화학식 (1)의 라세미 화학물 및 상기 화학식 (2)의 반강유전성 액정 조성물로 구성한다. 화학식 (2)의 화합물은 (i) A는 -CF3, r은 1, s는 5 내지 8의 정수이며, p는 2 또는 4, 또는 (ii) A는 -CH3, r은 0이며 p는 4내지 6인 화학식 (2)의 화합물이 특히 바람직하며, 상기 화합물을 함유하는 조성물은 다양한 물리적 특성에서 양호하게 균형되어 있기 때문이다.The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention consists essentially of the racemic chemical of Formula (1) and the antiferroelectric liquid crystal composition of Formula (2). Compounds of formula (2) include (i) A is -CF 3 , r is 1, s is an integer from 5 to 8, p is 2 or 4, or (ii) A is -CH 3 , r is 0 and p Compounds of formula (2) wherein 4 are 6 to 6 are particularly preferred because the compositions containing said compounds are well balanced in various physical properties.
본 발명에서 사용되는 화학식 (2)의 반강유전성 액정 화합물은 하기 방법에서 나타낸 것과 같이 용이하게 제조될 수 있다. 예를 들어, A = CF3, p = 2, r = 1 및 s = 5인 화학식 (2)의 화합물은 하기 방법에 의해 제조된다.The antiferroelectric liquid crystal compound of formula (2) used in the present invention can be easily prepared as shown in the following method. For example, a compound of formula (2) wherein A = CF 3 , p = 2, r = 1 and s = 5 is prepared by the following method.
(a) AcO=Ph(Z)-COOH + SOCl2→ AcO-Ph(Z)-COCl(a) AcO-Ph (Z) -COOH + SOCl 2- > AcO-Ph (Z) -COCl
(b) (a) + HOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 (b) (a) + HOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5
→ AcO-Ph(Z)-COOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 ¡Æ AcO-Ph (Z) -COOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC2H 5
(c) (b) + Ph-CH2NH2 (c) (b) + Ph-CH 2 NH 2
→HO-Ph(Z)-COOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 → HO-Ph (Z) -COOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5
(d) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl2→ RO-Ph-Ph-COCl(d) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl 2- > RO-Ph-Ph-COCl
(e) (b) + (d) → 반강유전성 액정 화합물(e) (b) + (d) → antiferroelectric liquid crystal compound
상기 식에서, AcO-는 아세틸기, -Ph(Z)는 불소가 치환될 수 있는 1,4-페닐렌기, Ph-는 페닐기, -Ph-는 1,4-페닐렌기이며 C*는 비대칭 탄소원자이다.In the above formula, AcO- is an acetyl group, -Ph (Z) is a 1,4-phenylene group which can be substituted with fluorine, Ph- is a phenyl group, -Ph- is a 1,4-phenylene group and C * is an asymmetric carbon atom to be.
(a)는 불소치환된 또는 비치환된 p-아세톡시벤조산과 염화티오닐의 염소화를 나타낸다.(a) shows the chlorination of fluorine-substituted or unsubstituted p-acetoxybenzoic acid with thionyl chloride.
(b)는 (a)에서 수득된 염소화물과 알콜이 반응하여 에스테르를 형성하는 것을 나타낸다.(b) shows that the chloride obtained in (a) reacts with an alcohol to form an ester.
(c)는 (b)에서 수득된 에스테르의 탈아세틸화를 나타낸다.(c) shows the deacetylation of the ester obtained in (b).
(d)는 알킬옥시비페닐카르복실산의 염소화를 나타낸다.(d) shows the chlorination of alkyloxybiphenylcarboxylic acid.
(e)는 (c)에서 수득된 페놀과 (d)에서 수득된 염소화물과의 반응에 의한 액정의 형성을 나타낸다.(e) shows the formation of a liquid crystal by reaction of the phenol obtained in (c) with the chloride obtained in (d).
본 발명의 반강유전성 액정 조성물은 필수적으로 화학식 (1)의 라세미 화합물 및 화학식 (2)의 반강유전성 액정 화합물로 구성한다. 구체적으로, 전체 조성물에 대해 화학식 (1) 및 (2)의 화합물의 총량은 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 80%이다.The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention consists essentially of the racemic compound of formula (1) and the antiferroelectric liquid crystal compound of formula (2). Specifically, the total amount of compounds of the formulas (1) and (2) is at least 70%, preferably at least 80% with respect to the total composition.
화학식 (1)의 화합물 : 화학식 (2)의 화합물 혼합비는 몰비로,바람직하게는 1 : 99 내지 60 : 40, 특히 바람직하게는 5 : 95 내지 50 : 50 이다.The compound mixing ratio of the compound of the formula (1): The compound of the formula (2) is in a molar ratio, preferably 1:99 to 60:40, particularly preferably 5:95 to 50:50.
추가로, 하기의 것들이 또한 본 발명에서 발견되었다. 화학식 (2)의 한가지 화합물 또는 적어도 두가지 화합물을 사용할 수 있는 동안, 화학식 (2)의 화합물로서 화학식 (2)의 적어도 두 개의 화합물의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, (i) A는 -CF3, r은 1, s는 5 내지 8의 정수이며, p는 2 또는 4인 화학식 (2)의 화합물 및 (ii) A는 -CH3, r은 0이며 p는 4내지 6의 정수인 화학식 (2)의 화합물의 혼합물을 사용하는 것이 특히 바람직하며, 배향 특성 및 급준성이 우수하며 높은 콘트라스트를 나타내는 액정 표시 수자를 수득할 수 있기 때문이다.In addition, the followings were also found in the present invention. While one compound of formula (2) or at least two compounds can be used, it is preferred to use a mixture of at least two compounds of formula (2) as compounds of formula (2), wherein (i) A is -CF 3 , r is 1, s is an integer of 5 to 8, p is 2 or 4, and (ii) A is -CH 3 , r is 0 and p is an integer of 4 to 6 It is particularly preferable to use a mixture of the compounds of), and it is possible to obtain a liquid crystal display number which is excellent in the orientation characteristic and steepness and exhibits high contrast.
본 발명의 반강유전성 액정 조성물이 적어도 하나의 스메크틱(smectic) A상 및 0 내지 40℃의 온도 범위에서 반강유전상을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 반강유전성 액정 조성물은 한 쌍의 전극 기판에 배치된 조성물을 이용하여 반강유전성 액정 표시 수자에서 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention has at least one smectic A phase and an antiferroelectric phase in a temperature range of 0 to 40 ° C. The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention is preferably used in antiferroelectric liquid crystal display digits using a composition disposed on a pair of electrode substrates.
[실시예]EXAMPLE
본 발명은 이후의 실시예를 참조하여 설명할 것이고, 본 발명은 여기에 제한되지 않는다.The invention will be described with reference to the following examples, which are not intended to limit the invention.
[실시예 1]Example 1
4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노닐옥시벤조산염의 제조(화학식 (1) : m = 9, X1= X2= Y1= Y2= H, n = 6(E1))Preparation of 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, X 1 = X 2 = Y 1 = Y 2 = H, n = 6 ( E1))
(1) 4-데카노닐옥시벤조산의 제조(1) Preparation of 4-decanoyloxybenzoic acid
p-히드록시벤조산 12.7g을 디클로로메탄 150㎖에 첨가하고, 생성된 현탁액을 트리에틸아민 10.2g(0.0917 몰)에 첨가한다. 혼합물을 교반하여 균일 용액을 형성한다. 상기 용액에 디클로로메탄을 환류하지 않는 적당한 비율로 염화데카노일 18.3g(0.096 몰)을 첨가한다. 그 다음, 4-디메틸아미노피리딘 1.0g(0.0085 몰)을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 밤새 교반한다. 1N 염산을 생성 반응 혼합물을 에테르로 추출한다. 에테르는 증발되고, 조생성물을 헥산으로 세정하고 건조시켜 목적물로서 의도된 카르복실산 19.4g(수율 85%)을 얻는다.12.7 g of p-hydroxybenzoic acid is added to 150 mL of dichloromethane and the resulting suspension is added to 10.2 g (0.0917 mol) of triethylamine. The mixture is stirred to form a homogeneous solution. To the solution is added 18.3 g (0.096 mol) of decanoyl chloride in an appropriate proportion without refluxing dichloromethane. Then 1.0 g (0.0085 mol) of 4-dimethylaminopyridine is added and the mixture is stirred overnight at room temperature. The resulting reaction mixture is extracted with ether. The ether is evaporated and the crude product is washed with hexane and dried to give 19.4 g (85% yield) of the intended carboxylic acid as the desired product.
(2) 4-아세톡시-1-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)벤젠의 제조(2) Preparation of 4-acetoxy-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene
염화티오닐 60㎖를 40아세톡시벤조산 10.8g(0.06 몰)에 첨가하고, 혼합물을 7시간 동안 환류하에 반응시킨다. 그 다음, 과량의 염화티오닐을 증발시키고, 피리딘 10㎖ 및 1,2-옥탄올 5.24g(0.0402 몰)을 적가한다. 적가후, 혼합물을 하루동안 실온에서 교반하고, 그 다음 반응 혼합물을 에테르 20㎖로 희석시킨다. 유기층을 연속적으로 희석된 염산, 1N 수산화나트륨 수용액 및 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매는 증발되고, 용매로 헥산/아세트산 에틸을 이용한 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 생성된 조 목적물을 정제하여 목적물 10.6g(수율 90%)을 얻는다.60 ml of thionyl chloride is added to 10.8 g (0.06 mol) of 40 acetoxybenzoic acid, and the mixture is reacted under reflux for 7 hours. Excess thionyl chloride is then evaporated and 10 ml of pyridine and 5.24 g (0.0402 mol) of 1,2-octanol are added dropwise. After the dropwise addition, the mixture is stirred for one day at room temperature, and then the reaction mixture is diluted with 20 ml of ether. The organic layer is washed with successively diluted hydrochloric acid, 1N aqueous sodium hydroxide solution and water, and dried over magnesium sulfate. The solvent is evaporated and the crude product produced by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as the solvent is purified to give 10.6 g (90% yield) of the target product.
(3) 4-히드록시-1-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)벤젠의 제조(3) Preparation of 4-hydroxy-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene
상기 (2)에서 수득된 화합물 10.6g(0.0361 몰)을 에탄올 250㎖에 용해시키고, 벤질아민 7.74g(0.0772 몰)을 적가한다. 혼합물을 하루동안 실온에서 교반하고, 그 다음 에테르 300㎖로 희석하며, 연속적으로 희석된 염산 및 물로 세정하고 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 증발시키고, 그 다음 단리정제를 위해 실리카겔 칼럼 크로마트그래피를 사용하여 목적물 8.9g(수율 98%)을 얻는다.10.6 g (0.0361 mol) of the compound obtained in the above (2) is dissolved in 250 ml of ethanol, and 7.74 g (0.0772 mol) of benzylamine is added dropwise. The mixture is stirred at room temperature for one day, then diluted with 300 ml of ether, washed with successively diluted hydrochloric acid and water and dried over magnesium sulfate. The solvent is evaporated and then 8.9 g (98% yield) of the desired product is obtained using silica gel column chromatography for isolation purification.
(4) 4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-n-데카노일옥시벤조산의 제조(4) Preparation of 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-n-decanoyloxybenzoic acid
15㎖ 양의 염화티오닐을 상기 (3)에서 수득된 화합물 3.1mmol에 첨가하고, 혼합물을 5시간 동안 가열하면서 환류시킨다. 과량의 염화티오닐을 증발하고, 그 다음, 피리딘 2㎖ 및 상기 (3)에서 수득된 화합물 2.12mmol을 첨가하며, 혼합물을 10시간 동안 실온에서 반응시킨다.15 ml of thionyl chloride is added to 3.1 mmol of the compound obtained in (3) above, and the mixture is refluxed with heating for 5 hours. Excess thionyl chloride is evaporated, then 2 ml of pyridine and 2.12 mmol of the compound obtained in (3) are added and the mixture is allowed to react for 10 hours at room temperature.
반응 종결후, 반응 혼합물을 에테르 300㎖로 희석하고 연속적으로 희석된 염산, 1N 탄산나트륨 수용액 및 물로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨다. 그 다음, 용매를 증발시키고, 단리정제를 위해 실리카겔 크로마토그래피를 사용하여 목적물 0.96g(수율 87%)을 얻는다.After completion of the reaction, the reaction mixture is diluted with 300 ml of ether and washed with successively diluted hydrochloric acid, 1N aqueous sodium carbonate solution and water, and the organic layer is dried over magnesium sulfate. The solvent is then evaporated and silica gel chromatography is used for isolation to afford 0.96 g (87% yield) of the desired product.
[실시예 2~7]EXAMPLES 2-7
3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) : m = 9, X1= X2= Y1= H, Y2= F, n = 6 (E2)), 4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 2-플루오로-4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) : m = 9, X1= Y2= Y1= H, X2= F, n = 6 (E3)), 4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 3-플루오로-4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) : m = 9, X2= X1= Y2= H, Y1= F, n = 6 (E4)), 2-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) m = 9, X1= X2= Y2= H, Y1= F, n = 6 (E5)), 2-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 2-플루오로-4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) m = 9, X1= X2= H, Y2= Y1= F, n = 6 (E6)), 및 2-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 3-플루오로-4-데카노일옥시벤조산염(화학식 (1) m = 9, X1= Y1= H, X2= Y2= F, n = 6 (E7))의 제조3-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F , n = 6 (E2)), 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 2-fluoro-4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, X 1 = Y 2 = Y 1 = H, X 2 = F, n = 6 (E3)), 4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 3-fluoro-4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, X 2 = X 1 = Y 2 = H, Y 1 = F, n = 6 (E4)), 2-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxy Benzoate (Formula (1) m = 9, X 1 = X 2 = Y 2 = H, Y 1 = F, n = 6 (E5)), 2-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl ) Phenyl = 2-fluoro-4-decanoyloxybenzoate (Formula (1) m = 9, X 1 = X 2 = H, Y 2 = Y 1 = F, n = 6 (E6)), and 2 -Fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 3-fluoro-4-decanoyloxybenzoate (Formula (1) m = 9, X 1 = Y 1 = H, X 2 = Y Preparation of 2 = F, n = 6 (E7))
필요시 벤젠상에서 불소로 치환되는 p-히드록시벤조산 또는 4-아세톡시 벤조산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 목적물을 수득한다.The desired product is obtained in the same manner as in Example 1 except for using p-hydroxybenzoic acid or 4-acetoxy benzoic acid which is substituted with fluorine on benzene if necessary.
표 1은 실시예 1 내지 7에서 수득된 목적물의 1H-NMR 데이타를 나타내며, 이것의 화학 구조는 (E1) 내지 (E7)에 의해 표시된다.Table 1 shows the 1 H-NMR data of the target compounds obtained in Examples 1 to 7, whose chemical structures are represented by (E1) to (E7).
[표 1]TABLE 1
[비교예 1]Comparative Example 1
하기 화합물의 반강유전성 액정 화합물 (2A, 2B)을 화합물 (2A)/화합물 (2B) 혼합비 70/30(몰비)으로 혼합하여 반강유전성 액정 조성물을 얻는다. 표 2는 수득된 조성물을 상계열을 나타낸다.The antiferroelectric liquid crystal compounds (2A, 2B) of the following compounds are mixed in a compound (2A) / compound (2B) mixing ratio 70/30 (molar ratio) to obtain an antiferroelectric liquid crystal composition. Table 2 shows the sequence obtained of the obtained composition.
2A : C9H19O-Ph-Ph-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CH3)(CH2)5OC2H5 2A: C 9 H 19 O-Ph-Ph-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CH 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5
(화학식 (2) : R = C9H19, Z = F, A = CF3, r = 1, s = 5, p = 2)(Formula (2): R = C 9 H 19 , Z = F, A = CF 3 , r = 1, s = 5, p = 2)
2B : C8H17O-Ph-Ph-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CH3)C5H11 2B: C 8 H 17 O-Ph-Ph-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CH 3 ) C 5 H 11
(화학식 (2) : R = C8H17, Z = F, A = CF3, r = 0, p = 5)(Formula (2): R = C 8 H 17 , Z = F, A = CF 3 , r = 0, p = 5)
60℃에서 상기 반강유전성 액정 조성물에 삼각파전압을 가하는 경우, 도 4에서 나타낸 것과 같이 이것은 가한 전압에 대해 광학 응답 히스테리시스를 갖고, 거대한 히스테리시스의 변형이 관찰된다. 추가로, 60℃에서 조성물의 자발분극 및 반강유전상태에서 강유전상태로의 전이에서 응답 시간을 측정한다. 표 3은 결과를 나타낸다. 상기 광학 응답 히스테리시스, 응답 시간 및 자발분극은 하기와 같이 측정된다.When a triangular wave voltage is applied to the antiferroelectric liquid crystal composition at 60 ° C., as shown in FIG. 4, it has optical response hysteresis with respect to the applied voltage, and a deformation of a huge hysteresis is observed. In addition, the response time is measured at 60 ° C. in the spontaneous polarization of the composition and the transition from antiferroelectric to ferroelectric. Table 3 shows the results. The optical response hysteresis, response time and spontaneous polarization were measured as follows.
고무처리된 폴리이미드 박막(30㎚)을 갖는 ITO 전극의 액정셀(셀두께 2㎛)을 액정과 등방상 상태에서 충진한다. 그 다음, 셀을 1.0℃/분의 속도로 점진적으로 냉각시켜 액정을 배향한다. 셀을 직교하는 편향판간에 배치하여 액정의 층방향을 분석기 또는 편향판에 평행하게 한다.A liquid crystal cell (cell thickness 2 mu m) of an ITO electrode having a rubberized polyimide thin film (30 nm) is filled in an isotropic state with a liquid crystal. The cell is then gradually cooled at a rate of 1.0 ° C./min to orient the liquid crystal. The cells are arranged between orthogonal deflection plates so that the layer direction of the liquid crystal is parallel to the analyzer or deflection plate.
주파수 30㎒의 A±30V 삼각파전압을 셀에 가하고, 광전자증배관을 액정 조성물의 투과 광량의 변화를 측정하는 광학 응답 히스테리시스를 얻는다.An A ± 30V triangular wave voltage having a frequency of 30 MHz is applied to the cell, and an optical response hysteresis is obtained in which a photomultiplier tube measures a change in the amount of transmitted light of the liquid crystal composition.
반강유전상에서 강유전상으로의 전이에서 응답 시간은 주파수 10㎐를 갖는 30V 전압을 가하면서 최대 투과율 100%, 및 최소 투과율 0%인 경우, 10% 내지 90% 투과율의 변화에 필요한 시간이 되는 것으로 정의된다.In the transition from antiferroelectric phase to ferroelectric phase, the response time is defined as the time required to change the transmittance of 10% to 90% at 100% maximum transmittance and 0% minimum transmittance while applying a 30V voltage having a frequency of 10 Hz. do.
자발분극은 60℃에서 25V 삼각파를 가하고 분극반전전류를 측정하여 구한다.Spontaneous polarization is obtained by applying a 25V triangle wave at 60 ° C and measuring the polarization inversion current.
[비교예 2]Comparative Example 2
하기 화합물의 광학 활성 화합물(3A)을 추가로 60/20/20의 2A/2B/3A 혼합비(몰비)로 비교예 1에서 사용된 반강유전성 액정 화합물(2A, 2B)과 혼합하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 조성물의 상계열, 광학 응답 히스테리시스, 자발분극 및 응답 시간을 측정한다.An optically active compound (3A) of the following compound was further mixed with a semiferroelectric liquid crystal compound (2A, 2B) used in Comparative Example 1 at a 2A / 2B / 3A mixing ratio (molar ratio) of 60/20/20, and Comparative Example 1 The sequence, optical response hysteresis, spontaneous polarization and response time of the composition are measured in the same manner as.
표 2 및 3은 결과를 나타낸다.Tables 2 and 3 show the results.
3A : C9H19O-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CH3)C6H13(R 체)3A: C 9 H 19 O-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CH 3 ) C 6 H 13 (R sieve)
도 4는 조성물의 광학 응답 히스테리시스를 나타낸다.4 shows the optical response hysteresis of the composition.
도 4에서 나타낸 것과 같이, 3A 첨가에 의해 조성물의 광학 히스테리시스가 향상되는 동안, 응답 속도는 감소한다.As shown in FIG. 4, while the optical hysteresis of the composition is improved by the addition of 3A, the response speed decreases.
[실시예 8]Example 8
실시예 5에서 수득된 라세미 화합물(E5)을 56/24/20의 2A/2B/E5 혼합비로 반강유전성 액정 화합물(2A, 2B)과 혼합하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 조성물의 상계열, 광학 응답 히스테리시스, 자발분극 및 응답 시간을 측정한다.The racemic compound (E5) obtained in Example 5 was mixed with the semiferroelectric liquid crystal compounds (2A, 2B) at a 2A / 2B / E5 mixing ratio of 56/24/20, and the sequence of the composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 1. Optical response hysteresis, spontaneous polarization and response time are measured.
표 2 및 3은 결과를 나타낸다.Tables 2 and 3 show the results.
추가로, 도 5는 조성물의 광학 응답 히스테리시스를 나타낸다.In addition, FIG. 5 shows the optical response hysteresis of the composition.
도 5에서 나타낸 것과 같이, 조성물의 광학 히스테리시스가 향상되고 비록 이것의 자발분극은 약 반이라도, 고속 응답성을 나타낸다.As shown in FIG. 5, the optical hysteresis of the composition is improved and although its spontaneous polarization is about half, it exhibits fast response.
[표 2]TABLE 2
표 2에서, ( )내의 수는 전이온도(단위:℃)이며, Cr은 결정상, SCA*는 반강유전상, SC*는 강유전상, SA는 스메크틱 A상, 및 I는 등방상을 나타낸다.In Table 2, the number in () is the transition temperature (unit: ° C), Cr is the crystalline phase, SCA * is the antiferroelectric phase, SC * is the ferroelectric phase, SA is the smectic A phase, and I is isotropic phase. .
[표 3]TABLE 3
[실시예 9~13]EXAMPLES 9-13
라세미 화합물(E1, E4, E3, E6 또는 E7) 중의 하나를 56/24/20(몰비)의 2A/2B라세미 화합물 혼합비로, 반강유전성 액정 화합물(2A 및 2B)인 반강유전성 액정 조성물과 혼합하여, 반강유전성 액정 조성물을 얻는다.A semiferroelectric liquid crystal composition which is a semiferroelectric liquid crystal compound (2A and 2B) at a mixture ratio of 2A / 2B racemic compound of 56/24/20 (molar ratio) of one of the racemic compounds (E1, E4, E3, E6 or E7); By mixing, an antiferroelectric liquid crystal composition is obtained.
[실시예 14]Example 14
반강유전성 액정 화합물을 49/21/30(몰비)이 2A/2B/E5 혼합비로 라세미 화합물(E5)과 혼합하고, 반강유전성 액정 조성물을 얻는다.49/21/30 (molar ratio) mixes a semiferroelectric liquid crystal compound with a racemic compound (E5) in a 2A / 2B / E5 mixing ratio, and obtains a semiferroelectric liquid crystal composition.
실시예 9 내지 14내지 수득된 반강유전성 액정 조성물을 상계열, 광학 응답 히스테리시스, 자발분극 및 응답 각각에 대해 측정한다. 표4 및 5는 결과를 나타낸다.The antiferroelectric liquid crystal compositions obtained in Examples 9 to 14 are measured for phase series, optical response hysteresis, spontaneous polarization and response, respectively. Tables 4 and 5 show the results.
삼각 전압을 60℃에서 가하는 경우 반강유전성 액정 조성물을 가한 전압에 관해서 광학 응답 히스테리시스에 대한 측정을 한다. 비교예 1에서 수득된 조성물은 큰 히스테리시스의 변형을 나타내는 동안, 상기 실시예에서 수득된 조성물은 감소된 급준성을 나타낸다.When the triangular voltage is applied at 60 ° C., the optical response hysteresis is measured with respect to the voltage to which the antiferroelectric liquid crystal composition is applied. While the composition obtained in Comparative Example 1 shows a deformation of large hysteresis, the composition obtained in this Example shows reduced steepness.
60℃에서 25V의 삼각파를 가하면서 분극반전전류를 측정하여 자발분극을 구한다.The spontaneous polarization is obtained by measuring the polarization inversion current while applying a triangular wave of 25V at 60 ° C.
[표 4]TABLE 4
표 3에서, ( )내의 값은 전이온도(단위:℃)를 나타내고, Cr은 결정상, SCA*는 반강유전상, SC*는 강유전상, SA는 스메쿠틱 A상, 및 I는 등방상을 표시한다.In Table 3, the values in () represent the transition temperature (unit: ° C), Cr is the crystalline phase, SCA * is the antiferroelectric phase, SC * is the ferroelectric phase, SA is the smectic A phase, and I is isotropic phase. do.
[표 5]TABLE 5
[실시예 15]Example 15
3-플루오로-4-(1-메틸부틸옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노일옥시벤조산염의 제조Preparation of 3-fluoro-4- (1-methylbutyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxybenzoate
(1) 4-데카노일옥시벤조산의 제조(1) Preparation of 4-decanoyloxybenzoic acid
p-히드록시벤조산 12.7g(0.0917 몰)을 디클로로메탄 150㎖에 첨가하고, 트리에틸아민 10.2g(0.0917 몰)을 생성 현탁액에 첨가한다. 균일 용액을 형성할 때까지 혼합물을 교반한다. 디클로로메탄을 환류하지 않는 적당한 비율로 염화 데카노일 18.3g(0.096 몰)을 상기 용액에 첨가한다. 그 다음, 4-디메틸아미노피리딘 1.0g(0.0085 몰)을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 밤새 교반한다.12.7 g (0.0917 mol) of p-hydroxybenzoic acid are added to 150 mL of dichloromethane and 10.2 g (0.0917 mol) of triethylamine are added to the resulting suspension. The mixture is stirred until a homogeneous solution is formed. 18.3 g (0.096 mol) of decanoyl chloride is added to the solution in an appropriate proportion without refluxing dichloromethane. Then 1.0 g (0.0085 mol) of 4-dimethylaminopyridine is added and the mixture is stirred overnight at room temperature.
1N 염산을 생성 반응 혼합물을 첨가하고, 혼합물을 에테르로 추출한다. 에테르를 증발하고, 생성된 조 생성물을 헥산으로 세정하고 건조시켜 목적물로서 의도된 카르복실산 19.4g(수율 85%)을 얻는다.1N hydrochloric acid is added to the resulting reaction mixture and the mixture is extracted with ether. The ether is evaporated and the resulting crude product is washed with hexane and dried to give 19.4 g (85% yield) of the intended carboxylic acid as the desired product.
(2) 4-아세톡시-2-플루오로-1-(1-메틸부틸옥시카르보닐)벤젠의 제조(2) Preparation of 4-acetoxy-2-fluoro-1- (1-methylbutyloxycarbonyl) benzene
염화 티오닐 60㎖를 4-아세톡시-2-플루오로-벤조산 10.8g(0.06 몰)에 첨가하고 혼합물을 7시간 동안 환류하에서 반응시킨다. 그 다음, 과량의 염화 티오닐을 증발시키고, 그 다음, 피리딘 10㎖ 및 2-펜탄올 3.5g(0.0402 몰)을 적가한다.60 ml of thionyl chloride is added to 10.8 g (0.06 mol) of 4-acetoxy-2-fluoro-benzoic acid and the mixture is reacted under reflux for 7 hours. Excess thionyl chloride is then evaporated and then 10 ml of pyridine and 3.5 g (0.0402 mol) of 2-pentanol are added dropwise.
적가후, 혼합물을 하루동안 실온에서 교반하고, 그 다음, 반응 혼합물을 에테르 200㎖로 희석한다. 유기층을 연속적으로 희석된 염산, 1N 수산화나트륨 수용액 및 물로 세정하며, 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 증발시키고, 용매로서 헥산/아세트산 에틸을 이용하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 생성된 조 목적물을 정제하여 목적물 10.8g(수율 90%)을 얻는다.After the dropwise addition, the mixture is stirred at room temperature for one day, and then the reaction mixture is diluted with 200 ml of ether. The organic layer was washed with successively diluted hydrochloric acid, 1N aqueous sodium hydroxide solution and water, and dried over magnesium sulfate. The solvent is evaporated and the crude target product produced by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as solvent is purified to give 10.8 g (90% yield) of the target product.
(3) 3-플루오로-4-히드록시-1-(1-메틸부틸옥시카르보닐)벤젠의 제조(3) Preparation of 3-fluoro-4-hydroxy-1- (1-methylbutyloxycarbonyl) benzene
상기 (2)에서 수득된 화합물 9.7g(0.0361 몰)을 에탄올 250㎖에 용해시키고, 벤질아민 7.74g(0.0772 몰)을 적가한다. 추가로 혼합물을 실온에서 하루동안 교반하고, 그 다음 에테르 300㎖로 희석하며, 연속적으로 희석된 염산 및 물로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 증발시키고, 그 다음, 단리정제를 위해 실리카겔 칼럼 크로마토그래피를 사용하여 목적물 8.0g(수율 98%)을 얻는다.9.7 g (0.0361 mol) of the compound obtained in the above (2) is dissolved in 250 ml of ethanol, and 7.74 g (0.0772 mol) of benzylamine is added dropwise. The mixture is further stirred at room temperature for one day, then diluted with 300 ml of ether, washed with successively diluted hydrochloric acid and water and then dried over magnesium sulfate. The solvent is evaporated and then 8.0 g (98% yield) of the desired product is obtained using silica gel column chromatography for isolation.
(4) 3-플루오로-4-(1-메틸부틸옥시카르보닐)페닐 = 4-n-데카노일옥시벤조산염의 제조(4) Preparation of 3-fluoro-4- (1-methylbutyloxycarbonyl) phenyl = 4-n-decanoyloxybenzoate
염화 티오닐 15㎖를 상기 (1)에서 수득된 화합물 3.1mmol에 첨가하고, 혼합물을 5시간 동안 가열하에서 교반한다. 과량의 염화 티오닐을 증발시키고, 그 다음, 피리딘 2㎖ 및 상기 (3)에서 수득된 화합물 2.12mmol을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 10시간 동안 반응시킨다. 반응 종결후, 반응 혼합물을 에테르 300㎖로 희석시키고 연속적으로 희석된 염산, 1N 탄산나트륨 수용액 및 물로 세정하며, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨다. 그 다음, 용매를 증발시키고, 단리를 위해 실리카겔 칼럼 크로마토그래피를 사용하여 목적물 9.2g(1.84mmol, 수율 87%)을 얻는다.15 ml of thionyl chloride is added to 3.1 mmol of the compound obtained in (1) above, and the mixture is stirred under heating for 5 hours. Excess thionyl chloride is evaporated, then 2 ml of pyridine and 2.12 mmol of the compound obtained in (3) above are added and the mixture is allowed to react at room temperature for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture is diluted with 300 ml of ether and washed with successively diluted hydrochloric acid, 1N aqueous sodium carbonate solution and water, and the organic layer is dried over magnesium sulfate. The solvent is then evaporated and 9.2 g (1.84 mmol, 87% yield) of the desired product is obtained using silica gel column chromatography for isolation.
[실시예 16~21][Examples 16-21]
실시예 16 : 3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 9, n = 5, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E9))Example 16 Preparation of 3-Fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, n = 5, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E9))
실시예 17 : 3-플루오로-4-(1-메틸노닐옥시카르보닐)페닐 = 4-데카노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 9, n = 8, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E10))Example 17 Preparation of 3-fluoro-4- (1-methylnonyloxycarbonyl) phenyl = 4-decanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 9, n = 8, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E10))
실시예 18 : 3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-부타노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 3, n = 6, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E11))Example 18 Preparation of 3-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-butanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 3, n = 6, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E11))
실시예 19 : 3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-헥사노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 5, n = 6, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E12))Example 19 Preparation of 3-fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-hexanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 5, n = 6, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E12))
실시예20 : 3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-옥타노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 7, n = 6, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E13))Example 20 Preparation of 3-Fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-octanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 7, n = 6, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E13))
실시예 21 : 3-플루오로-4-(1-메틸헵틸옥시카르보닐)페닐 = 4-운데카노일옥시벤조산염의 제조 (화학식 (1) : m = 10, n = 6, X1= X2= Y1= H, Y2= F (E14))Example 21 Preparation of 3-Fluoro-4- (1-methylheptyloxycarbonyl) phenyl = 4-undecanoyloxybenzoate (Formula (1): m = 10, n = 6, X 1 = X 2 = Y 1 = H, Y 2 = F (E14))
실시예 16 내지 21에서의 화합물은 실시예 15에서와 동일한 방법으로 수득되었다.The compound in Examples 16 to 21 was obtained by the same method as in Example 15.
표 6은 실시예 15 내지 21에서 수득된 목적물의 NMR 데이타를 나타내며, 이것의 화학 구조는 (E8) 내지 (E14)에 의해 표시된다.Table 6 shows the NMR data of the target product obtained in Examples 15 to 21, the chemical structure of which is represented by (E8) to (E14).
[표 6]TABLE 6
[실시예 22~28][Examples 22-28]
실시예 15 내지 21에서 수득딘 라세미 화합물(E8) 내지 (E14)를 비교예 1에서 사용된 것들과 같이 동일한 반강유전성 액정 화합물(2A 및 2B)를 함유하는 조성물과 56/24/20 (몰비)의 2A/2B라세미 화합물 혼합비로, 각각 혼합하여 반강유전성 액정 화합물을 얻는다.The racemic compounds (E8) to (E14) obtained in Examples 15 to 21 and 56/24/20 (molar ratio) with a composition containing the same antiferroelectric liquid crystal compounds (2A and 2B) as those used in Comparative Example 1 In each of the 2A / 2B racemic compound mixing ratios), they are mixed to obtain a semiferroelectric liquid crystal compound.
비교예 1에서와 동일한 방법으로 수득된 조성물의 상계열, 광학 응답 히스테리시스, 자발분극 및 응답 시간을 측정한다. 표 7은 참조로서 비교예 1의 결과와 함께 결과를 나타낸다.The phase sequence, optical response hysteresis, spontaneous polarization and response time of the composition obtained in the same manner as in Comparative Example 1 were measured. Table 7 shows the result with the result of the comparative example 1 as a reference.
비록 조성물의 자발분극은 상당히 감소하였지만, 실시예 22 내지 28에서 수득된 모든 조성물은 광학 히스테리시스에서 개선되었고, 고속응답성을 나타낸다.Although the spontaneous polarization of the composition was significantly reduced, all of the compositions obtained in Examples 22-28 improved in optical hysteresis and exhibit fast response.
[표 7]TABLE 7
표 7의 상계열에서, ( ) 값은 전이온도(℃)를 나타내고, Cr은 결정상, SCA*는 반강유전상, SC*는 강유전상, SA는 스메쿠틱 A상, 및 I는 등방상을 표시한다.In the phase series of Table 7, () values indicate transition temperature (° C), Cr is crystalline phase, SCA * is antiferroelectric phase, SC * is ferroelectric phase, SA is smectic A phase, and I is isotropic phase. do.
[실시예 29]Example 29
본 발명에서 화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 선택된 하기 화합물 (i) 내지 (iii) 및 하기 화합물 (iv)를 혼합하여 조성물을 제조하고, 조성물은 상계열, 응답시간, 경사각, 반강유전상태에서의 광노출 및 급준성에 대해 측정한다. 표 8 및 9는 결과를 나타낸다.In the present invention, a compound is prepared by mixing the following compounds (i) to (iii) and the following compound (iv) selected from the compounds of the formulas (1) and (2), wherein the composition has a phase sequence, response time, tilt angle, and antiferroelectric. Measure for light exposure and steepness in the state. Tables 8 and 9 show the results.
상기 식에서, -Ph-는 1,4-페닐렌기, -Ph(3F)-는 3위치에서 치환된 불소를 함유하는 1,4-페닐렌기, 및 C*비대칭 탄소원자를 나타낸다. In the formula, -Ph- represents a 1,4-phenylene group, -Ph (3F)-represents a 1,4-phenylene group containing a fluorine substituted at the 3-position, and a C * asymmetric carbon atom.
상계열은 편광현미경을 통한 조직 관칠 및 DSC 측정에 의해 구한다. 응답시간, 경사각, 광노출 및 급준성은 하기와 같이 구한다.Phase series are obtained by tissue challenge and DSC measurements via a polarizing microscope. Response time, tilt angle, light exposure and steepness are obtained as follows.
고무처리된 폴리이미드 박막을 가진 ITO 전극의 액정셀(셀 두께 2㎛)에 등방상의 상태에서 상기 화합물을 충진한다. 그 다음, 셀은 1℃/분의 비율로 완만하게 냉각되어 액정을 배향한다. 셀은 직교된 편향판간에 배치되어 액정의 층방향은 분석기 또는 편향판과 평행하게 한다.The compound is filled in an isotropic state in a liquid crystal cell (cell thickness 2 mu m) of an ITO electrode having a rubber-treated polyimide thin film. The cell is then gently cooled at the rate of 1 ° C./min to orient the liquid crystal. The cells are arranged between orthogonal deflection plates so that the layer direction of the liquid crystal is parallel to the analyzer or deflection plate.
응답시간 (응답시간 I : 반강유전상태에서 강유전상태로의 전환에서)은 주파수 10㎐의 30V 삼각파전압을 가하면서 최대 투과율 100%, 및 최소 투과율 0%인 경우, 10% 내지 90% 투과율의 변화에 필요한 시간이 되는 것으로 정의된다.Response time (response time I: transition from antiferroelectric to ferroelectric) is a change of 10% to 90% transmittance at 100% maximum transmittance and 0% minimum transmittance with a 30V triangular wave voltage of frequency 10 Hz. It is defined as the time required for.
경사각은 30℃에서 시험셀에 주파수 30㎐의 ±30V 삼각파전압을 가하고, 암시야(暗視野)를 발견할 때까지 시험셀을 회전 및 회전각의 측정에 의해 구한다.The inclination angle is applied to the test cell at 30 ° C by applying a ± 30V triangular wave voltage having a frequency of 30 Hz, and measuring the rotation of the test cell until the dark field is found.
광노출 (반강유전상태에서의 광투과율)은 하기와 같이 구한다.Light exposure (light transmittance in antiferroelectric state) is obtained as follows.
시험셀을 30℃까지 냉각시키고, 주파수 30㎐의 ±30V 구(矩)형파 전압을 5분 동안 가하여 지그재그 결합을 감소시킨다. 추가로, 셀을 통해 투과된 광량을 광전자증배기로 검출하고, 스위칭에서 발생된 양쪽 반강유전상태에서 투과된 광량은 등가가 되도록 시험셀을 회전한다.Cool the test cell to 30 ° C and reduce the zig-zag coupling by applying a ± 30V sphere-wave voltage at a frequency of 30 Hz for 5 minutes. In addition, the amount of light transmitted through the cell is detected by a photomultiplier, and the test cell is rotated so that the amount of light transmitted in both antiferroelectric states generated in the switching is equivalent.
전압을 가한후, 반강유전상태에서 투과된 광량을 광전자증배기로 측정한다. 추가로 30V 직류전압을 셀에 가하여 조성물을 강유전상태로 만들고, 이상태에서 투과된 광량은 광전자증배기로 측정된다.After applying a voltage, the amount of light transmitted in the antiferroelectric state is measured with a photomultiplier. In addition, a 30V direct current voltage was applied to the cell to make the composition ferroelectric, and the amount of light transmitted in this state was measured with a photomultiplier.
그 다음, 공(空)셀을 직교된 편향판간에 배치하고, 투과된 광량을 유사하게 측정한다.Then, empty cells are placed between orthogonal deflection plates, and the amount of transmitted light is similarly measured.
상기 투과된 광량은 편광판에 의한 광노출(light leak)로 취급된다. 강유전상태에서 투과된 광량은 100%로, 공셀에 투과된 광량은 0%로 취급하면, 반강유전상태에서 광투과율(광노출)을 구한다.The transmitted light amount is treated as light leak by the polarizing plate. When the amount of light transmitted in the ferroelectric state is 100% and the amount of light transmitted in the empty cell is 0%, the light transmittance (light exposure) is obtained in the antiferroelectric state.
반강유전상태에서 강유전상태로의 변화의 히스테리시스 곡선에서 주파수 30㎐의 30V 삼각파전압을 시험셀에 가하는 경우, 급준성을 하기와 같이 정의된다.In the hysteresis curve of the transition from the antiferroelectric state to the ferroelectric state, when a 30V triangular wave voltage of 30 kHz is applied to the test cell, steepness is defined as follows.
급준성 = (0.9 - 0.1)/(V90- V10) (단위 : 1/V)Steepness = (0.9-0.1) / (V 90 -V 10 ) (Unit: 1 / V)
V90= 90% 투과율에서의 전압V 90 = voltage at 90% transmittance
V10= 10% 투과율에서의 전압V 10 = voltage at 10% transmittance
상기 방정식을 기준으로 계산하여 수득된 값이 클수록, 액정의 급준성은 더 좋다.The larger the value obtained by calculating based on the above equation, the better the steepness of the liquid crystal.
[실시예 30]Example 30
화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 선택된 하기 화합물 (i) 및 (iii)을 혼합하여 조성물을 제조하고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각, 반강유전상태에서의 광노출 및 급준성에 대해 측정한다. 표 8 및 9는 결과를 나타낸다.The following compounds (i) and (iii) selected from the compounds of the formulas (1) and (2) are mixed to form a composition, the composition being subjected to light exposure and steepness in the phase sequence, response time, tilt angle, antiferroelectric state. Measure for Tables 8 and 9 show the results.
상기 식에서, -Ph-, -Ph(3F)- 및 C*는 실시예 29에서 정의된 것과 같다. Wherein -Ph-, -Ph (3F)-and C * are as defined in Example 29.
[비교예 3]Comparative Example 3
본 발명에서 화학식 (2)의 화합물로부터 선택된 하기 화합물 (i) 및 (ii)을 혼합하여 조성물을 제조하고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각, 반강유전상태에서의 광노출 및 급준성에 대해 측정한다.In the present invention, a compound is prepared by mixing the following compounds (i) and (ii) selected from the compound of formula (2), and the composition is prepared for phase sequence, response time, tilt angle, light exposure and steepness in antiferroelectric state. Measure
표 8 및 9는 결과를 나타낸다.Tables 8 and 9 show the results.
상기 화학식에서, -Ph-, -Ph(3F)- 및 C*는 실시예 29에서 정의된 것과 같다.In the above formulae, -Ph-, -Ph (3F)-and C * are as defined in Example 29.
[표 8]TABLE 8
표 8의 상계열에서, ( ) 값은 전이온도(℃)를 나타내고, Cr은 결정상, SCA*는 반강유전상, SC*는 강유전상, SA는 스메크틱 A상, 및 I는 등방상을 표시한다.In the phase series of Table 8, () values indicate transition temperature (° C), Cr is a crystalline phase, SCA * is an antiferroelectric phase, SC * is a ferroelectric phase, SA is a smectic A phase, and I is an isotropic phase. Display.
[표 9]TABLE 9
[실시예 31]Example 31
본 발명에서 화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 하기 화합물 (i) 내지 (iii)을 선택 및 혼합하여 조성물을 만들고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각 및 반강유전상태에서의 광노출에 대해 측정한다. 표 10 및 11은 결과를 나타낸다.In the present invention, the following compounds (i) to (iii) are selected and mixed from the compounds of the formulas (1) and (2) to form a composition, and the composition is subjected to light exposure in the phase sequence, response time, tilt angle and antiferroelectric state. Measure for Tables 10 and 11 show the results.
상기 화학식에서, -Ph-는 1,4-페닐렌기, -Ph(3F)-는 3위치에서 치환된 불소를 함유하는 1,4-페닐렌기, 및 C*비대칭 탄소원자를 나타낸다.In the formula, -Ph- represents a 1,4-phenylene group, -Ph (3F)-represents a 1,4-phenylene group containing a fluorine substituted at the 3-position, and a C * asymmetric carbon atom.
[실시예 32]Example 32
본 발명에서 화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 하기 화합물 (i) 내지 (iii)을 선택 및 혼합하여 조성물을 만들고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각 및 반강유전상태에서의 광노출에 대해 측정한다. 표 10 및 11은 결과를 나타낸다.In the present invention, the following compounds (i) to (iii) are selected and mixed from the compounds of the formulas (1) and (2) to form a composition, and the composition is subjected to light exposure in the phase sequence, response time, tilt angle and antiferroelectric state. Measure for Tables 10 and 11 show the results.
상기 식에서, -Ph-, -Ph(3F)- 및 C*는 실시예 31에서 정의된 것과 같다.Wherein -Ph-, -Ph (3F)-and C * are as defined in Example 31.
[실시예 33]Example 33
본 발명에서 화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 하기 화합물 (i) 내지 (iii)을 선택 및 혼합하여 조성물을 만들고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각 및 반강유전상태에서의 광노출에 대해 측정한다. 표 10 및 11은 결과를 나타낸다.In the present invention, the following compounds (i) to (iii) are selected and mixed from the compounds of the formulas (1) and (2) to form a composition, and the composition is subjected to light exposure in the phase sequence, response time, tilt angle and antiferroelectric state. Measure for Tables 10 and 11 show the results.
상기 식에서, -Ph-, -Ph(3F)- 및 C*는 실시예 31에서 정의된 것과 같다.Wherein -Ph-, -Ph (3F)-and C * are as defined in Example 31.
[표 10]TABLE 10
[표 11]TABLE 11
[실시예 34]Example 34
본 발명에서 화학식 (1) 및 (2)의 화합물로부터 하기 화합물 (i) 및 (iii)을 선택 및 혼합하여 조성물을 만들고, 조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각 및 반강유전상태에서의 광노출에 대해 측정한다. 표 11 및 12는 결과를 나타낸다.In the present invention, the following compounds (i) and (iii) are selected and mixed from the compounds of the formulas (1) and (2) to make a composition, and the composition is subjected to light exposure in the phase sequence, response time, tilt angle and antiferroelectric state. Measure for Tables 11 and 12 show the results.
화합물 (iv)를 하기 화합물 (iv-B)로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 34의 것들과 동일한 화합물로부터 조성물을 제조한다.A composition is prepared from the same compounds as those in Example 34, except that compound (iv) is replaced with the following compound (iv-B).
(iv-B) C9H19-COO-Ph-COO-Ph(3F)-COO-(CH2)5CH3 (iv-B) C 9 H 19 -COO-Ph-COO-Ph (3F) -COO- (CH 2 ) 5 CH 3
조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각, 반강유전상태에서의 광노출 및 급준성에 대해 측정한다. 표 12 및 13는 결과를 나타낸다.The composition is measured for phase sequence, response time, tilt angle, light exposure and steepness in an antiferroelectric state. Tables 12 and 13 show the results.
[실시예 36]Example 36
화합물 (iii)를 하기 화합물 (iii-B)로 대체하는 것을 제외하고는 실시예 34의 것들과 동일한 화합물로부터 조성물을 제조한다.A composition is prepared from the same compounds as those of Example 34, except that compound (iii) is replaced with the following compound (iii-B).
(iii-B) C7H15-COO-Ph(3F)-COO-Ph(3F)-COO-(CH3)C5H11 (iii-B) C 7 H 15 -COO-Ph (3F) -COO-Ph (3F) -COO- (CH 3 ) C 5 H 11
조성물은 상계열, 응답 시간, 경사각, 반강유전상태에서의 광노출 및 급준성에 대해 측정한다. 표 12 및 13는 결과를 나타낸다.The composition is measured for phase sequence, response time, tilt angle, light exposure and steepness in an antiferroelectric state. Tables 12 and 13 show the results.
[표 12]TABLE 12
[표 13]TABLE 13
본 발명은 신규 라세미 화합물 및 신규 반강유전성 액정 조성물을 제공한다. 본 발명의 반강유전성 액정 조성물은 급준성이 우수한 반강유전성 액정 표시 수자를 제공하며, 넓은 온도 범위에서 반강유전상을 갖고, 고속응답을 나타내며, 이것은 그러므로 고표시품질 및 고콘트라스트를 갖는다.The present invention provides novel racemic compounds and novel antiferroelectric liquid crystal compositions. The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention provides an antiferroelectric liquid crystal display digit with excellent steepness, has an antiferroelectric phase in a wide temperature range, and exhibits a high speed response, which therefore has high display quality and high contrast.
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