KR20050086861A

KR20050086861A - 액정 화합물

Info

Publication number: KR20050086861A
Application number: KR1020057009499A
Authority: KR
Inventors: 피어 키르치; 알렉산더 한; 에이케 포엣치; 볼커 메이어; 마이클 헤크메이어; 멜라니에 클라센-멤머; 조르그 루셈; 크리스티안 호크
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-08-30
Also published as: AU2003302394A1; US7291367B2; JP4711392B2; EP1565540A1; JP5314709B2; TW200418961A; CN101294079A; DE10353658A1; CN1717468A; DE50308290D1; JP2006508150A; EP1565540B1; CN101294079B; WO2004048501A1; US20060061699A1; KR101070102B1; JP2011136998A; ATE374232T1; TWI320054B

Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 액정 화합물, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 이러한 유형의 액정 매질을 포함하는 전기광학 표시장치에 관한 것이다:

화학식 I

상기 식에서,

R¹, R², A¹, A², A³, A⁴, Z¹, Z², Z³, a, b 및 c는 청구의 범위 제 1 항에서 정의한 바와 같다.

Description

액정 화합물{LIQUID-CRYSTALLINE COMPOUNDS}

본 발명은 액정 화합물, 액정 매질, 전기광학 목적을 위한 액정 매질의 용도 및 이 매질을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

액정은 주로 표시장치에서 유전체로서 사용되는데, 이는 이러한 물질의 광학 특성이 작동 전압에 의해 조절될 수 있기 때문이다. 액정을 기재로 하는 전기광학 장치는 당해 기술분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있고, 다양한 효과를 근거로 할 수 있다. 이러한 장치의 예로는 동적 산란을 갖는 셀, DAP(정합상의 변형) 셀, 게스트(guest)/호스트(host) 셀, 비틀어진 네마틱(nematic) 구조를 갖는 TN 셀, STN(초비틀어진 네마틱) 셀, SBE(초복굴절 효과) 셀 및 OMI(광학 모드 간섭) 셀이 있다. 가장 일반적인 표시장치는 샤트-헬프리히(Schadt-Helfrich) 효과를 근거로 하고 있고, 비틀어진 네마틱 구조를 갖는다.

액정 재료는 우수한 화학적 및 열적 안정성을 가져야 하고, 전기장 및 전자기 방사선에 대해 우수한 안정성을 가져야 한다. 또한, 액정 재료는 저점도를 가져야 하고, 셀에서 짧은 응답 시간, 저임계 전압 및 고콘트라스트(contrast)를 나타내야 한다.

또한, 이들은 통상적인 작동 온도, 즉 실온 보다 높거나 낮은 가능한 가장 넓은 범위의 온도에서 상기 셀에 적합한 메소상(mesophase), 예를 들어 네마틱 또는 콜레스테릭(cholesteric) 메소상을 가져야 한다. 액정은 일반적으로 다수의 성분의 혼합물로서 사용되므로, 상기 성분이 서로 쉽게 혼화될 수 있는 것이 중요하다. 전기 전도성, 유전체 비등방성 및 광학 비등방성과 같은 추가의 특성은 셀 유형 및 적용 분야에 따라서 다양한 요건들을 충족시켜야 한다. 예를 들어, 비틀어진 네마틱 구조를 갖는 셀에 대한 재료는 양성 유전체 비등방성 및 저전기 전도성을 가져야 한다.

예를 들어, 개개의 픽셀을 스위칭하기 위한 통합된 비선형 소자를 갖는 매트릭스 액정 표시장치(MLC 표시장치)의 경우에 높은 양성 유전체 비등방성, 광범위한 네마틱상, 상대적으로 낮은 복굴절률, 매우 높은 고유 저항, 우수한 UV 및 온도 안정성 및 저증기압을 갖는 액정 매질이 요구된다.

이러한 유형의 매트릭스 액정 표시장치는 공지되어 있다. 개개의 픽셀을 각각 스위칭하기 위해 사용될 수 있는 비선형 소자로는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)가 있다. 따라서, 하기 2개의 유형 사이에 차이가 있는 "능동 매트릭스"란 용어가 사용된다:

1. 기판으로서 실리콘 웨이퍼상의 MOS(산화금속 반도체) 또는 기타 다이오드.

2. 기판으로서 유리 플레이트상의 박막 트랜지스터(TFT).

다양한 부품 표시장치의 모듈라 조립조차도 연결부에 문제를 야기하므로, 기판 재료로서 단결정 실리콘을 사용하면 표시장치의 크기가 제한된다.

더욱 유망한 유형 2(이것이 바람직함)의 경우에, 사용되는 전기광학 효과는 일반적으로 TN 효과이다. 2가지 기술, 즉 화합물 반도체, 예를 들어 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다결정성 또는 무정형 실리콘을 기제로 하는 TFT 사이에는 차이가 있다. 전 세계적으로 후자의 기술에 관한 집중적인 연구가 수행되고 있다.

상기 TFT 매트릭스는 표시장치 중의 하나의 유리판 내부에 적용되는 반면에, 다른 유리판에는 이의 내부에 투명한 상대전극이 장착된다. 픽셀 전극의 크기에 비해 TFT는 매우 작고, 실질적으로 이미지에 어떠한 역효과도 나타내지 않는다. 이 기술은 필터 소자가 각 스위칭가능한 픽셀의 맞은편에 위치하는 방식으로 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 배치되는, 전체 색체가 가능한 표시장치까지도 확장될 수 있다.

TFT 표시장치는 일반적으로 투과시 교차 편광판을 갖는 TN 셀로서 작동하고 역광으로 조명된다.

본원에서 "MLC 표지장치"란 용어는 통합된 비선형 소자를 갖는 임의의 매트릭스 표시장치, 즉 능동 매트릭스 이외에도 바리스터(varistor) 또는 다이오드(MIM: 금속-절연체-금속)와 같은 수동 소자를 갖는 표시장치를 포함한다.

이러한 유형의 MLC 표시장치는 텔레비전(예를 들어, 휴대용 TV), 또는 컴퓨터(예를 들어, 랩탑(laptop)) 및 자동차 또는 비행기 구조물의 고정보(high-information) 표시장치용으로 특히 적합하다. 콘트라스트 및 응답 시간의 각도 의존성에 관한 문제점 이외에도, MLC 표시장치에서는 액정 혼합물의 불충분하게 높은 고유 저항으로 인한 문제점도 또한 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, p.141 ff, Paris], [STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, p.145 ff, Paris]). 저항이 감소함에 따라 MLC 표시장치의 콘트라스트가 떨어지고, 잔상(after-image) 제거의 문제점이 발생할 수 있다. 일반적으로, 액정 혼합물의 고유 저항은 표시장치의 내부 표면과의 상호작용으로 인해 MLC 표시장치의 수명에 비해 떨어지므로, 고(초기)저항은 허용가능한 유효 수명을 얻는데 매우 중요하다. 특히, 저전압 혼합물의 경우에 매우 높은 고유 저항값을 달성하는 것이 현재까지는 불가능하였다. 또한, 온도가 증가함에 따라 및 가열 및/또는 UV 노출 이후에 고유 저항이 가능한 가장 작은 증가를 나타내는 것이 중요하다. 선행 기술에서의 혼합물의 저온 특성도 또한 특히 불리하다. 결정화 및/또는 스멕틱상이 저온에서도 발생하지 않고, 점도의 온도 의존성이 가능한 낮을 것이 요구된다. 따라서, 선행 기술에서의 MLC 표시장치는 현재의 요건들을 충족시키지 못한다.

따라서, 광범위한 작동 온도 범위와 동시에 매우 높은 고유 저항, 낮은 온도에서도 짧은 응답 시간 및 저임계 전압을 갖고 상기 단점을 갖지 않거나 또는 감소된 정도의 단점만을 갖는 MLC 표시장치에 대해 지속적으로 많은 요구가 있어 왔다.

TN(샤트-헬프리히) 셀에서는, 셀에서 하기 이점을 조장하는 매질이 요구된다:

- 확장된 네마틱상 범위(특히 저온까지)

- 극 저온에서 스위칭하는 능력(옥외용, 자동차 또는 항공)

- UV선에 대한 증가된 저항성(보다 긴 유효 수명).

선행 기술로부터 입수가능한 매질은 기타 매개변수를 유지하는 동시에 이러한 이점을 달성하지 못한다.

초비틀어진 셀의 경우에, 보다 우수한 다중성, 보다 낮은 임계 전압 및/또는 보다 광범위한 네마틱상 범위(특히 저온에서)를 가능하게 하는 매질이 요구된다. 이로 인해, 이용가능한 매개변수의 범위(투명점, 스멕틱-네마틱 전이점 또는 융점, 점도, 유전체 매개변수 또는 탄성 매개변수)를 추가로 확장하는 것이 긴급히 요구된다.

본 발명의 목적은 전술된 단점을 갖지 않거나 또는 감소된 정도의 단점만을 가지면서, 바람직하게는 동시에 매우 높은 고유 저항 값 및 저임계 전압을 갖는 매질, 특히 상기 유형의 MLC, IPS, TN 또는 STN 표시장치를 위한 매질을 제공하는데 있다. 이러한 목적은 고투명점 및 저회전 점도를 갖는 액정 화합물을 요구한다.

본 발명에 따른 액정 화합물을 사용하는 경우에 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다.

따라서, 본 발명은 하기 화학식 I의 액정 화합물에 관한 것이다:

상기 식에서,

R¹및 R²는 서로 독립적으로 H, 할로겐, 탄소수 1 내지 15의 할로겐화되거나 비치환된 알킬 또는 알콕시 라디칼이고(이때 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂기는 또한 서로 독립적으로 O 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수 있다), 이들 라디칼 R¹및 R² 중 하나는 다르게는 CN, OCN, SCN, NCS 또는 SF₅일 수 있고;

A¹, A², A³ 및 A⁴는 서로 독립적으로

이고;

Z¹, Z²및 Z³은 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂0-, -0CH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;

a, b 및 c는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이되, a + b + c는 3 이하이다.

추가로, 본 발명은 액정 매질에서의 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다.

화학식 I의 화합물은 광범위한 용도를 갖는다. 치환기의 선택에 따라, 이들 화합물은 액정 매질이 주성분으로 구성된 것의 기재 원료로서 작용할 수 있지만, 예를 들어 이러한 유형의 유전체의 유전체 비등방성 및/또는 광학 비등방성을 개질하고/거나 그의 임계 전압 및/또는 점도를 최적화하기 위해 화학식 I의 화합물을 기타 부류의 화합물로부터의 액정 기재 원료에 가하는 것도 가능하다.

순수한 상태에서, 화학식 I의 화합물은 무색이고, 전기광학 용도를 위해 적절히 위치되는 온도 범위에서 액정 메소상을 형성한다. 특히, 본 발명에 따른 화합물은 그의 광범위한 네마틱상 범위에 의해 구별된다. 액정 혼합물에서, 본 발명에 따른 물질은 스메틱상을 억제하여 저온 저장 안정성의 유의적인 향상을 초래한다. 이들은 화학적, 열적으로 안정하고, 광에 대해 안정하다.

특히, 본 발명은 R¹이 알킬 또는 알켄일이고, R²가 할로겐 또는 OCF₃인 화학식 I의 화합물에 관한 것이다. 할로겐은 바람직하게 F, 더불어 Cl이다.

특정한 바람직한 예로는 a가 0, 더불어 a가 1인 화합물을 들 수 있다. Z¹, Z²및/또는 Z³은 바람직하게 단일 결합이며, 더불어 -CF₂O-, -OCF₂-, -C₂F₄-, -CH₂0-, -0CH₂- 또는 -COO-이다.

A¹, A², A³ 및 A⁴는 바람직하게 또는 이다.

A⁴는 특히 이다.

특정한 바람직한 예로는 하기 화학식 IA의 화합물을 들 수 있다:

상기 식에서,

a 및 b는 0, 1 또는 2이고, a + b는 1 또는 2이다. 바람직하게 a는 1이고 b는 0이거나 또는 a는 0이고 b는 1이다. 바람직하게 L¹은 F이고, L²는 H 또는 불소이고, 특히 L¹ 및 L²는 모두 불소이다.

R¹은 바람직하게 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시이다. R²는 바람직하게 F, Cl, OCF₃, OCHF₂, OCHFCF₃, OCF₂CHFCF₃, CN, SF₅, NCS 또는 SCN이고, 특히 F, OCF₃이고, R¹은 바람직하게 직쇄 알킬 또는 알켄일이다. L¹ 및 L²는 서로 독립적으로 H 또는 F이다. 특정한 바람직한 예는 X, L¹ 및 L²가 모두 불소이고, 더불어 X가 OCF₃이고 L¹ 및 L²가 모두 F인 화합물을 들 수 있다.

화학식 I의 화합물 중 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 I1 내지 화학식 I31의 화합물들이다:

[상기 식에서,

R¹은 상기에서 정의한 바와 같고;

X는 R²와 같다]

화학식 I의 화합물은 예를 들어 키랄 HPLC 칼럼을 통해 라세미체를 통과시킴으로써 매우 쉽게 거울상 이성질체로 분리될 수 있다. 따라서, 본 발명은 라세미체 및 거울상 이성질체 형태인 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

화학식 I의 화합물은 참고 문헌(예를 들어, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]과 같은 표준 연구)에 기술된 바와 같은 그 자체로 공지된 방법에 의해, 엄격하게 공지되고 상기 반응에 적합한 반응 조건하에서 제조된다. 또한, 본원에서 그 자체로 공지된 변이체를 사용할 수도 있지만, 본원에서 더욱 상세하게 기술하지는 않는다.

본 발명에 따른 화합물은, 예를 들어 하기 반응식 1 및 하기 반응식 2와 같이 제조할 수 있다:

본 발명은 또한 이러한 유형의 매질을 포함하는 전기광학 표시장치(특히, 프레임과 함께 셀을 형성하는 2개의 평행 평면형 외부 플레이트, 외부 플레이트상에 개개의 픽셀을 스위칭하기 위한 통합된 비선형 소자, 및 셀에 위치한 수동 유전체 비등방성 및 높은 고유 저항성의 네마틱 액정 혼합물을 갖는 STN 또는 MLC 표시장치) 및 전기광학 목적을 위한 이들 매질의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 유효한 매개변수 범위의 상당한 확대를 가능하게 한다.

투명점, 저온에서의 점도, 열적 및 UV 안정성 및 유전체 비등방성의 달성가능한 조합은 선행 기술로부터 입수되는 이전의 원료보다 훨씬 우수하다.

고투명점, 저온에서의 네마틱상 및 높은 △ε에 대한 요건은 지금까지는 부적절한 정도로만 충족되었다. 그러나, 예를 들어, MLC-99295(독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KgaA))와 같은 액정 혼합물이 필적하는 투명점 및 저온 안정성을 가질지라도, 이들은 상대적으로 높은 △n 값 및 또한 약 1.7V 이상의 높은 임계 전압을 갖는다.

기타 혼합물 시스템은 필적하는 점도 및 △ε 값을 갖지만, 60℃의 범위에서만 투명점을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 -20℃ 이하, 바람직하게는 -30℃ 이하, 특히 바람직하게는 -40℃ 이하로 네마틱상을 유지하면서, 80℃ 초과, 바람직하게는 90℃ 초과, 특히 바람직하게는 100℃ 초과의 투명점을 가능하게 하는 동시에 4 이상, 바람직하게는 6 이상의 유전체 비등방성 값 및 높은 고유 저항 값을 달성할 수 있게 하여 우수한 STN 및 MLC 표시장치를 수득할 수 있게 한다. 특히, 상기 혼합물은 저작동 전압을 특징으로 한다. TN 임계는 1.5V 미만, 바람직하게는 1.3V 미만이다.

본 발명에 따른 혼합물의 성분을 적절히 선택하면, 기타 유리한 특성을 보유하면서 보다 높은 임계 전압에서 보다 높은 투명점(예를 들어, 110℃ 초과)을 달성하거나, 또는 보다 낮은 임계 전압에서 보다 낮은 투명점을 달성할 수 있다는 것은 말할 것도 없다. 상응하게 조금만 증가된 점도에서도 마찬가지로 보다 높은 △ε 및 이에 따라 보다 낮은 임계를 갖는 혼합물을 수득할 수도 있다. 본 발명에 따른 MLC 표시장치는 바람직하게는 제 1 구치(Gooch) 및 테리(Tarry) 투과 최소치(문헌[C.H. Gooch and H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974], [C.H. Gooch and H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975])에서 작동되며, 이때, 예를 들어 특성선의 고경사도 및 콘트라스트의 낮은 각도 의존성과 같은 특히 바람직한 전기광학 특성 이외에도, 보다 낮은 유전체 비등방성은 제 2 최소치에서 유사한 표시장치에서와 동일한 임계 전압에서 충분하다. 이는 시아노 화합물을 포함하는 혼합물의 경우에서 보다 제 1 최소치에서 본 발명에 따른 화합물을 사용하여 달성될 수 있는 상당히 높은 고유 저항 값을 가능하게 한다. 개개의 성분 및 이들의 중량 비율 특성을 적절히 선택함으로써, 당해 기술분야의 숙련자는 간편하고 통상적인 방법을 이용하여 MLC 표시장치의 이미 명시된 층 두께에 필요한 복굴절률을 설정할 수 있다.

20℃에서의 유동 점도(υ₂₀)는 바람직하게는 60㎟ㆍs^-1 미만, 특히 바람직하게는 50㎟ㆍs^-1 미만이다. 네마틱상 범위는 바람직하게는 90° 이상, 특히 바람직하게는 100° 이상이다. 이 범위는 바람직하게는 적어도 -30℃에서 +80℃까지 확장된다. 20℃에서의 회전 점도(γ₁)는 바람직하게는 200Paㆍs 미만, 특히 바람직하게는 180Paㆍs 미만, 특히 160Paㆍs 미만이다.

용량 보유율(HR)의 측정(문헌[S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989)], [K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984)] 및 [G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)])은, 화학식 I의 화합물을 포함하는 본 발명에 따른 혼합물은 화학식 I의 화합물 대신에 화학식 의 시아노페닐사이클로헥산 또는 화학식 의 에스터를 포함하는 유사한 혼합물보다 온도가 증가함에 따라 HR이 상당히 적게 감소한다는 것을 나타난다.

본 발명에 따른 혼합물의 UV 안정성은 또한 상당히 우수한데, 즉 UV 노출시 HR이 상당히 적게 감소한다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 다수(바람직하게는 2, 3 또는 그 이상)의 화학식 I의 화합물을 기제로 하는 데, 이들 화합물의 비율은 5 내지 95%, 바람직하게는 10내지 60%, 특히 바람직하게는 15 내지 40%의 범위이다.

본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있는 화학식 I 내지 화학식 IX 및 그의 하위 화학식의 개개의 화합물은 공지되어 있거나 또는 공지된 화합물과 유사하게 제조할 수 있다.

바람직한 실시태양은 다음과 같다:

- 매질은 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 I의 동족 화합물을 포함하고, 이때 각 동족체는 최고 10%의 양으로 혼합물에 존재한다.

- 매질은 하기 화학식 II 내지 화학식 IX로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:

[상기 식에서,

R⁰는 탄소수 9 이하의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알켄일옥시 또는 알켄일이고;

X⁰는 F, Cl, 탄소수 7 이하의 할로겐화 알킬, 할로겐화 알켄일, 할로겐화 알켄일옥시 또는 할로겐화 알콕시이고;

Z⁰는 -CH=CH-, -C₂H₄-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂0-, -0CH₂-, -CF=CF-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -COO-이고;

Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

r은 0 또는 1이다]

화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기와 같다:

- 매질은 바람직하게 하기 화학식의 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다:

[상기 식에서,

R⁰ 및 Y²는 상기에서 정의된 바와 같다.]

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 H1 내지 화학식 H16(n은 1 내지 7임)으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물의 1, 2 또는 3, 또한 4개의 동족체를 포함한다:

- 매질은 하기 화학식 X 내지 화학식 XV로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:

[상기 식에서,

R⁰, X⁰, Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴ 각각은 서로 독립적으로 특허청구범위 제 8 항에서 정의된 바와 같다]

X⁰은 바람직하게는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이고, R⁰은 바람직하게는 알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시이다.

- 혼합물 중의 화학식 I 내지 화학식 IX의 화합물 모두의 총 비율은 50중량% 이상이다.

- 혼합물 중의 화학식 I의 화합물의 총 비율은 5 내지 50중량%이다.

- 혼합물 중의 화학식 II 내지 화학식 IX의 화합물의 총 비율은 30 내지 70중량%이다.

는 바람직하게는

이다.

- 매질은 화학식 II, 화학식 III, 화학식 IV, 화학식 V, 화학식 VI, 화학식 VII, 화학식 VII 및/또는 화학식 IX의 화합물을 포함한다.

- R⁰은 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알켄일이다.

- 매질은 필수적으로 화학식 I 내지 화학식 XV의 화합물로 이루어진다.

- 매질은 5 내지 40중량%의 화학식 H17 및/또는 화학식 H18의 화합물을 포함한다.

- 매질은 추가의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 XVI 내지 화학식 XIX로 이루어진 하기 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:

[상기 식에서,

R⁰ 및 X⁰은 상기에서 정의된 바와 같고;

1,4-페닐렌 고리는 CN, 염소 또는 불소에 의해 치환될 수 있다]

1,4-페닐렌 고리는 바람직하게는 불소 원자에 의해 일치환되거나 다치환된다.

- 매질은 추가의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 RI 내지 화학식 RIX로 이루어진 하기 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:

[상기 식에서,

R⁰은 각각 탄소수 9 이하의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알켄일옥시 또는 알켄일이고;

d는 0, 1 또는 2이고;

Y¹은 H 또는 F이고;

알킬 또는 알킬^*은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 9의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 라디칼이고;

알켄일 또는 알켄일^*은 서로 독립적으로 탄소수 9 이하의 직쇄 또는 분지쇄 알켄일 라디칼이다]

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

[상기 식에서,

n 및 m은 1 내지 9의 정수이다]

- 화학식 I:화학식 II+화학식 III+화학식 IV+화학식 V+화학식 VI+화학식 VII+화학식 VIII+화학식 IX의 중량비는 바람직하게는 1:10 내지 10:1이다.

- 매질은 필수적으로 화학식 I 내지 화학식 XV로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물로 이루어진다.

통상적인 액정 원료, 특히 화학식 II, 화학식 III, 화학식 IV, 화학식 V, 화학식 VI, 화학식 VII, 화학식 VIII 및 화학식 IX 중 하나 이상의 화합물과 혼합된 상대적으로 적은 비율의 화학식 I의 화합물도, 낮은 스멕틱-네마틱 전이 온도를 갖는 광범위한 네마틱상이 동시에 관측되면서 임계 전압을 상당히 낮추고 복굴절률 값이 낮아져 저장 안정성을 향상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 화학식 I 내지 화학식 IX의 화합물은 무색이고, 안정하고, 서로 쉽게 혼화될 수 있고, 기타 액정 원료와도 쉽게 혼화될 수 있다.

"알킬" 또는 "알킬^*"이란 용어는 탄소수 1 내지 9의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 특히 직쇄 기인 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸을 포함한다. 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"알켄일" 또는 "알켄일^*"이란 용어는 탄소수 9 이하의 직쇄 및 분지쇄 알켄일 기, 특히 직쇄 기를 포함한다. 특히 바람직한 알켄일 기는 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일, C₅-C₇-4-알켄일, C₆-C₇-5-알켄일 및 C₇-6-알켄일이고, 특히 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일 및 C₅-C₇-4-알켄일이다. 바람직한 알켄일 기의 예로는 바이닐, 1E-프로펜일, 1E-부텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-부텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일, 6-헵텐일 등이 있다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"플루오로알킬"이란 용어는 바람직하게 말단 불소를 갖는 직쇄 기, 예를 들어 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸을 포함한다. 그러나, 불소의 기타 위치가 배제되지는 않는다.

"옥사알킬"이란 용어는 바람직하게 화학식 C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m(이때, n 및 m 각각은 서로 독립적으로 1 내지 6임)의 직쇄 라디칼을 포함한다. 바람직하게, n은 1이고, m은 1 내지 6이다.

R⁰ 및 X⁰의 의미를 적절히 선택하면, 주소지정(addressing) 시간, 임계 전압, 투과 특성선의 경사도 등 요구되는 방식으로 개질할 수 있다. 예를 들어, 1E-알켄일 라디칼, 3E-알켄일 라디칼, 2E-알켄일옥시 라디칼 등은 일반적으로 알킬 또는 알콕시 라디칼에 비해 주소지정 시간을 짧게 하고, 네마틱 성향을 향상시키고, 탄성 상수 k₃₃(벤드(bend)) 및 k₁₁(스플레이(splay))의 비를 높게 한다. 4-알켄일 라디칼, 3-알켄일 라디칼 등은 일반적으로 알킬 및 알콕시 라디칼에 비해 보다 낮은 임계 전압 및 보다 작은 k₃₃/k₁₁ 값을 제공한다.

Z¹ 및 Z²에서 -CH₂CH₂- 기는 일반적으로 단일 공유 결합에 비해 k₃₃/k₁₁ 값을 보다 높게 한다. 보다 높은 k₃₃/k₁₁ 값은, 예를 들어 (회색 음영을 달성하기 위해) 90° 비틀림 각을 갖는 TN 셀에서 플래터(flatter) 투과 특성선, 및 STN, SBE 및 OMI 셀(보다 우수한 다중성)에서 보다 가파른 투과 특성선을 조장하고, 반대로도 조장한다.

화학식 I과 화학식 II+화학식 III+화학식 IV+화학식 V+화학식 VI+화학식 VII+화학식 VIII+화학식 IX의 화합물의 최적 혼합비는 실질적으로 목적하는 특성, 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III, 화학식 IV, 화학식 V, 화학식 VI, 화학식 VII, 화학식 VIII 및/또는 화학식 IX의 성분의 선택 및 존재할 수 있는 임의의 기타 성분의 선택에 의존한다. 상기 범위내의 적합한 혼합비는 경우에 따라 쉽게 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물에서 화학식 I 내지 화학식 XV의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 따라서, 혼합물은 다양한 특성을 최적화하기 위해 하나 이상의 추가의 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 화학식 I 내지 화학식 XV의 화합물의 총 농도가 높을수록 주소지정 시간 및 임계 전압에 대한 관측된 효과는 일반적으로 커진다.

특히 바람직한 실시태양에서, 본 발명에 따른 매질은 X⁰이 OCF₃, OCHF₂, F, OCH=CF₂, OCF=CF₂, OCF₂CHFCF₃ 또는 OCF₂-CF₂H인 화학식 II 내지 화학식 IX(바람직하게는 화학식 II 및/또는 화학식 III)의 화합물을 포함한다. 화학식 I의 화합물을 사용하는 바람직한 상승 효과는 특히 유리한 특성을 갖게 한다.

편광판, 전극 기저판 및 표면 처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 MLC 표시장치의 구성은 이 유형의 표시장치에 대한 통상적인 구성에 상응한다. "통상적인 구성"이란 용어는 본원에서 광범위하게 묘사되었고, 또한 MLC 표시장치(특히, 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기재로 하는 매트릭스 표시장치 소자를 포함함)의 유도체 및 변형체 모두를 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 표시장치와 비틀어진 네마틱 셀을 기재로 하는 통상적인 표시장치 사이의 중요한 차이는 액정 층의 액정 매개변수의 선택에 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 액정 혼합물은 그 자체로 통상적인 방법에 따라 제조된다. 일반적으로, 보다 작은 양으로 사용되는 목적하는 양의 성분은 주요 구성성분을 이루는 성분에서 유리하게는 승온에서 용해된다. 유기 용매, 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올 중의 상기 성분의 용액을 혼합하고, 완전하게 혼합한 후에, 예를 들어 증류에 의해 용매를 다시 제거할 수도 있다.

또한, 유전체는 당해 기술분야의 숙련자에게 공지되고 문헌에 기술된 첨가제, 예를 들어 안정화제 및 산화방지제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%의 다색성 염료 또는 키랄 도판트가 첨가될 수 있다.

C는 결정성상을 나타내고, S는 스멕틱상을 나타내고, Sc는 스멕틱 C상을 나타내고, S_B는 스메틱 B상을 나타내고, N은 네마틱상을 나타내고, I는 등방성상을 나타낸다.

V₁₀은 10% 투과(플레이트 표면에 수직인 관측각)를 위한 전압을 나타낸다. V₁₀의 값의 2배에 해당하는 작동 전압에서 t_on은 전원을 켠 시간을 나타내고, t_off는 전원을 끈 시간을 나타낸다. △n은 광학 비등방성을 나타내고, n₀은 굴절률을 나타낸다. △ε는 유전체 비등방성(△ε=ε∥-ε⊥, 여기서, ε∥는 분자 세로 축에 평행한 유전 상수이고, ε⊥는 분자 세로 축에 수직인 유전 상수임)을 나타낸다. 전기광학 데이터는, 달리 언급하지 않는 한, 20℃에서 제 1 최소치(즉, 0.5㎛의 dㆍ△n 값)에서 TN 셀에서 측정하였다. 광학 데이터는, 달리 언급하지 않는 한, 20℃에서 측정하였다.

본 명세서 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 약어로 나타내며, 하기 표 A 및 표 B에 따라 화학식으로 변형된다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1 및 C_mH_2m+1은 각각 n 및 m개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼이고, 각각의 경우에 n 및 m은 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15이다. 표 B에서 코드는 자명한 것이다. 표 A에는 모체 구조에 대한 약어만 나타내었다. 개개의 경우에서, 모체 구조에 대한 약어는 대쉬(-)에 의해 분리되어 치환기 R¹, R², L¹ 및 L²에 대한 코드 앞에 기재된다:

바람직한 혼합물 성분은 하기 표 A 및 하기 표 B에 주어진다:

표 C는 본 발명에 따른 혼합물에 일반적으로 0.1 내지 10중량%의 양으로 첨가될 수 있는 도판트를 나타낸다:

예를 들어, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제는 하기와 같다:

하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 의도된 것이지만 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 및 하기에서, 백분율은 중량%이다. 모든 온도는 섭씨로 주어진다. m.p.은 융점을 나타내며, cl.p는 투명정을 나타낸다. 또한, C는 결정성 상태이고, N은 네마틱상이고, S는 스멕틱상이고, I는 등방성상이다. 이들 기호 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다. △n은 광학 비등방성(589nm, 20℃)을 나타내고, △ε은 유전체 비등방성(1kHz, 20℃)이다. 유동 점도(υ₂₀, ㎟/초)는 20℃에서 측정된다. 회전 점도(γ₁, [mPaㆍs])도 또한 20℃에서 측정된다.

"통상적인 후처리"란 용어는, 필요에 따라, 물을 가하고, 혼합물을 다이클로로메테인, 다이에틸 에테르, 메틸 t-부틸 에테르 또는 톨루엔으로 추출하고, 상을 분리하고, 유기상을 건조시키고, 증발시키고, 산물을 감압하에서의 증류, 또는 재결정 및/또는 크로마토그래피에 의해 정제하는 것을 의미한다. 하기 약어가 사용된다:

n-BuLi n-헥세인 중의 n-부틸리튬의 1.6mol 용액

DMAP 4-(다이메틸아미노)피리딘

THF 테트라하이드로푸레인

DCC N,N'-다이사이클로헥실카보다이이미드

LDA 리튬 다이메틸아마이드

RT 실온

실시예 1

단계 1.1

문헌 a[R. Baker, A. L. Boyes, C. J. Swain, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1990, 1415-1421] 및 문헌 b[H. Hagiwara, T. Okabe, H. Ono. V. P. Kamat. T. Hoshi, T. Suzuku, M. Ando, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 2002, 895-900]과 유사하게 화합물 B를 제조하였다.

단계 1.2

207mmol의 BuLi(헥세인 중 15%)를 -50℃에서 250ml의 다이에틸 에테르 중의 1,4-다이브로모벤젠 207mmol의 용액에 적가하였다. 이어서, 50ml의 다이에틸 에테르 중의 화합물 B 170mmol의 용액을 동일한 온도에서 적가하고 혼합물을 추가의 30분동안 교반한 다음, 0℃로 유지하고 통상적인 수-후공정(aqueous work-up)을 수행하였다. 조질 산물(51g)을 400ml의 CH₂Cl₂에 용해시키고 400mmol의 트라이에틸실레인을 -75℃에서 가하였다. 온도를 -70℃ 초과로 승온시키지 않으면서 400mmol의 삼불화붕소를 적가하였다. 이어서, 혼합물을 -10℃로 유지시키고, NaHCO₃ 포화 용액을 사용하여 가수분해하고 통상적인 수-후공정을 수행하였다. 조질 산물은 트란스/시스 이성질체를 9:1의 비율로 포함한다. 산물을 -20℃에서 펜테인으로부터 재결정화하였다.

단계 1.3

73mmol의 화합물 C를 200ml의 THF에 용해시키고 -70℃로 냉각시켰다. 먼저, 73mmol의 BuLi(헥세인 중 15%)에 이어 50ml의 THF 중의 73mmol의 트라이메틸 보레이트를 적가하였다. 혼합물을 -20℃로 유지시키고 2N HCl을 가하여 pH 2로 조정하고 수-후공정을 수행하였다. 조질 산물을 가열된 헵테인으로 분해하고 0℃에서 재결정화하였다.

단계 1.4

60mmol의 화합물 D, 300ml의 톨루엔, 120mmol의 NaOH, 50ml의 물 및 30ml의 30% H₂O₂의 혼합물을 45℃에서 2시간동안 교반시켰다. 10% HCl을 사용하여 혼합물을 pH 2로 조정하고 수-후공정을 수행하였다. 조질 산물을 헵테인으로부터 재결정화하였다.

단계 1.5

22mmol의 화합물 E를 1.5g의 수-습도 5% Pd/C 촉매의 존재하에서 100ml의 자일렌 중에서 5bar 및 130℃에서 27.5시간동안 가수소화시켰다. 통상적인 수-후공정을 수행하여 무색 오일을 수득하였다.

단계 1.6

17mmol의 BuLi(헥세인 중 15%)를 -70℃에서 75ml의 THF 중의 17mmol의 2-트라이메틸실릴-1,3-다이티안의 용액에 가하였다. 혼합물을 4시간에 걸쳐 0℃로 유지시킨 다음, -70℃로 재냉각시키고 25ml의 THF 중의 17mmol의 화합물 F를 적가하고 혼합물을 실온으로 유지시키고, 추가의 18시간동안 교반한 후, 통상적인 수-후공정을 수행하였다. 조질 산물을 헵테인으로부터 결정하여 무색 결정을 수득하였다.

단계 1.7

6.27mmol의 트라이플루오로메테인설폰산을 -20℃에서 50ml의 CH₂Cl₂중의 6.12mmol의 화합물 G의 용액에 적가하였다. 혼합물을 30분동안 실온으로 유지시킨 다음 -70℃로 냉각시켰다. 먼저, 20ℓ의 CH₂Cl₂중의 9.1mmol의 3,4,5-트라이플루오로페놀 및 10.1mmol의 트라이에틸아민의 용액을 가하고, 5분 후 31mmol의 트라이에틸아민 트리스(하이드로플루오라이드)를 가하였다. 추가의 5분 후, 31.5mmol의 DBH(1,3-다이브로모-5,5-다이메틸하이단토인)의 현탁액을 소량으로 가하고, 혼합물을 -70℃에서 추가의 1시간동안 교반하였다. 반응 혼합물을 -10℃로 유지시키고 400ml의 빙냉한 NaOH에 부었다. 혼합물을 통상적인 수-후공정을 수행하고 조질 산물을 실리카 겔(헵테인/톨루엔 3:2)상 크로마토그래피로 정제하고 -70℃에서 펜테인으로부터 결정화하여 무색 결정을 수득하였다:

하기 화학식의 화합물을 유사하게 제조하였다:

실시예 2

단계 2.1

50mmol의 화합물 I, 50mmol의 화합물 J, 2.5mmol의 Pd(PPh₃)₄, 300ml의 톨루엔 및 300ml의 붕산나트륨 완충액(pH 9)의 혼합물을 80℃에서 18시간동안 교반하였다. 혼합물을 500ml의 0.1N HCl에 붓고, 산물을 CH₂Cl₂를 사용하여 추출하고 Na₂SO₄를 통해 건조시키고 회전식 증발기에서 증발 건조시켰다. 조질 산물을 n-헥세인 중의 실리카 겔을 통해 크로마토그래피한 후 n-헵테인으로부터 -20℃에서 2회 결정화하였다:

하기 화학식의 화합물을 유사하게 제조하였다:

실시예 3

단계 3.1

62.7mmol의 트라이플루오로메테인설폰산을 -20℃에서 500ml의 CH₂Cl₂중의 61.2mmol의 화합물 L의 용액에 적가하였다. 혼합물을 30분동안 실온으로 유시시킨 다음, -70℃로 냉각시켰다. 먼저, 200ml의 CH₂Cl₂중의 91mmol의 4-브로모-3-플루오로페놀 및 101mmol의 트라이에틸아민의 용액을 가하고, 5분 후 310mmol의 트라이에틸아민 트리스(하이드로플루오라이드)를 가하였다. 추가의 5분 후, 315mmol의 1,3-다이브로모-5,5-다이메틸하이단토인의 현탁액을 소량으로 가하고, 혼합물을 -70℃에서 추가의 1시간동안 교반하였다. 반응 혼합물을 -10℃로 유지시키고 빙냉한 NaOH에 부었다. 혼합물을 통상적인 수-후공정을 수행하고 조질 산물을 실리카 겔(헵테인/MTB 에테르 4:1)상 크로마토그래피로 정제하고 -20℃에서 에탄올로부터 결정화하였다.

단계 3.2

50mmol의 화합물 M, 50mmol의 3,4,5-트라이플루오로벤젠 붕소산, 2.5mmol의 Pd(PPh₃)₄, 300ml의 톨루엔 및 300ml의 붕산나트륨 완충액(pH 9)의 혼합물을 80℃에서 18시간동안 교반하였다. 혼합물을 500ml의 0.1N HCl에 붓고, 산물을 CH₂Cl₂를 사용하여 추출하고 Na₂SO₄를 통해 건조시키고 회전식 증발기에서 증발 건조시켰다. 조질 산물을 n-헥세인 중의 실리카 겔을 통해 크로마토그래피한 후 n-헵테인으로부터 -20℃에서 결정화하였다:

하기 화학식의 화합물을 유사하게 제조하였다:

실시예 4

단계 4.1

62.7mmol의 트라이플루오로메테인설폰산을 -20℃에서 500ml의 CH₂Cl₂중의 61.2mmol의 화합물 N의 용액에 적가하였다. 혼합물을 30분동안 실온으로 유지시킨 다음 -70℃로 냉각시켰다. 이어서, 먼저, 200ml의 CH₂Cl₂중의 91mmol의 4-브로모페놀 및 101mmol의 트라이에틸아민의 용액을 가하고, 5분 후 310mmol의 트라이에틸아민 트리스(하이드로플루오라이드)를 가하였다. 추가의 5분 후, 315mmol의 1,3-다이브로모-5,5-다이메틸하이단토인의 현탁액을 소량으로 가하고, 혼합물을 -70℃에서 추가의 1시간동안 교반하였다. 반응 혼합물을 -10℃로 유지시키고 빙냉한 NaOH에 부었다. 혼합물을 통상적인 수-후공정을 수행하고 조질 산물을 실리카 겔(헵테인/MTB 에테르 4:1)상 크로마토그래피로 정제하고 -20℃에서 에테인으로부터 결정화하였다.

단계 4.2

50mmol의 화합물 O, 50mmol의 3,4,5-트라이플루오로벤젠 붕소산, 2.5mmol의 Pd(PPh₃)₄, 300ml의 톨루엔 및 300ml의 붕산나트륨 완충액(pH 9)의 혼합물을 80℃에서 18시간동안 교반하였다. 혼합물을 500ml의 0.1N HCl에 붓고, 산물을 CH₂Cl₂를 사용하여 추출하고 Na₂SO₄를 통해 건조시키고 회전식 증발기에서 증발 건조시켰다. 조질 산물을 n-헥세인 중의 실리카 겔을 통해 크로마토그래피한 후 n-헵테인으로부터 -20℃에서 결정화하였다:

하기 화학식의 화합물을 유사하게 제조하였다:

실시예 5

단계 5.1

80ml의 다이클로로메테인 중의 98mmol의 화합물 Q 및 16.3ml의 트라이에틸아민(117mmol)의 혼합물을 교반하면서 100ml의 다이클로로메테인 중의 65mmol의 화합물 P의 용액에 적가하고, -70℃로 냉각시켰다. 첨가가 완료되었을 때, 혼합물을 -70℃에서 추가의 1시간동안 교반하였다. 이어서, 325mmol의 트라이에틸아민 트라이하이드로플루오라이드를 동일한 온도에서 적가하였다. 이어서, 325mmol의 브롬을 -75℃에서 적가하였다, -70℃에서 1시간동안 교반한 후, 반응 혼합물을 -10℃로 승온시키고 500ml의 빙수 및 95ml의 32% 수산화나트륨 용액의 혼합물에 부었다. 상분리하고 수상을 다이클로로메테인으로 추출하였다. 합한 유기상을 통상적인 후공정을 수행하였다.

단계 5.2

60ml의 톨루엔 및 60ml의 붕산나트륨 완충액(pH 9) 중의 10mmol의 화합물 S 및 10mmol의 2,6-다이플루오로-4-(트란스-5'-프로필-테트라하이드로피라닐-(2))-페닐 붕산의 혼합물을 0.5mmol의 Pd(PPh₃)₄와 교반하면서 16시간동안 80℃에서 승온하였다. 냉각 후, 두 개의 상 반응 혼합물을 교반하면서 100ml의 0.1N HCl에 붓고, 유기상을 제거하고, 수상을 톨루엔으로 2회 추출하였다. 합한 톨루엔상을 건조 및 증발시키고, 잔류물을 실리카 겔(헵테인/메틸 t-부틸 에테르)을 통하여 여과시켰다. 마지막으로, 산물을 에탄올로부터 먼저 재결정화한 후 n-헵테인으로부터 재결정화하였다:

하기 화학식의 화합물을 유사하게 제조하였다:

실시예 6: 화합물 T의 거울상 이성질체의 분리

거울상 이성질체를 분리하기 위하여, 8.7g의 화합물 T를 예비 거울상-HPLC 칼럼을 통과시켰다. 두 개의 분획을 수득한 후, 각각을 에탄올로부터 재결정화시키고 이의 광회전도를 측정하였다.

3.18g 거울상-HPLC: 99.68%-광회전도: +29.0°

3.74g 거울상-HPLC: 98.25%-광회전도: -28.0°

하기 라세미체를 분석방법에 의해 거울상 이성질체로 분리하였다:

혼합물 실시예

실시예 M1

실시예 M2

실시예 M3

실시예 M4

실시예 M5

실시예 M6

실시예 M7

실시예 M8

실시예 M9

실시예 M10

실시예 M11(IPS)

실시예 M12(IPS)

실시예 M13

실시예 M14

실시예 M15

실시예 M16

실시예 M17

실시예 M18

실시예 M19

실시예 M20

실시예 M21

실시예 M22

실시예 M23

실시예 M24

실시예 M25

실시예 M26

실시예 M27(IPS)

실시예 M28(IPS)

실시예 28(IPS)

실시예 M30(IPS)

실시예 M31(IPS)

실시예 M32

실시예 M33

실시예 M34

실시예 M35

실시예 M36

실시예 M37

실시예 M38

실시예 M39

실시예 M40

실시예 M41

실시예 M42

실시예 M43

실시예 M44

실시예 M45

Claims

하기 화학식 I의 액정 화합물:

화학식 I

상기 식에서,

R¹및 R²는 서로 독립적으로 H, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 15의 할로겐화되거나 비치환된 알킬 또는 알콕시 라디칼(이때 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂기는 또한 서로 독립적으로 O 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-에 의해 치환될 수 있다)이고, 이들 라디칼 R¹및 R² 중 하나는 다르게는 CN, OCN, SCN, NCS 또는 SF₅일 수 있고;

A¹, A², A³ 및 A⁴는 서로 독립적으로

이고;

Z¹, Z²및 Z³은 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂0-, -0CH₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂CF₂-, -CF₂CH₂-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고;

a, b 및 c는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이되, a + b + c는 3 이하이다.
하기 화학식 IAa의 액정 화합물:

상기 식에서,

R¹, R², a 및 b는 제 1 항에서 정의한 바와 같되, a + b는 1 또는 2이고;

L¹및 L²는 서로 독립적으로 H 또는 F이다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

a가 1이고 b가 0이거나 또는 a가 0이고 b가 1인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
제 2 항에 있어서,

L¹이 불소이고, L²가 불소 또는 수소인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
제 2 항에 있어서,

L¹ 및 L²가 불소인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
하기 화학식 I1 내지 화학식 I31의 액정 화합물:

상기 식에서,

R¹은 제 1 항에서 정의한 바와 같고;

X는 제 1 항에서 정의한 R²의 의미와 같다.
제 1 항에 따른 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 둘 이상의 메소젠성(mesogenic) 화합물을 포함하는 액정 매질.
제 7 항에 있어서,

하기 화학식 II 내지 화학식 IX로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:

상기 식에서,

R⁰는 탄소수 9 이하의 n-알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬, 알켄일옥시 또는 알켄일이고;

X⁰는 F, Cl, 또는 탄소수 7 이하의 할로겐화 알킬, 할로겐화 알켄일, 할로겐화 알켄일옥시 또는 할로겐화 알콕시이고;

Z⁰는 -CH=CH-, -C₂H₄-, -(CH₂)₄-, -C₂F₄-, -CH₂0-, -0CH₂-, -CF=CF-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -COO-이고;

Y¹, Y², Y³ 및 Y⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

r은 0 또는 1이다.
제 7 항 또는 제 8 항에 따른 액정 매질의 전기광학 목적을 위한 용도.
제 7 항 또는 제 8 항에 따른 액정 매질을 포함하는 전기광학 액정 표시장치.