KR20060091257A

KR20060091257A - 메소젠성 화합물, 액정 매질, 및 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20060091257A
Application number: KR1020060014010A
Authority: KR
Inventors: 루이스 다이앤 퍼랜드; 패트리샤 엘린 삭스턴; 존 패트릭
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2006-08-18
Also published as: EP1690915A1; ATE390470T1; DE602006000773D1; EP1690915B1; DE602006000773T2; JP2006225386A

Abstract

본 발명은 화학식 1의 메소젠성 화합물, 하나 이상의 이들 화합물을 포함하는 매질, 바람직하게 청색 상을 보이는 메소젠성 매질 및 전기-광학 조정 요소에서 그들의 사용 및 디스플레이에서 그들 각각의 사용뿐만 아니라 이러한 소자에 관한 것이다:

상기 식에서,

파라미터들은 본원에서 설명한 바와 같다.

Description

메소젠성 화합물, 액정 매질, 및 액정 디스플레이{MESOGENIC COMPOUNDS, LIQUID CRYSTAL MEDIUM, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 메소젠성 화합물, 이들 화합물을 포함하는 액정 매질 및 광 조정 매질로서 이러한 메소젠성 매질을 포함하는 전기-광학 디스플레이, 특히 메소젠성 조정 매질이 광학 등방성 상, 바람직하게 청색 상 내에 존재하는 온도에서 작동하는 디스플레이에 관한 것이다.

전기-광학 디스플레이 및 상기 디스플레이에서 작동 시 등방성 상인 메소젠성 광 조정 매질이 독일 특허 제 102 17 273 A 호에 개시되어 있다. 전기-광학 디스플레이, 및 상기 디스플레이에서 작동 시 광학 등방성 청색 상에서 메소젠성 광 조정 매질이 국제 공개공보 제 2004/046 805 호에 개시되어 있다.

이들 참고 문헌에 개시된 메소젠성 매질 및 디스플레이는, 예를 들어, 꼬인 네마틱(TN)-, 고도로 꼬인 네마틱(STN)-, 전기 제어 복굴절성(ECB)-모드 및 그의 다양한 변형물 및 평면 스위칭(IPS)-모드에서 작동하는 액정 디스플레이(LCD)와 같이 네마틱 상에서 액정을 사용하여, 잘 공지되고 광범위하게 사용되는 디스플레이에 비해 여러 개의 현저한 이점을 제공한다. 이들 이점 중에서 훨씬 빠른 스위칭 시간, 및 현저하게 넓어진 광학 시인 각도가 가장 두드러진다.

반면에, 예를 들어 표면 안정화된 강유전성 액정 디스플레이(SSF LCD)의 스멕틱 상에서처럼 또 다른 액정질 상에서 메소젠성 매질을 사용한 디스플레이와 비교 시, 독일 특허 제 102 17 273.0 호 및 국제 공개공보 제 2004/046805 호의 디스플레이가 제조하기에 훨씬 용이하다. 예를 들어, 이들은 제 1 위치에서 매우 얇은 셀 간격을 요하지 않으며, 또한 전광 효과는 셀 간격의 작은 변이에 매우 민감하지 않다.

그러나, 이들 언급된 특허 출원서에서 개시된 액정 매질은 여전히 여러 용도에 충분히 낮지 않은 작동 전압을 요한다. 또한, 이들 매질의 작동 전압은 온도에 따라 변하고, 일반적으로 특정 온도에서 온도가 증가함에 따라 전압은 급격하게 증가하는 것이 관측되었다. 이는 디스플레이 용도를 위한 청색 상에서 액정 매질의 적용성을 제한한다. 이들 특허 출원서에 개시된 액정 매질의 추가적인 단점은 현재 요구되는 용도에서 불충분한 조정 신뢰성이다. 이들 조정 신뢰성은, 예를 들어 상기 개시된 액정 매질에서 90% 이하인 전압 유지 비율 파라미터(VHR)이라는 용어로 표현될 수 있다.

여러 화합물 및 조성물이 콜레스테릭 상 및 등방성 상 사이의 청색 상을 가지고 통상 광학 현미경으로 관측될 수 있는 것으로 보고되고 있다. 청색 상이 관 측되는 이들 화합물 또는 조성물은 전형적으로 단일 메소젠성 화합물 또는 고도의 키랄성을 보이는 혼합물이다. 그러나, 일반적으로 관측된 청색 상은 전형적으로 폭이 1℃ 미만인 매우 작은 온도 범위 내에서만 연장가능하고/거나, 상기 청색 상은 다소 불편한 온도에 위치한다.

그러나, 국제 공개공보 제 2004/046805 호의 신규한 빠른 스위칭 디스플레이 모드를 작동하기 위해서는, 주변 온도를 포함한 넓은 범위의 온도 범위에 걸쳐 청색 상에 사용될 광 조정 매질이 존재하여야 한다. 따라서, 가능한 넓고 편리하게 위치된 청색 상을 갖는 광 조정 매질이 요구된다.

따라서, 메소젠성 화합물 그 자체의 적합한 혼합물에 의해, 또는 바람직하게 적합한 메소젠성 특성을 가진 호스트 혼합물을 폭넓은 온도 범위에서 청색 상을 안정화시키는 단일한 도판트 또는 도판트의 혼합물과 혼합함으로써 달성될 수 있는 넓은 상 범위를 가진 청색 상을 갖는 조정 매질에 대한 강한 요구가 존재한다.

요약하면, 매질이 청색 상인 온도에서 작동하는 액정 디스플레이에서 작동될 수 있으며 하기의 기술 진보를 제공하는 액정 매질에 대한 요구가 존재한다:

- 감소된 작동 전압,

- 작동 전압의 감소된 온도 의존성 및

- 개선된 신뢰도, 즉 VHR.

본 발명

놀랍게도, 화학식 1의 화합물은, 개별적인 매질에서 청색 상의 폭을 향상시키거나; 또는 전기 광학 반응의 온도 의존성을 감소시키거나; 또는 온도 의존성이 무시되는 온도 범위를 증가시키거나; 또는 상기 세 개의 효과 중의 두 개 이상의 조합을 야기하는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따라 사용된 화합물은 키랄 화합물이고, 바람직하게 그들은 키랄성으로 치환된 원자를 하나 이상 포함하며, 가장 바람직하게 키랄성으로 치환된 C-원자를 포함한다.

본 발명에 따른 화합물은 하기의 화학식 1의 화합물이고, 화학식 1의 키랄 화합물이 또한 포함된다:

화학식 1

상기 식에서,

LG¹ 및 LG²는 서로 독립적인 LG이고;

LG는 -O-, -O-(C=O)- 또는 OCF₂이고;

MG¹, MG² 및 MG³은 서로 독립적인 MG이고;

MG는 각각 서로 독립적으로

이다:

(상기 식에서,

R¹¹은 H, F, Cl, CN, NCS, SF₅, SO₂CF₃ 또는 직쇄 또는 분지되고, 바람직하게 탄소수 1 내지 20이며, 치환되지 않거나, F, Cl 또는 CN으로 단일- 또는 다-치환된 알킬이되, 여기에서 하나 이상의 비-인접 CH₂기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰¹- 또는 -C≡C-에 의해 선택적으로 대체되고; 바람직하게 H, 할로겐, 탄소수 1 내지 9, 바람직하게 2 내지 5의 n-알킬, n-알콕시, 탄소수 2 내지 9, 바람직하게 2 내지 5개의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬, 또는 CN, NCS; 더욱 바람직하게는 할로겐(바람직하게, F, Cl), 할로겐화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 바람직하게 단일-, 이-플루오르화된 또는 올리고플루오르화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시이고; 특히 바람직하게 CF₃, OCF₂H 또는 OCF₃이고;

은 한 번 이상 발생하는 경우, 또한 이들은 각각 서로 독립적으로 방향족 및/또는 지환족 고리, 또는 두 개 이상의 융합된 방향족 또는 지방족 고리를 포함하는 기이되, 이러한 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S로부터 선택된 헤테로 원자를 하나 이상 함유하고; 선택적으로 R로 단일 치환되거나 다치환되고; 화학식 1의 중심 탄소원자 옆에 있는 세 개의

중에서 바람직하게 하나 이상, 더욱 바 람직하게 두 개 이상 및 가장 바람직하게 세 개 모두가 방향족 고리, 바람직하게 페닐 고리로 선택적으로 치환되고;

R은 R¹¹에 주어진 의미를 가지며, 바람직하게 탄소수 1 내지 12의 알킬이고;

Z¹¹은 한 번 이상 발생하는 경우, 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -S-CO-, -CO-S-, -CO-NR⁰¹-, NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -CR⁰¹=CH-, -CY⁰¹=CY⁰²-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합이고, 바람직하게 중심 탄소 원자 옆의 Z¹¹중의 하나 이상, 바람직하게 중심 탄소원자 옆의 모든 Z¹¹은 단일 결합이고;

Y⁰¹ 및 Y⁰²는 서로 독립적으로 F, Cl 또는 CN이고, 다르게는 그들 중의 하나는 H이고;

R⁰¹ 및 R⁰²는 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고;

m은 서로 독립적으로 1, 2 또는 3이고, 바람직하게 1 또는 2이되, 세 개의 메소젠성 기 MG¹ 내지 MG³의 m의 합은 바람직하게 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 바람직하게 3, 4, 또는 5이다).

파라미터가 하기의 의미를 갖는 화학식 1의 화합물이 바람직하다:

R¹¹은 F, Cl, CN, NCS, CF₃, OCF₃, SF₅, 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알카인일이고, 바람직하게 F, Cl, CF₃, SF₅, 알킬 또는 알콕시이다.

는 바람직하게 각각 서로 독립적으로

이고;

L¹¹ 내지 L¹⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 바람직하게 이들 중 두 개 이상이 F이고, 가장 바람직하게 이들 중 세 개 이상이 F이고;

LG¹ 및 LG²는 바람직하게 서로 동일하다.

바람직한 한 실시양태에서, MG¹ 및 MG²는 서로 동일하다.

화학식 1의 화합물은 바람직하게 하기의 준화학식 1aa 및 1ab로부터 선택되고, 준화학식 1aa 및 화학식 1ab의 키랄 화합물이 또한 포함된다:

상기 식에서,

파라미터는 상기 화학식 1에서 주어진 각각의 의미를 갖되;

R¹² 및 R¹³은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 R¹¹에 대해 주어진 의미를 가지며;

및

은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서

에 대해 주어진 의미를 갖고;

Z¹² 및 Z¹³은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 Z¹¹에 대해 주어진 의미를 갖고;

n 및 o는 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 m에 대해 주어진 의미를 갖고, 바람직하게 서로 독립적으로 1 또는 2이며, 가장 바람직하게 1이다.

하기를 만족하는 화학식 1aa의 화합물이 특히 바람직하다:

- MG¹, MG², 및 MG³중 하나에서 하나 이상의 Z¹¹, 바람직하게 MG¹ 및 MG² 각각에서 하나 이상의 Z¹¹, 및 가장 바람직하게 MG¹, MG² 및 MG³ 각각에서 하나 이상의 Z¹¹이 -CO-O-, -O-CO-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CH=CH- 또는 -C≡C-, 가장 바람직하게 -CF₂-O- 또는 -O-CF₂-로부터 선택되고,

- 존재하는 고리 A¹¹ 중 하나 이상이 각각 하나 이상의 R기 및/또는 불소 원자로 선택적으로 치환된 페닐렌이고/거나,

- R¹¹이 탄소수 1 내지 12, 바람직하게 1 내지 8의 알킬이거나, 또는 탄소수 2 내지 12, 바람직하게 2 내지 7의 알켄일 또는 알카인일이다.

MG¹ 및 MG²는 바람직하게 서로 독립적으로

및

로부터 선택되고:

(상기 식에서,

R은 알킬, 알켄일, 알콕시, 옥사알킬, 및 가장 바람직하게 알콕시 또는 알켄일이고;

L은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

X는 CN, NCS, 할로겐, 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시 또는 SF₅, 바람직하게 F, -CF₃ 또는 -OCF₃, 가장 바람직하게 CF₃이다);

MG³은 바람직하게

이다:

(상기 식에서,

바람직하게 R은 알킬, 알켄일, 알콕시, 옥사알킬, 가장 바람직하게 알킬이고; L은 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이다).

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 고리 A¹¹ 내지 A¹³은 서로 독립적으로 방향족 또는 지방족 고리, 바람직하게 5-, 6- 또는 7-원 고리, 두 개 이상, 바람직하게 두 개 또는 세 개의 융합된 방향족 또는 지환족 고리를 포함하는 기이되, 상기 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하고, 선택적으로 L로 단일- 또는 다치환된다(상기 식에서, L은 F, Cl, Br, CN, OH, NO₂이고/거나, 탄소수 1 내지 12이며 하나 이상의 수소원자가 F 또는 Cl로 선택적으로 대체된 알킬, 알콕시, 알킬카본일 또는 알콕시카본일기이다).

L은 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂ 또는 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃, 또는 OCF₃, 가장 바람직하게 F, Cl, CH₃, OCH₃ 또는 COCH₃이다.

바람직한 고리 A¹¹ 내지 A¹³은, 예를 들어 퓨란, 피롤, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 티아다이아졸, 이미다졸, 페닐렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 아줄렌, 인단, 나프탈렌, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 테트라하이드로피란, 안트라센, 페난트렌 및 플루오렌이다.

특히 바람직하게 이들 고리 A¹¹ 내지 A¹³중의 하나 이상은 각각 퓨레인-2,5-다이일, 티오펜-2,5-다이일, 티에노티오펜-2,5-다이일, 다이티에노티오펜-2,6-다이일, 피롤-2,5-다이일, 1,4-페닐렌, 아줄렌-2,6-다이일, 피리딘-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 또는 1,4-사이클로헥실으로부터 선택되고, 하나 또는 두 개의 비-인접 CH₂기는 선택적으로 O 및/또는 S로 치환되고, 이들 기는 치환되지 않거나 상기에 정의된 L로 단일- 또는 다치환된다.

바람직하게

및

는 각각 서로 독립적으로

또는 그들의 거울상이고:

(상기 식들에서,

R 및 R'은 서로 독립적으로 R, 바람직하게 R¹¹에 대해 주어진 의미를 가지며, 가장 바람직하게 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 12, 바람직하게 2 내지 7의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 12, 바람직하게 2 내지 7의 알켄일 또는 알카인일이되, 페닐 고리에 인접하지 않는 하나 이상의 비-인접 -CH₂-기 둘 다는 -O- 및/또는 -CH=CH-로 치환될 수 있고/거나, 하나 이상의 수소원자는 할로겐, 바람직하게 불소로 치환될 수 있고, 바람직하게 알킬, 바람직하게 메틸, 에틸 또는 프로필, 바람직하게 메틸이고, 바람직한 실시양태에서 R 및 R'은 서로 동일하다);

더욱 바람직하게 그 중의 하나 이상, 특히 그 중의 각각 하나 이상은

이고, 가장 바람직하게 하나 이상의

는

이고/거나,

및

중 하나 이상은 각각

이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 각각의 기

및

, 바람직하게 이들 모두는 모노사이클릭 고리 A¹¹, A¹² 및 A¹³만을 함유한다. 매우 바람직하게, 이는 1, 2 또는 3개의 5- 및/또는 6-원 고리를 함유하는 기이다.

이들 기에 대한 바람직한 준-화학식이 하기 목록에 개시되어 있다. 간단하게, 이들 기중의 Phe는 1,4-페닐렌이고, PheL은 1 내지 4개의 상기 정의된 L기로 치환된 1,4-페닐렌기이고, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌이고, Pyd는 피리딘-2,5-다이일이고, Pyr은 피리미딘-2,5-다이일이다. 하기 바람직한 기의 목록인 표 1은 준화학식 A-1 내지 A-20 및 그들의 거울상을 포함한다.

이들 바람직한 기에서 Z는 화학식 1에서 주어진 Z¹¹의 의미를 갖는다. 바람직하게 Z는 -CF₂-O- 또는 -O-CF₂- 또는 단일 결합이다.

매우 바람직하게, 기

및

중의 하나 이상, 가장 바람직하게 이들 모두는 하기의 화학식 1a 내지 1r 및 이들 각각의 거울상으로부터 선택된다:

상기 식들에서,

L은 상기 주어진 의미를 가지며, r 및 s는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게 0, 1, 또는 2이다.

이들 바람직한 화학식에서

는 매우 바람직하게

, 또한

이고, L은 서로 독립적으로 상기 주어진 의미 중의 하나를 갖는다.

특히 바람직한 화학식 1의 화합물은 화학식

(여기에서, r은 1 또는 2이다)의 고리 A¹¹ 및 A¹²에서 각각 하나 이상의 기를 포함한다.

추가적인 바람직한 화학식 1의 화합물은 화학식

(여기에서, r은 2이다)의 고리 A¹¹, A¹² 및 A¹³에서 각각 하나 이상의 기를 포함하고/거나, 화학식

(여기에서, r은 0, 1 또는 2이다)의 각각 하나 이상의 기를 포함한다.

매우 바람직하게, 기

의 하나 이상, 가장 바람직하게 모두는 하기 화학식 및 그들의 개별적인 거울상으로부터 선택된다:

상기 식들에서, 1,4-페닐렌 고리는 선택적으로 R 또는 L, 바람직하게 알킬(바람직하게, 메틸), 및/또는 알콕시 및/또는 할로겐(바람직하게, F)으로 치환될 수 있다.

가장 바람직하게, 기

중 하나 이상, 가장 바람직하게 모두는 하기 화학식 및 그들의 개별적인 거울상으로부터 선택된다:

본원에서 알킬 또는 알콕시 라디칼, 즉 종결 CH₂ 기가 -O-로 치환된 알킬은, 직쇄 또는 분지될 수 있다. 바람직하게 직쇄는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 탄소 원자를 가지며, 따라서 예를 들어 바람직하게 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 또는 옥톡시, 추가로 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 논옥시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 트라이데콕시 또는 테트라데콕시이다.

옥사알킬, 즉 비-종결 CH₂기가 -O-로 치환된 알킬기는, 예를 들어 바람직하게 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시-메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사뷰틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3-, 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4-, 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5-, 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 또는 9-옥사데실이다.

알켄일기, 즉 하나 이상의 CH₂ 기가 -CH=CH-로 치환된 알킬기는 직쇄 또는 분지될 수 있다. 바람직하게 직쇄는 탄소수 2 내지 10이며, 따라서 바람직하게 바이닐, 프로프-1-, 또는 프로프-2-엔일, 뷰트-1-, 2- 또는 뷰트-3-엔일, 펜트-1-, 2-, 3- 또는 펜트-4-엔일, 헥스-1-, 2-, 3-, 4- 또는 헥스-5-엔일, 헵트-1-, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 헵트-6-엔일, 옥트-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 옥트-7-엔일, 논-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 논-8-엔일, 데크-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 데크-9-엔일이다.

특히 바람직한 알켄일기는 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일, C₅-C₇-4-알켄일, C₆-C₇-5-알켄일 및 C₇-6-알켄일, 특히 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일 및 C₅-C₇-4-알켄일이다. 구체적으로 바람직한 알켄일기의 예는 바이닐, 1E-프로펜일, 1E-뷰텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-뷰텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일 및 6-헵텐일 등이다. 탄소수 5 이하의 기가 일반적으로 바람직하다.

하나의 CH₂기는 -O-로 대체되고 다른 하나는 -CO-로 대체된 알킬기에서, 이들 라디칼은 바람직하게 나란히 존재한다. 따라서, 이러한 라디칼은 함께 카본일옥시기 -CO-O- 또는 옥시카본일기 -O-CO-를 형성한다. 바람직하게 이러한 알킬기는 직쇄이고, 탄소수 2 내지 6이다.

따라서, 바람직하게 아세틸옥시, 프로파이온일옥시, 뷰타이릴옥시, 펜탄오일 옥시, 헥산오일옥시, 아세틸옥시메틸, 프로파이온일옥시메틸, 뷰타이릴옥시메틸, 펜탄오일옥시메틸, 2-아세틸옥시에틸, 2-프로파이온일옥시-에틸, 2-뷰타이릴옥시에틸, 3-아세틸옥시프로필, 3-프로파이온일옥시프로필, 4-아세틸옥시뷰틸, 메톡시카본일, 에톡시카본일, 프로폭시카본일, 뷰톡시카본일, 펜톡시카본일, 메톡시카본일메틸, 에톡시카본일메틸, 프로폭시카본일메틸, 뷰톡시카본일메틸, 2-(메톡시카본일)에틸, 2-(에톡시카본일)에틸, 2-(프로폭시-카본일)에틸, 3-(메톡시카본일)프로필, 3-(에톡시카본일)프로필, 4-(메톡시카본일)-뷰틸이다.

두 개 이상의 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -COO-로 대체된 알킬기는, 직쇄 또는 분지될 수 있다. 직쇄이고, 탄소수 3 내지 12인 것이 바람직하다. 따라서, 비스-카복시-메틸, 2,2-비스-카복시-에틸, 3,3-비스-카복시-프로필, 4,4-비스-카복시-뷰틸, 5,5-비스-카복시-펜틸, 6,6-비스-카복시-헥실, 7,7-비스-카복시-헵틸, 8,8-비스-카복시-옥틸, 9,9-비스-카복시-노닐, 10,10-비스-카복시-데실, 비스-(메톡시카본일)-메틸, 2,2-비스-(메톡시카본일)-에틸, 3,3-비스-(메톡시카본일)-프로필, 4,4-비스-(메톡시카본일)-뷰틸, 5,5-비스-(메톡시카본일)-펜틸, 6,6-비스-(메톡시카본일)-헥실, 7,7-비스-(메톡시카본일)-헵틸, 8,8-비스-(메톡시카본일)-옥틸, 비스-(에톡시카본일)-메틸, 2,2-비스-(에톡시카본일)-에틸, 3,3-비스-(에톡시카본일)-프로필, 4,4-비스-(에톡시카본일)-뷰틸, 5,5-비스-(에톡시카본일)-헥실이 바람직하다.

CN 또는 CF₃으로 단일치환된 알킬 또는 알켄일기는 바람직하게 직쇄이다. CN 또는 CF₃에 의한 치환은 임의의 바람직한 위치에서 일어날 수 있다.

할로겐으로 적어도 단일치환된 알킬 또는 알켄일기는 바람직하게 직쇄이다. 할로겐은 바람직하게 F 또는 Cl이고, 다치환의 경우 바람직하게 F이다. 생성된 기는 또한 과플루오르화된 기를 포함한다. 단일치환의 경우, F 또는 Cl 치환체는 임의의 바람직한 위치일 수 있지만, 바람직하게 ω-위치이다. 종결 F 치환체를 갖는 특히 바람직한 직쇄 기의 예는, 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로뷰틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸이다. 그러나, F의 다른 위치는 배제되지 않는다.

할로겐은 F, Cl, Br 및 I를 의미하고, 바람직하게 F 또는 Cl이고, 가장 바람직하게 F이다. 각각의 R¹¹, R¹², R¹³, R, R' 및 R"는 극성 또는 비극성기일 수 있다. 극성기의 경우, 바람직하게 CN, SF₅, 할로겐, OCH₃, SCN, COR⁵, COOR⁵ 또는 탄소수 1 내지 4의 단일-, 올리고- 또는 다플루오르화된 알킬 또는 알콕시기로부터 선택된다. R⁵는 탄소수 1 내지 4, 바람직하게 1 내지 3의 선택적으로 플루오르화된 알킬이다. 특히 바람직한 극성기는 F, Cl, CN, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F, C₂F₅ 및 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CF₃, OCHF₂ 및 OCF₃이다. 비극성기의 경우, 바람직하게 탄소수 15 이하의 알킬 또는 탄소수 2 내지 15의 알콕시이다.

각각의 R¹¹, R¹², R¹³, R 및 R'은 비키랄 또는 키랄기일 수 있다. 키랄기의 경우, 하기의 화학식 1ac가 바람직하다:

상기 식에서,

Q¹은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시기 또는 단일결합이고,

Q²는 치환되지 않거나, F, Cl, Br 또는 CN으로 단일- 또는 다-치환될 수 있는 알킬 또는 알콕시이고, 또한 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 하나 이상의 비-인접 CH₂기가 각각의 경우 서로 독립적으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO- 또는 -CO-S-로 대체되는 것이 가능하고,

Q³은 F, Cl, Br, CN이거나, 또는 Q²에 대해 정의된 알킬 또는 알콕시기이지만, Q²와는 상이하다.

화학식 1ac에서 Q¹이 알킬렌-옥시기인 경우, O 원자는 바람직하게 키랄 C 원자에 인접한다.

바람직한 화학식 1ac의 키랄기는 2-알킬, 2-알콕시, 2-메틸알킬, 2-메틸알콕 시, 2-플루오로알킬, 2-플루오로알콕시, 2-(2-에틴)-알킬, 2-(2-에틴)-알콕시, 1,1,1-트라이플루오로-2-알킬 및 1,1,1-트라이플루오로-2-알콕시이다.

특히 바람직한 화학식 1ac의 키랄기는, 예를 들어 2-뷰틸(=1-메틸프로필), 2-메틸뷰틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸뷰틸, 2-메틸뷰톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸뷰틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥테인오일옥시, 5-메틸헵틸옥시카본일, 2-메틸뷰티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥세인오일옥시, 2-클로로프로파이온일옥시, 2-클로로-3-메틸뷰티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴오일, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-뷰톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸옥틸옥시이다. 2-헥실, 2-옥틸, 2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-헥실, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸 및 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시가 매우 바람직하다.

또한, 비키랄 분지된 알킬기를 함유하는 화합물은, 예를 들어 결정화되는 경향의 감소 때문에 종종 중요할 수 있다. 이러한 유형의 분지된 기는 일반적으로 하나 이상의 쇄 분지를 함유하지 않는다. 바람직한 비키랄 분지된 기는 아이소프로필, 아이소뷰틸(=메틸프로필), 아이소펜틸(=3-메틸뷰틸), 아이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸뷰톡시이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 R¹¹, R¹², R¹³, R 및 R'은 -SG-PG이다.

화학식 1의 화합물, 및 R¹¹이 -SG-PG인 그의 준화합물이 특히 바람직하고, 동시에 m이 0인 것이 추가적으로 바람직하다.

중합성 또는 반응성 기 PG는 바람직하게 CH₂=CW¹-COO-,

,

, CH₂=CW²-(O)_k1-, CH₃-CH=CH-O-, (CH₂=CH)₂CH-OCO-, (CH₂=CH-CH₂)₂CH-OCO-, (CH₂=CH)₂CH-O-, (CH₂=CH-CH₂)₂N-, HO-CW²W³-, HS-CW²W³-, HW²N-, HO-CW²W³-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN-, 및 W⁴W⁵W⁶Si-로부터 선택되되, W¹은 H, F, Cl, CN, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH₃이고, W² 및 W³은 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 메틸, 에틸, n-프로필이고, W⁴, W⁵ 및 W⁶은 서로 독립적으로 Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카본일알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k₁ 및 k₂는 서로 독립적으로 0 또는 1이다.

특히 바람직하게 PG는 바이닐기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 옥세테 인기 또는 에폭시기, 특히 바람직하게 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기이다.

스페이서 기 SG에 대해서, 당분야의 숙련가들에게 상기 목적으로 공지된 모든 기가 사용될 수 있다. 스페이서 기 SG는 바람직하게 PG-SG가 PG-SG'-X인 화학식 SG'-X이되, 상기 식에서

SG'은 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 단일- 또는 다-치환된 탄소수 20 이하의 알킬렌이고, 또한 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 하나 이상의 비-인접 CH₂기가 각각 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-, CO-, CO-S-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-로 치환되는 것이 가능하고;

X는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰¹-, -NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -CY⁰¹=CY⁰²-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-, -CH=CH- 또는 단일 결합이고;

R⁰¹, R⁰², Y⁰¹ 및 Y⁰²는 상기 개시된 각각의 의미중의 하나를 갖고;

X는 바람직하게 -O-, -S-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰-, -CY⁰²=CY⁰²-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 특히 -O-, -S-, -C≡C-, -CY⁰¹=CY⁰²-, 또는 단일 결합이고, 매우 바람직하게 -C≡C- 또는 -CY⁰¹=CY⁰²-, 또는 단일 결합과 같이 접합된 시스템으로부터 가능한 기이다.

전형적인 SG' 기는 예를 들어, -(CH₂)_p-, -(CH₂CH₂O)_q-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR⁰R⁰⁰-O)_p-이되, 상기 p는 2 내지 12의 정수이고, q는 1 내지 3의 정수이고, R⁰, R⁰⁰ 및 다른 파라미터는 상기 주어진 의미를 갖는다.

바람직한 SG' 기는 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시뷰틸렌, 에틸렌-티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸-이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에테닐렌, 프로페닐렌 및 뷰테닐렌이다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, SG'는 화학식 1ad의 키랄기이다:

상기 식에서,

Q¹ 및 Q³은 화학식 1ac에 주어진 의미를 갖고;

Q⁴는 Q¹과 상이한 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시기 또는 단일 결합이고,

Q¹은 중합성 기 PG에 연결된다.

추가로 SG가 단일 결합인 하나 또는 두 개의 PG-SG기를 가진 화합물이 바람직하다.

두 개의 PG-SG 기를 가진 화합물의 경우, 두 개의 중합성 기 PG 및 두 개의 스페이서 기 SG는 각각 동일하거나 상이하다.

본 발명에 따른 바람직한 화학식 1aa의 화합물은 하기 화학식 1aaa 내지 화학식 1aaf의 화합물의 군으로부터 선택된다:

상기 식들에서,

파라미터는 상기에 제시된 각각의 의미를 가지며, 바람직하게 화학식 1aac의 R¹² 및 R¹³은 알켄일, 가장 바람직하게 바이닐이다.

본 발명에 따른 바람직한 화학식 1ab의 화합물은 하기 화학식 1aba 내지 1abf의 화합물의 군으로부터 선택된다:

상기 식들에서,

파라미터는 상기에 제시된 각각의 의미를 가지며, 바람직하게 화학식 1abc의 R¹² 및 R¹³은 알켄일, 가장 바람직하게 바이닐이다.

본 발명에 따른 바람직한 화합물은 하기의 예시적인 화합물이다:

바람직하게 본 발명에 따른 액정질 매질은 화학식 1의 화합물을 포함하고, 바람직하게 화학식 1의 화합물로 주로 구성되고, 가장 바람직하게 전체적으로 화학식 1의 화합물로 구성된, 성분 A를 함유한다.

화학식 1의 화합물은 당분야의 전문가에게 공지된 통상적인 방법에 의해 수득될 수 있다.

화학식 1의 화합물은 예를 들어 하기 두 개의 예시적인 반응식(반응식 1 및 반응식 2) 및 유사한 합성 경로에 따라 이롭게 제조된다.

상기 식들에서, 파라미터는 상기에서 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게 R은 각각 서로 독립적으로 알킬, F, CF₃, 알콕시 또는 알카이닐이고,

은

에 대해 상기에 주어진 의미 중의 하나이고,

페닐 고리는 선택적으로 하나 이상의 F 원자로 치환될 수 있다.

페닐 고리는 각각 서로 독립적으로 하나 이상의 F 원자로 선택적으로 치환될 수 있다.

본 출원에서 "포함되다"는, 조성물의 함량에서 지칭된 물질 예를 들어 매질 또는 성분이 문제의 화합물을 바람직하게 총 농도의 10% 이상 및 가장 바람직하게 20% 이상 함유함을 나타내는 것을 의미한다.

본 함량에서 "주로 구성되다"는 지칭된 물질이 문제의 화합물을 80% 이상, 바람직하게 90% 이상, 및 가장 바람직하게 95% 이상 함유하는 것을 의미한다.

본 함량에서 "전체적으로 구성되다"는 지칭된 물질이 문제의 화합물을 98% 이상, 바람직하게 99% 이상, 및 가장 바람직하게 100.0% 함유하는 것을 의미한다. 본 출원에 따른 화합물의 농도는 본 출원에 따른 매질 내에 함유되고, 0.5 이상 내지 30% 이하 정도, 더욱 바람직하게 1 이상 내지 20% 이하 정도, 및 가장 바람직하게 5 이상 내지 12% 이하 정도의 범위이다.

하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 메소젠성 조정 매질은 하기의 성분을 포함한다:

- 상기 제시된 화학식 1의 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 주로 구성되고, 가장 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 전체적으로 구성되는, 바람직하게 1 내지 25중량% 농도의 성분 A 및

- 하기 화학식 2의 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 주로 구성되고, 가장 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 전체적으로 구성되는, 선택적으로 유전체적으로 포지티브한 성분 B:

(상기 식에서,

R²는 화학식 1의 R¹¹에 제시된 의미를 갖고;

A²¹, A²² 및 A²³은 각각 서로 독립적으로

이되, A²¹ 및 A²²는 각각 2회 존재한다면 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있고;

Z²¹ 및 Z²²는 각각 서로 독립적으로 단일 결합, -(CH₂)₄)-, -CH₂CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-CH₂-, -CH₂-CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CF-, -C≡C-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CO-O- 또는 -O-CO-이되, 각각의 Z²¹ 및 Z²²는 각각 2회 존재한다면 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있고;

X²는 할로겐, -CN, -NCS, -SF₅, -SO₂CF₃, 각각 CN 및/또는 할로겐으로 단일- 또는 다 -치환된 알킬, 알켄일, 알켄일옥시 또는 알킬알콕시 또는 알콕시 라디칼이고;

L²¹ 및 L²²는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고;

m은 0, 1 또는 2이고;

n은 0, 1, 2 또는 3이고;

o는 0, 1 또는 2, 바람직하게 0 또는 1이고;

m+n+o는 3 이하, 바람직하게 2 이하이다),

- 하기 화학식 3의 화합물을 하나 이상 포함하고, 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 주로 구성되고, 가장 바람직하게 상기 화합물 하나 이상으로 전체적으로 구성되는, 바람직하게 1 내지 25중량% 농도의 선택적인 성분 C:

(상기 식에서,

a, b, c 및 d는 각각 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이되, a+b+c+d는 4 이하이고;

A³¹, A³², A³³ 및 A³⁴는 서로 독립적으로

이되, 각각의 A³¹, A³², A³³ 및 A³⁴는 2회 존재하다면 동일하거나 상이할 수 있고;

Z³¹, Z³², Z³³ 및 Z³⁴는 서로 독립적으로 단일 결합, -(CH₂)₄)-, -CH₂CH₂-, -CF₂-CF₂-, -CF₂-CH₂-, -CH₂-CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -(CH₂)₃O-, -O(CH₂)₃-, -CH=CF-, -C≡D-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CO-O- 또는 -O-CO-이되, 각각의 Z³¹, Z³², Z³³ 및 Z³⁴는 각각 2회 존재한다면 동일하거나 상이한 의미를 가질 수 있고;

R³은 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼의 하나 이상의 메틸렌기는 서로 독립적으로 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -SiR^xR^y-, -CH=CH-, -C≡D-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 치환되지 않거나, -CN기로 단일치환되거나 할로겐으로 단일- 또는 다치환될 수 있고, 바람직하게 R¹¹은 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시, 또는 탄소수 10 이하의 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이되, 상기 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐으로 단일- 또는 다치환되고;

L³¹, L³², L³³ 및 L³⁴는 서로 독립적으로 할로겐, CN기, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼이되, 상기 라디칼의 하나 이상의 메틸렌기는 서로 독립적으로 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -SiR^xR^y-, -CH=CH-, -C≡D-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 치환되지 않거나, -CN기로 단일치환되거나 할로겐으로 단일- 또는 다치환될 수 있되, 단 L³¹, L³², L³³ 및 L³⁴중의 하나 이상은 수소가 아니고;

X³은 F, Cl, CF₃, OCF₃, CN, NCS, -SF₅ 또는 -SO₂-R^z이고;

R^x 및 R^y는 서로 독립적으로 할로겐 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이고; 바람직하게 R^x 및 R^y는 둘 다 메틸, 에틸, 프로필 또는 뷰틸이고;

R^z는 탄소수 1 내지 7의 알킬 라디칼이되, 상기 알킬 라디칼은 치환되지 않거나 할로겐으로 단일- 또는 다치환되고; 바람직하게 R^z는 CF₃, C₂F₅ 또는 n-C₄F₉이다),

- 20㎛ 이상의 HTP를 갖는 하나의 키랄 화합물 또는 보다 많은 키랄 화합물을 포함하는, 1 내지 20중량%의 성분 D.

본 발명의 혼합물은 성분 A를 1 내지 25 중량%, 바람직하게 2 내지 20중량%, 및 가장 바람직하게 3 내지 15중량% 함유한다.

적합한 성분 D의 키랄 화합물은 20㎛ 이상, 바람직하게 40㎛ 이상 및 가장 바람직하게 60㎛ 이상인 나선형 꼬임력의 절대값을 갖는 화합물이다. HTP는 20℃의 온도에서 MLC-6260에서 측정된다.

키랄 성분 D는 바람직하게 메소젠성 구조를 가지며 바람직하게 메소상 그 차체, 구체적으로 하나 이상의 콜레스테릭 상을 보이는 키랄 화합물을 하나 이상 포함한다. 키랄 성분 D에 포함되는 바람직한 키랄 화합물은 특히 콜레스테릴-노나노 에이트(CN), R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, R/S-5011, CB-15(독일 다름슈타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA) 제품)와 같이 잘 공지된 키랄 도판트이다. 하나 이상의 키랄 잔기 및 하나 이상의 메소젠성 기를 갖는 키랄 도판트, 또는 키랄 잔기, 메소젠성 기를 형성하는 하나 이상의 방향족 또는 지방족 잔기를 갖는 키랄 도판트가 바람직하다. 독일 특허 제 34 25 503 호, 제 35 34 777 호, 제 35 34 778 호, 제 35 34 779 호, 제 35 34 780 호, 제 43 42 280 호, 유럽 특허 제 01 038 941 호 및 독일 특허 제 195 41 820 호에 개시된 키랄 잔기 및 메소젠성 키랄 화합물이 더욱 바람직하고, 상기 참고문헌은 본 출원에서 참고로서 인용된다. 유럽 특허 제 01 111 954.2 호에 개시된 키랄 바이나프틸 유도체, 국제 공개공보 제 02/34739 호에 개시된 키랄 바이나프톨 유도체, 국제 공개공보 제 02/06265 호에 개시된 키랄 TADDOL 유도체 및 국제 공개공보 제 02/06196 호 및 제 02/06195 호에 개시된 하나 이상의 플로오루화된 결합제 및 하나의 말단 키랄 잔기 또는 하나의 중심 키랄 잔기를 가진 키랄 도판트가 특히 바람직하다.

본 발명의 조절 매질은 -30 내지 약 80℃, 특히 약 55℃ 이하의 범위에서 특성 온도, 바람직하게 청명점을 갖는다.

본 발명의 혼합물은 하나 이상(2, 3 또는 4개 이상)의 키랄 화합물을 1 내지 25중량%, 바람직하게 2 내지 20중량%의 범위에서 함유한다. 키랄 화합물을 3 내지 15중량% 함유하는 혼합물이 특히 바람직하다.

바람직한 실시양태를 하기에 나타낸다:

- 매질이 하나 또는 두 개 이상의 화학식 1의 화합물을 포함한다.

- 성분 B는 바람직하게 하나 이상의 화학식 2의 화합물 이외에 하나 이상의 화학식 4의 에스터 화합물을 함유한다:

(상기 식에서,

R^z는 화학식 1의 R¹¹에서 주어진 의미를 가지며;

는

이고;

X^z는 F, Cl, CN, NCS, CF₃, OCF₃, 또는 SF₅이고;

상기 식에서 R^z는 화학식 2의 R²에서 주어진 의미를 갖는다.

화학식 4의 화합물을 5 내지 35%, 바람직하게 10 내지 30%, 및 특히 바람직하게 10 내지 20% 함유하는 혼합물이 특히 바람직하다).

- 성분 B는 바람직하게 하나 이상의 화학식 5의 화합물을 추가적으로 함유한다:

(상기 식에서,

R은 화학식 1의 R¹¹에서 제시된 의미를 갖고, 바람직하게 알킬 또는 알킬-C≡C 이고;

"알킬"은 탄소수 1 내지 7인 알킬, 바람직하게 n-일킬이고;

n은 0 또는 1이다).

- 성분 B는 바람직하게 화학식 6의 에스터 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가적으로 포함한다:

(상기 식에서,

R⁰은 화학식 1의 R¹¹에서 제시된 의미를 가지며, 바람직하게 알킬이고;

는

이다).

- 화학식 6의 화합물의 비율은 바람직하게 10 내지 30중량%, 특히 15 내지 25중량%이다.

- 매질은 바람직하게 화학식 7a 및 7b의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:

(상기 식들에서,

R⁰은 화학식 1의 R¹¹에서 제시된 의미를 갖고;

n 및 m은 서로 독립적으로 0 또는 1이다).

- 매질은 바람직하게 R⁰이 메틸인 화학식 2의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

- 매질은 바람직하게 화학식 8a 및 8b의 군으로부터 선택되는, 하나, 두 개, 또는 그 이상의 다이옥세인 화합물, 바람직하게 하나 또는 두 개의 다이옥세인 화합물을 포함한다:

(상기 식들에서,

R⁰은 화학식 1의 R¹¹에서 제시된 의미를 갖는다).

통상적인 액정 물질, 특히 화학식 2 및 화학식 3의 하나 이상의 화합물과 혼합된 상대적으로 작은 비율의 화학식 1의 화합물은 보다 낮은 작동 전압 및 보다 넓은 작동 온도 범위를 초래한다는 것이 밝혀졌다. 특히, 하나 이상의 화학식 1의 화합물 이외에 하나 이상의 화학식 2의 화합물, 특히 X²가 F, Cl, CN, NCS, CF₃ 또는 OCF₃인 화학식 2의 화합물을 포함하는 혼합물이 바람직하다. 화학식 1 내지 화학식 3의 화합물은 무색이고, 안정하며 다른 화합물 및 다른 액정 물질과 쉽게 혼화된다.

화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3의 화합물의 최적 혼합비는 실질적으로 바람직한 특성, 화학식 1, 화학식 2 및/또는 화학식 3의 성분의 선택, 및 존재할 수 있는 임의의 다른 성분의 선택에 따라 좌우된다. 상기에 주어진 범위 내의 적합한 혼합비는 각각의 경우마다 쉽게 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물에서 화학식 1 내지 화학식 3의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 따라서, 상기 혼합물은 다양한 특성을 최적화시키기 위해 하나 이상의 추가 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 화학식 1 내지 화학식 3의 화합물의 총 농도가 높아짐에 따라 작동 전압 및 작동 온도 범위에 미치는 관측된 효과는 일반적으로 점차 커진다.

특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 X³이 F, OCF₃, OCHF₂, OCH=CF₂, OCF=CF₂ 또는 OCF₂-CF₂H인 화학식 3의 화합물을 포함한다. 화학식 1의 화합물과의 바람직한 시너지 효과는 특히 이로운 특성을 야기한다. 특히, 화학식 1, 화학식 2, 및 화학식 3의 화합물을 포함하는 혼합물은 그들의 낮은 작동 전압을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 매질에서 사용될 수 있는 화학식 2 내지 화학식 3의 개별적인 화합물은 공지되어 있거나, 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

편광기, 전극 베이스판 및 표면-처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 MLC 디스플레이의 구성은 이러한 유형의 디스플레이에 대하여 통상적인 구성에 해당한다. 용어 "통상적인 구성"은 본원에서 폭넓게 사용되고, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM에 기초한 매트릭스 디스플레이 요소를 포함한 MLC 디스플레이의 모든 유도체 및 변형물을 포괄하지만, IPS 디스플레이, 바람직하게 확립된 구조체의 하나에서 사용되는 것과 같이 하나의 기판 상의 전극(즉, 소위 인터디지털(interdigital) 전극)을 갖는 디스플레이가 특히 바람직하다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이와 꼬인 네마틱 셀에 기초한 통상적인 디스플레이 사이의 현저한 차이점은 액정층의 액정 파라미터의 선택으로 구성된다.

본 발명에 따른 매질은 통상적인 방식 그 자체로 제조된다. 일반적으로, 성분은 승온에서 이롭게도 서로 용해된다. 적합한 첨가제에 의해, 본 발명에 따른 액정질 상은 본원에서 개시된 모든 유형의 액정 디스플레이 요소에서 사용될 수 있는 방식으로 개질될 수 있다. 상기 유형의 첨가제는 당분야의 숙련가들에게 공지되어 있고, 켈커(H. Kelker) 및 해츠(R. Hatz)의 문헌[Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980]에 자세하게 공지되어 있다. 예를 들어, 다색성 염료가 유색 게스트-호스트 시스템의 제조를 위해 첨가될 수 있거나, 물질이 네마틱 상의 유전체 이방성, 점도 및/또는 정렬을 개질시키기 위해 첨가될 수 있다. 또한, 안정화제 및 산화방지제가 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물은 TN, STN, ECB 및 IPS 용도 및 등방성 스위칭 모드(ISM) 용도에 적합하다. 따라서, 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함한 액정 매질을 함유하는 전기-광학 소자 및 전기-광학 소자에서 사용이 본 발명의 주요 주제이다.

본 발명의 혼합물은 광학 등방 상태에서 작동하는 소자에 매우 적합하다. 본 발명의 혼합물은 놀랍게도 각각의 용도에 매우 적합한 것으로 밝혀졌다.

최근, 광학 등방 상태에서 작동되거나 작동가능한 전기-광학 소자가 비디오, TV 및 멀티미디어 용도로 중요해지고 있다. 이는 액정의 물리적 특성을 기초로 전기-광학 효과를 이용한 통상적인 액정 디스플레이가 상기 용도에서 바람직하지 않은 높은 스위칭 시간을 보이기 때문이다. 또한, 대부분의 통상적인 디스플레이는, 현저한 컨트라스트(contrast)의 시인 각도 의존성을 나타내는데, 이는 차례로 상기 바람직하지 않은 특성을 보상하는데 필요한 척도이다.

등방 상태에서 전기-전광 효과를 이용하기 위한 장치에 관하여, 독일 특허 출원 제 102 17 273 A1호에, 예를 들어 조정을 위한 메소젠성 조절 매질이 작동 온도에서 등방 상에 존재하는 광 조절(광 조정) 요소를 개시하고 있다. 이들 광 조절 요소는 매우 짧은 스위칭 시간, 및 양호한 컨트라스트의 시인 각도 의존성을 갖는다. 그러나, 상기 요소의 구동 또는 작동 전압은 종종 여러 용도에서 적합하지 않게 매우 높다.

아직 공개되지 않은 독일 특허 출원 제 102 41 301 호는 구동 전압의 현저한 감소를 야기하는 전극의 특정 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이들 전극은 광 조절 요소의 제조 공정을 더욱 복잡하게 한다.

또한, 예를 들어, 독일 특허 제 102 17 273 A1 호 및 제 102 41 301 호에서 개시된 광 조절 요소는 현저한 온도 의존성을 나타낸다. 광학 등방 상태에서 조절 매질 내의 전기장에 의해 유도될 수 있는 전기-광학 효과는 조절 매질의 청명점에 가까운 온도에서 가장 두드러진다. 상기 범위 내에서, 광 조절 요소는 그들의 특성 전압의 가장 낮은 값을 가지며, 따라서 가장 낮은 작동 전압을 갖는다. 온도가 특성 전압을 증가시킴에 따라, 작동 전압이 현저하게 증가한다. 전형적인 온도 의존성의 값은 약 수 V/℃ 내지 약 십 수 V/℃의 범위이다. 독일 특허 제 102 41 301 호는 등방 상태에서 작동가능하거나 작동되는 소자에 대한 다양한 전극 구조를 개시하고, 제 102 17 273 A1호는 등방 상태에서 작동가능하거나 작동되는 광 조절 요소에서 유용한 변화하는 조성물의 등방 매질을 개시한다. 이러한 광 조절 요소 에서 역치 전압의 상대적인 온도 의존성은 약 50%/℃의 범위에서 청명점보다 1℃ 높은 온도에서이다. 약 10%/℃의 범위에서 청명점보다 약 5℃ 높은 온도에서이도록 온도가 증가함에 따라 상기 온도 의존성은 감소한다. 그러나, 상기 광 조절 요소를 이용하는 디스플레이의 수많은 실질적인 용도에 있어서, 전기-광학 효과의 온도 의존성은 지나치게 높다. 반면에, 실제로 사용하기 위해 작동 전압은 수 ℃ 이상, 바람직하게 약 5℃ 이상, 더욱 바람직하게 약 10℃ 이상 및 특히 약 20℃ 이상의 온도 범위에서 작동 온도와 독립인 것이 바람직하다.

본 발명의 혼합물의 사용이 상기 및 독일 특허 제 102 17 273 A1 호, 제 102 41 301 호 및 제 102 536 06 호에서 개시된 것과 같이 광 조절 요소에서 조절 매질로서 매우 적합하고, 상기 전기-광학의 작동 전압이 작동하는 온도 범위를 확장하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 경우, 광학 등방 상태 또는 청색 상은 작동 온도와 거의 완전하게 또는 완전하게 독립적이다.

공개되지 않은 국제 공보 제 2004/046805 호에 개시된 바와 같이 메소젠성 조절 매질이 하나 이상의 소위 "청색 상"을 나타내는 경우, 상기 효과는 더욱 뚜렷하다. 극도로 고도의 키랄 꼬임을 갖는 액정은 하나 이상의 광학 등방상을 가질 수 있다. 이들이 각각의 콜레스테릭 피치를 갖는 경우, 이들 상은 충분히 큰 셀 간격을 갖는 셀에서 청색을 나타낼 것이다. 따라서, 이들 상은 또한 "청색 상"(Gray and Goodby, "Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill, USA, Canada (1984))으로 지칭된다. 청색 상에 존재하는 액정에 미치는 전기장의 효과는 예를 들어 키트제로우(H.S. Kitzerow)의 문헌 ["The Effect of Electric Fields on Blue Phases", Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1991), Vol. 202, p. 51-83]에 개시되어 있을 뿐만 아니라, 세 가지 유형의 청색 상은 차례로 BP I, BP II, 및 BP III으로 식별되고, 이들은 장-유리(field-free) 액정에서 관측될 수 있다. 청색 상을 보이는 액정 및 청색 상이 전기장에 도입되는 경우, 추가의 청색 상 또는 청색 상 I, II 및 III과는 상이한 다른 상이 나타날 수 있다.

본 발명의 혼합물은 하기를 포함하는 전기-광학 광 조절 요소에서 사용될 수 있는 반면, 상기 광 조절 요소는 조절 매질이 비-구동된 상태인 경우 광학 등방상인 온도에서 작동된다( 또는 작동가능하다):

- 하나 이상의, 특히 두 개의 기판;

- 전극의 어셈블리;

- 빛을 편광하기 위한 하나 이상의 요소; 및

- 상기 조절 매질.

본 발명의 조절 매질은 특성 온도, 바람직하게 약 -30℃ 내지 약 80℃, 특히 약 55℃ 이하의 범위에서 청명점을 갖는다.

광 조절 요소의 작동 온도는 바람직하게 조절 매질의 특성 온도 이상이고, 상기 온도는 통상 청색 상에 대한 조절 매질의 전이 온도이고; 일반적으로 작동 온도는 상기 특성 온도보다 약 0.1 내지 약 50° 큰 범위이고, 바람직하게 약 0.1 내지 약 10° 큰 범위이다. 작동 온도는, 청색 상에 대한 조절 매질의 전이 온도에서 청명점인 등방성 상에 대한 조절 매질의 전이 온도까지의 범위인 것이 매우 바람직하다. 그러나, 광 조절 요소는 또한 조절 매질이 등방성 상인 온도에서 작동 될 수 있다(본 발명의 목적을 위해, 용어 "특성 온도"는 하기와 같이 정의된다:

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소값을 갖는 경우, 최소값에서 온도가 특성 온도를 나타낸다.

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소값을 갖지 않고, 조절 매질이 하나 이상의 청색 상을 갖는 경우, 청색 상에 대한 전이 온도가 특성 온도를 나타내고; 하나 이상의 청색 상이 존재하는 경우, 청색 상에 대한 가장 낮은 전이 온도가 특성 온도를 나타낸다.

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소값을 갖지 않고, 조절 매질이 하나 이상의 청색 상을 갖지 않는 경우, 등방성 상에 대한 전이 온도가 특성 온도를 나타낸다).

본 발명의 문맥에서, 용어 "알킬"은 본 명세서 및 특허 청구 범위의 다른 곳에서 상이한 방식으로 정의되지 않는 한, 탄소수 1 내지 15의 직쇄 및 분지된 탄화수소(지방족) 라디칼을 의미한다. 탄화수소 라디칼은 치환되지 않거나, F, Cl, Br, I 또는 CN으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.

유전체는 또한 당분야의 숙련가들에게 공지되고 문헌에 개시된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 다색성 염료 0 내지 5%, 산화방지제 또는 안정화제가 첨가될 수 있다.

C는 결정질 상, S는 스멕틱 상, S_C는 스멕틱 C 상, N은 네마틱 상, I는 등방성 상, 및 BP는 청색 상을 나타낸다.

V_X는 X% 투과율에 대한 전압을 나타낸다. 따라서, 예를 들어, V₁₀은 10% 투과율에 대한 전압을 나타내고, V₁₀₀은 100% 투과율에 대한 전압을 나타낸다(판 표면에 수직인 시인 각도). V₁₀₀, 각각 V_max의 값에 해당하는 작동 전압에서 t_on(각각 τ_on)은 스위치가 켜진 시간을 의미하고, t_off(각각 τ_off)는 스위치가 꺼진 시간을 의미한다.

Δn은 광학 이방성을 나타낸다. Δε은 유전체 이방성을 나타낸다(Δε=

-

여기에서,

은 분자의 종축에 평행한 유전체 상수를 나타내고,

은 그에 수직인 유전체 상수를 나타낸다). 전기-광학 데이터는 달리 언급되지 않는 한, 20℃에서 투과율의 제 1 최소값에서(즉, 0.5㎛의 (d·Δn) 값에서) TN 셀에서 측정된다. 광학 데이터는 달리 언급되지 않는 한, 20℃에서 측정된다.

선택적으로, 본 발명에 따른 광 조정 매질은 물리적인 특성을 조정하기 위해 추가적인 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 숙련가들에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질에서 그들의 농도는 바람직하게 0 내지 30%, 더욱 바람직하게 0 내지 20% 및 가장 바람직하게 5 내지 15%이다.

바람직하게 본 발명의 매질은, 폭이 9° 이상, 바람직하게 10° 이상, 더욱 바람직하게 15° 이상 및 가장 바람직하게 20° 이상인 청색 상의 범위, 하나 이상의 청색 상의 경우 청색 상의 조합된 폭의 범위를 갖는다.

바람직한 실시양태에서, 상기 상은 적어도 10 내지 30℃, 가장 바람직하게 적어도 10 내지 40℃ 및 가장 바람직하게 적어도 0 내지 50℃의 범위이되, 상기 "적어도"는 상기 상이 하한치 이하의 온도로 확장되는 동시에, 상한치 이상의 온도로 확장된다.

또 다른 실시양태에서, 상기 상은 적어도 20 내지 40℃, 가장 바람직하게 적어도 30 내지 80℃ 및 가장 바람직하게 적어도 30 내지 90℃의 범위이다. 본 실시양태는 특히 강한 흑광이 있는 디스플레이용으로 적합한데, 상기 흑광은 에너지를 방산하여 디스플레이를 가열한다.

본 출원에서, 용어 "유전체적으로 포지티브한 화합물"은 Δε이 1.5 초과인 화합물을 나타내고, "유전체적으로 중성인 화합물"은 -1.5≤Δε≤1.5이고, "유전체적으로 네거티브한 화합물"은 Δε이 -1.5 미만인 화합물이다. 성분에 대해서도 동일한 내용이 적용된다. Δε은 1㎑ 및 20℃에서 측정된다. 화합물의 유전체 이방성은 네마틱 호스트 혼합물에서 개별적인 화합물의 10% 용액의 생성물의 결과로부터 측정된다. 이들 시험 혼합물의 용량은 유사 정량 및 균일 정렬인 셀 둘 다에서 측정된다. 이러한 유형의 셀의 셀 간격은 약 20㎛이다. 인가된 전압은 1㎑의 주파수를 가진 방형파(rectangular wave)이고, 제곱 평균은 전형적으로 0.5 내지 1.0V의 값이되, 이는 각각의 시험 혼합물의 용량의 역치 이하인 것으로 항상 선택된다.

유전체적으로 포지티브한 화합물에서의, 혼합물 ZLI-4792 및 유전체적으로 중립 및 유전체적으로 네거티브한 화합물에서의, 혼합물 ZLI-3086이 각각 호스트 혼합물로서 사용된다(둘 다 독일에 소재한 메르크 카게아아(Merck KGaA)에서 입수 ). 화합물의 유전체 허용성은 본 발명의 화합물의 첨가시 호스트 혼합물의 개별적인 값의 변화로부터 측정되고, 본 발명의 화합물의 농도 100%에 대해 외삽된다.

20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 이와 같이 측정되고, 다른 모든 것은 화합물처럼 처리된다.

용어 "역치 전압"은 본 출원에서 달리 명백하게 언급되지 않는다면 광학 역치를 나타내고, 10% 상대 컨트라스트(V₁₀)에 대해 제시되고; 용어 "포화 전압"은 광학 포화를 나타내고, 둘 다 90% 상대 컨트라스트(V₉₀)에 대해 주어진다. 용량 역치 전압(V₀, 또한 프리데릭츠-역치 V_Fr로 지칭됨)은 명백하게 언급되는 경우만 사용된다.

본 출원에서 주어진 파라미터의 범위는 달리 명백하게 언급되지 않는 한 모든 제한값을 포함한다.

본 출원을 통해, 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 모든 농도는 질량%로 제시되며, 개별적인 완전한 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 ℃(셀시우스)로 주어지며, 모든 온도의 차이는 ℃이다. 모든 물리적인 특성은 문헌 "Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되어 왔으며, 달리 명백하게 언급되지 않는 한 20℃ 온도에 대해 제시된다. 광학 이등방성(Δn)은 589.3㎚ 파장에서 측정된다. 유전체 이등방성(Δε)은 1㎑의 주파수에서 측정된다. 역치 전압 및 다른 모든 전기-광학 특성은 독일 소재의 메르크 카게아아에서 제조된 시험 셀로 측정되었다. Δε의 측정에 대해 시험 셀은 22㎛ 셀 간격을 갖는다. 전극은 1.13㎠ 면적 및 가드(guard) 고리를 가진 순환 ITO 전극이었다. 배향층은 유사 배향

을 위한 레시틴 및 균일 배향

을 위해 재팬 신쎄틱 러버(Japan Synthetic Rubber)에서 입수한 폴리이미드 AL-1054이었다. 용량은 0.3 또는 0.1 V_rms의 전압의 사인파를 이용한 주파수 반응 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 측정하였다. 전기-광학 측정에서 사용한 빛은 백광이었다. 사용된 설정은 일본에 소재한 오츠카(Otsuka)의 시판중인 설비이었다. 특성 전압은 수직 관측하에서 측정되었다. 역치 전압(V₁₀), 미드-그레이 전압(V₅₀) 및 포화 전압(V₉₀)이 각각 10%, 50% 및 90% 상대 컨트라스트에 대해 측정되었다.

메르크 카게아아의 개별적인 시설에서 제조된 전기 광학 시험 셀로 메소젠성 조정 물질을 충전하였다. 시험 셀은 하나의 기판면에서 인터-디지털 전극을 갖는다. 전극 폭은 10㎛이고, 인접 전극 사이의 거리는 10㎛이고, 셀 간격이 또한 10㎛이었다. 상기 시험 셀은 교차된 편광기 사이에서 전기-광학적으로 평가되었다.

저온에서, 충전된 셀은 인가된 전압 없이, 교차된 편광기 사이에서 광학 투과율을 가지면서 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 텍스쳐를 보인다. 가열 시, 제 1 온도(T₁)에서 혼합물은 광학적으로 등방성으로 조정되고, 교차된 편광기 사이에서 어둡다. 이는 상기 온도에서 키랄 네마틱 상에서 청색 상으로 전이를 나타낸다. 제 2 온도(T₂) 이하에서, 셀은 전형적으로 수 십 볼트(광학 투과율의 최대값을 야기 하는 범위 내에서 특정 전압)의 인가된 전압하에서 전기-광학 효과를 보인다. 전형적으로, 보다 높은 온도에서 가시적인 전기-광학 효과를 위해 요구되는 전압은 크게 증가하고, 이는 상기 제 2 온도(T₂)에서 청색 상으로부터 등방성 상으로 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 가장 이롭게 사용될 수 있는 경우 온도 범위(ΔT(BP))는, T₁ 내지 T₂의 범위로서 확인되었다. 상기 온도 범위(ΔT(BP))는 본 출원의 실시예에서 제시된 온도 범위이다. 전기-광학 디스플레이는 또한 비록 현저하게 증가된 작동 전압이기는 하나, 상기 범위를 벗어난 온도, 즉 T₂ 이상의 온도에서 작동될 수 있다.

본 발명에 따른 액정 매질은 통상적인 농도에서 첨가제 및 키랄 도판트를 추가로 함유할 수 있다. 이들 추가적인 구성성분의 총 농도는 총 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게 0.1 내지 6%의 범위이다. 사용된 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게 0.1 내지 3%의 범위이다. 이들 첨가제의 농도 및 유사한 첨가제의 농도는 본 출원에서 액정 성분 및 액정 매질의 화합물의 값 및 농도 범위로 간주되지 않는다.

본 발명에 따른 본 발명의 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게 3 내지 30개, 더욱 바람직하게 5 내지 20개 및 가장 바람직하게 6 내지 14개의 화합물로 구성된다. 이들 화합물은 통상적인 방법으로 혼합된다. 일반적으로, 보다 적은 양으로 사용되는 화합물의 필요량이 많은 양으로 사용되는 화합물에 용해된다. 상기 온도가 보다 높은 농도로 사용된 화합물의 청명점 이상인 경우, 용해 공정의 완결을 관측하는 것은 특히 쉽다. 그러나, 또한 예를 들어 화합물의 균일 혼합물 또는 공융 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물을 사용하거나 그의 구성성분이 혼합물 자체를 사용할 준비가 된 다용기 시스템을 사용하여, 다른 통상적인 방식으로 매질을 제조하는 것이 가능하다.

TN-, TN-AMD, ECB-, VAN-AMD와 같은 액정 매질을 사용하여, 액정 디스플레이의 모든 공지된 유형에서 구체적으로 PDLD-, NCAP- 및 PN-LCD와 같은 복합체 시스템, 및 특히 HPDLC에서 사용될 수 있는 방식으로 적합한 첨가제의 첨가에 의해, 본 발명에 따른 액정 매질은 개질될 수 있다.

융점 T(C, N), 스멕틱(S)에서 네마틱(N)상 T(S, N)으로 전이, 및 액정의 청명점 T(N, I)은 ℃로서 주어진다.

본 출원 및 특히 하기의 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 또한 두문자어(acronym)로 불리는 약어로 나타낸다. 상응하는 구조로의 약어의 변환은 간단하게 하기의 표 2a 및 2b에 따른다. 모든 C_nH_2n+1 및 C_mH_2m+1 기는 각각 탄소수 n 및 m의 직쇄 알킬기이다. 표 2b의 해석은 자명하다. 표 2a는 구조체의 코어에 대한 약어만을 제시하고 있다. 개별적인 화합물은 코어에 이은 하이픈 및 하기의 치환기 R¹, R², L¹ 및 L²를 구체화하는 코드의 약어에 의해 나타낸다:

화학식 1의 화합물 이외에, 표 2b의 화합물을 1, 2, 3 또는 4개 이상 포함하는 액정질 혼합물이 특히 바람직하다.

표 2c는 본 발명에 따라 단독으로 또는 2, 3개 또는 그 이상의 조합으로 일반적으로 혼합물에 첨가되는 성분 D에 따른 가능한 도판트를 보여준다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게

- 표 2a 및 표 2b의 화합물의 그룹에서 선택된 4개 이상의 화합물; 및/또는

- 표 2b의 화합물의 그룹에서 선택된 5개 이상의 화합물; 및/또는

- 표 2a의 화합물의 그룹에서 선택된 2개 이상의 화합물을 함유한다.

실시예

하기에 제시된 실시예는 본 발명을 예시하되, 임의의 방식으로 제한하지 않는다.

그러나, 특히 화합물의 물리적인 데이터는 전문가에게 예시되고, 그의 특성은 그의 범위에서 달성될 수 있다. 따라서, 특히 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성의 조합이 잘 정의된다.

실시예 1: 2-[트랜스-4-프로필사이클로헥실]-프로판-1,3-비스(옥시페닐-4'-트라이플루오로메테인)의 제조

질소 대기하에서 2-(4-트랜스-사이클로헥실)프로페인-1,3-다이올(4.63g, 23.1mmol), 트라이페닐포스핀(12.4g, 47.3mmol) 및 4-트라이플루오로메틸페놀(7.50g, 46.3mmol)을 테트라하이드로퓨란(30ml)중에 용해시키고, -5℃로 냉각시켰다. 다이아이소프로필 다이아조카복실레이트(9.1ml, 46.2mmol)를 천천히 적가하고; 상기 혼합물을 밤새도록 실온으로 가온하였다. 감압하에서 용매를 제거하고 잔류물을 헵테인 중의 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 (적합한 분획의 증발 시) 생성물을 무색의 오일로서 수득하였다. 구조체는 ¹H NMR 분광분석에 의해 확인되었다.

실시예 2: 2-[트랜스-4-프로필사이클로헥실]-프로판-1,3-비스(옥시카본일페닐-4'-트라이플루오로메테인)의 제조

0℃에서 질소 대기하에서 2-(4-트랜스-사이클로헥실)프로페인-1,3-다이올(3.15g, 15.7mmol), 다이사이클로헥실 카보다이이미드(6.5g, 31.5mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.2g) 및 4-트라이플루오로메틸 벤조산(6.0g, 31.5mmol)을 다이클로로메테인(30ml)중에 용해시켰다. 상기 혼합물을 밤새도록 실온으로 가온하였다. 생성된 침전물을 여과로 제거하고, 용리액으로서 휘발유를 사용하여 여과액을 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 (적합한 분획의 증발 시) 백조질의 생성물을 색의 고체로서 수득하였다. IPA로부터 재결정화시켜 생성물을 백색의 결정질 고체를 수득하였다. 구조체는 ¹H NMR 분광분석에 의해 확인되었고, GCMS에서 (M⁺-F) 피크는 525에서 존재하였다. 상 시퀀스는 K 76.3℃ I이었다.

실시예 3: 2-[4'-펜틸바이페닐]프로판-1,3-비스(옥시카본일페닐 트라이플루오로메테인)의 제조

0℃에서 질소 대기하에서 2-(4'-펜틸바이페닐)프로페인-1,3-다이올(3.0g, 10.1mmol), 다이사이클로헥실 카보다이이미드(4.2g, 20.4mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.2g) 및 4-트라이플루오로메틸 벤조산(3.9g, 20.5mmol)을 다이클로로메테인(30ml)중에 용해시켰다. 상기 혼합물을 밤새도록 실온으로 가온하였다. 상기 침전물을 여과로 제거하고, 용리액으로서 다이클로로메테인 농도를 증가시킨 휘발유를 사용하여 여과액을 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 (적합한 분획의 증발 시) 조질의 생성물을 백색의 고체로서 수득하였다. IPA로부터 재결정화하여 생성물을 백색의 결정질 고체로서 수득하였다. 구조체는 ¹H NMR 분광분석에 의해 확인되었고, GCMS에서 몰-(M⁺) 피크는 642에서 존재하였다. 상 시퀀스는 K 100.9℃ I이었다.

실시예 4: 비스 1,3-(4-메톡시벤조산)-2-(4-프로필사이클로헥실)-프로필 에스터의 제조

4-프로필사이클로헥실프로페인-1,3-다이올(5.0g, 25mmol), 4-메톡시벤조산(7.6g, 50mmol), 1.0M의 다이클로로메테인 중의 다이사이클로헥실카보다이이미드(50ml, 50mmol) 및 다이메틸아미노피리딘(0.1g)을 다이클로로메테인(50ml)중에 용해시키고, 16시간 동안 실온에서 교반하였다. 상기 혼합물을 여과하고, 여과액을 황산나트륨 상에서 건조시켜 건조할 때까지 증발하였다. 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물을 투명한 오일로서 수득하였다. 구조체는 ¹H NMR 분광분석에 의해 확인되었고, GCMS에서 몰-(M⁺) 피크는 468에서 존재하였다.

실시예 5 내지 159

실시예 1과 유사하게 하기의 화합물을 제조하였다:

실시예 160 내지 329

실시예 2와 유사하게 하기의 화합물을 제조하였다:

실시예 330 내지 485

실시예 3과 유사하게 하기의 화합물을 제조하였다:

사용 비교예

키랄제 R-5011 5%를 비키랄 액정 혼합물 H-0에 용해시켰고, 조성물 및 특성은 하기의 표 6에 제시되었다:

생성된 혼합물 CM-0을 하나의 기판 면에 인터디지털 전극을 가진 전기 광학 시험 셀에 충전시켰다. 전극의 폭이 10㎛이고, 인접 전극 사이의 거리가 10㎛이고, 셀 간격이 또한 10㎛이었다. 상기 시험 셀은 교차된 편광기 사이에서 전기-광학적으로 평가되었다.

저온에서, 충전된 셀은 인가된 전압 없이 교차된 편광기 사이에서 광학 투과율을 가지면서 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 텍스쳐를 보인다. 가열 시, 36℃의 온도에서 혼합물은 광학적으로 등방성이고, 교차된 편광기 사이에서 어둡다. 이는 36℃에서 키랄 네마틱 상에서 청색 상으로 전이를 나타낸다. 상기 온도를 T₁ 또는 T_trans로 지칭한다.

43℃ 이하의 온도에서, 셀은 인가된 전압하에서 투명한 전기-광학 효과를 보이고, 예를 들어 38℃에서 46V의 전압을 인가하면 광학 전이의 최대값이 야기된다. 상기 온도는 T₂로 지칭되고, 상기 전압을 V_max 또는 V₁₀₀으로 나타낸다. 43℃의 온도에서 가시적인 전기-광학 효과에 대해 필요한 전압은 크게 증가하기 시작하고, 이는 상기 온도에서 청색 상에서 등방성 상으로 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 경우 온도 범위(ΔT(BP))는, 약 36℃에서 약 43℃의 범위로서 확인되었다. 즉, 7°(= T₂ - T₁ = 43℃ - 36℃)의 폭이다. 결과를 하기의 표 7에 개시하였다. 추가로 스위치를 켠 반응 시간(τ_on) 및 스위치를 끈 반응 시간(τ_off)이 측정되었다. 온도가 T₁ 이상으로 증가함에 따라 반응 시간은 감소하고, 두 개의 반응 시간이 5ms 아래로 떨어지는 온도를 T₃으로 지칭한다. 이는 약 39.3℃ 또는 이보다 약간 높은 온도에서 사용 비교예의 경우이다. 따라서, 사용 비교예에서 ΔT(FR) = T₂ - T₃으로 정의된 사용가능한 평면 거동의 범위, 즉 사용가능한 평면 범위(ΔT(FR))는, T₂≥T₃인 경우 ΔT(FR)는 0이고, T₂<T₃인 경우는 (43.0℃ - 39.3℃) = 3.7°이다.

사용 실시예 1

다르게는, 본 사용 실시예에서 실시예 1 내지 4의 화합물의 10%를 각각 상기 개시된 사용 비교예 1에서 사용된 비키랄 액정 혼합물 H-0 중에 키랄제 R-5011의 5%와 함께 용해시켰다. 생성된 혼합물 H-1a 및 H-2 내지 H-4는 표 7에 개시된 조성물 및 특성을 갖는다. 실시예 1의 화합물 10%를 함유하는 혼합물 H-1a가 좁은 온도 범위에서만 청색 상을 나타내는 경우, 다르게는 상기 화합물 5%를 키랄 도판트 R-5011 5%와 함께 용해하여, 생성된 혼합물 H-1b를 실험하였다.

생성된 혼합물 H-1a, H-1b 및 H-2 내지 H-4를 사용 비교예 1에서 사용된 것과 같이 각각의 전기-광학 테스트 셀로 충전하고 상기에 개시된 바와 같이 실험하였다.

저온에서, 혼합물 H-1b로 충전된 셀은 인가된 전압 없이 교차된 편광기 사이에서 광학 투과율을 가지면서 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 텍스쳐를 보인다. 가열 시, 9.7℃의 온도에서 혼합물은 광학적으로 등방성이고, 교차된 편광기 사이에서 어둡다. 이는 9.7℃에서 키랄 네마틱 상에서 청색 상으로 전이를 나타낸다. 20.2℃ 이하의 온도에서, 셀은 인가된 전압하에서 투명한 전기-광학 효과를 보인다. 예를 들어 11.7℃에서 41.1V의 전압을 인가하면 광학 전이의 최대값이 야기된다. 20.2℃의 온도에서 가시적인 전기-광학 효과를 위해 요구되는 전압은 크게 증가하고, 이는 20.2℃에서 청색 상에서 등방성 상으로 전이를 나타낸다.

따라서, 혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 경우 온도 범위는 20.2℃ - 9.7℃ = 10.5°로서 확인되었다. 이는 R-5011 5%만을 함유하는 사용 비교예 1의 혼합물 CM-0에서 발견되는 7°의 범위보다 현저하게 컸다.

결과를 하기의 표 7에 개시하였다.

혼합물 H-2 내지 H-4는 혼합물 H-1b와 동일한 방식으로 연구되었다. 상기 결과는 또한 표 7에 개시되어 있다. 조사된 모든 사용 실시예는 사용 비교예와 비교 시 보다 큰 온도 범위를 나타내며, 동시에 특성 전압은 감소되었다.

사용 실시예 2

본 사용 실시예에서, 실시예 1의 화합물을 10% 함유하는 네마틱 액정 혼합물(A로 나타냄)을 제조하고, 하기의 표에 개시된 바와 같이 그의 물리적인 특성에 대해 평가하였다.

사용 실시예 3

본 사용 실시예에서, 실시예 2의 화합물을 10% 함유하는 네마틱 액정 혼합물(B로 나타냄)을 제조하고, 하기의 표에 개시된 바와 같이 그의 물리적인 특성에 대해 평가하였다.

사용 실시예 4

본 사용 실시예에서, 실시예 3의 화합물을 10% 함유하는 네마틱 액정 혼합물(C로 나타냄)을 제조하고, 하기의 표에 개시된 바와 같이 그의 물리적인 특성에 대해 평가하였다.

사용 실시예 5

본 사용 실시예에서, 실시예 4의 화합물을 10% 함유하는 네마틱 액정 혼합물(D로 나타냄)을 제조하고, 하기의 표에 개시된 바와 같이 그의 물리적인 특성에 대해 평가하였다.

본 발명에 의해, 훨씬 빠른 스위칭 시간, 및 현저하게 넓어진 광학 시인 각도의 이점을 가진 메소젠성 화합물, 상기 화합물을 포함하는 액정 매질 및 액정 디스플레이를 제공할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물:

화학식 1

상기 식에서,

LG¹ 및 LG²는 서로 독립적인 LG이고;

LG는 -O-, -O-(C=O)- 또는 OCF₂이고;

MG¹, MG² 및 MG³은 서로 독립적인 MG이고;

MG는 각각 서로 독립적으로
이다:

(상기 식에서,

R¹¹은 H, F, Cl, CN, NCS, SF₅, SO₂CF₃ 또는 직쇄 또는 분지되고, 치환되지 않거나, F, Cl 또는 CN으로 단일- 또는 다-치환된 알킬이되, 여기에서 하나 이상의 비-인접 CH₂기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY⁰¹=CY⁰¹- 또는 -C≡C-에 의해 선택적으로 대체되고;

은 한 번 이상 발생하는 경우, 또한 이들은 각각 서로 독립적으로 방향족 및/또는 지환족 고리, 또는 두 개 이상의 융합된 방향족 또는 지방족 고리를 포함하는 기이되, 이러한 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S로부터 선택된 헤테로 원자를 하나 이상 함유하고; 선택적으로 R로 단일 치환되거나 다치환되고;

R은 R¹¹에 주어진 의미를 가지며, 바람직하게 탄소수 1 내지 12의 알킬이고;

Z¹¹은 한 번 이상 발생하는 경우, 각각 서로 독립적으로 -CO-O-, -O-CO-, -S-CO-, -CO-S-, -CO-NR⁰¹-, NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -CR⁰¹=CH-, -CY⁰¹=CY⁰²-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합이고;

Y⁰¹ 및 Y⁰²는 서로 독립적으로 F, Cl 또는 CN이고, 다르게는 그들 중의 하나는 H이고;

R⁰¹ 및 R⁰²는 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고;

m은 서로 독립적으로 1, 2 또는 3이다).
제 1 항에 있어서,

하기 화학식 1aa 또는 Iab의 화합물임을 특징으로 하는 화합물:

화학식 1aa

화학식 1ab

상기 식들에서,

파라미터는 제 1 항에 주어진 각각의 의미를 갖되;

R¹² 및 R¹³은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 R¹¹에 대해 주어진 의미를 가지며;

및
은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서
에 대해 주어진 의미를 갖고;

Z¹² 및 Z¹³은 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 Z¹¹에 대해 주어진 의미를 갖고;

n 및 o는 서로 독립적으로 상기 화학식 1에서 m에 대해 주어진 의미를 갖는다.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

기
및
중의 하나 이상, 가장 바람직하게 이들 모두는 하기의 화학식 1a 내지 1r 및 이들 각각의 거울상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:

화학식 1a

화학식 1b

화학식 1c

화학식 1d

화학식 1e

화학식 1f

화학식 1g

화학식 1h

화학식 1i

화학식 1j

화학식 1k

화학식 1l

화학식 1m

화학식 1n

화학식 1o

화학식 1p

화학식 1q

화학식 1r

상기 식들에서,

L은 상기 주어진 의미를 가지며, r 및 s는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

서로 동일한 두 개의 메소젠성 기 MG¹ 및 MG³을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물.
제 1 항 또는 제 4 항에 따른 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 매질.
제 5 항에 있어서,

광 조정 매질이고, 청색 상을 갖는 것을 특징으로 하는 매질.
제 5 항 또는 제 6 항에 따른 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조정 요소.
메소젠성 매질에서 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 따른 화합물의 용도.
광 조정 요소에서 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 매질의 용도.
제 5 항 또는 제 6 항에 따른 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 디스플레이.