KR20060135001A

KR20060135001A - 액정 화합물, 액정 매질 및 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR20060135001A
Application number: KR1020067019668A
Authority: KR
Inventors: 루이스 다이앤 퍼랜드; 케빈 아들렘; 파트리샤 에일린 삭스톤; 미카엘 헤크마이어; 존 패트릭; 세실 쇼트
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-12-28
Also published as: JP2007530470A; WO2005095544A1; DE112005000732T5; TW200609333A

Abstract

본 발명은 메소제닉 기 및 하나 이상의 벌크한 말단 기를 갖는 메소제닉 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것으로, 이때 벌크한 말단 기 각각은 두 개 이상의 고리 원소를 포함하며 이들 고리 원소 중 두 개가 직접 결합에 의해 또는 연결 기에 의해 중심 원자 또는 중심 기에 연결된다. 이러한 벌크한 말단 기는 바람직하게는 두 개 이상의 고리를 함유하고, 이들 각각은 원자 및 동일한 연결 원자에 결합한다. 또한, 본 발명은 메소제닉 매질, 바람직하게는 청색 상을 나타내는 액정 매질, 및 전기-광학 광 변조 소자에서 이들의 용도 및 디스플레이에서 이들 각각의 용도뿐만 아니라 이러한 디바이스에 관한 것이다:

화학식 I

상기 식에서,

파라미터들은 명세서에 기재한 바와 같다.

Description

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

본 발명은 메소제닉 화합물, 메소제닉 매질, 및 광 변조 매질로서 상기 메소제닉 매질을 포함하는 전기-광학 디스플레이에 관한 것이며, 특히 메소제닉 변조 매질이 광학적으로 등방성 상, 바람직하게는 청색 상에 있는 온도에서 작동되는 디스플레이에 관한 것이다.

디스플레이에서 작동하는 경우 등방성 상에 존재하는 전기-광학 디스플레이 및 메소제닉 광 변조 매질은 DE 102 17 273 A에 기재되어 있다. 디스플레이에서 작동하는 경우 소위 청색 상에 존재하는 전기-광학 디스플레이 및 메소제닉 광 변조 매질은 아직 공개되지 않은 DE 103 13 979.6에 기재되어 있다.

상기 참조문헌에 기재되어 있는 메소제닉 매질 및 디스플레이는 네마틱 상에서 액정을 사용하는, 널리 알려져 있고 광범위하게 사용되는 디스플레이, 예를 들어 비틀린 네마틱(twisted nematic, TN)-, 초비틀린 네마틱(super twisted nematic, STN)-, 및 전기적으로 조절된 복굴절(electrically controlled birefringence, ECB)-모드와 그의 다양한 변형체 및 면내 스위칭(in-plane switching, IPS)-모드에서 작동하는 액정 디스플레이(LCD)와 비교하여 몇 가지 상당한 장점을 제공한다. 이들 장점 중에서도 가장 현저한 것은 이들의 매우 빠른 스위칭 시간 및 상당히 넓은 광 시야각이다.

반면에, 다른 액정 상에서 메소제닉 매질을 사용하는 디스플레이(예컨대, 표면 안정화 강유전체 액정 디스플레이(surface stabilized ferroelectric liquid crystal display, SSF LCD)에서 스메틱 상을 사용하는 경우)와 비교하면, DE 102 17 273.0 및 DE 103 13 979의 디스플레이는 제조하기가 훨씬 용이하다. 예를 들어, 이들은 우선 매우 얇은 셀 갭(gap)을 필요로 하지 않으며, 더구나 전기-광학 효과는 셀 갭의 작은 변동에 대해 매우 민감하지 않다.

그러나, 상기 언급한 특허 출원에 기재되어 있는 액정 매질은 몇몇 용도에 있어서 충분히 낮지 않은 작동 전압을 여전히 필요로 한다. 또한, 상기 매질의 작동 전압은 온도에 따라 달라지며, 이는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 특정 온도에서의 전압이 극적으로 증가하는 것으로 관찰된다. 이는 디스플레이 용도에 있어서 액정 매질을 청색 상으로 적용시키는데 한계가 된다. 상기 특허 출원에 기재되어 있는 액정 매질의 또다른 단점은 그들의 알맞은 신뢰성이 수요가 많은 용도에서는 불충분하다는 점이다. 이러한 알맞은 신뢰성은, 예컨대 전압 보전율 파라미터(VHR)로 표현할 수 있으며, 상기 기재한 액정 매질에서 90% 미만일 수 있다.

하기 화합물은 일반적으로 EP 1 262 471 A2에서 언급하고 있으나, 어떠한 예도 제시되어 있지 않다:

상기 식에서,

R³ 및/또는 R⁴는 가능하게는 종말 벤즈하이드릴 기 또는 종말 치환된 벤즈하이드릴 기이다.

몇몇 화합물 및 조성물은 콜레스테릭 상 및 등방성 상 사이의 청색 상을 가지며, 이는 일반적으로 광학 현미경으로 관찰할 수 있는 것으로 보고되어 있다. 청색 상이 관찰되는 상기 화합물 또는 조성물은 전형적으로 높은 키랄성을 보이는 단일 메소제닉 화합물 또는 혼합물이다. 그러나, 일반적으로 관찰된 청색 상은 매우 좁은 온도 범위(전형적으로 1℃(켈빈) 미만의 폭이다)에 걸쳐 있다. 그러나, DE 103 13 979.6의 신규하고 빠른 스위칭 디스플레이 모드를 작동시키기 위해, 사용될 광 변조 매질은 청색 상에 존재해야 한다. 따라서, 가능한 한 넓은 청색 상을 갖는 광 변조 매질이 요구된다.

따라서, 넓은 상 범위를 갖는 청색 상을 갖는 변조 매질에 대한 필요성이 많이 존재하며, 이는 메소제닉 화합물 그 자체의 적절한 혼합물에 의해, 또는 바람직하게는 적절한 메소제닉 성질을 갖는 호스트 혼합물을 넓은 온도 범위에 걸쳐 청색 상을 안정화시키는 단일 도판트 또는 도판트들의 혼합물과 혼합함으로써 달성될 수 있다.

요약하면, 액정 매질이 청색 상인 온도에서 작동되고, 감소된 작동 전압, 작 동 전압의 감소된 온도 의존성 및 개선된 신뢰성(예, VHR)이라는 기술적 개선점을 제공하는 액정 디스플레이에서 작동될 수 있는 액정 매질에 대한 필요성이 존재한다.

놀랍게도, 메소제닉 기 및 하나 이상의 벌크한(bulky) 말단 기로 이루어진 분자 구조를 갖는 화합물은 청색 상이 안정한 온도 범위를 상당히 향상시키거나, 심지어 그 자신의 상이 보이지 않는 각 메소제닉 호스트에서 청색 상을 유도하는데 적합하다. 바람직하게는, 메소제닉 호스트는 액정 호스트이다. 메소제닉 화합물은 하나 이상의 벌크한 말단 기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이들 말단 기 각각은 두 개 이상의 고리 원소를 포함하되, 이들 고리 원소 중 두 개는 직접 결합 또는 연결 기를 통해 중심 원자 또는 중심 기에 연결되고, 선택적으로 이들 고리 원소 중 두 개는 직접적으로 또는 전술한 연결 기와 동일하거나 상이할 수 있는 연결 기를 통해 서로 연결될 수 있다. 벌크한 말단 기(들)는 각각 두 개 이상의 고리 원소를 함유하는데, 이는 바람직하게는 4-, 5-, 6- 또는 7- 원(員), 바람직하게는 5- 또는 6- 원의 고리를 갖는 기 중에서 선택되고, 직접 결합 또는 연결 기에 의해 중심 원자 또는 중심 기에 연결되고, 선택적으로는 직접적으로 또는 연결 기를 통해 서로 연결될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 화합물은 키랄 화합물, 바람직하게는 벌크한 말단 기이고, 또는 하나보다 많은 벌크한 말단 기가 분자에 존재하는 경우 벌크한 말단 기 중 하나 이상은 키랄 기, 즉 키랄 중심을 갖는 기, 바람직하게는 키랄 치환된 원자, 가장 바람직하게는 키랄 치환된 C 원자이다.

바람직하게는, 메소제닉 코어(core) 및 하나 이상의 벌크한 말단 기로 이루어진 분자 구조를 갖는 화합물들은 하기 화학식 I이다:

상기 식에서,

는 화학식

의 2가 라디칼이고,

는 두 개의 1가 라디칼(monovalent radical, MR), 즉 각각 서로 독립적으로 하기 MR-1의 짧은 MR이거나, 또는 2가 라디칼(divalent radical, DR), 즉 바람직하게는 하기 DR-1, DR-2 및 DR-3으로 이루어진 군 중에서 선택되고, 바람직하게는 하기 DR-1-1인 짧은 DR을 나타내고,

MR-1은

이고,

DR-1은

이고,

DR-2는

이고,

DR-3은

이고,

DR-1-1은 이고,

R¹¹은 H, F, Cl, Br, I, CN, NO₂, NCS, SF₅, SO₂CF₃, 또는 직쇄 또는 분지쇄이고, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 가지며, 비치환되거나, F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 단일- 또는 다중-치환된 알킬이며, 이때 하나 이상의 비인접한 CH₂기는 각각의 경우 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY¹=CY²- 또는 -C≡C-에 의해 선택적으로 대체되고; 바람직하게는 H, 할로겐, 1 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 n-알킬, n-알콕시, 2 내지 7개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬이거나, 또는 CN, NCS, 할로겐, 바람직하게는 F, Cl, 할로겐화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 바람직하게는 모노-, 다이- 또는 올리고-플루오르화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 특히 바람직하게는 CF₃, OCF₂H 또는 OCF₃이거나; R¹¹은 PG-SG를 나타내고,

R¹²는 R¹¹ 및 X¹³-MR에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, 또는

이고,

R¹³ 내지 R¹⁵는 서로 독립적으로 R¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 가지고,

R⁰¹ 및 R⁰²는 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬,

이고,

R은 H 또는 알킬, 바람직하게는 H 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,

PG는 중합성 또는 반응성 기이고,

SG는 스페이서(spacer) 기 또는 단일 결합이고,

는 서로 독립적으로 방향족 및/또는 지환족 고리, 또는 2개 이상의 융합된 방향족 또는 지환족 고리를 포함하는 기이며, 상기 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하고, 선택적으로 R에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

Z^O는 C 또는 N이고,

Z¹¹ 내지 Z¹⁶은 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-CO-O-, -CO-NR⁰¹-, -NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -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 이들 중 하나는 H일 수 있고,

X¹¹ 내지 X¹⁵는 서로 독립적으로 Z¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 -O-, -CO-O-, -O-CO-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 단일 결합이고, X¹²는 다르게는 -CG-Z¹¹- 또는 Z¹¹-CG-일 수 있고,

CG는

이고,

Y¹¹은 Z¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, -(CH₂)₃- 또는 -CH₂-CH(CH₃)-, 바람직하게는 단일 결합, -S-, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO- 또는 -CH=CH-, 가장 바람직하게는 -O-, 단일 결합, -CH=CH- 또는 -S-이고,

n은 0 또는 1이고,

m은 BG가 MR인 경우 2이고, BG가 DR인 경우 1이고,

o는 1 또는 2이고,

n+o는 2이고,

p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1이고,

p+q는 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이고,

r은 Z⁰이 C인 경우 1이고, Z⁰이 N인 경우 0이고,

s, t 및 u는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1, 보다 바람직하게는 0이지만, DR-2인 경우 s는 1 또는 2, 바람직하게는 1이고, DR-3인 경우 s 및 t는 서로 독립적으로 1 또는 2, 바람직하게는 1이다.

화학식 I의 화합물은

- Z¹¹이 -O-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -C≡C- 또는 -CH=CH-, 가장 바람직하게는 -CO-O- 또는 -O-CO- 또는 -O-이고/이거나

- Z¹¹이 단일 결합과 상이하고/하거나

- 고리 A¹¹이 하나 이상의 R기에 의해 선택적으로 치환된 페닐렌이고/이거나

- R이 PG-SG-이고/이거나

- R이 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시, 또는 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일, 알켄일옥시 또는 알킨일이고/이거나

- SG가 F에 의해 선택적으로 단일- 또는 다중-치환된 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌이고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH₂는 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 대체될 수 있고, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- 및 단일 결합 중에서 선택된 기에 의해 고리, 바람직하게는 고리 A¹에 연결되고/되거나

- SG가 단일 결합이고/이거나

- X¹²가 -CO-O-CG-, -O-CO-CG-, -O-CF₂-CG-, -CF₂-O-CG-이고/이거나 바람직하게는 CG가

인 것이 특히 바람직하다.

바람직한 실시양태에서, 고리 A¹¹ 내지 A¹³은 서로 독립적으로 방향족 또는 지환족 고리, 바람직하게는 5-, 6- 또는 7- 원 고리, 또는 2개 이상, 바람직하게는 2 또는 3개의 융합된 방향족 또는 지환족 고리를 포함하는 기이고, 이때 이들 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하고, 선택적으로 L에 의해 단일- 또는 다중-치환되며, 여기서 L은 F, Cl, Br, CN, OH, NO₂ 및/또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 기이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl에 의해 선택적으로 대체된다.

L은 바람직하게는 F, Cl, CN, OH, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂ 또는 OC₂F₅이고, 특히 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃ 또는 OCF₃이고, 가장 바람직하게는 F, Cl, CH₃, OCH₃ 또는 COCH₃이다.

바람직한 실시양태에서, 고리 B¹¹ 및 B¹²는 서로 독립적으로 바람직하게는 할로겐(바람직하게는 F) 또는 알킬(바람직하게는 n-알킬, 보다 바람직하게는 메틸)에 의해 선택적으로 치환될 수 있는 페닐렌, 나프탈렌다이일, 사이클로헥세인다이일이다.

더욱 바람직한 실시양태에서, 고리 C¹¹ 내지 C¹⁴는 서로 독립적으로 바람직하게는 할로겐(바람직하게는 F) 또는 알킬(바람직하게는 n-알킬, 보다 바람직하게는 메틸)에 의해 선택적으로 치환될 수 있는 페닐렌, 사이클로헥세인다이일 또는 나프탈렌다이일이다.

바람직한 고리 A¹¹ 내지 A¹³, B¹¹, B¹²및 C¹¹ 내지 C¹⁴는, 예를 들면 퓨란, 피롤, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 티아다이아졸, 이미다졸, 페닐렌, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 아줄렌, 인단, 나프탈렌, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 테트라하이드로피란, 안트라센, 페난트렌 및 플루오렌이다.

특히 바람직하게는, 이들 고리 A¹¹ 내지 A¹³, B¹¹, B¹²및 C¹¹ 내지 C¹⁴ 중 하나 이상이 각각 퓨란-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, 피리 딘-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일 및 1,4-사이클로헥실렌 중에서 선택되고, 이때 하나 이상의 비인접한 CH₂기는 O 및/또는 S에의해 선택적으로 대체되고, 이들 기들은 비치환되거나 상기 정의한 L에 의해 단일- 또는 다중-치환된다.

바람직하게는,

내지

는 서로 독립적으로

또는 이들의 거울상 이미지이고,

이때 R은 1 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 또는 2 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알킨일이며, 이 두 경우 모두에서 페닐 고리에 인접하지 않는 하나 이상의 비인접한 -CH₂-기는 -O- 및/또는 -CH=CH-에 의해 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 H 원자는 할로겐, 바람직하게는 F에 의해 대체될 수 있다.

및

는 서로 독립적으로

에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, 또는

이고,

이때 R'은 상기 R에 대해 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 알킬, 보다 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필이고/이거나,

바람직하게는

는

이다.

가장 바람직하게는,

는

이고, 오알킬, 메틸 치환기이며,

여기서 R은 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 알킬, 보다 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필, 가장 바람직하게는 메틸이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 기

는 오직 모노사이클릭 고리 A¹¹ 내지 A¹³만을 함유한다. 매우 바람직하게는, 이는 1 또는 2개의 5- 및/또는 6- 원 고리를 갖는 기이다.

상기 기의 바람직한 준화학식을 하기에 열거하였다. 간단하게 표시하기 위해, 이들 기 중 Phe는 1,4-페닐렌을, PheL은 상기 정의한 L기 1 내지 4개에 의해 치환된 1,4-페닐렌 기를, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌을, Pyd는 피리딘-2,5-다이일을, Pyr은 피리미딘-2,5-다이일을 나타낸다. 바람직한 기의 목록은 하기 준화학식 1 내지 20뿐만 아니라 이들의 거울상 이미지를 포함한다.

-Phe-

-Pyd-

-Pyr-

-PheL-

-Cyc-

-Phe-Z-Cyc-

-Cyc-Z-Cyc-

-PheL-Cyc-

-Phe-Z-Phe-

-Phe-Z-Pyd-

-Pyd-Z-Phe-

-Phe-Z-Pyr-

-Pyr-Z-Phe-

-PheL-Z-Phe-

-PheL-Z-Pyd-

-PheL-Z-Pyr-

-Pyr-Z-Pyd-

-Pyd-Z-Pyd-

-Pyr-Z-Pyr-

-PheL-Z-PheL-

이들 바람직한 기에서, Z는 화학식 I에서 정의한 Z¹¹의 의미를 갖는다. 바람직한 Z는 -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- 또는 단일 결합이다.

매우 바람직하게는, 기

는 하기 화학식 Ia 내지 Ih 및 이들의 거울상 이미지 중에서 선택된다:

상기 식에서,

L은 상기 정의한 의미와 같고,

R¹은 화학식 I에서 R에 대해 정의한 의미와 같고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0, 1 또는 2이다.

상기 바람직한 화학식들에서

는, 매우 바람직하게는

, 추가로

이고, 이때 L은 각각 독립적으로 상기 정의한 의미 중 하나를 갖는다.

화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 r이 1인 기

를 하나 이상 포함한다.

화학식 I의 더욱 바람직한 화합물은 r이 1인 기

를 두 개 이상 및/또는 r이 2인 기

를 하나 이상 포함한다.

는 바람직하게는

이고,

이때 1,4-페닐렌 고리는 R, 바람직하게는 알킬(바람직하게는 메틸), 및/또는 알콕시 및/또는 할로겐(바람직하게는 F)에 의해 선택적으로 치환될 수 있다.

가장 바람직하게는,

는

이고,

이때 R은 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 보다 바람직하게는 n-알킬이고, 여기서 하나 이상의 비인접한 -CH₂-기는 -O- 및/또는 -CH=CH-에 의해 선택적으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 H 원자는 할로겐, 바람직하게는 F에 의해 대체될 수 있다.

바람직하게는, DR-1-1은 하기 화학식의 기 중에서 선택된 2가 라디칼이다:

상기 식에서,

파라미터들은 상기 정의한 의미와 같다.

바람직하게는,

내지

는 서로 독립적으로

및

, 바람직하게는

에 대해 정의한 의미 중 하나와 같다.

바람직한 실시양태에서, DR-1-1은 하기 화학식의 기 중에서 선택된다:

바람직한 실시양태에서,

는 하기 화학식의 기 중에서 선택된 1가 라디칼(MR)이다:

바람직한 실시양태에서, R¹²는 "BG"에 대해 정의한 의미 중 하나와 같거나, H, -CF₃, -C≡C-H,

(여기서, R'은 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 H, CH₃ 또는 C₂H₅이다)이다.

바람직한 실시양태에서,

는 하기 화학식의 기 중에서 선택된다:

특히,

는 라세믹, 즉

또는 키랄, 즉

일 수 있고,

는 라세믹, 즉

또는 키랄, 즉

일 수 있고,

는 라세믹, 즉

또는 키랄, 즉

일 수 있다.

알킬 또는 알콕시 라디칼(즉, 종말 CH₂기가 -O-에 의해 대체된 알킬)은 본 출원에서 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는, 직쇄이며, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 탄소 원자를 가지고, 따라서 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시이고, 더욱이 예를 들면 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 논옥시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시이다.

옥사알킬, 즉 하나의 비-종말 CH₂기가 -O-에 의해 대체된 알킬 기는 바람직하게는 예를 들면 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.

알켄일 기, 즉 하나 이상의 CH₂기가 -CH=CH-에 의해 대체된 알킬 기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖고, 따라서 바람직하게는 비닐, 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 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-알켄일이 바람직하다. 특히 바람직한 알켄일 기의 예는 비닐, 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, 6-헵텐일 등이다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기들이 일반적으로 바람직하다.

하나의 CH₂기가 -O-에 의해 대체되고 다른 하나가 -CO-에 의해 대체된 알킬 기에 있어서, 이들 라디칼들은 바람직하게는 인접하다. 따라서, 이들 라디칼들은 함께 카보닐옥시 기 -CO-O- 또는 옥시카보닐 기 -O-CO-를 형성한다. 바람직하게는, 상기 알킬 기는 직쇄이고, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다.

따라서, 바람직하게는 아세틸옥시, 프로피온일옥시, 뷰티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세틸옥시메틸, 프로피온일옥시메틸, 뷰티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세틸옥시에틸, 2-프로피온일옥시에틸, 2-뷰티릴옥시에틸, 3-아세틸옥시프로필, 3-프로피온일옥시프로필, 4-아세틸옥시뷰틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 뷰톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 뷰톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필, 4-(메톡시카보닐)뷰틸이다.

두 개 이상의 CH₂기가 -O- 및/또는 -COO-에 의해 대체된 알킬 기의 경우 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 바람직하게는 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-(메톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(메톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스(메톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(메톡시카보닐)-뷰틸, 5,5-비스-(메톡시카보닐)-펜틸, 6,6-비스-(메톡시카보닐)-헥실, 7,7-비스-(메톡시카보닐)-헵틸, 8,8-비스-(메톡시카보닐)-옥틸, 비스-(에톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(에톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스-(에톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(에톡시카보닐)-뷰틸, 5,5-비스-(에톡시카보닐)-헥실이다.

CN 또는 CF₃에 의해 단일-치환된 알킬 또는 알켄일 기는 바람직하게는 직쇄이다. CN 또는 CF₃에 의한 치환은 임의의 바람직한 위치일 수 있다.

할로겐에 의해 적어도 단일-치환된 알킬 또는 알켄일 기는 바람직하게는 직쇄이다. 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이고, 다중 치환의 경우 바람직하게는 F이다. 생성된 기는 또한 퍼플루오르화된 기를 포함한다. 단일 치환의 경우, F 또는 Cl 치환기는 임의의 바람직한 위치일 수 있지만, 바람직하게는 ω-위치이다. 종말 F 치환기를 갖는 특히 바람직한 직쇄 기의 예는 플루오르메틸, 2-플로오르에틸, 3-플루오르프로필, 4-플루오르뷰틸, 5-플루오르펜틸, 6-플루오르헥실 및 7-플 루오르헵틸이다. 그러나, F의 다른 위치를 배제하지 않는다.

할로겐은 F, Cl, Br 및 I를 의미하고, 바람직하게는 F 또는 Cl, 가장 바람직하게는 F이다.

R¹¹ 내지 R¹⁵ 각각은 극성 또는 비극성 기일 수 있다. 극성 기의 경우, 바람직하게는 CN, SF₅, 할로겐, OCH₃, SCN, COR⁵, COOR⁵ 및1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 모노-, 올리고- 또는 폴리플루오르화된 알킬 또는 알콕시 기 중에서 선택된다. R⁵는 1 내지 4개, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 선택적으로 플루오르화된 알킬이다. 특히 바람직한 극성 기는 F, Cl, CN, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F, C₂F₅ 및 OC₂F₅ 중에서 선택되고, 특히 F, Cl, CN, CF₃, OCHF₂ 및 OCF₃이다. 비극성 기의 경우, 바람직하게는 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알콕시이다.

R¹¹ 내지 R¹⁵ 각각은 비키랄 또는 키랄 기일 수 있다. 키랄 기의 경우, 바람직하게는 하기 화학식 I*이다:

상기 식에서,

Q¹은 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 기 또는 단일 결합이고,

Q²는 치환되지 않거나, F, Cl, Br 또는 CN에 의해 단일- 또는 다중-치환될 수 있는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 기이고, 또한 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 하나 이상의 비인접한 CH₂기가 각각의 경우 서로 독립적으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO- 또는 -CO-S-에 의해 대체되는 것이 가능하고,

Q³은 F, Cl, Br, CN이거나, 또는 Q²에 대해 정의되었지만 Q²와는 상이한 알킬 또는 알콕시 기이다.

화학식 I*에서 Q¹이 알킬렌-옥시 기인 경우, O 원자는 바람직하게는 키랄 탄소 원자에 인접한다.

바람직한 화학식 I*의 키랄 기는 2-알킬, 2-알콕시, 2-메틸알킬, 2-메틸알콕시, 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 I*의 키랄 기는, 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-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸뷰티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로로프로피온일옥시, 2-클로로-3-메틸뷰티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-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 알킬 기를 함유하는 화합물은, 예를 들어 결정화되는 경향의 감소 때문에 종종 중요할 수 있다. 이러한 유형의 분지된 기는 일반적으로 하나보다 많은 쇄 분지를 함유하지 않는다. 바람직한 비키랄 분지된 기는 아이소프로필, 아이소뷰틸(= 메틸프로필), 아이소펜틸(= 3-메틸뷰틸), 아이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸뷰톡시이다.

중합성 또는 반응성 기 PG는 바람직하게는 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 선택되고, 이때 W¹은 H, Cl, CN, 페닐 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 지닌 알킬, 특히 H, Cl 또는 CH₃이고, W² 및 W³은 서로 독립적으로 H 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 지닌 알킬, 특히 메틸, 에틸, n-프로필이고, W⁴, W⁵ 및 W⁶은 서로 독립적으로 Cl, 1 내지 5개의 탄소 원자를 지닌 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고, Phe는 1,4-페닐렌이고, k₁ 및 k₂는 서로 독립적으로 0 또는 1이다.

특히 바람직하게는, PG는 비닐 기, 아크릴레이트 기, 메타크릴레이트 기, 옥세테인 기 또는 에폭시 기, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기이다.

스페이서 기 SG에 대해서, 당업자에게 상기 목적으로 공지된 모든 기가 사용될 수 있다. 스페이서 기 SG는 바람직하게는 PG-SG가 PG-SG'-X-인 화학식 SG'-X이고, 여기서

SG'은 치환되지 않거나, F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 단일- 또는 다중 치환된 20개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌이고, 또한 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결 되지 않는 방식으로 하나 이상의 비인접한 CH₂기가 각각 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-, -CO-, -CO-S-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-에 의해 대체되는 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 정의된 각각의 의미 중 하나를 갖고;

X는 바람직하게는 -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 바람직하게는 -C≡C- 또는 -CY⁰¹=CY⁰²-, 또는 단일 결합과 같이 공액된 시스템을 형성할 수 있는 기이다.

전형적인 SG' 기는, 예를 들어 -(CH₂)_p-, -(CH₂CH₂O)_q-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂- 또는 -(SiR⁰R⁰⁰-O)_p-이며, 상기 p는 2 내지 12의 정 수이고, q는 1 내지 3의 정수이고, R⁰, R⁰⁰ 및 다른 파라미터는 상기 정의한 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, 에텐일렌, 프로펜일렌 및 뷰텐일렌이다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, SG'는 화학식 I*'의 키랄 기이다:

상기 식에서,

Q¹ 및 Q³은 화학식 I*에서 정의한 의미를 갖고;

Q⁴는 Q¹과 상이한, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 기 또는 단일 결합이고;

이때 Q¹은 중합성 기 PG에 연결된다.

SG가 단일 결합인 하나 또는 두 개의 PG-SG-를 갖는 화합물이 보다 바람직하다.

두 개의 PG-SG 기를 갖는 화합물의 경우, 두 개의 중합성 기 PG 및 두 개의 스페이서 기 SG는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 액정 매질은 화학식 I의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 주로 화학식 I의 화합물로 이루어지고, 가장 바람직하게는 전적으로 화학식 I의 화합물로 이루어진 화합물 A를 함유한다.

바람직하게는, 화학식 I의 화합물은 하기 반응식에 따라 제조된다.

비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 7가지 반응식에서 제시되는 예시적인 반응에 따르거나 이와 유사하게(하기 반응식 I 내지 VIII)(이때 파라미터는 각각 상기 정의한 의미와 같고, 페닐 고리는 선택적으로 알킬, 알콕시 또는 할로겐에 의해, 바람직하게는 할로겐에 의해, 가장 바람직하게는 F에 의해 치환될 수 있다) 제조된다. 반응식 VII은 키랄 말단 기 R¹¹을 갖는 화학식 I의 키랄 화합물의 제조 방법인 반면, 반응식 VIII은 중심 원자 Z⁰이 N-원자인 화학식 I의 화합물의 제조 방법을 나타낸다:

융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 5가지 반응식에 따르거나 이와 유사하게(하기 반응식 IX 내지 XIII)(이때 파라미터는 각각 상기 정의한 의미와 같고, 이들이 몇 회씩 나타나는 경우에는 각각 서로 독립적인 의미를 가지고, 페닐 고리는 선택적으로 알킬, 알콕시 또는 할로겐에 의해, 바람직하게는 할로겐에 의해, 가장 바람직하게는 F에 의해 치환될 수 있다) 제조된다. 반응식 XI는 중심 원자 Z⁰이 N-원자인 화학식 I의 화합물의 제조 방법을 나타낸다:

본 출원에서 "포함한다"는 것은 조성물과 관련하여 예를 들어, 매질 또는 성분으로 언급된 물질이 바람직하게는 10% 이상, 가장 바람직하게는 20% 이상의 총 농도로 해당 화합물(들)을 함유함을 의미한다.

문맥에서 "주로 이루어진다"는 것은 언급된 물질이 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 해당 화합물(들)을 함유함을 의미한다.

문맥에서 "전적으로 이루어진다"는 것은 언급된 물질이 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0%의 해당 화합물(들)을 함유함을 의미한다.

본 출원에 따른 매질에 함유되는 본 발명에 따른 화합물의 농도는 바람직하게는 0.5% 이상 내지 30% 이하, 보다 바람직하게는 1% 이상 내지 20% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이상 내지 12% 이하이다.

비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-1 내지 I-15로 이루어진 군 중에서 선택되고, 이들 화합물의 키랄 화합 물, 특히 화학식 I-11의 키랄 화합물도 포함된다.

상기 식에서, 파라미터들은 각각 상기 화학식 I에서 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹¹은 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알킨일, 바람직하게는 알킬 또는 알콕시이고,

R¹³ 및 R¹⁴는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 F이고,

R_A ¹¹ 및 R_A ¹²는 서로 독립적으로 알킬, 알켄일 또는 알킨일, 바람직하게는 알킬이고,

R_B ¹¹ 및 R_B ¹²는 서로 독립적으로 H 또는 CF₃이고,

Y¹¹ 및 Y¹²는 서로 독립적으로 H, F 또는 CN, 바람직하게는 H 또는 F, 보다 바람직하게는 H이고,

L¹¹ 내지 L¹⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F이다.

화학식 I-1 내지 I-11의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-1a 내지 I-1t, I-2a 내지 I-2j, I-3a 내지 I-3j, I-4a 내지 I-4j, I-5a 내지 I-5t, I-6a 내지 I-6t, I-7a 내지 I-7t, I-8a 내지 I-8j, I-9a 내지 I-9t, I-10a 내지 I-10j 및 I-11a 내지 I-11j의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서, 파라미터들은 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R은 알킬이고,

R¹¹은 알킬, 알켄일, 알킨일 또는 알콕시이다.

화학식 I-11a의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-11aR 및 I-11aS의 화합물 및 이들의 동족체로 이루어진 군 중에서 선택된다:

키랄 벌크한 말단 기를 갖는 다른 바람직한 화합물은 하기 화학식 I*-1R, I*-1S, I*-2R, I*-2S 및 이들의 동족체이다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 R은 알킬 또는 알콕시이다.

화학식 I-12의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-12a 및 I-12b의 화합 물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 R¹¹은 알킬 또는 알콕시이다.

화학식 I의 더욱 바람직한 화합물은 하기 화학식 I-18 및 I-19이다:

상기 식에서,

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-20 내지 I-26으로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹¹은 알킬, 알콕시, NR, NR₂, F, CN이고,

R¹³ 및 R¹⁴는 서로 독립적으로 F, CN, H, 메톡시, 에톡시 또는 메틸이고,

L¹¹ 내지 L¹⁴는 서로 독립적으로 H 또는 F, 바람직하게는 이들 중 하나 또는 두 개는 F이고, 다른 것들은 H이고,

R'은 서로 독립적으로 알킬, 바람직하게는 메틸 또는 에틸이고,

R''은 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 메틸 또는 메톡시이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-27 내지 I-30으로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹¹은 알킬, 알콕시, NHR'' 또는 NR''₂이고, 이때 R''은 R'에 대해 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 알킬이고,

R¹³ 및 R¹⁴는 서로 독립적으로 메틸, 에틸, 메톡시, CN, F 또는 CF₃이고,

R'은 서로 독립적으로 H, 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 알콕실, 보다 바람직하게는 메틸, 메톡시 또는 옥사알킬이다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I-31 내지 I-54로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹¹은 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 1 내지 11개의 탄소 원자를 갖는 알콕시, F, CN 또는 CF₃이고,

R¹³ 및 R¹⁴는 서로 독립적으로 H, F 또는 알킬, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 H이고, 보다 바람직하게는 H이고,

R'은 알킬 또는 알콕시이고,

R'''은 알킬, 바람직하게는 CH₃이고,

R^x는 H 또는 메틸이고,

L¹¹ 내지 L¹⁶은 서로 독립적으로 H 또는 F, 바람직하게는 이들 모두는 H이거나 이들 중 하나 또는 두 개는 F이고, 다른 것들은 H이다.

각각 본 발명에 따른 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물들의 예는 다음과 같다:

상기 화학식들에서, 본 출원에서와 같이, 탄소 원자는 달리 설명되지 않는 한 이들의 4개 결합의 원자가가 H 원자에 의해 포화된다. 즉, 세 개의 치환기를 갖는 것으로 제시된 화학식 I의 중심 원자 Z⁰은 4번째 치환기로서 도시되지 않은 H 원자만을 가지며, 모든 파라미터들(예, R)은 각각 상기 정의한 바와 같다.

각각 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 가지며

가

인 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

각각 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 가지며

가

인 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

각각 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 가지며

가

인 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

각각 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 가지며

가

인 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

각각 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 가지며

가

인 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 두 개의 벌크한 말단 기를 갖는다. 두 개의 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I'-1 내지 I'-4로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹³ 및 R¹⁴는 서로 독립적으로 알콕시, 알킬 또는 NR₂이고, 여기서 R은 알킬 기, 바람직하게는 1 내지 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고,

L¹¹ 내지 L¹⁴는 서로 독리적으로 H 또는 F, 메틸 또는 메톡시이다.

본 발명에 따르며 두 개의 상기 벌크한 말단기를 갖는 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 준화학식 I#-1 내지 I#-28로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R¹¹은 알콕시, 알킬(둘 다 분지될 수 있고, 또한 키랄일 수 있다), -CO₂-알킬, -CF₃, -OCF₃ 또는 F이고,

R'은 서로 독립적으로 H 또는 F이고,

L¹¹ 내지 L¹⁶은 서로 독립적으로 H, F, 메틸 또는 메톡시이고,

Y¹¹ 내지 Y¹⁴는 서로 독립적으로 H, F, 메틸 또는 메톡시이다.

본 발명에 따르며 융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

또한, 두 개의 융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화합물뿐만 아니라, 하나의 융합된 벌크한 말단 기 및 하나의 비융합된 벌크한 말단기를 갖는 화합물이 본 발명에 따라 바람직하다. 이들은 바람직하게는 하기 화학식 I##-1 및 I##-2의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

페닐 고리는 선택적으로, 바람직하게는 알킬, 알콕시 또는 할로겐에 의해, 보다 바람직하게는 할로겐에 의해, 가장 바람직하게는 F에 의해 추가로 치환될 수 있다.

본 발명에 따르며 하나의 융합된 벌크한 말단 기 및 하나의 비융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

본 발명에 따르며 두 개의 융합된 벌크한 말단 기를 갖는 화학식 I의 화합물의 예는 다음과 같다:

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 메소제닉 변조 매질은,

-바람직하게는 하나 이상의 상기 화학식 I의 화합물을 1 내지 25중량% 농도로 포함하고, 보다 바람직하게는 하나 이상의 상기 화학식 I의 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 하나 이상의 상기 화학식 I의 화합물을 전적으로 이루어진 성분 A;

-선택적으로, 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 포함하고, 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물로 주로 이루어지고, 보다 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물로 전적으로 이루어진 유전체적으로 포지티브한 성분 B:

[상기 식에서,

R²는 R¹¹에 대해 상기 화학식 I에서 정의한 의미와 같고,

A²¹, A²² 및 A²³은 각각 서로 독립적으로

이고, 여기서 A²¹ 및 A²² 각각은 두 번 존재하는 경우 동일하거나 상이할 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-이고, 여기서 Z²¹ 및 Z²²각각은 두 번 존재하는 경우 동일하거나 상이할 수 있고,

X²는 할로겐, -CN, -NCS, -SF₅, -SO₂CF₃, 각각 CN 및/또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-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, 바람직하게는 0 또는 1이고,

m+n+o는 3이하, 바람직하게는 2이하이다]

-선택적으로, 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 1 내지 25중량% 농도로 포함하고, 보다 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물을 전적으로 이루어진 성분 C; 및

[상기 식에서,

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

A³¹, A³², A³³ 및 A³⁴는 각각 서로 독립적으로

이고, 여기서 A³¹, A³², A³³ 및 A³⁴는 두 번 존재하는 경우 동일하거나 상이할 수 있고,

Z³¹, Z³², Z³³ 및 Z³⁴는 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≡D-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고, 여기서 각각의 Z³¹, Z³², Z³³ 및 Z³⁴는 두 번 존재하는 경우 동일하거나 상이할 수 있고,

R³은 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -O-, -S-, -SiR^xR^y-, -CH=CH-, -C≡D-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 R¹¹은 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 라디칼들은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

L³¹, L³², L³³ 및 L³⁴는 각각 서로 독립적으로 수소, 할로겐, CN 기, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼 중 하나 이상의 메틸렌 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -O-, -S-, -SiR^xR^y-, -CH=CH-, -C≡D-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되지만, 단 L³¹, L³², L³³ 및 L³⁴ 중 하나 이상은 수소가 아니고,

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

R^x 및 R^y는 서로 독립적으로 수소 또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 바람직하게는 R^x 및 R^y는 둘 다 메틸, 에틸, 프로필 또는 뷰틸이고,

R^z는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 상기 알킬 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 R^z는 CF₃, C₂F₅ 또는 n-C₄F₉이다]

-20㎛ 이상의 HTP를 갖는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하는 1 내지 20중량%의 성분 D를 포함한다.

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

화학식 II의 바람직한 화합물은 하기 화학식 II-1 내지 II-8로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물이다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 화학식 II에서 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

R²는 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시이고,

X²는 F, CN, NCS, CF₃, SF₅ 또는 OCF₃이다.

화학식 II-5 내지 II-8의 화합물이 특히 바람직하다.

본 발명의 혼합물은 화학식 II의 피란 화합물 20 내지 80중량%, 바람직하게는 25 내지 70중량%, 특히 바람직하게는 30 내지 60%를 함유한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 III의 화합물은 하기 화학식 III- 1 내지 III-7의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 화학식 III에서 정의한 의미와 같고, 바람직하게는

c는 0 또는 1이고,

d는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1, 특히 바람직하게는 1이고,

R³은 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 산소 및/또는 황 및/또는 Si 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -S-, -SiR^xR^y-, -C≡D-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 R³은 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라 디칼이고, 상기 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

L³¹은 독립적으로 R³에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

L³²는 독립적으로 R³에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖고, 다르게는 수소, 할로겐, 바람직하게는 H, F, 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

L³⁵, L³⁶, L³⁷, L³⁸, L³⁹, L^39a, L^39b 및 L^39c는 서로 독립적으로 H 또는 F이고, 화학식 III-1 내지 III-4에서는 바람직하게는 적어도 L³⁵는 F이고, 화학식 III-3 및 III-4에서는 바람직하게는 부가적으로 L³⁸은 F인 반면, 화학식 III-7에서는 바람직하게는 부가적으로 L³⁶은 F이고, 화학식 III-5 및 III-6에서는 바람직하게는 적어도 L³⁷ 및 L^39b 둘 다 F이고,

X³은 F, Cl, -CN, -NCS, -SF₅, -SO₂-R^z, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 산 소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -O-, -S-, -SiR^xR^y-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 X³은 F, Cl, CF₃, OCF₃, OCHF₂, NCS, SF₅ 또는 -SO₂-R^z이고,

Y³¹은 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 각각의 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -S-, -SiR^xR^y-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 Y³¹은 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 알콕시, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼이고, 상기 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 특히 Y³¹은 L³¹과 동일한 의미를 갖고,

Y³²는 수소, 할로겐, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알켄일 또는 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알 킬 라디칼이고, 상기 각각의 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 산소 및/또는 황 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 서로 독립적으로 -S-, -SiR^xR^y-, -C≡C-, -CO-O- 및/또는 -O-CO-에 의해 대체될 수 있고, 상기 라디칼은 비치환되거나 -CN 기에 단일치환되고, 또는 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 Y³²는 H이고,

Z³³ 및 Z³⁴는 서로 독립적으로 단일 결합, -CH₂CH₂-, (-CH₂CH₂-)₂, -CF₂-CF₂-, -CF₂-CH₂-, -CH₂-CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -C≡D-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고, 바람직하게는 Z³⁴는 단일 결합, -C≡C-, -CF₂O- 또는 -CO₂-이고, 특히 단일 결합 또는 -CF₂O-이고, 화학식 III-3 및 III-4에서는 바람직하게는 Z³³ 및 Z³⁴ 중 하나 또는 둘 다 단일 결합이고, 보다 바람직하게는 Z³³ 및 Z³⁴ 둘 다 단일 결합이고, 또는 다르게는 Z³³ 및 Z³⁴ 중 하나는 -CF₂O- 또는 -CO₂-이고,

R^x 및 R^y는 서로 독립적으로 수소 또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 바람직하게는 R^x 및 R^y 둘 다 메틸, 에틸, 프로필 또는 뷰틸이고,

R^z는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, 상기 알킬 라디칼은 비치환 되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환되고, 바람직하게는 R^z는 CF₃, C₂F₅ 또는 n-C₄F₉이고,

여기서, R³, L³¹ 및 L³² 중 하나 이상이 상기 직쇄 알킬, 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시 또는 -O-알킬렌-O-알킬 라디칼 중 하나인 것이 추가로 바람직하다.

성분 D의 적합한 키랄 화합물은 20㎛ 이상, 바람직하게는 40㎛ 이상, 가장 바람직하게는 60㎛ 이상의 나선 비틀림력(helical twisting power)의 절대값을 갖는 것들이다. 상기 HTP는 20℃ 온도에서 MLD-6260에서 측정한다.

바람직하게는 키랄 성분 D는 메소제닉 구조를 갖고 바람직하게는 하나 이상의 그 자체의 메소상, 특히 하나 이상의 콜레스테릭 상을 나타내는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 키랄 성분 D에 포함되는 바람직한 키랄 화합물은 특히 콜레스테릴-노나노에이트(CN), R/S-811, R/S-1011, R/S-2011, R/S-3011, R/S-4011, R/S-5011, CB-15(독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아(Merck KGaA))와 같은 널리 알려진 키랄 도판트이다. 하나 이상의 키랄 잔기 및 하나 이상의 메소제닉 기를 갖거나, 키랄 잔기, 메소제닉 기와 함께 형성된 하나 이상의 방향족 또는 지환족 잔기를 갖는 키랄 도판트가 바람직하다. 본원에서 참고로서 인용되는 DE 34 25 503, DE 35 34 777, DE 35 34 778, DE 35 34 779, DE 35 34 780, DE 43 42 280, EP 01 038 941 및 DE 195 41 820에 개시된 키랄 잔기 및 메소제닉 키랄 화합물이 보다 바람직하다. EP 01 111 954.2에 개시된 키랄 바이나프틸 유도체, WO 02/34739에 개시된 키랄 바이나프톨 유도체, WO 02/06265에 개시된 키랄 TADDOL 유도체, 및 WO 02/06196 및 WO 02/06195에 개시된 하나 이상의 플루오르화된 연결기 및 하나의 말단 키랄 잔기 또는 하나의 중심 키랄 잔기를 갖는 키랄 도판트가 특히 바람직하다.

본 발명의 조절 매질은 약 -30 내지 약 80℃, 특히 약 55℃ 이하의 특성 온도, 특히 청명점(clearing point)을 갖는다.

성분 D의 바람직한 키랄 화합물은 하기 화학식 D-I 내지 D-III의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

R^all, R^a12, R^a21, R^a22, R^a31 및 R^a32는 각각 서로 독립적으로 9개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 옥사알킬, 알콕시 또는 알켄일이지만, 단 a) R^all + R^a12, b) R^a21 + R^a22이고,

바람직하게는, R^all, R^a12, R^a21, R^a22, R^a31 및 R^a32는 알킬 기, 특히 직쇄 알킬 기이다.

하기 화학식 D-IV의 키랄 바이나프틸 유도체가 특히 바람직하다:

하기 화학식 D-IV-1a 내지 D-IV-1c의 바이나프틸 유도체가 특히 바람직하다:

상기 식에서,

는

이고,

Z⁰는 단일 결합, -CH₂CH₂-, -COO-, -OCO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -C≡D- 또는 -CF=CF-이고,

b는 0, 1 또는 2이고,

R⁰ ^*는 수소, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼의 하나 이상의 메틸렌 기는 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-Cl-에 의해 대체될 수 있고, 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 비치환되거나 할로겐에 의해 단일- 또는 다중-치환된다.

하기 화학식 D-V 및 D-VI의 키랄 바이나프틸 유도체가 더욱 바람직하다:

상기 식에서,

, Z⁰ 및 b는 상기 정의한 의미를 갖고, X는 H, F, Cl, CN이며, 또는 R⁰ ^*의 의미를 갖는다. R² ^*및 R¹ ^*는 각각 독립적으로 F, Cl, OCF₃, CF₃, CN이고, L¹, L², L³ 및 L⁴는 각각 H 또는 F이다. Z⁰ ^*는 단일 결합, -C₂H₄-, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -C₂F₄, -CH=CH-, -C≡D- 또는 -CF=CF를 나타낸다.

화학식 D-V-2a 내지 D-V-2f의 키랄 바이나프틸 유도체가 특히 바람직하다:

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

바람직한 실시양태는 다음과 같다:

- 매질은 화학식 I의 화합물을 1 또는 2개 이상 포함한다.

- 성분 B는 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II의 화합물 외에도 하기 화학식 Z의 하나 이상의 에스터 화합물을 함유한다:

상기 식에서,

R^z는 R¹¹에 대해 화학식 I에서 정의한 의미와 같고,

는

이고,

X^z는 F, Cl, CN, NCS, OCF₃, CF₃ 또는 SF₅이다.

화학식 Z의 바람직한 화합물은 하기 Z-1 내지 Z-14의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

R은 R^z에 대해 화학식 Z에서 정의한 의미와 같다.

화학식 Z의 화합물, 바람직하게는 화학식 Z-1 내지 Z-14로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물을 5 내지 35%, 바람직하게는 10 내지 30%, 특히 바람직하게는 10 내지 20% 함유하는 혼합물이 특히 바람직하다.

- 성분 B는 바람직하게는 하기 화학식 N-1 내지 N-10의 에스터 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 부가적으로 함유한다:

상기 식에서,

R은 R¹¹에 대해 화학식 I에서 정의한 의미와 같고,

"알킬"은 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬이다.

- 매질 성분 B는 하기 화학식 IV 내지 VIII으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 각각 9개 이하의 탄소 원자를 갖는 n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일이고,

X⁰는 CN, SF₄, NCS, SO₂CF₃, F, Cl, 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 할로겐화된 알킬, 할로겐화된 알켄일, 할로겐화된 알켄일옥시 또는 할로겐화된 알콕시이고,

Z⁰는 -C₂F₄-, -CF=CF-, -C₂H₄-, -(CH₂)₄-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -C₂F₄-이고,

Y¹ 내지 Y⁴는 각각 서로 독립적으로 H 또는 F이고,

r은 0 또는 1이고,

이때 화학식 VII의 추가의 화합물들은 화학식 VIII에서 제외한다.

화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-1 내지 VI-5의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되고, 바람직하게는 VI-1 및/또는 VI-2 및/또는 VI-4로 이루어진 군 중에서 선택되고, 가장 바람직하게는 VI-2 및/또는 VI-4로 이루어진 군 중에서 선택된다:

상기 식에서,

파라미터들은 각각 상기 화학식 VI에서 정의한 의미와 같다.

- 성분 B는 바람직하게는 하기 화학식 IX 내지 XVI로 이루어진 군 중에서 선택되며 4개의 6 원 고리를 갖는 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰, X⁰ 및 Y¹ 내지 Y⁴는 각각 화학식 IV 내지 VIII에서 정의한 의미와 같고, 바람직하게는,

X⁰는 F, Cl, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂이고,

R⁰는 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일이다.

- 성분 B는 바람직하게는 하기 화학식 E-1 내지 E-4의 에스터 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 화학식 IV 내지 VIII에서 정의한 바와 같다.

- 화학식 E-1 내지 E-4의 화합물의 비율은 바람직하게는 10 내지 30중량%, 특히 15 내지 25중량%이다.

- 대체적으로 혼합물 중 화학식 III 내지 VIII의 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%이다.

-

는 바람직하게는

이다.

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

-R⁰는 바람직하게는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일이다.

- 성분 B는 바람직하게는 추가의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 XVII 내지 XXI로 이루어진 군 중에서 선택된 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁰ 및 X⁰는 상기 화학식 IV 내지 VII에서 정의한 바와 같고, 선택적으로 1,4-페닐렌 고리는 CN, Cl 또는 플루오르에 의해, 바람직하게는 F에 의해 부가적으로 치환될 수 있다. 1,4-페닐렌 고리는 바람직하게는 F 원자에 의해 단일- 또는 다중치환된다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 O-1 및 O-2의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 1, 2 또는 3개 이상의 화합물, 바람직하게는 2 또는 3개의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

"알킬" 및 "알킬'"은 서로 독립적으로 화학식 N-1 내지 N-6에서 정의한 바와 같다.

- 본 발명에 따른 혼합물 중 화학식 O-1 및/또는 O-2의 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 10중량%이다.

- 매질은 바람직하게는 X⁰이 F 또는 OCF₃인 화학식 VII-4의 화합물 1, 2 또는 3개를 포함한다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IV-1 내지 IV-7의 화합물 하나 이상을 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 화학식 IV에서 정의한 의미와 같고, 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, n-뷰틸, n-펜틸 또는 비닐이다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 Q-1 내지 Q-9로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 상기 화학식 IV 내지 VIII에서 정의한 의미와 같다.

- 대체적으로 혼합물 중에서 X⁰가 바람직하게는 플루오르이고, R⁰가 바람직하게는 CH₃, C₂H₅, n-C₃H₇, n-C₄H₉, n-C₅H₁₁ 또는 비닐인 화학식 VI-1 및/또는 VI-12의 화합물의 비율은 2 내지 20%, 특히 2 내지 15%이다.

- 매질은 바람직하게는 R⁰가 메틸인 화학식 II 내지 VII의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.

- 매질은 특히 바람직하게는 하기 화학식 IV-1a, IV-2a 및 Q-7a의 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

- 매질은 바람직하게는 하기 Dx-1 및 Dx-2로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 다이옥세인 화합물, 두 개 이상의 다이옥세인 화합물, 바람직하게는 1 또는 2개의 다이옥세인 화합물을 포함한다:

매질은 바람직하게는 하기 화학식 Z'-1 내지 Z'-6으로 이루어진 군 중에서 선택된 두 개의 사이클로헥세인 고리를 갖는 1 또는 2개 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 화학식 IV 내지 VIII에서 정의한 의미와 같고, "알킬" 및 "알킬'"는 각각 화학식 O-1 및 O-2에서 정의한 의미와 같고,

R^1a 및 R^2a는 각각 서로 독립적으로 H, CH₃, C₂H₅ 또는 n-C₃H₇이다.

- 매질은 바람직하게는 화학식 Z'-1, Z'-2, Z'-5 및 Z'-6으로 이루어진 군 중에서 선택된 두 개의 사이클로헥세인 고리를 갖는 1 또는 2개 이상의 화합물을 포함한다.

- 매질은 바람직하게는 하기 화학식 AN-1 내지 AN-11의 융합된 고리를 갖는 1 또는 2개 이상의 화합물을 부가적으로 포함한다:

상기 식에서,

R⁰는 화학식 IV 내지 VIII에서 정의한 의미와 같다.

비교적 작은 비율로 통상적인 액정 물질, 특히 화학식 II, III, IV, V, VI, VII 및/또는 VIII의 하나 이상의 화합물과 혼합된 화학식 I의 화합물조차도 보다 낮은 작동 전압 및 보다 넓은 작동 온도 범위를 야기시킴을 발견하였다. 하나 이상의 화학식 I의 화합물외에도, X²가 F, Cl, CN, NCS, CF₃ 또는 OCF₃인 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 특히 화학식 II-5 내지 II-7의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다. 화학식 I 내지 VIII의 화합물은 무색이고, 안정하며 서로 그리 고 다른 액정 물질과 용이하게 혼화된다.

화학식 I 및 II + III + IV + V + VI + VII + VIII의 화합물의 최적 혼합 비율은 목적하는 성질, 화학식 I, II, III, IV, V, VI, VII 및/또는 VIII의 성분의 선택, 및 존재할 수 있는 임의의 다른 성분의 선택에 따라 실질적으로 좌우된다. 상기 주어진 범위내에서 적합한 혼합 비율은 경우에 따라 쉽게 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물 중 화학식 I 내지 XXI의 화합물의 총 양은 중요하지 않다. 따라서, 혼합물은 다양한 성질의 최적화를 목적으로 하나 이상의 추가의 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 작동 전압 및 작동 온도 범위에 대해 관찰되는 효과가 일반적으로 클 수록, 화학식 I 내지 XXI의 화합물의 총 농도는 높아진다.

특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 X⁰가 F, OCF₃, OCHF₂, OCH=CF₂, OCF=CF₂ 또는 OCF₂-CF₂H인 화학식 III 내지 VIII의 화합물을 포함한다. 화학식 I의 화합물과의 유리한 상승 효과로 특히 유리한 성질을 유발한다. 특히, 화학식 I, 화학식 II 및 화학식 III의 화합물을 포함하는 혼합물은 이들의 낮은 작동 전압을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 매질에서 사용될 수 있는 화학식 II 내지 XXI 및 이들 각각의 준화학식의 개개의 화합물들은 공지되어 있거나 공지된 화합물과 유사하게 제조될 수 있다.

편광기, 전극 기판 및 표면 처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 MLC 디스플레이의 구조는 상기 유형의 디스플레이를 위한 통상적인 구조에 상응한다. 용어 통상적인 구조는 본원에서 광범위하게 쓰이며, 특히 폴리-Si TFT 또는 MIM을 기제로 한 매트릭스 디스플레이 소자를 비롯한, MLC 디스플레이의 모든 유도체 및 변형물을 포함하지만, IPS 디스플레이에서 사용된 바와 같은, 바람직하게는 확립된 구조 중 하나에서 단지 하나의 기판 상의 전극, 즉 소위 인터디지털(interdigital) 전극을 갖는 디스플레이가 특히 바람직하다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이 및 비틀린 네마틱 셀을 기제로 한 통상적인 디스플레이간의 중요한 차이는 액정 층의 액정 파라미터의 선택에 있다.

본 발명에 따른 매질은 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 성분들은 유리하게는 승온에서 서로 용해된다. 적합한 부가제에 의해, 본 발명에 따른 액정 상은 지금까지 개시된 모든 유형의 액정 디스플레이 소자에서 사용할 수 있는 방식으로 변형시킬 수 있다. 이러한 유형의 부가제는 당업자에게 공지되어 있고, 문헌[H.Kelker and R.Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980]에 상세하게 기재되어 있다. 예를 들면, 다색성 염료를 착색된 게스트-호스트 시스템의 제조를 위해 첨가할 수 있거나, 유전체 이방성, 점도 및/또는 네마틱 상의 정렬을 변형하기 위해 물질들을 첨가할 수 있다. 또한, 안정화제 및 산화 방지제를 첨가할 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물은 TN, STN, ECB 및 IPS 용도 및 등방성 스위칭 모드(ISM) 용도에 적합하다. 따라서, 전기-광학 디바이스 및 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질을 함유하는 전기-광학 디바이스에서 본 발명의 물질을 사용한다.

본 발명의 혼합물은 광학적으로 등방성 상태에서 작동되는 디바이스에 매우 적합하다. 본 발명의 혼합물이 각각의 용도에 매우 적합하다는 것을 놀랍게도 발견하였다.

광학적으로 등방성 상태에서 작동되거나 작동될 수 있는 전기-광학 디바이스가 최근에 비디오, TV 및 멀티미디어 용도에 있어서 관심의 대상이 되고 있다. 이는 액정의 물리적 성질을 기제로 한 전기-광학 효과를 사용하는 통상적인 액정 디스플레이가 상기 용도에 대해 바람직하지 못한 다소 높은 스위칭 시간을 나타내기 때문이다. 또한, 대부분의 통상적인 디스플레이는 이러한 바람직하지 못한 성질을 보상하기 위해 측정할 필요가 있는 콘트라스트의 상당한 시야각 의존을 나타낸다.

등방성 상태에서 전기-광학 효과를 사용하는 디바이스에 대해서, 예를 들면 독일 특허 출원 DE 102 17 273 A1에서는 변조용 메소제닉 조절 매질이 작동 온도에서 등방성 상에 있는 광 조절(광 변조) 소자를 개시하고 있다. 이러한 광 조절 소자는 매우 짧은 스위칭 시간 및 콘트라스트의 우수한 시야각 의존을 갖는다. 그러나, 상기 소자의 구동 또는 작동 전압은 종종 일부 용도에서 매우 적합하지 못하다.

아직 공개되지 않은 독일 특허 출원 DE 102 41 301은 구동 전압의 상당한 감소를 일으키는 특정한 전극 구조를 기재하고 있다. 그러나, 이러한 전극은 광 조절 소자의 제조 공정을 보다 복잡하게 만든다.

또한, 예를 들어 DE 102 17 273 A1 및 DE 102 41 301에 개시되어 있는 광 조절 소자는 상당한 온도 의존을 나타낸다. 광학 등방성 상태에 있는 조절 매질에서 전기장에 의해 유도될 수 있는 전기-광학 효과는 상기 조절 매질의 청명점에 가까운 온도에서 가장 명백하다. 이 범위에서, 광 조절 소자는 가장 낮은 이들의 특성 전압 값을 가지며, 따라서 가장 낮은 작동 전압을 필요로 한다. 온도가 증가함에 따라, 특성 전압 및 그에 따른 작동 전압은 두드러지게 증가한다. 온도 의존의 전형적인 값은 1℃ 당 약 몇 볼트 내지 1℃ 약 10 이상의 볼트 이하 범위이다. DE 102 41 301는 등방성 상태에서 작동될 수 있거나 작동되는 디바이스용 전극의 다양한 구조를 기재하고 있고, DE 102 17 273 A1는 등방성 상태에서 작동될 수 있거나 작동되는 광 조절 소자에 유용한 다양한 조성물의 등방성 매질을 개시하고 있다. 이들 광 조절 소자에서 문턱 전압의 상대적인 온도 의존은 약 50%/℃ 범위에서의 청명점보다 1℃ 높은 온도에서이다. 이러한 온도 의존은 온도가 증가함에 따라 감소하여, 약 10%/℃의 청명점보다 5℃ 높은 온도에서 된다. 그러나, 상기 광 조절 소자를 사용하는 다수의 디스플레이의 실제 용도에 있어서, 전기-광학 효과의 온도 의존은 너무 높다. 반면에, 실제 사용시, 작동 전압은 적어도 약간의 섭씨 온도, 바람직하게는 약 5℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 10℃ 이상, 특히 약 20℃ 이상의 온도 범위에 걸쳐 작동 온도와는 독립적일 것이 요구된다.

이제, 본 발명의 혼합물의 사용은 상기 및 DE 102 17 273 A1, DE 102 41 301 및 DE 102 536 06에 기재한 광 조절 소자에서 조절 매질로서 매우 적합하며, 상기 전기-광학의 작동 전압이 작동하는 온도 범위를 넓혀준다는 것이 밝혀졌다. 이러한 경우, 광학 등방성 상태 또는 청색 상은 거의 완전히 또는 완전히 작동 온도에 독립적이다.

이러한 효과는 아직 공개되지 않은 DE 102 13 979에 기재된 바와 같이 메소제닉 조절 매질이 적어도 하나의 이른바 "청색 상"을 나타내는 경우 훨씬 더 명확하다. 매우 높은 키랄 비틀림을 갖는 액정은 하나 이상의 광학적으로 등방성 상을 가질 수 있다. 이들이 각각 콜레스테릭 피치(pitch)를 갖는 경우, 이들 상들은 충분히 큰 셀 갭을 갖는 셀에서 푸른빛을 나타낼 수 있다. 따라서, 이들 상들을 "청색 상"이라 지칭한다(문헌[Gray and Goodby, "Smectic Liquid Crystals, Textures and Structures", Leonhard Hill USA, Canada (1984)]). 청색 상에 존재하는 액정에 대한 전기장의 효과뿐만 아니라 장이 없는 액정에서 관찰될 수 있는 지금까지 확인된 청색 상의 3가지 유형, 즉 BP I, BP II 및 BP III은 예를 들어 문헌[H.S. Kitzerow, "The Effect of Electric Fields on Blue Phases", Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1991), Vol. 202, p. 51-83]에 기재되어 있다. 청색 상(들)을 나타내는 액정에 전기장이 인가되는 경우, 청색 상 I, II 및 III과는 상이한 추가의 청색 상 또는 다른 상들이 나타날 수 있음은 주목할 만한다.

본 발명의 혼합물은 하나 이상, 특히 두 개의 기판, 전극의 어셈블리, 광 편광용 하나 이상의 소자 및 상기 조절 매질을 포함하는 전기-광학 광 조절 소자에서 사용될 수 있으며, 상기 조절 매질이 비-구동된 상태인 경우 광 조절 소자가 광학적으로 등방성 상인 온도에서 작동된다(또는 작동될 수 있다).

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

광 조절 소자의 작동 온도는 바람직하게는 조절 매질의 특성 온도 이상이며, 상기 온도는 일반적으로 청색 상으로의 조절 매질의 전이 온도이고, 일반적으로 작동 온도는 상기 특성 온도보다 약 0.1° 내지 약 50°, 바람직하게는 약 0.1° 내지 약 10°높은 범위이다. 작동 온도는 청색 상으로의 조절 매질의 전이 온도 내지 청명점인 등방성 상으로의 조절 매질의 전이 온도 이하의 범위인 것이 매우 바람직하다. 그러나, 광 조절 소자는 또한 조절 매질이 등방성 상인 온도에서 작동될 수 있다.

본 발명의 목적을 위해, 용어 "특성 온도"는 다음과 같이 정의된다:

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소인 경우, 이 최소점에서의 온도를 특성 온도로서 나타낸다.

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소점이 없고, 조절 매질이 하나 이상의 청색 상을 갖는 경우, 청색 상으로의 전이 온도를 특성 온도로서 나타내고, 하나보다 많은 청색 상이 존재하는 경우, 청색 상으로의 최저 전이 온도를 특성 온도로서 나타낸다.

- 온도의 함수로서 특성 전압이 최소점이 없고, 조절 매질이 청색 상을 갖지 않는 경우, 등방성 상으로의 전이 온도를 특성 온도로서 나타낸다.

본 발명과 관련하여, 용어 "알킬"은 본 명세서 또는 청구 범위에서 다른 방식으로 정의되지 않는 한 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지된 탄화수소(지방족) 라디칼을 의미한다. 탄화수소 라디칼은 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 이루어진 군 중에서 독립적으로 선택된 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.

또한, 유전체는 당업자에게 공지되고 문헌에 기재된 추가의 부가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 5%의 다색성 염로, 산화 방지제 또는 안정화제를 첨가할 수 있다.

C는 결정질 상을, S는 스메틱 상을, S_C는 스메틱 C 상을, N은 네마틱 상을, I는 등방성 상을, BP는 청색 상을 나타낸다.

V_X는 X% 투과율에 대한 전압을 나타낸다. 따라서, V₁₀은 10% 투과율에 대한 전압을 나타내고, V₁₀₀은 100% 투과율에 대한 전압을 나타낸다(판 표면에 수직한 시야각). 각각 V₁₀₀, V_최대의 값에 상응하는 작동 전압에서 t_on은 스위치-온 시간을, t_off는 스위치-오프 시간을 나타낸다(각각, τ_on 및 τ_off).

Δn은 광학 이방성을 나타낸다. Δε는 유전체 이방성을 나타낸다(Δε는 ε_∥-ε_⊥이고, 여기서 ε_∥는 종 분자축에 평행한 유전체 상수이고, ε_⊥은 종 분자축에 수직한 유전체 상수를 나타낸다). 전기-광학 데이터는 달리 지정하지 않는 한, 20℃에서 제 1 번째 투과율(즉, 0.5㎛의 (d·Δn) 값)에서 TN 셀에서 측정한다. 달리 지정하지 않는 한 광학 데이터는 20℃에서 측정한다.

선택적으로, 본 발명에 따른 광 변조 소자는 물리적 성질을 조절하기 위해 추가로 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화합물들은 숙련자들에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질에서 이들의 농도는 바람직하게는 0 내지 30%, 보다 바람직하게는 0 내지 20%, 가장 바람직하게는 5 내지 15%이다.

바람직하게는, 본 발명의 매질은 청색 상 범위를 갖거나, 하나보다 많은 청색 상의 경우, 9°이상, 바람직하게는 10°이상, 보다 바람직하게는 15°이상, 가장 바람직하게는 20°이상의 폭을 갖는 청색 상의 합한 범위를 갖는다.

바람직한 실시양태에서, 상기 상은 적어도 10 내지 30℃, 보다 바람직하게는 적어도 10 내지 40℃, 가장 바람직하게는 적어도 0 내지 50℃의 범위이고, 여기서 적어도는 바람직하게는 상들이 하한보다 낮은 온도로 확장되고, 동시에 상한보다 높은 온도로 확장됨을 의미한다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 상은 적어도 20 내지 40℃, 보다 바람직하게는 적어도 30 내지 80℃, 가장 바람직하게는 적어도 30 내지 90℃ 범위이다. 이러한 실시양태는 에너지를 방산하며, 따라서 디스플레이를 가열하는 강한 백 라이트를 갖는 디스플레이에 특히 적합하다.

본 출원에서, 용어 "유전체적으로 포지티브한 화합물"은 Δε>1.5인 화합물로 기재되고, 유전체적으로 중성 화합물은 -1.5≤Δε≤1.5인 화합물이고, 유전체적으로 네가티브 화합물은 Δε<-1.5인 화합물이다. 성분들에 대해 동일성이 유지된다. Δε은 1 kHz 및 20℃에서 측정된다. 화합물의 유전체 이방성은 네마틱 호스트 혼합물에서 개개의 화합물의 10% 용액의 결과로부터 측정된다. 이들 시험 혼합물의 용량은 수직(homeotropic) 및 수평 배향(homogeneous alignment)을 갖는 셀에서 측정된다. 두 가지 유형의 셀 갭은 약 20㎛이다. 인가된 전압은 1kHz의 진동수 및 전형적으로 0.5 내지 1.0V의 실효값(root mean square)을 갖는 방형 도파이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 용량 문턱값 아래로 선택된다.

유전체적으로 포지티브 화합물에 대해서는 혼합물 ZLI-4792를, 유전체적으로 네가티브인 화합물뿐만 아니라 유전체적으로 중성인 화합물에 대해서는 혼합물 ZLI-3086(둘 다 독일의 메르크 카게아로부터 입수가능)을 각각 호스트 혼합물로서 사용한다. 화합물의 유전체 유전율은 대상 화합물의 첨가에 따른 호스트 혼합물 각각의 값의 변화로부터 측정되고, 대상 화합물의 100% 농도로 외삽된다.

20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분들은 그 자체로서 측정되고, 다른 모든 것들은 화합물들처럼 처리된다.

문턱 전압이라는 용어는 명백히 달리 언급되지 않는다면, 본 출원에 있어서 광학 문턱값을 말하고 10% 상대 콘트라스트(V₁₀)에 대해 주어지고, 포화 전압이라는 용어는 광학 포화를 말하고 90% 상대 콘트라스트(V₉₀)에 대해 주어진다. 용량 문턱 전압(V₀, 또는 프레데릭츠(Freedericks) 문턱값 V_Fr)은 명백히 언급되어 있는 경우에만 사용된다.

본 출원에서 주어진 파라미터의 범위는 명백히 달리 언급되어 있지 않다면, 제한값을 모두 포함하고 있다.

본 출원의 전반에 걸쳐, 명백히 달리 언급되어 있지 않다면, 모든 농도는 질량 퍼센트로 주어지고 각각의 완전한 혼합물에 관한 것이며, 모든 온도는 섭씨(셀시우스(Celsius))로 주어지고 모든 온도차도 섭씨로 주어진다. 모든 물리적 성질은 명백히 달리 언급되어 있지 않다면, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되어 왔고 측정되고 있으며, 20℃의 온도에서 주어진다. 광학 이방성(Δn)은 589.3nm의 파장에서 측정된다. 유전체 이방성(Δε)은 1kHz의 진동수에서 측정된다. 모든 다른 전기-광학적 성질뿐만 아니라 문턱 전압은 독일 소재의 메르크 카게아에서 제조된 시험 셀을 사용하여 측정되었다. Δε의 측정을 위한 시험 셀은 22㎛의 셀 갭을 가졌다. 전극은 1.13㎠의 면적 및 가드 링을 갖는 원형 ITO 전극이었다. 배향 층은 수직 배향(ε_∥)의 경우 레시틴이고 수평 배향(ε_⊥)의 경우 제펜 신세틱 러버(Japan Synthetic Rubber)로부터의 폴리이미드 AL-1054였다. 용량은 0.3 또는 0.1 V_rms의 전압을 갖는 사인파를 사용한 진동 응답 분석기 솔라트론(frequency response analyser Solatron) 1260에 의해 측정하였다. 전기-광학 측정에 사용되는 광은 백색 광이었다. 사용되는 기구는 일본 오츠카(Otsuka)로부터 시판되는 장치였다. 특성 전압은 수직 관측 하에 측정되었다. 문턱 전압(V₁₀), 중간-그레이 전압(V₅₀) 및 포화 전압(V₉₀)은 각각 10%, 50% 및 90%의 상대 콘트라스트에 대해 측정하였다.

메소제닉 변조 물질은 메르크 카게아의 각 시설에서 제조된 전기 광학 시험 셀로 충전되었다. 시험 셀은 하나의 기판 면 상에 인터디지털 전극을 갖는다. 전극 폭은 10㎛이었고, 인접한 전극간의 거리는 10㎛이었고, 셀 갭 또한 10㎛이었다. 이러한 시험 셀은 교차된 편광기 사이에서 전기-광학적으로 평가하였다.

저온에서, 충전된 셀은 전압이 인가되지 않은 교차된 편광기 사이의 광학 투과율에 의해 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 조직이 나타났다. 가열시, 제 1 온 도(T₁)에서, 혼합물은 광학 등방성으로 변하면서, 교차된 편광기 사이에서 암색이 된다. 이는 상기 온도에서 키랄 네마틱 상으로부터 청색 상으로의 전이를 나타낸다. 제 2 온도(T₂) 이하에서, 셀은 전형적으로 약 10V의 인가된 전압하에 전기-광학 효과를 나타내며, 이 범위에서의 특정 전압은 최대 광학 투과율을 유도한다. 전형적으로, 보다 높은 온도에서, 뚜렷한 전기-광학 효과에 필요한 전압은 매우 증가하며, 이는 이러한 제 2 온도(T₂)에서 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 온도 범위(ΔT(BP))는 가장 유리하게는 T₁ 내지 T₂ 범위로서 확인되었다. 이러한 온도 범위(ΔT(BP))는 본 출원의 실시예에서 주어진 온도 범위이다. 전기-광학 디스플레이는 또한 비록 단지 상당히 증가된 작동 전압일지라도 이 범위 이상의 온도, 즉 T₂ 이상의 온도에서 작동될 수 있다.

본 발명에 따른 액정 매질은 통상의 농도로 추가의 첨가제 및 키랄 도판트를 함유할 수 있다. 이들 추가 구성 성분의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6% 범위이다. 사용되는 개개의 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 3%의 범위이다. 이들 및 유사한 첨가제의 농도는 본 출원에서 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 농도의 값 및 범위에 대해 고려되지 않는다.

본 발명에 따른 본 발명의 액정 매질은 여러 가지 화합물, 바람직하게는 3 내지 30가지, 더욱 바람직하게는 5 내지 20가지, 가장 바람직하게는 6 내지 14가지의 화합물로 이루어져 있다. 이들 화합물은 종래의 방법으로 혼합된다. 보통, 소량으로 사용되는 화합물의 필요량을 더 많은 양으로 사용되는 화합물에 용해시킨다. 온도가 보다 높은 농도로 사용되는 화합물의 청명점 이상인 경우, 특히 용해 과정의 종료를 관찰하는 것이 용이하다. 그러나, 예를 들어 화합물의 균일한 혼합물 또는 공융 혼합물일 수 있는 이른바 예비-혼합물을 사용하거나, 구성성분이 혼합물 그 자체를 사용할 준비가 되어 있는 이른바 다중-용기 시스템을 사용하는 종래의 다른 방법에 의해 매질을 제조하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 액정 매질은 적합한 첨가제의 첨가에 의해 TN-, TN-AMD, ECB-, VAN-AMD와 같은 액정 매질 자체를 사용하는 모든 공지된 유형의 액정 디스플레이, 특히 PDLC-, NCAP- 및 PN-LCD와 같은 복합 시스템 및 특히 HPDLC에 사용가능하도록 변형될 수 있다.

액정의 융점 T(C,N), 스메틱(S)으로부터 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 청명점 T(N,I)은 섭씨로 주어진다.

본 출원 및 특히 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 이른바 두문자인 약자로 표시된다. 하기 두 개의 표 A 및 B에 따라 약자의 대응하는 구조로의 변환이 쉽게 이루어질 수 있다. 모든 기 C_nH_2n ₊₁ 및 C_mH_2m ₊₁은 각각 n 및 m개의 D-원자를 갖는 직쇄 알킬 기이다. 표 B의 설명은 자명하다. 표 A는 구조의 코어에 대한 약 자만을 기입하였다. 개개의 화합물은 코어의 약자와 그 뒤에 오는 하이픈 및 그 다음의 치환기 R¹, R², L¹ 및 L²를 특정하는 코드에 의해 표시된다:

화학식 I의 화합물외에도, 표 B로부터의 1개 이상, 2개, 3개 또는 4개의 화합물을 포함하는 액정 혼합물이 특히 바람직하다.

표 C는 일반적으로 본 발명에 따른 혼합물만을 첨가하거나, 또는 2개, 3개(또는 그 이상)를 조합한 성분 D에 따른 가능한 도판트를 도시하고 있다.

표 D는, 예컨대 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제를 도시하고 있다:

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는

- 표 A 및 표 B의 화합물의 군으로부터 선택된 4개 이상의 화합물 및/또는

- 표 B의 화합물의 군으로부터 선택된 5개 이상의 화합물 및/또는

- 표 A의 화합물의 군으로부터 선택된 2개 이상의 화합물을 함유한다.

하기에 주어진 실시예는 어떤 방법으로도 본 발명을 제한하지 않고 본 발명을 설명한다.

그러나, 특히 화합물의 물리적 데이터는 숙련자에게 어느 성질들이 어느 범위내에서 달성될 수 있음을 설명한다. 따라서, 특히 바람직하게는 달성될 수 있는 다양한 성질의 조합이 잘 정의되어 있다.

실시예 1

4'- 옥틸옥시 - 바이페닐 -4- 카복실산 비스 - 펜타플루오로페닐 - 메틸 에스터의 제조

4'-옥틸옥시바이페닐카복실산(4.48g, 13.7mmol), 데카플루오로벤즈하이드롤(5.00g, 13.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.83g, 13.7mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 4:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 7.15g(77.1%)를 수득하였다. GCMS는 672g/몰에서 몰 질량(M⁺)에 대한 피크를 보여 준다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-113-I의 얻어진 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 2

2'- 플루오로 -4'- 펜틸 - 바이페닐 -4- 카복실산 비스펜타플루오로페닐 - 메틸 에스터의 제조

4'-펜틸-2'-플루오로바이페닐카복실산(3.93g, 13.7mmol), 데카플루오로벤즈하이드롤(5.00g, 13.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.83g, 13.7mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 9:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 6.30g(72.7%)를 수득하였다. GCMS는 632g/몰에서 M⁺를 보여준다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-86.8-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 3

4'- 옥틸옥시 - 바이페닐 -4- 카복실산 1,1- 비스 -(4- 플루오로페닐 )- 메틸 에스터의 제조

4'-옥틸옥시바이페닐카복실산(7.41g, 22.7mmol), 데카플루오로벤즈하이드롤(5.00g, 22.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(4.69g, 22.7mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 4:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 8.10g(67.5%)를 수득하였다. GCMS는 M⁺=529g/몰을 보여준다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-84-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 4

4'-(4- 펜틸 - 사이클로헥실 )- 바이페닐 -4- 카복실산 1,1- 비스 -(4- 플루오로 - 페 닐)- 메틸 에스터의 제조

4''-펜틸사이클로헥실바이페닐카복실산(7.96g, 22.7mmol), 데카플루오로벤즈하이드롤(5.00g, 22.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(4.69g, 22.7mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 7:3 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 3.18g(25.2%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. 광학 현미경으로 K-137.4-I의 상 시퀀스를 얻었다.

실시예 5

4'-(2- 메틸 - 뷰틸 )- 바이페닐 -4- 카복실산 비스펜타플루오로페닐 - 메틸 에스터의 제조

(+)-4'-(2-메틸뷰틸)플루오로바이페닐카복실산(3.69g, 13.7mmol), 데카플루오로벤즈하이드롤(5.00g, 13.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.83g, 13.7mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트 륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 9:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 5.50g(65.2%)를 수득하였다. GCMS는 M⁺=614g/몰을 보여준다. 생성물의 구조는 ¹H 및 ¹³C NMR 분광법으로 확인하였다. K-75.5-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 6

2'- 플루오로 -4'- 펜틸 - 바이페닐 -4- 카복실산 1,1- 비스 -(4- 플루오로 - 페닐 )- 메틸 에스터의 제조

4'-펜틸-2'-플루오로바이페닐카복실산(3.90g, 13.6mmol), 4,4-다이플루오로벤즈하이드롤(3.00g, 13.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.81g, 13.6mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 2:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 5.20g(78.1%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-74-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 7

4'-(2- 메틸 - 뷰틸 )- 바이페닐 -4- 카복실산 1,1- 비스 -(4- 플루오로 - 페닐 )- 메틸 에스터의 제조

4'(+)-2-메틸뷰틸바이페닐카복실산(3.66g, 13.6mmol), 4,4-다이플루오로벤즈하이드롤(3.00g, 13.7mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(2.81g, 13.6mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 2:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체를 수득하고, 이를 추가로 산업용 변성 알콜(methylated spirit)로부터 재결정에 의해 정제하여 생성물 4.23g(66%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-89.3-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 8

4'-(2- 메틸 - 뷰틸 )- 바이페닐 -4- 카복실산 1,1- 다이페닐 - 메틸 에스터의 제조

4'(+)-2-메틸뷰틸바이페닐카복실산(3.66g, 13.6mmol), 벤즈하이드롤(2.39g, 12.9mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(3.37g, 16.4mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(50ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃) 중 30% DCM 용액으로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체를 수득하였다. 동일한 방법에 의한 추가의 컬럼 정제 및 산업용 변성 알콜로부터 최종적으로 재결정하여 표적 물질 3.6g(61%)을 얻었다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-102-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 9

2'- 플루오로 -4'- 펜틸 - 바이페닐 -4- 카복실산 비스 -( 비스-트라이플루오로메틸 - 페닐 )- 메 틸 에스터의 제조

4'-펜틸-2'플루오로바이페닐 카복실산(1.50g, 5.2mmol), 3,3',5,5'-테트라키스(트라이플루오로메틸)벤즈하이드롤(2.37g, 5.2mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(1.08g, 5.2mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(50ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 1:1 용액으로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 멈추자마자 응고되는 오일을 수득하였다. 고체를 아세토나이트릴로부터 재결정하여 옅은 황색을 제거하고, 멈추자마자 여과에 의해 모아진 백색 결정을 얻었다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-99-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다. GCMS는 M⁺=724g/몰임을 보여주었다.

실시예 10

2'- 플루오로 -4'- 펜틸 - 바이페닐 -4- 카복실산 1- 페닐 -1-(4- 트라이플루오로메틸 -페닐)- 메틸 에스터의 제조

4'-펜틸-2'플루오로바이페닐 카복실산(3.90g, 13.6mmol), 3,3',5,5'-테트라키스(트라이플루오로메틸)벤즈하이드롤(3.40g, 13.5mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(2.81g, 13.6mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(50ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 묽은 염산 및 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃) 중 1% DCM 용액으로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 고도 점성 오일을 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다.

실시예 11

4'-(1,1- 다이페닐 - 메톡시 )- 바이페닐 -4- 카복실산 메틸 에스터의 제조

브로모다이페닐메테인(11.0g, 44.5mmol), 4'-하이드록시바이페닐 카복실산 메틸에스터(10.2g, 44.5mmol), 탄산칼륨(7.1g, 50.6mmol) 및 아세톤(40ml)을 함께 교반하고 18시간 동안 가열하여 환류시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각하고, 고체를 진공하에 제거하고, 필터 패드를 신선한 아세톤으로 세척하였다. 농축하여 목적하는 생성물을 얻었다. 프로판-2-올로부터 재결정하고, 이어 아세토나이트릴 + 테트라하이드로퓨란 용매 혼합물로부터 재결정에 의해 정제하여, 백색 고체(800mg)를 수득하였다. K-139.9-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다. ¹H-NMR은 예상된 신호를 보여주었다.

실시예 12

4'-(1,1- 다이페닐 - 메톡시 )- 바이페닐 -4- 카복실산 4- 사이아노 -3,5- 다이플루오 로- 페닐 에스터의 제조

4'-(1,1-다이페닐-메톡시)-바이페닐-4-카복실산 메틸 에스터(9)(4.8g, 12.2mmol), 수산화칼륨(2.4g, 42.6mmol), 메탄올(40ml) 및 물(3ml)을 90분 동안 환류하여 교반하였다. 반응을 실온으로 냉각하고, 반응을 묽은 염산으로 산성화하고, 고체 물질을 여과 제거하고, 물로 잘 세척하여 산성 중간체(14g, 8.2mmol)를 얻었다. 산성 중간체(3.0g, 7.9mmol), 2,6-다이플루오로-4-하이드록시-벤조나이트릴(1.2g, 7.9mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.44g, 11.8mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.2g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 18시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃) 중 50% DCM 용액으로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체를 수득하였다. 반복된 컬럼 정제 및 -20℃에서 아세토나이트릴로부터의 최종 재결정은 백색 고체(20%)로서 최종 물질 800mg을 제공하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-131-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 13

4-(1,1- 다이페닐 - 메톡시 )-2,4'- 다이플루오로 - 바이페닐의 제조

벤즈하이드롤(5.71g, 31mmol), 2,4'-다이플루오로바이페놀(6.40g, 31mmol), DCC(6.40g, 31mmol) 및 다이메틸아미노피리딘(0.1g)을 질소하에 18시간 동안 다이클로로메테인에서 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 1:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체를 수득하였고, 이를 산업용 변성 알콜로부터 재결정에 의해 추가 정제하여 생성물 8.3g(72%)을 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-106.1-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 14

4-(1,1- 다이페닐 - 메톡시 )-4' 펜틸톨란의 제조

다이페닐브로모메테인(28.1g, 113.5mmol), 4-아이오도페놀(25.0g, 113.6mmol), 탄산칼륨(20.0g, 142mmol) 및 아세톤을 플라스크에 충전하고 12시간 동안 함께 환류하에 교반하였다. 실온으로 냉각한 후, 무기 고체를 여과 제거하고, 여과물을 농축하여 4-아이오도페닐(다이페닐메틸)에터를 얻었다. 4-아이오도페닐-(다이페닐메틸)에터(5.0g, 12.9mmol), 1-에티닐-4-펜틸벤젠(2.45g, 12.2mmol), 구리(I) 아이오다이드(0.1g, 0.5mmol), 비스(트라이페닐-포스핀)팔라듐(II) 다이클로라이드(0.375g, 0.5mmol), 테트라하이드로퓨란(9ml) 및 트라이에틸아민(5ml)을 모두 플라스크에 첨가하고, 20시간 동안 45℃에서 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 고체를 여과 제거하고, 필터 패드를 다이클로로메테인으로 세척하였다. 산성화 및 물 세척 후, 용액을 황산 마그네슘으로 건조시키고 농축시켰다. 불순한 물질을 페트롤(b.p. 40 내지 60℃) 중 10% 톨루엔의 용액을 사용하여 실리카 겔을 통해 컬럼 크로마토그래피하여 정제하였다. 최종 미량의 색을 페트롤(b.p. 40 내지 60℃)/에탄올로부터 재결정에 의해 제거하여 백색 고체(23%) 1.3g을 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-92.8-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 15

9H- 플루오렌 -9- 카복실산 4'- 사이아노 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

9-플루오렌카복실산(5.00g, 23.8mmol), 4'-하이드록시바이페닐-카보나이트릴(4.64g, 23.8mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(4.91g, 23.8mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 3:2 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체 생성물 5.90g(64.0%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. 광학 현미경으로 K-182-I의 상 시퀀스를 얻었다.

실시예 16

2,7- 다이 -3급- 뷰틸 -9H- 플루오렌 -9- 카복실산 4'- 사이아노 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

2,7-다이-3급-뷰틸플루오렌-9-카복실산(4.00g, 12.4mmol), 4'-하이드록시바이페닐카보나이트릴(2.42g, 12.4mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(2.56g, 12.4mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 다이클로로메테인(40ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아(DCU)의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 백색 고체를 패트롤(b.p. 40 내지 60℃): DCM 3:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 바삭바삭한 백색 고체 생성물 4.23g(68.2%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. 광학 현미경으로 K-182-I의 상 시퀀스를 얻었다.

실시예 17

9H- 크산텐 -9- 카복실산 4'- 사이아노 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

크산텐-9-카복실산(4.3g, 19.0mmol), 4'-하이드록시바이페닐-카보나이트릴(3.61g, 18.5mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(5.39g, 26.2mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 톨루엔(30ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 16시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거 하고, 생성된 황색 고체를 석유 알콜(b.p. 40 내지 60℃): DCM 2:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 회백색 고체를 수득하였다. 석유 알콜(b.p. 40 내지 60℃): IMS로부터 재결정에 의해 최종 정제하여 백색 고체 생성물 3.2g(41.7%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-114.2-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 18

9H- 크산텐 -9- 카복실산 2,4'- 다이플루오로 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

크산텐-9-카복실산(7.0g, 30.9mmol), 3-플루오로(4'-플루오로페닐)-페놀(6.06g, 29.4mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(7.70g, 37.3mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g), 다이클로로메테인(50ml) 및 톨루엔(50ml)을 둥근 바닥 플라스크에 충전하고, 2시간 동안 질소하에 교반하였다. 다이사이클로헥실 유레아의 침전물을 여과하여 제거하고, 이어서 여과물을 물로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 용매를 제거하고, 생성된 황색 고체를 석유 알콜(b.p. 40 내지 60℃): DCM 1:1 혼합물로 용리하면서 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 회백색 고체를 수득하였고 이를 석유 알콜(b.p. 40 내지 60℃): IMS로부터 재결정하여 백색 고체 생성물 9.2g(72%)를 수득하였다. 생성물의 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-123.2-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 19

다이페닐카밤산 4'- 사이아노 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

다이페닐카밤일 클로라이드(5.00g, 21.6mmol), 4'-사이아노바이페놀(4.21g, 21.6mmol), 트라이에틸아민(21.6mmol) 및 다이클로로메테인(60ml)을 밤새 실온에서 교반하였다. 혼합물을 묽은 염산으로 붓고, 생성된 두 개의 층을 분리하였다. 염소화된 상을 물에 의해 세척하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 실리카 겔에서 건조물로 증발시켰다. 조질 생성물을 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 멈추자마자 결정화되는 오일을 수득하였다. 이 물질을 페트롤/에틸 아세테이트로부터 재결정에 의해 추가 정제하여 백색 결정질 고체를 얻었다. 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. 상 시퀀스는 K-111-I이었다.

실시예 20

9H- 플루오렌 -9- 카복실산 4'-[1,1- 다이플루오로 -1-(3,4,5- 트라이플루오로 - 페 녹시)- 메틸 ]-3',5'- 다이플루오로 - 바이페닐 -4-일 에스터의 제조

단계 20.1

4-(2-테트라하이드로피란일옥시)페닐보론산(3.0g, 13.5mmol), 브로모-중간체(다름스타트 소재의 메르크 카게아로부터 입수)(5.3g, 13.5mmol), 2몰의 탄산나트륨 용액(16ml, 67.6mmol), 다이클로로-[1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II) 다이클로로메테인 부가물(300mg, 0.4mmol) 및 1,4-다이옥세인(35ml)을 질소 대기하에 3-목 플라스크에 충전하고, 이어서 24시간 동안 환류하에 교반하였다. 혼합물을 실온으로 냉각하고, 물(50ml) 및 다이에틸 에터(100ml)를 첨가하였다. 유기 층을 제거하고, 세척한 후 황산나트륨 상에서 건조하고, 이어서 건조물로 증발시켜 표적 중간체 5.2g(79%)를 수득하였다.

단계 20.2

THP 보호된 페놀 중간체(5.2g, 10.7mmol), 피리디늄 톨루엔 설포네이 트(0.7g, 2.8mmol) 및 메탄올(25ml)을 18시간 동안 35℃에서 질소하에 교반하였다. 혼합물을 냉각하고, 물(50ml)에 첨가하였다. 고체 침전물을 여과에 의해 제거하고, 고체를 건조하여 베이지색 고체(4.8g, HPLC에 의해 순도 96%로 판명됨)를 수득하였다. 이 화합물은 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.

단계 20.3

9H-플루오렌-9-카복실산(1.26g, 6.0mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.3g, 2.4mmol) 및 톨루엔(10ml)을 3-목 플라스크에 충전하였다. 혼합물을 빙욕에서 냉각시켰다. 톨루엔(5ml) 중 DCC(2.0g, 9.8mmol)를 첨가한 후 톨루엔(10ml) 중 4-(2-테트라하이드로피란일옥시)페닐보론산(2.25g, 5.6mmol)을 첨가하였다. 30분 후에, 혼합물을 실온으로 가온시켰다. 2시간 후에, DCU의 침전물을 여과에 의해 제거하였다. 여과물을 진공하에 건조물로 증발시켰다. 조질 생성물을 용리액으로서 패트롤(40 내지 60℃) 중 30% 다이클로로메테인을 사용하여 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 적절한 분획의 증발로 연한 황색 물질을 얻었고, 이를 아세토나이트릴로부터 재결정하여 백색 물질(2.0g, 56%)을 얻었다. 구조는 ¹H-NMR 분광법으로 확인하였다. K-134.7-I의 상 시퀀스는 광학 현미경으로 관찰하였다.

실시예 21

9H- 크산텐 -9- 카복실산 4'-[1,1- 다이플루오로 -1-(3,4,5- 트라이플루오로 - 페녹 시)- 메틸 ]-3',5'- 다이플루오로 - 바이페닐 -4-일-에스터의 제조

크산텐-9-카복실산(1.47g, 6.5mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.3g, 2.4mmol) 및 톨루엔(10ml)을 질소 대기하에 0 내지 5℃에서 교반하였다. 톨루엔(5ml) 중 다이사이클로헥실카보다이이미드(2.0g, 9.8mmol)를 첨가하고, 5분 동안 교반한 후, 톨루엔(10ml) 중 페놀 중간체(상기 실시예에서 기재한 바와 같이 제조함)(2.5g, 6.2mmol)를 교반하면서 서서히 첨가하였다. 5분 후에, 혼합물을 실온으로 가온시켰다. 3시간 후에, DCU의 침전물을 제거하였다. 여과물을 진공하에 건조물로 농축시켰다. 조질 물질을 용리액으로서 패트롤(40 내지 60℃) 중 30% 다이클로로메테인을 사용하여 실리카를 통해 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 적절한 분획의 증발 및 패트롤 40-60/IPA(10:1)로부터 재결정하여 백색 고체(2.2g, 55%, HPLC 99.4%)를 얻었고, 구조는 ¹NMR 분광법으로 확인하였다. 후속 상 시퀀스는 광학 현미경에 의해 K-118-I로 관찰되었다.

실시예 22

4'-(1,1- 다이사이클로헥실 - 메톡시 )-4-[1,1- 다이플루오로 -1-(3,4,5- 트라이플 루오로-페녹시)- 메틸 ]-3,5- 다이플루오로 - 바이페닐의 제조

다이사이클로헥실 메탄올(2.00g, 10.2mmol), 트라이페닐포스핀(2.81g, 10.7mmol) 및 페놀 중간체(3.67g, 9.2mmol)(실시예 20.2에서 기재한 바와 같이 제조함)를 테트라하이드로퓨란(15ml)에서 용해시키고 5℃로 냉각시켰다. THF(5ml) 중 다이아이소프로필아조다이카복실레이트(2.32g, 11.5mmol)를 5분에 걸쳐 적가하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온시켰다. 박층 크로마토그래피에 의한 분석은 목적하는 생성물에 대한 미미한 전환만을 보여주었다. 혼합물을 음파 욕에 놓고, 50℃에서 50분 동안 초음파처리하였다. 조질 용액을 실리카로 흡수시키고, DCM:페트롤 40-60 1:9를 사용하여 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 적절한 분획의 증발로 유리-형 물질(1.4g, 24%, HPLC 99.5%)을 얻었으며, 구조는 ¹NMR 분광법으로 확인하였다.

실시예 23

2'- 플루오로 -4'- 펜틸 - 바이페닐 -4- 카복실산 1- 사이클로헥실 -1- 페닐 - 메틸 에스터의 제조

페닐사이클로헥실 메탄올(1.00g, 5.3mmol), 4'-펜틸페닐-3-플루오로벤조산(1.66g, 5.8mmol), 다이사이클로헥실카보다이이미드(1.78g, 8.6mmol), 다이메틸아미노피리딘(0.1g) 및 톨루엔(30ml)을 3시간 동안 실온에서 교반하였다. 고체 침전물을 여과에 의해 제거하고, 여과물을 플래쉬 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 백색 고체(1.6g, 67%)를 얻었고, 이는 ¹H-NMR에 의해 예상된 신호를 나타내었다.

실시예 24 내지 54

실시예 1 및 2와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 57 내지 89

실시예 1 및 2와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 89 내지 120

실시예 1 및 2와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 121 내지 152

실시예 3 및 6과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 152 내지 183

실시예 3 및 6과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 184 내지 215

실시예 3 및 6과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 216 내지 246

실시예 4와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 247 내지 278

실시예 4와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 279a 내지 279g 및 280 내지 304

실시예 3 및 6과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 305 내지 356

실시예 8과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 357 내지 388

실시예 8과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 389 내지 420

실시예 8과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 421 내지 451

실시예 9와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 452 내지 483

실시예 9와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 484 내지 515

실시예 9와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 516 내지 774

실시예 10과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 795 내지 854

실시예 12와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 855 내지 934

실시예 12와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 935 내지 1023

실시예 13과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 1024 내지 1122

실시예 14와 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 1123 내지 1210

실시예 15 및 16과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 1211 내지 1299

실시예 17과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 1300

실시예 1과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

실시예 1301

실시예 1과 유사하게, 하기 화합물을 제조하였다:

비교 용도 실시예

키랄제 R-5011 5%를 비키랄 액정 혼합물 M-O(조성 및 성질은 하기 표 1에 제시됨)에 용해시켰다.

생성된 혼합물 CM을 하나의 기판 면 상에 인터디지털 전극을 갖는 전기 광학 시험 셀로 충전시켰다. 전극 폭은 10㎛이었고, 인접한 전극 사이의 거리는 10㎛이었고, 셀 갭 또한 10㎛이었다. 이러한 시험 셀을 교차된 편광기 사이에서 전기-광학적으로 평가하였다.

저온에서, 충전된 셀은 전압이 인가되지 않은 교차된 편광기 사이의 광학 투과율에 의해 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 조직이 나타났다. 가열시, 36℃ 온도(T₁)에서, 혼합물은 광학 등방성이었고, 교차된 편광기 사이에서 암색이었다. 이는 36℃에서 키랄 네마틱 상으로부터 청색 상으로의 전이를 나타낸다.

43℃의 온도(T₂) 이하에서, 셀은 인가된 전압하에 명백한 전기-광학 효과를 나타내며, 예컨대, 38℃에서, 46V 전압의 인가는 최대 광학 전이를 유도한다. 43℃의 온도에서, 뚜렷한 전기-광학 효과에 필요한 전압은 매우 증가하기 시작하며, 이는 이러한 온도에서 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 온도 범위(ΔT(BP))는 36 내지 43℃(즉, 7°폭(=T₂-T₁=43℃-36℃))인 것으로 확인되었다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

용도 실시예 1

본 실시예에서, 실시예 1의 화합물 10% 및 키랄제 R-5011 5%를 비키랄 액정 혼합물 M-O(조성 및 성질은 표에 제시됨)에 용해시켰다.

생성된 혼합물 M-1을 비교 실시예에서 사용한 전기 광학 시험 셀로 충전시키고, 상기 기재한 바와 같이 조사하였다.

저온에서, 충전된 셀은 전압이 인가되지 않은 교차된 편광기 사이의 광학 투과율에 의해 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 조직이 나타났다. 가열시, 25.8℃ 온도에서, 혼합물은 광학 등방성이었고, 교차된 편광기 사이에서 암색이었다. 이는 25.8℃에서 키랄 네마틱 상으로부터 청색 상으로의 전이를 나타낸다. 33℃의 온도 이하에서, 셀은 인가된 전압하에 명백한 전기-광학 효과를 나타내며, 예컨대, 25℃에서, 43.2V 전압의 인가는 최대 광학 전이를 유도한다. 33℃의 온도에서, 뚜렷한 전기-광학 효과에 필요한 전압은 매우 증가하였으며, 이는 전압이 인가되지 않고 33℃에서 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 온도 범위(ΔT(BP))는 25.8 내지 33℃(즉, 7.2°폭(=T₂-T₁=33℃-25.8℃))인 것으로 확인되었다. 이는 단지 5%의 R-5011만을 혼합물 M-O에 첨가한 키랄 기준 혼합물 CM에서 발견된 7K의 범위보다 다소 큰 것이고, 동시에 청색 상의 상 범위는 약간 주변 온도를 향해 이동하였으며 이는 실시 조작을 용이하게 한다. 또한 동시에 작동 전압은 감소하였다. 이 결과 또한 표 2에 나타내었다.

용도 실시예 2

본 실시예에서, 실시예 2의 화합물 10% 및 키랄제 R-5011 5%를 비키랄 액정 혼합물 M-O(조성 및 성질은 표에 제시됨)에 용해시켰다.

저온에서, 충전된 셀은 전압이 인가되지 않은 교차된 편광기 사이의 광학 투과율에 의해 키랄 네마틱 혼합물의 전형적인 조직이 나타났다. 가열시, -1.2℃ 온도에서, 혼합물은 광학 등방성이었고, 교차된 편광기 사이에서 암색이었다. 이는 -1.2℃에서 키랄 네마틱 상으로부터 청색 상으로의 전이를 나타낸다. 12℃의 온도 이하에서, 셀은 인가된 전압하에 뚜렷한 전기-광학 효과를 나타내며, 예컨대, 0.8℃에서, 43V 전압의 인가는 최대 광학 전이를 유도한다. 12℃의 온도에서, 뚜렷한 전기-광학 효과에 필요한 전압은 매우 증가하였으며, 이는 전압이 인가되지 않고 12℃에서 청색 상으로부터 등방성 상으로의 전이를 나타낸다.

혼합물이 청색 상에서 전기-광학적으로 사용될 수 있는 온도 범위(ΔT(BP))는 -1.2 내지 12℃(즉, 13.2°폭(=T₂-T₁=12℃-(-1.2℃))인 것으로 확인되었다. 이는 단지 5%의 R-5011만을 혼합물 M-O에 첨가한 키랄 기준 혼합물 CM에서 발견된 7K의 범위보다 다소 큰 것이다. 이 결과 또한 표 2에 나타내었다.

용도 실시예 3 내지 5

용도 실시예 1에서와 같이, 다르게는 키랄제 R-5011 5%와 함께 각각 대상 화합물 10%를 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 이들 용도 실시예에서, 다르게는 실시예 3 내지 5의 화합물을 각각 사용하였으며, 이를 표 2에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-3 내지 M-5)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 비교용으로 표 2에 나타내었다. 이러한 실시예 모두는 기준 혼합물 CM과 비교하여 전기 광학 효과가 청색 상에서 사용될 수 있는 온도 범위보다 다소 넓은 것으로 나타났다.

용도 실시예 6.1 내지 6.3

용도 실시예 1에서와 같이, 대상 화합물을 용해된 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 이들 모든 3개의 용도 실시예에서는, 실시예 6의 화합물을 사용하였으며, 이를 표 3에 나타내었다. 이 화합물의 농도는 이들 3개의 용도 실시예에서 10%로부터 7% 이상 내지 4%로 변하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-6.1 내지 M-6.3)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 비교용으로 표 2에 나타내었다. 이러한 실시예 모두는 기준 혼합물 CM과 비교하여 전기 광학 효과가 청색 상에서 사용될 수 있는 온도 범위보다 다소 넓은 것으로 나타났다. 12.7°폭을 갖는, 청색 상의 최대 폭 범위는 실시예 6의 화합물 7%를 함유한 혼합물 M-6.2에서 관찰되었다. 또한, 이 혼합물은 대상 화합물 4%를 갖는 혼합물 M-6.3과 같은 낮은 작동 전압을 가졌다.

용도 실시예 7.1 내지 7.4

용도 실시예 1에서와 같이, 대상 화합물을 용해된 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 이들 모든 4개의 용도 실시예에서, 실시예 7의 화합물을 사용하였으며, 이를 표 3 및 4에 나타내었다. 이 화합물의 농도는 이들 4개의 용도 실시예에서 10%로부터 7% 이상 및 4% 내지 2%로 변하였다. 결과를 표 3 및 4에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-7.1 내지 M-7.4)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 표 3 및 4에 나타내었다. 각각의 용도 실시예의 혼합물 M-7.2 내지 M-7.4는 기준 혼합물 CM과 비교하여 전기 광학 효과가 청색 상에서 사용될 수 있는 온도 범위보다 다소 넓은 것으로 나타났다. 청색 상의 최대 폭 범위는 17.5°폭을 갖는 혼합물 M-7.2(이는 실시예 7의 화합물 7%를 함유함)에서 관찰되었다. 연속적으로 실시예 7의 화합물의 농도가 감소함에 따라 이들 일련의 혼합물에서, 최저 작동 전압이 대상 화합물 4%를 갖는 혼합물 M-7.3에서 관찰되었고, 이는 11.1° 폭인 청색 상을 여전히 갖는다.

용도 실시예 8 내지 12

용도 실시예 1에서와 같이, 다르게는 각각 대상 화합물 10%를 용해된 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-8 내지 M-12)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.

용도 실시예 13.1, 13.2, 14.1 및 14.2

용도 실시예 1에서와 같이, 대상 화합물을 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 이들 4개의 용도 실시예 중 첫번째 두 개의 실시예에서는 실시예 13의 화합물을 사용하였으며, 두 번째 두 개의 실시예에서는 실시예 14의 화합물을 사용하였고, 이를 표 5 및 6에 나타내었다. 이 결과를 표 5 및 6에 나타내었다. 혼합물 M-13.1 및 M-14.1에서, 각각 화합물 10%를 사용하였으며, 혼합물 M-13.2 및 M-14.2에서 각각의 농도는 5%였다.

각각의 혼합물(M-13.1 내지 M-14.2)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 표 5 및 6에 나타내었다. 특히 혼합물 M-13.2는 14.2°의 넓은 온도 범위를 가졌다. 혼합물 M-14.1은 다소 좁은 범위의 청색 상(12.5°을 가짐)의 범위를 가졌지만, 우세하게 낮은 작동 전압을 가졌다.

용도 실시예 15 및 16

용도 실시예 1에서와 같이, 각각 실시예 15 및 16의 대상 화합물 10%를 다르게는 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 결과를 표 6에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-15 및 M-16)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이 결과를 표 6에 나타내었다.

용도 실시예 17.1 내지 17.3

용도 실시예 1에서와 같이, 대상 화합물을 용해된 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 이들 모든 3개의 용도 실시예에서는 실시예 17의 화합물을 사용하였고, 이를 표 6 및 7에 나타내었다.

이 화화물의 농도는 이들 3개의 용도 실시예에서 10%로부터 7% 이상 내지 4%로 변하였다. 결과를 표 6 및 7에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-17.1 내지 및 M-17.3)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 이들 실시예 모두는 기준 혼합물 CM과 비교하여 전기 광학 효과가 청색 상에서 사용될 수 있는 온도 범위보다 다소 넓은 것으로 나타났다. 13.8°의 폭을 갖는, 청색 상의 최대 폭 범위는 실시예 17의 화합물 7%를 함유하는 혼합물 M-17.2에서 관찰되었다. 이 혼합물은 또한 대상 화합물 4%를 갖는 혼합물 M-17.3과 같이 유사한 낮은 작동 전압을 갖는다.

용도 실시예 18 내지 23

용도 실시예 1에서와 같이, 각각 실시예 18 내지 22 및 30의 대상 화합물 10%를 다르게는 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 비키랄 액정 혼합물 M-O에 용해시켰다. 결과를 표 7 및 8에 나타내었다.

각각의 혼합물(M-18 내지 및 M-23)을 비교 용도 실시예 및 용도 실시예 1에서 기재한 바와 같이 조사하였다. 결과를 표 7 및 8에 나타내었다.

용도 실시예 24

실시예 1300의 화합물 5%를 키랄제 R-5011 5%와 함께 용도 실시예 1의 호스트 혼합물 M-O에 첨가하고, 기재한 바와 같이 조사하였다. 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

Claims

메소제닉 기; 및 각각 두 개 이상의 고리 원소를 포함하되 이들 고리 원소 중 두 개는 직접 결합에 의해 또는 연결 기를 통해 중심 원자 또는 중심 기에 연결된 하나 이상의 벌크한(bulky) 말단 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 벌크한 말단 기 중 적어도 하나에서의 고리 원소들 중 두 개가 직접적으로 또는 연결 기(이는 제 1 항에 기재된 연결 기와 동일하거나 상이할 수 있다)를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물.
제 1 항에 있어서,

하기 화학식 I의 화합물인 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물:

화학식 I

상기 식에서,

는 화학식
의 2가 라디칼이 고,

는 두 개의 1가 라디칼(monovalent radical, MR), 즉 각각 서로 독립적으로 하기 MR-1의 짧은 MR이거나, 또는 2가 라디칼(divalent radical, DR), 즉 하기 DR-1, DR-2 및 DR-3으로 이루어진 군 중에서 선택된 짧은 DR을 나타내고,

MR-1은
이고,

DR-1은
이고,

DR-2는
이고,

DR-3은
이고,

R¹¹은 H, F, Cl, Br, I, CN, NO₂, NCS, SF₅, SO₂CF₃, 또는 직쇄 또는 분지쇄 알킬이거나 PG-SG를 나타내며, 상기 알킬은 비치환되거나, F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 단일- 또는 다중-치환되며, 이때 하나 이상의 비인접한 CH₂기는 각각의 경우 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰¹-, -SiR⁰¹R⁰²-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CY¹=CY²- 또는 -C≡C-에 의해 선택적으로 대체되고,

R¹²는 R¹¹ 및 MR에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, 또는

이고,

R¹³ 내지 R¹⁵는 서로 독립적으로 R¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 가지고,

R⁰¹ 및 R⁰²는 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬이고,

R은 H 또는 알킬이고,

PG는 중합성 또는 반응성 기이고,

SG는 스페이서(spacer) 기 또는 단일 결합이고,

는 서로 독립적으로 방향족 또는 지환족 고리, 또는 2개 이상의 융합된 방향족 및/또는 지환족 고리를 포함하는 기이며, 상기 고리는 선택적으로 N, O 및/또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하고, 선택적으로 R에 의해 단일- 또는 다중-치환되고,

Z^O는 C 또는 N이고,

Z¹¹ 내지 Z¹⁶은 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-CO-O-, -CO-NR⁰¹-, -NR⁰¹-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR⁰¹-, -CY⁰¹=CY⁰²-, -C≡C-, -(CH₂)₄-, -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

Y⁰¹ 및 Y⁰²는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고,

X¹¹ 내지 X¹⁵는 서로 독립적으로 Z¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, X¹²는 다르게는 -CG-Z¹¹- 또는 Z¹¹-CG-일 수 있고,

CG는
이고,

Y¹¹은 Z¹¹에 대해 정의한 의미 중 하나를 갖거나, -(CH₂)₃- 또는 -CH₂-CH(CH₃)-이고,

n은 0 또는 1이고,

m은 BG가 MR인 경우 1이고, BG가 DR인 경우 2이고,

o는 1 또는 2이고,

n+o는 2이고,

p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1이고,

s, t 및 u는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

비융합된 벌크한 말단 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

융합된 벌크한 말단 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

두 개의 벌크한 말단 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 메소제닉 화합물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 매질.
제 7 항에 있어서,

메소제닉 매질인 것을 특징으로 하는 매질.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

광 변조 매질인 것을 특징으로 하는 매질.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

청색 상을 갖는 것을 특징으로 하는 매질.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 소자.
메소제닉 매질에서 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 화합물의 용도.
광 변조 소자에서 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 매질의 용도.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 디스플레이.