KR20160061374A

KR20160061374A - 화합물 및 메소제닉 매질

Info

Publication number: KR20160061374A
Application number: KR1020167010580A
Authority: KR
Inventors: 케빈 애들렘; 오웨인 리어 패리
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-05-31
Also published as: EP3049506A1; JP2016533327A; US10343982B2; JP6441323B2; US20160229795A1; EP3049506B1; CN105579555A; TW201527492A; WO2015043713A1

Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 화합물, 액정 매질에서 화학식 I의 화합물의 용도, 및 특히 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 플렉소일렉트릭 액정 소자에 관한 것이다:
[화학식 I]

상기 식에서, R¹¹, R¹², MG¹¹, MG¹², X¹¹, X¹² 및 Sp¹은 제1항에 정의된 의미를 갖는다.

Description

화합물 및 메소제닉 매질{COMPOUNDS AND MESOGENIC MEDIA}

본 발명은 바람직하게 바이메소제닉 화합물인 하기 화학식 I의 화합물, 액정 매질에서 화학식 I의 화합물의 용도, 및 특히 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 플렉소일렉트릭(flexoelectric) 액정 소자에 관한 것이다:

[화학식 I]

상기 식에서, R¹¹, R¹², MG¹¹, MG¹² 및 Sp¹은 하기에 정의된 의미를 갖는다.

액정 디스플레이(LCD)는 정보를 표시하는데 널리 사용된다. LCD는 투사형 디스플레이뿐만 아니라 직시형 디스플레이에 사용된다. 대부분의 디스플레이에 사용되는 전기광학 모드는 여전히 다양한 변형을 갖는 비틀린 네마틱(TN) 모드이다. 이 모드 외에도, 다양한 변형을 갖는, 슈퍼 비틀린 네마틱(STN) 모드 및 보다 최근에는 광학 보상 벤드(OCB) 모드 및 전기적 제어 복굴절(ECB) 모드, 예를 들어 수직 정렬 네마틱(VAN) 모드, 패턴화된 ITO 수직 정렬 네마틱(PVA) 모드, 중합체 안정화된 수직 정렬 네마틱(PSVA) 모드 및 다중 도메인 수직 정렬 네마틱(MVA) 모드 등의 사용이 증가하고 있다. 이들 모드는 모두 각각 액정 층에 대해, 실질적으로는 기판에 대해 수직인 전계를 사용한다. 이들 모드 외에도, 각각 액정 층에 대해, 실질적으로는 기판에 대해 평행인 전계를 사용하는 전기광학 모드, 예를 들어 인-플레인 스위칭(간단히 IPS) 모드(DE 40 00 451 및 EP 0 588 568에 개시됨) 및 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드가 있다. 특히 양호한 시야각 특성과 개선된 응답 시간을 갖는 후자로 언급된 전기광학 모드는 최신 데스크탑 모니터용 LCD, 심지어는 TV용 디스플레이 및 멀티미디어 제품용으로 사용이 점점 더 늘고 있으며, 따라서 TN-LCD와 경쟁하고 있다.

또한, 이러한 디스플레이에 대해, 비교적 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 새로운 디스플레이 모드가 소위 "플렉소일렉트릭" 효과를 활용한 디스플레이에 사용하기 위해 제안되었다. 용어 "액정", "준결정(mesomorphic) 화합물" 또는 "메소제닉 화합물"(간단히 "메소젠"이라로도 함)은 온도, 압력 및 농도의 적절한 조건하에 중간상(mesophase)(네마틱, 스멕틱 상 등) 또는 특히 LC 상으로서 존재할 수 있는 화합물을 의미한다. 비양친성 메소제닉 화합물은 예를 들어 하나 이상의 칼라미틱(calamitic), 바나나-형상 또는 디스코틱(discotic) 메소제닉 기를 포함한다.

플렉소일렉트릭 액정 물질은 종래 기술에 공지되어 있다. 플렉소일렉트릭 효과는 특히 문헌[Chandrasekhar, "Liquid Crystals", 2nd edition, Cambridge University Press(1992)] 및 [P.G. deGennes et al., "The Physics of Liquid Crystals", 2nd edition, Oxford Science Publications(1995)]에 기술되어 있다.

이들 디스플레이에서, 콜레스테릭 액정은 "균일하게 누인 나선(ULH)" 정렬로 배향된다(이러한 배향도 상기 디스플레이 모드를 그 이름으로 갖는다). 이를 위해, 네마틱 물질과 혼합되는 키랄 물질은 이 물질을 콜레스테릭 물질과 등가인 키랄 네마틱 물질로 변형시키는 나선형 비틀림을 유도한다. 일반적으로, 용어 "키랄"은 그 거울상에 대해 비중첩성인 대상을 기재할 때 사용된다. "아키랄"(비키랄) 대상은 그 거울상과 동일한 대상이다. 용어 키랄 네마틱 및 콜레스테릭은 본원에서 달리 명시적으로 언급하지 않는 한 동의어로 사용된다. 키랄 물질에 의해 유도된 피치(P₀)는 사용된 키랄 물질의 농도(c)에 반비례하는 제1근사치이다. 이러한 관계의 비례 상수는 키랄 물질의 나선형 비틀림력(HTP)으로 지칭되고 하기 수학식 1로 정의된다:

[수학식 1]

HTP ≡ 1 / (c·P₀)

상기 식에서,

c는 키랄 화합물의 농도이다.

균일하게 누인 나선형 텍스처(texture)는, 액정 셀의 기판(예를 들어 유리판)에 평행인 나선 축을 따라 단일 방향으로 정렬된 짧은 피치, 전형적으로 0.2 내지 1 ㎛, 바람직하게 1.0 ㎛ 이하, 특히 0.5 ㎛ 이하의 범위의 키랄 네마틱 액정을 사용하여 구현된다. 이러한 구성에서, 키랄 네마틱 액정의 나선 축은 복굴절 판의 광 축과 동일하다.

나선 축에 수직으로 상기 배열에 전계가 인가되는 경우, 강유전성 액정의 방향자가 표면 안정화된 강유전성 액정 디스플레이에서 회전되는 것과 유사하게, 광 축이 셀의 면에서 회전된다. 플렉소일렉트릭 효과는 전형적으로 6 내지 100 μs 범위의 빠른 응답 시간을 특징으로 한다. 또다른 특징은 우수한 계조(grey scale) 능력이다.

전계는 광 축의 경사에 의해 조절되는 방향자에서의 스플레이 벤드(splay bend) 구조를 유도한다. 축의 회전 각은 전계의 세기에 직접적으로 선형 비례하는 제1근사치로 존재한다. 광학 효과는, 전원이 공급되지 않은 상태에서 액정 셀이 교차 편광판 사이에서 편광판 중 한 편광판의 흡광 축에 대해 22.5°의 각으로 놓여 있을 때 가장 잘 볼 수 있다. 이와 같이, 22.5°의 각은 또한 전계 회전의 이상적인 각이며, 전계의 반전에 의해, 광 축은 45° 회전되고, 나선 축의 바람직한 방향의 상대적 배향, 편광판의 흡광 축 및 전계 방향의 적절한 선택에 의해 광 축은 하나의 편광판에 대해 평행인 상태로부터 두 편광판 사이의 중심 각으로 스위칭될 수 있다. 이어서, 광 축 스위칭의 총 각이 45°인 경우에 최적의 콘트라스트가 달성된다. 이 경우, 상기 배열은 스위칭가능한 1/4 파장판으로서 사용되며, 단, 광학 지연, 즉 액정과 셀 간격의 유효 복굴절의 곱은 파장의 1/4이 되도록 선택된다. 이러한 맥락에서, 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 상기 파장은 인간의 눈의 감도가 가장 높은 550 nm이다.

광 축의 회전 각(Φ)은 하기 수학식 2에 의해 타당한 근사식으로 제시된다:

[수학식 2]

상기 식에서,

P₀는 콜레스테릭 액정의 비교란(undisturbed) 피치이고,

는 스플레이 플렉소일렉트릭 계수(e_스플레이)와 벤드 플렉소일렉트릭 계수(e_벤드)의 평균[

=1/2(e_스플레이+e_벤드)]이고,

E는 전계 강도이고,

K는 스플레이 탄성 상수(k₁₁)와 벤드 탄성 상수(k₃₃)의 평균[K=1/2(k₁₁+k₃₃)]이고,

는 플렉소-탄성 비라 한다.

상기 회전 각은 플렉소일렉트릭 스위칭 소자의 스위칭 각의 1/2이다.

이러한 전기광학 효과의 응답 시간(τ)은 하기 수학식 3에 의해 타당한 근사식으로 제시된다:

[수학식 3]

τ = [P₀/(2 π)]²·γ / K

상기 식에서,

γ는 나선의 왜곡과 관련된 유효 점성 계수이다.

나선의 꼬임을 풀기 위한 임계 전계(E_c)는 하기 수학식 4로부터 얻을 수 있다:

[수학식 4]

E_c = (π² / P₀) · [k₂₂/(ε₀·Δε)]^1/2

상기 식에서,

k₂₂는 비틀림 탄성 상수이고,

ε₀는 진공의 유전율이고,

Δε은 액정의 유전 이방성이다.

그러나, 이 모드에서 여전히 여러 문제, 무엇보다도 특히, 필요한 균일한 배향을 얻는데 있어서의 어려움, 통상의 구동 전자기기와 호환되지 않는 어드레싱에 필요한 불리하게 높은 전압, 콘트라스트를 저하시키는 실제로는 어둡지 않은 "오프(off) 상태" 및 전기광학 특성에서 확연한 히스테리시스(hysteresis)가 해결되어야 한다.

비교적 새로운 디스플레이 모드인 소위 균일하게 선 나선(USH) 모드는 넓은 시야각을 제공하는 다른 디스플레이 모드(예컨대, IPS, VA 등)에 비해 개선된 흑색 수준을 나타내기 때문에 IPS를 잇는 대안적인 모드로 간주될 수 있다.

ULH 모드에서와 같이 USH 모드에 대해서도 바이메소제닉 액정 물질을 사용하는 플렉소일렉트릭 스위칭이 제안되었다. 바이메소제닉 화합물은 일반적으로 종래 기술로 공지되어 있다(문헌[Hori, K., Iimuro, M., Nakao, A., Toriumi, H., J. Mol. Struc. 2004, 699, 23-29] 참조). 용어 "바이메소제닉 화합물"은 분자 내에 2개의 메소제닉 기를 포함하는 화합물에 관한 것이다. 통상의 메소젠과 마찬가지로, 이들은 그 구조에 따라 많은 중간상을 형성할 수 있다. 특히, 화학식 I의 화합물은, 네마틱 액정 매질에 첨가되는 경우, 제2네마틱 상을 유도한다.

용어 "메소제닉 기"는 이러한 맥락에서 액정(LC) 상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 의미한다. 메소제닉 기를 포함하는 화합물은 반드시 LC 상 자체를 나타낼 필요는 없다. 다른 화합물과의 혼합물에서만 LC 상 거동을 나타내는 것도 가능하다. 단순화를 위해, 용어 "액정"은 메소제닉 및 LC 물질 둘다에 대해 하기에 사용된다.

그러나, 바람직하지 않게 높은 구동 전압, 키랄 네마틱 물질의 비교적 좁은 상 범위 및 이들의 비가역적인 스위칭 특성 때문에, 종래 기술의 물질은 현재의 LCD 구동 방식과 호환되지 않는다.

USH 및 ULH 모드의 디스플레이의 경우, 개선된 특성을 갖는 새로운 액정 매질이 필요하다. 특히 복굴절률(Δn)은 상기 광학 모드에 최적화되어야 한다. 여기서 복굴절률(Δn)은 하기 수학식 5로 정의된다:

[수학식 5]

Δn = n_e - n_o

상기 식에서,

n_e는 이상 굴절률이고,

n_o는 정상 굴절률이다.

평균 굴절률(n_av _.)은 하기 수학식 6으로 제시된다.

[수학식 6]

n_av _. = [(2 n_o ² + n_e ²)/3]^1/2

이상 굴절률(n_e) 및 정상 굴절률(n_o)은 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 측정될 수 있다. 이어서, Δn을 수학식 5로부터 계산할 수 있다.

또한, USH 또는 ULH 모드를 활용하는 디스플레이의 경우, 액정 매질의 (유효) 광학 지연(d*Δn)은 바람직하게 하기 수학식 7을 만족해야 한다:

[수학식 7]

sin2(π·d·Δn/λ) = 1

상기 식에서,

d는 셀 간격이고,

λ는 광의 파장이다.

수학식 7의 우변에 대한 편차 한도는 ±3%이다.

달리 명시적으로 규정되지 않는 한, 광의 파장은 일반적으로 본원에서 550 nm이다.

셀의 셀 간격은 바람직하게 1 내지 20 ㎛, 특히 2.0 내지 10 ㎛의 범위이다.

ULH/USH 모드의 경우, 유전 이방성(Δε)은 어드레싱 전압의 인가시 나선의 풀림을 방지하도록 가능한 한 작아야 한다. 바람직하게 Δε은 0보다 약간 더 높아야 하고, 매우 바람직하게 0.1 이상이어야 하지만, 바람직하게 10 이하, 보다 바람직하게 7 이하, 가장 바람직하게 5 이하이어야 한다. 본원에서 용어 "양의 유전율"이라는 용어는 Δε>3.0인 화합물 또는 성분에 사용되고, "중성 유전율"이라는 용어는 -1.5≤Δε≤3.0인 화합물 또는 성분에 사용되며, "음의 유전율"이라는 용어는 Δε<-1.5인 화합물 또는 성분에 사용된다. Δε은 1 kHz의 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중의 각각의 개별 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 호스트 매질 중의 각각의 화합물의 용해도가 10% 미만인 경우, 농도는 생성 매질이 적어도 그 특성을 결정할 수 있을 만큼 충분히 안정할 때까지 2배 감소한다. 그러나, 상기 결과의 유의성을 가능한 한 높게 유지하기 위해서는 상기 농도를 바람직하게 5% 이상으로 유지해야 한다. 시험 혼합물의 정전 용량은 수직(호메오트로픽, homeotropic) 정렬 및 수평(homogeneous) 정렬을 가진 셀에서 측정한다. 상기 두 유형의 셀에서의 셀 간격은 약 20 ㎛이다. 인가된 전압은 주파수가 1 kHz이고 근평균제곱 값이 전형적으로 0.5 내지 1.0 V인 직사각형 파이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 용량성 문턱값 미만이 되도록 선택된다.

Δε은 (ε_∥-ε_⊥)으로 정의되는 반면, ε_av _.는 (ε_∥+2ε_⊥)/3으로 정의된다. 화합물의 유전율은 관심 화합물의 첨가시 호스트 매질의 각각의 값의 변화로부터 결정한다. 이들 값을 100% 관심 화합물의 농도로 외삽한다. 호스트 혼합물은 문헌[H.J. Coles et al., J. Appl. Phys. 2006, 99, 034104]에 개시되어 있으며, 하기 표 1에 제시된 조성을 갖는다.

호스트 혼합물 조성

화합물	농도
F-PGI-ZI9Z-GP-F	25%
F-PGI-ZI11Z-GP-F	25%
F-PGI-O5O-PP-N	9.5%
F-PGI-O7O-PP-N	39%
CD-1	1.5%

상기에 언급한 매개 변수 외에, 매질은 적당히 넓은 네마틱 상 범위, 다소 작은 회전 점도 및 적어도 적당히 높은 비저항을 나타내야 한다.

플렉소일렉트릭 소자에 있어서 짧은 콜레스테릭 피치를 갖는 유사한 액정 조성물은 EP 0 971 016, GB 2 356 629 및 문헌[Coles, H.J., Musgrave, B., Coles, M.J., and Willmott, J., J. Mater. Chem., 11, p. 2709-2716 (2001)]에 공지되어 있다. EP 0 971 016은 높은 플렉소일렉트릭 계수를 갖는 메소제닉 에스트라다이올에 대해 보고하고 있다. GB 2 356 629는 플렉소일렉트릭 소자에서 바이메소제닉 화합물의 용도를 제안하고 있다. 여기서 플렉소일렉트릭 효과는 순수한 콜레스테릭 액정 화합물 및 동족 계열 화합물의 혼합물에서만 관찰되었다. 이들 화합물의 대부분은 키랄 첨가제 및 간단한 통상의 모노메소제닉 물질 또는 바이메소제닉 물질인 네마틱 액정 물질로 이루어진 2성분 혼합물에 사용되었다. 이들 물질은 실제 제품용으로는 몇 가지 단점, 예를 들어 충분히 넓지 않은 온도 범위의 키랄 네마틱 또는 콜레스테릭 상, 너무 작은 플렉소일렉트릭 비율 및 작은 회전 각을 가지고 있다.

액정 거동을 나타내는 대칭적 이량체 화합물은 문헌[Joo-Hoon Park et al. "Liquid Crystalline Properties of Dimers Having o-, m- and p- Positional Molecular structures", Bill. Korean Chem. Soc., 2012, Vol. 33, No. 5, pp. 1647-1652]에 개시되어 있다.

본 발명의 하나의 목적은 높은 스위칭 각 및 빠른 응답 시간을 나타내는 개선된 플렉소일렉트릭 소자를 제공하는 것이다. 다른 목적은 기계적 전단 공정을 사용하지 않고 디스플레이 전 영역에 걸쳐 우수한 균일 배향, 우수한 콘트라스트, 높은 스위칭 각 및 저온에서도 빠른 응답 시간을 가능하게 하는 유리한 특성을 갖는 액정 물질, 특히 플렉소일렉트릭 디스플레사용 액정 물질을 제공하는 것이다. 상기 액정 혼합물 및 바람직하게 단일 화합물도 낮은 융점, 넓은 키랄성 네마틱 상 범위, 짧은 온도 의존성 피치 길이 및 높은 플렉소일렉트릭 계수를 나타내어야 한다. 본 발명의 또다른 목적은 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 자명하다.

본 발명자는 상기 목적이 놀랍게도 본 발명의 바이메소제닉 화합물을 제공함으로써 달성될 수 있음을 확인하였다. 키랄 네마틱 액정 혼합물에서 사용되는 경우, 이러한 화합물은 낮은 융점, 넓은 키랄 네마틱 상을 유도한다. 특히, 이들은 상대적으로 더 높은 탄성 계수 k₁₁ 값, 낮은 벤드 탄성 계수 k₃₃ 값 및 높은 플렉소일렉트릭 계수 값을 나타낸다.

따라서, 본 발명은 하기 화학식 I의 화합물, 바람직하게 화학식 I의 바이메소제닉 화합물에 관한 것이다:

[화학식 I]

상기 식에서,

R¹¹ 및 R¹²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN, NCS, 또는 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있는, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 기, 바람직하게 극성 기, 보다 바람직하게 F, Cl, CN, OCF₃ 또는 CF₃, 보다 바람직하게 F 또는 Cl, 가장 바람직하게 F이고,

MG¹¹ 및 MG¹²는 각각 독립적으로, 6-원자 고리이거나 6-원자 고리를 포함하는 환형 기, 바람직하게 메소제닉 기이되, 2개 이상의 6-원자 고리를 포함하는 경우, 이들 중 2개 이상은 바람직하게 연결기 -CO-O-, -O-CO-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O- 및 -O-CF₂-로 이루어진 군으로부터 선택된 2-원자 연결기로 연결될 수 있고,

MG¹¹은 임의적으로 1 또는 2개의 비인접 CH 기가 각각 N 원자로 대체될 수 있는 (하나의) 1,3-페닐렌이거나 이를 포함하고, 이는 임의적으로 하나 이상의 할로겐 원자, 바람직하게 F 및/또는 Cl, 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기, 바람직하게 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나의 알킬 기 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알콕시 기, 바람직하게 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나의 알콕시 기로 치환되고, 임의적으로 상기 1,3-페닐렌은 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기, 바람직하게 CH₃ 또는 C₂H₅, 및/또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는(즉, n = 1, 2, 3 또는 4) 하나 이상의 알콕시 기 -O-C_nH_2n ₊ ₁으로 치환되고, 바람직하게 이 고리는 기 Sp¹에 연결되거나 그에 인접하고,

Sp¹은 1, 2, 3, 4 또는 5 내지 40개의 C 원자를 포함하는 스페이서 기이되, 2개의 O 원자가 서로 인접하지 않고 2개의 -CH=CH- 기가 서로 인접하지 않고 -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- 및 -CH=CH-로부터 선택된 2개의 기가 서로 인접하지 않도록 하나 이상의 비인접 및 비말단 CH₂ 기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고, 바람직하게 n이 정수, 바람직하게 2 내지 19, 보다 바람직하게 2 내지 11, 가장 바람직하게 짝수(즉, 2, 4, 6, 8 또는 10)인 -(CH₂)_n-(즉, 1, n개의 C 원자를 갖는 n-알킬렌)이되, -(CH₂)_n-에서 하나 이상의 H 원자는 서로 독립적으로 임의적으로 F 또는 CH₃로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 -CH₂- 기는 -O-로 대체될 수 있고,

X¹¹ 및 X¹²는 각각 서로 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-, -CS- S-, -S-CS-, -CO-S-, -S-CO-, -S-CO-S- 및 -S-CS-S-로부터 선택된 기, 또는 단일결합, 바람직하게 -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S-CO- 및 -CO-S-로부터 선택된 기 또는 단일결합, 가장 바람직하게 -CO-S-, -S-CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-이나, -X¹¹-Sp¹-X¹²-에서 2개의 O 원자가 서로 인접하지 않고 -CH=CH- 기가 서로 인접하지 않고 -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- 및 -CH=CH-로부터 선택된 2개의 기가 서로 인접하지 않도록 한다.

바람직하게 MG¹¹은 1,3-페닐렌이거나 1,3-페닐렌 잔기를 포함한다.

바람직하게 화학식 I에서

-X¹¹-Sp¹-X¹²-는 -O-CO-Sp¹-CO-O-, -O-Sp¹-O-, -Sp¹- 또는 -S-CO-Sp¹-CO-S-이고,

Sp¹은 -(CH₂)_n-이고,

n은 1, 2, 3, 4 또는 5 내지 15의 정수, 가장 바람직하게 짝수, 가장 바람직하게 6 또는 8이되,

-(CH₂)_n-에서 하나 이상의 H 원자는 서로 독립적으로 임의적으로 F 또는 CH₃로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 -CH₂- 기는 -O-로 대체될 수 있다.

MG¹¹이 하기 화학식 II^*의 기이고, MG¹²가 하기 화학식 II의 기인, 화학식 I의 화합물이 바람직하다:

[화학식 II^*]

-A^*11-(Z^*11-A^*12)_k-

[화학식 II]

-A¹¹-(Z¹¹-A¹²)_l-

상기 식에서,

Z¹¹ 및 Z^*11은 각각의 경우 서로 독립적으로, 임의적으로 하나 이상의 F로 치환된, 단일결합, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 -C≡C-, 바람직하게 단일결합이고,

MG¹¹에 존재하는 A^*11 및 A^*12 중 하나는 임의적으로 1 또는 2개의 비인접 CH 기 각각이 N 원자로 대체될 수 있는 1,3-페닐렌으로서, 이는 임의적으로 하나 이상의 할로겐 원자 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기, 바람직하게 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나의 알킬 기 또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알콕시 기, 바람직하게 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나의 알콕시 기로 치환될 수 있고, 임의적으로 상기 1,3-페닐렌은 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기, 바람직하게 CH₃ 또는 C₂H₅ 및/또는 하나 이상의 알콕시 기로 치환되고,

MG¹¹에 존재하는 A^*11 및 A^*12 중 나머지 하나, 및 A¹¹ 및 A¹²는 각각의 경우 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌, 1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 및/또는 S로 대체될 수 있는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-바이사이클로-(2,2,2)-옥틸렌, 피페리딘-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 사이클로부탄-1,3-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일 또는 다이스피로[3.1.3.1] 데칸-2,8-다이일이되, 이들 모든 기는 치환되지 않거나 F, Cl, CN, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카본일 또는 알콕시카본일 기로 일-, 이-, 삼- 또는 사치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl, 바람직하게 F, Cl, CH₃ 또는 CF₃로 치환될 수 있고,

k 및 l은 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게 1, 2 또는 3이고, l은 대안적으로 0이고, 가장 바람직하게, 1 또는 2이고, l은 대안적으로 0이다.

각각의 환형 메소제닉 MG¹¹ 및 MG¹²가 각각의 경우 서로 독립적으로 1, 2 또는 3개의 6-원 고리, 바람직하게 2 또는 3개의 6-원 고리를 포함하는 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 II의 바람직한 환형, 바람직하게 메소제닉 기 MG¹²의 소군을 하기에 나열하였다. 간담함을 위해, 이들 기에서 Phe는 1,4-페닐렌 또는 알킬-1,4-페닐렌이고, PheL은 1 내지 4개의 기 L로 치환된 1,4-페닐렌 기이고, L은 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된 알콕시 또는 알카노일 기, 매우 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃ 또는 OCHF₂, OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃ 또는 OCF₃, 가장 바람직하게 F, Cl, CH₃, OCH₃ 또는 COCH₃이고, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌이다. 이 목록은 하기에 나타낸 하위 화학식의 기 및 이의 거울상 이미지를 포함한다.

상기 식에서, 바람직하게

Cyc는 1,4-사이클로헥실렌, 바람직하게 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,

Phe는 1,4-페닐렌 또는 알킬-1,4-페닐렌이고,

PheL은 1, 2 또는 3개의 F 원자, 1 또는 2개의 Cl 원자, 또는 하나의 Cl 원자 및 하나의 F 원자로 치환된 1,4-페닐렌이고,

Z는 화학식 II에서 Z¹¹에 대해 제공된 의미 중 하나를 갖고, 하나 이상은 바람직하게 -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-로부터 선택된다.

하위 화학식 II-0, II-0', II-1, II-4, II-5, II-7, II-8, II-14, II-15, II-16, II-17, II-18 및 II-19의 화합물이 특히 바람직하고, 하위 화학식 II-1의 화합물이 가장 바람직하다.

화학식 II^*의 바람직한 환형, 바람직하게 메소제닉 기 MG¹¹의 소군을 하기에 나열하였다. 동일한 약어는 상기 화학식 II-1 내지 II-26에 대해 제공된 각각의 의미를 갖고, 간단함을 위해, 이들 기에서, Phe^*는 1,3-페닐렌, 4-알킬-1,3-페닐렌 또는 4-알콕시-1,3-페닐렌이고, Phe^*L은 1 내지 4개의 기 L, 바람직하게 1 또는 2개의 기 L로 치환된 1,3-페닐렌 기, 또는 1 내지 3개의 기 L, 바람직하게 1개의 기 L로 치환된 4-알킬-1,3-페닐렌 또는 4-알콕시-1,3-페닐렌이고, 각각의 경우 독립적으로 L은 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된 알콕시 또는 알카노일 기, 매우 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 COCH₃이고, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌이다. 이 목록은 하기에 나타낸 하위 화학식의 기 및 이의 거울상 이미지를 포함한다.

상기 식에서, 바람직하게

Phe^*는 1,3-페닐렌 또는 알킬-1,3-페닐렌이고,

Phe는 1,4-페닐렌 또는 알킬-1,4-페닐렌이고, 1,3-페닐렌을 포함하고,

Phe^*L은 1, 2 또는 3개의 F 원자, 1 또는 2개의 Cl 원자, 또는 하나의 Cl 원자 및 하나의 F 원자로 치환된 1,3-페닐렌이고,

Z는 화학식 II^*에 대해 제공된 Z^*11의 의미 중 하나를 갖고, 하나 이상은 바람직하게 -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-로부터 선택된다.

하위 화학식 II^*-0, II^*-0', II^*-1, II^*-4, II^*-5, II^*-7, II^*-8, II^*-14, II^*-15, II^*-16, II^*-17, II^*-18 및 II^*-19가 특히 바람직하고, 하위 화학식 II^*-1이 가장 바람직하다.

이들 바람직한 기에서, Z는 각각의 경우 독립적으로 화학식 I에 대해 제공된 Z¹¹의 의미 중 하나를 갖는다. 바람직하게 Z 중 하나는 -COO-, -OCO-, -CH₂-O-, -O-CH₂-, -CF₂-O- 또는 -O-CF₂-, 보다 바람직하게 -COO-, -O-CH₂- 또는 -CF₂-O-이고, 나머지는 바람직하게 단일결합이다.

매우 바람직하게 환형, 바람직하게 메소제닉 기 MG¹¹은 하기 화학식 II^*aa1, II^*a1 II^*d1, II^*aa2 및 II^*2a 내지 II^*d2의 기 및 이의 거울상 이미지로부터 선택된다.

상기 식에서,

Z는 화학식 II^*에 대해 제공된 Z^*11의 의미 중 하나를 갖고, 하나 이상은 바람직하게 -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂O-로부터 선택되고,

L은 각각의 경우 서로 독립적으로 R, F 또는 Cl, 바람직하게 R 또는 F이고,

r은 각각의 경우 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게 0, 1 또는 2이고,

s는 0, 1 또는 2, 바람직하게 0 또는 1이고,

R은 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 n-알킬, 보다 바람직하게 메틸 또는 에틸이고,

R¹³은 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 n-알킬, 보다 바람직하게 메틸 또는 에틸이다.

화학식 II^*a1, II^*b1 및 II^*c1이 바람직하고, 화학식 II^*a1이 특히 바람직하다.

이들 바람직한 화학식에서 기

는 매우 바람직하게

뿐만 아니라

를 나타내되, L은 각각의 경우 서로 독립적으로 상기에 정의된 R, F 또는 Cl을 나타낸다

이들 바람직한 화학식에서 기

는 매우 바람직하게

뿐만 아니라

를 나타내되, L은 각각의 경우 서로 독립적으로 상기에 정의된 R, F 또는 Cl이고, R¹³은 상기에 정의된 바와 같고, 바람직하게 알킬 또는 알콕시 기이다.

매우 바람직하게 메소제닉 기 MG¹²는 하기 화학식 IIaa 및 IIa 내지 IIo의 기 및 이의 거울상 이미지로부터 선택된다.

상기 식에서,

r은 각각의 경우 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게 0, 1 또는 2이다.

이들 바람직한 화학식에서 기

는 매우 바람직하게

뿐만 아니라

를 나타내되, L은 각각의 경우 서로 독립적으로 R, F 또는 Cl이고, R은 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게 n-알킬, 보다 바람직하게 메틸 또는 에틸이다.

하위 화학식 IIa, IIb 및 IIc가 특히 바람직하다.

가장 바람직하게 MG¹¹은 하기 화학식 II^*-aa-2-1, II^*a2-1 및II^*c2-1로부터 선택된다.

상기 식에서,

R¹³은 상기에 제공된 의미를 갖거나, 임의적으로 H일 수 있고, 바람직하게 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게 n-알킬 또는 n-알콕시, 보다 바람직하게 메틸 또는 에틸, 또는 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 알콕시, 가장 바람직하게 메틸이다.

비극성 기를 갖는 화합물의 경우, R¹¹ 및 R¹²는 바람직하게 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.

R¹¹ 또는 R¹²가 알킬 또는 알콕시 라디칼(즉 말단 CH₂ 기가 -O-로 대체된 것)인 경우, 이는 직쇄 또는 분지형일 수 있다. 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 C 원자를 갖는 직쇄가 바람직하고, 이에 따라 예를 들어 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 뿐만 아니라 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 데콕시가 바람직하다.

옥사알킬(즉 하나의 CH₂ 기가 -O-로 대체된 것)은 바람직하게 예를 들어 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(=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.

말단 극성 기를 갖는 화합물의 경우, R¹¹ 및 R¹²는 CN, NO₂, 할로겐, OCH₃, OCN, SCN, COR^x, COOR^x, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 모노-, 올리고- 폴리불화된 알킬 또는 알콕시 기로부터 선택된다. R^x는 1 내지 4개, 바람직하게 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된 알킬이다. 할로겐은 바람직하게 F 또는 Cl, 보다 바람직하게 F이다.

특히 바람직하게 화학식 I에서 R¹¹ 및 R¹²는 H, F, Cl, CN, NO₂, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, C₂F₅, OCF₃, OCHF₂ 및 OC₂F₅ 중에서 선택되고, 특히 H, F, Cl, CN, OCH₃ 및 OCF₃ 중에서 선택되고, H, F, CN 및 OCF₃ 중에서 선택된다.

또한, 아키랄 분지형 기 R¹¹ 및/또는 R¹²를 함유하는 화학식 I의 화합물은 예를 들어 결정화에 대한 경향의 감소 때문에 경우에 따라 중요할 수 있다. 이러한 유형의 분지형 기는 일반적으로 하나 초과의 분지쇄를 함유하지 않는다. 바람직한 아키랄 분지형 기는 이소프로필, 이소부틸(= 메틸프로필), 이소펜틸(= 3-메틸부틸), 이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸부톡시이다.

스페이서 기 Sp¹은 바람직하게 1, 3 또는 5 내지 40개의 C 원자, 특히 1, 3 또는 5 내지 25개의 C 원자, 매우 바람직하게 1, 3 또는 5 내지 15개의 C 원자, 가장 바람직하게 5 내지 15개의 C 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬렌 기이되, 하나 이상의 비인접 및 비말단 CH₂ 기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있다.

"말단" CH₂ 기는 각각의 연결 기 "X¹¹" 및/또는 "X¹¹"에 결합되거나 각각의 환형, 바람직하게 메소제닉 기 MG¹¹ 및/또는 각각의 메소제닉 기 MG¹²에 직접 결합된 것이다. 이에 따라, "비말단" CH₂ 기는 각각의 연결 기 "X¹¹" 및/또는 "X¹¹"에 결합하지 않거나 각각의 환형, 바람직하게 메소제닉 기 MG¹¹ 및/또는 각각의 메소제닉 기 MG¹²에 직접 결합되지 않는다.

전형적 스페이서 기는 예를 들어 -(CH₂)_o- 또는 -(CH₂CH₂O)_p-CH₂CH₂-이되, o는 5 내지 40의 정수, 특히 5 내지 25의 정수, 매우 바람직하게 5 내지 15의 정수이고, p는 1 내지 8의 정수, 특히 1, 2, 3 또는 4이다.

바람직한 스페이서 기는 예를 들어 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 다이에틸렌옥시에틸렌, 다이메틸렌옥시부틸렌, 펜텐일렌, 헵텐일렌, 노넨일렌 및 운데센일렌이다.

Sp가 5 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내는 본 발명의 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다. 직쇄 알킬렌 기가 특히 바람직하다.

홀수개의 C 원자, 바람직하게 5, 7, 9, 11, 13 또는 15개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬렌인 스페이서 기가 바람직하고, 7, 9 또는 11개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬렌 스페이서가 특히 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 스페이서 기는 짝수개의 C 원자, 바람직하게 6, 8, 10, 12 또는 14개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬렌이다. X¹¹ 및 X¹² 중 하나가 하나의 원자로 이루어지고, 즉 -S- 또는 -O-이거나, 3개의 원자로 이루어지고, 즉 -S-CO-, -S-CO-S- 또는 -S-CS-S-이고, 나머지가 1 또는 3개의 C 원자로 이루어지지 않는 경우, 상기 실시양태가 특히 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 화학식 I의 화합물은 5 내지 15개의 C 원자를 갖는 최대로 중수소화된 알킬렌을 나타내는 Sp¹을 포함한다. 중수소화된 직쇄 알킬렌 기가 매우 바람직하다. 부분적으로 중수소화된 직쇄 알킬렌 기가 가장 바람직하다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시양태는 메소제닉 기 R¹¹-MG¹¹-X¹¹- 및 R¹²-MG¹²-X¹²-가 서로 동일한 화학식 I의 화합물이다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태는 화학식 I에서 R¹¹-MG¹¹-X¹¹- 및 R¹²-MG¹²-X¹²-가 서로 상이한 화학식 I의 화합물이다.

바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 IAA, IA 내지 IE 및 IA' 내지 IE'의 화합물, 바람직하게 하기 화학식 IAA 및/또는 IA 및/또는 IC의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

LG¹은 -X¹¹-Sp¹-X¹²-이고,

매개 변수는 바람직한 의미를 비롯한 상기에 제공된 각각의 의미를 갖고,

바람직하게 1,3-페닐렌 고리 중 하나 이상은 알킬 기(R) 및/또는 알콕시 기(R-O), 및/또는 하나 이상의 F 또는 Cl 원자, 바람직하게 하나의 알킬 기 및/또는 하나 이상의 F 원자로 치환되고, 모든 1,4-페닐렌 고리는 하나 이상의 F 또는 Cl 원자로 임의적으로 추가로 치환되고, 바람직하게 대부분 하나의 Cl 또는 1 또는 2개의 F 원자로 각각 치환된되고,

LG¹은 바람직하게 -O-CO-Sp¹-CO-O-, -O-Sp¹-O-, -Sp¹- 또는 -S-CO-Sp¹-CO-S-, 보다 바람직하게 -O-CO-Sp¹-CO-O-, -O-Sp¹-O- 또는 -Sp¹-이고,

Sp¹은 바람직하게 -(CH₂)_n-이고,

n은 1 내지 15의 정수, 가장 바람직하게 짝수, 가장 바람직하게 2, 4, 6 또는 8이다.

특히 바람직한 화학식 IA의 화합물은 하기 화학식 IA-1 내지 IA-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:

상기 식에서,

매개 변수는 바람직한 의미를 비롯한 상기에 제시된 각각의 의미를 갖고,

바람직하게 R¹¹ 및 R¹²는 서로 독립적으로 상기에 정의된 바와 같이, OCF₃, CF₃, F 또는 CN, 보다 바람직하게 F 또는 CN, 가장 바람직하게 CN이다.

특히 바람직한 화합물은 측면 위치에(즉 L로서) 0, 2 또는 4개의 F 원자를 함유하는 상기에 제시된 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, R¹¹은 OCF₃ 또는 CN, 바람직하게 CN이고, R¹²는 OCF₃, F 또는 CN, 바람직하게 CN이다.

화학식 I의 화합물은 그 자체로 공지되고 유기 화학의 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 방법에 따르거나 그와 유사하게 합성될 수 있다. 바람직한 제조 방법은 하기 합성 반응식을 사용할 수 있다.

화학식 I의 화합물은 바람직하게 하기 일반적 반응식에 따라 이용가능하다.

[반응식 I]

상기 식에서, n은 2 내지 15의 정수, 바람직하게 2, 4, 6 또는 8, 바람직하게 짝수, 가장 바람직하게 6 또는 8이고, R은 각각의 경우 독립적으로 R¹¹에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 또는 이들 기의 바람직한 의미를 비롯한 R¹²에 대해 제시된 추가적 의미 중 하나를 가질 수 있고, 연속적 반응의 조건은 하기와 같다:

(a) Pd(PPh₃)₂Cl₂, CuI, 다이이소프로필아민(NH(iPr)₂), THF;

(b) Pd(PPh₃)₂Cl₂, CuI, NH(iPr)₂, THF;

(c) Pt/C, H₂; 및

(d) Pd(PPh₃)₂Cl₂, THF, NaCO₃, H₂O.

상기 및 하기 반응식에 나타낸 모든 페닐렌 잔기는 서로 독립적으로 임의적으로 1, 2 또는 3개, 바람직하게 하나의 F 원자 또는 Cl 원자, 바람직하게 F 원자를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.

이러한 불화된 화합물의 제조를 위한 예시적 반응식을 하기 반응식에 나타냈다:

[반응식 II]

상기 식에서, n은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5 내지 15의 정수, 바람직하게 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 연속적 반응의 조건은 하기와 같다:

(a) Pd(dppf)Cl₂, Na₂CO₃, H₂O, 다이옥산;

(b) K₂CO₃, (CH₃)₂CO; 및

(c) K₂CO₃, (CH₃)₂CO.

[반응식 III]

상기 식에서, n은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5 내지 15, 바람직하게 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 연속적 반응의 조건은 하기와 같다:

(a) Pd(dppf)Cl₂, Na₂CO₃, H₂O, 다이옥산;

(b) DCC, DMAP, DCM; 및

(c) DCC, DMAP, DCM.

[반응식 IV]

(비대칭 화합물)

상기 식에서, n은 0, 1 또는 2 내지 15의 정수, 바람직하게 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이고, 연속적 반응의 조건은 하기와 같다:

(a) Pd(dppf)Cl₂, Na₂CO₃, H₂O, 다이옥산;

(b) Pd(PPh₃)₂Cl₂, THF, NaCO₃,H₂O;

(c) Pd(dppf)Cl₂, K₂CO₃, THF;

(d) (C₂H₅)₃N, THF;

(e) Pd(PPh₃)₄, K₃PO₄, 다이옥산;

(f) TFAA, DCM;

(g) TBAF, THF; 및

(h) TFAA, DCM.

본 발명의 또다른 목적은 액정 매질에서 화학식 I의 화합물, 바람직하게 화학식 I의 바이메소제닉 화합물의 용도이다.

화학식 I의 화합물은, 네마틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우, 네마틱 하부의 상을 제공한다. 본 문맥에서, 바이메소제닉 화합물의 네마틱 액정 혼합물에서의 영향의 제1징조가 문헌[Barnes, P.J., Douglas, A.G., Heeks, S.K., Luckhurst, G.R., Liquid Crystals, 1993, Vol.13, No.4, 603- 613]에 보고되어 있다. 이 참고 문헌은 고도로 극성인 알킬 이격된 이량체를 예시화하고, 네마틱 하부의 상을 인지하여, 이를 스메틱 유형으로 결론짓는다.

네마틱 상 하부에 존재하는 중간상의 광학적 증거는 문헌[Henderson, P.A., Niemeyer, O., Imrie, C.T. in Liquid Crystals, 2001, Vol. 28, No.3, 463-472]에 공개되어 있고, 이는 추가로 조사되지 않았다.

문헌[Liquid Crystals, 2005, Vol. 32, No. 11-12, 1499-1513 Henderson, P.A., Seddon, J.M. and Imrie, C.T]에서, 네마틱 하부의 새로운 상이 일부의 특별한 예에서 스메틱 C 상에 속한다고 보고하였다. 제1네마틱 하부의 추가의 네마틱 상은 문헌[Panov, V.P., Ngaraj, M., Vij, J.K., Panarin, Y.P., Kohlmeier, A., Tamba, M.G., Lewis, R.A. and Mehl, G.H. in Phys.Rev.Lett. 2010, 105, 1678011 -1678014]에 보고되어 있다.

본원에 있어서, 화학식 I의 새롭고 신규한, 바람직하게 바이메소제닉 화합물을 포함하는 액정 혼합물은 제2네마틱 상으로 배정된 신규한 중간상도 보여준다. 이 중간상은 원래의 네마틱 액정 상보다 더 저온에서 존재하고, 본 출원에 의해 제시되는 고유의 혼합물 개념으로 관찰되었다.

따라서, 바람직하게 본 발명에 따른 화학식 I의 바이메소제닉 화합물은 일반적으로는 이 상을 갖지 않는 네마틱 혼합물에서 제2네마틱 상을 유도한다. 또한, 화학식 I의 화합물의 양을 다양하게 하는 것은 제2네마틱의 상 거동을 필요한 온도로 조정할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.

본 발명에 따른 화합물의 일부 바람직한 실시양태는 하기에 제시되어있다.

환형 또는 메소제닉 기 MG¹¹ 및 MG¹²가 각각의 경우 서로 독립적으로 1, 2 또는 3개의 6-원 고리, 바람직하게 2 또는 3개의 6-원 고리를 포함하는 화학식 I의 화합물이 바람직하다.

화학식 II-1, II-4, II-6, II-7, II-13, II-14, II-15, II-16, II-17 의 II-18의 기가 특히 바람직하다.

바람직하게 화학식 I에서 R¹¹ 및 R¹²는 H, F, Cl, CN, NO₂, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, C₂F₅, OCF₃, OCHF₂ 및 OC₂F₅, 특히 H, F, Cl, CN, OCH₃ 및 OCF₃, 특히 H, F, CN 및 OCF₃ 중에서 선택된다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게 1, 2, 3, 4개 이상, 바람직하게 1, 2 또는 3개의 화학식 I의 화합물을 포함한다.

액정 매질 중 화학식 I의 화합물의 양은 바람직하게 총 혼합물의 1 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 바람직하게 10 내지 30 중량%이다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 추가적으로 하나 이상의 하기 화학식 III의 화합물, 예컨대 GB 2 356 629에 공지된 것 또는 그와 유사한 것을 포함한다:

[화학식 III]

R³¹-MG³¹-X³¹-Sp³-X³²-MG³²-R³²

상기 식에서,

R³¹ 및 R³²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN, NCS, 또는 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 각각의 경우 서로 독립적으로, 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,

할로겐은 바람직하게 F 또는 Cl, 보다 바람직하게 F이고,

MG³¹ 및 MG³²는 각각 독립적으로 메소제닉 기이고,

Sp³는 5 내지 40개의 C 원자를 포함하는 스페이서 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,

X³¹ 및 X³²는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-,-CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- 또는 단일결합이다.

메소제닉 기 MG³¹ 및 MG³²는 바람직하게 화학식 II 및 바람직하게 이의 하위 화학식의 기 중에서 선택된다.

R³¹-MG³¹-X³¹- 및 R³²-MG³²-X³²-가 동일한 화학식 III의 화합물이 특히 바람직하다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태는 R³¹-MG³¹-X³¹- 및 R³²-MG³²-X³²-가 상이한 화학식 III의 화합물에 관한 것이다.

메소제닉 기 MG³¹ 및 MG³²가 1, 2 또는 3개의 6-원 고리를 포함하는 화학식 III의 화합물이 특히 바람직하고, 하기에 나열된 화학식 II의 기로부터 선택된 메소제닉 기가 매우 바람직하다.

화학식 III에서 MG³¹ 및 MG³²에 대해, 하위화학식 II-1, II-4, II-5, II-8, II-15 및 II-19의 기가 특히 바람직하다. 이들 바람직한 기에서, Z는 각각의 경우 독립적으로 화학식 II에 제시된 Z¹의 의미 중 하나를 갖는다. 바람직하게 Z는 -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- 또는 단일 결합이다.

매우 바람직하게 메소제닉 기 MG³¹ 및 MG³²는 화학식 IIa 내지 IIo의 기 및 이의 거울상으로부터 선택된다.

비극성 기를 갖는 화합물의 경우, R³¹ 및 R³²는 바람직하게 15개 이하의 C 원자를 갖는 알킬 또는 2 내지 15개의 C 원자를 갖는 알콕시이다.

R³¹ 또는 R³²는 알킬 또는 알콕시 라디칼(즉 말단 CH₂ 기가 -O-로 대체된 것)인 경우, 이는 직쇄 또는 분지형일 수 있다. 이는 바람직하게 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 C 원자를 갖는 직쇄이고, 이에 따라 바람직하게 예를 들어 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 뿐만 아니라 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시이다.

옥사알킬(즉 하나의 CH₂ 기가 -O-로 대체된 것)은 바람직하게 예를 들어 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(=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.

말단 극성 기를 갖는 화합물의 경우, R³¹ 및 R³²는 CN, NO₂, 할로겐, OCH₃, OCN, SCN, COR^x, COOR^x, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 모노-, 올리고- 또는 폴리불화된 알킬 또는 알콕시 기로부터 선택된다. R^x는 1 내지 4개, 바람직하게 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된 알킬이다. 할로겐은 바람직하게 F 또는 Cl, 보다 바람직하게 F이다.

특히 바람직하게 화학식 III에서 R³¹ 및 R³²는 F, Cl, CN, NO₂, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, C₂F₅, OCF₃, OCHF₂ 및 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, OCH₃ 및 OCF₃ 중에서 선택된다.

화학식 III의 스페이서 기 Sp³에 관하여, 모든 기는 당업자에게 이러한 목적으로 공지된 것을 사용할 수 있다. 스페이서 기 Sp는 바람직하게 5 내지 40개의 C 원자, 특히 5 내지 25개의 C 원자, 매우 바람직하게 5 내지 15개의 C 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬렌 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있다.

화학식 III에 대한 전형적 스페이서 기는 예를 들어 -(CH₂)_o-, -(CH₂CH₂O)_p-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂-이되, o는 5 내지 40의 정수, 특히 5 내지 25의 정수, 매우 바람직하게 5 내지 15의 정수이고, p는 1 내지 8의 정수, 특히 1, 2, 3 또는 4이다.

바람직한 스페이서 기는 예를 들어 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 다이에틸렌옥시에틸렌, 다이메틸렌옥시부틸렌, 펜텐일렌, 헵텐일렌, 노넨이렌 및 운데센일렌이다.

Sp³가 5 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내는 본 발명의 화학식 III의 화합물이 특히 바람직하다. 직쇄 알킬렌 기가 특히 바람직하다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 화학식 III의 키랄 화합물은 화학식 IV의 키랄 기인 하나 이상의 스페이서 기 Sp¹을 포함한다.

화학식 III에서 X³¹ 및 X³²는 바람직하게 -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O- 또는 단일 결합을 나타낸다. 하기 화학식 III-1 내지 III-4의 화합물로부터 선택된 화합물이 특히 바람직하되, 화학식 I의 화합물은 제외된다:

상기 식에서,

R³¹ 및 R³²는 화학식 III에 대해 제시된 의미를 갖고,

Z³¹ 및 Z³¹ ^-I은 Z³¹으로 정의되고,

Z³² 및 Z³² ^-I은 각각 화학식 III의 Z³¹ 및 Z³² ^-I의 반전기이고,

o 및 r은 이들 기의 바람직한 의미를 비롯하여, 각각의 경우 독립적으로 상기에 정의된 바와 같고,

L은 각각의 경우 서로 독립적으로 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불화된 알킬, 알콕시 또는 알카노일 기, 매우 바람직하게 F, Cl, CN, OH, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃ 또는 OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, OCF₃, OCHF₂, OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CH₃, C₂H₅, OCH₃, COCH₃ 또는 OCF₃, 가장 바람직하게 F, Cl, CH₃, OCH₃ 또는 COCH₃이다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 혼합물은 하나 이상의 하기 화학식 III-1a 내지 III-1e, 및 III-3a 및 III-3b의 화합물을 포함한다:

상기 식에서, 매개 변수는 상기에 정의된 바와 같다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 2 내지 25개, 바람직하게 3 내지 15개의 화학식 III의 화합물로 이루어진다.

액정 매질 중 화학식 III의 화합물의 양은 바람직하게 총 혼합물의 10 내지 95 중량%, 특히 15 내지 90 중량%, 매우 바람직하게 20 내지 85 중량%이다.

바람직하게, 전체 매질 중 화합물 화학식 III-1a 및/또는 III-1b 및/또는 III-1c 및/또는 III-1e 및/또는 III-3a 및/또는 III-3b의 화합물의 비율은 바람직하게 70 중량% 이상이다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 매질은 스스로 액정상을 반드시 나타낼 필요가 없고 스스로 양호한 균일한 정렬을 제공하는 하나 이상의 키랄 도펀트를 포함한다.

하기 화학식 IV 및 V의 화합물 및 이들 각각의 (S,S) 거울상 이성질체로부터 선택되는 키랄 도펀트가 특히 바람직하다:

[화학식 IV]

[화학식 V]

상기 식에서,

E 및 F는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,

v는 0 또는 1이고,

Z⁰는 -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고,

R은 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시 또는 알카노일이다.

화학식 IV의 화합물 및 이의 합성법은 WO 98/00428에 기재되어 있다. 하기 표 D에 나타낸 화합물 CD-1이 특히 바람직하다. 화학식 V의 화합물 및 이의 합성법은 GB 2,328,207에 기재되어 있다.

높은 나선형 비틀림력(HTP)을 갖는 키랄 도펀트, 특히 WO 98/00428에 개시된 것이 특히 바람직하다.

또한, 전형적으로 사용되는 키랄 도펀트는 예를 들어 상업적으로 입수가능한 R/S-5011, CD-1, R/S-811 및 CB-15(메르크 카게아아(Merck KGaA), 독일 다름스타트 소재)이다.

상기에 언급된 키랄 화합물 R/S-5011 및 CD-1, 화학식 IV 및 V의 화합물은 매우 높은 나선형 비틀림력(HTP)을 나타내고, 따라서 본 발명의 목적에 특히 유용하다.

액정 매질은 바람직하게 상기 화학식 IV의 화합물, 특히 CD-1, 및/또는 화학식 V의 화합물 및/또는 R-5011 또는 S-5011로부터 선택되는, 바람직하게 1 내지 5개, 특히 1 내지 3, 매우바람직하게 1 또는 2개의 키랄 도펀트를 포함하고, 매우 바람직하게 키랄 화합물은 R-5011, S-5011 또는 CD-1이다.

액정 매질 중 키랄 화합물의 양은 바람직하게 총 혼합물의 1 내지 20 중량%, 특히 1 내지 15 중량%, 매우 바람직하게 1 내지 10 중량%이다.

또한, 하기 화학식 VI의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 액정 매질이 바람직하다:

[화학식 VI]

R⁵는 12개 이하의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시이고,

는

또는

이고,

L¹ 내지 L⁴는 각각 독립적으로 H 또는 F이고,

Z²는 -COO-, -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고,

m은 1 또는 2이다.

하기 화학식 VIa 내지 VIf로부터 선택된 화학식 VI의 화합물이 특히 바람직하다:

상기 식에서,

R은 상기 R⁵의 의미 중 하나를 갖고,

L¹, L² 및 L³는 상기 의미를 갖는다.

액정 매질은 바람직하게 상기 화학식 VIa 내지 VIf의 화합물, 매우 바람직하게 화학식 VIf의 화합물로부터 선택된 1 내지 5개, 특히 1 내지 3개, 매우 바람직하게 1 또는 2개의 화합물을 포함한다.

액정 매질 중 화학식 VI의 적합한 첨가제의 양은 바람직하게 총 혼합물의 1 내지 20 중량%, 특히 1 내지 15 중량%, 매우 바람직하게 1 내지 10 중량%이다.

본 발명에 따른 액정 매질은 일반적인 농도로 추가의 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 추가의 성분의 총 농도는, 총 혼합물을 기준으로 0.1 내지 10%, 바람직하게 0.1　내지 6%이다. 각각 사용된 개별적인 화합물의 농도는 바람직하게 0.1 내지 3%의 범위이다. 이들 및 유사한 첨가제의 농도는 본원에서 액정 성분 및 액정 매질의 화합물의 값과 범위에 고려되지 않는다. 또한, 이는 혼합물에 사용된 이색성 염료의 농도를 위해 유지되고, 이는 화합물의 농도와 호스트 매질의 성분 각각이 특정되지 않을 경우 계산되지 않는다. 각각의 첨가제의 농도는 최종으로 도핑된 혼합물과 비교하여 항상 제공된다.

본 발명에 따른 액정 매질은, 몇 개의 화합물, 바람직하게 3 내지 30개, 보다 바람직하게　4 내지 20개, 가장 바람직하게 4 내지 16개의 화합물로 이루어진다. 이러한 화합물은 통상의 방법으로 혼합된다. 대체로, 더 소량으로 사용된 화합물의 필요량이 더 큰 양으로 사용되는 화합물에 용해된다. 보다 높은 농도로 사용된 화합물의 등명점 보다 온도가 초과된 경우, 이는 용해 과정의 완료를 관찰하는 것이 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상의 방법, 예컨대 화합물의 상동 또는 공융 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물을 사용하거나, 또는 소위 멀티-보틀 시스템을 사용하여(이의 성분은 혼합물 자체로 사용하기 위해 준비됨) 제조될 수도 있다.

특히 바람직한 혼합물 개념은 하기에 기재되어 있다:(사용된 두문자는 표 A에 설명되어 있다).

본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게 하기 화합물을 포함한다:

(a) 총 농도가 총 혼합물의 1 내지 50 중량%, 특히 5 내지 40 중량%, 매우 바람직하게 10 내지 30 중량% 범위인 하나 이상의 화학식 I의 화합물; 및/또는

(b) 바람직하게 화학식 III-1a 내지 III-1e 및 III-3a 내지 III-3b의 화합물로부터 선택되고, 특히

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 N-PGI-ZInZ-GP-N, 바람직하게 N-PGI-ZI7Z-GP-N 및/또는 N-PGI-ZI9Z-GP-N, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 F-UIGI-ZInZ-GU-F, 바람직하게 F-UIGI-ZI9Z-GU-F, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 1% 초과, 특히 1 내지 20% 농도의 F-PGI-OnO-PP-N, 바람직하게 F-PGI-O9O-PP-, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 5% 초과, 특히 5 내지 30% 농도의 N-PP-OnO-PG-OT, 바람직하게 N-PP-O7O-PG-OT, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 1% 초과, 특히 1 내지 20% 농도의 N-PP-OnO-GU-F, 바람직하게 N-PP-O9O-GU-F, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 1% 초과, 특히 1 내지 20% 농도의 F-PGI-OnO-GP-F, 바람직하게 F-PGI-O7O-GP-F 및/또는 F-PGI-O9O-GP-F, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 5% 초과, 특히 10 내지 30% 농도의 N-GIGIGI-n-GGG-N, 특히 N-GIGIGI-9-GGG-N, 및/또는

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 5% 초과, 특히 15 내지 50% 농도의 N-PGI-n-GP-N, 바람직하게 N-PGI-9-GP-N

을 포함하는, 총 농도가 총 혼합물의 10 내지 95 중량%, 특히 15 내지 90 중량%, 매우 바람직하게 20 내지 85 중량% 범위인 하나 이상의 화학식 III의 화합물; 및/또는

(c) 바람직하게 화학식 VIa 내지 VIf의 화합물로부터 선택되고, 특히 바람직하게

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 1% 초과, 특히 1 내지 20% 농도의 PP-n-N

을 포함하는, 총 농도가 총 혼합물의 1 내지 20 중량%, 특히 1 내지 15 중량%, 매우 바람직하게 1 내지 10 중량% 범위인, 하나 이상의 화학식 VI의 적합한 첨가제; 및/또는

(d) 바람직하게 화학식 IV 및 V의 화합물, 및 R-5011 및 S-5011로부터 선택되고, 특히

- 전체 혼합물을 기준으로 바람직하게 1% 초과, 특히 1 내지 20% 농도의 R-5011, S-5011 또는 CD-1

을 포함하는, 총 농도가 총 혼합물의 1 내지 20 중량%, 특히 1 내지 15 중량%, 매우 바람직하게 1 내지 10 중량% 범위인 하나 이상의 키랄 화합물.

바람직하게 화학식 I의 바이메소제닉 화합물 및 이를 포함하는 액정 매질은, 액정 디스플레이, 예컨대 STN, TN, AMD-TN, 온도 보상, 게스트-호스트(guest-host), 상 변화 또는 표면 안정화된 또는 중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처(SSCT 또는 PSCT) 디스플레이, 특히 플렉소일렉트릭 소자, 편광판, 보상기, 반사판, 정렬 층, 컬러 필터 또는 홀로그래피 요소와 같은 능동 및 수동 광학 요소, 접착제, 이방성의 기계적 특성을 갖는 합성 수지, 화장품, 진단 시약, 액정 안료, 장식용 및 보안용 제품, 비선형 광학, 광학 정보 저장에 또는 키랄성 도펀트로서 사용될 수 있다.

화학식 I의 화합물 및 수득가능한 이들의 혼합물은 특히 플렉소일렉트릭 액정 디스플레이에 유용하다. 따라서, 본 발명의 또다른 목적은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질을 포함하는 플렉소일렉트릭 디스플레이이다.

본 발명의 바람직한 화학식 I의 바이메소제닉 화합물 및 이들의 혼합물은 숙련자에게 공지된 방법, 예컨대 표면 처리 또는 전계에 의해 콜레스테릭 상에서 다른 배향 상태로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 상기 화합물은 평면(그랑쟝(Grandjean)) 상태, 초점 원추형(focal conic) 상태 또는 호메오트로픽 상태로 정렬될 수 있다. 또한, 강한 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 기를 포함하는 본 발명의 화학식 I의 화합물은 플렉소일렉트릭 스위칭될 수 있으며, 따라서 전기광학 스위치 또는 액정 디스플레이에 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 다른 배향 상태 간의 스위칭을, 본 발명의 화학식 I의 화합물의 샘플에 대하여 예시적으로 하기에 자세히 설명한다.

이러한 바람직한 실시양태에 따르면, 상기 샘플을 전극 층으로 코팅된 2개의 평면-평행 유리판, 예컨대 ITO 층을 포함하는 셀 내부에 넣고, 콜레스테릭 상에서 콜레스테릭 나선 축이 셀 벽에 대하여 수직으로 배향되는 평면 상태로 정렬한다. 이러한 상태는 그랑쟝 상태로도 알려져 있으며, 예컨대 편광 현미경에서 관측가능한 상기 샘플의 텍스처는 그랑쟝 텍스처로 알려져 있다. 평면 정렬은 예를 들어 셀 벽의 표면 처리, 예컨대 폴리이미드와 같은 정렬 층으로 러빙(rubbing) 및/또는 코팅함으로써 얻을 수 있다.

또한, 양질의 배향 및 결점이 거의 없는 그랑쟝 상태는 상기 샘플을 등방성 상으로 가열하고, 이어서 키랄성 네마틱-등방성 상전이 온도에 가까운 온도에서 키랄성 네마틱 상으로 냉각시키고, 상기 셀을 러빙함으로써 달성할 수 있다.

평면 상태에서, 상기 샘플은 입사광의 선택적인 반사를 보이며, 이때 반사파의 중심 파장은 나선 피치 및 물질의 평균 굴절률에 의존한다.

예컨대 10 Hz 내지 1 kHz의 주파수 및 12 V_rms/㎛ 이하의 진폭을 갖는 전계가 상기 전극에 인가되는 경우, 상기 샘플은, 나선이 풀려있고 분자가 인가된 장에 평행하게, 즉 전극의 평면에 수직으로 배향되는 호메오트로픽 상태로 변환된다. 호메오트로픽 상태에서, 상기 샘플은 보통의 일광(daylight)에서 관찰시에는 투명하고, 교차된 편광판 사이에 둘 때는 검게 보인다.

호메오트로픽 상태에서 전계를 감소시키거나 제거할 때, 상기 샘플은 초점 원추형 텍스처를 취하며, 이때 상기 분자는 나선 축이 상기 장에 수직으로 배열되는, 즉 전극의 평면에 평행한, 나선형의 비틀린 구조를 나타낸다. 또한, 초점 원추형 텍스처는 평면 상태에서 샘플에 약한 전계만을 인가해도 얻을 수 있다. 초점 원추형 상태에서 상기 샘플은 보통의 일광에서 관찰시는 산란되고 교차된 편광판 사이에서는 밝게 보인다.

서로 다른 배향 상태에서 본 발명의 화합물의 샘플은 서로 다른 광 투과성을 나타낸다. 따라서, 인가된 전계의 세기에 따른 샘플의 광 투과도를 측정함으로써 각각의 배향의 상태뿐만 아니라 배향의 품질을 조절할 수 있다. 이에 의해, 특정한 배향 상태 및 이들 다른 배향 상태 간의 전이를 달성하는데 필요한 전계 세기를 측정하는 것도 가능하다.

본 발명의 화학식 I의 화합물의 샘플에서, 상기 개시된 초점 원추형 상태는 복굴절의 여러 무질서한 작은 영역들로 이루어져 있다. 초점 원추형 텍스처의 핵 형성을 위한 장보다 더 큰 전계를, 바람직하게 상기 셀의 추가적인 전단과 함께 인가함으로써, 넓고 잘 정렬된 영역에서 나선 축이 전극 면에 평행한, 균일하게 정렬된 텍스처가 수득된다. 키랄성 네마틱 물질에 관한 종래 기술 문헌, 예컨대 문헌[P. Rudquist et al., Liq. Cryst. 23 (4), 503 (1997)]에 따라, 이 텍스처는 또한 균일하게 누인 나선(ULH) 텍스처로 불린다. 이 텍스처는 본 발명의 화합물의 플렉소일렉트릭 특성을 특징으로 해야한다.

전계의 증가 또는 감소시 러빙된 폴리이미드 기판 위의 본 발명의 화학식 I의 화합물의 샘플에서 전형적으로 관찰되는 텍스처의 순서는 하기와 같다:

상기 ULH 텍스처로부터 시작하는 경우, 본 발명의 플렉소일렉트릭 화합물 및 혼합물은 전계 인가에 의해 플렉소일렉트릭 스위칭될 수 있다. 이는 셀 기판의 평면에서 상기 물질의 광학 축의 회전을 야기하며, 이는 교차된 편광판 사이에 상기 물질을 두는 경우에 투과도의 변화를 유발한다. 본 발명의 물질의 플렉소일렉트릭 스위칭은 상기 도입부 및 실시예에 자세히 설명되어 있다.

상기 셀을 등방성 상태에서 콜레스테릭 상태로 천천히 냉각시키고 전단시키면서 고주파, 예컨대 10 kHz의 전계전계 샘플에 인가함으로써 상기 초점 원추형 텍스처로부터 시작하여 상기 ULH 텍스처를 수득하는 것도 가능하다. 상기 전계 주파수는 화합물마다 다를 수 있다.

바람직하게 화학식 I의 바이메소제닉 화합물은 거시적으로 균일한 배향으로 정렬이 용이하고, 액정 매질에서의 높은 탄성 계수(k₁₁) 및 높은 플렉소일렉트릭 계수(e)를 유도할 수 있기 때문에 플렉소일렉트릭 액정 디스플레이에 특히 유용하다.

상기 액정 매질은 바람직하게 k₁₁ < 1×10^-10N, 바람직하게 < 2×10^-11N 및 플렉소일렉트릭 계수 e > 1×10^-11C/m, 바람직하게 > 1×10^-10C/m을 나타낸다.

플렉소일렉트릭 소자에 사용하는 것과는 별도로, 본 발명의 바이메소제닉 화합물 및 이의 혼합물은 또한 다른 유형의 디스플레이 및 다른 광학 및 전기광학 용도, 예컨대 광학 보상 또는 편광 필름, 컬러 필터, 반사성 콜레스테릭, 광학 회전 동력 및 광학 정보 저장에 적합하다.

본 발명의 또 하나의 양태는 셀 벽들이 혼성 정렬 조건을 나타내는 디스플레이 셀에 관한 것이다. 디스플레이 셀내 또는 두 기판 사이의 액정 또는 메소제닉 물질의 "혼성 정렬" 또는 배향이라는 용어는 제1셀 벽에 인접하거나 또는 제1기판 위의 메소제닉 기가 호메오트로픽 배향을 나타내고 제2셀 벽에 인접하거나 또는 제2기판 위의 메소제닉 기가 평면 배향을 나타내는 것을 의미한다.

디스플레이 셀내 또는 기판 위의 액정 또는 메소제닉 물질의 "호메오트로픽 정렬" 또는 배향이라는 용어는 액정 또는 메소제닉 물질 중의 메소제닉 기가 각각 셀 또는 기판의 평면에 실질적으로 수직으로 배향되는 것을 의미한다.

디스플레이 셀내 또는 기판 위의 액정 또는 메소제닉 물질의 "평면 정렬" 또는 배향이라는 용어는 액정 또는 메소제닉 물질 중의 메소제닉 기가 각각 셀 또는 기판의 평면에 실질적으로 평행으로 배향되는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 플렉소일렉트릭 디스플레이는 2개의 평면 평행 기판, 바람직하게 내측 면이 투명한 전도층, 예컨대 인듐 주석 옥사이드(ITO)로 피복된 유리판, 및 상기 기판 사이에 제공된 플렉소일렉트릭 액정 매질을 포함하며, 이때 상기 액정 매질에 대하여 상기 내측 기판의 표면 중 하나는 호메오트로픽 정렬 조건을 나타내고, 반대쪽 내측 기판 표면은 평면 정렬 조건을 나타내는 것을 특징으로 한다.

평면 정렬은 예를 들어 상기 기판의 상부에 적용된 정렬 층, 예컨대 러빙된 폴리이미드 또는 스퍼터링된 SiO_X 층에 의해 달성될 수 있다.

또는, 기판을 직접 러빙하는, 즉 추가적인 정렬 층을 적용시키지 않는 것도 가능하다. 예를 들어, 러빙천(rubbing cloth), 예컨대 벨벳천(velvet cloth) 또는 러빙천으로 코팅된 플랫바(flat bar)로 러빙할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서 러빙은 하나 이상의 러빙 롤러, 예컨대 기판 전체를 브러싱(brushing)하는 고회전 롤러에 의하거나, 2개 이상의 롤러 사이에 기판을 넣음으로써 달성될 수 있으며, 여기서 각각의 경우 상기 롤러의 적어도 하나 이상은 임의적으로 러빙천으로 덮여 있다. 본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 러빙은 바람직하게 러빙천으로 코팅된 롤러 주위에 제한된 각도에서 기판을 적어도 부분적으로 감싸는 방법으로 달성된다.

호메오트로픽 정렬은 예를 들어 기판의 상부에 코팅된 정렬 층에 의해 달성될 수 있다. 유리 기판 위에 사용하기에 적합한 정렬제(aligning agent)는 예를 들어 알킬트라이클로로실란 또는 레시틴이고, 플라스틱 기판에 대한 정렬제로서는 레시틴, 실리카 또는 고 경사 폴리이미드 배향 필름의 얇은 층이 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 실리카 코팅된 플라스틱 필름이 기판으로 사용된다.

또한, 평면 또는 호메오트로픽 정렬을 달성하는데 적합한 방법은 예를 들어 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77(1981)]에 기재되어 있다.

혼성 정렬 조건을 갖는 디스플레이 셀을 사용함으로써, 플렉소일렉트릭 스위칭의 매우 높은 스위칭 각, 빠른 응답 시간 및 우수한 콘트라스트를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플렉소일렉트릭 디스플레이는 유리 기판 대신에 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 플라스틱 필름 기판은 상기 기재된 바와 같은 러빙 롤러에 의한 러빙 처리에 특히 적합하다.

본 발명의 또다른 목적은 화학식 I의 화합물이 네마틱 액정 혼합물에 첨가되는 경우 네마틱 상이 발생하는 온도 미만에서 상을 생성하는 것이다.

따라서, 바람직하게 본 발명에 따른 화학식 I의 바이메소제닉 화합물은 제2네마틱 상이 보통 상기 상의 존재를 보이지 않는 네마틱 혼합물에서 유도되도록 한다. 또한, 화학식 I의 화합물의 양을 변화시켜 제2네마틱의 상 거동이 필요한 온도에 맞게 조절되도록 한다.

이에 대한 실시예가 제공되고 이로부터 수득가능한 혼합물이 플렉소일렉트릭 액정 디스플레이에 특히 유용하다. 따라서, 본 발명의 또다른 목적은 제2네마틱 상을 나타내는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 액정 매질이다.

추가적인 노력없이, 당업자는 상기 설명을 사용하여 본 발명을 최대한으로 활용할 수 있다. 따라서 하기 실시예는 단지 예시적인 것으로서 파악되어야 하며 어떠한 방식으로든 본 발명의 나머지 개시내용을 제한하지 않는다.

달리 분명하게 지시하지 않는 한, 본원에 사용된 바와 같이 본원의 복수 형태의 용어는 단수 형태를 포함하는 것으로 이해되고, 그 역도 마찬가지이다.

본 명세서 및 청구범위에 걸쳐, "포함하다" 및 "함유하다" 및 이를 변형한 용어, 예를 들어 "포함하는" 및 "포함한다"라는 용어는 "~를 포함하나 이에 국한되지 않음"을 의미하고 다른 구성요소를 제외하거나 배제하려는 것은 아니다.

본원 전체에 걸쳐, 예를 들어 C=C 또는 C=O 이중 결합, 또는 벤젠 고리에서와 같이 3개의 인접한 원자들과 결합하는 C 원자에서의 결합 각은 120°이고, 예를 들어 C≡C 또는 C≡N 삼중 결합, 또는 알릴자리 위치 C=C=C에서와 같이 2개의 인접한 원자들과 결합하는 C 원자에서의 결합 각은 180°이고, 예를 들어 작은 고리의 일부, 예컨대 3-, 5- 또는 5-원자 고리에서와 같이 각을 달리 제한하지 않는 한 일부 구조식에서 일부 경우에 이들 각은 정확히 표현되지 않을 수 있음을 이해해야 한다.

본 발명의 상기 실시양태에 대한 변형예가 있을 수 있고 이들 역시 본 발명의 범주에 포함됨을 알 수 있을 것이다. 본원에 개시된 각각의 특징은 달리 기재되지 않는 한 동일하거나 등가 또는 유사한 목적을 제공하는 다른 특징에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 달리 기재되지 않는 한, 본원에 개시된 각각의 특징은 단지 일반적인 일련의 등가 또는 유사한 특징의 예시일 뿐이다.

본원에 개시된 특징들 모두는 이들 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 서로 상충하는 조합인 경우를 제외하고는 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징들은 본 발명의 모든 양태에 적용될 수 있으며 임의의 조합으로도 사용될 수 있다. 유사하게, 비필수적인 조합으로 기재된 특징들은 (조합되지 않고) 별개로 사용될 수도 있다.

본원에 따른 매질 중 모든 화합물의 총 농도는 100%이다.

상기 및 하기 실시예에서, 달리 언급되지 않으면, 모든 온도는 섭씨 온도이고 모든 부 및 퍼센트는 중량을 기준으로 한다.

화합물의 액정 상 거동을 설명하는데 다음과 같은 약어가 사용된다: K=결정성; N=네마틱; N2=제2네마틱; S 또는 Sm=스멕틱; Ch=콜레스테릭; I=등방성; Tg=유리전이. 이들 기호 사이의 숫자는 ℃ 단위의 상전이 온도를 가리킨다.

본원에서 특히 하기 실시예에서 액정 화합물의 구조는 약어(이는 "두문자"라고도 함)로 제시된다. 약어의 상응하는 구조로의 변환은 하기 3개의 표 A 내지 C에 따른다.

모든 기 C_nH_2n ₊₁, C_mH_2m ₊₁ 및 C_lH_2l ₊₁은 바람직하게 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 기이고, 모든 기 C_nH_2n, C_mH_2m 및 C_lH_2l은 바람직하게 각각 (CH₂)_n, (CH₂)_m 및 (CH₂)_l이고 -CH=CH-는 바람직하게 트랜스-각각의 E 비닐렌이다.

표 A는 고리 성분에 사용되는 기호들을 기재한 것이고, 표 B는 연결 기에 사용되는 기호를 나열한 것이고, 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 사용되는 기호들을 나열한 것이다.

표 D는 예시적인 분자 구조를 이들의 개별적인 코드와 함께 나열한 것이다.

[표 A]

고리 원소

[표 B]

연결기

[표 C]

말단 기

바람직하게, 본 발명에 따른 액정 매질은, 화학식 I의 화합물뿐만 아니라 하기 표의 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.

[표 D]

상기 표에서, 달리 명확하게 정의되지 않는 한, n은 3 및 5 내지 15의 정수, 바람직하게 3, 5, 7 및 9로부터 선택된다.

화합물 및 합성 실시예

합성 실시예 1: 노닐-1-[4'- 시아노 - 바이페닐 -3-일]-9-[4'- 시아노 - 바이페닐 -4-일]의 제조

단계 1.1

반응 조건: Pd(PPh₃)₂Cl₂, CuI, (C₂H₅)₃N, THF

1,8-노나다이인(50.0 g, 416.0 mmol)을 THF(150 mL)에 용해시키고, 500 mL 둥근바닥 플라스크에 첨가하였다. 플라스크를 비우고 질소로 3회 재충전하였다. 비스(트라이페닐포스핀)다이팔라듐(II) 다이클로라이드(1.1 g, 1.581 mmol), 요오드화 구리(0.23 g, 1.25 mmol) 및 다이이소프로필아민(30 mL)을 플라스크게 첨가하였다. 플라스크를 비우고 질소 기체로 재충전하였다. 이어서, 이를 초음파 배쓰로 처리하여 30분 동안 반응 혼합물을 탈기하였다(상기 절차를 본 적용에서 "초음파 처리" 또는 간략히 "음파 처리"라고도 지칭한다). 1,3-브로모요오도벤젠(29.4 g, 104.0 mmol)을 THF(50 mL)에 용해시키고, 15분 동안 서서히 첨가하였다. 침전물을 형성하고, 반응 혼합물을 1.5시간 동안 실온(이는 달리 명시적으로 언급하지 않는 한 이 적용에 걸쳐 약 20℃의 온도를 의미함)에서 교반한 후에, 이를 진공에서 여과하였다. 여과액을 물로 세척하고 농축하여 미가공 생성물을 오일로 수득하였다. 이 오일을 증류하여 반응하지 않은 노나다이인을 제거한 후에, 9:1 페트롤/다이에틸 에터로 용리하는 실리카겔 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다.

단계 1.2

반응 조건: Pd(PPh₃)₂Cl₂, CuI, (C₂H₅)₃N, THF

이전 단계(단계 1.1)의 생성물(6.7 g, 24.4 mmol)을 THF(50 mL)에 용해시키고 250 mL 둥근바닥 플라스크에 첨가하였다. 플라스크를 3회 비우고 질소로 재충전하였다. 비스(트라이페닐포스핀)-다이팔라듐(II) 다이클로라이드(0.065 g, 0.09 mmol), 요오드화 구리(0.014 g, 0.07 mmol) 및 다이이소프로필아민(10 mL)을 플라스크에 첨가하였다. 플라스크를 비우고 질소로 재충전한 후에, 30분 동안 음파 처리하여 탈기하였다. THF(50 mL)에 용해된 1,4-브로모요오도벤젠(6.8 g, 24.3 mmol)을 15분 동안 서서히 첨가하였다. 침전물을 형성하였고, 반응 혼합물을 주위 온도에서 1.5시간 동안 교반하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 탈이온수로 세척하고 황산 마그네슘으로 건조하고 농축하였다. 미가공 생성물을 페트롤로 용리하는 실리카겔 플래쉬 크로마토그래피로 정제하여 순수한 백색 고체 생성물을 수득하였다.

단계 1.3

반응 조건: Pd(C), H₂, THF

수소화 기구 "H-큐브(Cube)"(탈레스나노 인코포레이티드(ThalesNano Inc.), 헝가리 부다페스트 소재)는 새로운 백금/탄소 촉매를 갖췄고, 10 mL/분의 유속, 20 bar 및 40℃로 설정하였다. 이전 단계(단계 1.2)의 생성물(6.50 g)을 THF(200mL)와 혼합하고 H-큐브를 통해 공급하였다. 분석은 반응이 완료되지 않음을 나타냈다. H-큐브를 30 bar 및 50℃로 재설정하고, 유속은 동일하게 유지하고, 용액을 다시 통과시켜 생성물을 수득하였다. 이를 추가적 정제없이 후속 단계로 전달하였다.

단계 1.4

반응 조건: Pd(PPh₃)₂Cl₂, Na₂CO₃, H₂O, THF

이전 단계(단계, 1.3)의 생성물(4.50 g, 10.27 mmol) 및 4-시아노페닐보론산(4.70 g, 20.5 mmol)을 250 mL 3-구 둥근바닥 플라스크에서 1,4-다이옥산(40 mL)에 용해시켰다. 탄산 나트륨(2.08 g, 19.61 mmol) 및 물(10 mL)을 반응 혼합물에 첨가한 후에, (1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센) 다이팔라듐(II)다이클로라이드(0.45 g, 0.61 mmol)를 첨가하였다. 이 반응 혼합물을 80.0℃의 온도로 가열하고 16시간 동안 교반하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 묽은 염산으로 중화시킨 후에, 물로 세척하였다. 수용액을 합하고 다이에틸 에터로 3회 추출하였다. 합한 추출물을 황산 마그네슘으로 건조하고 진공에서 농축하여 갈색 오일을 수득하였다. 이를 에틸 아세테이트/페트롤륨 에터(1:20)로 용리하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제한 후에, 아세토니트릴 및 이소프로필 알코올로부터 2회의 순차적 재결정화하여 순수한 생성물을 수득하였다.

상순: K 88.3 I; T^*(N,I) = 71.5℃; e/K = 1.85 V^-1.

(주석: T^*(N,I) 및 e/K를 2%의 R-5011을 갖는 호스트 혼합물 H-0에서 10%로부터 추정하였다.)

합성 실시예 2: 노닐-1-[4'- 시아노 - 바이페닐 -3- 옥시 ]-9-[4'- 시아노 - 바이페닐 -4-옥시]의 제조

단계 2.1

4-시아노보론산(9.936 g, 67.917 mmol) 및 3-브로모페놀(10.635 g, 61.470 mmol)을 250 mL 3-구 둥근바닥 플라스크에서 1,4-다이옥산(70 mL)에 용해시켰다. 탄산 나트륨(12.433 g, 117.408 mmol)을 물(21 mL)에 용해시키고, (1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센) 다이팔라듐(II)다이클로라이드(0.451 g, 0.610 mmol)를 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 가열하고 16시간 동안 교반하였다. GCMS 샘플을 채취하여 반응의 완료의 정도를 모니터링하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 생성물을 여과하고, 여과액을 분리하여 유기상을 단리하였다. 이를 세척하고 건조하고 농축하였다. 미가공 생성물을 실리카겔 컬럼상에 건조 로딩하고, 생성물을 DCM 중 5% 에틸 아세테이트로 용리하여, 생성물을 양호한 순도로 수득하였다.

단계 2.2

4'-시아노바이페놀(12.5 g, 64.0 mmol)을 500 mL 둥근바닥 플라스크에서 최소량의 아세톤에 용해시켰다. 탄산 칼륨(19.0 g, 137 mmol) 및 1,9-다이브로모노난(133.7 g, 467.3 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반하고 환류하에 16시간 동안 가열하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 냉각하고 여과하였다. 여과액을 분리하고, 유기상을 세척하고 건조하고 농축하였다. 미가공 생성물을 페트롤로부터 재결정화하여 정제하여 양호한 순도의 생성물을 수득하였다.

단계 2.3

이전 단계(단계 2.2)의 생성물(15.000 g, 37.467 mmol) 및 단계 2.1의 생성물인 3-시아노바이페놀(7.314g, 37.467mmol)을 500 mL 둥근바닥 플라스크에서 최소량의 아세톤에 용해시켰다. 탄산 칼륨(10.874 g, 138.210 mmol)을 교반하면서 첨가하고, 반응 생성물을 가열하여 24시간 동안 부드럽게 환류하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 냉각하고, 침전물을 진공에서 여과로 제거하였다. 필터 패드를 아세톤으로 완전히 세척하고, 여과액을 묽은 염산으로 세척하였다. 유기상을 분리하고 탈이온수로 세척하고 농축하였다. 생성물을 100% DCM을 사용하여 용리하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제한 후에, 아세토니트릴로부터 재결정화하여 정제하여 순수한 생성물을 수득하였다.

상순: K 105.6 (N 75.0) I; T^*(N,I) =81.0℃; e/K = 1.63 V^-1.

합성 실시예 3: 운데칸이산 4'- 시아노 - 바이페닐 -3-일 에스테르 4'- 시아노 - 바 이페닐-4-일) 에스테르

단계 3.1

운데칸이산(9.971 g, 46.103 mmol), 다이사이클로헥실카보이미드(DCC)(9.512 g, 46.103 mmol) 및 다이메틸아미노피리딘(DMAP)(5.632 g, 46.103 mmol)을 250 mL 둥근바닥 플라스크에서 찬 DCM(140 mL) 중에 현탁화하였다. 4'-시아노바이페놀(9.000 g, 46.103 mmol)을 30분 동안 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 교반하였다. 제1페놀을 완전히 반응시키자마자, 합성 실시예 2의 단계 2.1의 생성물인 3'-시아노바이페놀(9.000 g, 46.103 mmol) 및 추가 당량의 DCC(9.512 g, 46.103 mmol)를 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 다시 한번 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 진공에서 감소시켰다. 미가공 생성물을 DCM 에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 순수한 생성물을 수득하고, 이의 구조를 NMR로 확인하였다.

상순: K 73.0 X 93.0 Y 107.0 I; T^*(N,I) = 79.0℃; e/K = 1.81 V^-1.

(주석: T^*(N,I) 및 e/K는 2%의 R-5011을 갖는 호스트 혼합물 H-0에서 10%로부터 추정하고, 상 X 및 Y가 결정되었다.)

합성 실시예 4: 세박산 4'- 시아노 - 바이페닐 -3-일 에스테르 4'- 시아노 - 바이페 닐-4-일) 에스테르의 제조

단계 4.1

세박산(7.995 g, 39.531 mmol), DCC(8.156 g, 39.531 mmol) 및 DMAP(4.830 g, 39.531 mmol)를 250 mL 둥근바닥 플라스크에서 찬 DCM(120 mL) 중에 현탁화하였다. 4'-시아노바이페놀(7.717 g, 39.531 mmol)을 30분 동안 서서히 첨가한 후에, 반응 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응을 완료하자마자, 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 진공에서 감소시켰다. 컬럼 크로마토그래피를 사용하여 정제하여 비대칭 생성물을 정제하였으나, 일정량의 대칭 생성물도 단리하였다.

단계 4.2

이전 단계(단계 4.2)의 중간체 생성물(4.890 g, 12.887 mmol), DCC(2.516 g, 12.887 mmol) 및 DMAP(1.574 g, 12.887 mmol)를 100 mL 둥근바닥 플라스크에서 찬 DCM(50 mL) 중에 현탁화하였다. 합성 실시예 2의 단계 2.1의 3'-시아노바이페놀(2.516 g, 12.887 mmol)을 30분 동안 서서히 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응의 완료 후에, 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 진공에서 감소시켰다. 미가공 생성물을 페트롤 중 2% 에틸 아세테이트를 사용하는 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 순수한 생성물을 수득하였다.

상순: K 74 X 85 SmA 109 I; T^*(N,I) = 74.0℃; e/K = 1.75 V^-1.

(주석: T^*(N,I) 및 e/K는 2%의 R-5011를 갖는 호스트 혼합물 H-0에서 10%로부터 추정하고, 상 X가 결정되었다.)

합성 실시예 5: 노닐-1-[(4'- 다이플루오로 - 터페닐 -3-일]-9-[4'- 다이플루오로 -바 이페닐 -4-일]

단계 5.1

합성 실시예 1의 단계 1.1과 유사하게 반응을 진행시켰다.

단계 5.2

합성 실시예 1의 단계 1.2와 유사하게 반응을 진행시켰다.

단계 5.3

합성 실시예 1의 단계 1.3과 유사하게 반응을 진행시켰다.

단계 5.4

합성 실시예 1의 단계 1.4와 유사하게 반응을 진행시켰다. 3,4-다이플루오로바이페닐 보론산(3.00 g, 12.819 mmol) 및 단계 5.1의 생성물(2.809 g, 6.410 mmol)을 100 mL 3-구 둥근바닥 플라스크에서 1,4-다이옥산(20 mL)에 용해시켰다. 탄산 나트륨(1.15 g, 10.897 mmol)을 물(5 mL)에 용해시키고, 비스(트라이페닐포스핀)다이팔라듐(II) 다이클로라이드(0.045 g, 0.064 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 교반하고 환류하에 80.0℃에서 40시간 동안 가열하였다. 반응 혼합물을 여과하고, 여과액을 분리하였다. 유기상을 세척하고 건조하고 농축하여 미가공 생성물을 수득하였다. 이를 다이클로로메탄/페트롤 혼합물(3:1 비)로 용리하는 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 순수한 생성물을 수득하였다.

상순: K 115 N 120 I; T^*(N,I) = 78.0℃; e/K = 1.71 V^-1.

합성 실시예 6: 헥실 -1-[(4- 플루오로페닐 -4-일]-6-[4'- 시아노 - 바이페닐 -4-일]

단계 6.1

4-플루오로-요오도벤젠(50.0 g, 225 mmol)을 교반하에 테트라하이드로퓨란(280 ml)에 용해시켰다. 트라이에틸아민(28 ml, 200 mmol)을 첨가한 후에, 반응 혼합물을 비우고 질소로 재충전한 후에, 10분 동안 초음파 처리하여 용매를 탈기시켰다. 요오드화 구리(I)(0.56 g, 2.9 mmol) 및 비스-(트라이페닐포스핀)팔라듐 다이클로아이드(5.6 g, 8 mmol)를 촉매로서 첨가하고, 혼합물을 추가적 1시간 동안 초음파 처리하였다. 반응 혼합물의 온도를 40℃ 미만으로 유지하면서 헥스-5-인-1-올(25.1 ml, 227 mmol)을 서서히 첨가하였다. 반응 혼합물을 추가적 1시간 동안 30℃의 온도에서 교반한 후에, 반응 혼합물을 진공에서 여과하고, 필터 패드를 다이클로로메탄으로 세척하고, 필터케이크를 건조상태로 농축하였다. 원재료를 페트롤륨 에터 40 내지 60°로 용리하는 실리카겔 컬럼 크로마노그래피로 정제하여 유색 액체를 수득하였다.

단계 6.2

합성 실시예 1의 단계 1.3과 유사하게 반응을 진행시켰다.

단계 6.3

이전 단계인 단계 6.2로부터의 중간체 알코올(30.0 g, 153 mmol)을 무수 다이클로로메탄에 페닐포스핀(60.5 g, 230 mmol)과 함께 용해시킨 후에, 용액을 0 내지 -5℃ 범위의 온도로 냉각시켰다. N-브로모석신이미드(40.8 g, 229 mmol)를 작은 분획으로 나누어 첨가한 후에, 혼합물을 25℃의 온도에서 16시간 동안 교반하였다. 용매를 진공에서 제거하여 흑색 고체를 생성하고, 이를 페트롤륨 에터 40 내지 60°로 용리하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 생성물을 유색 액체로 수득하였다.

단계 6.4

이전 단계인 단계 6.3으로부터의 중간체 브로마이드(4.0 g, 15.4 mmol) 및 4'-시아노바이펜-3''-올(3.0 g, 15.4 mmol)을 250 ml 둥근 바닥 플라스크에 충전하고 부탄온(200 ml)에 용해시켰다. 탄산 칼륨(23.9 g, 173 mmol)을 첨가하고, 생성된 현탁액을 부드러운 환류하에 16시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 냉각한 후에, 고체를 진공에서 제거하고, 필터 패드를 부탄온으로 완전히 세척하였다. 여과액을 건조상태로 농축하고 페트롤륨 에터 40 내지 60°/다이에틸 에터 혼합물(2% 이하의 다이에틸 에터 농도를 사용하였다)로 용리하는 짧은 실리카 컬럼을 통과하는 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제를 수행하였다. 생성물을 백색 고체로 수득하였다.

상순: K 45.2 I; T^*(N,I) = 67.0℃; e/K = 2.10 V^-1.

화합물 실시예 7

하기 화학식 I의 화합물을 유사하게 제조하였다.

상순: K 92 (N 37) I; T^*(N,I) = 74.0℃; e/K = 1.96 V^-1.

보다 통상적인 공지된 바이메소제닉 화합물, 예를 들어 하기 표에 나타낸 것과 비교하여 상기 표의 물질은 일반적으로 스크리닝 혼합물에서 증가된 성능을 나타냈다.

사용 실시예 및 혼합물 실시예

전형적으로 역평행 러빙된 PI 정렬 층을 갖는 5.6 μm 두께의 셀을 플렉소일렉트릭 혼합물이 등방성 상으로 존재하는 온도에서 핫플레이트 상에 충전하였다.

셀을 충전한 후에, 등명점을 비롯한 상 전이를 시차주사 열량 분석법(DSC)을 사용하여 측정하고 광학 검사로 입증하였다. 광학 상 전이 측정을 위해, 메틀러(Mettler) FP82 핫-스테이지(hot-stage)에 연결된 메틀러(Mettler) FP90 핫-스테이지 제어기를 셀의 온도를 제어하는데 사용하였다. 온도는 등방성 상이 관찰되기 시작할 때까지 주위 온도로부터 분 당 5℃의 속도로 증가하였다. 텍스처 변화를 올림푸스(Olympus) BX51 현미경을 사용하여 교차된 편광자를 통해 관찰하고, 각각의 온도를 기록하였다.

이어서, 와이어를 인듐 금속을 사용하여 셀의 ITO 전극에 부착하였다. 린캄(Linkam) TMS93 핫-스테이지 제어기에 연결된 린캄 THMS600 핫-스테이지에 고정하였다. 핫-스테이지를 올림푸스 BX51 현미경의 회전 스테이지에 고정하였다.

액정이 완전하게 등방성일 때까지 셀을 가열하였다. 이어서, 셀을 샘플이 완전하게 네마틱일 때까지 인가된 전계하에 냉각하였다. 구동 파형을 텍트로닉스(Tektronix) AFG3021B 임의 함수 발생기에 의해 공급받고, 이를 뉴튼즈포스(Newtons4th) LPA400 전력 증폭기를 통해 보낸 후에, 셀에 인가하였다. 셀 응답을 톨랩스(Thorlabs) PDA55 광다이오드로 모니터링하였다. 입력 파형 및 광학 응답 둘다를 텍트로닉스 TDS 2024B 디지털 오실로스코프(oscilloscope)를 사용하여 측정하였다.

물질의 플렉소-탄성 응답을 측정하기 위해, 광 축의 경사의 크기 변화를 증가하는 전압의 함수로서 측정하였다. 이는 하기 수학식 8에 의해 얻을 수 있다:

[수학식 8]

상기 식에서,

는 원래 위치(즉 E = 0인 경우)로부터 광 축 경사이고,

E는 인가 전계이고,

K는 탄성 상수(K₁ 및 K₃의 평균)이고,

e는 플렉소일렉트릭 계수(이때 e = e₁ + e₃)이다.

인가 전계를 HP 34401A 멀티미터를 사용하여 모니터링하였다. 경사각을 상기에 언급한 현미경 및 오실로스코프를 사용하여 측정하였다. 영향받지 않은 콜레스테릭 피치(P₀)를 컴퓨터에 부착된 오션 옵틱스(Ocean Optics) USB4000 분광계를 사용하여 측정하였다. 선택 반사 밴드를 수득하고, 피치를 스펙트럼 데이터로부터 결정하였다.

하기 실시예에 나타낸 혼합물은 USH-디스플레이에 사용하는데 매우 적합하다. 이를 위해, 사용된 키랄 도펀트 또는 도펀트의 적절한 농도가 200 nm 이하의 콜레스테릭 피치를 달성하기 위해 적용되어야 한다.

비교 혼합물 실시예 1.1

호스트 혼합물 H-0

호스트 혼합물 H-0을 제조하고 조사하였다.

2%의 키랄 도펀트 R-5011을 혼합물 H-0에 첨가하여 혼합물 H-1을 야기하고, 이를 이의 특성에 대해 조사하였다.

혼합물 H-1은 USH 모드에 사용할 수 있다. 이는 82℃의 등명점 및 33℃의 보다 낮은 전이 온도[T(N2,N)]를 가졌다. 이는 0.9T(N,I)에서 291 nm의 콜레스테릭 피치를 가졌다. 이 혼합물의 e/K는 0.9T(N,I)에서 1.80 Cm^-1N^-1이었다.

혼합물 실시예 1.1 내지 1.14

2%의 키랄 도펀트 R-5011 및 10%의 합성 실시예 1의 화합물을 혼합물 H-0에 첨가하여 혼합물 M-1.1을 야기하고, 이를 이의 특성에 대해 조사하였다.

혼합물 실시예 1: 혼합물 M-1

이 혼합물(M-1)을 제조하고 조사하였다. 이는 ULH 모드에 매우 적합하였다. 이는 35℃에서 294.4 nm의 콜레스테릭 피치를 가졌다. 이들 혼합물의 e/K는 37℃의 온도에서 1.85 Cm^-1N^-1이었다.

혼합물 실시예 2: 혼합물 M-2

이 혼합물(M-2)을 제조하고 조사하였다. ULH 모드에 매우 적합하였다. 이는 35℃에서 331.4 nm의 콜레스테릭 피치를 가졌다. 이 혼합물의 e/K는 45.6℃의 온도에서 1.63 Cm^-1N^-1이었다.

혼합물 실시예 3: 혼합물 M-3

이 혼합물(M-3)을 제조하고 조사하였다. 이는 ULH 모드에 매우 적합하였다. 이는 35℃에서 309.6 nm의 콜레스테릭 피치를 가졌다. 이 혼합물의 e/K는 43.8℃의 온도에서 1.81 Cm^-1N^-1이었다.

Claims

하기 화학식 I의 화합물:
[화학식 I]

상기 식에서,
R¹¹ 및 R¹²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN, NCS, 또는 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고 하나 이상의 비인접 CH₂ 기가 각각의 경우 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 기, 바람직하게 극성 기, 보다 바람직하게 F, Cl, CN, OCF₃ 또는 CF₃이고,
MG¹¹ 및 MG¹²는 각각 독립적으로 6-원자 고리이거나 하나 이상의 6-원자 고리를 포함하는 기이되, 2개 이상의 6-원자 고리를 포함하는 경우, 이들 중 2개 이상은 2-원자 연결기에 의해 연결될 수 있고, 또한
MG¹¹은 1 또는 2개의 비인접 CH 기가 각각 N 원자로 임의적으로 대체될 수 있는 하나의 1,3-페닐렌이거나 이를 포함하고, 이는 임의적으로 하나 이상의 할로겐 원자 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알콕시 기로 치환될 수 있고,
Sp¹은 1, 2, 3, 4 또는 5 내지 40개의 C 원자를 포함하는 스페이서 기이되, 하나 이상의 비인접 및 비말단 CH₂ 기는, 2개의 O 원자가 서로 인접하지 않고 2개의 -CH=CH- 기가 서로 인접하지 않고 -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- 및 -CH=CH-로부터 선택된 2개의 기가 서로 인접하지 않도록 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고, -(CH₂)_n-에서 하나 이상의 H 원자는 서로 독립적으로 임의적으로 F 또는 CH₃로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 -CH₂- 기는 -O-로 대체될 수 있고,
X¹¹ 및 X¹²는 각각 서로 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CF₂-O-, -O-CF₂-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-, -CS- S-, -S-CS-, -CO-S-, -S-CO-, -S-CO-S- 및 -S-CS-S-로부터 선택된 기 또는 단일결합이되, -X¹¹-Sp¹-X¹²-에서 2개의 O 원자가 서로 인접하지 않고 2개의 -CH=CH- 기가 서로 인접하지 않고 -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- 및 -CH=CH-로부터 선택된 2개의 기가 서로 인접하지 않도록 한다.
제1항에 있어서,
MG¹¹이 하기 화학식 II^* 중에서 선택되고, MG¹²가 하기 화학식 II 중에서 선택되는, 화합물:
[화학식 II^*]
-A^*11-(Z^*11-A^*12)_k-
[화학식 II]
-A¹¹-(Z¹¹-A¹²)_l-
상기 식에서,
Z¹¹ 및 Z^*11은 각각의 경우 서로 독립적으로, 임의적으로 F, S 및/또는 Si 중 하나 이상으로 치환된, 단일결합, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 -C≡C-이거나,
Z¹¹ 및 Z^*11은 각각의 경우 서로 독립적으로, 임의적으로 하나 이상의 F로 치환된, 단일결합, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CF₂CF₂-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 -C≡C-, 바람직하게 단일결합이고,
MG¹¹에 존재하는 A^*11 및 A^*12 중 하나는 임의적으로 1 또는 2개의 비인접 CH 기가 각각 N 원자로 대체될 수 있는 1,3-페닐렌이되, 이는 임의적으로 하나 이상의 할로겐 원자 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 기 및/또는 각각 독립적으로 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나 이상의 알콕시 기로 치환되고,
MG¹¹에 존재하는 A^*11 및 A^*12 중 나머지 하나 및 A¹¹ 및 A¹²는 각각의 경우 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌, 1 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 O 및/또는 S로 대체될 수 있는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-바이사이클로-(2,2,2)-옥틸렌, 피페리딘-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 사이클로부탄-1,3-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일 또는 다이스피로[3.1.3.1] 데칸-2,8-다이일이되, 이들 모든 기는 치환되지 않거나 F, Cl, CN, 또는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카본일 또는 알콕시카본일 기로 일-, 이-, 삼- 또는 사치환될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있고,
k 및 l은 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,
MG¹¹이 하기 화학식 II^*-0 내지 II^*-26의 기 및 이의 거울상 이미지로부터 선택되는, 화합물:

상기 식에서,
Cyc는 1,4-사이클로헥실렌, 바람직하게 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,
Phe^*는 1,3-페닐렌 또는 알킬-1,3-페닐렌이고,
Phe는 1,4-페닐렌 또는 알킬-1,4-페닐렌이고,
Phe^*L은 1, 2 또는 3개의 F 원자, 1 또는 2개의 Cl 원자, 또는 하나의 Cl 원자 및 하나의 F 원자로 치환된 1,3-페닐렌이고,
PheL은 1, 2 또는 3개의 F 원자, 1 또는 2개의 Cl 원자, 또는 하나의 Cl 원자 및 하나의 F 원자로 치환된 1,4-페닐렌이고,
Z는 임의적으로 하나 이상의 F로 치환된, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CF₂CF₂-, 및 -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 -C≡C-로부터 선택된다.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
MG¹²가 하기 화학식 II-0, II-0' 및 II-1 내지 II-26의 기 및 이의 거울상 이미지로부터 선택되는, 화합물:

상기 식에서,
Cyc는 1,4-사이클로헥실렌, 바람직하게 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,
Phe는 1,4-페닐렌 또는 알킬-1,4-페닐렌이고,
PheL은 1, 2 또는 3개의 F 원자, 1 또는 2개의 Cl 원자, 하나의 Cl 원자 및 하나의 F 원자, 또는 1 내지 9개의 C 원자를 갖는 하나의 알킬 또는 알콕시 기로 치환된 1,4-페닐렌이고,
Z는 제2항에서 화학식 II에 대해 제시된 Z¹¹의 의미 중 하나를 갖는다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
R¹¹ 및 R¹²가 서로 독립적으로 OCF₃, CF₃, F, Cl 및 CN으로부터 선택되는, 화합물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
Sp¹이 -(CH₂)_o-이고, o가 1, 3 또는 5 내지 15의 정수인, 화합물.
액정 매질에서 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 바이메소제닉 화합물의 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 화합물을 포함하는 액정 매질.
제8항에 있어서,
하나 이상의 하기 화학식 II의 화합물을 추가로 포함하는 액정 매질:
[화학식 II]
R³¹-MG³¹-X³¹-Sp³-X³²-MG³²-R³²
상기 식에서,
R³¹ 및 R³²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN, NCS, 또는 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 산소 원자가 서로 직접 연결되지 않도록 각각의 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH-, -CH=CF-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
MG³¹ 및 MG³²는 각각 독립적으로 메소제닉 기이고,
Sp³는 5 내지 40개의 C 원자를 포함하는 스페이서 기이되, 하나 이상의 비인접 CH₂ 기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
X³¹ 및 X³²는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH₂CH₂-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- 또는 단일결합이다.
액정 소자에서 제8항 또는 제9항에 따른 액정 매질의 용도.
2개 이상의 성분을 포함하되, 그 중 하나 이상이 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물인, 액정 매질을 포함하는 액정 소자.
제11항에 있어서,
플렉소일렉트릭 소자인 액정 소자.