KR20180041242A - 액정 매질, 고주파 기술용 컴포넌트 및 메소제닉 화합물 - Google Patents

액정 매질, 고주파 기술용 컴포넌트 및 메소제닉 화합물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 Ⅰ의 화합물로 이루어진 성분 A를 포함하는 액정 매질, 및 상응하는 신규의 메소제닉 화합물 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 액정 매질의 용도, 특히 고주파 기술용 컴포넌트에서의 용도 및 본 발명에 따른 매질을 함유하는 상기 유형의 컴포넌트, 및 이들 컴포넌트의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 컴포넌트는 특히 마이크로파 및 밀리미터파 어레이 안테나용 마이크로파 및 밀리미터파 영역의 위상 천이기, 특히 소위 조정가능한 "리플렉트어레이(reflectarray)"에 적합하다.
[화학식 I]
Figure pat00244

상기 식에서, 변수들은 특허청구범위 및 명세서에 기재된 각각의 의미를 갖는다.

Description

액정 매질, 고주파 기술용 컴포넌트 및 메소제닉 화합물{LIQUID-CRYSTALLINE MEDIA, COMPONENTS FOR HIGH-FREQUENCY TECHNOLOGY, AND MESOGENIC COMPOUNDS}
본 발명은 액정 매질, 특히 마이크로파 또는 밀리미터파 영역에서 작동되는 고주파 기술용 액정 매질, 특히 고주파 장치용 컴포넌트, 특히 안테나, 특히 기가헤르츠 영역 및 테라헤르츠 영역용 안테나에 관한 것이다. 상기 컴포넌트는, 예를 들어 조정가능한 위상-배열(phased-array) 안테나 또는 리플렉트어레이(reflectarray)에 기초한 마이크로파 안테나의 조정가능한 셀을 위한 마이크로파의 위상 천이(phase shifting)를 위한 특정의 액정 화합물 또는 이로 구성된 액정 매질을 이용한다.
액정 매질은 정보를 표시하기 위해 전기-광학 디스플레이(액정 디스플레이 - LCD)에서 오래전부터 사용되어 왔다.
중심 페닐렌 고리에 추가적인 알킬 치환기를 갖는, 트라이페닐다이아세틸렌으로도 공지된, 비스톨란(bistolan) 화합물은 당해 분야의 숙련자에게 충분히 공지되어 있다.
예를 들면, 문헌[Wu, S.-T., Hsu, C.-S. and Shyu, K.-F., Appl. Phys. Lett., 74 (3), (1999), pages 344-346]에서는 하기 화학식의 측부 메틸 기를 함유하는 다양한 액정 매질의 비스톨란 화합물을 개시하고 있다.
Figure pat00001
측부 메틸 기를 함유하는 액정 비스톨란 화합물 외에, 문헌[Hsu, C. S., Shyu, K. F., Chuang, Y. Y. and Wu, S.-T., Liq. Cryst., 27 (2) (2000), pages 283-287]에서는 또한 측부 에틸 기를 함유하는 상응하는 화합물을 개시하고 있고, 특히 광학적으로 위상 배열된 액정 중에서의 이의 용도를 제안하고 있다.
문헌[Dabrowski, R., Kula, P., Gauza, S., Dziadiszek, J., Urban, S. and Wu, S.-T., IDRC 08, (2008), pages 35-38]에서는 하기 화학식의 강한 양성 유전율의 아이소티오시아나토비스톨란 화합물 외에, 중심 고리에 측부 메틸 기가 있거나 없는 중성 유전율의 비스톨란 화합물을 개시하고 있다.
Figure pat00002
예를 들면, 하기 화합물과 같이 3개의 C-C 삼중 결합을 함유하는 화합물은 JP 2003-207631 A에 언급되어 있으며, 광학 필름, 편광기 및 광 산란형 액정에서의 용도를 제안하고 있다.
Figure pat00003
그러나, 최근에 액정 매질은 또한, 예를 들면 DE 10 2004 029 429 A 및 JP 2005-120208 (A)에 개시된 바와 같이 마이크로파 기술용 콤포넌트에서의 용도가 제안되고 있다.
고주파 기술에서 액정 매질의 산업적으로 중요한 적용은, 가변 전압에 의해, 특히 기가헤르츠 영역 및 테라헤르츠 영역을 위해 조절될 수 있는 이들의 유전적 특성에 기초한다. 이는 임의의 움직이는 부분을 포함하지 않는 조정가능한 안테나 구조를 가능하게 한다(문헌[Gaebler, A., Moessinger, A., Goelden, F., et al., "Liquid Crystal-Reconfigurable Antenna Concepts for Space Applications at Microwave and Millimeter Waves", International Journal of Antennas and Propagation, Volume 2009, Article ID 876989, (2009), pages 1-7, DOI:10.1155/2009/876989]).
문헌[Penirschke, A., Muller, S., Scheele, P., Weil, C., Wittek, M., Hock, C. and Jakoby, R.: "Cavity Perturbation Method for Characterisation of Liquid Crystals up to 35　GHz", 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]은 특히 9 GHz의 주파수에서 공지의 단일 액정 물질 K15(4-n-펜틸-4'-시아노바이페닐 또는 PP-5-N이라고도 함, 독일 메르크 카게아아(Merck KGaA))의 특성을 기재하고 있다.
DE 10 2004 029 429 A에서는 마이크로파 기술, 특히 위상 천이기(phase shifter)에서 액정 매질의 사용을 기재하고 있다. DE 10 2004 029 429 A에서는 상응하는 주파수 범위에서의 액정 매질의 특성에 대해서 이미 조사하였다.
고주파 기술에 사용하기 위해, 특히 지금까지의 것과는 특이하며 비-통상적인 특성 또는 특성들의 조합을 갖는 액정 매질이 요구된다.
문헌[A. Gaebler, F. Goelden, S. Muller, A. Penirschke and R. Jakoby "Direct Simulation of Material Permittivites using an Eigen-Susceptibility Formulation of the Vector Variational Approach", 12MTC　2009 - International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467]에서는 공지의 액정 혼합물 E7(독일 메르크 카게아아)의 상응하는 특성을 기재하고 있다.
DE 10 2004 029 429 A에서는 마이크로파 기술, 특히 위상 천이기에서의 액정 매질의 사용을 기재하고 있다. DE 10 2004 029 429 A에서는 상응하는 주파수 범위에서의 액정 매질의 특성에 대해서 이미 조사하였다. 또한, 이 문헌에서는
Figure pat00004
외에 하기 화학식의 화합물을 포함하는 액정 매질을 기재하고 있다:
Figure pat00005
.
예를 들면, 발간용으로 제출한 문헌[A. Lapanik, "Single compounds and mixtures for microwave applications, Dielectric, microwave studies on selected systems", dissertation, Technical University of Darmstadt, 2009, (D17)], [A. Lapanik, F. Golden, S. Muller, A. Penirschke, R. Jakoby and W. Haase, Frequenz, "Highly birefringent nematic mixtures at room temperature for microwave applications"], [A. Lapanik, F. Golden, S. Muller, R. Jakoby and W. Haase, Journal of Optical Engineering] 및 지금까지 비공개된 특허출원 DE　10　2009　051　892.4, DE　10　2010　025　572.6, DE　10　2010　045　370.6 및 DE　10　2010　051　508.0]에서는 고주파 기술용 컴포넌트에서의 하기 화학식의 화합물을 포함하는 액정 매질의 사용에 대해 제안하고 있다:
Figure pat00006
.
그러나, 현재까지 공지된 조성물들은 심각한 단점을 지니고 있다. 다른 결함 외에도, 상기 조성물의 대부분은 불리하게 높은 손실 및/또는 부적당한 위상 천이 또는 부적당한 물질 품질(η)을 초래한다.
따라서, 개선된 특성을 갖는 신규의 액정 매질이 필요하다. 특히, 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역에서의 손실이 감소되어야 하고 물질 품질의 개선이 필요하다.
또한, 액정 매질 및 이에 따른 컴포넌트의 저온 거동에서의 개선에 대한 요구가 있다. 또한, 작동 특성 및 수명(shelf life) 모두에서의 개선이 필요하다.
따라서, 상응하는 실제 용도에 적합한 특성을 갖는 액정 매질이 상당히 요구된다.
놀랍게도, 본 발명에서는, 선택된 액정 매질을 사용하는 경우, 종래 기술의 물질에서의 단점을 갖지 않거나 적어도 상당히 감소된 정도로만 갖는 고주파 기술용 컴포넌트를 달성할 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 하기 화학식 Ⅰ의 화합물을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다:
[화학식 Ⅰ]
Figure pat00007
상기 식에서,
Figure pat00008
는
Figure pat00009
이고,
바람직하게는
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
특히 바람직하게는
Figure pat00013
이고,
L1은 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬, 또는 탄소수 4 내지 6의 사이클로알케닐, 바람직하게는 CH3, C2H5, n-C3H7 (-(CH2)2CH3), i-C3H7 (-CH(CH3)2), 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로헥실, 사이클로펜트-1-에닐 또는 사이클로헥스-1-에닐이고, 특히 바람직하게는 CH3, C2H5, 사이클로프로필 또는 사이클로부틸이고,
X1은 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로겐, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고, 특히 바람직하게는 H 또는 F이고, 특히 매우 바람직하게는 F이고,
R11 내지 R14는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고, 다르게는 R13 및 R14 중 하나 또는 둘 다는 H이고,
바람직하게는 R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 또는 각각 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬이고,
특히 바람직하게는 R11은 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬, 또는 각각 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬이고,
특히 바람직하게는 R12는 각각 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시이고,
바람직하게는 R13 및 R14는 H, 탄소수 1 내지 5의 비플루오르화된 알킬, 탄소수 3 내지 7의 비플루오르화된 사이클로알킬 또는 사이클로알케닐, 탄소수 4 내지 12의 비플루오르화된 알킬사이클로헥실 또는 비플루오르화된 사이클로헥실알킬, 또는 탄소수 5 내지 15의 비플루오르화된 알킬사이클로헥실알킬, 특히 바람직하게는 사이클로프로필, 사이클로부틸 또는 사이클로헥실, 특히 매우 바람직하게는 R13 및 R14 중 하나 이상은 n-알킬, 특히 바람직하게 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고 다른 하나는 H 또는 n-알킬, 특히 바람직하게는 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 고주파 기술용 또는 전자기 스펙트럼의 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역용 컴포넌트에 사용하기에 매우 적합하다. 본 발명은 상기 매질의 상기 용도 또는 이들 컴포넌트에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 바람직한 실시양태에서, 고주파 기술용 컴포넌트는 1, 2 또는 그 이상의 화학식 Ⅰ의 화합물로 구성된 성분 A를 포함하는 액정 매질을 함유한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에 따르면, 고주파 기술용 컴포넌트는, 제 1 성분인, 하나 이상의 상기 화학식 Ⅰ의 화합물로 이루어진 성분 A, 및 하기 정의된 성분 B 내지 E의 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 포함하는 액정 매질을 함유한다:
· 10.0 이상의 유전 이방성을 갖는 강한 양성 유전율의 성분 B,
· - 5.0 이하의 유전 이방성을 갖는 강한 음성 유전율의 성분 C,
· - 5.0 초과 10.0 미만의 범위의 유전 이방성을 갖고 7개 이상, 바람직하게는 8개 이상의 5- 또는 6-원 고리를 갖는 화합물로 이루어진 추가 성분 D, 및
· - 5.0 초과 10.0 미만의 범위의 유전 이방성을 갖고 6개 이하의 5- 또는 6-원 고리를 갖는 화합물로 이루어진 추가 성분 E.
5-원 고리의 전형적인 예는
Figure pat00014
,
Figure pat00015
등이다.
6-원 고리의 전형적인 예는
Figure pat00016
및
Figure pat00017
이다.
또한, 5- 및 6-원 고리는 이종 고리뿐만 아니라 포화되거나 부분적으로 포화된 고리를 포함한다.
본원의 목적을 위해, 상기 고리들 중 2개로 이루어진, 예를 들면
Figure pat00018
및
Figure pat00019
과 같이, 2개의 5-원 고리, 1개의 5-원 고리와 1개의 6-원고리, 또는 2개의 6-원 고리로 이루어진, 축합된 고리 시스템은, 성분 A 또는 D에 대한 화합물의 배분에서 하나의 5- 또는 6-원 고리로서 계수된다.
마찬가지로, 예를 들면
Figure pat00020
Figure pat00021
및
Figure pat00022
과 같이, 상기 고리들 3개 이상의 조합이 분자에 종방향으로 혼입된 축합된 고리 시스템은, 2개의 5- 또는 6-원 고리로서 계수된다.
그에 반해서, 예를 들면
Figure pat00023
과 같이, 분자에 횡방향으로 혼입된 축합된 고리 시스템은 하나의 5- 또는 6-원 고리로서 계수된다.
본 발명은 또한 바로 앞에서 기술한 액정 매질과 후술되는 액정 매질, 및 전기-광학 디스플레이, 특히 고주파 기술용 컴포넌트에서의 이들의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 I-1 내지 I-4의 화합물, 바람직하게는 화학식 I-1 및/또는 I-2 및/또는 I-3 및/또는 I-4의 화합물, 바람직하게는 화학식 I-1 및 I-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00024
상기 식에서,
L1은 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 2 내지 6의 알케닐, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬, 또는 탄소수 4 내지 6의 사이클로알케닐, 바람직하게는 CH3, C2H5, n-C3H7, (-(CH2)2CH3), i-C3H7 (-CH(CH3)2), -CH=CH2, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로펜트-1-에닐 또는 사이클로헥스-1-에닐, 및 특히 바람직하게는 CH3, C2H5, 사이클로프로필 또는 사이클로부틸이고,
X1은 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로겐, 바람직하게는 H, F 또는 Cl이고, 특히 바람직하게는 H, F 또는 CH3이고, 더욱더 바람직하게는 H 또는 F이고, 특히 매우 바람직하게는 F이고,
다른 변수들은 화학식 I에 대해 상기 기재된 각각의 의미들을 갖고, 바람직하게는
R11은 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬이고,
R12는 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알콕시이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 I-1a-1 내지 I-1a-12 및 I-1b-1 내지 I-1b-12의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 I-1의 화합물을 포함한다:
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
상기 식에서,
변수들은 화학식 I-1에 대해 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 7의 알킬 라디칼, 예를 들면 프로필 또는 헥실 라디칼이거나, 또는 각각 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실 라디칼이다.
본 발명의 특히 매우 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 바람직하게는 화학식 I-1a-2, I-1a-5, I-1a-7, I-1a-8, I-1a-9, I-1a-10, I-1b-5, I-1b-7, I-1b-8, I-1b-9, 및 I-1b-10의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하며, 여기서 변수들은 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 탄소수 1 내지 6의 비플루오르화된 알콕시이고, 특히 바람직하게는
R11 및 R12 중 하나는 알킬이고, 다른 하나는 알킬 또는 알콕시이고,
특히 매우 바람직하게는 R11 및 R12는 서로 다른 의미를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I-2의 화합물을 포함하고, 여기서 바람직하게는
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 7의 알킬 라디칼, 예를 들면 프로필 또는 헥실 라디칼이거나, 또는 각각 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실 라디칼이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 바람직하게는 하기 화학식 I-3a-1 내지 I-3a-3 및 I-3b-1 내지 I-3b-3, 바람직하게는 I-3a-2 및 I-3b-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 I-3의 화합물을 포함한다:
Figure pat00029
상기 식에서, 변수들은 화학식 I-3에 대해 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 7의 알킬 라디칼, 예를 들면 프로필 또는 헥실 라디칼이거나, 또는 각각 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실 라디칼이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 바람직하게는 하기 화학식 I-4a-1 내지 I-4a-3 및 I-4b-1 내지 I-4b-3, 바람직하게는 I-4b-2의 화합물들의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 I-4의 화합물을 포함한다:
Figure pat00030
상기 식에서, 변수들은 화학식 I-4에 대해 상기 기재된 의미들을 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 7의 알킬 라디칼, 예를 들면 프로필 또는 헥실 라디칼이거나, 또는 각각 프로필, 부틸, 펜틸 또는 헥실 라디칼이다.
화학식 I-1a의 화합물은 유리하게는 하기 예시적 합성으로부터 명백한 바와 같이 제조될 수 있다(반응식 1 내지 4):
[반응식 1] 화학식 I의 화합물(대칭적)의 예시적 합성
Figure pat00031
[반응식 2] 화학식 I의 화합물(대칭적)의 예시적 합성
Figure pat00032
[반응식 3] 화학식 I의 화합물(비대칭적)의 예시적 합성
Figure pat00033
[반응식 4] 화학식 I의 화합물(비대칭적)의 예시적 합성
Figure pat00034
화학식 I-1b의 화합물은 유리하게는 하기 일반적 반응식(반응식 5 내지 11)에 따라 수득될 수 있다. 변수들 L1, R11, R12 및 X1은 상기 및 하기 정의된 바와 같다. R은 R11 또는 R12의 의미를 갖는다.
[반응식 5] (비대칭적 치환)
Figure pat00035
[반응식 6] (비대칭적 치환)
Figure pat00036
반응식 7 내지 11은 다양하게 치환된 중심 고리의 합성을 나타낸다. 여기서 페닐알키닐 라디칼은 임의의 목적하는 치환된 페닐알키닐 라디칼로 일반화될 수 있다.
[반응식 7]
Figure pat00037
[반응식 8]
Figure pat00038
[반응식 9]
Figure pat00039
[반응식 10]
Figure pat00040
[반응식 11]
Figure pat00041
화학식 I-2의 화합물은 유리하게는 하기 예시적 합성(반응식 12)으로부터 명백한 바와 같이 제조될 수 있다:
[반응식 12] 화학식 I-2의 화합물(비대칭적)의 예시적 합성(여기서, R은 R11에 상응하게 정의되고, R'은 R12에 상응하게 정의된다)
Figure pat00042
1,4-다이브로모나프탈렌을 할로겐-금속 치환 반응시켜 1-요오도-4-브로모나프탈렌으로 변환시킨다. 이를 먼저 소노가시라(Sonogashira) 커플링에서 단일작용화된 아세틸렌-가교결합 화합물로 선택적으로 변환시키고, 이때 2개의 아세틸렌 가교기를 갖는 화학식 I의 표적 화합물을 수득한다. 2개의 R 기가 동일한 경우, 아세틸렌 화합물의 2개의 균등물과의 커플링을 요오드화 대신에 바로 수행할 수 있다.
화학식 I-3 및 I-4의 화합물은 유리하게는 하기 일반적 반응식(반응식 13)에 따라 수득될 수 있다.
[반응식 13] 화학식 I-3 및 I-4의 화합물(대칭적)의 예시적 합성(여기서, R은 R11 또는 R12의 의미를 갖는다)
Figure pat00043
성분 A 이외에, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 2개의 성분 B 및 C로부터 선택된 성분 및 임의로 추가의 성분 D 및/또는 성분 E를 포함한다.
본 발명에 따른 매질은, 성분 A 내지 E로 이루어진 군으로부터 선택된, 바람직하게는 2, 3 또는 4개, 특히 바람직하게는 2 또는 3개의 성분을 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는
성분 A 및 성분 B, 또는
성분 A, 성분 B 및 성분 D 및/또는 E, 또는
성분 A 및 성분 C, 또는
성분 A, 성분 B 및 성분 C, 또는
성분 A, 성분 C 및 성분 D 및/또는 E를 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게 성분 B를 포함하고 성분 C를 포함하지 않거나, 또는 그 반대이다.
강한 양성 유전율의 성분 B는 바람직하게는 20.0 이상, 더욱 바람직하게는 25.0 이상, 특히 바람직하게는 30.0 이상, 특히 매우 바람직하게는 40.0 이상의 유전 이방성을 갖는다.
강한 음성 유전율의 성분 C는 -7.0 이하, 더욱 바람직하게는 -8.0 이하, 특히 바람직하게는 -10.0 이하, 특히 매우 바람직하게는 -15.0 이하의 유전 이방성을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 성분 B는 하기 화학식 ⅡA 및 ⅡB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00044
상기 식에서,
R21은 각각 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 또는 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬, 특히 바람직하게는 n-알킬이고,
R22는 H, 또는 각각 탄소수 1 내지 5, 바람직하게는 1 내지 3, 특히 바람직하게는 3의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시이고,
Figure pat00045
및
Figure pat00046
는 서로 독립적으로, 이들이 1회 초과로 발생하는 경우, 이들 또한, 각각의 경우에 서로 독립적으로,
Figure pat00047
또는
Figure pat00048
이고, 바람직하게는
Figure pat00049
또는
Figure pat00050
이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 또는 2이고, 바람직하게는 (n+m)은 3 또는 4이고, 특히 바람직하게는 n은 2이고,
X2는 F, Cl,-CF3 또는 -OCF3, 바람직하게는 F 또는 Cl, 특히 바람직하게는 F이고,
Y2는 F, Cl, -CF3, -OCF3 또는 CN, 바람직하게는 CN이고,
Z2는 H 또는 F이다.
바람직한 화학식 ⅡA의 화합물은 하기 하위 화학식 ⅡA-1의 화합물이다:
Figure pat00051
상기 식에서, R21은 상기 정의된 의미를 갖는다.
바람직한 화학식 ⅡB의 화합물은 하기 하위 화학식 ⅡB-1 및 ⅡB-2의 화합물이다:
Figure pat00052
상기 식에서, R21, R22 및 X2는 상기 정의된 각각의 의미를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 성분 C는 하기 화학식 ⅢA 및 ⅢB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pat00053
상기 식에서,
R31 및 R32는, 서로 독립적으로, 화학식 ⅡA의 R21에 대해 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 R31은 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고, R32는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R31 및 R32)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1)이다.
바람직한 화학식 ⅢB의 화합물은 하기 하위 화학식 ⅢB-1 및 ⅢB-2의 화합물이다:
Figure pat00054
상기 식에서,
n 및 m은 각각 상기 화학식 ⅢB에 대해 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는, 서로 독립적으로, 1 내지 7의 범위의 정수이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 성분 D는 하나 이상의 하기 화학식 Ⅳ의 화합물을 포함한다:
[화학식 Ⅳ]
Figure pat00055
상기 식에서,
R41 및 R42는, 서로 독립적으로, 화학식 Ⅰ의 R11에 대해 상기 정의된 의미들 중 하나를 갖고,
L41 내지 L44는 각각의 경우, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 5의 알킬, F 또는 Cl이고,
p는 7 내지 14, 바람직하게는 8 내지 12, 특히 바람직하게는 9 내지 10의 범위의 정수이고, 바람직하게는
L41 내지 L44 중 2개 이상의 치환기는 H 이외의 의미를 갖고,
R41은 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R42는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ 내지 Ⅸ의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어진 추가의 성분 E를 추가로 포함한다:
Figure pat00056
상기 식에서,
L51은 R51 또는 X51이고,
L52는 R52 또는 X52이고,
R51 및 R52는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비플루오르화된 알케닐이고,
X51 및 X52는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 플루오르화된 알케닐, 비플루오르화되거나 플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화되거나 플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 플루오르화된 알콕시, 플루오르화된 알케닐옥시, F 또는 Cl이고,
Figure pat00057
내지
Figure pat00058
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00059
또는
Figure pat00060
이고, 바람직하게는
Figure pat00061
또는
Figure pat00062
이고,
L61은 R61이고, Z61 및/또는 Z62가 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-인 경우, 다르게는 또한 X61이고,
L62는 R62이고, Z61 및/또는 Z62가 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-인 경우, 다르게는 또한 X62이고,
R61 및 R62는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비플루오르화된 알케닐이고,
X61 및 X62는, 서로 독립적으로, F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 내지 7의 플루오르화된 알케닐, 알케닐옥시 또는 알콕시알킬, 바람직하게는 -NCS이고,
Z61 및 Z62 중 하나는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C=C이고, 다른 하나는 독립적으로 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들 중 하나는 -C=C- 또는 트랜스-CH=CH-이고, 다른 하나는 단일 결합이고,
Figure pat00063
내지
Figure pat00064
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00065
또는
Figure pat00066
, 바람직하게는
Figure pat00067
또는
Figure pat00068
이고,
L71은 R71 또는 X71이고,
L72는 R72 또는 X72이고,
R71 및 R72는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비플루오르화된 알케닐이고,
X71 및 X72는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 플루오르화된 알케닐, 비플루오르화되거나 플루오르화된 알케닐옥시, 또는 비플루오르화되거나 플루오르화된 알콕시알킬, 바람직하게는 플루오르화된 알콕시, 플루오르화된 알케닐옥시, F 또는 Cl이고,
Z71 내지 Z73은, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상은 단일 결합이고, 특히 바람직하게는 모두 단일 결합이고,
Figure pat00069
내지
Figure pat00070
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00071
또는
Figure pat00072
이고, 바람직하게는
Figure pat00073
또는
Figure pat00074
이고,
R81 및 R82는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알케닐, 알케닐옥시 또는 알콕시알킬, 바람직하게는 비플루오르화된 알킬 또는 알케닐이고,
Z81 및 Z82 중 하나는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C=C-이고, 다른 하나는 독립적으로 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들 중 하나는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-이고, 다른 하나는 단일 결합이고,
Figure pat00075
는
Figure pat00076
이고,
Figure pat00077
및
Figure pat00078
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00079
또는
Figure pat00080
이고,
L91은 R91 또는 X91이고,
L92는 R92 또는 X92이고,
R91 및 R92는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비플루오르화된 알케닐, 알케닐옥시 또는 알콕시알킬, 바람직하게는 비플루오르화된 알킬 또는 알케닐이고,
X91 및 X92는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, -NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시이고, 탄소수 2 내지 7의 플루오르화된 알케닐, 비플루오르화되거나 플루오르화된 알케닐옥시, 또는 비플루오르화되거나 플루오르화된 알콕시알킬이고, 바람직하게는 플루오르화된 알콕시, 플루오르화된 알케닐옥시, F 또는 Cl이고,
Z91 내지 Z93은, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상은 단일 결합이고, 특히 바람직하게는 모두 단일 결합이고,
Figure pat00081
는
Figure pat00082
또는
Figure pat00083
이고,
Figure pat00084
내지
Figure pat00085
는, 서로 독립적으로,
Figure pat00086
또는
Figure pat00087
이고, 상기 화학식 ⅢA의 화합물은 화학식 Ⅵ의 화합물로부터 제외된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-1 내지 Ⅴ-3의 화합물, 바람직하게는 Ⅴ-1 및/또는 Ⅴ-2 및/또는 Ⅴ-3의 화합물, 바람직하게는 화학식 Ⅴ-1 및 Ⅴ-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 Ⅴ의 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00088
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅴ에 정의된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
R51은 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐이고,
R52는 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬, 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐 또는 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알콕시이고,
X51 및 X52는, 서로 독립적으로, F, Cl, -OCF3, -CF3, -CN, -NCS 또는 -SF5, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CN이다.
화학식 Ⅴ-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-1a 내지Ⅴ-1d의 화합로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 이들 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00089
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅴ-1에 정의된 각각의 의미를 갖고, 이때
Y51 및 Y52는, 각각의 경우에 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는
R51은 알킬 또는 알케닐이고,
X51은 F, Cl 또는 -OCF3이다.
화학식 Ⅴ-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-2a 내지 Ⅴ-2e의 화합물 및/또는 하기 화학식 Ⅴ-2f 및 Ⅴ-2g의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 이들 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00090
상기 각각의 경우에 화학식 Ⅴ-2a의 화합물은 화학식 Ⅴ-2b 및 Ⅴ-2c의 화합물로부터 제외되고, 화학식 Ⅴ-2b의 화합물은 화학식 Ⅴ-2c의 화합물로부터 제외되고, 화학식 Ⅴ-2e의 화합물은 화학식 Ⅴ-2f의 화합물로부터 제외되고, 이때 변수는 상기 화학식 Ⅴ-1에 정의된 각각의 의미를 갖고, 이때,
Y51 및 Y52는, 각각의 경우에 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는
R51은 알킬 또는 알케닐이고,
X51은 F, Cl 또는 -OCF3이고, 바람직하게는
Y51 및 Y52 중 하나는 H이고, 다른 하나는 H 또는 F이고, 바람직하게는 똑같이 H이다.
화학식 Ⅴ-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-3a의 화합물이다:
Figure pat00091
V-3a
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅴ-1에 정의된 의미를 갖고, 이때 바람직하게는
X51은 F 또는 Cl, 바람직하게는 F이고,
X52는 F, Cl 또는 -OCF3, 바람직하게는 -OCF3이다.
본 발명의 더욱더 바람직한 실시양태에서, 화학식 Ⅴ의 화합물은 화학식 Ⅴ-1a 내지 Ⅴ-1d의 화합물, 바람직하게는 화학식 Ⅴ-1c 및 Ⅴ-1d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다.
화학식 Ⅴ-1a의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-1a-1 및 Ⅴ-1a-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00092
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 7의 범위, 바람직하게는 1 내지 5의 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 7의 범위의 정수이다.
화학식 Ⅴ-1b의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-1b-1의 화합물이다:
Figure pat00093
V-1b-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이다.
화학식 Ⅴ-1c의 화합물이 바람직하게는 하기 화학식 Ⅴ-1c-1 내지 Ⅴ-1c-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 화학식 Ⅴ-1c-1 및 Ⅴ-1c-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00094
상기 식에서,
R51은 상기에 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이다.
화학식 Ⅴ-1d의 화합물은 바람직하게는 화학식 Ⅴ-1d-1 및 Ⅴ-1d-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 화학식 Ⅴ-1d-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00095
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이다.
화학식 Ⅴ-2a의 화합물은 바람직하게는 화학식 Ⅴ-2a-1 및 Ⅴ-2a-2의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 화학식 Ⅴ-2a-1의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅴ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00096
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
특히 화학식 Ⅴ-2a-1의 경우, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 (CnH2n +1 및 CmH2m+1), (CnH2n +1 및 O-CmH2m +1), (CH2=CH-(CH2)Z 및 CmH2m +1), (CH2=CH-(CH2)Z 및 O-CmH2m+1) 및 (CnH2n +1 및 (CH2)Z-CH=CH2)이다.
화학식 Ⅴ-2b의 바람직한 화합물은 하기 화학식 Ⅴ-2b-1의 화합물이다:
Figure pat00097
Ⅴ-2b-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅴ-2c의 바람직한 화합물은 화학식 Ⅴ-2c-1의 화합물이다:
Figure pat00098
Ⅴ-2c-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅴ-2d의 바람직한 화합물은 화학식 Ⅴ-2d-1의 화합물이다:
Figure pat00099
Ⅴ-2d-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅴ-2e의 바람직한 화합물은 화학식 Ⅴ-2e-1의 화합물이다:
Figure pat00100
Ⅴ-2e-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 O-CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅴ-2f의 바람직한 화합물은 화학식 Ⅴ-2f-1의 화합물이다:
Figure pat00101
Ⅴ-2f-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅴ-2g의 바람직한 화합물은 하기 화학식 Ⅴ-2g-1의 화합물이다:
Figure pat00102
Ⅴ-2g-1
상기 식에서,
R51은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R52는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 O-CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅵ의 화합물은 바람직하게 화학식 Ⅵ-1 내지 Ⅵ-4의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅵ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00103
상기 식에서,
Z61 및 Z62는 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-, 바람직하게는 트랜스-CH=CH-이고, 다른 변수는 상기 화학식 Ⅵ에 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61 및 R62는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐이고,
X62는 F, Cl, -CN 또는 -NCS, 바람직하게는 -NCS이고,
Figure pat00104
내지
Figure pat00105
중 하나는
Figure pat00106
또는
Figure pat00107
이고, 다른 하나는, 서로 독립적으로,
Figure pat00108
Figure pat00109
또는
Figure pat00110
이고, 바람직하게는
Figure pat00111
또는
Figure pat00112
이고, 바람직하게는
R61은 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R62는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
화학식 Ⅵ-1의 화합물은 바람직하게는 화학식 Ⅵ-1a 및 Ⅵ-1b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 화학식 Ⅵ-1a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅵ의 상기 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00113
상기 식에서,
R61은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R62는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R61 및 R62)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1)이고, 화학식 Ⅵ-1a의 경우 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이고 화학식 Ⅵ-1b의 경우 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 O-CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅵ-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅵ-3a의 화합물이다:
Figure pat00114
Ⅵ-3a
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅵ-3에 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 7의 범위, 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
X62는 -F, -Cl, OCF3, -CN 또는 -NCS, 특히 바람직하게는 -NCS이다.
화학식 Ⅵ-4의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅵ-4a의 화합물이다:
Figure pat00115
Ⅵ-4a
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅵ-4에 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 7의 범위, 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
X62는 F, Cl, OCF3, -CN 또는 -NCS, 특히 바람직하게는 -NCS이다.
추가로 바람직한 화학식 Ⅵ의 화합물은 하기 화학식의 화합물이다:
Figure pat00116
상기 식에서,
n은 0 내지 7의 범위, 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이다.
화학식 Ⅶ의 화합물은 바람직하게는 화학식 Ⅶ-1 내지 Ⅶ-6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅶ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00117
상기 식에서,
화학식 Ⅶ-5의 화합물은 화학식 Ⅶ-6의 화합물로부터 제외되고,
변수는 상기 화학식 Ⅶ에 정의된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
R71은 각각 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐이고,
R72는 각각 탄소수 1 내지 7의 비플루오르화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 비플루오르화된 알케닐이고,
X72는 F, Cl 또는 -OCF3, 바람직하게는 F이고, 특히 바람직하게는
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
화학식 Ⅶ-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-1a 내지 Ⅶ-1d의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅶ-1의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00118
상기 식에서,
X72는 화학식 Ⅶ-2의 상기 정의된 의미를 갖고,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 1 내지 7, 바람직하게는 2 내지 6, 특히 바람직하게는 2, 3 또는 5이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이고,
X72는 바람직하게는 F이다.
화학식 Ⅶ-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-2a 및 Ⅶ-2b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅶ-2a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅶ-2의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00119
상기 식에서,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅶ-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-3a의 화합물이다:
Figure pat00120
Ⅶ-3a
상기 식에서,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅶ-4의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-4a의 화합물이다:
Figure pat00121
Ⅶ-4a
상기 식에서,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅶ-5의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-5a 및 Ⅶ-5b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 화학식 Ⅶ-5a의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅶ-5의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00122
상기 식에서,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅶ-6의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅶ-6a 및 Ⅶ-6b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅶ-6의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00123
상기 식에서,
R71은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R72는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
본원에 따른 액정 매질은 바람직하게는 0 내지 40%, 더욱 바람직하게는 0 내지 30%, 특히 바람직하게는 5 내지 25%의 화학식 Ⅷ의 화합물을 포함한다.
화학식 Ⅷ의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅷ-1 내지 Ⅷ-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅷ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00124
상기 식에서,
Y81 및 Y82 중 하나는 H이고, 다른 하나는 H 또는 F이고,
R81은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R82는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅷ-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅷ-1a 내지 Ⅷ-1c의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅷ-1의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00125
상기 식에서,
R81은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R82는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅷ-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅷ-2a의 화합물이다:
Figure pat00126
Ⅷ-2a
상기 식에서,
R81은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R82는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1), (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1) 및 (CH2=CH-(CH2)Z 및 CmH2m +1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅷ-3의 화합물은 바람직하게는 하기 Ⅷ-3a의 화합물이다:
Figure pat00127
Ⅷ-3a
상기 식에서,
R81은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R82는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 Ⅸ의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅸ-1 내지 Ⅸ-3의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅸ의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00128
상기 식에서,
변수는 상기 화학식 Ⅸ 하에 정의된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
Figure pat00129
내지
Figure pat00130
중 하나는
Figure pat00131
이고
R91은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)Z이고,
R92는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1)이다.
본원에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 5 내지 30%, 더욱 바람직하게는 10 내지 25%, 특히 바람직하게는 15 내지 20%의 화학식 Ⅸ의 화합물을 포함한다.
화학식 Ⅸ-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅸ-1a 내지 Ⅸ-1e의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅸ-1의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00132
상기 식에서,
변수는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는
R91은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1이고,
n은 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
X92는 바람직하게는 F 또는 Cl이다.
화학식 Ⅸ-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅸ-2a 및 Ⅸ-2b의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 Ⅸ-2의 화합물은 주로 이들 화합물로 이루어지고, 더욱더 바람직하게는 본질적으로 이들 화합물로 이루어지고, 특히 가장 바람직하게는 완전히 이들 화합물로 이루어진다:
Figure pat00133
상기 식에서,
R91은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)이고,
R92는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m + 1)이다.
화학식 Ⅸ-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 Ⅸ-3a 및 Ⅸ-3b의 화합물이다:
Figure pat00134
상기 식에서,
R91은 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n +1 또는 CH2=CH-(CH2)z이고,
R92는 상기 정의된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m +1, O-CmH2m +1 또는 (CH2)Z-CH=CH2이고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 0 내지 15의 범위, 바람직하게는 1 내지 7의 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 5의 범위의 정수이고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2이다.
이때, (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n +1 및 CmH2m +1) 및 (CnH2n +1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n +1 및 O-CmH2m + 1)이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 3 초과의 유전 이방성을 갖는 하나 이상의 화학식 Ⅴ-1의 양성 유전율의 화합물을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하, 매우 바람직하게는 1% 이하를 포함하고, 특히 절대적으로 단지 2개 이하의 5- 및/또는 6-원 고리를 가진 화합물은 절대로 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 Ⅵ의 화합물을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 매질은 하나 이상의 화학식 Ⅶ의 화합물을 포함한다.
본원에서 화합물에 대해 사용되는 약어(두문자)의 정의는 하기 표 D에 기재되어 있거나 또는 하기 표 A 내지 C로부터 명백하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I-1 및/또는 I-2 및/또는 I-3 및/또는 I-4의 화합물을 포함한다.
액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 바람직하게는 화학식 I-1a-1 내지 I-1a-12, 특히 바람직하게는 화학식 I-1a-2의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 특히 매우 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I-1a-2의 화합물 및 화학식 I-1a-1 및 화학식 I-1a-3 내지 I-3a-12의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 화학식 I-1b-1 내지 I-1b-12 및/또는 I-2 및/또는 I-3 및/또는 I-4의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 화학식 I-1b-1 내지 I-1b-12의 화합물들의 군으로부터 선택된, 특히 바람직하게는 화학식 I-1b-5 및/또는 I-1b-7 및/또는 I-1b-8 및/또는 I-1b-9 및/또는 I-1b-10의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 화학식 I-1a-1 내지 I-1a-12, 바람직하게는 화학식 I-1a-2의 화합물들의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 화학식 I-2 및/또는 I-3 및/또는 I-4의 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I-3의 화합물 및 하나 이상의 화학식 I-1, 바람직하게는 화학식 I-1a, 바람직하게는 화학식 I-1a-2의 화합물 및/또는 화학식 I-1b의 화합물, 및/또는 하나 이상의 화학식 I-2 및/또는 I-4의 화합물을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 액정 매질, 또는 액정 매질의 성분 A는, 하나 이상의 화학식 I-4의 화합물 및 하나 이상의 화학식 I-1, 바람직하게는 화학식 I-1a, 바람직하게는 화학식 I-1a-2, 및/또는 화학식 I-1b의 화합물, 및/또는 하나 이상의 화학식 I-2 및/또는 I-3의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ 및 Ⅴ, 바람직하게는 화학식 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅳ의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물, 또는 화학식 Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ 및 Ⅴ, 바람직하게는 화학식 Ⅰ, Ⅲ 및 Ⅳ의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들 화합물로 주로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 이들 화합물로 본질적으로 이루어지고, 특히 매우 바람직하게는 이들 화합물로 완전히 이루어지는 것을 포함한다.
본원에서, 조성물과 관련하여 "포함하는"이란 표현은 해당 개체, 즉 매질 또는 성분이 바람직하게는 총 농도의 10% 이상, 매우 바람직하게는 20% 이상의 지시된 성분 또는 성분들, 또는 화합물 또는 화합물들을 포함하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, "주로 이루어지는"이란 표현은 해당 개체가 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상의 지시된 성분 또는 성분들, 또는 화합물 또는 화합물들을 포함하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, "본질적으로 이루어지는"이란 표현은 해당 개체가 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 지시된 성분 또는 성분들, 또는 화합물 또는 화합물들을 포함하는 것을 의미한다.
이와 관련하여, "완전히 이루어지는"이란 표현은 해당 개체가 98% 이상, 바람직하게는 99% 이상, 가장 바람직하게는 100.0%의 지시된 성분 또는 성분들, 화합물 또는 화합물들을 포함하는 것을 의미한다.
상기에 명백하게 언급되지 않은 다른 메소제닉(mesogenic) 화합물이 또한 본 발명에 따른 매질에 선택적으로 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 화합물들은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱더 바람직하게는 120℃ 이상, 특히 바람직하게는 150℃ 이상, 특히 가장 바람직하게는 170℃ 이상의 등명점(clearing point)를 갖는다.
본 발명에 따른 매질의 네마틱(nematic) 상은 바람직하게는 적어도 20℃ 이하 90℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이하, 더욱 바람직하게는 적어도 0℃이하 120℃ 이상, 매우 바람직하게는 적어도 -10℃ 이하 140℃ 이상, 특히 적어도 -20℃ 이하 150℃ 이상에 걸쳐있다.
1 kHZ 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 △ε은 바람직하게는 1 이상, 더욱 바람직하게는 2 이상, 가장 바람직하게는 3 이상이다.
589 nm (NaD) 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 △n은 바람직하게는 0.200 이상 내지 0.90 이하, 더욱 바람직하게는 0.250 이상 0.90 이하, 더욱더 바람직하게는 0.300 이상 0.85 이하, 특히 매우 바람직하게는 0.350 이상 0.800 이하의 범위이다.
본원의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질의 △n은 바람직하게는 0.40 이상, 더욱 바람직하게는 0.45 이상이다.
본 발명에 따른 액정 매질에서, 화학식 Ⅰ의 개별 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 10 내지 100%, 더욱 바람직하게는 30 내지 95%, 더욱더 바람직하게는 40 내지 90%, 가장 바람직하게는 50 내지 90%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질이 화학식 ⅡA 및 ⅡB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 화합물을 포함하는 본 발명의 실시양태에서, 추가의 화합물이 바람직하게는 다음과 같이 사용될 수 있다.
화학식 ⅡA 및 ⅡB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 1 내지 30%, 더욱 바람직하게는 2 내지 20%, 더욱더 바람직하게는 3 내지 18%, 가장 바람직하게는 4 내지 16%의 총 농도로 사용된다.
화학식 Ⅳ의 화합물은, 바람직하게는 전체 혼합물의 1 내지 20%, 더욱 바람직하게 2 내지 15%, 더욱더 바람직하게 3 내지 12%, 가장 바람직하게 5 내지 10%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질은 바람직하게는 총 70 내지 100%, 더욱 바람직하게는 80 내지 100%, 매우 바람직하게는 90 내지 100%, 특히 95 내지 100%의 화학식 Ⅰ, ⅡA, ⅡB 및 Ⅳ 내지 Ⅸ의 화합물, 바람직하게는 Ⅰ, ⅡA, ⅡB 및 Ⅳ의 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 이들로 완전히 이루어진다.
액정 매질이 화학식 ⅢA 및 ⅢB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 본 발명의 실시양태에서, 추가 화합물이 바람직하게는 다음과 같이 사용된다.
화학식 ⅢA 및 ⅢB의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물은, 바람직하게는 전체 혼합물의 1 내지 60%, 더욱 바람직하게는 5 내지 55%, 더욱더 바람직하게는 7 내지 50%, 가장 바람직하게는 10 내지 45%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질이 화학식의 ⅢB의 화합물이 아닌, 하나 이상의 화학식 ⅢA의 화합물만 포함하는 경우, 화학식 ⅢA의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 10 내지 60%, 더욱 바람직하게는 20 내지 55%, 더욱더 바람직하게는 30 내지 50%, 매우 바람직하게는 35 내지 45%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질이 화학식의 ⅢA의 화합물이 아닌, 하나 이상의 화학식 ⅢB의 화합물만 포함하는 경우, 화학식 ⅢB의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 5 내지 45%, 더욱 바람직하게는 10 내지 40%, 더욱더 바람직하게는 15 내지 35%, 매우 바람직하게는 20 내지 30%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질이 하나 이상의 화학식 ⅢA의 화합물과 하나 이상의 화학식 ⅢB의 화합물을 모두 포함하는 경우, 화학식 ⅢA의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 5 내지 50%, 더욱 바람직하게는 10 내지 45%, 더욱더 바람직하게는 15 내지 30%, 매우 바람직하게는 20 내지 25%의 총 농도로 사용되고, 화학식 ⅢB의 화합물은 바람직하게는 전체 화합물의 1 내지 35%, 더욱 바람직하게는 5 내지 30%, 더욱더 바람직하게는 7 내지 25%, 매우 바람직하게는 10 내지 20%의 총 농도로 사용된다.
화학식 Ⅳ의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 1 내지 20%, 더욱 바람직하게는 2 내지 15%, 더욱더 바람직하게는 3 내지 12%, 매우 바람직하게는 5 내지 10%의 총 농도로 사용된다.
액정 매질은 바람직하게는 총 70 내지 100%, 더욱 바람직하게는 80 내지 100%, 가장 바람직하게는 90 내지 100%, 특히 95 내지 100%의 화학식 Ⅰ, ⅢA, ⅢB 및 Ⅳ 내지 Ⅸ의 화합물, 바람직하게는 화학식 Ⅰ, ⅢA 및/또는 ⅢB의 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 이들로 주로 이루어지고, 가장 바람직하게는 이들로 완전히 이루어진다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 화학식 Ⅴ의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Ⅵ의 화합물을 포함한다.
본 발명의 추가로 특히 바람직한 실시양태에서, 액정 매질은 하나 이상의 화학식 Ⅴ의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Ⅶ의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 또한 바람직하게는 하나 이상의 화학식 Ⅴ의 화합물, 하나 이상의 화학식 Ⅵ의 화합물 및 하나 이상의 화학식 Ⅷ의 화합물을 포함한다.
본원에 따른 액정 매질이 하나 이상의 화학식 Ⅴ의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 총 10 내지 30%, 바람직하게는 15 내지 25%, 특히 바람직하게는 18 내지 22%이다.
본원에 따른 액정 매질이 하나 이상의 화학식 Ⅵ의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 총 15 내지 35%, 바람직하게는 18 내지 30%, 특히 바람직하게는 22 내지 26%이다.
본원에 따른 액정 매질이 하나 이상의 화학식 Ⅶ의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 총 4 내지 25%, 바람직하게는 8 내지 20%, 특히 바람직하게는 10 내지 14%이다.
본원에 따른 액정 매질이 하나 이상의 화학식 Ⅷ의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 총 15 내지 35%, 바람직하게는 18 내지 30%, 특히 바람직하게는 22 내지 26%이다.
본원에 따른 액정 매질이 하나 이상의 화학식 Ⅸ의 화합물을 포함하는 경우, 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 총 5 내지 25%, 바람직하게는 10 내지 20%, 특히 바람직하게는 13 내지 17%이다.
본원에서, "양성 유전율"이라는 표현은 △ε가 3.0을 초과하는 화합물 또는 성분을 의미하고, "중성 유전율"이라는 표현은 △ε가 -1.5 이상 내지 3.0 이하인 화합물 또는 성분을 의미하고, "음성 유전율"이라는 표현은 △ε가 -1.5 미만인 화합물 및 성분을 의미한다. △ε는 주파수 1kHz 및 20℃에서 측정된다. 각 화합물의 유전 이방성는 네마틱 호스트 혼합물 중 10%의 각각의 개별 화합물의 용액의 결과로부터 결정된다. 각각의 화합물의 호스트 혼합물에 대한 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 상기 시험 혼합물의 정전 용량(capacitance)은 수직 배향(homeotropic alignment)을 가진 셀 및 수평 배향(homogeneous alignment)을 가진 셀 모두에서 결정된다. 상기 두 유형의 셀 두께는 약 20 ㎛이다. 인가된 전압은 주파수 1kHz를 가진 방형파(rectangular wave) 및 전형적으로 0.5 내지 1.0 V의 유효값이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 정전 용량 역치 미만이도록 선택되어야 한다. 이때 하기 정의가 적용된다.
△ε는 (ε∥-ε⊥)이고, ε평균은 (ε∥+ 2ε⊥)/3이다.
양성 유전율의 화합물에 사용된 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-4792이고, 중성 유전율 및 음성 유전율의 화합물에 사용된 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-3086이고, 상기 두 혼합물은 독일 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수되었다. 화합물의 유전율의 절대값은, 관심 화합물의 추가로 인한 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 관심 화합물의 100%의 농도에 외삽된다.
20℃ 측정 온도에서 네마틱 상을 갖은 성분은 그 자체로 측정되며, 모든 다른 것들은 화합물처럼 취급된다.
명시적으로 별도의 언급이 없는 한, 본원에서 "역치 전압"이라는 용어는 광학 역치를 나타내고, 10%의 상대적인 콘트라스트(V10)로 인용되고, "포화 전압"이라는 용어는 광학 포화를 나타내고, 90%의 상대적인 콘트라스트(V90)로 인용된다. 정전 용량의 역치 전압(V0)은, 또한 프레데릭스(Freedericks) 역치(VFr)로 명명되며, 명시적으로 언급한 경우에만 사용된다.
본원에서 제시된 변수의 범위는 명시적으로 달리 명시되지 않는 한 모두가 한계 값을 포함한다.
다양한 범위의 특성을 제시하는 상이한 상한치 및 하한치가 서로 결합되는 경우에는 추가적인 바람직한 범위가 발생한다.
본원 전반에 걸쳐, 달리 명시되지 않는 한 하기의 상태와 정의가 적용된다. 모든 농도는 각각의 전체 혼합물에 대한 중량%로 인용되고, 모든 온도는 섭씨 온도로 인용되고, 모든 온도의 차이는 차이의 정도로 인용된다. 모든 물리적 성질은 달리 명시되지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 측정되고, 20℃ 온도에 대해 인용된다. 광학 비등방성(△n)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(△ε)은 주파수 1kHz에서 결정된다. 역치 전압뿐만 아니라 다른 모든 전자-광학 성질을 독일 메르크 카게아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 측정하였다. △ε의 측정을 위한 시험 셀은 두께가 약 20 ㎛이다. 전극은 1.13 ㎠ 면적과 보호링(guard ring)을 가진 원형 ITO 전극이었다. 배향층은 수직 배향(ε∥)에 대해서는 일본 닛산 케미칼스(Nissan Chemocals)의 SE-1211이고, 수평 배향(ε⊥)에 대해서는 일본 재팬 신세틱 러버(Japan Synthetic Rubber)의 폴리이미드 AL-1054이다. 정전 용량은 0.3 Vrms의 전압을 갖는 사인 파(sine wave)를 사용하여 솔라트론(Solatron) 1260 주파수 응답 분석기를 사용하여 측정하였다. 전자-광학 측정에 사용되는 빛은 백색광이다. 이때, 독일 아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers)로부터 상업적으로 이용할 수 있는 DMS 기기를 이용한 설정이 사용되었다. 특징적인 전압을 수직 관찰 하에 결정하였다. 역치(V10), 중간 그레이(mid-grey) 전압(V50) 및 포화 전압(V90)을 각각 10, 50 및 90% 상대 콘트라스트에 대하여 결정하였다.
액정 매질은 문헌[A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35 GHz", 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]에 기재된 바와 같이 마이크로파 주파수 범위에서 상기 특성에 대해 조사하였다. 또한, 이와 관련하여, 측정 방법이 마찬가지로 상세히 기재된 문헌[A.Gaebler, F. Golden, S. Muller, A. Penirschke and R. Jakoby "Direct Simulation of Material Permittivites...", 12MTC 2009 - International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467] 및 DE 10 2004 029 429 A와 비교한다.
액정을 원통형 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 석영 모세관으로 도입한다. 모세관은 180 ㎛의 내부 반경 및 350 ㎛의 외부 반경을 갖는다. 유효 길이는 2.0 ㎝이다. 충전된 모세관을 19 GHz의 공명 주파수를 가진 원통형 캐버티(cavity)의 중심으로 도입하였다. 상기 캐버티는 길이 11.5 ㎜ 및 반경 6 ㎜이다. 그 후 입력 신호(공급원)를 적용하고, 출력 신호의 결과는 상업적인 벡터 네트워크 분석기를 사용하여 기록하였다. 다른 주파수에 대해서는, 상기 캐비티의 치수를 그에 상응하게 조정하였다.
액정으로 충전된 모세관으로 측정한 것과 액정으로 충전된 모세관 없이 측정한 것 사이의 공명 주파수 및 Q 인자에서의 변화를 문헌[A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35 GHz", 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]에 기재된 바와 같이 방정식 10 및 11에 의해 상응하는 표적 주파수에서 유전율 및 손실 각도를 결정하기 위해 사용한다.
액정의 방향자(director)에 대한 수직 및 수평 성분의 값은 자기장에서의 액정의 배열에 의해 수득된다. 이를 위해, 영구 자석의 자기장이 사용된다. 자기장의 강도는 0.35 테슬라이다. 자석의 배열을 상응하게 설정하고, 그 후 90°에 걸쳐 상응하게 회전시킨다.
바람직한 컴포넌트는 위상 천이기, 버랙터(varactor), 무선 및 라디오파 안테나 어레이, 정합 회로 적응 필터 등이다.
본원에서 용어 "화합물"은, 달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 하나의 화합물 및 복수의 화합물 모두를 의미한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 각각의 경우 적어도 -20 내지 80℃, 바람직하게는 -30 내지 85℃, 특히 가장 바람직하게는 -40 내지 100℃의 네마틱 상을 갖는다. 상기 상은 특히 바람직하게는 120℃ 이상, 바람직하게는 140℃ 이상, 특히 매우 바람직하게는 160℃ 이상까지 확대된다. 이때, 상기 "네마틱 상을 갖는"이란 표현은, 한편으로 상응하는 온도에서 스메틱 상 및 결정화가 저온에서 전혀 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 가열시 네마틱 상으로부터 등명(clearing)이 일어나지 않음을 의미한다. 저온에서의 관찰을 상응하는 온도에서 흐름 점도계에서 수행하고, 100시간 이상 동안 5 ㎛ 두께 층을 갖는 시험 셀에 저장하여 확인하였다.
더욱이, 본 발명에 따른 액정 매질은 가시 범위에서 높은 광학 이방성을 갖는다. 589 ㎚의 복굴절은 바람직하게는 0.20 이상, 특히 바람직하게는 0.25 이상, 특히 바람직하게는 0.30 이상, 특히 더욱 바람직하게는 0.40 이상, 특히 매우 바람직하게는 0.45 이상이다. 또한, 복굴절은 바람직하게는 0.80 이하이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 사용된 액정 매질은 양성 유전 이방성(△ε)을 갖는다. 이는 바람직하게는 1.8 이상 내지 15.0 이하, 더욱 바람직하게는 2.0 이상 내지 10.0 이하, 특히 바람직하게는 3.0 이상 내지 8.0 이하, 특히 가장 바람직하게는 3.5 이상 내지 6.0 이하이다.
사용된 액정 매질이 음성 유전 이방성(△ε)을 갖는 경우, 이는 바람직하게는 -2.5 이하, 특히 바람직하게는 -4.0 이하, 특히 가장 바람직하게는 -5.0 이하이다.
사용된 액정 매질이 음성 유전 이방성(△ε)을 갖는 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 값은 바람직하게는 1.5 이상 내지 15.0 이하, 특히 바람직하게는 1.8 이상 내지 12.0 이하, 특히 가장 바람직하게는 2.0 이상 내지 10.0 이하이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역에서의 높은 비등방성을 특징으로 한다. 복굴절은, 약 8.3 GHz에서, 예를 들면 바람직하게는 0.14 이상, 특히 바람직하게는 0.15 이상, 더욱 바람직하게는 0.20 이상, 더욱더 바람직하게는 0.25 이상, 특히 매우 바람직하게는 0.30 이상이다. 또한, 복굴절은 바람직하게는 0.80 이하이다.
마이크로파 영역에서 유전 이방성은 하기 식으로 정의된다:
△εr ≡(εr ,∥-εr ,⊥⊥)
동조력(tuneability)(τ)은 하기 식으로 정의된다:
τ≡(△εr／εr ,∥)
물질 품질(
Figure pat00135
)은 식 η≡(τ／tanδεr,max.)으로 정의되고, 이때 최대 유전 손실 tanδεr,max 는 max.{tanδεr ,⊥,; tanδεr ,∥}이다.
바람직한 액정 매질의 물질 품질(η)은 6 이상, 바람직하게는 8 이상, 더욱 바람직하게는 10 이상, 더욱 바람직하게는 15 이상, 더욱더 바람직하게는 17 이상, 더욱더 바람직하게는 20 이상, 특히 바람직하게는 25 이상, 특히 매우 바람직하게는 30 이상, 특히 40 이상 또는 심지어 50 이상이다.
상응하는 컴포넌트에서, 바람직한 액정 물질은 15°/dB 이상, 바람직하게는 20°/dB 이상, 바람직하게는 30°/dB 이상, 바람직하게는 40°/dB 이상, 바람직하게는 50°/dB 이상, 특히 바람직하게는 80°/dB 이상, 특히 가장 바람직하게는 100°/dB 이상의 위상 천이기 품질을 갖는다.
그러나, 일부 실시양태에서, 음의 값의 유전 이방성을 갖는 액정이 또한 유리하게 사용될 수 있다.
사용되는 액정은 개별적인 물질 또는 혼합물이다. 이는 바람직하게는 네마틱 상을 갖는다.
용어 "알킬"은 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 직쇄 및 분지쇄 알킬 기는 물론 사이클로알킬 기, 특히 직쇄 기 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸뿐만 아니라 사이클로프로필 및 사이클로헥실을 포함한다. 탄소수 2 내지 10의 기가 일반적으로 바람직하다.
용어 "알케닐"은 탄소수 2 내지 15의 직쇄 및 분지쇄 알케닐 기, 특히 직쇄 기를 포함한다. 특히 바람직한 알케닐 기는 C2-C7-1E-알케닐, C4-C7-3E-알케닐, C5-C7-4-알케닐, C6-C7-5-알케닐 및 C7-6-알케닐, 특히 C2-C7-1E-알케닐, C4-C7-3E-알케닐, C5-C7-4-알케닐이다. 더 바람직한 알케닐 기의 예는 비닐, 1E-프로페닐, 1E-부테닐, 1E-펜테닐, 1E-헥세닐, 1E-헵테닐, 3-부테닐, 3E-펜테닐, 3E-헥세닐, 3E-헵테닐, 4-펜테닐, 4Z-헥세닐, 4E-헥세닐, 4Z-헵테닐, 5-헥세닐, 6-헵테닐 등이다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.
용어 "플루오로알킬"은 바람직하게는 불소 말단을 갖는 직쇄 기, 즉 플루오로메틸, 2-플루오로에틸, 3-플루오로프로필, 4-플루오로부틸, 5-플루오로펜틸, 6-플루오로헥실 및 7-플루오로헵틸을 포함한다. 그러나, 불소의 다른 위치가 제외되지는 않는다.
용어 "옥사알킬" 또는 "알콕시알킬"은 바람직하게는 화학식 CnH2n +1-O-(CH2)m의 직쇄 라디칼을 포함하고, 이때 n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 10의 정수이다. 이때, 바람직하게는 n은 1이고, m은 1 내지 6이다.
비닐 말단 기를 함유하는 화합물 및 메틸 말단 기를 함유하는 화합물은 낮은 회전 점도를 갖는다.
본원에서, 고주파 기술 및 초고주파 기술은 둘 다 1 MHz 내지 100 THz, 바람직하게는 1 GHz 내지 30 THz, 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 10 THz, 특히 바람직하게는 약 5 GHz 내지 5 THz 범위의 주파수를 갖는 적용분야를 의미한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 추가적인 첨가제 및 키랄 도판트를 통상적인 농도로 포함할 수 있다. 상기 추가적인 구성성분의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 6% 범위이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1 내지 3% 범위이다. 본원에서 액정 매질의 액정 성분 및 액정 화합물의 값 및 농도 범위를 언급할 경우, 상기 성분들 및 유사한 첨가제의 농도는 고려하지 않는다.
본 발명에 따른 액정 매질은 복수의 화합물, 바람직하게는 3 내지 30종, 더욱 바람직하게는 4 내지 20종, 가장 바람직하게는 4 내지 15종의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 바람직한 양의 화합물이 보다 대량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 온도가 더 고농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 높은 경우에, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예를 들어 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물(pre-mixture)을 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 바로 사용될 수 있는 혼합물인 소위 "멀티용기" 시스템을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.
모든 온도, 예를 들어 융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S,N) 및 액정의 등명점 T(N,I)은 섭씨로 제시된다. 모든 온도 차이는 차이의 정도로 제시된다.
본 발명 및 특히 하기 실시예에서, 메소제닉 화합물의 구조를 두문자인 약어로 나타내었다. 이들 두문자에서, 화학식들은 하기 표 A 내지 C를 사용하여 다음과 같이 약기된다. 모든 기 CnH2n +1, CmH2m +1 및 ClH2l +1 또는 CnH2n -1, CmH2m -1 및 ClH2l -1은 각각 n, m 또는 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알케닐 기를 나타내고, 이때 n, m 및 l은, 서로 독립적으로, 각각 1 내지 9, 바람직하게는 1 내지 7, 또는 2 내지 9, 바람직하게는 2 내지 7의 정수이다. CoH2o +1은 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 1 내지 4의 직쇄 알킬이고, 또는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 1 내지 4의 분지쇄 알킬이다.
표 A는 화합물의 코어 구조의 고리 요소에 사용되는 코드를 나열한 것이고, 표 B는 연결기를 나타낸 것이다. 표 C는 좌선 또는 우선 말단 기에 대한 코드의 의미를 제공한다. 표 D는 화합물의 예시적인 구조를 화합물 각각의 약어와 함께 나타낸다.
[표 A]
고리 요소
Figure pat00136
Figure pat00137
Figure pat00138
Figure pat00139
Figure pat00140
[표 B]
연결 기
Figure pat00141
[표 C]
말단 기
Figure pat00142
이때, n 및 m은 각각 정수를 나타내고, 3개의 점 "..."은 상기 표의 다른 약어들에 대한 위치 지정자(place-holder)이다.
하기 표는 예시적 구조를 이들의 개별적 약어와 함께 제시한다. 이들은 상기 약어 규칙의 의미를 설명하기 위해 제시된다. 이들 또한 바람직하게 사용되는 화합물들을 나타낸다.
[표 D]
예시적 구조
하기 예시적 구조들은 특히 바람직하게 사용되는 화합물들이다.
성분 A의 화합물의 예
Figure pat00143
Figure pat00144
Figure pat00145
Figure pat00146
Figure pat00147
Figure pat00148
Figure pat00149
성분 B의 화합물의 예
Figure pat00150
성분 C의 화합물의 예
Figure pat00151
성분 E의 화합물의 예
3개의 6-원 고리를 가진 화합물:
Figure pat00152
4개의 6-원 고리를 가진 화합물:
Figure pat00153
사용된 극성 화합물의 예시적 구조:
Figure pat00154
바람직하게 사용된 추가의 중성 화합물의 예시적 구조:
Figure pat00155
사용된 추가의 극성 화합물의 예시적 구조:
Figure pat00156
하기 표 E는, 본 발명에 따른 메소제닉 매질의 안정화제로 사용될 수 있는 예시적 화합물을 나타낸다. 매질 중 이들 및 유사한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 5% 이하이다.
[표 E]
Figure pat00157
Figure pat00158
Figure pat00159
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소제닉 매질이 상기 표 E의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 F는 본 발명에 따른 메소제닉 매질에서 키랄 도판트로 바람직하게 사용될 수 있는 예시적 화합물을 나타낸다.
[표 F]
Figure pat00160
Figure pat00161
Figure pat00162
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 메소제닉 매질은 상기 표 F의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 메소제닉 매질은 바람직하게는 상기 표들의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 표 D의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상, 더욱 바람직하게는 7개 이상, 더욱더 바람직하게는 8개 이상의 상이한 화학식을 갖는 화합물을 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하지만, 어떠한 방식으로도 본 발명을 한정하지 않는다. 그러나, 하기 물리적 특성으로부터 어떤 물질이 수득될 수 있고 그것이 어떤 범위로 변형될 수 있는 지는 당해 분야의 숙련자에게 명확하다. 특히, 바람직하게 달성할 수 있는 다양한 특성들의 조합은 당해 분야의 숙련자들을 위해 충분히 정의되어 있다.
사용되는 아세틸렌을 상업적으로 입수할 수 없는 경우, 이를 표준 실험 절차에 따라 합성한다.
성분 A에 대한 화학식 I의 실시예 화합물
물질 실시예 1
Figure pat00163
위상 순위: C 87℃ N 178.5℃ I; Δn =　0.436; Δε　=　2.8.
물질 실시예 2
Figure pat00164
위상 순위: C 78℃ N 172.3℃ I; Δn =　0.437; Δε　=　2.6.
물질 실시예 3
Figure pat00165
위상 순위: C 107℃ N 211.0℃ I; Δn =　0.464; Δε　=　3.1.
물질 실시예 4
Figure pat00166
위상 순위: C 87℃ N 130.7℃ I; Δn =　0.451; Δε　=　2.1
물질 실시예 5
Figure pat00167
위상 순위: C 57℃ N 151.7℃ I; Δn =　0.445; Δε=　2.0.
물질 실시예 6
Figure pat00168
위상 순위: C 29℃ N 119.2℃ I; Δn =　0.402; Δε=　1.7.
물질 실시예 7
Figure pat00169
위상 순위: Tg -54℃ C 14℃ N 119.2℃ I; Δn =　0.393; Δε=　1.8.
물질 실시예 8
Figure pat00170
위상 순위: C 60℃ N 121.8℃ I; Δn =　0.394; Δε=　1.7.
물질 실시예 9
Figure pat00171
위상 순위: C 81℃ N 160.7℃ I; Δn =　0.432; Δε=　3.2.
물질 실시예 10
Figure pat00172
합성 실시예 10: 1,4-비스(2-(4-부틸페닐)에티닐)-2-사이클로프로필벤젠
10.1) 1,4-다이클로로-2-사이클로프로필벤젠 2
Figure pat00173
20　g(73　mmol)의 1,4-다이클로로-2-요오도벤젠, 9.4　g(110　mmol)의 사이클로-프로필보론산, 32　g(147 mmol)의 칼륨 포스페이트, 421　mg(0.7　mmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(Pd(dba)2) 및 1096　mg(1.5　mmol)의 1,2,3,4,5-펜타페닐-1-(다이-t-부틸포스핀)페로센(CTC-Q-PHOS)을 600　ml의 톨루엔에 용해시키고 100℃에서 밤새 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 톨루엔(100 ml)으로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물을 무색 고체로서 수득하였다.
10.2) 1,4-비스(2-(4-부틸페닐)에티닐)-2-사이클로프로필벤젠 (1)
Figure pat00174
5　g(26　mmol)의 1,4-다이클로로-2-사이클로프로필벤젠, 9.4　g(58　mmol)의 1-n-부틸-4-에티닐-벤젠, 19　g(58　mmol)의 세슘 카보네이트, 69　mg(0.3　mmol)의 비스(아세토니트릴)팔라듐(II) 클로라이드 및 382　mg(0.8　mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이아이소프로필바이페닐을 질소 하에 80 ml의 다이옥산에 용해시키고, 혼합물을 100℃에서 밤새 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터(100 ml)로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하고 에탄올로부터 재결정화하여 표제 화합물 1을 고체로서 수득하였다.
1H-NMR (250 MHz, CDCl3): 7.4-7.08(11H, m); 2.5 (4H, m); 1.6-1.3 (9H, m); 0.96 (6H, m); 0.6-0.4 (4H, m).
위상 순위: C 72℃ N 84.5℃ I; Δn =　0.378; Δε　=　1.5.
물질 실시예 12
Figure pat00175
위상 순위: Tg -43℃ C 46℃ N 86.0℃ I; Δn =　0.379; Δε　=　1.1.
물질 실시예 13
Figure pat00176
합성 실시예13 : 1,4-비스(2-(4-부틸페닐)에티닐)-2-사이클로부틸벤젠 3
Figure pat00177
13.1) 1-(2,5-다이브로모페닐)-사이클로부탄올 4
Figure pat00178
21.09 g(67 mmol)의 1,2,4-트라이브로모벤젠을 질소 하에 먼저 100　ml의 THF에 도입하고 -45℃로 냉각하고, THF 중의 51.54　ml(67　mmol)의 아이소프로필마그네슘 클로라이드/리튬 클로라이드 착체의 용액(1.3 M)을 적가하였다. 1시간 후, 상기 배치(batch)를 -10℃로 가온하고, 이 온도에서 5 ml(66.34　ml)의 사이클로부탄온을 적가하였다. 상기 배치를 해동시키고 포화 NH4Cl 용액을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터로 추출하고, 유기 상을 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 용매를 진공 하에 제거하고, 잔사를 다이클로로메탄을 함유한 실리카 겔을 통해 여과하여 4를 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
13.2) 1,4-다이브로모-2-사이클로부틸벤젠 5
Figure pat00179
14.5 g(47.39 mmol)의 4를 질소 하에 50 ml의 THF에 용해시키고, 35.72 ml(284.4 mmol)의 붕소 트라이플루오라이드/다이에틸 에터 착체를 실온에서 적가하고, 12.54 g(189.6 mmol)의 나트륨 시아노-보로하이드라이드를 수회로 나누어 적가하였다. 상기 배치를 밤새 가열 환류시켰다. 상기 배치를 실온으로 냉각시키고, 포화 NaHCO3 용액을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터로 추출하고, 유기 상을 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 용매를 진공 하에 제거하고, 잔사를 1-클로로부탄을 함유한 실리카 겔을 통해 여과하여 5를 황색 액체로서 수득하였다.
13.3) 1,4-비스(2-(4-부틸페닐)에티닐)-2-사이클로부틸벤젠 3
Figure pat00180
7.8 g(47.0 mmol)의 1-부틸-4-에티닐벤젠을 먼저 질소 하에 100　ml의 THF에 도입하고 -78℃로 냉각시키고, 헥산 중의 리튬 비스(트라이메틸실릴)아마이드의 1 M 용액 63.32 ml(63.20 mmol)를 적가하였다. 1시간 후, 헥산 중의 9-메톡시-9-BBN 1 M 용액 63.22 ml(63.20 mmol)을 첨가하고, 혼합물을 -78℃에서 2시간 동안 교반하였다. 제 2의 장치에서, 먼저 100　ml의 THF 중의 6.8 g(23.45 mmol)의 5, 0.916 g(1.0　mmol)의 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 및 1.64　g(4.0　mmol)의 2-다이사이클로-헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐을 도입하였다. 제 1 용액을 천천히 적가하고, 배치를 밤새 100℃에서 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터(100　ml)로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하고 아이소프로필로부터 재결정화하여 표제 화합물 3을 고체로서 수득하였다.
위상 순위: Tg -39℃ C 69℃ N 70.1℃ I; Δn =　0.359; Δε = 0.9.
물질 실시예 14
Figure pat00181
위상 순위: Tg -36℃ C 57℃ N(?) (7.0)℃ I; Δn =　0.334; Δε　=　-0.1.
물질 실시예 15
Figure pat00182
위상 순위: T g -34℃ C 47℃ N 53.1℃ I; Δn =　0.337; Δε 　=　0.0.
물질 실시예 16
Figure pat00183
합성 실시예 16: 2-사이클로헥실-4-(4-헥실페닐에티닐)-1-(4-프로필페닐-에티닐)-벤젠 6
16.1) 4-클로로-2-사이클로헥실벤젠 트라이플루오로메탄설포네이트 7
Figure pat00184
19 g(90.2 mmol)의 4-클로로-2-사이클로헥실벤젠을 264　ml의 다이클로로메탄에 용해시키고 -5℃로 냉각시키고, 4.64 ml(33.18 mmol)의 트라이에틸아민 및 223 mg(1.8 mmol)의 4-(다이메틸아미노)피리딘을 적가하였다. 배치를 밤새 실온에서 교반하고 다이클로로메탄을 함유한 실리카 겔을 통해 여과하여 생성물 7을 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
16.2) (4-클로로-2-사이클로헥실페닐에티닐)트라이메틸실란 8
Figure pat00185
21 g(61.3 mmol)의 7, 25.8 ml(183.8 mmol)의 트라이메틸실릴아세틸렌, 2.15　g(3　mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드 및 21.2　ml(153.2　mmol)의 트라이에틸아민을 질소 하에 60　ml의 N,N-다이메틸폼아마이드에 용해시키고, 혼합물을 밤새 100℃에서 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터(100 ml)로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 생성물 8을 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
16.3) 4-클로로-2-사이클로헥실-1-에티닐벤젠 9
Figure pat00186
16.6 g(57.1 mmol)의 8을 154 ml의 테트라하이드로푸란에 용해시키고 0℃로 냉각하고, 1　M 용액의 테트라-n-부틸암모늄 플루오라이드(68.48 mmol)를 적가하였다. 배치를 밤새 실온에서 교반하고, 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터로 추출하고, 유기 상을 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 용매를 진공에서 제거하고, 잔사를 헵탄/톨루엔을 함유한 실리카 겔을 통해 여과하여 생성물 9를 수득하고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
16.4) 4-클로로-2-사이클로헥실-1-p-톨릴에티닐벤젠 10
Figure pat00187
6.6 g(30.17 mmol)의 9, 7.28 g(30.17 mmol)의 1-브로모-4-헥실벤젠, 21.63　g(66.39　mmol)의 세슘 카보네이트, 78 mg(0.3 mmol)의 비스(아세토니트릴)팔라듐(II) 클로라이드 및 431 mg(0.9 mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이아이소프로필바이페닐을 질소 하에 90 ml의 다이옥산에 용해시키고 밤새 100℃에서 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터(100 ml)로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다.
16.5) 2-사이클로헥실-4-(4-헥실페닐에티닐)-1-(4-프로필페닐에티닐)-벤젠 6
Figure pat00188
4.5 g(11.87 mmol)의 10, 1.7 g(11.87 mmol)의 1-n-프로필-4-에티닐벤젠, 8.5　g(26.12 mmol)의 세슘 카보네이트, 30 mg(0.1 mmol)의 비스(아세토니트릴)-팔라듐(II) 클로라이드 및 170 mg(0.35 mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이아이소프로필바이페닐을 질소 하에 35 ml의 다이옥산에 용해시키고 100℃에서 밤새 가열하였다. 상기 냉각된 용액에 100 ml의 물을 첨가하고, 혼합물을 메틸 t-부틸 에터(100 ml)로 2회 추출하였다. 합친 유기 상을 물로 세척하고 황산 나트륨으로 건조하고 진공에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 6을 고체로서 수득하였다.
위상 순위: Tg -23℃ I; Δn =　0.294; Δε　=　-0.6.
물질 실시예 17
Figure pat00189
상기 화합물은 실시예 11과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 90℃ N 193.9℃ I; Δn =　0.435; Δε　=　3.0.
물질 실시예 18
Figure pat00190
상기 화합물은 실시예 11과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 53℃ N 143.5℃ I; Δn =　0.401; Δε　=　2.5.
물질 실시예 19
Figure pat00191
상기 화합물은 실시예 11과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: Tg -49 C 32℃ N 126.0℃ I; Δn =　0.373; Δε　=　1.6.
물질 실시예 20
Figure pat00192
물질 실시예 21
Figure pat00193
위상 순위: Tg -45℃ C 60℃ N 89.1℃ I; Δn =　0.348; Δε　=　1.3.
물질 실시예 22
Figure pat00194
위상 순위: Tg -32℃ C 66℃ N (44.1)℃ I; Δn =　0.322; Δε　=　0.6.
물질 실시예 23
Figure pat00195
위상 순위: Tg -37℃ C 52℃ N 78.2℃ I; Δn =　0.339; Δε　=　0.9.
합성 실시예 24
Figure pat00196
단계 24.1
Figure pat00197
25.4　g의 2-브로모-1,4-다이클로로벤젠, 8.9 ml의 요오도에탄 및 13.3 ml의 DMPU를 230 ml의 THF에 용해시키고, THF 중의 16.2 g의 리튬 테트라메틸피페리다이트의 용액을 -70℃에서 적가하였다. -70℃에서 추가 2시간 후, 반응 혼합물을 실온으로 가온하고, 배치를 물을 사용하여 가수분해하고, 추출 작업을 진행하였다. 조질 생성물을 분별 증류에 의해 정제하였다.
b.p.: 73℃/0.1 바(bar). 무색 액체.
단계 24.2
Figure pat00198
다이에틸 에터 중의 메틸리튬 5% 용액 12.5 ml를 25 내지 40℃에서 50 ml의 THF 중의 2.4 g의 무수 아연 브로마이드에 첨가하였다. 이어서, 0.3　g의 PdCl2-dppf, 비스(다이페닐포스피노페로센)-팔라듐 다이클로라이드를 첨가하고, 혼합물을 끓을 때까지 가열하고, 적은 양의 THF에 용해된 단계 1.1로부터의 생성물 4.6 g을 적가하였다. 이어서, 반응 혼합물을 15시간 동안 가열 환류시켰다. 배치를 물을 사용하여 가수분해하고 추출 작업을 진행하였다. 조질 생성물을 크로마토그래피(펜탄/실리카 겔)로 정제하여 무색 액체로서 수득하였다.
단계 24.3
Figure pat00199
2.4 g의 4-부틸페닐아세틸렌을 먼저 30 ml의 THF에 도입하고 -78℃로 냉각하였다. 상기 용액에 헥산 중의 리튬 비스(트라이메틸실릴)아마이드의 1 M 용액 14.3 ml를 적가하고 -78℃에서 1시간 더 반응시켰다. 이어서, 메톡시-9-BBN의 1 M 용액 14.3 ml를 적가하고, 혼합물을 -78℃에서 2시간 더 교반하였다. 제 2의 장치에서, 40 ml의 THF에 용해된 마지막 단계로부터의 생성물 1.0 g을 먼저 0.2 g의 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐 및 0.35　g의 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐을 포함하는 촉매와 함께 도입하고, 제 1 반응으로부터의 반응 용액을 실온에서 첨가하였다. 혼합물을 15시간 동안 가열하여 끓였다. 배치를 물을 사용하여 가수분해하고 추출 작업을 진행하였다. 조질 생성물을 크로마토그래피(펜탄/실리카 겔)로 정제하였다. 펜탄으로부터 재결정화하여 정제된 표제 생성물을 수득하였다.
위상 순위: C 45 N 180 I.
물질 실시예 25
Figure pat00200
상기 화합물은 실시예 24와 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 118 N 222 I; Δn = 0.435; Δε = 2.6.
물질 실시예 26
Figure pat00201
표제 화합물은 실시예 24와 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 41 N 161 I.
물질 실시예 27
Figure pat00202
합성 실시예 27
27.1) 1- 요오도 -4- 브로모나프탈렌의 합성
Figure pat00203
100 g (350 mmol)의 1,4-다이브로모나프탈렌을 먼저 1　l의 THF에 용해시키고 -70℃로 냉각시키고, 235 ml의 n-BuLi(헥산 중의 1.6　M, 370　mmol)을 적가하였다. 1시간 후, 250 ml의 THF 중의 103 g(406 mmol)의 I2를 적가하고, 혼합물을 -70℃에서 2시간 더 교반하고 0℃로 가온하고 50 ml(644 mmol)의 NaHSO3 수용액(w = 39%)을 첨가하여 켄칭하였다. 상들을 분리하고, 수성 상을 MTB로 1회 추출하였다. 합친 유기 상들을 포화 나트륨 클로라이드 용액으로 세척하고, 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피(SiO2, 헵탄)로 정제하고, 아이소프로판올로부터의 재결정화에 의해 추가 정제하여 1-요오도-4-브로모나프탈렌을 황색 고체로서 수득하였다.
27.2) 1- 브로모 -4-(4- n - 프로필페닐에티닐 )-나프탈렌의 합성
Figure pat00204
15.3 g(43.6 mmol)의 1-요오도-4-브로모나프탈렌 및 7.25 g(5.3 mmol)의 4-n-프로필페닐아세틸렌을 먼저 200 ml의 NEt3에 도입하고, 170　mg(0.9　mmol)의 구리(I) 요오다이드 및 600 mg(0.9 mmol)의 비스(트라이페닐-포스핀)팔라듐(II) 클로라이드를 첨가하고, 혼합물을 30분 동안 환류시켰다. 배치를 냉각하고, 물 및 헵탄을 첨가하고, 상들을 분리하였다. 유기 상을 포화 나트륨 클로라이드 용액으로 세척하고, 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피(SiO2, 헵탄)로 정제하고, 아이소프로판올로부터의 재결정화에 의해 추가 정제하였다.
27.3) 1-(4- n - 부틸페닐에티닐 )-4-(4- n - 프로필페닐에티닐 )-나프탈렌의 합성
Figure pat00205
2.35 g(6.3 mmol)의 1-브로모-4-(4-n-프로필페닐에티닐)-나프탈렌 및 1.33 g(8.4 mmol)의 4-n-부틸페닐아세틸렌을 먼저 40 ml의 NEt3에 도입하고, 60 mg(0.3 mmol)의 구리(I) 요오다이드 및 200 mg(0.3　mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드를 첨가하고, 혼합물을 18시간 동안 환류시켰다. 배치를 냉각하고, 물 및 헵탄을 첨가하고, 상들을 분리하였다. 유기 상을 포화 암모늄 클로라이드 용액으로 세척하고, 이어서 황산 나트륨으로 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기에서 증발시켰다. 화합물(1)의 잔사를 칼럼 크로마토그래피(SiO2, 헵탄)로 정제하고, 아이소프로판올로부터의 재결정화에 의해 추가 정제하였다.
MS ( EI ): m/e (%) = 426 (100, M+), 397 (11, [M - 에틸]+), 383 (16, [M - 프로필]+), 354 (18, [M - 에틸프로필]+), 177 (14, [M - 에틸프로필]2+).
위상 순위: C 78 N 191 I; Δn =　0.450; Δε　=　2.9.
물질 실시예 28:
Figure pat00206
상기 화합물은 실시예 27과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 108℃ N 194℃ I.
물질 실시예 29
Figure pat00207
상기 화합물은 실시예 27과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 63℃ N 171.7℃ I; Δn =　0.435; Δε　=　2.3.
물질 실시예 30
Figure pat00208
상기 화합물은 실시예 27과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 76℃ N 176.2℃ I; Δn =　0.427; Δε　=　2.4.
물질 실시예 31
Figure pat00209
상기 화합물은 실시예 27과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 100℃ N 162℃ I.
물질 실시예 32
Figure pat00210
상기 화합물은 실시예 27과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 61℃ N 139℃ I.
물질 실시예 33
Figure pat00211
상기 화합물은 반응식 13의 우선성 반응 경로에 따라 앞선 화합물과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 85℃ N 202.4℃ I; Δn =　0.446; Δε　=　2.0.
물질 실시예 34
Figure pat00212
상기 화합물은 실시예 33과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 112℃ N 253.5℃ I; Δn =　0.484; Δε　=　4.1.
물질 실시예 35
Figure pat00213
상기 화합물은 반응식 13의 좌선성 반응 경로에 따라 앞선 화합물들과 유사하게 제조하였다.
위상 순위: C 93℃ N 212.4℃ I; Δn =　0.527; Δε　=　0.8.
용도 실시예
비교예 1
약어로 PTP(2)TP-6-3을 갖는 액정 물질을 문헌[Hsu, C.S., Shyu, K.F., Chuang, Y.Y and Wu, S.-T., Liq. Cryst., 27 (2), (2000), pp. 283-287]에 기재된 방법으로 제조하고, 특히 마이크로파 영역에서, 이의 물리적 특성에 대하여 조사하였다. 화합물은 네마틱 상과 114.5 ℃의 등명점(T(N,I))을 갖는다. 20℃에서 추가적인 물리적 특성은 ne(589.3 ㎚)＝1.8563; △n(589.3 ㎚)＝0.3250;ε∥(1 kHz)＝4.3; △ε(1 kHz)=1.8 및 γ1＝2.100 mPa·s이다. 상기 화합물은 특히 위상 천이기를 위해 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용에 적합하다.
[표 1]
19 GHz에서 화합물 PTP(2)TP -6-3의 특성
Figure pat00214
[표 2]
19 GHz 및 20℃에서 다양한 실시예들의 특성 비교
Figure pat00215
주: ＊)P2-6-3: PTP(2)TP-6-3; LC: 액정; 및 t.b.d.: 추후 결정.
실시예 1
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-1을 제조하였다.
Figure pat00216
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 3]
19 GHz에서 혼합물 M-1의 특성
Figure pat00217
실시예 2
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-2를 제조하였다.
Figure pat00218
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 4]
19 GHz에서 혼합물 M-2의 특성
Figure pat00219
실시예 3
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-3을 제조하였다.
Figure pat00220
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 5]
19 GHz에서 혼합물 M-3의 특성
Figure pat00221
주: t.b.d.: 추후 결정
실시예 4
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-4를 제조하였다.
Figure pat00222
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 6]
19 GHz에서 혼합물 M-4의 특성
Figure pat00223
주: t.b.d.: 추후 결정
실시예 5
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-5를 제조하였다.
Figure pat00224
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 7]
19 GHz에서 혼합물 M-5의 특성
Figure pat00225
실시예 6
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-6을 제조하였다.
Figure pat00226
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 8]
19 GHz에서 혼합물 M-6의 특성
Figure pat00227
주: t.b.d.: 추후 결정
실시예 7
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-7을 제조하였다.
Figure pat00228
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 9]
19 GHz에서 혼합물 M-7의 특성
Figure pat00229
주: t.b.d.: 추후 결정
실시예 8
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-8을 제조하였다.
Figure pat00230
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 10]
19 GHz에서 혼합물 M-8의 특성
Figure pat00231
실시예 9
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-9를 제조하였다.
Figure pat00232
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 11]
19 GHz에서 혼합물 M-9의 특성
Figure pat00233
실시예 10
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-10을 제조하였다.
Figure pat00234
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 12]
19 GHz에서 혼합물 M-10의 특성
Figure pat00235
실시예 11
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-11을 제조하였다.
Figure pat00236
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 13]
19 GHz에서 혼합물 M-11의 특성
Figure pat00237
주: t.b.d.: 추후 결정
실시예 12
하기 표에 제시된 바와 같은 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-12를 제조하였다.
Figure pat00238
주: t.b.d.: 추후 결정
이 혼합물은 마이크로파 영역 및/또는 밀리미터파 영역의 적용분야, 특히 위상 천이기에 매우 적합하다.
[표 14]
19 GHz에서 혼합물 M-12의 특성
Figure pat00239
주: t.b.d.: 추후 결정

Claims (3)

  1. 하기 화학식 I-3 및 I-4의 화합물 군으로부터 선택된 화합물:
    Figure pat00240

    상기 식에서,
    R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고,
    R13 및 R14는, 서로 독립적으로, 각각 H, 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고, R13 및 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
  2. 하기 반응식 13에 의해 얻어진, 하기 화학식 I-3 및 I-4의 화합물 군으로부터 선택된 화합물의 제조 방법:
    Figure pat00241

    [반응식 13]
    Figure pat00242

    상기 식에서,
    R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고,
    R13 및 R14는, 서로 독립적으로, 각각 H, 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고, R13 및 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
  3. 하기 화학식 I-3 및 I-4의 화합물 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 혼합물:
    Figure pat00243

    상기 식에서,
    R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고,
    R13 및 R14는, 서로 독립적으로, 각각 H, 탄소수 1 내지 15의 비플루오르화된 알킬 또는 비플루오르화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비플루오르화된 알케닐, 비플루오르화된 알케닐옥시 또는 비플루오르화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알케닐, 알킬사이클로알케닐, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알케닐알킬이고, R13 및 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
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