KR20210025634A - 티오펜 화합물, 액정 매질 및 이를 포함하는 액정 디스플레이 - Google Patents

티오펜 화합물, 액정 매질 및 이를 포함하는 액정 디스플레이 Download PDF

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콘스탄체 브록케
스펜 바란
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 하기 화학식 T의 화합물을 포함하고 바람직하게는 네마틱 상 및 0.5 이상의 유전 이방성을 갖는 액정 매질, 상기 매질의 전광 디스플레이(특히, IPS 또는 FFS 효과에 기초한 능동 매트릭스 디스플레이)에서의 용도, 상기 유형의 액정 매질을 함유하는 상기 유형의 디스플레이, 하기 화학식 T의 화합물, 및 하나 이상의 추가의 메소젠성 화합물을 포함하는 액정 매질의 투과율 및/또는 응답 시간의 향상을 위한 하기 화학식 T의 화합물의 용도에 관한 것이다:
Figure pct00350

상기 식에서,
Figure pct00351
은

Description

티오펜 화합물, 액정 매질 및 이를 포함하는 액정 디스플레이
본 발명은, 특히 액정 디스플레이에 사용하기 위한 신규한 화합물; 신규한 액정 매질; 및 상기 액정 디스플레이, 특히, 양의 유전율을 갖는 액정을 사용하여 IPS(평면 내 스위칭) 또는 바람직하게는 FFS(프린지 필드 스위칭) 효과를 이용하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 후자는 또한, 가끔 SB-FFS(초 휘도(super brightness FFS) 효과로도 지칭된다. 이러한 효과의 경우, 양의 유전율을 갖는 액정이 사용되며, 상기 액정은, 분자 방향자에 평행한 고 유전 상수 및 분자 방향자에 수직인 고 유전 상수를 동시에 갖는 하나 이상의 화합물을 포함하여, 큰 평균 유전 상수 및 고 유전 상수, 및 바람직하게는, 비교적 작은 유전 이방성을 동시에 야기한다. 상기 액정 매질은 임의적으로, 음의 유전율을 갖는 화합물, 중성 유전율을 갖는 화합물 또는 이들 둘 다를 추가로 포함한다. 상기 액정 매질은 수평(homogeneous)(즉, 평면) 초기 정렬에 사용된다. 본 발명에 따른 액정 매질은 양의 유전 이방성을 가지며, 분자 방향자에 평행한 고 유전 상수 및 분자 방향자에 수직인 고 유전 상수를 동시에 갖는 화합물을 포함한다.
상기 매질은, 각각의 디스플레이에서 특히 높은 투과율 및 감소된 응답 시간으로 구별되며, 이는, 특히 상기 매질의 물리적 특성들의 독특한 조합에 의해, 특히 상기 매질의 유전 특성 및 특히 상기 매질의 높은 (ε⊥/εav) 비 및 상기 매질의 높은 유전 비 값(ε⊥/Δε)에 의해 야기된다. 이는 또한, 본 발명에 따른 디스플레이에 탁월한 성능을 제공한다.
양의 유전율을 갖는 액정을 사용하는 IPS 및 FFS 디스플레이는 당분야에 널리 공지되어 있으며, 다양한 유형의 디스플레이, 예컨대 데스크탑 모니터 및 TV 세트뿐만 아니라 모바일 용도에 폭넓게 채택되었다.
그러나, 최근에는, 음의 유전율을 갖는 액정을 사용하는 IPS 및 특히 FFS 디스플레이가 널리 채택되고 있다. 후자는, 종종 UB-FFS(초 휘도 FFS)로도 지칭된다. 상기 디스플레이는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2013/0207038 A1 호에 개시되어 있다. 상기 디스플레이는, 종래에 사용되던, 양의 유전율을 갖는 액정을 갖는 IPS 및 FFS 디스플레이에 비해 현저히 증가된 투과율을 특징으로 한다. 그러나, 음의 유전율을 갖는 액정을 사용하는 디스플레이는, 양의 유전율을 갖는 액정을 사용하는 각각의 디스플레이에 비해 더 높은 작동 전압을 필요로 하는 심각한 단점을 가진다. UB-FFS에 사용되는 액정 매질은 -0.5 이하, 바람직하게는 -1.5 이하의 유전 이방성을 가진다.
HB-FFS(고 휘도 FFS)에 사용되는 액정 매질은 0.5 이상, 바람직하게는 1.5 이상의 유전 이방성을 가진다. 음의 유전율을 갖는 액정 화합물 및 양의 유전율을 갖는 액정 화합물(이들은 각각 메소젠성 화합물임) 둘 다를 포함하는 각각의 매질이, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2013/0207038 A1 호에 개시되어 있다. 상기 매질은 이미 더 큰 ε⊥ 및 εav 값을 특징으로 하지만, 이들의 비(ε⊥/Δε)는 비교적 작다.
그러나, 본 발명에 따르면, 수평 정렬에는 양의 유전율을 갖는 액정 매질을 사용하는 IPS 또는 FFS 효과가 바람직하다.
전광 디스플레이 소자에서의 이러한 효과의 산업적 적용은, 다양한 요건을 충족시켜야 하는 LC 상을 필요로 한다. 여기서는, 수분, 공기 및 물리적 영향, 예컨대 열, 적외선, 가시광선 및 자외선 영역의 복사선, 및 직류(DC) 및 교류(AC) 전계에 대한 내화학성이 특히 중요하다.
또한, 산업적으로 사용될 수 있는 LC 상은 적합한 온도 범위 및 낮은 점도의 액정 상을 갖는 것을 필요로 한다.
현재까지 개시된 액정 메조상을 갖는 일련의 화합물 중, 이러한 모든 요건을 만족시키는 단일 화합물을 포함하는 것은 없었다. 따라서, LC 상으로서 사용될 수 있는 성분을 수득하기 위해, 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 18개의 화합물들의 혼합물이 일반적으로 제조되었다.
매트릭스 액정 디스플레이(MLC 디스플레이)가 공지되어 있다. 개별적인 픽셀의 개별적인 스위칭에 사용될 수 있는 비-선형 소자는, 예를 들어 능동 소자(즉, 트랜지스터)이다. 또한, "능동 매트릭스"라는 용어는, 일반적으로 기판으로서의 유리 판 상에 배열된 박막 트랜지스터(TFT)가 사용되는 경우에 사용된다.
반도체 화합물, 예를 들면 CdSe, 또는 금속 산화물, 예컨대 ZnO를 포함하는 TFT; 또는 다결정질 및 특히 비결정질 규소에 기초한 TFT의 2가지 기술 간에는 차이가 있다. 현재, 후자의 기술이 전세계적으로 가장 큰 산업적 중요성을 가진다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 하나의 유리 판의 내측에 적용되고, 나머지 유리 판은 이의 내측에 투명한 상대 전극을 수반한다. 픽셀 전극의 크기에 비해, TFT는 매우 작으며, 이미지에 실질적으로 부정적인 영향을 미치지 않는다. 이러한 기술은 또한, 풀칼라-가능(fully colour-capable) 디스플레이로 확장될 수 있으며, 여기서는 필터 소자가 각각의 스위칭가능 픽셀에 대향하여 위치하는 방식으로, 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 배열된다.
현재까지 가장 많이 사용되는 TFT 디스플레이는 일반적으로 투과시 교차 편광자를 사용하여 작동하며, 후면 발광식이다. TV 용도의 경우에는, ECB(또는 VAN) 셀 또는 FFS 셀이 사용되며, 모니터는 일반적으로 IPS 셀 또는 TN(비틀린 네마틱) 셀을 사용하고, 노트북, 랩탑 및 모바일 용도는 일반적으로 TN, VA 또는 FFS 셀을 사용한다.
"MLC 디스플레이"라는 용어는, 비-선형 집적 소자를 갖는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉, 능동 매트릭스 외에, 수동 소자(예컨대, 배리스터 또는 다이오드(MIM = 금속-절연체-금속))도 갖는 디스플레이를 포함한다.
이러한 유형의 MLC 디스플레이는 TV 용도, 모니터 및 노트북에 특히 적합하며, 고 정보 밀도를 갖는 디스플레이의 경우, 예를 들어 자동차 제작 또는 항공기 제조에 사용된다. 콘트라스트(contrast)의 각도 의존성 및 응답 시간과 관련된 문제 외에도, 액정 혼합물의 불충분하게 높은 비저항 때문에 MLC 디스플레이에서도 문제가 발생한다(문헌[TOGASHI, S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMACHI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, pp.141 ff., Paris]; 및 문헌[STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Addressing of Television Liquid Crystal Displays, pp. 145 ff., Paris] 참조). 저항이 감소되면, MLC 디스플레이의 콘트라스트가 열화된다. 디스플레이의 내측 표면과의 상호작용으로 인해, 액정 혼합물의 비 저항이 일반적으로 MLC 디스플레이의 수명에 걸쳐 떨어지기 때문에, 긴 조작 기간에 걸쳐 허용가능한 저항 값을 가져야 하는 디스플레이의 경우 높은 (초기) 저항이 매우 중요하다.
IPS 디스플레이(예를 들어, 문헌[Yeo, S.D., Paper 15.3: "An LC Display for the TV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp.758 and 759] 참조) 및 오랫동안 공지된 TN 디스플레이 외에, 특히 TV 용도로 현재 가장 중요한 액정 디스플레이의 3가지 가장 최신 유형 중 하나로서, ECB 효과를 사용하는 디스플레이가 소위 VAN(수직 정렬된 네마틱) 디스플레이로서 확립되었다.
가장 중요한 설계는 다음과 같이 언급될 수 있다: MVA(다중-도메인 수직 정렬, 예를 들어 문헌[Yoshide, H.et al., Paper 3.1: "MVA LCD for Notebook or Mobile PCs ..", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp.6 to 9] 및 문헌[Liu, C.T.et al., Paper 15.1: "A 46-inch TFT-LCD HDTV Technology ..", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp.750 to 753] 참조), PVA(패턴화된 수직 정렬, 예를 들어 문헌[Kim, Sang Soo, Paper 15.4: "Super PVA Sets New State-of-the-Art for LCD-TV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp.760 to 763] 참조) 및 ASV(진보된 수퍼 뷰(advanced super view), 예를 들어 문헌[Shigeta, Mitzuhiro and Fukuoka, Hirofumi, Paper 15.2: "Development of High Quality LCDTV", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book II, pp.754 내지 757] 참조). VA 효과의 더 최신 버전은 소위 PAVA(광-배향 VA) 및 PSVA(중합체-안정화된 VA)이다.
예를 들어, 문헌[Souk, Jun, SID Seminar 2004, Seminar M-6: "Recent Advances in LCD Technology", Seminar Lecture Notes, M-6/1 내지 M-6/26], 및 문헌[Miller, Ian, SID Seminar 2004, Seminar M-7: "LCD-Television", Seminar Lecture Notes, M-7/1 내지 M-7/32]에서 일반적인 형태로 기술들이 비교된다. 오버드라이브(overdrive)를 사용하는 어드레싱 방법에 의해 최신 ECB 디스플레이의 응답 시간이 이미 상당히 개선되었지만(예를 들어 문헌[Kim, Hyeon Kyeong et al., Paper 9.1: "A 57-in. Wide UXGA TFT-LCD for HDTV Application", SID 2004 International Symposium, Digest of Technical Papers, XXXV, Book I, pp.106 to 109] 참조), 특히 회색 색조의 스위칭에서, 비디오-호환성 응답 시간의 달성은 아직 만족할만한 정도로 해결되지 못한 문제이다.
ECB 디스플레이, 예컨대 ASV 디스플레이는 음의 유전 이방성(Δε)을 갖는 액정 매질을 사용하고, TN 및 지금까지의 모든 통상적인 IPS 디스플레이는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 사용한다. 그러나, 현재, 음의 유전율을 갖는 액정 매질을 이용하는 IPS 및 FFS 디스플레이에 대한 요구가 증가하고 있다.
이러한 유형의 액정 디스플레이에서, 액정은, 전압의 인가시 광학 특성이 가역적으로 변하는 유전체로서 사용된다.
일반적으로, 디스플레이(즉, 상기 언급된 효과에 따른 디스플레이)에서는, 작동 전압이 가능한 한 낮아야 하고, 모두 동일한 부호의 유전 이방성을 갖고 가능한 가장 높은 유전 이방성을 갖는 액정 화합물들로 일반적으로 주로 구성되는 액정 매질이 사용된다. 일반적으로, 중성 화합물이 최대한 비교적 적은 비율로 사용되고, 가능한 경우, 매질의 유전 이방성 부호와 반대의 유전 이방성 부호를 갖는 화합물은 사용되지 않는다. 이에 따라, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 경우, 예를 들어 ECB 또는 UB-FFS 디스플레이 경우, 음의 유전 이방성을 갖는 화합물이 주로 사용된다. 사용되는 각각의 액정 매질은, 음의 유전 이방성을 갖는 액정 화합물로 일반적으로 주로 이루어지고, 일반적으로 심지어 본질적으로 이루어진다.
본 발명에 따라 사용되는 매질에서는 전형적으로, 양의 유전율을 갖는 액정 화합물이 상당량 사용되고, 음의 유전율을 갖는 화합물이 일반적으로 단지 매우 소량 사용되거나 심지어 전혀 사용되지 않으며, 그 이유는, 일반적으로 상기 액정 디스플레이가 가능한 가장 낮은 어드레싱 전압을 갖도록 의도되기 때문이다. 동시에, 몇몇 경우, 중성 유전율을 갖는 화합물이 유리하게 소량 사용될 수 있다.
미국 특허 출원 공개 제 2013/0207038 A1 호는, 음의 유전율을 갖는 액정을 추가로 혼입함으로써, 양의 유전 이방성을 갖는 액정을 사용하는 FFS 디스플레이의 성능을 개선하기 위한, HB-FFS 디스플레이용 액정 매질을 개시하고 있다. 그러나, 이는, 결과적인 매질의 총 유전 이방성에 대한 상기 화합물의 부정적인 기여를 보상할 필요성을 야기한다. 이를 위하여, 양의 유전율을 갖는 물질의 농도가 증가되어야 하거나(이는 다시, 혼합물 중의 희석제로서, 중성 유전율을 갖는 화합물을 사용할 여지를 덜 남김), 다르게는, 더 강한 양의 유전 이방성을 갖는 화합물이 사용되어야 한다. 이들 대안은 둘 다 디스플레이에서 액정의 응답 시간을 증가시키는 큰 단점을 가진다.
IPS 및 FFS 디스플레이를 위한, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질은 이미 개시되어 있다. 하기에서, 몇몇 예가 제시될 것이다.
중국 특허 출원 제 104232105 A 호는, 0.7 이하의 유전 비(ε⊥/Δε)를 갖는, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 개시하고 있다.
또한, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2014/192390 호는 또한, 다소 높은 ε∥ 값을 갖지만, 단지 약 0.5의 유전 비(ε⊥/Δε)를 갖는, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 개시하고 있다.
국제 특허 출원 공개 제 WO 2015/007173 호는, 약 0.7 약간 이상 0.88 이하의 유전 비(ε⊥/Δε)를 갖는, 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질을 개시하고 있다.
독일 특허 출원 공개 제　102016003902.3 호, 유럽 특허 제　3　081　620 호 및 유럽 특허 제 3　095　834 호는, 각각의 디스플레이에 적용하기 위한 액정 화합물 또는 액정 매질에 관한 것이다.
또한, 본 출원인의 미공개 유럽 특허 출원 제　17164891.8 호, 유럽 특허 출원 제　16190393.5 호, 유럽 특허 출원 제　16194162.0 호, 유럽 특허 출원 제　16197206.2 호, 및 유럽 특허 출원 제　16199580.8 호는, 각각의 디스플레이에 적용하기 위한 액정 화합물 또는 액정 매질에 관한 것이다.
구조식
Figure pct00001
의 화합물은 독일 특허 출원 제　10　2010　027　099　A1 호에 개시되어 있다. 상기 출원에는 또한 구조식
Figure pct00002
의 화합물도 개시되어 있으며, 구조식
Figure pct00003
Figure pct00004
의 화합물은 유럽 특허 제　2　265　692 호에 개시되어 있다.
분명하게는, 상기 액정 혼합물의 네마틱 상의 범위가 디스플레이의 의도된 용도를 위해 충분히 넓어야 한다.
또한, 디스플레이에서 액정 매질의 응답 시간이 개선(즉, 감소)되어야 한다. 이는 특히, TV 또는 멀티미디어 용도를 위한 디스플레이의 경우에 중요하다. 응답 시간을 개선하기 위해, 과거에는 액정 매질의 회전 점도(γ1)를 최적화하는 것(즉, 가능한 가장 낮은 회전 점도를 갖는 매질을 달성하는 것)이 반복적으로 제안되었다. 그러나, 달성된 결과는 다수의 용도에 부적합하였으며, 이에 따라 추가의 최적화 접근법을 찾는 것이 바람직한 것으로 보인다.
극도의 부하, 특히 자외선 노출 및 가열에 대한 매질의 적절한 안정성이 매우 특히 중요하다. 이는 특히, 모바일 장치(예컨대, 핸드폰)에서의 디스플레이의 용도의 경우에 매우 중요할 것이다.
현재까지 개시된 MLC 디스플레이는, 이의 비교적 불량한 투과율 및 비교적 긴 응답 시간 외에, 추가의 단점을 가진다. 이러한 단점은, 예를 들어, 상기 디스플레이에서 이의 비교적 낮은 콘트라스트, 비교적 높은 시야각 의존성 및 특히 비스듬한 시야각으로 관찰시 회색 스케일(grey scale)의 재생 곤란성뿐만 아니라, 부적절한 VHR 및 부적합한 수명이다. 이의 에너지 효율 및 신속한 동영상 제공 능력을 개선하기 위해서는, 상기 디스플레이의 투과율 및 이의 응답 시간의 바람직한 개선이 필요하다.
따라서, 매우 높은 비저항과 동시에 넓은 작동 온도 범위, 짧은 응답 시간 및 낮은 역치 전압을 가짐으로써, 다양한 회색 색조가 생성될 수 있고 특히 우수하고 안정한 VHR을 갖는 MLC 디스플레이가 계속 강력히 요구되고 있다.
본 발명은, ECB, IPS 또는 FFS 효과에 기초하고, 전술된 단점을 갖지 않거나 더 감소된 정도로만 갖는 동시에, 매우 높은 비 저항 값을 갖는, 모니터 및 TV 용도뿐만 아니라 모바일 용도(예컨대, 휴대폰 및 네비게이션 시스템)를 위한 MLC 디스플레이를 제공하는 목적을 가진다. 이는 특히, 휴대폰 및 네비게이션 시스템이 극도의 고온 및 극도의 저온에서도 작동하는 것을 보장해야 한다.
놀랍게도, 바람직하게는 하위-화학식 T-1 내지 T-4의 화합물의 군으로부터 선택된 바람직하게는 2개 이상의 화학식 T의 화합물; 및 임의적으로, 바람직하게는 하위-화학식 I-1, I-2, I-3, I-4 및 다이벤조티오펜 잔기(-S)를 포함하는 화학식 I의 화합물로부터 선택된 화학식 I의 화합물, 특히 바람직하게는 하위-화학식 I-2 및/또는 I-3 및/또는 I-4 및/또는 I-S-1 및/또는 I-S-2, 더욱 바람직하게는 I-2 및/또는 I-4 및/또는 I-S-2의 화합물; 및 바람직하게는 추가적으로, 화학식 II(바람직하게는, 화학식 II-1 및/또는 II-2) 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 화합물; 및/또는 화학식 IV 및/또는 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 화합물; 및 바람직하게는, 화학식 VII 내지 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이들 모든 화학식은 본원에서 하기 정의되는 바와 같음)을 포함하는 네마틱 액정 혼합물을 IPS 및 FFS 디스플레이 소자에 사용하는 경우, 낮은 역치 전압, 짧은 응답 시간, 충분히 넓은 네마틱 상, 유리하게는, 비교적 낮은 복굴절률(Δn)과 동시에, 높은 투과율, 가열 및 자외선 노출에 의한 분해에 대한 우수한 안정성, 및 안정하고 높은 VHR을 갖는 액정 디스플레이, 특히 IPS 및 FFS 디스플레이를 달성하는 것이 가능한 것으로 밝혀졌다.
상기 유형의 매질은 특히, IPS 또는 FFS 디스플레이를 위한 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는, 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 더욱 바람직하게는, 또한 하나 이상의 화학식 III의 화합물, 가장 바람직하게는 추가적으로, 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 다시 바람직하게는, 화학식 VI 내지 IX의 화합물(모든 화학식은 하기 정의되는 바와 같음)의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가적으로 포함한다.
본 발명에 따른 혼합물은 매우 넓은 네마틱 상 범위, 70℃ 이상의 등명점, 매우 유리한 용량성 역치 전압, 비교적 높은 보전율 값, 및 동시에, -20℃ 및 -30℃에서의 우수한 저온 안정성뿐만 아니라, 매우 낮은 회전 점도를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 등명점과 회전 점도의 우수한 비 및 비교적 높은 양의 유전 이방성으로 구별된다.
놀랍게도, 양의 유전 이방성을 갖는 액정을 사용하는 FFS 유형의 LC가, 특별히 선택된 액정 매질을 사용하여 실현될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 상기 매질은 물리적 특성들의 특정 조합을 특징으로 한다. 이들 중 가장 결정적인 것은 유전 특성이며, 본원에서는 고 평균 유전 상수(εav), 액정 분자의 방향자에 수직인 고 유전 상수(ε⊥), 높은 유전 이방성(Δε) 값, 및 특히, 마지막 2개의 값의 비교적 높은 비(ε⊥/Δε)이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 1.5 이상 20.0 이하, 더욱 바람직하게는 3.0 이상 8.0 이하, 가장 바람직하게는 4.0 이상 7.0 이하의 양의 유전 이방성을 가진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 5.0 이상, 더욱 바람직하게는 6.0 이상, 더욱 바람직하게는 7.0 이상, 더욱 바람직하게는 8.0 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상, 가장 바람직하게는 10.0 이상의, 액정 분자의 방향자에 수직인 유전 상수(ε⊥)를 가진다.
본 발명에 따른 액정은 바람직하게는 0.65 이상, 더욱 바람직하게는 0.75 이상, 가장 바람직하게는 0.1 이상의 유전 비(ε⊥/Δε)를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 0.5 이상의 유전 이방성(Δε)을 갖고, 바람직하게는 하기를 포함한다:
(a) 바람직하게는 1 내지 60%, 더욱 바람직하게는 5 내지 40%, 특히 바람직하게는 8 내지 45% 범위 농도의, 방향자에 수직인 고 유전 상수 및 방향자에 평행인 고 유전 상수 둘 다를 갖는 하나 이상의 하기 화학식 T의 화합물:
Figure pct00005
상기 식에서,
Figure pct00006
은
Figure pct00007
를 나타내고,
Figure pct00008
중 하나는, 존재하는 경우,
Figure pct00009
, 바람직하게는
Figure pct00010
, 더욱 바람직하게는
Figure pct00011
를 나타내고,
Figure pct00012
중 나머지 하나는
Figure pct00013
Figure pct00014
, 바람직하게는
Figure pct00015
, 가장 바람직하게는
Figure pct00016
를 나타내고,
이때 각각의 상기 고리, 바람직하게는 페닐렌 고리는 임의적으로 1 또는 2개의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 및/또는 에틸 기, 바람직하게는 하나의 메틸 기로 치환될 수 있고,
n은 1 또는 2, 바람직하게는 2를 나타내고,
RS는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음)을 나타내고,
1,3-사이클로펜텐일렌은
구조식
Figure pct00017
Figure pct00018
의 군으로부터 선택된 잔기,
바람직하게는
Figure pct00019
,
가장 바람직하게는
Figure pct00020
이고,
XS는 F, Cl, CN, NCS, 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 또는 2의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3, 더욱 바람직하게는 F, CF3 또는 OCF3, 가장 바람직하게는 CF3 또는 OCF3임],
(b) 바람직하게는 양의 유전율을 갖고 바람직하게는 각각 3 이상의 유전 이방성을 갖는, 하기 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
Figure pct00021
[상기 식에서,
R2는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고,
Figure pct00022
는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
Figure pct00023
Figure pct00024
, 바람직하게는
Figure pct00025
Figure pct00026
를 나타내고,
L21 및 L22는, 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 L21은 F를 나타내고,
X2는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3, -O-CH2CF3, -O-CH=CH2, -O-CH=CF2 또는 -CF3, 매우 바람직하게는 F, Cl, -O-CH=CF2 또는 -OCF3를 나타내고,
m은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 2, 특히 바람직하게는 1을 나타내고,
R3은 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고,
Figure pct00027
는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
Figure pct00028
Figure pct00029
, 바람직하게는
Figure pct00030
Figure pct00031
이고,
L31 및 L32는, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L31은 F를 나타내고,
X3은 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, F, Cl, -OCF3, -OCHF2, -O-CH2CF3, -O-CH=CF2, -O-CH=CH2 또는 -CF3, 매우 바람직하게는 F, Cl, -O-CH=CF2, -OCHF2 또는 -OCF3이고,
Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 -COO-, 트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
n은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 특히 바람직하게는 1임],
(c) 임의적으로, 바람직하게는 중성 유전율을 갖고 하기 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
Figure pct00032
Figure pct00033
[상기 식에서,
R41 및 R42는, 서로 독립적으로, 화학식 II의 R2에 대해 전술된 의미를 갖고, 바람직하게는 R41은 알킬을 나타내고 R42는 알킬 또는 알콕시를 나타내거나, R41은 알켄일을 나타내고 R42는 알킬을 나타내고,
Figure pct00034
는, 서로 독립적으로, 및
Figure pct00035
이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,
Figure pct00036
Figure pct00037
를 나타내고,
바람직하게는
Figure pct00038
중 하나 이상은
Figure pct00039
를 나타내고,
Z41 및 Z42는, 서로 독립적으로, 및 Z41이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상이 단일 결합을 나타내고,
p는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고,
R51 및 R52는, 서로 독립적으로, R41 및 R42에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 n-알킬, 탄소수 1 내지 7의 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 n-알콕시, 탄소수 2 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알콕시알킬, 알켄일 또는 알켄일옥시, 바람직하게는 알켄일옥시를 나타내고,
Figure pct00040
은, 존재하는 경우, 각각 서로 독립적으로,
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
, 바람직하게는
Figure pct00044
Figure pct00045
를 나타내고,
바람직하게는
Figure pct00046
은
Figure pct00047
를 나타내고,
Figure pct00048
는, 존재하는 경우, 바람직하게는
Figure pct00049
를 나타내고,
Z51 내지 Z53은 각각, 서로 독립적으로, -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH2-CH2-, -CH2-O- 또는 단일 결합, 특히 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
i 및 j는 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고,
(i + j)는 바람직하게는 0, 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 0 또는 1, 가장 바람직하게는 1을 나타냄],
(d) 임의적으로, 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 음의 유전율을 갖는, 하기 화학식 VI 내지 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물:
Figure pct00050
[상기 식에서,
R61은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 더욱 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 탄소수 2 내지 7, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알켄일 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알켄일 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
R62는 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
l은 0 또는 1을 나타내고,
R71은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 더욱 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 또는 탄소수 2 내지 7, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알켄일 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
R72는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소수 1, 2, 3 또는 4의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6, 바람직하게는 탄소수 2, 3 또는 4의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
Figure pct00051
은
Figure pct00052
를 나타내고,
R81은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 더욱 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 또는 탄소수 2 내지 7, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알켄일 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
R82는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소수 1, 2, 3 또는 4의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6, 바람직하게는 탄소수 2, 3 또는 4의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
Figure pct00053
은
Figure pct00054
, 바람직하게는
Figure pct00055
, 더욱 바람직하게는
Figure pct00056
를 나타내고,
Z8은 -(C=O)-O-, -CH2-O-, -CF2-O- 또는 -CH2-CH2-, 바람직하게는 -(C=O)-O- 또는 -CH2-O-를 나타내고,
o는 0 또는 1을 나타내고,
R91 및 R92는, 서로 독립적으로, 상기 R72에 대해 제시된 의미를 갖고,
R91은 바람직하게는 탄소수 2 내지 5, 바람직하게는 탄소수 3 내지 5의 알킬 라디칼을 나타내고,
R92는 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알킬 또는 알콕시 라디칼, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 4의 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
Figure pct00057
는
Figure pct00058
를 나타내고,
p 및 q는, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고,
(p + q)는 바람직하게는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pct00059
가
Figure pct00060
를 나타내는 경우, 다르게는, 바람직하게는 p = q = 1임],
(e) 역시 임의적으로, 바람직하게는 1 내지 60%, 더욱 바람직하게는 5 내지 40%, 특히 바람직하게는 8 내지 35% 범위 농도의, 방향자에 수직인 고 유전 상수 및 방향자에 평행한 고 유전 상수 둘 다를 갖는 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물:
Figure pct00061
[상기 식에서,
Figure pct00062
은
Figure pct00063
Figure pct00064
를 나타내고,
Figure pct00065
는
Figure pct00066
Figure pct00067
를 나타내고,
n은 0 또는 1을 나타내고,
R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일, 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알킬, 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고, R11은 다르게는 R1을 나타내고, R12는 다르게는 X1을 나타내고,
R1은, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음)이고, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일이고,
1,3-사이클로펜텐일렌은
구조식
Figure pct00068
Figure pct00069
의 군으로부터 선택된 잔기,
바람직하게는
Figure pct00070
,
가장 바람직하게는
Figure pct00071
이고,
X1은 F, Cl, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 더욱 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3를 나타내고, 특히 화학식 I-1 및 I-2의 경우, 바람직하게는 F이고, 화학식 I-4의 경우, 바람직하게는 OCF3임], 및
(f) 역시 임의적으로, 바람직하게는 1 내지 60%, 더욱 바람직하게는 5 내지 40%, 특히 바람직하게는 8 내지 35% 범위 농도의, 방향자에 수직인 고 유전 상수 및 방향자에 평행한 고 유전 상수 둘 다를 갖는 하나 이상의 하기 화학식 SO의 화합물:
Figure pct00072
[상기 식에서,
Figure pct00073
은
Figure pct00074
를 나타내고,
Figure pct00075
는
Figure pct00076
Figure pct00077
를 나타내고,
RS1 및 RS2는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알킬, 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고, RS1은 다르게는 RS를 나타내고, RS2는 다르게는 XS를 나타내고,
RS 및 XS는 상기 화학식 I 하에 R1 및 X1에 대해 제시된 의미를 갖고,
n은 0이고, RS2가 XS를 나타내는 경우, 다르게는 1일 수 있다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 네마틱 상을 가진다.
본 발명은 또한, 화학식 T의 화합물 그 자체에 관한 것이다.
바람직하게는, 화학식 T의 화합물은 하기 화학식 T-1, T-2, T-3 및 T-4의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00078
상기 식에서,
RS는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고,
XS는 F, Cl, CN, NCS, 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 또는 2의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3, 더욱 바람직하게는 CF3 또는 OCF3를 나타내고,
Figure pct00079
는 상기 제시된 의미를 갖고,
여기서 화학식 T-1 및 T-2의 화합물은 화학식 T-3 및 T-4로부터 배제된다.
하기 화학식 T-1-1, T-2-1, T-3-1 내지 T-3-4 및 T-4-1 내지 T-4-4의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 T-1, T-2, T-3 및 T-4의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00080
Figure pct00081
.
화학식 T-1-2(CLS-n-X) 및 T-1-1(CCS-n-X)의 화합물은, 하기 도 1에 도시되는 바와 같은 하기 합성 경로에 따라 순차적으로 제조된다. 주요 반응 단계는 브로모티오펜의 금속화(이때, 할로겐이 금속 기로 치환됨) 및 이어서 사이클로헥산온 유도체로의 이의 부가이다. 이의 탈수 후, 각각의 CLS-화합물을 단리하고, 이를 수화를 통해 각각의 CCS-화합물로 전환시킬 수 있다.
반응식 1. CCS 및 CLS 유형의 화합물에 대한 일반 합성 방안
Figure pct00082
상기 식에서, R1 및 X는 각각 화학식 T 하에 제시된 RS 및 XS의 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 알킬 및 F 또는 CF3이다.
따라서, 본 발명은 또한, 반응식 1에 도시된 바와 같은 화학식 T의 화합물의 제조 방법을 포함하며, 상기 방법은, 브로모티오펜의 금속화(이때 할로겐이 금속 기로 치환됨) 및 이어서 사이클로헥산온 유도체로의 이의 부가의 공정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
화학식 T-3 및 T-4의 화합물(이때, AT2 고리는, 임의적으로 불화된 아릴 고리임)은 하기 반응식 2에 도시된 하기 합성 경로에 따라 제조된다. 이 경우, 먼저 사이클로헥센일-아릴-브로마이드를 제조하고, 이를 후속적으로, 합성 경로의 주요 단계에서, 티오펜 보론산과의 스즈키 커플링(Suzuki coupling)을 통해 커플링시켜, 사이클로헥센일 아릴 티오펜 화합물을 수득한다. 이어서, 이를 수소화를 통해 대응 사이클로헥실 유도체로 전환시킬 수 있다.
반응식 2. 화학식 T-3 및 T-4의 화합물에 대한 일반 합성 방안(이때, 고리 A T2 는 임의적으로 불화된 벤젠 고리임)
Figure pct00083
상기 식에서, R1 및 X는 각각 화학식 T 하에 제시된 RS 및 XS의 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는 각각 알킬 및 F 또는 CF3이고, R2는 서로 독립적으로, H 또는 F이고, 바람직하게는 R2 중 1 또는 2개는 H이다.
바람직하게는, 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00084
상기 식에서,
RS는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고,
XS는 F, Cl, CN, NCS, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3, 더욱 바람직하게는 CF3 또는 OCF3를 나타낸다.
다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 화학식 I의 화합물, 특히 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물은 다양한 합성 경로를 통해 제조될 수 있다. 필수적인 단계는, 모든 경우, 연속적인 미기타(Migita) 커플링 반응 및 염기에 의해 유도된 폐환 반응을 통한 S-헤테로환형 고리 시스템의 형성이다. 이들 반응은, 임의적으로, 및 다수의 경우에서 유리하게, 단일 반응 용기("one pot" 또는 "single pot") 반응으로서 수행될 수 있다.
화학식 I-S-1의 화합물은, 국제 특허 출원 공개 제 WO　02/055463 호에 따른 화학식 I-3의 화합물, 및 2개의 알콕시 기를 함유하는 화학식 I-S-1의 화합물의 합성법과 유사하게 제조된다(하기 반응식 C1).
반응식 C1. 일반 합성 방안
Figure pct00085
분명히, 상기 사이클로헥산온 화합물 대신, 각각의 사이클로헥실사이클로헥산온 유도체가 사용될 수 있다.
대안적 합성 경로가, 하기 화학식 I-S-1의 프로필 동족체에 대해 예시된다.
반응식 C2. 대안적 일반 합성 방안
Figure pct00086
또한, 여기서, 생성물을 수소화하여, 대응 1,4-사이클로헥실렌 화합물을 수득하며, 사이클로헥산온 화합물 대신, 각각의 사이클로헥실사이클로헥산온 유도체를 또한 사용할 수도 있다.
본 발명에 따라 사용되는 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물에 특히 적합한 합성 경로는 하기 반응식 C3을 참조하여 설명된다.
반응식 C3. 화학식 I-S의 화합물의 합성(라디칼 R, A, Z, X 1 , X 2 , Y 및 지수 m은 화학식 I-S 하에 고리 환 A S1 , R S 및 X S 에 대해 제시된 각각의 의미를 가짐 )
Figure pct00087
상기 반응식 3은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물을 수득하기 위해, 당업자는 제시된 합성의 대응 변형을 수행하고 다른 적합한 합성 경로를 따를 수도 있다.
상기 및 하기 제시되는 합성에 따라, 본 발명은, 하나의 실시양태에서, 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 하나 이상의 제조 방법을 포함한다.
따라서, 본 발명은 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 화학식 I의 화합물의 제조 방법을 포함하고, 상기 방법은, 화학식 II의 화합물을 염기의 존재 하에 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물로 전환시키는 단계(반응식 C3에 제시되고, 여기서 R, A, Z, X1, X2, W 및 m은 상기 제시된 의미를 갖고, G는 -OH, -SH 또는 SG'이고, G'는 티올에 대한 염기-불안정성(base-labile) 보호 기임)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직한 보호 기는 아세틸, 다이메틸아미노카보닐, 2-테트라하이로피란일, 에톡시카보닐에틸, 3급-부틸, 메틸 및 2-에틸헥실옥시카보닐에틸, 특히 바람직하게는 에톡시카보닐에틸 또는 2-에틸헥실옥시카보닐에틸이다.
반응식 C4. 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 제조 방법
Figure pct00088
반응 혼합물의 공정 및 후속 분리정제(work-up)는 기본적으로 배취식 반응 또는 연속 반응 절차로 수행될 수 있다. 연속 반응 절차는, 예를 들어 연속 교반-탱크 반응기, 교반-반응기 캐스케이드(cascade), 루프(loop) 또는 교차-유동 반응기, 유동관 또는 마이크로-반응기에서의 반응을 포함한다. 반응 혼합물은, 필요한 경우, 임의적으로, 고상을 통한 여과, 크로마토그래피, 비-혼화성 상들 간의 분리(예컨대 추출), 고체 지지체 상의 흡착, 증류에 의한 용매 및/또는 공비 혼합물 제거, 선택적 증류, 승화, 결정화, 공-결정화 또는 막(membrane) 상의 나노 여과에 의해 분리정제된다.
본 발명은 또한, 응답 시간 및/또는 투과율을 개선하기 위한, 본 발명에 따른 액정 혼합물 및 액정 매질의 IPS 및 FFS 디스플레이에서의 용도, 특히, 액정 매질을 포함하는 SG-FFS 디스플레이에서의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이, 특히 IPS 또는 FFS 디스플레이, 특히 바람직하게는 FFS 또는 SG-FFS 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 2개의 기판(이때, 적어도 하나의 기판은 광에 투명하고, 적어도 하나의 기판은 전극 층을 가짐), 및 이들 기판 사이에 위치하는 액정 매질 층으로 이루어진 액정 셀을 포함하는 IPS 또는 FFS 유형의 액정 디스플레이에 관한 것이며, 이때 상기 액정 매질은 중합된 성분 및 저분자량 성분을 포함하고, 상기 중합된 성분은, 바람직하게는 전압의 인가 하에, 상기 액정 셀의 기판들 사이에서 상기 액정 매질 중의 하나 이상의 중합가능 화합물의 중합에 의해 수득가능하며, 상기 저분자량 성분은 상기 및 하기 기술되는 바와 같은 본 발명에 따른 액정 혼합물이다.
본 발명에 따른 디스플레이는 바람직하게는 능동 매트릭스(능동 매트릭스 LCD, 축약하여 AMD), 바람직하게는 박막 트랜지스터(TFT)의 매트릭스에 의해 어드레싱된다. 그러나, 본 발명에 따른 액정은 또한, 다른 공지된 어드레싱 수단을 갖는 디스플레이에서 유리한 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 바람직하게는 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 군으로부터 선택되고 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을, 하나 이상의 저분자량 액정 화합물 또는 액정 혼합물, 및 임의적으로, 다른 액정 화합물 및/또는 첨가제와 혼합함으로써, 본 발명에 따른 액정 매질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
하기 의미가 상기 및 하기에 적용된다.
"FFS"라는 용어는, 달리 기재되지 않는 한, FFS 및 SG-FFS 디스플레이를 나타내는데 사용된다.
"메소젠성 기"라는 용어는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 이의 인력 및 척력의 이방성으로 인해, 저분자량 또는 중합체성 성분에서 액정(LC) 상을 야기하는데 본질적으로 기여하는 기를 나타낸다. 메소젠성 기를 포함하는 화합물(메소젠성 화합물)이 그 자체로 액정 상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 메소젠성 화합물이, 다른 화합물과의 혼합 이후 및/또는 중합 이후에 액정 상 거동을 나타낼 수도 있다. 전형적인 메소젠성 기는, 예를 들어, 강성 막대형 또는 디스크형 단위이다. 메소젠 또는 액정 화합물과 관련하여 사용되는 용어 및 정의의 개관은 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 제시되어 있다.
상기 및 하기에서 "Sp"로도 지칭되는 "스페이서 기" 또는 축약하여 "스페이서"라는 용어는 당업자에게 공지되어 있으며, 문헌에 기술되어 있고, 예를 들어, 문헌[Pure Appl. Chem.73(5), 888 (2001)] 및 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl, S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]을 참조한다. 달리 기재되지 않는 한, 상기 및 하기에서 "스페이서 기" 또는 "스페이서"라는 용어는, 중합가능 메소젠성 화합물에서 메소젠성 기 및 중합가능 기(들)를 서로 연결하는 가요성 기를 나타낸다.
본 발명의 목적을 위해, "액정 매질"이라는 용어는, 액정 혼합물 및 하나 이상의 중합가능 화합물(예컨대, 반응성 메소젠)을 포함하는 매질을 나타내는 것으로 의도된다. "액정 혼합물"(또는 "호스트 혼합물")이라는 용어는, 비-중합가능 저분자량 화합물, 바람직하게는 2개 이상의 액정 화합물 및 임의적으로 추가의 첨가제, 예컨대 키랄 도판트 또는 안정화제로 독점적으로 이루어진 액정 혼합물을 나타내는 것으로 의도된다.
특히 실온에서 네마틱 상을 갖는 액정 혼합물 및 액정 매질이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 I-1 내지 I-4 및 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00089
Figure pct00090
상기 식에서,
매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R11 및 R12는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고,
R1 및 RS는 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
X1 및 XS는 F, Cl, CN, NCS, 탄소수 1 내지 4의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3를 나타내고, 특히 화학식 I-1 및 I-2의 경우 바람직하게는 F이고, 화학식 I-4의 경우 바람직하게는 OCF3이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 I-SO-1 및 I-SO-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I-SO의 화합물을 포함한다:
Figure pct00091
상기 식에서,
매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
RS1 및 RS2는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알켄일 또는 알켄일옥시, 가장 바람직하게는 알콕시 또는 알켄일옥시를 나타내고,
XS는 F, Cl, CN, NCS, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, Cl, CF3 또는 OCF3, 더욱 바람직하게는 CF3 또는 OCF3를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 양의 유전율을 갖고 바람직하게는 3 이상의 유전 이방성을 갖고 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물 군 및/또는 하기 화학식 III-1 및 III-2의 화합물 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하고:
Figure pct00092
[상기 식에서,
매개변수들은 화학식 II 하에 상기 제시된 각각의 의미를 갖고,
L23 및 L24는, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L23은 F를 나타내고,
Figure pct00093
는
Figure pct00094
에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
화학식 II-1 및 II-2의 경우, X2는 바람직하게는 F 또는 OCF3, 특히 바람직하게는 F를 나타내고, 화학식 II-2의 경우,
Figure pct00095
는, 서로 독립적으로, 바람직하게는
Figure pct00096
를 나타냄],
Figure pct00097
[상기 식에서, 매개변수들은 화학식 III 하에 제시된 의미를 가짐],
본 발명에 따른 매질은, 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물에 대안적으로 또는 추가적으로, 하기 화학식 III-3의 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다:
Figure pct00098
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 매개변수 L31 및 L32는, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, L21과 L22 및/또는 L23과 L24 둘 다가 F를 나타내는, 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, L21, L22, L23 및 L24 모두가 F를 나타내는, 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 화학식 II-1의 화합물을 포함한다. 화학식 II-1의 화합물은 바람직하게는, 하기 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 II-1a 및/또는 II-1b 및/또는 II-1d, 바람직하게는 하기 화학식 II-1a 및/또는 II-1d 또는 II-1b 및/또는 II-1d, 가장 바람직하게는 하기 화학식 II-1d의 하나 이상의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00099
Figure pct00100
상기 식에서,
매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고,
L25 및 L26은, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는
화학식 II-1a 및 II-1b에서, L21 및 L22 둘 다가 F를 나타내고,
화학식 II-1c 및 II-1d에서, L21 및 L22 둘 다가 F이고/이거나, L23 및 L24 둘 다가 F를 나타내고,
화학식 II-1e에서, L21, L22 및 L23이 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 II-2a 내지 II-2k의 화합물 군, 바람직하게는 하나 이상의 각각의 하기 화학식 II-2a 및/또는 II-2h 및/또는 II-2j의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 II-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, L25 내지 L28은, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L27 및 L28 둘 다가 H를 나타내고, 특히 바람직하게는 L26이 H를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, L21 및 L22 둘 다가 F를 나타내고/내거나 L23 및 L24 둘 다가 F를 나타내는, 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, L21, L22, L23 및 L24 모두가 F를 나타내는, 화학식 II-2a 내지 II-2k의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
특히 바람직한 화학식 II-2의 화합물은 하기 화학식들의 화합물이며, 하기 화학식 II-2a-1 및/또는 II-2h-1 및/또는 II-2k-2의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00104
Figure pct00105
상기 식에서, R2 및 X2는 상기 제시된 의미를 갖고, X2는 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-1의 화합물을 포함한다. 화학식 III-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-1a 내지 III-1j의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1c, III-1f, III-1g 및 III-1j의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00106
Figure pct00107
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 매개변수 L35 및 L36은, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 매개변수 L35 및 L36은, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1c-1 내지 III-1c-5의 화합물의 군, 바람직하게는 화학식 III-1c-1 및/또는 III-1c-2의 화합물, 가장 바람직하게는 하기 화학식 III-1c-1의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1c의 화합물을 포함한다:
Figure pct00108
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1f-1 내지 III-1f-6의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1f-1 및/또는 III-1f-2 및/또는 III-1f-3 및/또는 III-1f-6의 화합물, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 III-1f-3 및/또는 III-1f-6의 화합물, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 III-1f-6의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1f의 화합물을 포함한다:
Figure pct00109
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1g-1 내지 III-1g-5의 화합물 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1g-3의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1g의 화합물을 포함한다:
Figure pct00110
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1h-1 내지 III-1h-3의 화합물 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1h-3의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1h의 화합물을 포함한다:
Figure pct00111
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖고, X3은 바람직하게는 F이다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1i-1 및 III-1i-2의 화합물 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1i-2의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1i의 화합물을 포함한다:
Figure pct00112
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖고, X3은 바람직하게는 F이다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-1j-1 및 III-1j-2의 화합물 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-1j-1의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-1j의 화합물을 포함한다:
Figure pct00113
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 III-2의 화합물을 포함한다. 화학식 III-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-2a 및 III-2b의 화합물 군, 바람직하게는 하기 화학식 III-2b의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00114
Figure pct00115
상기 식에서, 매개변수들은 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 매개변수 L33 및 L34는, 서로 및 다른 매개변수들과 독립적으로, H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-2a-1 내지 III-2a-6의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 III-2a의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00116
Figure pct00117
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
상기 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 III-2b-1 내지 III-2b-4의 화합물 군, 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 III-2b-4의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 III-2b의 화합물을 포함한다:
Figure pct00118
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물에 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 하기 화학식 III-3의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pct00119
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 III 하에 제시된 각각의 의미를 갖는다.
상기 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-3a 및 III-3b의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00120
상기 식에서, R3은 상기 제시된 의미를 갖는다.
본 발명에 따른 액정 매질은, 중성 유전율을 갖고 바람직하게는 -1.5 내지 3의 유전 이방성을 갖고 바람직하게는 화학식 VI, VII, VIII 및 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
본원에서, 모든 원소들은 이들 각각의 동위원소를 포함한다. 특히, 상기 화합물에서 하나 이상의 H는 D로 대체될 수 있으며, 이는 또한 몇몇 경우 특히 바람직하다. 대응 화합물의 대응적으로 높은 중수소화도는, 예를 들어 상기 화합물의 검출 및 인식을 가능하게 한다. 몇몇 경우, 특히 화학식 I의 화합물의 경우, 이는 매우 도움이 된다.
본원에서 알킬은, 특히 바람직하게는, 직쇄 알킬, 특히 CH3-, C2H5-, n-C3H7-, n-C4H9- 또는 n-C5H11-을 나타내고, 알켄일은, 특히 바람직하게는, CH2=CH-, E-CH3-CH=CH-, CH2=CH-CH2-CH2-, E-CH3-CH=CH-CH2-CH2- 또는 E-(n-C3H7)-CH=CH-이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화학식 VI-1 및 VI-2의 화합물 군, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 VI-1의 화합물 및 하나 이상의 화학식 VI-2의 화합물 각각으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 VI의 화합물을 포함한다:
Figure pct00121
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 VI 하에 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
화학식 VI-1에서, R61 및 R62는, 서로 독립적으로, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시, 바람직하게는 에톡시, 부톡시 또는 펜톡시, 더욱 바람직하게는 에톡시 또는 부톡시, 가장 바람직하게는 부톡시를 나타내고,
화학식 VI-2에서, R61은 바람직하게는 비닐, 1-E-프로펜일, 부트-4-엔-1-일, 펜트-1-엔-1-일 또는 펜트-3-엔-1-일 및 n-프로필 또는 n-펜틸을 나타내고, R62는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 바람직하게는 탄소수 1 내지 6, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 비치환된 알콕시 라디칼, 가장 바람직하게는 에톡시를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화학식 VII-1 내지 VII-3의 화합물 군, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 VII-1의 화합물 및 하나 이상의 화학식 VII-2의 화합물 각각으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VII의 화합물을 포함한다:
Figure pct00122
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 VII 하에 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
R71은 비닐, 1-E-프로펜일, 부트-4-엔-1-일, 펜트-1-엔-1-일 또는 펜트-3-엔-1-일, n-프로필 또는 n-펜틸을 나타내고,
R72는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 바람직하게는, 탄소수 1 내지 6, 특히 바람직하게는 탄소수 2 또는 4의 비치환된 알콕시 라디칼, 가장 바람직하게는, 에톡시를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VI-1의 화합물을 포함한다:
Figure pct00123
.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VI-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00124
Figure pct00125
.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VII-1의 화합물을 포함한다:
Figure pct00126
.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VII-2의 화합물을 포함한다:
Figure pct00127
Figure pct00128
.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는, 화학식 I 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물에 더하여, 바람직하게는 중성 유전율을 갖고 화학식 VI 및 VII의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을, 바람직하게는 5% 이상 90% 이하, 바람직하게는 10% 이상 80% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이상 70% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 각각의 경우, 하기 화학식 VIII-1 내지 VIII-3의 화합물의 군, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 VIII-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 VIII-3의 화합물 각각으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VIII의 화합물을 각각 포함한다:
Figure pct00129
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 VIII 하에 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
R81은 비닐, 1-E-프로펜일, 부트-4-엔-1-일, 펜트-1-엔-1-일 또는 펜트-3-엔-1-일, 에틸, n-프로필 또는 n-펜틸, 알킬, 바람직하게는 에틸, n-프로필 또는 n-펜틸을 나타내고,
R82는 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 1 내지 5의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼을 나타낸다.
화학식 VIII-1 및 VIII-2에서, R82는 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알콕시, 가장 바람직하게는 에톡시를 나타내고, 화학식 VIII-3에서, 이는 바람직하게는 알킬, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 n-프로필, 가장 바람직하게는 메틸을 나타낸다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 하기 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00130
상기 식에서,
R41은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 7의 비치환된 알켄일 라디칼, 특히 바람직하게는 탄소수 2, 3, 4 또는 5의 n-알킬 라디칼을 나타내고,
R42는 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 2 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알켄일 라디칼, 또는 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 비치환된 알콕시 라디칼, 탄소수 2 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2, 3 또는 4의 비치환된 알켄일 라디칼, 더욱 바람직하게는 비닐 라디칼 또는 1-프로펜일 라디칼, 특히 비닐 라디칼을 나타낸다.
특히 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하기 화학식 IV-1 내지 IV-4의 화합물의 군, 바람직하게는 화학식 IV-1의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00131
상기 식에서,
알킬 및 알킬'는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알킬을 나타내고,
알켄일 및 알켄일'는, 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 5, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4, 특히 바람직하게는 탄소수 2의 알켄일 라디칼을 나타내고,
알켄일'는 탄소수 2 내지 5, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4, 특히 바람직하게는 탄소수 2 또는 3의 알켄일 라디칼을 나타내고,
알콕시는 탄소수 1 내지 5, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알콕시를 나타낸다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 IV-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV-2의 화합물을 포함한다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화합물을 제시되는 총 농도로 포함한다:
0 내지 60 중량%의, 화학식 T의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물; 및
0 내지 60 중량%, 바람직하게는 1 내지 60 중량%의, 화학식 I 및 I-S-1, I-S-2, I-S0-1 및 I-S0-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물; 및/또는
5 내지 60 중량%의, 바람직하게는 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 II의 화합물; 및/또는
5 내지 25 중량%의 하나 이상의 화학식 III의 화합물; 및/또는
5 내지 45 중량%의 하나 이상의 화학식 IV의 화합물; 및/또는
5 내지 25 중량%의 하나 이상의 화학식 V의 화합물; 및/또는
5 내지 25 중량%의 하나 이상의 화학식 VI의 화합물; 및/또는
5 내지 20 중량%의 하나 이상의 화학식 VII의 화합물; 및/또는
5 내지 30 중량%의, 바람직하게는 화학식 VIII-1 및 VIII-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VIII의 화합물; 및/또는
0 내지 60 중량%의, 하나 이상의 화학식 IX의 화합물
(이때 상기 매질 중에 존재하는 화학식 T 및 화학식 I 내지 IX의 모든 화합물의 총 농도는 바람직하게는 95% 이상, 더욱 바람직하게는 100%임).
상기 나중 조건은 본 발명에 따른 모든 매질의 경우에 바람직하다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 화학식 T 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물 및/또는 화학식 I 또는 이의 바람직한 하위-화학식의 화합물 및 화학식 VI 및/또는 VII 및/또는 VIII 및/또는 IX의 화합물에 더하여, 중성 유전율을 갖고 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을, 5% 이상 90% 이하, 바람직하게는 10% 이상 80% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이상 70% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명에 따른 매질은, 특히 바람직한 실시양태에서,
5% 이상 50% 이하, 바람직하게는 10% 이상 40% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 II의 화합물; 및/또는
5% 이상 30% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 VII-1의 화합물; 및/또는
3% 이상 30% 이하 범위의 총 농도의 하나 이상의 화학식 VII-2의 화합물
을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질 중 화학식 T의 화합물의 농도는 1% 이상 60% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 40% 이하, 가장 바람직하게는 8% 이상 35% 이하 범위이다.
본 발명에 따른 매질 중의, 바람직하게는 화학식 I-1 내지 I-4의 군, 바람직하게는 화학식 I-3 및/또는 I-4 및/또는 I-S-1 및/또는 I-S-2(존재하는 경우)의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I의 화합물의 농도는 바람직하게는 1% 이상 60% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 40% 이하, 가장 바람직하게는 8% 이상 35% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 바람직하게는 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 군으로부터 선택된 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 및 바람직하게는 화학식 I-1 내지 I-4의 군, 바람직하게는 화학식 I-3 및/또는 I-4의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질 중 화학식 I-S-1 및 I-S-2의 화합물의 농도는 1% 이상 60% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 40% 이하, 가장 바람직하게는 8% 이상 35% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질 중의 화학식 II의 화합물의 농도는 3% 이상 60% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 55% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이상 50% 이하, 가장 바람직하게는 15% 이상 45% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질 중의 화학식 VII의 화합물의 농도는 2% 이상 50% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 40% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이상 35% 이하, 가장 바람직하게는 15% 이상 30% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질 중의 화학식 VII-1의 화합물의 농도는 1% 이상 40% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이상 35% 이하, 대안적으로 15% 이상 25% 이하 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질 중의 화학식 VII-2의 화합물(존재하는 경우)의 농도는 1% 이상 40% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이상 35% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이상 30% 이하이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 전광 디스플레이 또는 전광 소자에 관한 것이다. VA, ECB, IPS 또는 FFS 효과, 바람직하게는 VA, IPS 또는 FFS 효과에 기초한 전광 디스플레이, 특히 능동 매트릭스 어드레싱 장치에 의해 어드레싱되는 전광 디스플레이가 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 전광 디스플레이 또는 전광 소자에서의 본 발명에 따른 액정 매질의 용도, 및 하나 이상의 화학식 I의 화합물을, 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 하위-화학식 II-1 및/또는 II-2의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 VII의 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 하위-화학식 VII-1 및/또는 VII-2의 화합물, 특히 바람직하게는 상이한 화학식 II-1, II-2, VII-1 및 VII-2 중 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상, 매우 특히 바람직하게는 이들 4개 모두로부터의 하나 이상의 화합물, 및 바람직하게는 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 IV의 화합물 및 화학식 V의 화합물 둘 다와 혼합하는 것을 특징으로 하는, 본 발명에 따른 액정 매질의 제조 방법에 관한 것이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 IV-2 및 IV-3의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다:
Figure pct00132
상기 식에서,
알킬 및 알킬'는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알킬을 나타내고,
알콕시는 탄소수 1 내지 5, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알콕시를 나타낸다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 V-1 및 V-2, 바람직하게는 화학식 V-1의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함한다:
Figure pct00133
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 V 하에 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R51은 탄소수 1 내지 7의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일을 나타내고,
R52는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일, 특히 바람직하게는 알킬을 나타낸다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 V-1a 및 V-1b의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 V-1의 화합물을 포함한다:
Figure pct00134
상기 식에서,
알킬 및 알킬'는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알킬이고,
알켄일은 탄소수 2 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알켄일이다.
본 발명은 또한, 상기 매질은, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을, 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 임의적으로, 화학식 VII-1 및 VII-2의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IV의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 V의 화합물을 포함하는 매질에 사용하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질의 복굴절률의 파장 분산을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
화학식 I 내지 V의 화합물 외에, 다른 구성요소가 또한, 예를 들어 전체 혼합물의 45% 이하, 바람직하게는 35% 이하, 특히 10% 이하의 양으로 존재할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 매질은 임의적으로, 양의 유전율을 갖는 성분을 포함할 수 있으며, 이의 총 농도는 전체 매질을 기준으로 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 전체 혼합물을 기준으로,
1% 이상 50% 이하, 바람직하게는 2% 이상 35% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 25% 이하의 화학식 T의 화합물,
1% 이상 50% 이하, 바람직하게는 2% 이상 35% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 25% 이하의, 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 화학식 I의 화합물,
1% 이상 20% 이하, 바람직하게는 2% 이상 15% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 12% 이하의 화학식 I의 화합물,
20% 이상 50% 이하, 바람직하게는 25% 이상 45% 이하, 특히 바람직하게는 30% 이상 40% 이하의 화학식 II 및/또는 III의 화합물,
0% 이상 35% 이하, 바람직하게는 2% 이상 30% 이하, 특히 바람직하게는 3% 이상 25% 이하의 화학식 IV 및/또는 V의 화합물, 및
5% 이상 50% 이하, 10% 이상 45% 이하, 바람직하게는 15% 이상 40% 이하의 화학식 VI 및/또는 VII 및/또는 VIII 및/또는 IX의 화합물
을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 키랄 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 하기 조건 중 하나 이상을 만족시키며, 이때 두문자어(약어)는 하기 표 A 내지 C에서 설명되고, 하기 표 D에서 예시된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 T의 화합물(이는 그 자체로 바람직하고, 상기 액정 매질에 바람직하게 사용됨)은 하나 이상의 고리, 바람직하게는 하나의
Figure pct00135
고리를 포함하고, 이는
Figure pct00136
로부터 선택되고, 바람직하게는
Figure pct00137
로부터 선택되고, 가장 바람직하게는
Figure pct00138
이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하기 조건 중 하나 이상을 만족시킨다:
i. 상기 액정 매질은 0.060 이상, 특히 바람직하게는 0.070 이상의 복굴절률을 가진다.
ii. 상기 액정 매질은 0.200 이하, 특히 바람직하게는 0.180 이하의 복굴절률을 가진다.
iii. 상기 액정 매질은 0.090 이상 0.120 이하의 복굴절률을 가진다.
iv. 상기 액정 매질은 바람직하게는 화학식 CCS-n-F, CCS-n-Cl, CCS-n-T, CLS-n-F, CLS-n-Cl, CLS-n-T, CPS-n-F, CPS-n-T, CGS-n-T, CUS-n-T, CYS-n-T 및 LGS-n-T의 화합물의 군, 바람직하게는 화학식 CCS-n-T, CLS-n-T, CGS-n-T, CUS-n-T, CYS-n-T 및 LGS-n-T의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 T의 화합물을 포함한다.
v. 상기 액정 매질은 하나 이상의 특히 바람직한 화학식 I-4의 화합물을 포함한다.
vi. 전체 혼합물 중 화학식 IV의 화합물의 총 농도는 25% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 바람직하게는 25% 이상 49% 이하 범위, 특히 바람직하게는 29% 이상 47% 이하 범위, 매우 특히 바람직하게는 37% 이상 44% 이하 범위이다.
vii. 상기 액정 매질은, 바람직하게는 60% 이하, 특히 바람직하게는 50% 이하의 농도의, 화학식 CC-n-V 및/또는 CC-n-Vm 및/또는 CC-V-V 및/또는 CC-V-Vn 및/또는 CC-nV-Vn, 특히 바람직하게는 CC-3-V의 화합물, 및 임의적으로 추가적으로, 바람직하게는 15% 이하의 농도의 화학식 CC-3-V1의 화합물, 및/또는 바람직하게는 24% 이하, 특히 바람직하게는 30% 이하의 농도의 화학식 CC-4-V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물을 포함한다.
viii. 상기 매질은, 바람직하게는 1% 이상 60% 이하의 농도, 더욱 바람직하게는 3% 이상 35% 이하의 농도의 화학식 CC-n-V, 바람직하게는 화학식 CC-3-V의 화합물을 포함한다.
전체 혼합물 중 화학식 CC-3-V의 총 농도는 15% 이하, 바람직하게는 10% 이하 또는 20% 이하, 바람직하게는 25% 이하이다.
ix. 전체 혼합물 중 화학식 Y-nO-Om의 화합물의 총 농도는 2% 이상 30% 이하, 바람직하게는 5% 이상 15% 이하이다.
x. 전체 혼합물 중 화학식 CY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 60% 이하, 바람직하게는 15% 이상 45% 이하이다.
xi. 전체 혼합물 중 화학식 CCY-n-Om 및/또는 CCY-n-m의 화합물, 바람직하게는 화학식 CCY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 40% 이하, 바람직하게는 1% 이상 25% 이하이다.
xii. 전체 혼합물 중 화학식 CLY-n-Om의 화합물의 총 농도는 5% 이상 40% 이하, 바람직하게는 10% 이상 30% 이하이다.
xiii. 상기 액정 매질은 하나 이상의 화학식 IV, 바람직하게는 화학식 IV-1 및/또는 IV-2의 화합물을, 바람직하게는 1% 이상, 특히 2% 이상, 매우 특히 바람직하게는 3% 이상 50% 이하, 바람직하게는 35% 이하의 총 농도로 포함한다.
xiv. 상기 액정 매질은 하나 이상의 화학식 V, 바람직하게는 화학식 V-1 및/또는 V-2의 화합물을, 바람직하게는 1% 이상, 특히 2% 이상, 매우 특히 바람직하게는 15% 이상 35% 이하, 바람직하게는 30% 이하의 총 농도로 포함한다.
xv. 전체 혼합물 중 화학식 CCP-V-n, 바람직하게는 화학식 CCP-V-1의 화합물의 총 농도는 바람직하게는 5% 이상 30% 이하, 바람직하게는 15% 이상 25% 이하이다.
xvi. 전체 혼합물 중 화학식 CCP-V2-n, 바람직하게는 CCP-V2-1의 화합물의 총 농도는 바람직하게는 1% 이상 15% 이하, 바람직하게는 2% 이상 10% 이하이다.
본 발명은 또한, VA, ECB, IPS, FFS 또는 UB-FFS 효과에 기초한 능동 매트릭스 어드레싱을 갖는 전광 디스플레이에 관한 것이며, 상기 디스플레이는 본 발명에 따른 액정 매질을 유전체로서 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 혼합물은 바람직하게는, 70℃ 이상의 폭을 갖는 네마틱 상 범위를 가진다.
회전 점도(γ1)는 바람직하게는 200 mPa·s 이하, 바람직하게는 150 mPa·s 이하, 특히 120 mPa·s 이하이다.
본 발명에 따른 혼합물은, 양의 유전율을 갖는 액정 매질을 사용하는 모든 IPS 및 FFS-TFT 용도, 예컨대 SG-FFS(슈퍼 그립 FFS) 용도에 적합하다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 4 내지 18개, 특히 5 내지 15개, 특히 바람직하게는 12개 이하의 화합물로 사실상 완전히 이루어진다. 이는 바람직하게는 화학식 S, I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII 및 IX의 화합물의 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 임의적으로 18개 초과의 화합물을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 매질은 바람직하게는 18 내지 25개의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 시아노 기를 포함하지 않는 화합물로 주로 이루어지고, 바람직하게는 이로 본질적으로 이루어지고, 가장 바람직하게는 이로 사실상 완전히 이루어진다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은,
바람직하게는 화학식 T-1 내지 T-4로부터 선택된 화학식 T의 화합물,
바람직하게는 화학식 I-1, I-2, I-3 및 I-4로부터 선택된 화학식 I의 화합물,
바람직하게는 I-S-1, I-S-2, I-S0, 바람직하게는 I-S0-1 및 I-S0-2로부터 선택된, 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 화학식 I의 화합물,
바람직하게는 화학식 II-1 및 II-2로부터 선택된 화학식 II의 화합물,
바람직하게는 화학식 III-1 및 III-2로부터 선택된 화학식 III의 화합물,
바람직하게는 화학식 VII-1 및 VII-2로부터 선택된 화학식 IV, V, VII의 화합물, 및
화학식 VIII 및 IX의 화합물
의 군으로부터 선택된 화학식 T, I, II, III, IV, V 및 VI 내지 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 포함하고, 상기 액정 매질은 이들 화학식의 화합물로 주로 이루어지고, 특히 바람직하게는 이들로 본질적으로 이루어지고, 매우 특히 바람직하게는 이들로 사실상 완전히 이루어진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 각각의 경우 적어도 -10℃ 이하로부터 70℃ 이상까지, 특히 바람직하게는 -20℃ 이하로부터 80℃ 이상까지, 매우 특히 바람직하게는 -30℃ 이하로부터 85℃ 이상까지, 가장 바람직하게는 -40℃ 이하로부터 90℃ 이상까지의 네마틱 상을 가진다.
본원에서 "네마틱 상을 갖는"이란 표현은, 한편으로는, 저온의 대응 온도에서 스멕틱 상 및 결정화가 관찰되지 않음을 의미하고, 다른 한편으로는, 가열 시 네마틱 상으로부터의 등명화가 나타나지 않음을 의미한다. 저온에서의 조사는, 대응 온도에서 유동 점도계 내에서 수행하고, 전광 용도에 대응하는 셀 두께를 갖는 시험 셀 내에 100시간 이상 동안 저장하여 확인한다. 대응 시험 셀 내에서 -20℃의 온도에서의 저장 안정성이 1000시간 이상인 경우, 매질은 상기 온도에서 안정한 것으로 간주된다. -30℃ 및 -40℃의 온도에서, 상기 대응 시간은 각각 500시간 및 250시간이다. 고온에서, 등명점은 통상적인 방법에 의해 모세관 내에서 측정된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 중간 내지 낮은 범위의 광학 이방성 값을 특징으로 한다. 이의 복굴절률 값은 바람직하게는 0.075 이상 0.130 이하, 특히 바람직하게는 0.085 이상 0.120 이하, 매우 특히 바람직하게는 0.090 이상 0.115 이하 범위이다.
상기 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 양의 유전 이방성 및 유전 이방성(Δε)의 비교적 높은 절대 값을 가지며, 이는 바람직하게는 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상 20 이하, 더욱 바람직하게는 15 이하, 더욱 바람직하게는 3.0 이상 10 이하, 특히 바람직하게는 4.0 이상 9.0 이하, 매우 특히 바람직하게는 4.5 이상 8.0 이하이다.
본 발명에 따른 액정 매질은 1.0 V 이상 2.7 V 이하, 바람직하게는 1.2 V 이상 2.5 V 이하, 특히 바람직하게는 1.3 V 이상 2.2 V 이하 범위의 비교적 낮은 역치 전압(V0) 값을 가진다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 비교적 높은 평균 유전 상수(εav ≡ (ε∥+ 2ε⊥)/3) 값을 가지며, 이는 바람직하게는 4.0 이상 내지 25.0 이하, 바람직하게는 5.0 이상 20.0 이하, 더더욱 바람직하게는 6.0 이상 19.0 이하, 특히 바람직하게는 10.0 이상 18.0 이하, 매우 특히 바람직하게는 9.0 이상 16.5 이하이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 액정 셀에서 높은 VHR 값을 가진다.
20℃의 새로 충전된 셀에서, 상기 VHR 값은 95% 이상, 바람직하게는 97% 이상, 특히 바람직하게는 98% 이상, 매우 특히 바람직하게는 99% 이상이며, 100℃의 오븐 내의 상기 셀에서 5분 후, 상기 VHR 값은 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 특히 바람직하게는 96% 이상, 매우 특히 바람직하게는 98% 이상이다.
일반적으로, 낮은 어드레싱 전압 또는 역치 전압을 갖는 액정 매질은, 더 높은 어드레싱 전압 또는 역치 전압을 갖는 액정 매질보다 더 낮은 VHR을 가지며, 그 반대도 마찬가지다. 또한, 개별적인 물리적 특성의 이러한 바람직한 값들은 바람직하게는 각각의 경우, 서로 조합된 본 발명에 따른 매질들에 의해 유지된다.
본원에서 "화합물(들)"이라는 용어는, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 하나의 화합물 및 또한 복수개의 화합물 둘 다를 의미한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은,
하나 이상의 화학식 S의 화합물; 및
하나 이상의 화학식 I의 화합물; 및/또는
바람직하게는 화학식 PUQU-n-F, CDUQU-n-F, APUQU-n-F 및 PGUQU-n-F 중 하나 이상의 화학식 II의 화합물; 및/또는
바람직하게는 화학식 CCP-n-OT, CLP-n-T, CGG-n-F, 및 CGG-n-OD 중 하나 이상의 화학식 III의 화합물; 및/또는
바람직하게는 화학식 CC-n-V, CC-n-Vm, CC-n-m, 및 CC-V-V 중 하나 이상의 화학식 IV의 화합물; 및/또는
바람직하게는 화학식 CCP-n-m, CCP-V-n, CCP-V2-n, CLP-V-n, CCVC-n-V 및 CGP-n-m 중 하나 이상의 화학식 V의 화합물; 및 또는
바람직하게는 화학식 Y-3-O1, Y-4O-O4, CY-3-O2, CY-3-O4, CY-5-O2 및 CY-5-O4의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 Y-n-Om, Y-nO-Om 및/또는 CY-n-Om 중 하나 이상의 화학식 VI의 화합물; 및/또는
임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 바람직하게는 화학식 CCY-n-m 및 CCY-n-Om의 화합물의 군, 바람직하게는 화학식 CCY-3-O2, CCY-2-O2, CCY-3-O1, CCY-3-O3, CCY-4-O2, CCY-3-O2 및 CCY-5-O2의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 CCY-n-Om의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 VII-1의 화합물; 및/또는
임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 바람직하게는 화학식 CLY-2-O4, CLY-3-O2 및 CLY-3-O3의 화합물의 군으로부터 선택된 화학식 CLY-n-Om의 화합물 중 하나 이상의 화학식 VII-2의 화합물 ; 및/또는
바람직하게는 화학식 CZY-n-On 및 CCOY-n-m 중 하나 이상의 화학식 VIII의 화합물; 및/또는
바람직하게는 화학식 PYP-n-m 중 하나 이상의 화학식 IX의 화합물; 및/또는
임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 바람직하게는 화학식 CC-n-V, CC-n-Vm 및 CC-nV-Vm의 화합물의 군, 바람직하게는 CC-3-V, CC-3-V1, CC-4-V, CC-5-V 및 CC-V-V의 화합물, 특히 바람직하게는 CC-3-V, CC-3-V1, CC-4-V 및 CC-V-V의 화합물의 군, 매우 특히 바람직하게는 화학식 CC-3-V의 화합물, 및 임의적으로 추가적으로 화학식 CC-4-V 및/또는 CC-3-V1 및/또는 CC-V-V의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IV의 화합물; 및/또는
임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 바람직하게는 화학식 CCP-V-1 및/또는 CCP-V2-1 중 하나 이상의 화학식 V의 화합물
을 포함한다.
본 발명의 특정 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 IX의 화합물을 포함한다.
화학식 IX의 화합물은 또한, 특히 p = q = 1이고 고리 A9가 1,4-페닐렌인 경우의 액정 혼합물에서 안정화제로서 고도로 적합하다. 이는 특히, 자외선 노출에 대해 상기 혼합물의 VHR을 안정화시킨다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 하나 이상의 하기 화학식 IX-1 내지 IX-4의 화합물의 군, 매우 특히 바람직하게는 하기 화학식 IX-1 내지 IX-3의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화학식 IX의 화합물을 포함한다:
Figure pct00139
상기 식에서, 매개변수들은 화학식 IX 하에 제시된 의미를 가진다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 화학식 IX-3의 화합물, 바람직하게는 하기 화학식 IX-3-a의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00140
상기 식에서, 알킬 및 알킬'는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7, 바람직하게는 탄소수 2 내지 5의 알킬이다.
화학식 IX의 화합물이 본 발명에 따른 액정 매질에 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이하의 농도로 존재하며, 개별적인(즉, 동종) 화합물의 경우, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하의 농도로 존재한다.
본 발명의 경우, 개별적인 경우, 달리 기재되지 않는 한, 하기 정의가 조성물의 구성요소의 설명과 관련하여 적용된다:
"포함하다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게는 5% 이상, 특히 바람직하게는 10% 이상, 매우 특히 바람직하게는 20% 이상이다.
"~로 주로 이루어지다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 55% 이상, 매우 특히 바람직하게는 60% 이상이다.
"~로 본질적으로 이루어지다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상, 매우 특히 바람직하게는 95% 이상이다.
"~로 사실상 완전히 이루어지다": 조성물 중의 해당 구성요소의 농도가 바람직하게는 98% 이상, 특히 바람직하게는 99% 이상, 매우 특히 바람직하게는 100.0%이다.
이는, 성분 및 화합물일 수 있는 구성요소를 갖는 조성물로서의 매질, 및 또한, 구성요소인 화합물을 갖는 성분 둘 다에 적용된다. 전체 매질에 대한 개별적인 화합물의 농도와 관련된 경우에만, 해당 화합물의 농도는 바람직하게는 1% 이상, 특히 바람직하게는 2% 이상, 매우 특히 바람직하게는 4% 이상이다.
본 발명의 경우, "≤"는 이하, 바람직하게는 미만을 의미하고, "≥"는 이상, 바람직하게는 초과를 의미한다.
본원에서
Figure pct00141
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌을 나타내고,
Figure pct00142
는 1,4-사이클로헥실렌, 바람직하게는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌을 나타내고,
Figure pct00143
는 1,4-페닐렌을 나타낸다.
본원에서 "양의 유전율을 갖는(dielectrically positive) 화합물"이란 표현은, 1.5 초과의 Δε을 갖는 화합물을 의미하고, 일반적으로 "중성 유전율을 갖는(dielectrically neutral) 화합물"이란 표현은, Δε이 -1.5 이상 1.5 이하인 화합물을 의미하며, "음의 유전율을 갖는(dielectrically negative) 화합물"이란 표현은, Δε이 -1.5 미만인 화합물을 의미한다. 이들 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에 10%의 화합물을 용해시키고, 각각의 경우, 20 μm의 셀 두께를 갖는 하나 이상의 시험 셀 내에서, 20℃의 온도 및 1 kHz의 주파수에서, 수직(homeotropic) 및 수평(homogeneous) 표면 배향을 사용하여 생성 혼합물의 전기용량(capacitance)을 결정함으로써 측정된다. 측정 전압은 전형적으로 1.0 V이지만, 이는 항상, 조사될 각각의 액정 혼합물의 용량성 역치보다 더 낮다.
양의 유전율을 갖는 화합물 및 중성 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-4792이고, 음의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-2857이며, 이들 둘 다 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수된다. 조사될 각각의 화합물의 값은, 조사될 화합물을 첨가한 후 호스트 혼합물의 유전 상수를 변화시키고, 사용되는 화합물의 100%로 외삽하여 수득된다. 조사될 화합물을 10%의 양으로 호스트 혼합물에 용해시킨다. 이러한 목적을 위해 성분의 용해도가 너무 낮은 경우, 목적하는 온도에서 조사가 수행될 수 있을 때까지, 농도를 단계적으로 반감시킨다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은, 필요한 경우, 추가의 첨가제, 예컨대 안정화제 및/또는 다색성(예컨대, 이색성) 염료 및/또는 키랄 도판트를 통상적인 양으로 추가로 포함할 수 있다. 사용되는 첨가제의 양은 바람직하게는 전체 혼합물의 양을 기준으로, 총 0% 이상 10% 이하, 특히 바람직하게는 0.1% 이상 6% 이하이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1% 이상 3% 이하이다. 상기 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 일반적으로, 상기 액정 매질 중의 액정 화합물의 농도 및 농도 범위를 명시하는 경우 고려되지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은, 하나 이상의 반응성 화합물, 바람직하게는 반응성 메소젠, 및 필요한 경우, 추가의 첨가제, 예컨대 중합 개시제 및/또는 중합 조절제를 통상적인 양으로 포함하는 중합체 전구체를 포함한다. 사용되는 첨가제의 양은, 전체 혼합물의 양을 기준으로, 총 0% 이상 10% 이하, 바람직하게는 0.1% 이상 2% 이하이다. 상기 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 일반적으로, 상기 액정 매질 중의 액정 화합물의 농도 및 농도 범위를 명시하는 경우 고려되지 않는다.
상기 조성물은, 통상적인 방식으로 혼합된 복수개의 화합물, 바람직하게는 3개 이상 30개 이하, 특히 바람직하게는 6개 이상 20개 이하, 매우 특히 바람직하게는 10개 이상 16개 이하의 화합물로 이루어진다. 일반적으로, 더 소량으로 사용되는 화합물의 목적하는 양이, 혼합물의 주요 구성요소를 구성하는 성분에 용해된다. 이는 유리하게는 승온에서 수행된다. 선택된 온도가 주요 구성요소의 등명점보다 높은 경우, 용해 작업의 완료를 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방식으로, 예를 들어 예비-혼합물(pre-mix)을 사용하거나, 또는 소위 "멀티용기 시스템(multi-bottle system)"으로부터 액정 혼합물을 제조하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 혼합물은, 65℃ 이상의 등명점을 갖는 매우 넓은 네마틱 상, 매우 유리한 용량성 역치 전압 값, 비교적 높은 전압 보전율(VHR) 값, 및 동시에, -30℃ 및 -40℃에서 매우 우수한 저온 안정성을 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 혼합물은 낮은 회전 점도(γ1)로 구별된다.
VA, IPS, FFS 또는 PALC 디스플레이에 사용하기 위한 본 발명에 따른 매질이, 예를 들어 대응 동위원소로 H, N, O, Cl, F가 대체된 화합물을 포함할 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이의 구조는, 예를 들어 유럽 특허 제 0 240 379 호에 기술된 바와 같은 통상적인 기하구조에 대응한다.
본 발명에 따른 액정 상은, 예를 들어 현재까지 개시된 임의의 유형의 디스플레이(예컨대, IPS 및 FFS LCD 디스플레이)에 사용될 수 있는 방식으로, 적합한 첨가제로 개질될 수 있다.
하기 표 E는, 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 가능한 도판트를 제시한다. 상기 혼합물이 하나 이상의 도판트를 포함하는 경우, 이는 0.01% 내지 4%, 바람직하게는 0.1% 내지 1.0%의 양으로 사용된다.
바람직하게는 0.01% 내지 6%, 특히 0.1% 내지 3%의 양으로 본 발명에 따른 혼합물에 첨가될 수 있는 안정화제가 예를 들어 하기 표 F에 도시된다.
본 발명의 목적을 위해, 모든 농도는, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 중량%로 제시되며, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 대응하는 전체 혼합물 또는 전체 혼합물 성분 각각에 관한 것이다. 이와 관련하여, "혼합물"이라는 용어는 액정 매질을 기술하는 것이다.
달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 본원에서 제시된 모든 온도 값, 예컨대 융점 T(C,N), 스멕틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 섭씨(℃)로 제시되며, 모든 온도차는 차등(differential) 도(°)로 대응적으로 제시된다.
달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 본 발명에서 "역치 전압"이라는 용어는, 프레드릭스 역치(Freedericks threshold)로도 공지된 용량성 역치 전압(V0)과 관련된다.
모든 물리적 특성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov.1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되며, 20℃의 온도에 대해 적용되며, 각각의 경우, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, Δn은 436 nm, 589 nm 및 633 nm에서 결정되며, Δε은 1 kHz에서 결정된다.
전광 특성, 예를 들어 역치 전압(V0)(용량 측정)은, 메르크 제펜(Merck Japan)에서 제조된 시험 셀 내에서 결정된 스위칭 거동이다. 측정 셀은 소다-석회 유리 기판을 가지며, 이는, 서로 수직으로 러빙되어 액정의 호메오트로픽(homeotropic) 배향에 영향을 주는 폴리이미드 배향 층들(SE-1211 및 희석제 **26(1:1 혼합 비, 둘 다 일본의 닛산 케미칼스(Nissan Chemicals)로부터 입수됨)를 가짐)을 사용하여 ECB 또는 VA 구조로 구성된다. 투명하고 사실상 정사각형인 ITO 전극의 표면적은 1 cm2이다.
달리 기재되지 않는 한, 키랄 도판트가, 사용되는 액정 혼합물에 첨가되지 않지만, 상기 액정 혼합물은 또한, 이러한 유형의 도핑이 필요한 용도에도 특히 적합하다.
회전 점도는 회전 영구 자석 방법을 사용하여 결정되고, 유동 점도는 변형된 우베로데(Ubbelohde) 점도계 내에서 결정된다. 액정 혼합물 ZLI-2293, ZLI-4792 및 MLC-6608의 경우, 모든 제품은 독일의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수되며, 20℃에서 결정된 이들의 회전 점도 값은 각각 161 mPa·s, 133 mPa·s 및 186 mPa·s이고, 유동 점도 값(ν)은 각각 21 mm2·s-1, 14 mm2·s-1 및 27 mm2·s-1이다.
실제 목적을 위해, 물질의 굴절률의 분산은 하기 방법으로 편리하게 특성분석될 수 있으며, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 이는 본원 전반에 걸쳐 사용된다. 복굴절률 값은, 20℃의 온도 및 몇몇 고정된 파장에서, 물질과 접촉하는 프리즘 면 상에 호메오트로픽 정렬 표면을 갖는 변형된 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 결정된다. 복굴절률 값은 436 nm(저압 수은 램프의 각각의 선택된 스펙트럼 선), 589 nm(나트륨 "D" 선) 및 633 nm(관찰자의 눈에 대한 손상을 방지하기 위해 감쇠기/확산기와 조합으로 사용되는 HE-Ne 레이저의 파장)의 특정 파장 값에서 결정된다. 하기 표에서, Δn은 589 nm에서 제시되며, Δ(Δn)은 Δ(Δn) = Δn(436 nm) - Δn(633 nm)으로서 제시된다.
달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 하기 기호가 사용된다:
V0는, 20℃에서의 용량성 역치 전압[V]이고,
ne는, 20℃ 및 589 nm에서 측정된 이상(extraordinary) 굴절률이고,
no는, 20℃ 및 589 nm에서 측정된 정상(ordinary) 굴절률이고,
Δn은, 20℃ 및 589 nm에서 측정된 광학 이방성이고,
λ는, 파장(λ)[nm]이고,
Δn(λ)는, 20℃ 및 파장(λ)에서 측정된 광학 이방성이고,
Δ(Δn)은, Δn(20℃, 436 nm) - Δn(20℃, 633 nm)로 정의되는 광학 이방성 변화이고,
Δ(Δn*)는, Δ(Δn)/Δn(20℃, 589 nm)로 정의되는 "광학 이방성의 상대적 변화"이고,
ε⊥는, 20℃ 및 1 kHz에서의, 방향자에 수직인 유전 감수율이고,
ε∥는, 20℃ 및 1 kHz에서의, 방향자에 평행한 유전 감수율이고,
Δε은, 20℃ 및 1 kHz에서의 유전 이방성이고,
T(N,I) 또는 cl.p.는, 등명점[℃]이고,
ν는, 20℃에서 측정된 유동 점도[mm2·s- 1]이고,
γ1은, 20℃에서 측정된 회전 점도[mPa·s]이고,
k11은, 20℃에서의 "펼침(splay)" 변형 탄성 계수[pN]이고,
k22는, 20℃에서의 "비틀림" 변형 탄성 계수[pN]이고,
k33은, 20℃에서의 "굽힘(bend)" 변형 탄성 계수[pN]이고,
LTS는, 시험 셀 내에서 결정된, 상의 저온 안정성이고,
VHR은, 전압 보전율이고,
ΔVHR은, 전압 보전율의 감소이고,
S상대적은, VHR의 상대적 안정성이다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하지 않으면서 본 발명을 설명하는 것이다. 그러나, 하기 실시예는, 바람직하게 사용되는 화합물들을 사용하는 바람직한 혼합물 개념 및 이들 각각의 농도 및 이들 서로의 조합을 당업자에게 제시한다. 또한, 하기 실시예는 접근가능한 특성 및 특성들의 조합을 예시한다.
본 발명 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 두문자어(acronym)로 제시되며, 이때 화학식으로의 전환은 하기 표 A 내지 C에 따라 수행된다. 모든 라디칼 CnH2n +1, CmH2m +1 및 ClH2l +1 또는 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l은, 각각의 경우, 각각 n, m 및 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이다. 바람직하게는, n, m 및 l은, 서로 독립적으로, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7이다. 하기 표 A는 화합물의 핵의 고리 요소에 대한 코드를 나타내고, 하기 표 B는 가교(bridging) 단위를 열거하고, 하기 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기의 기호의 의미를 열거한다. 이러한 두문자어는, 임의적인 연결 기를 갖는 고리 요소에 대한 코드, 및 이어서 첫 번째 하이픈 및 좌측 말단 기에 대한 코드, 및 두 번째 하이픈 및 우측 말단 기에 대한 코드로 구성된다. 하기 표 D는 각각의 약어와 함께 화합물의 예시적 구조를 제시한다.
표 A. 고리 요소
Figure pct00144
Figure pct00145
표 B. 가교 단위
Figure pct00146
표 C. 말단 기
Figure pct00147
상기 표 C에서, n 및 m은 각각 정수이고, 3개의 점 "..."은 상기 표 C의 다른 약어에 대한 이격 표시(place-holder)이다.
화학식 I의 화합물 이외에도, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 후술되는 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 약어가 사용된다. n, m 및 l은, 서로 독립적으로, 각각 정수, 바람직하게는 1 내지 6의 정수이고, 가능하게는 l은 또한 0, 바람직하게는 0 또는 2이다.
표 D
고 ε⊥를 갖는 예시적이고 바람직한 화학식 T의 화합물:
Figure pct00148
Figure pct00149
고 ε⊥를 갖고 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 예시적이고 바람직한 화학식 I의 화합물:
Figure pct00150
Figure pct00151
고 ε⊥를 갖는 예시적이고 바람직한 화학식 I-S-01의 화합물:
Figure pct00152
.
고 ε⊥를 갖는 예시적이고 바람직한 화학식 I-S-02의 화합물:
Figure pct00153
Figure pct00154
.
고 ε⊥를 갖는 예시적이고 바람직한 화학식 I의 화합물:
Figure pct00155
Figure pct00156
및 또한
Figure pct00157
Figure pct00158
.
예시적이고 바람직한 양의 유전율을 갖는 화합물:
Figure pct00159
Figure pct00160
Figure pct00161
Figure pct00162
Figure pct00163
Figure pct00164
Figure pct00165
Figure pct00166
Figure pct00167
Figure pct00168
Figure pct00169
Figure pct00170
Figure pct00171
Figure pct00172
Figure pct00173
.
예시적이고 바람직한 중성 유전율을 갖는 화합물:
Figure pct00174
Figure pct00175
Figure pct00176
Figure pct00177
Figure pct00178
Figure pct00179
Figure pct00180
Figure pct00181
Figure pct00182
Figure pct00183
.
예시적이고 바람직한 음의 유전율을 갖는 화합물:
Figure pct00184
Figure pct00185
Figure pct00186
Figure pct00187
Figure pct00188
Figure pct00189
Figure pct00190
.
하기 표 E는 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게 사용되는 키랄 도판트를 나타낸다.
표 E
Figure pct00191
Figure pct00192
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 상기 표 E의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
하기 표 F는, 화학식 I의 화합물에 더하여, 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게 사용될 수 있는 안정화제를 제시한다. 이때, 매개변수 n은, 1 내지 12 범위의 정수를 나타낸다. 특히, 도시된 페놀 유도체는, 산화방지제로서 작용할 수 있기 때문에, 추가적인 안정화제로서 사용될 수 있다.
표 F
Figure pct00193
Figure pct00194
Figure pct00195
Figure pct00196
Figure pct00197
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 상기 표 F로부터의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 특히 하기 2개의 화학식의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00198
.
실시예
하기 실시예는 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하지 않고 본 발명을 예시하는 것이다. 그러나, 물리적 특성은, 어떤 특성들이 달성될 수 있고 어떤 범위에서 상기 특성이 개질될 수 있는 지를 당업자에게 자명하게 해준다. 따라서, 특히, 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성들의 조합이 당업자에게 잘 정의된다.
하기 약어가 본 발명의 합성 실시예에 사용된다:
BuLi는 n-부틸리튬이고,
MTB 에터는 3급-부틸 메틸 에터이고,
THF는 테트라하이드로퓨란이고,
dist.은 증류됨을 의미한다.
합성 실시예 1
2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥센-1-일]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(CLS-3-T)의 합성
Figure pct00199
단계 1.1: 4-(4-프로필사이클로헥실)-1-[5-(트라이플루오로메틸)-2-티엔일]사이클로헥산올
Figure pct00200
BuLi(59.0 ml, n-헥산 중 15%, 93 mmol)를, -70℃에서 질소 대기 하에 다이에틸에터(250 mL) 중 2-브로모-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(1, CAS 143469-22-1)(20.0 g, 86 mmol)의 용액에 천천히 가했다. 1시간 후, 이 혼합물을 -50℃로 가온하였다. 이어서, 이를 다시 -70℃로 냉각시키고, 다이에틸에터(100 mL) 중 4-(4-프로필사이클로헥실)-사이클로헥산온(2, CAS 82832-73-3)(22.0 g, 98 mmol)의 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 1시간 동안 교반하고, 이어서 이를 실온으로 가온하고, 증류수 및 염산(2 M)으로 켄칭하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축시켜, 4-(4-프로필사이클로헥실)-1-[5-(트라이플루오로메틸)-2-티엔일]사이클로헥산올(3)을 갈색 고체로서 수득하였다.
단계 1.2: 2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥센-1-일]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(CLS-3-T)
Figure pct00201
톨루엔(400 mL) 중 4-(4-프로필사이클로헥실)-1-[5-(트라이플루오로메틸)-2-티엔일]사이클로헥산올(3)(37.8 g, 86 mmol) 및 톨루엔-4-설폰산 일수화물(1.5 g, 7.9 mmol)의 혼합물을 딘 스타크(Dean Stark) 트랩 내에서 환류 온도로 2시간 동안 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 이 혼합물을 수성 수산화 나트륨으로 켄칭하였다. 수성 상을 분리하고, 톨루엔으로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄)로 정제하였다. 조 생성물을 이소프로필 알코올로부터 후속적으로 재결정화시켜, 2-[4-(4-부틸사이클로헥실)사이클로헥센-1-일]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(4)의 무색 결정을 수득하였다.
상기 화합물(4)은 하기 상 특성을 가진다:
K 76 N 104 I.
합성 실시예 2
2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(CCS-3-T)의 합성
Figure pct00202
단계 2.1: 2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜
Figure pct00203
톨루엔(300 mL) 중 2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥센-1-일]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(1)(23.5 g, 65 mmol)을 촉매량의 활성탄 상 팔라듐의 존재 하에 24시간 동안 수소와 반응시켰다. 이 반응 혼합물을 진공 중에서 농축하고, 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄)로 정제하여, 목적 생성물의 트랜스-이성질체를 수득하였다. 조 생성물을 이소프로필 알코올과 메틸사이클로헥산의 혼합물로부터 후속 재결정화시켜, 2-[4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(2)의 무색 결정을 수득하였다.
상기 화합물(2)은 하기 상 특성을 가진다:
K 41 SX 45 SB 52 N 95 I.
합성 실시예 3
2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(LGS-3-T)의 합성
Figure pct00204
단계 3.1: 1-(4-브로모-3-플루오로-페닐)-4-프로필-사이클로헥산올
Figure pct00205
THF 중 이소프로필마그네슘 클로라이드(2.0 M)의 용액(260 mL, 0.52 mol, 200 mL의 THF에 희석됨)을, -10℃에서 질소 대기 하에 THF(1 L) 중 1-브로모-2-플루오로-4-요오도-벤젠(1, CAS 136434-77-0)(150 g, 0.50 mol)의 용액에 천천히 가했다. 이 반응 혼합물을 상기 온도에서 3시간 동안 교반하였다. 이어서, THF(200 mL) 중 4-프로필사이클로헥산온(2, CAS 40649-36-3)(73.0 g, 0.52 mol)의 용액을 -10℃에서 가했다. 이 혼합물을 실온으로 가온하고, 밤새 교반하였다.
이어서, 이를 증류수 및 염산(10%)으로 0℃에서 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축시켜, 1-(4-브로모-3-플루오로-페닐)-4-프로필-사이클로헥산올(3)을 갈색 오일로서 수득하였다.
단계 3.2: 1-브로모-2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)벤젠
Figure pct00206
톨루엔(1.3 L) 중 1-(4-브로모-3-플루오로-페닐)-4-프로필-사이클로헥산올(3)(194.0 g, 0.44 mol) 및 톨루엔-4-설폰산 일수화물(5.0 g, 26.3 mmol)의 혼합물을 딘 스타크 트랩 내에서 환류 온돌 3시간 동안 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄)로 정제하여, 1-브로모-2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)벤젠(4)을 연황색 오일로서 수득하였다.
단계 3.3: 2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜
Figure pct00207
THF(100 mL) 및 증류수(25 mL) 중 1-브로모-2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)벤젠(4)(7.2 g, 24.2 mmol), 탄산 칼륨(5.5 g, 39.8 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)-이팔라듐(0)(100 mg, 0.11 mmol) 및 CataCXium A(70 mg, 0.19 mmol)의 혼합물을 질소 대기 하에 가열 환류시키고, 이어서 THF(30 mL) 중 [5-(트라이플루오로메틸)-2-티엔일]보론산(5, CAS 958451-91-7)(5.0 g, 25.5 mmol)의 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 3시간 동안 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하였다. 조 생성물을 이소프로필 알코올 및 헵탄으로부터 후속 재결정화시켜, 2-[2-플루오로-4-(4-프로필c-yclo헥센-1-일)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(6)의 무색 결정을 수득하였다.
상기 화합물(6)은 하기 상 특성을 가진다:
K 72 SmA 123 I.
합성 실시예 4
2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(CGS-3-T)의 합성
Figure pct00208
단계 4.1: 2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜
Figure pct00209
톨루엔(30 mL) 중 2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥센-1-일)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(1)(3.5 g, 9.5 mmol)을 촉매량의 활성탄 상 팔라듐의 존재 하에 24시간 동안 수소와 반응시켰다. 이 반응 혼합물을 진공 중에서 농축하고, 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄)로 정제하여, 목적 생성물의 트랜스-이성질체를 수득하였다. 조 생성물을 이소프로필 알코올과 메틸사이클로헥산의 혼합물로부터 후속 재결정화시켜, 2-[2-플루오로-4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]-5-(트라이플루오로메틸)티오펜(2)의 무색 결정을 수득하였다.
상기 화합물(2)은 하기 상 특성을 가진다:
K 70 N 77 I.
합성 실시예 C-1(LB(S)-3- OT )
4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜의 합성
Figure pct00210
단계 C-1.1: 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올
Figure pct00211
THF(500 mL) 및 증류수(100 mL) 중 6-브로모-2-플루오로-3-트라이플루오로메톡시페놀(2, CAS 1805580-01-1)(68.0 g, 0.25 mol), 탄산 칼륨(50.0 g, 0.36　mol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)-이팔라듐(0)(1.2　g, 1.25　mmol) 및 CataCXium A(1.4 g, 3.71 mmol)의 혼합물을 질소 대기 하에 가열 환류시키고, 이어서 THF(200　mL) 중 2,3-다이플루오로-4-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-페닐보론산(1, CAS 947607-78-5)(70.6 g, 0.25 mol)의 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 본원 전반에 걸쳐, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 실온 및 주위 온도는 동의어로 사용되고, 약 20℃, 전형적으로는 (20±1)℃의 온도를 나타낸다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 1-사이클로부탄/헵탄, 1:1)로 정제하였다. 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올(3)을 갈색 고체로서 단리하였다.
단계 C-1.2: 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터
Figure pct00212
트라이플루오로메탄설폰산 무수물(31 mL, 0.19 mol)을 5℃에서 질소 대기 하에 다이클로로메탄(500 mL) 중 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올(3)(66 g, 0.15 mol), TEA(32 mL, 0.23 mol) 및 DMAP(560 mg, 4.58 mmol)의 용액에 천천히 가했다. 상기 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 이 반응 혼합물을 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하여, 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터(4)를 갈색 오일로서 수득하였다.
단계 C-1.3: 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜
Figure pct00213
상기 반응을 단일 반응 용기 반응으로서 수행하였다. 제 1 단계에서, 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터(4)(87 g, 0.15 mol), 3-머캅토-프로피온산 2-에틸헥실 에스터(45 mL, 0.19 mol), N-에틸다이이소프로필아민(40 mL, 0.24 mol) 및 톨루엔(350 mL) 용액을 1시간 동안 아르곤으로 탈기시켰다. 상기 용액에, 트리스(다이벤질리덴아세톤)이팔라듐(0)(1.5 g, 1.56 mmol) 및 (옥시다이-2,1-페닐렌)비스(다이페닐포스핀)(1.6 g, 2.91 mmol)을 신속히 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시켰다. 제 2 단계에서, THF(200 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(22 g, 0.20 mol)의 용액을, 중간체(5)를 함유하는 반응 혼합물에 동일 반응계 내에서 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도로 밤새 가열하고, 이어서 THF(100 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(11 g, 0.1 mol) 용액의 제 2 분획을 가했다. 이 반응 혼합물을 다시 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 0℃에서 증류수 및 염산(25%)으로 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하여, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜(6)을 백색 결정으로서 수득하였다.
상기 화합물(6)은 하기 상 특성을 가진다:
K 66℃ SmA 181℃ I.
합성 실시예 C-2(LB(S)-3-T)
4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜의 합성
Figure pct00214
단계 C-2.1: 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올
Figure pct00215
THF(500 mL) 및 증류수(200 mL) 중 6-브로모-2-플루오로-3-트라이플루오로메틸페놀(2, CAS 1804908-52-8)(100 g, 0.38 mol), 탄산 칼륨(80 g, 0.58　mol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)-이팔라듐(0)(1.9　g, 2.0　mmol) 및 CataCXium A(2.2 g, 5.8 mmol)의 혼합물을 질소 대기 하에 가열 환류시키고, 이어서 THF(300　mL) 중 2,3-다이플루오로-4-페닐보론산(1, CAS 121219-16-7)(70 g, 0.43 mol) 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 본원 전반에 걸쳐, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 실온 및 주위 온도는 동의어로 사용되고, 약 20℃, 전형적으로는 (20±1)℃의 온도를 나타낸다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하였다. 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올(3)을 갈색 고체로서 단리하였다.
단계 C-2.2: 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터
Figure pct00216
트라이플루오로메탄설폰산 무수물(30.0 mL, 0.18 mol)을 다이클로로메탄(300 mL) 중 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올(3)(46.8 g, 0.15 mol), TEA(32 mL, 0.23 mol) 및 DMAP(600 mg, 4.9 mmol)의 용액에 5℃에서 질소 대기 하에 천천히 가했다. 상기 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 이 반응 혼합물을 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하여, 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터(4)를 황색 오일로서 수득하였다.
단계 C-2.3: 4,6-다이플루오로-3-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜
Figure pct00217
상기 반응을 단일 반응 용기 반응으로서 수행하였다. 제 1 단계에서, 톨루엔(500 mL) 중 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터(4)(66 g, 0.15 mol) 및 에틸 3-머캅토프로피오네이트(24 mL, 0.18 mol)의 용액을 질소 대기 하에 80℃로 가열하였다. 상기 용액에, 탄산 칼륨(50 g, 0.36　mol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)이팔라듐(0)(7.0 g, 7.3 mmol) 및 (옥시다이-2,1-페닐렌)비스(다이페닐포스핀)(8.0 g, 14.6 mmol)을 신속히 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시켰다. 제 2 단계에서, THF(150 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(18 g, 0.16 mol)의 용액을, 중간체(5)를 함유하는 반응 혼합물에 동일 반응계 내에서 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 0℃에서 증류수 및 염산(25%)으로 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하여, 4,6-다이플루오로-3-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜(6)을 황색 결정으로서 수득하였다.
단계 C-2.4: 1-(4,6-다이플루오로-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜-3-일)-4-프로필-사이클로헥산올
Figure pct00218
리튬 다이이소프로필아마이드(6 mL, 사이클로헥산/에틸벤젠/THF 중 2 M, 12 mmol)를, -70℃에서 질소 대기 하에 THF(100 mL) 중 4,6-다이플루오로-3-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜(6)(3.2 g, 10 mmol)의 용액에 첨가하였다. 1시간 후, THF(10 mL) 중 4-프로필사이클로헥산온(1.7 g, 12 mmol)의 용액을 가하고, 이 반응 혼합물을 2시간 동안 -70℃에서 교반하였다. 이어서, 이를 실온으로 가온하고, 밤새 교반하였다. 이 반응 생성물을 0℃에서 증류수 및 염산(25%)으로 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하여, 1-(4,6-다이플루오로-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜-3-일)-4-프로필-사이클로헥산올(7)을 황색 결정으로서 수득하였다.
단계 C-2.5: 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜
Figure pct00219
톨루엔(50 mL) 중 1-(4,6-다이플루오로-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜-3-일)-4-프로필-사이클로헥산올(7)(1.2 g, 2.5 mmol) 및 톨루엔-4-설폰산 일수화물(50 mg, 0.3 mmol)의 혼합물을 딘 스타크 트랩 내에서 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 1-클로로부탄)로 정제하였다. 조 생성물을 헵탄으로부터 후속 재결정화시켜, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜의 무색 결정을 수득하였다.
상기 화합물(7)은 하기 상 특성을 가진다:
K 121℃ SmA 162℃ I.
합성 실시예 C-3(CB(S)-3-T)
4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜의 합성
Figure pct00220
단계 3.1: 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올
Figure pct00221
THF(50 mL) 및 증류수(15 mL) 중 6-브로모-2-플루오로-3-트라이플루오로메틸페놀(2, CAS 1804908-52-8)(7.1 g, 26.9 mmol), 탄산 칼륨(5.6 g, 40.5　mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)-이팔라듐(0)(130 mg, 0.14　mmol) 및 CataCXium A(150 mg, 0.40 mmol)의 혼합물을 질소 대기 하에 가열 환류시키고, 이어서 THF(25　mL) 중 2,3-다이플루오로-4-(4-프로필-사이클로헥실)-페닐보론산(1, CAS 183438-45-1)(7.8 g, 27.2 mmol) 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 본원 전반에 걸쳐, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 실온 및 주위 온도는 동의어로 사용되고, 약 20℃, 전형적으로는 (20±1)℃의 온도를 나타낸다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 1-사이클로부탄/헵탄, 1:1)로 정제하였다. 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올(3)을 황색 고체로서 단리하였다.
단계 C-3.2: 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터
Figure pct00222
트라이플루오로메탄설폰산 무수물(2.8 mL, 17.0 mmol)을, 5℃에서 질소 대기 하에 다이클로로메탄(50 mL) 중 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-올(3)(5.5 g, 13.2 mmol), TEA(2.8 mL, 20.2 mmol) 및 DMAP(50 mg, 0.41 mmol)의 용액에 천천히 가했다. 상기 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 이 반응 혼합물을 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하여, 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터(4)를 황색 오일로서 수득하였다.
단계 C-3.3: 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜
Figure pct00223
상기 반응을 단일 반응 용기 반응으로서 수행하였다. 제 1 단계에서, 톨루엔(70 mL) 중 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메틸-바이페닐-2-일 에스터(4)(7.3 g, 13.1 mmol) 및 에틸 3-머캅토프로피오네이트(2.2 mL, 16.7 mmol)의 용액을 질소 대기 하에 80℃로 신속히 가열하였다. 상기 용액에, 탄산 칼륨(5.0 g, 36.2　mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)이팔라듐(0)(0.7 g, 0.73 mmol) 및 (옥시다이-2,1-페닐렌)비스(다이페닐포스핀)(0.8 g, 1.46 mmol)을 신속히 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시켰다. 제 2 단계에서, THF(20 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(1.8 g, 16.0 mmol)의 용액을, 중간체(5)를 함유하는 반응 혼합물에 동일 반응계 내에서 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도로 밤새 가열하고, 이어서 THF(20 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(1.8 g, 16.0 mmol)의 용액의 제 2 분획을 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 0℃에서 증류수 및 염산(25%)으로 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하여, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜(6)을 황색 결정으로서 수득하였다.
상기 화합물(6)은 하기 상 특성을 가진다:
K 150℃ N(139℃) I
합성 실시예 C-3a(CB(S)-3-T)
다르게는, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜을 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메틸-다이벤조티오펜의 수소화에 의해 수득하였다:
Figure pct00224
.
합성 실시예 C-4(CB(S)-3- OT )
4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜의 합성
Figure pct00225
단계 C-4.1: 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올
Figure pct00226
THF(250 mL) 및 증류수(75 mL) 중 6-브로모-2-플루오로-3-트라이플루오로메톡시페놀(2, CAS 1805580-01-1)(33.0 g, 0.12 mol), 탄산 칼륨(25.0 g, 0.18　mol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)-이팔라듐(0)(600 mg, 0.6　mmol) 및 CataCXium A(700 mg, 1.9 mmol)의 혼합물을 질소 대기 하에 가열 환류시키고, 이어서 THF(100 mL) 중 2,3-다이플루오로-4-(4-프로필-사이클로헥실)-페닐보론산(1, CAS 183438-45-1)(34.4 g, 0.12 mol)의 용액을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, MTB 에터 및 증류수로 희석하였다. 본원 전반에 걸쳐, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 실온 및 주위 온도는 동의어로 사용되고, 약 20℃, 전형적으로는 (20±1)℃의 온도를 나타낸다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 나트륨 설페이트로 건조시키고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 1-사이클로부탄/헵탄, 1:1)로 정제하였다. 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올(3)을 황색 고체로서 단리하였다.
단계 C-4.2: 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터
Figure pct00227
트라이플루오로메탄설폰산 무수물(6.0 mL, 36.4 mmol)을, 5℃에서 질소 대기 하에 다이클로로메탄(100 mL) 중 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-올(3)(12.6 g, 29.0 mmol), TEA(6.3 mL, 45.4 mmol) 및 DMAP(110 mg, 0.9 mmol)의 용액에 천천히 가했다. 상기 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 이 반응 혼합물을 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 다이클로로메탄)로 정제하여, 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터(4)를 황색 오일로서 수득하였다.
단계 C-4.3: 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜
Figure pct00228
상기 반응을 단일 반응 용기 반응으로서 수행하였다. 제 1 단계에서, 톨루엔(150 mL) 중 트라이플루오로메탄설폰산 3,2',3'-트라이플루오로-4'-(4-프로필-사이클로헥실)-4-트라이플루오로메톡시-바이페닐-2-일 에스터(4)(16.3 g, 28.1 mmol) 및 에틸 3-머캅토프로피오네이트(5.0 mL, 37.9 mmol)의 용액을 질소 대기 하에 80℃로 신속히 가열하였다. 상기 용액에, 탄산 칼륨(10 g, 72.4　mmol), 트리스(다이벤질리덴-아세톤)이팔라듐(0)(1.4 g, 1.5 mmol) 및 (옥시다이-2,1-페닐렌)비스(다이페닐포스핀)(1.6 g, 2.9 mmol)을 신속히 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시켰다. 제 2 단계에서, THF(50 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(3.5 g, 31.2 mmol)의 용액을, 중간체(5)를 함유하는 반응 혼합물에 동일 반응계 내에서 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도로 밤새 가열하고, 이어서 THF(50 mL) 중 칼륨 3급-부틸레이트(3.5 g, 31.2 mmol)의 용액의 제 2 분획을 가했다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 가열하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 0℃에서 증류수 및 염산(25%)으로 켄칭하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 증류수 및 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하여, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜(6)을 무색 결정으로서 수득하였다.
상기 화합물(6)은 하기 상 특성을 가진다:
K 108℃ SmA 141℃ N 169℃ I
합성 실시예 C-4a(CB(S)-3- OT )
다르게는, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥실)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜을, 4,6-다이플루오로-3-(4-프로필-사이클로헥스-1-엔일)-7-트라이플루오로메톡시-다이벤조티오펜의 수소화에 의해 수득하였다:
Figure pct00229
.
화합물 실시예
방향자에 수직인 고 유전 상수(ε⊥) 및 고 평균 유전 상수(εav .)를 갖는 예시적인 화합물이 하기 화합물 실시예에서 예시된다.
화합물 실시예 1 내지 10
화학식 T의 화합물은, 예를 들어 하기와 같다:
Figure pct00230
상기 화합물(CCS-3-T)은 41℃의 융점, 95℃의 등명점, K 41℃ SX 45℃ SA 52℃ N 95℃ I의 상 범위 및 +7.4의 Δε을 가진다.
Figure pct00231
Figure pct00232
상기 화합물(CLS-3-T)은 76℃의 융점, 104℃의 등명점, 메조상으로서 네마틱 상만 갖는 상 범위(즉, K 76℃ N 104℃ I) 및 +8.4의 Δε을 가진다.
Figure pct00233
상기 화합물(CGS-3-T)은 70℃의 융점, 77℃의 등명점, K 70℃ N 77℃ I의 상 범위 및 +11.1의 Δε을 가진다.
Figure pct00234
상기 화합물(CYS-3-T)은 68℃의 융점, 66℃의 단방성(monotropic) 등명점, K 68℃ SA (40℃) N (66℃) I의 상 범위 및 +5.7의 Δε을 가진다.
Figure pct00235
상기 화합물(CUS-3-T)은 61℃의 융점, 172℃의 등명점, K 61℃ SB 98℃ SA 172℃ I의 상 범위 및 +14.4의 Δε를 가진다.
Figure pct00236
상기 화합물(LGS-3-T)은 72℃의 융점, 123℃의 등명점, K 72℃ SA 123℃ I의 상 범위 및 +13.3의 Δε을 가진다.
Figure pct00237
상기 화합물(PS-3-T)은 69℃의 융점(T(K->I)) 및 +9.1의 Δε을 가진다.
Figure pct00238
상기 화합물(YS-2O-T)은 68℃의 융점(T(K->I)) 및 +5.5의 Δε을 가진다.
유사하게, 하기 화학식 T-1-1의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00239
Figure pct00240
유사하게, 하기 화학식 T-2-1의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00241
Figure pct00242
유사하게, 하기 화학식 T-3-1의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00243
Figure pct00244
유사하게, 하기 화학식 T-3-2의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00245
Figure pct00246
유사하게, 하기 화학식 T-3-3의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00247
Figure pct00248
유사하게, 하기 화학식 T-3-4의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00249
Figure pct00250
유사하게, 하기 화학식 T-4-1의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00251
Figure pct00252
유사하게, 하기 화학식 T-4-2의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00253
Figure pct00254
유사하게, 하기 화학식 T-4-3의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00255
Figure pct00256
유사하게, 하기 화학식 T-4-4의 화합물을 제조하였다.
Figure pct00257
Figure pct00258
추가의 화합물 실시예
Figure pct00259
Figure pct00260
Figure pct00261
추가의 화합물 1 내지 6( 비교예 )
화학식 I-S-1의 화합물은, 예를 들어 하기와 같다:
Figure pct00262
상기 화합물(LB(S)-3-F)은 133℃의 융점, 155.3℃의 등명점, K 133℃ N 155.3℃ I의 상 범위 및 +1.3의 Δε을 가진다.
Figure pct00263
상기 화합물(LB(S)-3-OT)(즉, 합성 실시예 2의 화합물)은 66℃의 융점, 181℃의 등명점, K 66℃ SA 181℃ I의 상 범위 및 +4.7의 Δε을 가진다.
화학식 I-S-2의 화합물은, 예를 들어 하기와 같다:
Figure pct00264
상기 화합물(LB(S)-3-T)은 121℃의 융점, 162℃의 등명점, 121℃ SA 162℃ I의 상 범위 및 +7.8의 Δε을 가진다.
Figure pct00265
상기 화합물(CB(S)-3-F)은 157℃의 융점, 170.3℃의 등명점, K 157℃ N 170.3 I의 상 범위를 가진다.
Figure pct00266
상기 화합물(CB(S)-3-OT)(즉, 합성 실시예 2의 화합물)은 108℃의 융점, 168.5℃의 등명점, K 108℃ SA 141℃ N 168.5℃ I의 상 범위 및 +4.5의 Δε을 가진다.
Figure pct00267
상기 화합물(CB(S)-3-T)은 150℃의 융점, 138.8℃의 (단방성) 등명점, K 150℃ N(138.8℃) I의 상 범위 및 +8.1의 Δε을 가진다.
유사하게, 다이벤조티오펜 잔기를 포함하는 하기 화학식 I의 화합물을 제조하였다:
Figure pct00268
상기 화합물(DB(S)-3-OT)은 153℃의 융점, 174.1℃의 등명점 및 K 153℃ SA 165℃ N 174.1℃ I의 상 범위를 가진다.
Figure pct00269
상기 화합물(DB(S)-3-OT)은 146℃의 융점, 168℃의 등명점 및 K 146℃ SA 168℃ I의 상 범위를 가진다.
추가의 화합물 실시예 (추가의 비교예 )
Figure pct00270
Figure pct00271
Figure pct00272
.
혼합물 실시예
하기에서 예시적인 혼합물이 개시된다.
실시예 1
하기 혼합물(M-1)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00273
상기 혼합물(혼합물 M-1)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 2
하기 혼합물(M-2)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00274
상기 혼합물(혼합물 M-2)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 3
하기 혼합물(M-3)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00275
상기 혼합물(혼합물 M-3)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 4
하기 혼합물(M-4)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00276
상기 혼합물(혼합물 M-4)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 5
하기 혼합물(M-5)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00277
상기 혼합물(혼합물 M-5)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 6
하기 혼합물(M-6)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00278
상기 혼합물(혼합물 M-6)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 7
하기 혼합물(M-7)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00279
상기 혼합물(혼합물 M-7)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 8
하기 혼합물(M-8)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00280
상기 혼합물(혼합물 M-8)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 9
하기 혼합물(M-9)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00281
상기 혼합물(혼합물 M-9)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 10
하기 혼합물(M-10)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00282
상기 혼합물(혼합물 M-10)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 11
하기 혼합물(M-11)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00283
상기 혼합물(혼합물 M-11)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 12
하기 혼합물(M-12)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00284
상기 혼합물(혼합물 M-12)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 13
하기 혼합물(M-13)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00285
상기 혼합물(혼합물 M-13)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 14
하기 혼합물(M-14)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00286
상기 혼합물(혼합물 M-14)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 15
하기 혼합물(M-15)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00287
상기 혼합물(혼합물 M-15)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 16
하기 혼합물(M-16)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00288
상기 혼합물(혼합물 M-16)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 17
하기 혼합물(M-17)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00289
상기 혼합물(혼합물 M-17)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 18
하기 혼합물(M-18)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00290
상기 혼합물(혼합물 M-18)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 19
하기 혼합물(M-19)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00291
상기 혼합물(혼합물 M-19)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 20
하기 혼합물(M-20)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00292
상기 혼합물(혼합물 M-20)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 21
하기 혼합물(M-21)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00293
상기 혼합물(혼합물 M-21)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 22
하기 혼합물(M-22)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00294
상기 혼합물(혼합물 M-22)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 23
하기 혼합물(M-23)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00295
상기 혼합물(혼합물 M-23)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 24
하기 혼합물(M-24)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00296
상기 혼합물(혼합물 M-24)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 25
하기 혼합물(M-25)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00297
상기 혼합물(혼합물 M-25)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
실시예 26
하기 혼합물(M-26)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00298
상기 혼합물(혼합물 M-26)은 FFS 디스플레이에서 우수한 투과율을 특징으로 하며, 짧은 응답 시간을 나타낸다.
비교예 A
하기 혼합물(CE-A)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00299
상기 비교 혼합물(혼합물 A)는 0.50의 유전 비(ε⊥/Δε) 및 4.81 mPa·s/pN의 (γ1/ k11) 비를 갖고, FFS 디스플레이에서 적당히 우수한 투과율을 특징으로 하고, 잘해야 허용가능한 짧은 응답 시간을 나타낸다.
호스트 혼합물로서 사용되는 상기 혼합물에, 몇몇 관심 화합물을 가하고, 후속적으로 생성 혼합물을 조사하였다.
표 1
Figure pct00300
표 1(계속)
Figure pct00301
표 1(계속)
Figure pct00302
표 1(계속)
Figure pct00303
비교예 B
하기 혼합물(CE-B)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00304
상기 비교 혼합물(혼합물 B)는 0.59의 유전 비(ε⊥/Δε) 및 9.04 mPa·s/pN의 (γ1/ k11) 비를 갖고, FFS 디스플레이에서 적당히 우수한 투과율을 특징으로 하고, 잘해야 허용가능한 짧은 응답 시간을 나타낸다.
또한, 또다른 호스트 혼합물로서 사용되는 상기 혼합물에, 몇몇 관심 화합물을 가하고, 후속적으로 생성 혼합물을 조사하였다.
표 2
Figure pct00305
표 2(계속)
Figure pct00306
비교예 C
하기 혼합물(CE-C)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00307
상기 비교 혼합물(혼합물 C)은 0.84의 유전 비(ε⊥/Δε) 및 5.96 mPa·s/pN의 (γ1/ k11) 비를 갖고, FFS 디스플레이에서 적당히 우수한 투과율을 특징으로 하고, 잘해야 허용가능한 짧은 응답 시간을 나타낸다.
표 3
Figure pct00308
비교예 D-0
하기 혼합물(CE-D-0)을 제조하고, 조사하였다.
Figure pct00309
상기 비교 혼합물(혼합물 D-0)은 높은 등명점을 갖고, FFS 디스플레이에서 적당히 우수한 투과율을 특징으로 하고, 잘해야 허용가능한 짧은 응답 시간을 나타낸다.
상기 혼합물(혼합물 D-0)에, 0.04%의 하기 구조식의 화합물을 가했다:
Figure pct00310
상기 식에서, n은 3이다.
생성 혼합물은 혼합물 D로 지칭된다. 이는, 호스트 혼합물 D-0과 똑같이, 105℃의 등명점을 가진다.
표 4
Figure pct00311

Claims (17)

  1. 하나 이상의 하기 화학식 T의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00312

    상기 식에서,
    Figure pct00313
    은
    Figure pct00314
    를 나타내고,
    Figure pct00315
    중 하나는, 존재하는 경우,
    Figure pct00316

    를 나타내고,
    Figure pct00317
    중 나머지 하나는, 존재하는 경우,
    Figure pct00318

    를 나타내고,
    이때 각각의 고리는 임의적으로, 1 또는 2개의 알킬 기로 각각 치환될 수 있고,
    n은 1 또는 2를 나타내고,
    RS는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의, 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌, 또는 1,3-사이클로펜텐일렌으로 대체될 수 있음), 또는 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌, 또는 1,3-사이클로펜텐일렌으로 대체될 수 있음)을 나타내고,
    XS는 F, Cl, CN, NCS, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의, 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시, 바람직하게는 F, CF3 또는 OCF3를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 T-1 내지 T-4의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화학식 T의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00319

    상기 식에서,
    RS는 탄소수 2 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
    XS는 F, Cl, CN, NCS, 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시를 나타내고,
    Figure pct00320
    는 제 1 항에서 제시된 의미를 갖고,
    이때 화학식 T-1 및 T-2의 화합물은 화학식 T-3 및 T-4의 화합물로부터 배제된다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 화학식 T-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 T-3의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00321

    상기 식에서,
    R2는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
    Figure pct00322
    는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
    Figure pct00323

    Figure pct00324

    Figure pct00325
    를 나타내고,
    L21 및 L22는, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
    X2는 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내고,
    m은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
    R3은 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
    Figure pct00326
    는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
    Figure pct00327

    Figure pct00328
    이고,
    L31 및 L32는, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고,
    X3은 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 할로겐화된 알킬 또는 알콕시, 탄소수 2 또는 3의 할로겐화된 알켄일 또는 알켄일옥시, F, Cl, -OCF3, -OCHF2, -O-CH2CF3, -O-CH=CF2, -O-CH=CH2 또는 -CF3를 나타내고,
    Z3은 -CH2CH2-, -CF2CF2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O- 또는 단일 결합을 나타내고,
    n은 0, 1, 2 또는 3을 나타낸다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 화학식 IV 및 V의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00329

    상기 식에서,
    R41 및 R42는, 서로 독립적으로, 제 4 항에서 화학식 II 하에 R2에 대해 제시된 의미를 갖고,
    Figure pct00330
    는, 서로 독립적으로, 및
    Figure pct00331
    이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로,
    Figure pct00332

    Figure pct00333
    를 나타내고,
    Z41 및 Z42는, 서로 독립적으로, 및 Z41이 2회 존재하는 경우 이들 또한 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -COO-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH2O-, -CF2O-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
    p는 0, 1 또는 2를 나타내고,
    R51 및 R52는, 서로 독립적으로, 제 4 항에서 R41 및 R42에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
    Figure pct00334
    은, 존재하는 경우, 각각 서로 독립적으로,
    Figure pct00335

    Figure pct00336
    를 나타내고,
    Z51 내지 Z53은 각각, 서로 독립적으로, -CH2-CH2-, -CH2-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 단일 결합을 나타내고,
    i 및 j는 각각, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타낸다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    하기 화학식 VI 내지 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00337

    상기 식에서,
    R61은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 2 내지 7의 비치환된 알켄일 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
    R62는 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
    l은 0 또는 1을 나타내고,
    R71은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 7의 비치환된 알켄일 라디칼을 나타내고,
    R72는 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
    Figure pct00338
    은
    Figure pct00339
    를 나타내고,
    R81은 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 7의 비치환된 알켄일 라디칼을 나타내고,
    R82는 탄소수 1 내지 7의 비치환된 알킬 라디칼, 탄소수 1 내지 6의 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 탄소수 2 내지 6, 바람직하게는 탄소수 2, 3 또는 4의 비치환된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
    Figure pct00340
    은
    Figure pct00341
    를 나타내고,
    Z8은 -(C=O)-O-, -CH2-O-, -CF2-O- 또는 -CH2-CH2-를 나타내고,
    o는 0 또는 1을 나타내고,
    R91 및 R92는, 서로 독립적으로, 상기 R72에 대해 제시된 의미를 갖고,
    Figure pct00342
    는
    Figure pct00343
    를 나타내고,
    p 및 q는, 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타낸다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질:
    Figure pct00344

    상기 식에서,
    Figure pct00345
    은
    Figure pct00346

    를 나타내고,
    Figure pct00347
    는
    Figure pct00348

    를 나타내고,
    n은 0 또는 1을 나타내고,
    R11 및 R12는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의, 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음), 또는 탄소수 2 내지 7의 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있음)을 나타내고, R11은 다르게는 R1을 나타내고, R12는 다르게는 X1을 나타내고,
    R1은, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의, 알킬, 알콕시, 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌으로 대체될 수 있음), 또는 바람직하게는 탄소수 2 내지 7의, 알켄일, 알켄일옥시, 알콕시알킬 또는 불화된 알켄일(이때, 하나의 -CH2- 기는 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌 또는 1,3-사이클로펜텐일렌으로 대체될 수 있음)을 나타내고,
    X1은 F, Cl, 불화된 알킬, 불화된 알켄일, 불화된 알콕시 또는 불화된 알켄일옥시를 나타낸다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    전체 매질 중 화학식 S의 화합물의 총 농도가 1% 이상 60% 이하, 바람직하게는 30% 이하인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 키랄 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 매질.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전광 디스플레이 또는 전광 컴포넌트(component).
  11. 제 10 항에 있어서,
    IPS-, FFS, HB-FFS 및 XB-FFS 모드에 기초하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    능동 매트릭스 어드레싱(active-matrix addressing) 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 전광 디스플레이 또는 전광 컴포넌트에서의 용도.
  14. 제 10 항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    모바일(mobile) 디스플레이인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  15. 하나 이상의 화학식 T의 화합물을 하나 이상의 추가의 메소젠성 화합물(mesogenic compound)과 혼합하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
  16. 하기 화학식 T의 화합물:
    Figure pct00349

    상기 식에서, 매개변수들은 제 1 항에서 화학식 T에 대해 제시된 각각의 의미를 가진다.
  17. 사이클로헥센일-아릴-브로마이드를, 극성 기로 치환된 티오펜 보론산과 커플링시켜 사이클로헥센일 아릴 티오펜 화합물을 수득하거나, 또는 사이클로헥센일-아릴-브로마이드를 티오펜 보론산과 커플링시켜 사이클로헥센일 아릴 티오펜 화합물을 수득하는 것을 특징으로 하는, 화학식 T의 화합물의 제조 방법.
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