KR20230113776A

KR20230113776A - 액정 매질 및 전기-광학 장치

Info

Publication number: KR20230113776A
Application number: KR1020237021789A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 브레머; 아츠타카 마나베; 마르틴 크라스카
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-08-01
Also published as: EP4256000A1; JP2023551934A; EP4256001A1; WO2022117552A1; TW202231846A; US20240052242A1; US20240002727A1; WO2022117551A1; JP2023553865A; TW202231844A

Abstract

신규한 매질은 바람직하게는 주변 온도에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다. 이는 바람직하게는, 가변 기가 본원 및 청구범위에 기재된 의미를 갖는, 하기 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:
.
강유전성 네마틱 물질을 제공하기 위한 매질의 용도, 및 전기-광학 장치의 작동 방법이 제공된다. 상기 매질은 절전용 디스플레이 및 전기 기구에 유용하다.

Description

액정 매질 및 전기-광학 장치

본 발명의 양태는 실질적인 온도 범위, 바람직하게는 주변 온도에서 강유전성 네마틱 액정 상을 나타내는 액정 매질에 관한 것이다. 바람직하게는, 이들 매질은, 강유전성 네마틱 액정 상을 유지하는, 하기 정의된 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이 및 전기-광학 요소뿐만 아니라 전기-광학 장치의 작동 방법에 관한 것이다.

지난 몇 년 동안, 액정 화합물의 응용 분야는 다양한 유형의 디스플레이 장치, 전기-광학 장치, 전자 부품, 센서 등으로 상당히 확장되었다. 이러한 이유로, 많은 상이한 구조가 특히 네마틱 액정 분야에서 제안되었다. 네마틱 액정 혼합물은 지금까지 평판 디스플레이 장치에서 가장 광범위하게 사용되었다. 이들은 특히, 수동 TN 또는 STN 매트릭스 디스플레이, 또는 잘 알려진 TN, IPS, FFS 및 VA 시스템을 비롯한, TFT 능동 매트릭스를 갖는 시스템에 사용되었다.

모든 일반적인 LCD TV 세트, LCD 데스크톱 모니터 및 모바일 LCD 장치를 포함하여 이러한 장치의 대부분은 네마틱 액정 상을 사용한다. 강유전성 스멕틱 상 또는 블루상과 같은 일부 대안적인 액정 상이 알려져 있다. 그러나, 강유전성 네마틱 상(Nf-LC 상)은 이러한 특성을 갖는 적합한 액정 물질을 찾지 못한 채 수십 년 동안 이론상으로만 가정되어 왔다. 최근, 두 가지 화학 구조가 강유전성 네마틱 거동의 징후를 나타내는 것으로 보고되었다.

문헌[Hiroya Nishikawa, Kazuya Shiroshita, Hiroki Higuchi, Yasushi Okumura, Yasuhiro Haseba, Shin-ichi Yamamoto, Koki Sago, and Hirotsugu Kikuchi, Adv. Mater. 2017, 29, 1702354]에는 약 45℃ 내지 68℃의 온도에서 강유전성 네마틱 거동을 갖는 하기 화학식 A의 화합물이 기재되어 있다.

또한, 문헌[Nerea Sebastin, Luka Cmok, Richard J. Mandle, Mara Rosario de la Fuente, Irena Drevenek Olenik, Martin opi 및 Alenka Mertelj, Physical Review Letters (2020) 124, 037801]에는 약 120℃ 내지 133℃의 유사 거동을 갖는 하기 화학식 B의 화합물이 기재되어 있다.

N_f-LC 상에 대해 유일하게 이용 가능한 두 물질의 추가 비교는 문헌[Xi Chen et al., PNAS June 23, 2020 117 (25) 14021-14031]에서 제시된다. 새로운 N_f-LC 상 출현의 높은 중요성은 문헌[O. D. Lavrentovic, ProcNatAcadSciUSA (2020), 117(26), 14629-14631]에서 강조되어 있다. 그러나, N_f 상에 대해 관찰된 온도는 주변 온도보다 훨씬 높다.

주변 온도에 가까운 강유전성 네마틱 액정 상(N_f-LC 상)을 갖는 액정 화합물은 기술되지 않았다.실온이라고도 하는 주변 온도는 여기서 20℃의 온도를 의미한다.

기술적 적용례에 대한 N_f-LC 상의 이용은 주변 온도에 대한 적용 가능성으로부터 명백히 이익을 얻을 것이다. 디스플레이 적용례는 일반적으로, 주변 온도보다 높거나 낮은 작업 범위, 또는 실온, 예를 들어 15℃ 내지 25℃, 바람직하게는 0° 내지 50℃, 바람직하게는 그 이상을 갖도록 설계된다.

강유전성 네마틱 디스플레이가 DE 19629551 A1에 제안되어 있지만, 요청된 강유전성 네마틱 특성을 만족시킬 수 있는 특정 물질을 전혀 개시하지 않는다.

플루오르화된 액정 물질의 사용은 당업자에게 공지되어 있다. 2개의 2,6-디플루오르화된 1,4-페닐렌 고리를 함유하는 다양한 화합물은 예를 들어 공개 WO 2015/101405 A1 및 WO 2005/019381 A1 및 다양한 더. 거기에 제안된 화합물은 특성이 잘 규명되었으나 어떠한 강유전성 특성을 갖는 것으로 보고되지 않았다.

본 발명의 목적은 강유전성 네마틱 액정 매질(N_f-LC 상 매질)로 적합한 신규한 안정한 화합물 및 물질을 찾는 것이었다. 특히, 화합물은 N_f-LC 상을 동시에 가지거나 N_f-LC 매질에서 그러한 상을 지지해야 한다. 이는 또한 기존의 네마틱 LC 매질과 같이 전기-광학 스위칭 효과를 달성하기 위해 중간 내지 높은 광학 이방성을 가져야 한다.

높은 유전 이방성(Δε)을 갖는 이러한 유형의 화합물의 매우 다양한 응용 분야를 고려하여, 광범위하고 적합한 강유전성 네마틱 상의 온도 범위를 가지면서 바람직하게는 높은 등명점 및 낮은 융점을 갖는 이용 가능한 추가 화합물을 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 추가 목적은 특히 종래의 네마틱 TN, STN, IPS, FFS 및 TN-TFT 디스플레이와 유사한 디스플레이를 위한 강유전성 네마틱 액정 매질의 성분(들)로서 적합한 신규한 안정한 화합물을 찾는 것이었다.

또한, 응용 분야에서 우세한 조건 하에서 열적 및 광화학적으로 안정한 것이 본 발명에 따른 화합물의 목적이었다. 메조젠으로서, 이들은 액정 보조 성분과의 혼합물에서 넓은 메조젠 상, 바람직하게는 네마틱 상을 촉진해야 하고, 특히 저온, 적어도 실온 미만에서 메조제닉, 바람직하게는 네마틱 베이스 혼합물과 쉽게 혼화될 수 있어야 한다.

놀랍게도, 개시된 화합물이 N_f-LC 매질의 성분으로서 매우 적합하다는 것이 밝혀졌다. 이들은 특히 디스플레이, 주로 IPS 또는 FFS 디스플레이뿐만 아니라 TN 또는 STN 디스플레이에서 특히 높거나 심지어 극도로 높은 유전 이방성을 요구하는 액정 매질을 수득하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 화합물은 충분히 안정성이고 무색이다. 특히, 매우 높은 유전 상수와 매우 높은 유전 이방성(Δε)이 특징이다. 높은 유전 이방성으로 인해, 예를 들어 광 스위칭 소자에 사용할 때 훨씬 더 낮은 임계 전압이 필요하다. 이들은 유사한 특성을 가진 화합물에 대해 합리적으로 좋은 용해도를 가지며 거의 무제한으로 유사한 화합물과 혼합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 사용되는 화합물은 높은 등명점을 갖는다. 이들 화합물은 또한 상대적으로 낮은 융점을 갖거나, 과냉각된 용융물로서 융점 아래로 안정적으로 유지될 수 있으며, 이는 훨씬 더 낮은 온도, 예를 들어 실온 이하에서 원하는 N_f-LC 상의 형성을 용이하게 한다.

본 발명에 따른 화합물 및 혼합물의 제공은 매우 일반적으로 다양한 적용 관점에서 강유전성 네마틱 액정 혼합물의 제조에 적합한 액정 물질의 범위를 상당히 넓힌다.

본 발명에 따라 사용되는 화합물은 광범위한 적용례를 갖는다. 치환기의 선택에 따라, 이들 화합물은 액정 매질이 주로 구성되는 베이스 물질로 작용할 수 있다. 그러나, 예를 들어 융점을 더 낮추기 위해, 이런 유형의 유전체의 유전 및/또는 광학 이방성에 영향을 미치고/미치거나 이의 임계 전압 및/또는 이의 점도를 최적화하기 위해 제시된 화합물에 다른 부류의 화합물로부터의 액정 베이스 물질을 첨가하는 것도 가능하다.

N_f-LC 상을 사용하면 현재 표준 디스플레이에 사용되는 기존의 네마틱 LC 시스템에 비해 응답 시간이 매우 짧은 LC 매질을 사용할 수 있다. 본 발명은 이와 같이 동영상을 표시하기 위한 수단을 실질적으로 개선할 수 있다. 높은 유전 상수는 커패시터의 유전체에서도 흥미롭다. 이 매질은 뛰어난 유전 특성을 이용하여 에너지 절약형 디스플레이 및 기타 전기 기구에 유용할 수 있다. 종래 기술에 비해 낮은 전압이 필요하다.

액정 화합물은 특히 트위스트된 셀의 원리, 게스트-호스트 효과, 정렬된 상 DAP 또는 ECB의 변형 효과(전기적으로 제어되는 복굴절률), IPS(평면내 스위칭) 효과 또는 동적 산란 효과에 기초한 디스플레이용 액정 매질의 성분(들)로서 사용될 수 있다.

도 1은 20 내지 105℃의 온도 범위에 걸쳐 혼합물 실시예 5의 유전 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다. 10Hz 및 약 50mV의 전압에서 측정된 T/ε_r그래프는 서로 다른 온도 T에서 냉각(실선) 및 가열(점선) 시 비유전율(relative dielectric permittivity) ε_r의 값을 보여준다.20 내지 60℃에서 ε_r의 값은더 높은 온도로 갈수록 급격히 감소하는 최대값(고원 모양(plateau shape))을 갖는다. ε_r의 최대 유전율 값은 약 4·10³이다.

한 주요 측면에서, 본 발명은 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.

상기 식에서,

X^1A, X^1B 및X^1C는서로 독립적으로 CN, F, CF₃,-OCF₃,SCN, NCS, SF⁵ 또는O-CF=CF₂,바람직하게는 -CN, F, -CF₃, -OCF, -Cl 또는 -NCS, 가장 바람직하게는 F 또는 CN을 나타내고,

Z^1A, Z^1B및 Z^1C는서로 독립적으로 -(C=O)-O- 또는 -CF₂-O-를 나타내고,

A^1A는 또는 ,

바람직하게는 또는 ,

가장 바람직하게는 또는 를 나타내고,

A^1B는 또는 , 바람직하게는 를 나타내고,

A^1C는 , , 또는 ,

바람직하게는 또는 ,

가장 바람직하게는 또는 를 나타내고,

L^1A, L^1B및 L^1C는 서로 독립적으로 H 또는 CH₃,바람직하게는 H를 나타내고,

R^1A, R^1B및 R^1C는 서로 독립적으로 1 내지 15개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 7개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내며, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타내고,

바람직하게는, R^1A, R^1B및 R^1C각각은 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 또는 비치환된 알킬 라디칼이고, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, -C≡C- 또는 -CH=CH-로 치환될 수 있다.

본 발명은 또한 액정 매질, 바람직하게는 강유전성 네마틱 매질에서의 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 또한 하나 이상의 화학식 I(IA, IB, IC)의 화합물 및 임의적으로 임의의 첨가제를 포함하는 액정 매질에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 강유전성 네마틱 액정 물질을 제공하기 위한 액정 매질의 용도이다.

순수한 상태에서, 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물은 무색이고, 그 자체로 또는 혼합물로, 전기-광학 용도에 유리하게 위치된 온도 범위에서 액정 중간상(mesophase)을 형성한다. 본 발명에 따른 화합물은 넓은 강유전성 네마틱 상 범위를 달성할 수 있게 한다. 또한 N_f-상 범위 밖의 네마틱 상 범위도 지지한다. 액정 혼합물에서, 본 발명에 따라 사용되는 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물은 광학 이방성을 상당히 증가시킨다. 동시에, 이들 화합물은 충분히 우수한 UV 안정성으로 구별된다.

각각의 화학식 IA, IB 및 IC 및 이들의 각각의 하위 화학식에서 라디칼 R^1A, R^1B 및 R^1C는 바람직하게는 1 내지 8개의 C 원자를 갖는 알킬, 1 내지 8개의 C 원자를 갖는 알콕시 또는 2 내지 8개의 C 원자를 갖는 알케닐을 나타낸다. 이들 알킬 사슬은 바람직하게는 선형이거나, 바람직하게는 R^1C의 경우 단일 메틸 또는 에틸 치환기에 의해, 바람직하게는 2- 또는 3-위치에서 분지형이다. R^1A, R^1B및 R^1C는 특히 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 라디칼 또는 2 내지 8개의 C 원자를 갖는 비분지형 알케닐 라디칼, 특히 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 비분지형 알킬을 나타낸다.

대안적인 바람직한 라디칼 R^1A, R^1B및 R^1C는 사이클로펜틸, 2-플루오로에틸, 사이클로프로필메틸, 사이클로펜틸메틸, 사이클로펜틸메톡시, 사이클로부틸메틸-, 2-메틸사이클로프로필, 2-메틸사이클로부틸, 2-메틸부틸, 2-에틸펜틸 및 2-알킬옥시에톡시로부터 선택된다.

대안적으로 라디칼 R^1A, R^1B및 R^1C는 H 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타낸다.

X1A, X1B 및 X1C의 라디칼 R^1A, R^IB및R^IC각각은 바람직하게는 CN, F 또는 CF₃를 나타내고, 바람직하게는 CN 또는 F를 나타내고, 가장 바람직하게는 특히 X1^C에서CN을 나타낸다.

분지형 또는 치환된 말단 기 R^1A, R^1B및 R^1C를 각각 함유하는 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물은 종종, 종래의 액정 베이스 물질에서 더 우수한 용해도 때문에 중요할 수 있다. R^1A, R^1B및 R^1C기는 각각 바람직하게는 분지쇄가 아니라 직쇄이다.

라디칼 R^1A, R^1B및 R^1C각각은, 특히 바람직하게는 하기 모이어티로부터 선택된다:

여기서, 말단 기에 대한 다음 약어가 사용된다:

및

.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IA의 화합물

,

바람직하게는 하기 화학식 IA-1 내지 IA-3, 바람직하게는 화학식 IA-1 또는 IA-2의 군으로부터, 가장 바람직하게는 화학식 IA-2로부터 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함한다:

상기 식에서, 매개변수는 상기에 주어진 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는

Z^1A는 -CF₂-O-를 나타내고,

X^1A는 -CN 또는 F, 바람직하게는-CN을 나타내고,

특히 화학식 IA-2에서, 바람직하게는 대안적으로

X^1A는 F를 나타낸다.

혼합물은 바람직하게는 40 중량% 이상, 보다 바람직하게는 45% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상의 화학식 IA의 화합물을 포함한다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IB의 화합물

,

바람직하게는 하기 화학식 IB-1 및 IB-2의 군으로부터, 바람직하게는 화학식 IB-2로부터 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함한다:

Z^1B는 -CF₂-O-를 나타내고,

X^1B는 -CN을 나타내고,

특히 화학식 IB-2에서, 바람직하게는 대안적으로

Z^1B는 -(C=O)-O-를 나타내고,

X^1A는 F를 나타낸다.

바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IC의 화합물

,

바람직하게는 하기 화학식 IC-1 내지 IC-4의 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 화학식 IC-2 및 IC-3의 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 화학식 IC-3으로부터 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함한다:

Z^1C는 (C=O)-O-를 나타내고,

X^1C는 -CN을 나타내고,

특히 화학식 IC-2에서, 바람직하게는 대안적으로

Z^1C는 -CF₂O-를 나타내고,

X^1C는 F를 나타낸다.

매질에 사용되는 특히 바람직한 화학식 IC의 화합물은 하기 화학식 IC-3.1 내지 IC-3.20의 화합물

및 추가로 하기 화학식 IC-3.21 내지 IC-3.26의 화합물이다:

.

매질에 사용되는 특히 바람직한 화학식 IC의 화합물은 하기 화학식의 화합물이다:

및

.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 15 중량% 이상의 하나 이상의 하기 화학식 IA-3-N의 화합물:

및 임의적으로, 바람직하게는 5 중량%, 보다 바람직하게는 15 중량% 이상의 하나 이상의 하기 화학식 IA-3-F의 화합물:

및 임의적으로, 바람직하게는 15 중량%, 보다 바람직하게는 20 중량% 이상의 하기 화학식 IC로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

상기 식에서,

X¹³은 -CN 또는 -NCS, 바람직하게는 -CN을 나타내고,

X^1C는 -CN, F, CF₃, -OCF₃, -NCS, SF₅ 또는 O-CF=CF₂, 바람직하게는 -CN 또는 F, 가장 바람직하게는 CN을 나타내고,

Z^1A는 -(CO)-O- 또는 -CF₂-O-를나타내고,

Z^1C는 -(CO)-O- 또는 -CF₂-O-이고,

L^1A및 L^1C는 서로 독립적으로 H 또는 CH₃,바람직하게는 H를 나타내고,

A^1A는 , , , 또는 , 바람직하게는 또는 , 가장 바람직하게는 또는 를 나타내고,

A^1C는 독립적으로 또는 ,

바람직하게는 또는 , 가장 바람직하게는 또는 를 나타내고,

R^1A 및 R^1C는 각각 독립적으로 1 내지 12개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 8개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내며, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂-O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , -O-, -S-, -(CO)-O- 또는 -O-(CO)-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타내고,

바람직하게는, R^1A, R^1B및 R^1C는 독립적으로 1 내지 10개의 C 원자를 갖는 할로겐화 또는 비치환된 알킬 라디칼이고, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂기는 O 원자가 직접 연결되지 않는 방식으로 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 매질은 100% 이하의 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 2개, 3개 이상의 화합물 그룹 1(즉, 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 그룹)으로부터 선택된 화합물을 포함한다. 이 실시양태에서, 매질은 바람직하게는 이들 화합물로 주로 구성되고, 보다 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되고, 가장 바람직하게는 이로 사실상 완전히 구성된다. 이 실시양태에서, 화합물 그룹 1의 화합물의 농도는 바람직하게는 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상 내지 100% 이하의 범위이다.

본 발명의 경우, 개별적인 경우에 달리 기재되지 않는 한, 조성물의 성분의 명세서와 관련하여 하기 정의가 적용된다:

- "포함하다": 조성물에서 해당 성분의 농도는 바람직하게는 5 % 이상, 특히 바람직하게는 10% 이상, 매우 특히 바람직하게는 20% 이상이고,

- "주로 구성된다": 조성물에서 해당 성분의 농도는 바람직하게는 50 % 이상, 특히 바람직하게는 55% 이상, 매우 특히 바람직하게는 60% 이상이고,

- "본질적으로 구성된다": 조성물에서 해당 성분의 농도는 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상, 매우 특히 바람직하게는 95% 이상이고,

- "사실상 완전히 구성된다": 조성물에서 해당 성분의 농도는 바람직하게는 98% 이상, 특히 바람직하게는 99% 이상, 매우 특히 바람직하게는 100.0%이다.

바람직하게는 본 출원에 따른 매질은 다음 조건 중 하나 이상을 충족시킨다. 이들은 바람직하게는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA의 화합물,

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA의 화합물(여기서, X^1A는 F임),

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA의 화합물(여기서 X^1A는 CN임), 바람직하게는 15 중량% 이상, 보다 바람직하게는 25 중량% 이상, 가장 바람직하게는 30 중량% 이상,

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IB의 화합물,

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IC의 화합물,

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IC의 화합물(여기서, X^1C는 CN임), 바람직하게는 적어도 35 중량% 이상, 보다 바람직하게는 45 중량%, 55 중량% 또는 65 중량% 이상.

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA의 화합물(여기서, X^1A는 F임)과 조합된 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA의 화합물(여기서, X^1A는 CN임),

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA-1의 화합물, 바람직하게는 화학식 AUUQU-n-N의 화합물, 가장 바람직하게는 AUUQU-2-N, AUUQU-3-N, AUUQU-4-N 및 AUUQU-5-N의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 DUUQU-n-N 및/또는 DUUQU-n-F의 화합물, 가장 바람직하게는 DUUQU-2-N, DUUQU-3-N, DUUQU-4-N, DUUQU-5-N, DUUQU-6-N, DUUQU-7-N, DUUQU-2-F, DUUQU-4-F, DUUQU-5-F 및 DUUQU-6-F의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA-3의 화합물, 바람직하게는 화학식 GUUQU-n-N의 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 GUUQU-0-N, GUUQU-1-N, GUUQU-2-N, GUUQU-3-N, GUUQU-4-N 또는 GUUQU-5-N의 화합물, 가장 바람직하게는 화합물 GUUQU-3-N, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IA-3의 화합물, 가장 바람직하게는 화합물 GUUQU-2-N, GUUQU-3-N, GUUQU-4-N 또는 GUUQU-5-N, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IB-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 GUQGU-n-N의 화합물, 보다 바람직하게는 화합물 GUQGU-3-N의 화합물, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IC-2의 화합물, 바람직하게는 화학식 MUZU-n-F의 화합물, 가장 바람직하게는 화합물 MUZU-4-F 및/또는 MUZU-5-F, 및/또는

- 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 화학식 IC-3의 화합물, 바람직하게는 화학식 UUZU-n-N 및/또는 UUQU-n-N의 화합물, 가장 바람직하게는 화합물 UUZU-4-N, UUZU-5-N 및 UUQU-4-N의 군으로부터, 및 추가로 UUZU-0-N, UUZU-1-N, UUZU-2-N, UUZU-3-N, UUQU-0-N, UUQU-1-N, UUQU-2-N, UUQU-3-N 및 UUQU-5-N로부터 선택되는 화합물.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물은 제1 그룹의 화합물(그룹 1)이다.

본 발명의 한 실시양태에서, 매질은, 임의적으로, 바람직하게는 의무적으로 하기 화합물의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다:

임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물, 즉 그룹 1의 화합물 이외의 추가 화합물에 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 농도가 0% 초과 내지 50% 이하의, 하기 화학식 II 및 III의 화합물의 그룹인 그룹 2로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 2개, 3개 또는 그 이상의 화합물:

[상기 식에서,

R²는 1 내지 15개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 7개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내며, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타내고,

바람직하게는, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알케닐, 바람직하게는 알킬 또는 알케닐을 나타내고,

및 는, 각각의 경우에 서로 독립적으로,

또는 ,

바람직하게는

또는 를 나타내고,

L²¹및 L²²는 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L²¹은F를 나타내고,

X²는 할로겐, 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 또는 2 또는 3개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시, 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 2를 나타내고,

R³는 1 내지 15개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 7개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내며, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타내고,

바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알케닐, 바람직하게는 n-알킬, 사이클로프로필, 사이클로펜틸 또는 알케닐을 나타내고,

및 는, 각각의 경우에 서로 독립적으로,

,

또는

바람직하게는

또는 를 나타내고,

L³¹및 L³²는 서로 독립적으로 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 L³¹은F를 나타내고,

X³는 할로겐, 1 내지 3개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 또는 2 또는 3개의 C 원자를 갖는 할로겐화된 알케닐 또는 알케닐옥시, F, Cl, -OCF₃, -OCHF₂, -O-CH₂CF₃, -OCH=CF₂, -O-CH=CH₂ 또는 -CF₃, 매우 바람직하게는 F, Cl,-O-CH=CF₂, -OCHF₂ 또는 -OCF₃를 나타내고,

Z³은 -CH₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -(CO)O-트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -CH₂O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -CH₂CH₂-, -(CO)O-트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 -(CO)-O-트랜스-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,

n은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1, 2 또는 3, 특히 바람직하게는 1을 나타내고,

여기서 각각의 고리, 바람직하게는 페닐렌 고리는 임의적으로 각각 1개 또는 2개의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 및/또는 에틸 기, 바람직하게는 1개의 메틸 기로 치환될 수 있으며,

특히 고리 는 로 대체될 수 있고,

화학식 IA, IB 및 IC의 화합물은 화학식 II의 화합물에서 제외된다],

다시 임의적으로, 바람직하게 의무적으로, 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 0% 초과 내지 20%, 바람직하게는 10% 이하의 농도의, 하기 화학식 IV 및 V의 화합물의 그룹인 그룹 3으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 2개, 3개 또는 그 이상의 화합물:

[상기 식에서,

R⁴¹및 R⁴²는 서로 독립적으로 1 내지 15개의 C 원자, 바람직하게는 1 내지 7개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타내고,

바람직하게는 화학식 II의 R²에 대해 상기에 나타낸 의미를 갖고,

바람직하게는 R⁴¹은알킬을 나타내고 R⁴²는알킬 또는 알콕시를 나타내거나, R⁴¹은알케닐을 나타내고 R⁴²는알킬을 나타내고,

및 는 서로 독립적으로, 가 2회 존재하는 경우, 또는 이들은 서로 독립적으로

또는 를 나타내고,

바람직하게는 및 중 하나 이상은 를 나타내고,

Z⁴¹및 Z⁴²는 서로 독립적으로, Z⁴¹이두 번 존재하는 경우에도, 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -(CO)O-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, CH₂O-, CF₂O-, C≡C- 또는 단일 결합를 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상은 단일 결합을 나타내고,

p는 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1을 나타내고,

R⁵¹및 R⁵²는 서로 독립적으로 R⁴¹및 R⁴²에 주어진 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 바람직하게는 n-알킬, 특히 바람직하게는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알킬, 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알콕시, 바람직하게는 n-알콕시, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 n-알콕시, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시알킬, 알케닐 또는 알케닐옥시, 바람직하게는 알케닐옥시를 나타내고,

내지 는, 존재하는 경우, 각각은 서로 독립적으로

또는

를 나타내고,

바람직하게는

또는

를 나타내고,

바람직하게는 는 를 나타내고,

존재하는 경우, 는 바람직하게는 를 나타내고,

Z⁵¹내지 Z⁵³은 각각 서로 독립적으로 -CH₂-CH₂-, -CH₂-O-, -CH=CH-, -C≡C-, -(CO)O- 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, 보다 바람직하게는 0 또는 1, 가장 바람직하게는 1을 나타내고,

여기서 각각의 고리, 바람직하게는 페닐렌 고리는 임의적으로 각각 1개 또는 2개의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 및/또는 에틸 기, 바람직하게는 1개의 메틸 기로 치환될 수 있다],

다시 임의적으로, 바람직하게는 의무적으로, 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 0% 초과 내지 20%의 농도의 화학식 I 및 VI 내지 IX의 화합물의 그룹인 그룹 4로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 2개, 3개 또는 그 이상의 화합물:

[상기 식에서,

는

또는

를 나타내고,

는

또는 ,

바람직하게는

또는 를 나타내고,

n은 0 또는 1을 나타내고,

R¹¹ 및 R¹²는 서로 독립적으로, 바람직하게는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 플루오르화된 알킬 또는 플루오르화된 알콕시(이때 하나의 CH₂기는 1,2-사이클로프로필 기, 1,3-사이클로펜틸 기 또는 1,3-사이클로펜테닐렌 기로 대체될 수 있음), 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알케닐, 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알케닐 또는 알케닐옥시, 가장 바람직하게는 알킬, 알콕시 또는 알케닐옥시를 나타내고,

R⁶¹은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 보다 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알케닐 라디칼, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐옥시 라디칼을 나타내고,

R⁶²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐옥시 라디칼을 나타내고,

l은 0 또는 1을 나타내고,

R⁷¹는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 보다 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알케닐 라디칼, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,

R⁷²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐옥시 라디칼을 나타내고,

는 또는 를 나타내고,

R⁸¹는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알킬 라디칼, 보다 바람직하게는 n-알킬 라디칼, 가장 바람직하게는 프로필 또는 펜틸, 또는 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐 라디칼, 바람직하게는 직쇄 알케닐 라디칼, 특히 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 직쇄 알케닐 라디칼을 나타내고,

R⁸²는 1 내지 7개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 비치환된 알킬 라디칼, 1 내지 6개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 6개의 C 원자를 갖는, 바람직하게는 2, 3 또는 4개의 C 원자를 갖는 비치환된 알케닐옥시 라디칼을 나타내고,

는

또는 ,

바람직하게는 또는 ,

더욱 바람직하게는 를 나타내고,

Z⁸은 -(C=O)-O-, -CH₂-O-, -CF_2-O- 또는 -CH₂-CH₂-, 바람직하게는 -(C=O)-O- 또는 -CH_2-O-를 나타내고,

o는 0 또는 1을 나타내고,

R⁹¹ 및 R⁹²는 서로 독립적으로 상기 R⁷²에 대해 주어진 의미를 갖고,

R⁹¹은 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자, 바람직하게는 3 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내고,

R⁹²는 바람직하게는 2 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 라디칼, 보다 바람직하게는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알콕시 라디칼, 또는 2 내지 4개의 C 원자를 갖는 알케닐옥시 라디칼을 나타내고,

는 또는 를 나타내고,

p 및 q는 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고,

(p+ q)는 바람직하게는 0 또는 1을 나타내고,

가 또는 를 나타내는 경우에,

대안적으로, 바람직하게는 p = q = 1이고,

여기서 각각의 고리, 바람직하게는 페닐렌 고리는 임의적으로 각각 1개 또는 2개의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 및/또는 에틸 기, 바람직하게는 1개의 메틸 기로 치환될 수 있고,

특히 고리 는 다르게는 로 대체될 수 있고,

화학식 VIII의 화합물은 화학식 X의 화합물에서 제외되고, 화학식 VI의 화합물은 화학식 VII 내지 X의 화합물에서 제외된다],

다시 임의적으로, 바람직하게 의무적으로, 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 0% 내지 20%의 농도의, 하기 화학식 B의 화합물의 그룹인 그룹 5로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 2개, 3개 또는 그 이상의 화합물:

[상기 식에서,

는

또는 를 나타내고,

는, 각각의 경우 서로 독립적으로

또는 ,

바람직하게는 또는 ,

가장 바람직하게는 를 나타내고,

n은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 1을 나타내고,

R¹은 1 내지 7개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼(이때 이 라디칼에서하나 이상의 CH₂기, 바람직하게는 하나의 CH₂기는, 각각 서로 독립적으로, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -O-, -(CO)-O-, -O-(C=O)-, 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌, 1,3-사이클로펜테닐렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜틸렌으로 대체될 수 있고, 바람직하게는 하나의 CH₂기는 1,2-사이클로프로필렌 기, 1,3-사이클로펜틸렌 기 또는 1,3-사이클로펜테닐렌 기로 대체될 수 있음), 2 내지 7개의 C 원자를 갖는 알케닐, 알케닐옥시, 알콕시알킬 또는 플루오르화된 알케닐, 바람직하게는 알킬 또는 알케닐(이때 하나의 -CH₂- 기는, O 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 사이클로프로필렌, 1,3-사이클로부틸렌, 1,3-사이클로펜틸렌, 1,3-사이클로펜테닐렌, 바람직하게는 사이클로프로필렌 또는 1,3-사이클로펜테닐렌으로 대체될 수 있음)을 나타내고, 이때 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,

X¹은 F, Cl, 플루오르화된 알킬, 플루오르화된 알케닐, 플루오르화된 알콕시 또는 플루오르화된 것을 나타내고, 후자의 4개 기는 바람직하게는 1 내지 4개의 C 원자, 보다 바람직하게는 F, Cl, CF₃ 또는 OCF₃을 나타내고,

여기서 각각의 고리, 바람직하게는 페닐렌 고리는 임의적으로 각각 1개 또는 2개의 알킬 기, 바람직하게는 메틸 및/또는 에틸 기, 바람직하게는 1개의 메틸 기로 치환될 수 있다].

그룹 1 및 2, 그룹 1 및 3 또는 그룹 1 및 4, 보다 바람직하게는 그룹 1 및 2 또는 그룹 1 및 3의 하나 이상의 화합물을 포함하는 매질이 바람직하다.

또한, 그룹 1, 2 및 3의 하나 이상의 화합물 또는 그룹 1, 2 및 4의 하나 이상의 화합물, 보다 바람직하게는 그룹 1, 2 및 3의 하나 이상의 화합물을 포함하는 매질이 특히 바람직하다.

425 이상, 보다 바람직하게는 450 이상의 분자량을 갖는 그룹 1, 2, 3 및 4의 화합물이 바람직하다. 425 미만, 보다 바람직하게는 450 미만의 분자량을 갖는 화합물의 함량이 바람직하게는 10 중량% 이하, 보다 바람직하게는 5 중량% 이하인 본 발명에 따른 액정 매질. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 분자량이 450 이상, 보다 바람직하게는 470 이상인 화합물로 본질적으로 구성된다.

설명을 위해, 다음 화합물 및 이의 분자량이 제공된다.

표: 구조 및 이의 분자량

.

화학식 IC의 화합물은 문헌(예를 들어 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of OrganiCChemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart)와 같은 표준 연구)에 기재된 바와 같이 그 자체로 공지된 방법에 의해, 정확히는 상기 반응에 대해 공지되고 적합한 반응 조건 하에서 제조될 수 있다. 여기에서는 그 자체로 알려진 변형을 사용할 수도 있으며, 이는 더 자세히 언급하지 않는다.

일반적으로 화학식 I 및 특히 화학식 IC의 화합물은 유리하게는 하기 예시적 합성 및 실시예(반응식 1 및 2)에 나타낸 바와 같이 제조될 수 있다.

반응식 1. 화학식 IC(Z^1C=-C(O)O-이고, R^1C및 X^1C는 화학식 IC에 따라 정의됨)의 화합물의 제조를 위한 일반적인 합성 반응식.

상응하는 디플로오로메틸렌옥시(-CF₂-O-) 화합물의 제조를 위한 대체 반응 경로가 여기에서 합성 반응식 2에 제시되어 있다

반응식 2. 화학식 IC ₍ Z^1C=-CF₂O-이고, R^1C및 X^1C가화학식 IC에 따라 정의됨)의 화합물의 제조를 위한 일반적인 합성 반응식.

상응하는 출발 물질은 일반적으로 문헌에 공지된 합성 방법에 의해 당업자에 의해 용이하게 제조될 수 있거나 상업적으로 입수가능하다.

사용된 반응 방법 및 시약은 원칙적으로 문헌에 알려져 있다. 추가 반응 조건은 실시예에 의해 예시된다.

상기에서 언급하지 않은 추가의 바람직한 공정 변형은 실시예 또는 청구범위에 의해 밝혀진다.

상기 공정에 의해 수득된 반응 혼합물의 공정 및 후속 후처리는 기본적으로 회분식 반응 또는 연속 반응 절차로 수행될 수 있다. 연속 반응 절차는 예를 들어 연속 교반-탱크 반응기, 교반-탱크 반응기 캐스케이드, 루프 또는 직교류 반응기, 유동관 또는 마이크로반응기에서의 반응을 포함한다. 반응 혼합물은 필요에 따라 고체 상을 통한 여과, 크로마토그래피, 비혼화성 상들 사이의 분리(예: 추출), 고체 지지체에 대한 흡착, 증류에 의한 용매 및/또는 공비 혼합물의 제거, 선택적 증류, 승화, 결정화, 공-결정화에 의해 또는 멤브레인의 나노여과에 의해 임의적으로 후처리된다.

본 명세서에서, 하기 화학식의 2,5-이치환 디옥산 고리

는 바람직하게는 2,5-트랜스-배열(configured) 디옥산 고리를 나타내며, 즉, 치환기 R은 바람직하게는 둘 다 바람직한 의자 형태 구조에서 수평 방향 위치에 있다. 하기 화학식의 2,5-이치환된 테트라하이드로피란

은 마찬가지로 바람직하게는 2,5-트랜스-배열 테트라하이드로피란 고리를 나타내며, 즉 치환기는 바람직하게는 둘 다 바람직한 의자 형태 구조에서 수평 방향 위치에 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 화학식 I(화학식 IA, IB 및 IC)의 화합물 중 하나 이상을 포함하는 액정 매질에 관한 것이다. 액정 매질은 바람직하게는 적어도 2개의 성분을 갖는, 바람직하게는 각각 강유전성 네마틱 상 자체를 갖는 성분을 포함한다. 이들은 바람직하게는 성분들을 서로 혼합함으로써 수득된다. 액정 매질의 제조를 위한 본-발명에 따른 방법은 따라서 적어도 하나의 화학식 I의 화합물(화학식 IA, IB 및 IC)이 적어도 하나의 추가 메조젠, 바람직하게는 강유전성 네마틱 화합물과 혼합되고, 첨가제가 임의적으로 첨가되는 것을 특징으로 한다.

화학식 IA, 및/또는 IB 및/또는 IC의 화합물을 함유하는 액정 매질에 대한 강유전성 네마틱 상의 온도 범위, 등명점, 유전 이방성 및 응답 시간의 달성 가능한 조합은 선행 기술로부터의 이러한 종류의 이전 물질보다 훨씬 우수하다. 이전에는 선택의 폭이 제한된 단일 화합물 물질만 사용할 수 있었으며 모두 적절한 온도에서 강유전성 네마틱 상 범위를 갖지 않았다.

본 발명에 따른 혼합물은 일반적으로 65℃ 이상의 등명점을 갖는 매우 넓은 네마틱 상 범위 및 넓은 강유전성 네마틱 상 범위를 나타낸다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 20도 이상의 폭인 강유전성 네마틱 상의 온도 범위를 나타내고, 바람직하게는 이는 30도 이상, 더욱 바람직하게는 40도 이상 범위에 걸쳐 연장된다. 각각의 상 범위는 모노트로픽(monotropic) 또는 에난티오트로픽(enantiotropic)일 수 있으며, 바람직하게는 에난티오트로픽이다.

바람직하게는 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는,

20℃ 이하 내지 30℃ 이상, 보다 바람직하게는

10℃ 이하 내지 40℃ 이상, 보다 바람직하게는

0℃ 이하 내지 50℃ 이상, 가장 바람직하게는,

-20℃ 이하 내지 60℃ 이상

에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다.

다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는

20℃ 이하 내지 30℃ 이상, 보다 바람직하게는

10℃ 이하 내지 35℃ 이상, 보다 바람직하게는

0℃ 이하 내지 40℃ 이상, 가장 바람직하게는,

-20℃ 이하 내지 45℃ 이상

에서 강유전성 네마틱상을 나타낸다.

20℃ 이하 내지 50℃ 이상, 보다 바람직하게는

10℃ 이하 내지 70℃ 이상, 보다 바람직하게는

0℃ 이하 내지 90℃ 이상, 가장 바람직하게는,

-20℃ 이하 내지 100℃ 이상

에서 강유전성 네마틱상을 나타낸다.

이는 매질이 적어도 주어진 간격에서 N_f 상을 나타냄을 의미한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 뛰어난 유전 특성을 나타낸다.

바람직하게는 이들은 1,400 내지 10,000, 보다 바람직하게는 1,600 내지 3,000, 보다 바람직하게는 1,800 내지 2,600, 가장 바람직하게는 2,000 내지 2,500 범위의 ε_∥ 값을 갖는다_.

바람직하게는 이들은 1,000 내지 2,300, 보다 바람직하게는 1,200 내지 2,100, 보다 바람직하게는 1,400 내지 2,300, 가장 바람직하게는 1,500 내지 2,500 범위의 ε_⊥ 값을 갖는다.

바람직하게는 이들은 300 이상, 보다 바람직하게는 400 내지 2,100, 보다 바람직하게는 1,400 내지 2,300, 가장 바람직하게는 1,500 내지 2,500의 Δε 값을 갖는다.

바람직하게는 20,000 이상, 보다 바람직하게는 25,000 내지 90,000, 보다 바람직하게는 30,000 내지 75,000, 가장 바람직하게는 38,000 내지 60,000의 10 Hz에서의 ε_r 값을 갖는다.

이러한 유전 특성은 매질이 강유전성 네마틱 상에 있는 온도에서 달성된다. 유전 특성은 히스테리시스 거동을 나타낼 수 있으며, 이 경우 특정 온도에서 수득된 값은 물질의 이력, 즉 물질이 가열되는지 냉각되는지 여부에 따라 달라질 수 있다.

이 효과는 특히 예를 들어 강유전성 스멕틱 장치에서 알려진 바와 같이 전기-광학 장치에서 유리하게 사용될 수 있는 쌍안정성(bistable) 모드에서 장치의 작동을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 2 내지 40개, 특히 바람직하게는 4 내지 20개의 화합물을 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물 외에 추가 구성요소로서 포함한다. 특히, 이들 매질은 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물 외에 1 내지 25개의 성분을 포함할 수 있다. 이들 추가 성분은 바람직하게는 강유전성 네마틱 또는 네마토제닉(모노트로픽 또는 등방성) 물질로부터 선택된다.

종래 기술의 강유전성 물질, 및 현재 물질과 조합하기 위한 높은 유전 이방성을 갖는 유사 화합물은 예를 들어 다음 구조로부터 선택된다:

상기 식에서, p는 1, 2, 3, 4 또는 5이다.

본 발명에 따른 매질은 바람직하게는 1% 내지 100%, 보다 바람직하게는 10% 내지 100%, 특히 바람직하게는 50 % 내지 100%의 화학식 IA 및/또는 IB 및/또는 IC의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 더 적은 양으로 사용되는 성분의 원하는 양은 바람직하게는 승온에서 주 성분을 구성하는 성분에 용해된다. 예를 들어 아세톤, 클로로포름 또는 메탄올과 같은 유기 용매에서 성분의 용액을 혼합하고, 완전히 혼합한 후 예를 들어 증류에 의해 용매를 다시 제거하는 것도 가능하다. 또한, 혼합물을 다른 통상적인 방식으로, 예를 들어-프리믹스, 예를 들어 동족체 혼합물을 사용하거나 소위 "멀티-보틀" 시스템을 사용하여 제조하는 것이 가능하다.

액정 혼합물은 또한 당업자에게 공지되고 문헌에 기재된 추가 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0 내지 15%, 바람직하게는 0 내지 10%의 다색성 염료, 키랄 도펀트, 안정제 또는 나노입자가 첨가될 수 있다. 첨가되는 개별 화합물은 0.01 내지 6%, 바람직하게는 0.1 내지 3%의 농도로 사용된다. 그러나, 액정 혼합물의 다른 성분, 즉 액정 또는 메소제닉 화합물의 농도 데이터는 이들 첨가제의 농도를 고려하지 않고 본원에 제공된다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 이용 가능한 파라미터 관용도를 상당히 넓힐 수 있다.

본 발명은 또한 전기-광학 디스플레이(특히, 프레임과 함께 셀을 형성하는 2개의 평면-평행 외부 플레이트, 외부 플레이트 상의 개별 픽셀을 스위칭하기 위한 통합된 비선형 요소, 및 양의 유전 이방성과 셀에 위치하는 높은 비저항을 갖는 강유전성 네마틱 액정 물질을 갖는 TFT 디스플레이)에 관한 것이고, 이러한 유형의 매질을 포함한다. 본 발명은 또한 전기-광학 목적을 위한 이들 매질의 사용에 관한 것이다.

표현 "알킬"은 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 비분지형 및 분지형 알킬 기, 특히 및 바람직하게는 비분지형 기 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 및 n-헵틸, 및 추가로 또는 하나의 메틸, 에틸 또는 프로필로 치환된 n-부틸, n-펜틸, n-헥실 및 n-헵틸 기를 포함한다. 2-5개의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

표현 "알케닐"은 15개 이하의 탄소 원자를 갖는 비분지형 및 분지형 알케닐 기, 특히 비분지형 기를 포함한다. 특히 바람직한 알케닐 기는 C₂-C₇-1E-알케닐, C₄-C_7-3E-알케닐, C_5-C_7-4-알케닐, C_6-C_7-5-알케닐 및 C_7-6-알케닐, 특히 C_2-C_7-1E-알케닐, C_4-C_7-3E-알케닐 및 C_5-C_7-4-알케닐이다. 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. 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"할로겐화된 알킬 라디칼"이라는 표현은 바람직하게는 모노- 또는 폴리플루오르화된 및/또는 염소화된 라디칼을 포함한다. 과할로겐화된 라디칼이 포함된다. 플루오르화된 알킬 라디칼, 특히 CF₃, CH₂CF₃, CH₂CHF₂, CHF₂, CH₂F, CHFCF₃ 및 CF₂CHFCF₃가특히 바람직하다_."할로겐화된 알케닐 라디칼"이라는 표현 및 관련 표현을 상응하게 설명한다.

본 발명에 따른 혼합물에서 개별 화학식 IA 및/또는 IB 및/또는 IC의 화합물의 총량은 중요하지 않다. 따라서 혼합물은 다양한 특성의 최적화를 위해 하나 이상의 추가 성분을 포함할 수 있다.

편광자, 전극 베이스 플레이트 및 표면 처리된 전극으로부터 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이의 구성은 이러한 유형의 디스플레이에 대한 일반적인 설계에 상응한다. 일반적인 설계라는 용어는 본원에서 광범위하게 그려지며 매트릭스 디스플레이의 모든 파생물 및 변형, 특히 폴리-Si TFT를 기반으로 하는 매트릭스 디스플레이 요소도 포함한다.

그러나, 본 발명에 따른 디스플레이와 트위스티된 네마틱 셀에 기초한 지금까지의 종래 디스플레이 사이의 본질적인 차이는 액정 층의 액정 매개변수의 선택에 있다.

다음 실시예는 본 발명을 제한하려는 의도 없이 본 발명을 설명한다. 당업자는 일반적인 설명에서 상세하게 제공되지 않은 실시예 작업 세부 사항을 수집하고 일반 전문 지식에 따라 이를 일반화하고 특정 문제에 적용할 수 있다.

상기 및 하기에서, 퍼센트 데이터는 중량 퍼센트를 나타낸다. 예를 들어 융점 T(C,N), 스멕틱(Sm)에서 네마틱(N)으로의 상전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I) 또는 T(N_f,I)와 같은 본 출원에 표시된 모든 온도 값은 섭씨 온도(℃)로 표시되며 모든 온도 차이는 명시적으로 달리 표시되지 않는 한 상응하는 차등(differential) 온도( ° 또는 도)로 기재된다. 또한, C= 결정 상태, N = 네마틱 상, Nf = 강유전성 네마틱 상, Sm = 스멕틱 상(보다 특히 SmA, SmB 등), Tg = 유리 전이 온도 및 I = 등방성 상. 이들 기호 사이의 데이터는 전이 온도를 나타낸다. Δn은 광학 이방성(589nm, 20℃)을 나타내고, Δε는 유전 이방성(1kHz, 20℃)을 나타낸다.

물리적, 물리화학적 및 전기-광학적 매개변수는 특히 브로셔["Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurement Methods", 1998, Merck KGaA, Darmstadt]에 기재된 바와 같이 일반적으로 알려진 방법에 의해 결정된다..

물질의 강유전성 네마틱 상의 발생은 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 제어된 냉각 또는 가열을 위한 핫-스테이지가 장착된 편광 현미경 하에서 텍스쳐의 관찰을 통해 식별되고, 유전 특성의 온도 의존성 결정에 의해 추가로 확인된다.

유전 이방성 Δε은 20℃및 1kHz에서 결정된다. 이를 위해, 조사 대상 물질의 5 내지 10 중량%가 유전 양성 혼합물 ZLI-4792(Merck KGaA)에 용해되어 측정되며, 측정값은 100% 농도로 외삽된다. 광학 이방성 Δn은 선형 외삽에 의해 20℃ 및 589.3 nm의 파장에서 결정된다.

특히 강유전성 네마틱 상의 물질의 유전율(ε)은, 화합물을 함유하고 셀 두께가 25μm인 적어도 하나의 테스트 셀의 커패시턴스를 각각 호메오트로픽(homeotropic) 및 호모지니어스(homogeneous) 정렬로 측정하여 직접 결정된다. 온도는, 샘플 셀에 적용되는 +/-1 K/분; +/-2K/분; +/-5K/분; +/-10K/분의 온도 구배로 설정된 Novocontrol Novocool 시스템에 의해 제어된다. 커패시턴스는 10Hz 또는 1kHz의 주파수에서 Novocontrol 알파-N 분석기로 전형적 전압 < 50mV에서 0.1mV까지 측정하여 조사 대상 화합물의 임계값 미만인지 확인한다. 측정은 샘플(들)의 가열 및 냉각 시 모두 수행된다. 단순화를 위해 비유전율(ε_r)이 여기에서 사용되며 다음과 같이 정의된다:

ε_r = ε/ε_0.

본 출원에서, 용어의 복수형은, 특별한 언급이 없는 한, 단수형과 복수형을 모두 의미하며, 그 역도 마찬가지이다. 설명에 따른 본 발명의 실시양태 및 변형의 추가 조합은 또한 첨부된 청구범위 또는 이러한 복수의 청구범위의 조합으로부터 발생한다.

실시예

본 발명은 다음의 비제한적 실시예에 의해 상세히 설명된다.

화합물 실시예

화합물 실시예 1: UUQU-4-N의 합성

단계 1.1

20.3ml(203mmol)의 1,3-프로판디티올을 25.9ml의 톨루엔에 용해시키고 80℃로 가온시켰다. 34.5g(135.1mmol) 3, 0.2ml 트리플루오로메탄술폰산 및 40ml 톨루엔의 용액을 제조하고 80℃에서 디티올 용액에 적가하였다. 첨가가 완료된 후 혼합물을 80℃에서 45분 동안 교반한 다음, 20℃로 냉각시켰다. 17.7ml(200mmol)의 트리플루오로메탄설폰산을 80분 동안 적가하여 온도를 25℃ 미만으로 유지했다. 톨루엔을 80℃ 및 40mbar에서 증류 제거하고, 추가 톨루엔 25ml를 첨가하고, 모든 휘발성 물질을 다시 증류 제거하였다. 결정 잔류물을 추가 정제 없이 다음 단계에 사용하였다.

단계 1.2

93.1g(0.6mol) 5을 1.6L 디클로로메탄에 현탁시키고 6℃로 냉각시켰다. 83.2ml(0.6mol) 트리에틸아민을 5℃에서 적가한 다음, 염 4 230g(0.5mol)을 적가하였다. 혼합물을 5℃에서 30분 동안 교반한 다음, -75℃로 냉각시키고 244.3ml(1.5mol) 트리에틸아민 트리하이드로플루오라이드를 적가하였다. 용액을 -75℃에서 1시간 동안 교반하고, 디클로로메탄 400ml에 용해된 브롬 128ml(2.5mol)를 첨가하였다. 혼합물을 -70℃에서 1.5시간 동안 교반하고 0℃로 가온시켰다. 통상적인 후처리 후 6의 132g(62%)을 약한 베이지색 결정으로 수득하였다.

단계 1.3

13.8g(35mmol) 6을 150ml 1,4-디옥산에 용해시키고, 1.0g(1.4mmol) 팔라듐 아세테이트, 10.4g(0.1mol) 칼륨 아세테이트 및 13.9g(53mmol) 비스(피나콜라토)붕소를 첨가하였다. 혼합물을 밤새 환류 가열하였다. 통상적인 후처리 후 7의 12.4g(80%)을 약간 황색 결정으로 수득하였다.

단계 1.4

인산칼륨 5.4g(23mmol)을 물 10ml에 용해시켰다. 80ml의 톨루엔, 2.8g(11.4mmol) 1-브로모-2,6-디플루오로-4-부틸 벤젠 8, 6.3g(14.2mmol) 7, 42.2mg(0.2mmol) 팔라듐 아세테이트 및 126.7mg(0.3mmol) S-Phos(2-디사이클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐)를 첨가하고, 혼합물을 밤새 환류 가열하였다. 통상적인 후처리 후 3.42g(62%) 9 (UUQU-4-N)을 무색 결정으로 수득하였다.

¹H NMR(400MHz, 클로로포름-d) δ 7.16(d, J = 11.0Hz, 2H), 7.07 - 6.99(m, 2H), 6.91 - 6.81(m, 2H), 2.69 - 2.61(m, 2H), 1.69 - 1.57(m, 2H), 1.39(h, J = 7.4Hz, 2H), 0.96(t, J = 7.3Hz, 3H).

분자량: 485,4.

융점: 44℃, 등명점: 21℃.

ZLI-4792의 10% 용액에서 외삽된 데이터: Δ n(20℃) = 0.120 및 Δ e(20℃) = 54.6.

강유전성-네마틱 거동의 특성화:

물질, 화합물 및 혼합물은 온도 제어형 핫-스테이지가 있는 편광 현미경으로 관찰된다. 텍스쳐를 관찰하고 비디오에 기록한다. 강유전성 네마틱 상의 고유한 LC 텍스쳐 특성이 확인되었다.

유전 특성도 결정된다.

표: 다양한 온도에서의 ε의 측정(냉각 속도 1°/분, 금속 표면 상의 비-배향된 샘플, ε_av.를 제공함)

화합물 실시예 2: UUZU-4-N의 합성

단계 2.1

단계 2.2

57.2g(150mmol) 디나트륨테트라보레이트-데카하이드레이트, 2.8g(4mmol) 팔라듐 클로라이드, 0.2g(4mmol) 하이드라지늄 하이드록사이드, 39.4g(0.2mol) 1-브로모-3,5-디플루오로벤젠, 42.8g(0.2mol) 10 200ml의 물을 합쳤다. 혼합물을 6시간 동안 환류 가열하였다. 통상적인 후처리 후 50g(88%)의 11을 수득하였다.

단계 2.3

50g(175mmol) 11을 300ml 테트라하이드로푸란에 용해시키고 -75℃로 냉각시켰다. 헥산 중 15% n-부틸리튬 118ml(193mmol)를 -70℃ 미만에서 적가하고 혼합물을 그 온도에서 1.5시간 동안 교반하였다. 혼합물을 고체 이산화탄소 500g에 붓고 실온으로 가온시켰다. 통상적인 후처리 후 46.8g(82%)의 12를 무색 결정으로 수득하였다.

단계 2.4

16.3g(50mmol) 12, 8.5g(55mmol) 1-시아노-2,6-디플루오로-4-하이드록시벤젠 및 611mg(5mmol) 4-디메틸아미노피리딘을 200ml 디클로로메탄과 합하고 0℃로 냉각시켰다. 0 내지 5℃에서 디클로로메탄 50ml 중의 N,N-디사이클로헥실카보디이미드 11.3g(55mmol) 용액을 적가하였다. 이어서 혼합물을 실온으로 가온하고 밤새 교반하였다. 옥살산 1.4g을 첨가하고 모든 것을 1.5시간 더 교반하였다. 일반적인 후처리 후 20.5g(88%) 13 (UUZU-4-N)을 수득하였다.

¹H NMR (500 MHz, 클로로포름-d) δ 7.23 - 7.17 (m, 2H), 7.15 - 7.08 (m, 2H), 6.91 - 6.83 (m, 2H), 2.69 - 2.62 (m, 2H), 1.69 - 1.59(m, 2H), 1.39(h, J = 7.4Hz, 2H), 0.96(t, J = 7.4Hz, 3H).

단계: C 69 N_f/N 93 I.

ZLI-4792의 10% 용액에서 외삽된 데이터: Δn(20℃) = 0.159 및 Δε(20℃) = 70.3.

화합물 실시예 3: UUZU-5-N의 합성

화합물은 실시예 2와 유사하게 제조된다.

융점: 80℃.

ZLI-4792의 10% 용액에서 외삽된 데이터: Δ n(20℃) = 0.162 및 Δε(20℃) = 80.5.

실시예 1 및 2와 유사하게 하기 화합물을 제조하였다:

다음 표에서 말단 기에 대한 다음 약어가 사용된다.

일반 구조:

표. 추가 화합물 실시예

M.p.: 융점.

본 발명의 실시예 및 본 발명의 변형의 추가 조합이 청구범위에 의해 개시된다.

추가의 설명 없이, 당업자는 전술한 설명을 사용하여 본 발명을 최대한으로 활용할 수 있다고 여겨진다. 따라서, 전술한 바람직한 특정 실시양태는 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 어떠한 방식으로든 개시 내용의 나머지 부분을 제한하지 않는다. 선행 실시예는, 선행 실시예에서 사용된 것들을 대신하여 본 발명의 일반적으로 또는 구체적으로 기재된 반응물 및/또는 작동 조건을 대체함으로써 유사한 성공으로 반복될 수 있다.

전술한 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 본질적인 특성을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 대해 개조시키기 위해 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 가할 수 있다.

이는, 개별 화합물뿐만 아니라 화합물의 그룹이 될 수 있는 성분을 갖는 조성물로서의 매질과 각각의 성분을 갖는 화합물 그룹(화합물) 모두에 적용된다. 전체 매질에 대한 개별 화합물의 농도와 관련하여 용어는 다음을 의미한다: 해당 화합물 또는 화합물들의 농도는 바람직하게는 1% 이상, 특히 바람직하게는 2% 이상, 매우 특히 바람직하게는 4% 이상.

본 발명에 있어서, "≤"는 이하, 바람직하게는 미만을 의미하고, "≥"는 이상, 바람직하게는 초과를 의미한다.

본 발명에서

, 및 는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌을 나타내고,

는 시스- 및 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 둘 다의 혼합물을 나타내고,

및 는 1,4-페닐렌을 나타낸다.

본 발명에서, "유전 양성 화합물"이라는 표현은 Δε > 1.5를 갖는 화합물을 의미하고, "유전 중성 화합물"이라는 표현은 -1.5 ≤ Δε ≤ 1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 표현 "유전 음성 화합물"은 Δε < -1.5를 갖는 화합물을 의미한다. 여기서 화합물의 유전 이방성은, 액정 호스트에서 화합물의 10%를 용해하고, 셀 두께가 20μm이고 1kHz에서 호메오트로픽 및 호모지니어스 표면 정렬을 갖는 최소 하나의 테스트 셀에서 각각의 경우에 생성된 혼합물의 커패시턴스를 결정함으로써 결정된다. 측정 전압은 전형적으로 0.5V 내지 1.0V이지만, 항상, 조사되는 각 액정 혼합물(물질)의 용량성 임계값보다 낮다.

유전 양성 및 유전 중성 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-4792이고 유전 음성 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 ZLI-2857이다(모두 독일 Merck KGaA). 조사할 각각의 화합물에 대한 값은, 조사할 화합물을 첨가하고 사용된 화합물의 100%로 외삽한 후 호스트 혼합물의 유전 상수의 변화로부터 수득된다. 조사할 화합물은 10%의 양으로 호스트 혼합물에 용해된다. 물질의 용해도가 이 목적에 비해 너무 낮으면 원하는 온도에서 조사를 수행할 수 있을 때까지 농도를 단계적으로 반으로 한다.

본 발명에 따른 액정 매질은, 필요하다면, 추가 첨가제, 예를 들어 안정제를 통상적인 양으로 또한 포함할 수 있다. 이들 첨가제의 사용량은 전체 혼합물의 양을 기준으로 바람직하게는 합계로 0% 이상 내지 10% 이하, 특히 바람직하게는 0.1% 이상 내지 6% 이하이다. 사용되는 개별 화합물의 농도는 바람직하게는 0.1 % 이상 내지 3% 이하이다. 이러한 첨가제 및 유사한 첨가제의 농도는 일반적으로 액정 매질에서 액정 화합물의 농도 및 농도 범위를 특정할 때 고려되지 않는다.

본 발명의 목적을 위해, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 모든 농도는 중량 퍼센트로 표시되며, 달리 명시적으로 나타내지 않는 한, 전체 또는 혼합물 성분으로서의 상응하는 혼합물에 관한 것이다. 이 문맥에서 "혼합물"이라는 용어는 액정 매질을 기술한다.

달리 명시적으로 표시되지 않는 한 다음 기호가 사용된다.

T(N,I) 또는 T(N_f,I) (또는 clp.) 등명점 [℃],

1kHz에서의, 바람직하게는 20℃ 또는 지정된 각각의 온도에서의 유전 특성:

ε_⊥: 디렉터에 수직인 유전 감수율,

ε_∥: 디렉터와 평행한 유전 감수율,

Δε: 유전 이방성, 특히 단일 화합물의 스크리닝 데이터, 및

ε_av.: 평균 유전 감수율.

그리고, 특히 네마틱 호스트 혼합물 ZLI-4792에서 각각의 화합물의 스크리닝으로부터의 데이터에 대해:

n_e: 20℃ 및 589nm에서 측정된 이상(extraordinary) 굴절률,

n_o: 20℃ 및 589 nm에서 측정된 정상(ordinary) 굴절률 및

Δn: 20℃ 및 589nm에서 측정된 광학 이방성.

하기 실시예는 본 발명을 제한함이 없이 설명한다. 그러나, 이들은 당업자에게 바람직하게 사용되는 화합물 및 이의 각각의 농도 및 서로의 조합과의 바람직한 혼합물 개념을 보여준다. 또한 실시예는 접근할 수 있는 특성들 및 속성 조합을 보여준다.

표 A: 고리 요소

표 B: 가교 유닛

표 C: 말단 기

상기에서, n 및 m은 각각 정수(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 등)이고, 세 개의 점 "…"은 이 표의 다른 약어에 대한 자리 표시자이다.

화학식 IA 및/또는 IB 및/또는 IC의 화합물 외에, 본 발명에 따른 혼합물은 바람직하게는 하기 언급된 화합물 중 하나 이상의 화합물을 포함한다.

다음 약어가 사용된다:

(n, m, k 및 l은 서로 독립적으로 각각 정수, 바람직하게는 1 내지 9, 1 내지 7이고, k 및 l은 0일 수도 있고, 바람직하게는 0 내지 4, 보다 바람직하게는 0 또는 2, 가장 바람직하게는 2이고, n은 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5이고, "-nO-" 조합에서, n은 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 2 또는 4이고, m은 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5이고, "-Om" 조합에서, m은 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 2 또는 4이다. "-IVm" 조합은 바람직하게는 "2V1"이다.).

본 발명 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 하기 표 A 내지 C에 따라 수행되는 화학식으로의 전환에 의해 두문자어로써 제시된다. 모든 라디칼 C_nH_2n+1, C_mH_2m+1 및 C_lH_2l+1 또는 C_nH_2n, C_mH_2m 및 C_lH_2l은 직쇄형 알킬 라디칼 또는 알킬렌 라디칼이며, 각 경우에, 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는다. 바람직하게는 n, m 및 l은 서로 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7이다. 표 A는 화합물의 중심의 고리 요소에 대한 기호를 제시하고, 표 B는 가교 유닛을 열거하고, 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 대한 기호의 의미를 열거한다. 두문자어는 임의적인 연결기를 갖는 고리 요소에 대한 기호에 이어서 첫번째 하이픈 및 좌측 말단기에 대한 기호, 및 두번째 하이픈 및 우측 말단기에 대한 기호로 구성된다. 표 D는 화합물의 예시적인 구조를 이의 각각의 약어와 함께 보여준다:

표 D

화학식 IA의 예시적인 바람직한 화합물

화학식 IB의 예시적인 바람직한 화합물

화학식 IC의 예시적인 바람직한 화합물

바람직하게 사용되는 추가 화합물

상기에서, n, m, l은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 등이고, n은 또한 0일 수 있다.

혼합물 실시예

하기에서 예시적인 혼합물이 개시된다.

혼합물 실시예 1

하기 혼합물(M-1)을 제조하고 조사하였다.

비고:

^c) 냉각 시 값,

^h) 가열 시 값.

냉각 시 이 혼합물 M-1은 40℃로부터 5℃까지 강유전성 네마틱 상을 나타낸다. 이 상은 모노트로픽, 즉 과냉각성이다. 가열 시 상기 상은 약 35℃에서 다시 발생하고, 약 45℃에서 다시 다른 중간 상으로 변경된다. 상은 현미경 검사 및 DSC에 의해 확인된다. 이 혼합물은 이러한 온도에서 매우 높은 유전율(dielectric permittivity)을 나타낸다.

더 높은 온도에서는 유전 상수에 대한 히스테리시스가 관찰된다. 약 60℃의 온도에서 기존의 네마틱 상이 발생한다.

혼합물 실시예 2

하기 혼합물(M-2)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-2는 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 이 강유전성 네마틱은 냉각 시 30℃에서 25℃로 냉각 시 확장된다.

혼합물 실시예 3

하기 혼합물(M-3)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-3은 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 이 상은 냉각 시 46℃에서 25℃로 확장된다.

혼합물 실시예 4

하기 혼합물(M-4)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-4는 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 이 상은 냉각 시 77℃에서 31℃로 확장된다.

혼합물 실시예 5

하기 혼합물(M-5)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-5는 62℃ 미만에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다. 냉각 시 20℃에서 준안정성이다.

혼합물 실시예 6

하기 혼합물(M-6)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-6은 49℃ 미만에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다.

혼합물 실시예 7

하기 혼합물(M-7)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-7은 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 냉각 시 20℃에서 준안정성이다.

혼합물 실시예 8

하기 혼합물(M-8)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-8은 48℃ 미만에서 안정적인 강유전성 네마틱 상을 나타낸다.

혼합물 실시예 9

하기 혼합물(M-9)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-9는 주변 온도에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다.

혼합물 실시예 10

하기 혼합물(M-10)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-10은 59℃ 미만에서 강유전성 네마틱 상을 나타낸다.

혼합물 실시예 11

하기 혼합물(M-11)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-11은 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 이는 적어도 19℃에서 36℃까지 확장된다.

혼합물 실시예 12

하기 혼합물(M-12)을 제조하고 조사하였다.

이 혼합물 M-12는 강유전성 네마틱상을 나타낸다. 이는 가열 시 최소 60℃에서 73℃로, 냉각 시 73℃에서 10℃까지 확장된다.

Claims

주변 온도에서 강유전성(ferroelectric) 네마틱 상을 나타내는 액정 매질.
하기 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질:

상기 식에서,
X^1A, X^1B및 X^1C는서로 독립적으로 -F, -CF₃, -OCF₃, -Cl, -NCS 또는 -CN을 나타내고,
Z^1A, Z^1B및 Z^1C는 서로 독립적으로 -(C=O)-O- 또는 -CF₂-O-를 나타내고,
L^1A, L^1B및 L^1C는 서로 독립적으로 H 또는 CH₃, 바람직하게는 H를 나타내고,
A^1A는 , , 또는 를 나타내고,
A^1B는 또는 를 나타내고,
A^1C는 , , 또는 를 나타내고,
R^1A, R^1B및 R^1C는 서로 독립적으로 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬 라디칼을 나타내며, 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH₂ 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O/S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, , , , , , -O-, -S -, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 또한 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있거나 H를 나타낸다.
제2항에 있어서,
강유전성 네마틱 상을 나타내는 액정 매질.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제2항에 정의된 화학식 IA의 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
제2항에 정의된 화학식 IB의 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제2항에 정의된 화학식 IC의 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
화학식 IA, IB 및 IC 중 2개 또는 3개 모두로부터 각각 선택된 화합물을 1개, 2개, 3개 또는 그 이상 포함하는 액정 매질.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 0℃ 내지 40℃의 온도 범위에 걸쳐 강유전성 네마틱상을 나타내는 액정 매질.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
20℃ 및 1kHz에서 400 이상의 유전 이방성을 나타내는 액정 매질.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
유전 특성에서 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 액정 매질.
강유전성 네마틱 액정 물질을 제공하기 위한, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
에너지 절약형 디스플레이 또는 전기 기구(electric appliance)를 위한, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 전기-광학 액정 디스플레이.
제2항에 기재된 화학식 IA, IB 및 IC의 화합물의 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 서로 혼합하거나, 또는 하나 이상의 다른 화합물과 혼합하는 것을 포함하는, 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법.
유전 특성에서 히스테리시스를 나타내는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 사용한, 전기-광학 장치, 바람직하게는 액정 디스플레이의 작동 방법.