KR100729941B1 - 음(-)의 유전율 이방성을 갖는 2,3-디플루오로페닐유도체, 액정 조성물 및 액정 표시소자 - Google Patents

음(-)의 유전율 이방성을 갖는 2,3-디플루오로페닐유도체, 액정 조성물 및 액정 표시소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음(-)의 유전율 이방성 값이 매우 큰 동시에 광학 이방성 값이 작은 액정 화합물, 이를 포함하는 액정 조성물 및 당해 액정 조성물을 사용하여 제조되는 액정 표시소자를 제공하는 것으로서, 당해 액정 화합물은 2,3-디할로게노페닐렌 잔기를 갖고 화학식 1로 나타낸다.
화학식 1
Figure 112005048829673-pat00001
위의 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 알킬 부분의 임의의 메틸렌 그룹들이 -O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고 -O-의 경우에는 연속적으로 대체되지 않으며 알킬 부분의 임의의 수소가 할로겐으로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고,
환 A1 내지 환 A4는 각각 독립적으로 트랜스 1,4-사이클로헥실렌, 사이클로헥센-1,4-디일, 피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌 그룹이며, 이들 환에 존재하는 하나 이상의 수소는 할로겐으로 대체될 수 있고 사이클로헥산 환 중의 서로 인접하지 않은 임의의 메틸렌 그룹들은 -O-로 대체될 수 있으며,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 F 또는 Cl이고,
Z1, Z2 및 Z3은 각각 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O- 또는 -OCF2-이며,
l, m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고, l, m 및 n의 합은 3 이하이다.
유전율 이방성, 광학 이방성, 2,3-디플루오로페닐 유도체, 액정 화합물, 액정 조성물, 액정 표시소자

Description

음(-)의 유전율 이방성을 갖는 2,3-디플루오로페닐 유도체, 액정 조성물 및 액정 표시소자{2,3-Difluorophenyl derivative having negative dielectric anisotropy, liquid crystal composition, and liquid crystal display device}
본 발명은 신규한 액정 화합물 및 액정 조성물에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 디플루오로메틸렌옥시 잔기를 갖는 액정 화합물, 이를 포함하는 액정 조성물, 및 당해 액정 조성물을 사용하여 제조되는 액정 표시소자에 관한 것이다.
액정 화합물을 사용하여 제조되는 액정 표시소자(본 명세서에서, 용어 "액정 화합물"은 액정 상을 갖는 화합물과 액정 상을 갖지 않지만 액정 조성물의 성분으로서 유용한 화합물에 대한 일반적인 용어로서 사용된다)는 컴퓨터, 텔레비젼 셋트 등의 표시에 광범위하게 사용되어 왔다.
전력 소비량을 줄이고 전자파의 누출을 감소시키기 위해서는, 액정 조성물의 구동 전압을 낮출 것이 요구된다. 구동 전압(임계 전압)은 수학식 1에서 나타내는 바와 같이, 유전율 이방성 값과 탄성 상수와의 함수인 것으로 공지되어 있다[참조: M. F. Leslie, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 12, 57 (1970)]:
Figure 112005048829673-pat00316
위의 수학식 1에서,
Vth는 임계 전압이고,
ε0은 진공하의 유전율 상수이며,
K는 탄성 상수이고,
Δε는 유전율 이방성이다.
즉, 구동 전압을 낮추기 위해서는, (1) 유전율 이방성 값을 증가시키고, (2) 탄성 상수를 감소시킬 것이 요구된다. 일반적으로, 액정 화합물의 탄성 상수 값을 조절하기는 어려우며, 유전율 이방성 값을 증가시키는 방법은 대개 구동 전압을 낮추는 데 사용된다. 따라서, 유전율 이방성 값이 큰 신규한 액정 화합물이 기대되고 있다.
얼마 전부터 액정 표시소자에 대한 가장 심각한 문제점은 시야각(viewing angle)이 좁다는 점이며, 최근 이러한 문제점을 개선시키기 위한 목적으로 각종 표시모드가 제안되고 있다. 1995년에 제안된 인-플레인 스위칭(In-Plane Switching: IPS) 표시소자는 통상적인 표시소자에 비하여 시야각을 크게 넓힌다[참조: 일본 액정협회 2A07 (1995), ASIA DISPLAY '95, 557 (1995), 및 ASIA DISPLAY '95, 707 (1995)]. 이러한 모드의 특징은 유전율 이방성 값이 양(+)인지 또는 음(-)인지와는 무관하게 각종 액정 조성물이 사용될 수 있다는 점이다.
1997년에, 수직 배향(VA) 셀을 이용하려는 시도가 보고되어 있고[참조: SID 97 DIGEST, 845 (1997)]) 이러한 모드의 표시소자는 또한 통상적인 표시소자에 비하여 시야각도 상당히 넓다. 이러한 모드의 특징은 유전율 이방성 값이 음인 액정 조성물이 이용될 수 있다는 점이다.
음의 유전율 이방성 값이 크고 광학 이방성 값이 비교적 작은 화합물로서, 화학식 13의 화합물이 공지되어 있다[참조: V. Reiffenrath et al., Liq. Cryst. 5 (1), 159 (1989)]. 당해 화합물의 유전율 이방성 값(Δε)은 -4.1이고 광학 이방성 값(Δn)은 0.18로 보고되어 있다.
Figure 112000018361216-pat00002
화학식 13의 화합물은 유전율 이방성 값이 큰 반면, 광학 이방성 값은 작다. 이러한 경우, IPS 모드 또는 VA 모드에 대해 요구되는 값을 만족시키지는 못한다.
메이어(Maier)와 마이어(Meier)에 따르면, 유전율 이방성 값과 광학 이방성 값은 오더 파라미터(order parameters)의 함수로 간주된다[참조: W. Maier 및 G. Meier, Z. Naturf. (a), 16, 262 (1961)] 즉, 오더 파라미터를 감소시킴으로써 광학 이방성 값을 감소시킬 수 있다. 일반적으로 단일 액정 분자에 있어서 광학 이방성 값과 유전율 이방성 값이 비례하므로, 광학 이방성 값을 감소시키면 유전율 이방성 값이 감소된다. 따라서, 유전율 이방성 값을 크게 감소시키지 않으면서 광학 이방성 값만이 감소되는 독특한 특성을 갖는 신규한 화합물이 기대되고 있다.
또한, 시아노 그룹을 갖는 화학식 14의 화합물은 광학 이방성 값이 작은 화합물로서 공지되어 있다[참조: R. Eidenschink et al., Angew. Chem., 96, 151 (1984)]. 이의 유전율 이방성 값은 크고 광학 이방성 값은 작다. 그러나, 비저항이 작고 전압 유지율의 온도 의존성이 매우 크므로, IPS 모드와 VA 모드용 화합물을 함유하는 액정 조성물은 콘트라스트(contrast)가 상당히 낮다. 따라서, 당해 화합물은 IPS 모드 또는 VA 모드용 액정 조성물을 사용하는 경우에 액정 화합물로서 부적합하다.
Figure 112000018361216-pat00003
위에서 언급한 액정 조성물에 대해 요구되는 몇 가지 특징들을 고려함에 있어서, 본 발명의 목적은 음의 유전율 이방성 값이 매우 큰 동시에 광학 이방성 값이 작은 액정 화합물을 제공하고, 이를 포함하는 액정 조성물을 제공하며, 당해 액정 조성물을 사용하여 제조되는 액정 표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 위에서 언급한 과제를 해결하고자 예의 연구하여 개발한 결과, 2개의 환이 -CF2O- 결합 그룹에 의해 가교된 부분 구조와 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌으로 이루어진 부분 구조를 동시에 갖는 2환, 3환 또는 4환 화합물들이 음의 유전율 이방성 값이 클 뿐만 아니라 다른 화합물과의 혼화성도 탁월하고 비저항이 높으며 전압 유지율이 높고 물리적 및 화학적으로 안정함을 밝혀내고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 항목[1] 내지 항목[22]를 포함한다.
[1] 화학식 1의 액정 화합물.
Figure 112000018361216-pat00004
위의 화학식 1에서,
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 알킬 부분의 임의의 메틸렌 그룹들이 -O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고 -O-의 경우에는 연속적으로 대체되지 않으며 알킬 부분에 존재하는 임의의 수소가 할로겐으로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고,
환 A1 내지 환 A4는 각각 독립적으로 트랜스 1,4-사이클로헥실렌, 사이클로헥센-1,4-디일, 피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌 그룹이며, 이들 환에 존재하는 하나 이상의 수소는 할로겐으로 대체될 수 있고 사이클로헥산 환 중의 서로 인접하지 않은 임의의 메틸렌 그룹들은 -O-로 대체될 수 있으며,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 F 또는 Cl이고,
Z1, Z2 및 Z3은 각각 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O- 또는 -OCF2-이며,
l, m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고, l+m+n은 3 이하이다.
[2] 위의 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[3] 위의 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[4] 위의 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 사이클로헥실렌-1,4-디일인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[5] 위의 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[6] 위의 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1 및 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[7] 위의 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A2가 사이클로헥실렌-1,4-디일이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[8] 위의 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A2가 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[9] 위의 화학식 1에서, l과 n이 둘 다 0이고, m이 1이고, 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A3이 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z2가 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[10] 위의 화학식 1에서, l과 n이 둘 다 0이고, m이 1이고, 환 A2가 사이클로헥실렌-1,4-디일이고, 환 A3이 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z2가 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[11] 위의 화학식 1에서, l과 m이 둘 다 1이고, n이 0이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[12] 위의 화학식 1에서, l이 2이고, m과 n이 둘 다 0이며, Y1 및 Y2가 불소인 항목[1]에 기재되어 있는 액정 화합물.
[13] 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
[14] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
Figure 112000018361216-pat00005
Figure 112000018361216-pat00006
Figure 112000018361216-pat00007
위의 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4에서,
R1은 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
X1은 불소, 염소, -OCF3-, -OCF2H, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF2CF2H 또는 -OCF2CFHCF3이며,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,
Z4 및 Z5는 각각 독립적으로 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH- 또는 단일 결합이며,
환 A 및 환 B는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이고, 이들 환에 존재하는 수소는 불소로 대체될 수 있으며,
환 C는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, 이들 환에 존재하는 수소는 불소로 대체될 수 있다.
[15] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
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위의 화학식 5 및 화학식 6에서,
R2 및 R3은 각각 독립적으로 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
X2는 -CN 또는 -C≡C-CN이며,
환 D는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고,
환 E는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 피리미딘-2,5-디일이며, 이들 환에 존재하는 수소는 불소로 대체될 수 있고,
환 F는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고,
Z6은 -(CH2)2-, -COO, -CF2O-, -OCF2- 또는 단일 결합이며,
L3, L4 및 L5는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,
b, c 및 d는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
[16] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
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위의 화학식 7, 화학식 8 및 화학식 9에서,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
환 G 및 환 I는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며,
L6 및 L7은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이지만, 이들이 둘 다 동시에 수소인 것은 아니고,
Z7 및 Z8은 각각 독립적으로 -(CH2)2-, -COO 또는 단일 결합이다.
[17] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 및 제3 성분으로서, 화학식 10의 화합물, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
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위의 화학식 10, 화학식 11 및 화학식 12에서,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 알킬 부분에서 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분에서 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
환 J, 환 K 및 환 M은 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌이며, 이들 환에 존재하는 수소는 불소로 대체될 수 있고,
Z9 및 Z10은 각각 독립적으로 -C≡C-, -COO-, -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 단일 결합이다.
[18] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제3 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 10의 화합물, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
[19] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제3 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
[20] 제1 성분으로서, 항목[1] 내지 항목[12] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 제3 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제4 성분으로서, 위에서 정의한 바와 같은, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
[21] 항목[13] 내지 항목[20] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 액정 조성물 이외에, 하나 이상의 광학 활성 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
[22] 항목[13] 내지 항목[20] 중의 어느 한 항목에 기재되어 있는 액정 조성물을 사용하여 제조한 액정 표시소자.
화학식 1의 액정 화합물에 있어서, 화학식 1a의 화합물 내지 화학식 1f의 화합물이 특히 적합한 특징을 갖는다.
이들 화학식에서, Ra, Rb, 환 A1, 환 A2, 환 A3 및 환 A4는 위에서 정의한 바와 같다.
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위의 화학식 1에서, Ra 및 Rb는 바람직하게는 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 알콕시알콕시, 알케닐, 알키닐, 알케닐옥시, 할로겐 치환된 알킬, 할로겐 치환된 알케닐, 할로겐 치환된 알케닐옥시, 할로겐 치환된 알콕시, 할로겐 치환된 알키닐 등이다. Ra 및 Rb로서 알킬, 알콕시, 알콕시알킬, 알콕시알콕시, 할로겐 치환된 알킬 또는 할로겐 치환된 알콕시를 갖는 화합물은 화학적으로 안정하지만, Ra 및 Rb로서 알케닐 또는 알키닐을 갖는 화합물은 광학 이방성이 상당히 크다.
Ra 및 Rb로서 알킬, 알콕시 또는 알케닐을 갖는 화합물은 점도가 낮기 때문에 바람직하다. IPS 모드 또는 VA 모드의 표시소자에 사용하는 경우, Rb로서 알킬 또는 알콕시를 갖는 화합물은 높은 화학 안정성과 큰 유전율 이방성 값이 요구되기 때문에 가장 바람직하다.
화학식 1에서, Z1, Z2 및 Z3은 바람직하게는 단일 결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCO-, -CF2O- 또는 -OCF2-이다. Z1, Z2 및 Z3이 각각 독립적으로 단일 결합인 경우, 당해 화합물은 낮은 점도하에 넓은 온도 범위에 걸쳐서 네마틱 상을 갖는다.
Y1 및 Y2는 불소 또는 염소이고 불소가 보다 바람직한데, 이는 당해 화합물의 음의 유전율 이방성이 크기 때문이다. 특히, Y1 및 Y2가 둘 다 불소인 경우, 당해 화합물의 음의 유전율 이방성 값은 가장 크다.
환 A1, 환 A2, 환 A3 및 환 A4는 각각 독립적으로 바람직하게는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 또는 불소 치환된 1,4-페닐린, 피리다진-3,6-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이고, 1,4-사이클로헥실렌은 점도가 낮은 화합물을 수득하기에 가장 바람직하다. 환 A1, 환 A2 또는 환 A3이 1,3-디옥산-2,5-디일인 화합물은 IPS 모드와 VA 모드를 포함하는 TN 모드를 갖는 액정 표시소자에서 탄성 상수 값이(K)이 작고 구동 전압이 낮기 때문에 바람직하다. 환 A1, 환 A2, 환 A3 또는 환 A 4가 불소 치환된 1,4-페닐렌, 피리다진-3,6-디일, 피리딘-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일인 화합물은 유전율 이방성 값이 크다.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 유기 합성 화학의 공지된 과정들을 적합하게 조합하여 제조될 수 있다. 유기 화학의 공지된 과정은 유기 합성(Organic Synthesis), 유기 반응(Organic Reactions) 및 신-지켄 카가쿠 코자[Shin-Jikken Kagaku Kouza(신규한 화학 실험 경로)] 등의 문헌에 인용됨으로써 밝혀질 수 있다. 이들의 전형적인 예는 아래에 도시되어 있다.
결합 그룹으로서 에스테르를 갖는 화학식 1의 화합물(3)은 각종 페놀 또는 알콜(2)을 문헌에서 공지된 방법으로 제조될 수 있는 카복실산 유도체(1)와 반응시키고, 탈수 축합을 수행함으로써 합성될 수 있다. 탈수 축합은 공지된 탈수제(예: 디사이클로헥실카보디이미드 등)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 카복실산(1)을 산 무수물로 유도하고, 염기성 조건하에 페놀 또는 알콜(2)과 반응시킴으로써 제조되는 것이 바람직하다.
에스테르 유도체(3)는 공지된 황화제[예: 라베슨 시약(Lawesson's reagent)]에 의해 화합물(4)로 유도될 수 있다. 결합 그룹이 OCF2인 화학식 1의 화합물(5)은 불화제[예: 불화수소-피리딘(hydrogen fluoride-pyridine)][참조: M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 827, 1992] 또는 디에틸아미노 삼불화황(diethylaminosulphur trifluoride)[참조: William H. Bunnelle et al., J. Org. Chem., 1990, 55, 768]에 의해 화합물(4)의 불화 티오카보닐에 의해 합성될 수 있다.
환 A2가 1-사이클로헥센-1,4-디일이고 결합 그룹이 화학식 1의 에스테르인 화합물(8)은 문헌에서 공지된 과정으로 제조될 수 있는 카복실산 유도체(1)를 이의 산 염화물(6)로 유도하고, 염화수은(Ⅱ)의 존재하에 트리메틸실릴 에놀 에테르(7) 와 반응시킴으로써 제조될 수 있다[참조: Kenneth J. Shea et al., J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 447].
에스테르 유도체(8)는 공지된 황화제(예: 라베슨 시약)를 사용하여 화합물(9)로 유도될 수 있다. 화학식 1에서, 결합 그룹이 OCF2인 화합물(10)은 불화제를 사용하여 화합물(9)의 불화 티오카보닐에 의해 합성될 수 있다.
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1,3-디옥산-2,5-디일의 환 A1, 환 A2, 환 A3 및 환 A4의 잔기로의 도입은 에이취. 엠. 훠르브로트 또는 알. 아이덴쉰크의 방법[참조: H. M. Vorbrodt, J. Prakt. Chem., 323, 902 (1981)]; 알. 아이덴쉰크의 방법[참조: DE-OS 제3,306,960호 (1983)]에 따라 수행될 수 있다.
이렇게 하여 수득한 본 발명의 액정 화합물은 음의 유전율 이방성 값이 크기 때문에, 액정 표시소자의 구동 전압이 낮아질 수 있다.
액정 화합물은 네마틱 액정 조성물의 성분으로서 탁월하며, 이들은 액정 표시소자가 통상적으로 사용되는 조건하에 물리적 및 화학적으로 충분히 안정하기 때 문에, 각종 액정 물질들과 용이하게 혼합될 수 있고 낮은 온도에서도 혼화성이 우수하다.
당해 화합물은 음의 유전율 이방성 값이 크고 광학 이방성 값이 비교적 작기 때문에, 이들은 IPS 모드와 VA 모드용 액정 조성물의 성분으로서 가장 바람직하게 사용될 수 있다.
다음은 본 발명의 액정 조성물에 대한 설명이다. 본 발명에 의해 제공된 액정 조성물은 화학식 1의 하나 이상의 화합물을 포함하는 제1 성분만을 포함할 수 있다. 제1 성분 이외에, 제2 성분으로서 위에서 언급한 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이하, 제2 성분 A라고 함) 및/또는 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이하, 제2 성분 B라고 함)을 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 임계 전압, 액정 상의 온도 범위, 광학 이방성 값, 유전율 이방성 값 및 점도를 조절하기 위해서는, 화학식 10의 화합물, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물이 제3 성분으로서 혼합될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 액정 조성물의 각각의 성분은 이들의 물리적 특성이 상당히 다르기 때문에, 상응하는 동위 원소를 함유하는 비교 화합물(relative compound)일 수 있다.
제2 성분 A 중에서, 화학식 2의 화합물의 바람직한 예에 대해서는 화학식 2a 내지 화학식 2i의 화합물, 화학식 3의 화합물의 바람직한 예에 대해서는 화학식 3a 내지 화학식 3cp의 화합물 및 화학식 4의 화합물의 바람직한 예에 대해서는 화학식 4a 내지 화학식 4ag의 화합물이 각각 예시될 수 있다.
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위의 화학식 2a 내지 화학식 2i, 화학식 3a 내지 화학식 3cp 및 화학식 4a 내지 화학식 4ag에서,
R1 및 X1은 위에서 정의한 바와 같다.
화학식 2 내지 화학식 4의 화합물들은 유전율 이방성 값이 양(+)이고 열 안정성과 화학적 안정성이 우수하기 때문에, 주로 TFT용 액정 조성물에 사용된다. TFT용 액정 조성물을 제조하는 경우, 당해 화합물의 양은, 액정 조성물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 99중량%, 바람직하게는 10 내지 97중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 95중량%에서 적합하다. 점도를 조절하기 위해 화학식 10 내지 화학식 12의 화합물을 추가로 가할 수 있다.
이어서, 제2 성분 B에서 화학식 5의 화합물과 화학식 6의 화합물의 바람직한 예로서, 화학식 5a 내지 화학식 5an의 화합물 및 화학식 6a 내지 화학식 6c의 화합물이 각각 예시될 수 있다.
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위의 화학식 5a 내지 화학식 5an 및 화학식 6a 내지 화학식 6c에서,
R2, R3 및 X2는 위에서 정의한 바와 같다.
화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물은 유전율 이방성 값이 양이고 이 값이 매우 크기 때문에, 주로 STN 및 TN용 액정 조성물에 사용된다. 이들 화합물은 특히 임계 전압을 낮출 목적으로 당해 조성물의 성분으로서 사용된다. 또한, 이들은 점도를 조절하고 광학 이방성 값을 조절하며 액정 상의 온도 범위를 넓힐 목적으로 사용되거나, 급준성을 개선시킬 추가의 목적으로 사용될 수 있다. STN 또는 TN용 액정 조성물을 제조하는 경우, 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물의 양은 0.1 내지 99.9중량%, 바람직하게는 10 내지 97중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 95중량%의 범위가 적합하다. 이후에 언급하는 제3 성분은 임계 전압, 액정 상의 온도 범위, 광학 이방성 값, 유전율 이방성 값, 점도 등을 조절할 목적으로 혼합될 수 있다.
수직 배향 모드(VA 모드) 등에 사용되는, 유전율 이방성 값이 음(-)인 액정 조성물을 제조하는 경우, 화학식 7 내지 화학식 9의 화합물의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이하, 제2 성분 C라고 함)을 혼합하는 것이 바람직하다. 제2 성분 C의 화학식 7 내지 화학식 9의 화합물의 바람직한 예는 각각 화학식 7a 내지 화학식 7c의 화합물, 화학식 8a 내지 화학식 8e의 화합물 및 화학식 9a 내지 화학식 9c의 화합물로서 예시될 수 있다.
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위의 화학식 7a 내지 화학식 7c, 화학식 8a 내지 화학식 8e 및 화학식 9a 내지 화학식 9c에서,
R4 및 R5는 위에서 정의한 바와 같다.
화학식 7 내지 화학식 9의 화합물은 유전율 이방성 값이 음이다. 화학식 7의 화합물은 이들이 2개의 환을 갖는 화합물이기 때문에, 주로 임계 전압, 점도 또는 광학 이방성 값을 조절할 목적으로 사용된다. 화학식 8의 화합물은 투명점 등을 상승시킴으로서 네마틱 범위를 넓힐 목적 이외에 임계 전압을 낮추고 광학 이방성 값을 높힐 목적으로 사용된다.
화학식 7 내지 화학식 9의 화합물은 주로 음(-)의 유전율 이방성 값을 필요로 하는 VA 모드용 액정 조성물에 사용된다. 양을 증가시키면 당해 조성물의 임계 전압은 작아지지만, 점도가 커진다. 따라서, 임계 전압의 요건이 만족되는 한, 이들을 소량으로 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 함량이 40중량% 미만인 경우, 유전율 이방성 값의 절대값이 5 미만이므로, 구동 전압의 요건을 만족시키지 못할 수 있다. 화학식 7 내지 화학식 9의 화합물의 양은, VA 모드용 액정 조성물을 제조하는 경우, 바람직하게는 40중량% 이상, 보다 바람직하게는 50 내지 95중량%이다. 또한, 화학식 7 내지 화학식 9의 화합물은 종종 액정 조성물의 전압 투과 곡선과 탄성 상수를 조정할 목적으로 유전율 이방성 값이 양(+)인 조성물과 혼합된다. 이러한 경우, 화학식 7 내지 화학식 9의 화합물의 양은 바람직하게는 30중량% 이하이다.
본 발명의 액정 조성물의 제3 성분에 대해서, 화학식 10 내지 화학식 12의 바람직한 화합물의 예는 각각 화학식 10a 내지 화학식 10k의 화합물, 화학식 11a 내지 화학식 11r의 화합물 및 화학식 12a 내지 화학식 12f의 화합물로서 예시될 수 있다.
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위의 화학식 10a 내지 화학식 10k, 화학식 11a 내지 화학식 11r 및 화학식 12a 내지 화학식 12f에서,
R6 및 R7은 위에서 정의한 바와 같다.
화학식 10 내지 화학식 12의 화합물에 있어서, 유전율 이방성의 절대값은 작고 중성에 가깝다. 화학식 10의 화합물은 주로 점도 또는 광학 이방성 값을 조절할 목적으로 사용된다. 또한, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물은 투명점 등을 상승시키거나 광학 이방성 값을 조절함으로써 네마틱 범위를 넓힐 목적으로 사용된다.
화학식 10 및 화학식 11의 화합물의 양을 증가시키면 액정 조성물의 임계 전압은 커지고 점도는 작아진다. 따라서, 임계 전압에 대한 요건이 충족되는 한, 당해 화합물을 대량으로 사용하는 것이 바람직하다. TFT용 액정 조성물을 제조하는 경우, 화학식 10 내지 화학식 12의 화합물의 양은 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 35중량% 이하이다. STN 또는 TN용 액정 조성물을 제조하는 경우, 화학식 10 내지 화학식 12의 화합물의 양은 바람직하게는 70중량% 이하, 보다 바람직하게는 60중량% 이하이다.
본 발명에 따라 제공된 액정 조성물은 우수한 특징을 갖기 위해서는 바람직하게는 화학식 1의 하나 이상의 액정 화합물을 0.1 내지 99중량% 포함한다.
액정 조성물은 일반적으로는 공지된 방법으로, 예를 들면, 높은 온도에서 각종 성분들을 서로 용해시킴으로써 제조된다. 액정 조성물은, 필요한 경우, 적절한 첨가제를 가함으로써, 목적하는 용도에 따라 최적화되고 개선된다. 이러한 첨가제는 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지되어 있으며 문헌에 상세하게 보고되어 있다. 통상적으로, 액체 결정에서 나선형 구조를 유도하고 꼬임 각도를 필요한 값으로 조절함으로써 역방향 꼬임(reverse twist)을 방지하는 데 영향을 주는 키랄 도펀트(chiral dopant)를 가한다. 이러한 경우에 사용되는 키랄 도펀트의 예는 다음과 같이 예시될 수 있다.
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본 발명의 액정 조성물에 있어서, 꼬임의 피치(pitch)는 일반적으로 이러한 광학 활성 화합물을 가함으로써 조절될 수 있다. TFT와 TN용 액정 조성물의 경우, 꼬임의 피치는 바람직하게는 40 내지 200㎛로 조절된다. STN용 액정 조성물의 경우, 꼬임의 피치는 바람직하게는 6 내지 20㎛로 조절된다. 또한, 쌍안정성 TN 모드용 액정 조성물의 경우, 꼬임의 피치는 바람직하게는 1.5 내지 4㎛로 조절된다. 피치의 온도 의존성을 조절할 목적으로 2 이상의 광학 활성제를 가할 수 있다.
액정 조성물은 이색성 염료[예: 멜로시아닌, 스티릴, 아조, 아조메틴, 아족시, 퀴노프탈론, 안트라퀴논 또는 테트라진]를 가하여 GH 모드에 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 네마틱 액정을 미세 봉입(microcapsulation)시켜 제조한 NCAP에 사용되거나, 액정에서 3차원 중합체망을 형성함으로써 제조된 중합체 분산 모드 액정 표시소자(PDLCD)[예: 중합체망 액정 표시(PNLCD)]에 사용될 수 있다. 또한, 액정 조성물은 복굴절 모드(ECB) 또는 DS 모드에 사용될 수도 있다.
실시예
본 발명을 보다 상세하게 실시예에 의해 아래에 설명하고자 한다.
실시예 1
2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)페닐옥시)디플루오로메틸-4-에톡시벤젠[Ra가 프로필이고 Rb가 에톡시이며 l이 1이고 m과 n이 둘 다 0이며 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥산이고 Z1이 단일 결합이며 A2가 1,4-페닐렌이고 Y1 및 Y2가 둘 다 불소인 화학식 1의 화합물(화합물 번호: 66)]의 제조방법
제1 단계
1ℓ들이 3구 플라스크에 2,3-디플루오로-4-에톡시벤조산(a) 6.60g과 4-(4-프로필-1-사이클로헥실)페놀(b) 7.06g을 메틸렌 클로라이드 450㎖에 용해시켰다. 4-디메틸아미노피리딘 4.09g을 여기에 가하고, 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 메틸렌 클로라이드 195㎖에 용해된 N,N-디사이클로헥실카보디이미드 7.60g의 용액을 여기에 가하고, 밤새 교반하였다. 이어서, 디에틸 에테르를 가하고, 침전된 우레아를 여과하여 제거한 다음, 포화 염화나트륨 수용액을 가하고, 1시간 동안 교반하였다. 분리된 유기 상을 3N 염산과 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 4-(4-프로필사이클로헥실)페닐 4-에톡시-2,3-디플루오로벤조에이트(c)를 13.1g 수득하였다.
제2 단계
제1 단계에서 수득한 벤조에이트(c) 10.0g, 라베슨 시약 20.1g 및 메시틸렌 100㎖를 내부에 질소로 대체되어 있는 300㎖들이 3구 플라스크에 가하고, 6시간 동안 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 물을 가하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 톨루엔으로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 Ο-4-(4-프로필사이클로헥실)페닐 4-에톡시-2,3-디플루오로티오벤조에이트(d)를 6.11g 수득하였다.
제3 단계
300㎖들이 3구 플라스크에 N-브로모석신이미드 3.43g과 메틸렌 클로라이드 80㎖를 가하고, 질소 대기하에 -60℃에서 교반하였다. 70% 불화수소-피리딘 8.3g을 여기에 서서히 가하고, 동일한 온도에서 10분 동안 교반하였다. 이어서, 메틸렌 클로라이드 40㎖에 용해시킨, 제2 단계에서 수득한 벤조에이트(d) 4.4g을 서서히 적가하고, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온한 후, 포화 탄산나트륨 수용액을 적가하고, 밤새 교반하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 아황산수소나트륨 수용액, 3N 염산 및 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)페닐옥시)디플루오로메틸-4-에톡시벤젠(66)을 3.53g 수득하였다. 당해 화합물은 네마틱 상을 갖는 무색성 결정이었다.
C 21.5℃ N 118℃ I.
1H-NMR (CDCl3) δ : 7.38-7.35 (q, 1H), 7.25-7.15 (q, 4H), 6.75-6.71 (m, 1H), 4.16-4.12 (q, 2H), 2.48-2.41 (m, 1H), 1.89-1.84 (m, 4H), 1.48-1.19 (m, 10H), 1.09-1.01 (m, 2H), 0.91-0.88 (t, 3H).
Figure 112000018361216-pat00270
실시예 2
2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)-1-사이클로헥세닐옥시)디플루오로메틸-4-메톡시벤젠[Ra가 n-프로필이고 Rb가 메톡시이며 l이 1이고 m과 n이 둘 다 0이며 환 A1이 1,4-사이클로헥산이고 Z1이 단일 결합이며 A2가 1-사이클로헥센-1,4-디일이고 Y1 및 Y2가 둘 다 불소인 화학식 1의 화합물(화합물 번호: 51)]의 제조방법
제1 단계
100㎖들이 3구 플라스크에 2,3-디플루오로-4-메톡시벤조산(e) 7.20g을 톨루엔 30㎖에 용해시키고, 티오닐 클로라이드 6.87g을 여기에 가한 다음, 3시간 동안 환류시켰다. 톨루엔과 티오닐 클로라이드를 증류시켜 제거하고, 4-(4-프로필사이클로헥실)-1-트리메틸실릴옥시사이클로헥센(f) 17.0g과 염화수은(Ⅱ) 0.40g을 여기에 가한 다음, 90℃에서 2시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 물을 가하였다. 유기층을 분리시키고, 포화 중탄산나트륨 수용액과 물로 세척한 다음, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥센-1-일 4-메톡시-2,3-디플루오로벤조에이트(g)를 13.8g 수득하였다.
제2 단계
제1 단계에서 수득한 벤조에이트(g) 11.7g, 라베슨 시약 24.7g 및 메시틸렌 120㎖를 내부에 질소로 대체되어 있는 300㎖들이 3구 플라스크에 가하고, 6시간 동안 가열하여 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 물을 가하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 톨루엔으로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 Ο-4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥센-1-일 4-메톡시-2,3-디플루오로티오벤조에이트(h)를 0.53g 수득하였다.
제3 단계
300㎖들이 3구 플라스크에 N-브로모석신이미드 0.46g과 메틸렌 클로라이드 11㎖를 가하고, 질소 대기하에 -60℃에서 교반하였다. 70% 불화수소-피리딘 1.12g을 여기에 서서히 가하고, 동일한 온도에서 10분 동안 교반하였다. 이어서, 메틸렌 클로라이드 40㎖에 용해시킨, 제2 단계에서 수득한 벤조에이트(h) 0.53g을 서서히 적가하고, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온한 후, 포화 탄산나트륨 수용액을 적가하고, 밤새 교반하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 아황산수소나트륨 수용액, 3N 염산 및 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)-1-사이클로헥세닐옥시)디플루오로메틸-4-메톡시벤젠(51)을 0.22g 수득하였다. 당해 화합물은 네마틱 상을 갖는 무색성 결정이었다.
C 94℃ N 99℃ I.
1H-NMR (CDCl3) δ : 7.36-7.32 (m, 1H), 6.76-6.73 (t, 1H), 4.47-4.46 (q, 1H), 3.93 (s, 3H), 2.48-2.41 (m, 2H), 2.07-0.97 (m, 19H), 0.88-0.84 (t, 3H).
Figure 112000018361216-pat00271
실시예 3
2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실옥시)디플루오로메틸-4-메톡시벤젠[Ra가 n-프로필이고 Rb가 메톡시이며 l이 1이고 m과 n이 둘 다 0이며 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥산이고 Z1이 단일 결합이며 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥산이고 Y1 및 Y2가 둘 다 불소인 화학식 1의 화합물(화합물 번호: 41)]의 제조방법
제1 단계
1ℓ들이 3구 플라스크에 2,3-디플루오로-4-메톡시벤조산(e) 30.6g과 트랜스-4-(4-트랜스프로필사이클로헥실)사이클로헥산올(i) 37.3g을 메틸렌 클로라이드 1ℓ에 용해시켰다. 4-디메틸아미노피리딘 16.4g을 가하고, 실온에서 1시간 동안 교반하였다. N,N-디사이클로헥실카보디이미드 31.3g을 메틸렌 클로라이드 500㎖에 용해시킨 용액을 여기에 가하고, 밤새 교반하였다. 디에틸 에테르를 가하고, 침전된 우레아를 여과하여 제거하였다. 포화 탄산나트륨 수용액을 가하고, 1시간 동안 교반하였다. 유기층을 분리시키고, 3N 염산과 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척한 다음, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실 4-메톡시-2,3-디플루오로벤조에이트(j)를 41.4g 수득하였다.
제2 단계
제1 단계에서 수득한 벤조에이트(j) 41.4g, 라베슨 시약 90.2g 및 메시틸렌 400㎖를 내부에 질소로 대체되어 있는 1ℓ들이 3구 플라스크에 가하고, 6시간 동안 가열하여 환류시켰다. 실온으로 냉각시키고, 물을 가하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 톨루엔으로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 Ο-트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실 4-메톡시-2,3-디플루오로티오벤조에이트(k)를 29.8g 수득하였다.
제3 단계
300㎖들이 3구 플라스크에 N-브로모석신이미드 4.43g과 메틸렌 클로라이드 150㎖를 가하고, 질소 대기하에 -60℃에서 교반하였다. 70% 불화수소-피리딘 10.7g을 여기에 서서히 가하고, 동일한 온도에서 10분 동안 교반하였다. 이어서, 제2 단계에서 수득한 벤조에이트(k) 5.00g을 메틸렌 클로라이드 50㎖에 용해시키고, 서서히 적가한 다음, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온하고, 포화 탄산나트륨 수용액을 적가한 다음, 밤새 교반하였다. 유기층을 분리시키고, 수층을 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 아황산수소나트륨 수용액, 3N 염산 및 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 2,3-디플루오로-1-(4-(4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실옥시)디플루오로메틸-4-메톡시벤젠(41)을 3.34g 수득하였다. 당해 화합물은 무색성 결정이었다.
C 133℃ I.
1H-NMR (CDCl3) δ : 7.33-7.30 (m, 1H), 6.76-6.72 (m, 1H), 4.36-4.30 (m, 1H), 3.94 (s, 3H), 2.15-2.13 (d, 2H), 1.83-1.08 (m, 21H), 0.91-0.88 (t, 3H).
Figure 112000018361216-pat00314
실시예 4
2,3-디플루오로-1-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)-(2,3-디플루오로페닐옥시)디플루오로메틸)-4-에톡시벤젠[Ra가 n-프로필이고 Rb가 에톡시이며 l이 1이고 m과 n이 둘 다 0이며 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥산이고 Z1이 단일 결합이며 환 A2가 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌이고 Y1 및 Y2가 둘 다 불소인 화학식 1의 화합물(화합물 번호: 76)]의 제조방법
제1 단계
500㎖들이 3구 플라스크에 2,3-디플루오로-4-에톡시벤조산(a) 3.20g과 2,3-디플루오로-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페놀(l) 3.84g을 메틸렌 클로라이드 230㎖에 용해시켰다. 4-디메틸아미노피리딘 0.70g을 여기에 가하고, 실온에서 1시간 동안 교반하였다. N,N-디사이클로헥실카보디이미드 3.54g을 메틸렌 클로라이드 90㎖에 용해시킨 용액을 여기에 가하고, 밤새 교반하였다. 디에틸 에테르를 가하고, 침전된 우레아를 여과하여 제거하였다. 포화 염화나트륨 수용액을 가하고, 1시간 동안 교반하였다. 유기층을 분리시킨 후, 유기층을 3N 염산과 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 2,3-디플루오로-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페닐 4-에톡시-2,3-디플루오로벤조에이트(m)를 6.60g 수득하였다.
제2 단계
제1 단계에서 수득한 벤조에이트(m) 6.60g, 라베슨 시약 12.2g 및 메시틸렌 70㎖를 내부에 질소로 대체되어 있는 300㎖들이 3구 플라스크에 가하고, 6시간 동안 가열하여 환류시켰다. 실온으로 냉각시키고, 유기층을 분리시켰다. 수층을 톨루엔으로 추출하고, 합한 유기층을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척한 다음, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 Ο-2,3-디플루오로-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페닐 4-에톡시-2,3-디플루오로티오벤조에이트(n)를 1.95g 수득하였다.
제3 단계
300㎖들이 3구 플라스크에 N-브로모석신이미드 1.58g과 메틸렌 클로라이드 40㎖를 가하고, 질소 대기하에 -60℃에서 교반하였다. 70% 불화수소-피리딘 3.7g을 서서히 가하고, 동일한 온도에서 10분 동안 교반하였다. 이어서, 메틸렌 클로라이드 20㎖에 용해시킨, 제2 단계에서 수득한 벤조에이트(n) 1.73g을 서서히 적가하고, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 가온하고, 포화 탄산나트륨 수용액을 적가한 다음, 밤새 교반하였다. 유기층을 분리시킨 후, 수층을 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 유기층을 포화 아황산수소나트륨 수용액, 3N 염산 및 포화 중탄산나트륨 수용액으로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 용매를 감압하에 증류시켜 제거하여 2,3-디플루오로-1-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)-(2,3-디플루오로페닐옥시)디플루오로메틸)-4-에톡시벤젠(76)을 1.46g 수득하였다. 당해 화합물은 네마틱 상을 갖는 무색성 결정이었다.
C 59.5℃ N 119℃ I.
1H-NMR (CDCl3) δ : 7.43-7.40 (m, 1H), 7.11-7.09 (m, 1H), 6.97-6.95 (m, 1H), 6.79-6.76 (m, 1H), 4.19-4.15 (q, 2H), 2.84-2.79 (m, 1H), 1.88-1.86 (d, 4H), 1.50-1.20 (m, 11H), 1.11-1.05 (m, 2H), 0.92-0.89 (t, 3H).
Figure 112000018361216-pat00273
화합물 번호 1 내지 화합물 번호 200은 유사한 방식으로 합성될 수 있다.
Figure 112000018361216-pat00274
Figure 112000018361216-pat00275
Figure 112000018361216-pat00276
Figure 112000018361216-pat00277
Figure 112000018361216-pat00278
Figure 112000018361216-pat00279
Figure 112000018361216-pat00280
Figure 112000018361216-pat00281
Figure 112000018361216-pat00282
Figure 112000018361216-pat00283
Figure 112000018361216-pat00284
Figure 112000018361216-pat00285
Figure 112000018361216-pat00286
Figure 112000018361216-pat00287
Figure 112000018361216-pat00288
Figure 112000018361216-pat00289
Figure 112000018361216-pat00290
Figure 112000018361216-pat00291
Figure 112000018361216-pat00292
Figure 112000018361216-pat00293
Figure 112000018361216-pat00294
Figure 112000018361216-pat00295

위에서 언급한 바와 같이 제조한 본 발명의 액정 조성물의 예로서, 다음과 같은 조성물의 예(사용예) 1 내지 20이 예시될 수 있다.
당해 명세서에서, 사용예에서의 각각의 화합물은 표 1에 도시되어 있는 정의에 따라, 좌측 말단 그룹, 결합 그룹, 환 구조 및 우측 말단 그룹의 기호로 나타낸다. 화합물의 양은 달리 언급하지 않는 한 중량%를 의미한다.
예시되어 있는 조성물들의 특징적인 데이타는 TNI로 나타낸다(네마틱-등방성 액체 전이 온도 또는 투명점), η(점도: 20.0℃에서 측정함), Δn(광학 이방성 값: 25.0℃에서 측정함), Δε(유전율 이방성 값: 25.0℃에서 측정함) 및 Vth(임계 전압: 25.0℃에서 측정함).
Figure 112000018361216-pat00315
사용예 1
3-HBOCF2B (2F,3F)-O2 7.0중량%
3-HBOCF2B (2F,3F)-O2 7.0중량%
3-HBOCF2B (2F,3F)-O1 7.0중량%
3-HBOCF2B (2F,3F)-O1 7.0중량%
4-HEB-O2 20.0중량%
5-HEB-O1 20.0중량%
3-HEB-O2 18.0중량%
5-HEB-O2 14.0중량%
TNI=91.1(℃)
η=27.3(mPa·s)
Δn=0.10
사용예 2
3-HB(2F,3F)OCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
5-HB(2F,3F)OCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
3-HB(2F,3F)OCF2B(2F,3F)-1 5.0중량%
3-HH-2 5.0중량%
3-HH-4 6.0중량%
3-HH-O1 4.0중량%
3-HH-O3 5.0중량%
3-HH-O1 4.0중량%
3-HB(2F,3F)-O2 12.0중량%
5-HB(2F,3F)-O2 11.0중량%
3-HHB(2F,3F)-O2 14.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 24.0중량%
TNI=76.5(℃)
Δn=0.081
Δε=-3.8
사용예 3
3-BOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
5-BOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
3-HH-5 5.0중량%
3-HH-4 5.0중량%
3-HH-O1 6.0중량%
3-HH-O3 6.0중량%
3-HB-O1 5.0중량%
3-HB-O2 5.0중량%
3-HB(2F,3F)-O2 10.0중량%
3-HHB(2F,3F)-O2 12.0중량%
5-HHB(2F,3F)-O2 13.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 4.0중량%
2-HHB(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HHEH-3 5.0중량%
3-HHEH-5 5.0중량%
4-HHEH-3 5.0중량%
사용예 4
3-HchOCF2B(2F,3F)-O2 7.0중량%
5-BchOCF2B(2F,3F)-O2 7.0중량%
3-HchOCF2B(2F,3F)-O1 7.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O1 7.0중량%
4-HEB-O2 20.0중량%
5-HEB-O1 20.0중량%
3-HEB-O2 18.0중량%
5-HEB-O2 14.0중량%
TNI=84.8(℃)
η=27.9(mPa·s)
Δn=0.103
사용예 5
3-HBOCF2B(2F,3F)-O2 6.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-O2 6.0중량%
3-HBOCF2B(2F,3F)-1 6.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-1 6.0중량%
3-HH-2 5.0중량%
3-HH-4 6.0중량%
3-HH-01 4.0중량%
3-HH-03 5.0중량%
5-HH-01 4.0중량%
3-HB(2F,3F)-O2 12.0중량%
5-HB(2F,3F)-O2 11.0중량%
3-HHB(2F,3F)-O2 14.0중량%
5-HHB(2F,3F)-O2 15.0중량%
TNI=86.3(℃)
Δn=0.088
Δε=-4.3
사용예 6
3-HchOCF2B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-HchOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HH-5 5.0중량%
3-HH-4 5.0중량%
3-HH-01 6.0중량%
3-HH-03 6.0중량%
3-HB-01 5.0중량%
3-HB-02 5.0중량%
3-HB(2F,3F)-O2 10.0중량%
5-HB(2F,3F)-O2 10.0중량%
5-HHB(2F,3F)-O2 13.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 4.0중량%
2-HHB(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HHEH-3 5.0중량%
3-HHEH-5 5.0중량%
4-HHEH-3 5.0중량%
TNI=76.0(℃)
Δn=0.077
Δε=-3.0
사용예 7
3-HBOCF2B(2F,3F)-O1 4.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-O1 4.0중량%
3-HBOCF2B(2F,3F)-1 5.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-1 5.0중량%
3-HchOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
4-HEB-02 20.0중량%
5-HEB-01 20.0중량%
3-HEB-02 18.0중량%
5-HEB-02 14.0중량%
TNI=86.2(℃)
η=26.9(mPa·s)
Δn=0.103
사용예 8
3-HchOCF2B(2F,3F)-O1 6.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O1 6.0중량%
3-HHOCF2B(2F,3F)-O1 6.0중량%
5-HHOCF2B(2F,3F)-1 6.0중량%
3-HH-2 5.0중량%
3-HH-4 6.0중량%
3-HH-01 4.0중량%
3-HH-03 5.0중량%
5-HH-01 4.0중량%
3-HB(2F,3F)-02 12.0중량%
5-HB(2F,3F)-02 11.0중량%
3-HHB(2F,3F)-02 14.0중량%
5-HHB(2F,3F)-02 15.0중량%
TNI=84.2(℃)
Δn=0.082
Δε=-3.9
사용예 9
3-HHOCF2B(2F,3F)-O1 6.0중량%
5-HHOCF2B(2F,3F)-1 6.0중량%
3-HH-5 5.0중량%
3-HH-4 5.0중량%
3-HH-01 6.0중량%
3-HH-03 6.0중량%
3-HH-01 5.0중량%
3-HH-02 5.0중량%
3-HB(2F,3F)-02 10.0중량%
5-HB(2F,3F)-02 10.0중량%
5-HHB(2F,3F)-02 13.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 4.0중량%
2-HHB(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HHEH-3 5.0중량%
3-HHEH-5 5.0중량%
4-HHEH-3 5.0중량%
TNI=79.5(℃)
Δn=0.075
Δε=-2.8
사용예 10
3-HBOCF2B(2F,3F)-O1 7.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-O1 7.0중량%
3-HBOCF2B(2F,3F)-1 7.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-1 7.0중량%
3-HchOCF2B(2F,3F)-O2 7.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O2 7.0중량%
4-HEB-02 20.0중량%
5-HEB-01 20.0중량%
3-HEB-02 18.0중량%
TNI=89.8(℃)
η=31.5(mPa·s)
Δn=0.113
사용예 11
3-BOCF2B(2F,3F)-O2 4.0중량%
5-BOCF2B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-BOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HH-2 5.0중량%
3-HH-4 6.0중량%
3-HH-01 4.0중량%
3-HH-03 5.0중량%
5-HH-01 4.0중량%
5-HB(2F,3F)-02 11.0중량%
3-HHB(2F,3F)-02 14.0중량%
5-HHB(2F,3F)-02 15.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 24.0중량%
사용예 12
3-HBOCF2B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-HBOCF2B(2F,3F)-O1 4.0중량%
3-HBOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HH-5 5.0중량%
3-HH-4 5.0중량%
3-HH-01 6.0중량%
3-HH-03 6.0중량%
3-HB-01 5.0중량%
3-HB-02 5.0중량%
3-HB(2F,3F)-02 10.0중량%
5-HB(2F,3F)-02 10.0중량%
5-HHB(2F,3F)-02 13.0중량%
3-HHB(2F,3F)-2 4.0중량%
2-HHB(2F,3F)-1 4.0중량%
3-HHEH-3 5.0중량%
3-HHEH-5 5.0중량%
4-HHEH-3 5.0중량%
TNI=79.3(℃)
Δn=0.079
Δε=-3.2
사용예 13
3-chOCF2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-BOCF2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-HchOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O1 4.0중량%
3-BB(2F,3F)-O2 12.0중량%
3-BB(2F,3F)-O4 10.0중량%
5-BB(2F,3F)-O4 10.0중량%
2-BB(2F,3F)B-3 25.0중량%
3-BB(2F,3F)B-5 13.0중량%
5-BB(2F,3F)B-5 14.0중량%
사용예 14
3-HOCF2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-HB(2F,3F)OCF2B(2F,3F)-O2 4.0중량%
3-HB-02 10.0중량%
5-HB-3 8.0중량%
5-BB(2F,3F)-O2 10.0중량%
3-HB(2F,3F)-O2 10.0중량%
5-HB(2F,3F)-O2 8.0중량%
3-HHB(2F,3F)-O2 12.0중량%
5-HHB(2F,3F)-O2 4.0중량%
5-HHB(2F,3F)-1O1 4.0중량%
2-HHB(2F,3F)-1 5.0중량%
3-HHB(2F,3F)-1 5.0중량%
3-HBB-2 6.0중량%
5-B2BB(2F,3F)-O2 10.0중량%
사용예 15
3-HchOCF2B(2F,3F)-O1 5.0중량%
1V2-BEB(F,F)-C 5.0중량%
3-HB-C 20.0중량%
V2-HB-C 6.0중량%
1-BTB-3 5.0중량%
2-BTB-1 10.0중량%
101-HH-3 3.0중량%
3-HH-4 11.0중량%
3-HHB-1 11.0중량%
3-HHB-3 3.0중량%
3-H2BTB-2 4.0중량%
3-H2BTB-3 4.0중량%
3-H2BTB-4 4.0중량%
3-HB(F)TB-2 6.0중량%
3-HHB-C 3.0중량%
TNI=86.6(℃)
η=16.1(mPa·s)
Δn=0.156
Δε=6.7
Vth=2.36(V)
CM33 0.8중량부를 위의 조성물 100중량부에 가하는 경우, 피치는 11.2㎛이었다.
사용예 16
3-HBOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
2O1-BEB(F)-C 5.0중량%
3O1-BEB(F)-C 12.0중량%
5O1-BEB(F)-C 4.0중량%
1V2-BEB(F,F)-C 10.0중량%
3-HEB-O4 4.0중량%
3-HH-EMe 6.0중량%
3-HB-O2 18.0중량%
7-HEB-F 2.0중량%
3-HHEB-F 2.0중량%
5-HHEB-F 2.0중량%
3-HBEB-F 4.0중량%
2O1-HBEB(F)-C 2.0중량%
3-HB(F)EB(F)-C 2.0중량%
3-HB(F)EB(F,F)-C 2.0중량%
3-HHB-F 4.0중량%
3-HHB-O1 4.0중량%
3-HHB-3 4.0중량%
3-HEBEB-F 2.0중량%
3-HEBEB-1 2.0중량%
3-HHB(F)-C 4.0중량%
TNI=75.3(℃)
η=37.9(mPa·s)
Δn=0.118
Δε=23.9
Vth=1.04(V)
사용예 17
5-HBOCF2B(2F,3F)-O1 4.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-1 4.0중량%
1V2-BEB(F,F)-C 6.0중량%
3-HB-C 18.0중량%
2-BTB-1 10.0중량%
5-HH-VFF 30.0중량%
1-BHH-VFF 8.0중량%
1-BHH-2VFF 11.0중량%
3-H2BTB-2 5.0중량%
3-HHB-1 4.0중량%
TNI=75.8(℃)
η=13.6(mPa·s)
Δn=0.122
Δε=5.9
Vth=2.29(V)
사용예 18
3-HBOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
5-HBOCF2B(2F,3F)-O2 5.0중량%
7-HB(F)-F 5.0중량%
5-H2B(F)-F 5.0중량%
3-HB-O2 10.0중량%
3-HH-4 5.0중량%
2-HHB(F)-F 10.0중량%
3-HHB(F)-F 10.0중량%
3-H2HB(F)-F 5.0중량%
2-HBB(F)-F 3.0중량%
3-HBB(F)-F 3.0중량%
5-HBB(F)-F 6.0중량%
2-H2BB(F)-F 5.0중량%
3-H2BB(F)-F 6.0중량%
3-HHB-1 8.0중량%
3-HHB-O1 5.0중량%
3-HHB-3 4.0중량%
TNI=89.2(℃)
η=20.2(mPa·s)
Δn=0.099
Δε=2.2
Vth=3.05(V)
CN 0.3중량부를 위의 조성물 100중량부에 가하는 경우, 피치는 76.3㎛이었다.
사용예 19
3-HHOCF2B(2F,3F)-O1 5.0중량%
7-HB(F,F)-F 5.0중량%
3-H2HB(F,F)-F 12.0중량%
4-H2HB(F,F)-F 6.0중량%
3-HHB(F,F)-F 10.0중량%
3-HBB(F,F)-F 10.0중량%
3-HHEB(F,F)-F 10.0중량%
4-HHEB(F,F)-F 3.0중량%
5-HHEB(F,F)-F 3.0중량%
2-HBEB(F,F)-F 3.0중량%
3-HBEB(F,F)-F 5.0중량%
5-HBEB(F,F)-F 3.0중량%
3-HGB(F,F)-F 15.0중량%
3-HBCF2OB-OCF3 4.0중량%
3-HHBB(F,F)-F 6.0중량%
TNI=78.1(℃)
η=34.6(mPa·s)
Δn=0.086
Δε=12.5
Vth=1.57(V)
사용예 20
5-HBOCF2B(2F,3F)-O1 5.0중량%
5-HchOCF2B(2F,3F)-O1 5.0중량%
2-HHB(F)-F 2.0중량%
3-HHB(F)-F 2.0중량%
5-HHB(F)-F 2.0중량%
2-HBB(F)-F 6.0중량%
3-HBB(F)-F 6.0중량%
2-H2BB(F)-F 9.0중량%
3-H2BB(F)-F 9.0중량%
3-HBB(F,F)-F 25.0중량%
5-HBB(F,F)-F 19.0중량%
1O1-HBBH-4 5.0중량%
1O1-HBBH-5 5.0중량%
TNI=96.8(℃)
η=37.0(mPa·s)
Δn=0.134
Δε=6.0
Vth=2.52(V)
CM43L 0.2중량부를 위의 조성물 100중량부에 가하는 경우, 피치는 78.4㎛이었다.
본 발명의 액정 화합물은 음의 유전율 이방성 값이 매우 큰 동시에 광학 이방성 값이 작다. 또한, 본 발명의 액정 화합물은 다른 액정 물질들과의 혼화성이 우수하다. 따라서, 임계 전압이 낮고 광학 이방성 값이 작은 액정 조성물은 당해 액정 조성물의 성분으로서 본 발명의 액정 화합물을 사용하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 당해 조성물을 사용함으로써, 우수한 액정 표시소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 액정 화합물은 바람직하게는 IPS 모드 또는 VA 모드 뿐만 아니라 ECB(전기적으로 제어되는 복굴절: electrically controlled birefringence) 모드 또는 GH(게스트-호스트: guest-host) 모드용 액정 조성물의 성분으로서 사용될 수 있다. 또한, 당해 액정 화합물은 바람직하게는 TN(트위스트 네마틱: twisted nematic) 모드, STN(슈퍼 트위스트 네마틱: super twisted nematic) 모드 및 AM(액티브 매트릭스: active matrix) 모드용 액정 조성물의 성분으로서 사용될 수도 있다.

Claims (22)

  1. 화학식 1의 액정 화합물.
    화학식 1
    Figure 112005048829673-pat00297
    위의 화학식 1에서,
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 알킬 부분의 임의의 메틸렌 그룹들이 -O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고 -O-의 경우에는 연속적으로 대체되지 않으며 알킬 부분에 존재하는 임의의 수소가 할로겐으로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹이고,
    환 A1 내지 환 A4는 각각 독립적으로 트랜스 1,4-사이클로헥실렌, 사이클로헥센-1,4-디일, 피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일 또는 1,4-페닐렌 그룹이며, 이들 환에 존재하는 하나 이상의 수소는 할로겐으로 대체될 수 있고 사이클로헥산 환 중의 서로 인접하지 않은 임의의 메틸렌 그룹들은 -O-로 대체될 수 있으며,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 F 또는 Cl이고,
    Z1, Z2 및 Z3은 각각 독립적으로 단일 결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O- 또는 -OCF2-이며,
    l, m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고, l+m+n은 3 이하이다.
  2. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  3. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌인 액정 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 사이클로헥센-1,4-디일인 액정 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, Y1 및 Y2가 불소이고, 환 A2가 환에 존재하는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌인 액정 화합물.
  6. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1 및 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  7. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A2가 사이클로헥센-1,4-디일이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  8. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l이 1이고, m과 n이 둘 다 0이고, 환 A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A2가 환에 존재하는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z1이 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  9. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l과 n이 둘 다 0이고, m이 1이고, 환 A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고, 환 A3이 환에 존재하는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z2가 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  10. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l과 n이 둘 다 0이고, m이 1이고, 환 A2가 사이클로헥센-1,4-디일이고, 환 A3이 환에 존재하는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고, Z2가 단일 결합이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  11. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l과 m이 둘 다 1이고, n이 0이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  12. 제1항에 있어서, 화학식 1에서, l이 2이고, m과 n이 둘 다 0이며, Y1 및 Y2가 불소인 액정 화합물.
  13. 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
  14. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
    화학식 2
    Figure 112005048829673-pat00298
    화학식 3
    Figure 112005048829673-pat00299
    화학식 4
    Figure 112005048829673-pat00300
    위의 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4에서,
    R1은 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    X1은 불소, 염소, -OCF3-, -OCF2H, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF2CF2H 또는 -OCF2CFHCF3이며,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,
    Z4 및 Z5는 각각 독립적으로 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH- 또는 단일 결합이며,
    환 A 및 환 B는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 또는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이고,
    환 C는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 또는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이다.
  15. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
    화학식 5
    Figure 112005048829673-pat00301
    화학식 6
    Figure 112005048829673-pat00302
    위의 화학식 5 및 화학식 6에서,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    X2는 -CN 또는 -C≡C-CN이며,
    환 D는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고,
    환 E는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 또는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌, 또는 피리미딘-2,5-디일이며,
    환 F는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고,
    Z6은 -(CH2)2-, -COO-, -CF2O-, -OCF2- 또는 단일 결합이며,
    L3, L4 및 L5는 각각 독립적으로 수소 또는 불소이고,
    b, c 및 d는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
  16. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물과 제2 성분으로서, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
    화학식 7
    Figure 112005048829673-pat00303
    화학식 8
    Figure 112005048829673-pat00304
    화학식 9
    Figure 112005048829673-pat00305
    위의 화학식 7, 화학식 8 및 화학식 9에서,
    R4 및 R5는 각각 독립적으로 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    환 G 및 환 I는 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며,
    L6 및 L7은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이지만, 이들이 둘 다 동시에 수소인 것은 아니고,
    Z7 및 Z8은 각각 독립적으로 -(CH2)2-, -COO- 또는 단일 결합이다.
  17. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제3 성분으로서, 화학식 10의 화합물, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
    화학식 10
    Figure 112006082103431-pat00306
    화학식 11
    Figure 112006082103431-pat00307
    화학식 12
    Figure 112006082103431-pat00308
    위의 화학식 10, 화학식 11 및 화학식 12에서,
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 알킬 부분의 서로 인접하지 않은 임의의 -CH2-들이 -O- 또는 -CH=CH-로 대체될 수 있고 알킬 부분의 임의의 수소가 불소로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    환 J, 환 K 및 환 M은 각각 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일, 또는 수소가 불소로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이며,
    Z9 및 Z10은 각각 독립적으로 -C≡C-, -COO-, -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 단일 결합이다.
  18. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제3 성분으로서, 화학식 10의 화합물, 화학식 11의 화합물 및 화학식 12의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
  19. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제3 성분으로서, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
  20. 제1 성분으로서, 제1항에 따르는 하나 이상의 액정 화합물, 제2 성분으로서, 화학식 2의 화합물, 화학식 3의 화합물 및 화학식 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 제3 성분으로서, 화학식 5의 화합물 및 화학식 6의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물 및 제4 성분으로서, 화학식 7의 화합물, 화학식 8의 화합물 및 화학식 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
  21. 제13항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 따르는 액정 조성물 이외에, 하나 이상의 광학 활성 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 액정 조성물.
  22. 제13항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 따르는 액정 조성물을 사용하여 제조한 액정 표시소자.
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