KR101800036B1

KR101800036B1 - 액정 매질용 화합물, 및 고주파 부품을 위한 그의 용도

Info

Publication number: KR101800036B1
Application number: KR1020127014236A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 야스퍼; 엘비라 몬테네그로; 데틀레프 파울루쓰; 폴커 라이펜라쓰; 아츠타카 마나베
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: TW201134924A; CN102597168A; US9752076B2; TWI512085B; CN102597168B; JP2013510101A; EP2496664A1; EP2496664B1; KR20120114248A; DE102010047702A1; WO2011054425A1; JP5763084B2; US20120267571A1

Abstract

본 발명은, 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:

상기 식에서, 라디칼 A¹ 내지 A⁵ 중 하나 이상은 1,4-나프틸렌 또는 1,4- 또는 9,1O-안트라센일렌 라디칼을 나타내고, 다른 변수는 특허청구범위 제1항에서 정의된 바와 같다.
본 발명은 또한, 상기 화합물을 포함하는 액정 매질, 상기 액정 매질을 포함하는 고주파 기술용 부품, 특히 위상 변조기 및 초음파 어레이 안테나를 포함한다.

Description

액정 매질용 화합물, 및 고주파 부품을 위한 그의 용도{COMPOUNDS FOR A LIQUID-CRYSTALLINE MEDIUM, AND THE USE THEREOF FOR HIGH-FREQUENCY COMPONENTS}

본 발명은, 하나 이상의 이중 결합 및 하나 이상의 1,4-나프틸렌 라디칼 또는 1,4- 또는 9,10-안트라센일렌 라디칼을 함유하는 방향족 화합물; 고주파 부품을 위한 그의 용도; 상기 화합물을 포함하는 액정 매질; 상기 매질을 포함하는 고주파 부품, 특히 GHz 범위용 안테나에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 액정 매질은 "동조가능한(tunable) "위상 어레이(phased-array)" 안테나에서 마이크로파를 위상 변조시키는 역할을 한다.

액정 매질은 전광 디스플레이(액정 디스플레이; LCD)에서 정보를 표시하는 데 예전부터 사용되었다.

그러나, 최근 액정 매질은 또한, 예를 들어 DE 10 2004 029 429 A 및 JP 2005-120208 (A)에서 마이크로파 기술용 부품에서의 용도로 제안되었다.

고주파 기술에서의 액정 매질의 산업적으로 유용한 응용은 이의 유전 특성이 가변 전압에 의해 특히 GHz 범위에서 제어될 수 있는 특성에 기초한다. 이는 어떠한 이동부도 함유하지 않는 동조가능한 안테나의 제조를 가능케 한다(문헌[A. Gaebler, A. Moessinger, F. Goelden, et. al., "Liquid Crystal- Reconfigurable Antenna Concepts for Space Applications at Microwave and Millimeter Waves", International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2009, article ID 876989, 7 pages, 2009, doi: 10.1155/2009/876989] 참조).

문헌[A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35 GHz", 34th European Microwave Conference - Amsterdam, 545548]은 특히, 공지된 단일 액정 성분 K15(메르크 카게 아아(Merck KGaA), 독일)의 9 GHz의 주파수에서의 특성을 기술하고 있다.

하기 구조식의 화합물 또는 그의 유도체는 유기 박막 트랜지스터의 구성요소로서(EP 2 073 290 A1), 광산 발생 시스템의 제어용 감광성 염료로서(WO 2008/021208 A2), 및 데이타 기록 매체의 구성요소로서(JP 2004-082439 A) 기술된다.

그러나, 상기 화합물의 액정 특성 및 액정 매질에서의 그의 용도는 지금까지 기술되고 있지 않다.

DE 10 2004 029 429 A는 마이크로파 기술, 특히 위상 변조기(phase shifter)에서의 통상의 액정 매질의 용도를 기술하고 있다. 이 문헌은 상응하는 주파수 범위에서의 액정 매질의 특성에 대해서 이미 조사하였다.

그러나, 지금까지 공지된 조성물 또는 개별 화합물은 일반적으로 단점을 갖는다. 이들 대부분은 다른 결함 외에도 불리하게 높은 손실 및/또는 부적당한 위상 변조 또는 부적당한 물질 품질을 제공한다.

고주파 기술에 사용하기 위해서는, 특히 지금까지의 것과는 다르며 비통상적인 특성 또는 특성들의 조합을 갖는 액정 매질이 요구된다.

따라서, 개선된 특성을 갖는 액정 매질을 위한 신규 성분이 필요하다. 특히, 마이크로파 범위에서의 손실은 감소되어야 하고, 물질 품질(η)은 개선되어야 한다.

또한, 성분들의 저온 성질의 개선이 요구된다. 여기서, 조작 특성 및 저장 수명 둘 다에서의 개선이 필요하다.

따라서, 상응하는 실제 용도에 적합한 특성을 갖는 액정 매질이 상당히 요구된다.

놀랍게도, 이제 본 발명에 따른 화합물을 사용하여, 종래 기술 물질의 단점을 갖지 않거나 적어도 상당히 감소된 정도로만 갖고 적합한 네마틱 상 범위 및 높은 Δn을 갖는 액정 매질을 성취할 수 있음이 밝혀졌다.

본 발명은 하기 화학식 I의 화합물에 관한 것이다:

상기 식에서,

A¹ 내지 A⁵는 서로 독립적으로,

(a) 하기 구조식의 라디칼:

(b) 하나 이상, 바람직하게는 1개 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌,

(c) 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 추가로 대체될 수 있고 H가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 사이클로헥센일렌, 또는

(d) 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 사이클로부트-1,3-다이일, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 티오펜-2,5-다이일, 티오펜-2,4-다이일, 퓨란-2,5-다이일, 퓨란-2,4-다이일,

및

기로부터 선택되는 라디칼

을 나타내고,

상기 (a), (b), (c) 및 (d)에서, 하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C_1O 알킬, C₁-C_1O 알콕시, 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C_1O 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있고,

A¹ 내지 A⁵ 중 적어도 하나의 라디칼, 바람직하게는 A², A³ 및 A⁴ 중 적어도 하나의 라디칼은 상기 (a)에 따른 라디칼을 나타내고,

R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 하나 이상의 CH₂ 기가 각각 서로 독립적으로 O 또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)-, -O- 또는 -S-로 추가로 대체될 수 있는, 탄소수 1 내지 15의 할로겐화되거나 비치환된 알킬 라디칼; F, Cl, Br, CN, CF₃, OCF₃, SCN, NCS 또는 SF₅를 나타내고,

Z²는 -C≡C- 또는

를 나타내고,

Y¹ 및 Y²는 서로 독립적으로, H, F, Cl, C₁-C₁₀ 알킬, 바람직하게는 H 또는 F, 특히 바람직하게는 F를 나타내고,

Z¹ 및 Z⁵는 서로 독립적으로, 단일 결합, -C≡C-, -CH=CH-, -CH₂O-, -(CO)O-, -CF₂O-, -CF₂CF₂-, -CH₂CF₂-, -CH₂CH₂-, -(CH₂)₄-, -CH=CF- 또는 -CF=CF-를 나타내고, 이때 비대칭 가교는 양쪽 모두로 배향될 수 있고,

m 및 n은 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타낸다.

고리 A² 내지 A⁴ 간의 이중 결합은 바람직하게는 트랜스-구조를 갖는다.

본 발명에 따른 화합물은 낮은 융점, 높은 등명점, 극도로 높은 광학 이방성(Δn) 및 유리하게 높은 회전 점도를 갖는다. 상기 화합물은 단독으로 또는 추가의 메소젠 성분과의 혼합물에서 넓은 온도 범위에 걸쳐 네마틱 상을 갖는다. 이러한 특성은 상기 화합물을 고주파 기술용 부품, 특히 액정 위상 변조기에서의 용도에 특히 적합하게 만든다. 본 발명에 따른 액정 매질은 상응하는 특성, 예를 들어 넓은 상 범위 및 추가로 우수한 저온 안정성을 갖는다.

바람직하게, A², A³ 및 A⁴ 라디칼 중 1개 또는 2개는, 상기 (a)의 라디칼의 정의(특히 바람직하게는 이들 중 하나)에 따라, 임의적으로 치환된 1,4-나프틸렌 라디칼을 나타낸다. 특히 바람직하게, 적어도 A³ 라디칼은 상기 (a)의 라디칼의 정의에 따라 1,4-나프틸렌 라디칼이다. 상기 (a)의 라디칼 중에서, 1,4-나프틸렌 라디칼이 특히 바람직하다.

지수 m은 바람직하게는 0 또는 1이고, 특히 바람직하게는 0이다. 지수 n은 바람직하게는 0 또는 1이고, 특히 바람직하게는 0이다.

고리 기 A¹ 및 A⁵는 서로 독립적으로, 바람직하게는, 하나 이상의 H 원자가 Br, Cl, F, CN, 알킬(C₁-C₁₀), 메톡시 또는 단일- 또는 다중불소화된 메틸 또는 메톡시 기로 추가로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌이다.

가교 기 Z¹ 및 Z⁵는 서로 독립적으로, 바람직하게는 단일 결합, -C≡C-, -CF=CF- 또는 -CH=CH-이고, 특히 바람직하게는 단일 결합이다.

Z²는 바람직하게는 -C≡C- 또는 -CF=CF-이고, 특히 바람직하게는 -C≡C-이다.

Y¹/Y²는 바람직하게는 H/H, H/F, F/H, F/F, CH₃/H 또는 H/CH₃이고, 특히 바람직하게는 F/F이다.

R¹ 및 R² 라디칼 중 하나, 바람직하게는 R¹은 바람직하게는, 하나 이상의 CH₂ 기가 서로 독립적으로 O 또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 -C≡C-, -CH=CH-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CO)-, -O- 또는 -S-로 추가로 대체될 수 있는 탄소수 1 내지 15의 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.

A¹ 내지 A⁵, 바람직하게는 A² 내지 A⁴의 (a) 라디칼 중에서, 1,4-치환기를 갖는 라디칼이 바람직하며, 1,4-나프틸렌 라디칼이 특히 바람직하다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태는 하기 예시적인 구조의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서, R¹ 및 R²는 상기 정의된 바와 같고, 라디칼 X는 O 또는 S, 바람직하게는 S를 나타낸다.

화학식 I의 화합물은 유리하게는 하기 예시적인 합성법(반응식 1)에 도시되는 바와 같이 제조될 수 있다:

[반응식 1]

(상기 반응식에서, R은 R¹ 또는 R²에 따라 정의된다)

상기 반응식에서, 1,4-다이브로모나프탈렌은 할로겐-금속 교환 반응으로 처리되어, 1-요오도-4-브로모나프탈렌으로 전환된다. 이는 먼저, 소노가쉬라 커플링 및 이어서 문헌에 공지된 1,1,2-트라이플루오로트라이에틸실릴에탄 구성 블록(구성 블록의 합성은 문헌[F. Babudri, A. Cardone et aI., Eur. J. Org. Chem. 2008, 1977-1982] 참조)에서의 첨가 반응에 의해 일작용화된 아세틸렌-가교된 화합물로 선택적으로 전환된다. 탈보호 및 대응 다이플루오로에틸렌 요오다이드로의 전환 후, 아릴보론산과의 최종 스즈키 반응은, 화학식 I의 목적하는 표적 화합물(이 예에서는 아세틸렌 및 1,2-다이플루오로에틸렌 가교를 가짐)을 제공한다.

이러한 안트라센 유도체는 대응 출발 화합물, 예컨대 나프탈렌 유도체로부터 제조된다.

본 발명에 따른 액정 매질은 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 화합물, 바람직하게는 메소젠 화합물을 포함한다. 따라서, 상기 액정 매질은 바람직하게는 2종 이상의 화합물(이는 바람직하게는 액정임)을 포함한다. 바람직한 매질은 화학식 I의 바람직한 화합물을 포함한다.

상기 액정 매질의 추가의 성분은 바람직하게는 하기 화학식 II의 화합물로부터 선택된다:

상기 식에서,

L¹¹은 R¹¹ 또는 X¹¹을 나타내고,

L¹²는 R¹² 또는 X¹²를 나타내고,

R¹¹ 및 R¹²는 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불소화된 알킬 또는 비불소화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불소화된 알켄일, 비불소화된 알켄일옥시, 또는 비불소화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비불소화된 알켄일을 나타내고,

X¹¹ 및 X¹²는 서로 독립적으로, F, Cl, Br, -CN, -NCS, -SCN, -SF₅, 탄소수 1 내지 7의 불소화된 알킬 또는 불소화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 불소화된 알켄일, 불소화된 알켄일옥시 또는 불소화된 알콕시알킬, 바람직하게는 불소화된 알콕시, 불소화된 알켄일옥시, F 또는 Cl를 나타내고,

p는 0 또는 1을 나타내고,

Z¹¹ 내지 Z¹³은 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,

는

서로 독립적으로,

(a) 하나 이상, 바람직하게는 1개 또는 2개의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌, 또는

(b) 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 추가로 대체될 수 있고 H가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 사이클로헥센일렌

을 나타내고,

상기 (a) 및 (b)에서, 하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C₁₀ 알킬, C₁-C₁₀ 알콕시 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C₁₀ 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있으며,

바람직하게는 서로 독립적으로,

를 나타내고,

R¹³은 Cl, C₁ _-7-알킬 또는 C₃ _-6-사이클로알킬을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 하나 이상의 화학식 II의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 5 내지 95%, 바람직하게는 10 내지 90%, 특히 바람직하게는 15 내지 80%의 화학식 I의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 특히 바람직하게는 2% 이하, 매우 특히 바람직하게는 1%이하의, 단지 2개 이하의 5원 및/또는 6원 고리를 갖는 화합물을 포함하며, 특히 이러한 화합물을 전혀 포함하지 않는다.

본 발명에 따른 액정 매질은, 바람직하게는 화학식 I 및 II의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하고, 더욱 바람직하게는 주로 이로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 이로 본질적으로 이루어지고, 매우 바람직하게는 이로 완전히 이루어진다.

본원에서 조성물과 함께 사용되는 "포함하다"는, 해당 개체(즉, 매질 또는 성분)가 지시된 성분(들) 또는 화합물(들)을 바람직하게는 총 10% 농도 이상, 더욱 바람직하게는 20% 농도 이상 포함함을 의미한다.

이와 관련하여, "주로 ~로 이루어지다"란, 해당 개체가 지시된 성분(들) 또는 화합물(들)을 55% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 매우 바람직하게는 70% 이상 포함함을 의미한다.

이와 관련하여, "~로 본질적으로 이루어지다"란, 해당 개체가 지시된 성분(들) 또는 화합물(들)을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 매우 바람직하게는 95% 이상 포함함을 의미한다.

이와 관련하여, "~로 완전히 이루어지다"란, 해당 개체가 지시된 성분(들) 또는 화합물(들)을 바람직하게는 총 98% 이상, 더욱 바람직하게는 99 이상, 매우 바람직하게는 100.0% 포함함을 의미한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 총 10 내지 100%, 바람직하게는 20 내지 95%, 특히 바람직하게는 25 내지 90%의 화학식 I 및 II의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따라, 화학식 II의 화합물은 바람직하게는 전체 혼합물의 10% 내지 90%, 더욱 바람직하게는 15 내지 85%, 더더욱 바람직하게는 25% 내지 80%, 매우 바람직하게는 30 내지 75%의 총 농도로 사용된다.

또한, 상기 액정 매질은 추가의 첨가제, 예를 들어 안정화제, 키랄 도판트 및 나노입자를 포함할 수 있다. 이렇게 개별적으로 첨가되는 화합물은 0.01 내지 6%, 바람직하게는 0.1 내지 3%의 농도로 사용된다. 그러나, 액정 혼합물의 나머지 구성요소(즉, 액정 또는 메소젠 화합물)에 대한 농도 데이타는 이러한 첨가제의 농도를 고려하지 않은 것으로 지시된다.

상기 액정 매질은 바람직하게는 0 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 안정화제를 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는, 2,6-다이-3급-부틸페놀, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 및 2-벤조트라이아졸-2-일페놀로부터 선택되는 하나 이상의 안정화제를 포함한다. 이러한 보조제는 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 광 안정화제로서 시판된다.

따라서, 본 발명의 하나의 실시양태는 또한, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 하나 이상의 추가의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 첨가제와 혼합하는 것을 특징으로 하는 액정 매질의 제조 방법이다. 상기 추가의 화합물은 바람직하게는, 전술된 바와 같은 화학식 II의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 화합물로부터 선택된다.

본원에서, "양의 유전율을 갖는"이라는 표현은, Δε> 3.0인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이고, "중성 유전율을 갖는"이라는 표현은, -1.5 ≤Δε≤ 3.0인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이고, "음의 유전율을 갖는"이라는 표현은, Δε< -1.5인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중 각각의 개별적인 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 각각의 화합물의 호스트 혼합물에 대한 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 시험 혼합물의 전기용량(capacity)은, 수직(homeotropic) 배향을 갖는 셀 및 수평(homogeneous) 배향을 갖는 셀 모두에서 결정된다. 상기 두 유형의 셀 모두에서 셀의 두께는 약 20 ㎛이다. 인가 전압은 1 ㎑의 주파수 및 전형적으로 0.5V 내지 1.0V의 실효값을 갖는 방형파(rectangular wave)이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 전기용량의 역치 미만이도록 선택되어야 한다.

Δε는 (ε_∥- ε_⊥)으로 정의되고, ε_평균은 (ε_∥+ 2ε_⊥)/3으로 정의된다.

양의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-4792이고, 중성 유전율을 갖는 화합물 및 음의 유전율을 갖는 화합물에 사용되는 호스트 혼합물은 혼합물 ZLI-3086이며, 상기 혼합물들은 모두 독일 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수되었다. 이들 화합물의 유전 상수의 절대값은, 관심 화합물을 첨가할 경우 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 관심 화합물의 100% 농도로 외삽된다.

20℃ 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 화합물은 그 자체로 측정되며, 나머지 것들은 화합물처럼 취급된다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 "역치 전압"이이라는 표현은 광학 역치를 지칭하며 10% 상대 콘트라스트(V₁₀)로 제시되고, "포화 전압"이라는 표현은 광학 포화를 지칭하며 90% 상대 콘트라스트(V₉₀)로 제시된다. 또한, 프리데릭스(Freedericks)-역치(VF_r)라고도 불리우는 전기용량의 역치 전압(V₀)은 명시적으로 언급되는 경우에만 사용된다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원에서 제시된 파라미터들의 범위는 모두 한계치를 포함한다.

다양한 범위의 특성을 지시하는 상이한 상한치 및 하한치가 서로 결합되는 경우에는 추가적인 바람직한 범위가 발생한다.

명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 본원 전체에서 하기 조건 및 정의가 적용된다. 모든 농도는 중량%로 제시되며, 각각의 전체 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨 온도로 제시되며, 모든 온도 차이는 섭씨 온도 차이로 제시된다. 모든 물리적 특성은 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되며, 20℃의 온도에 대하여 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 ㎑ 주파수에서 결정된다. 역치 전압 뿐만 아니라 모든 다른 전광 특성은 독일의 메르크 카게아아에서 제조한 시험 셀을 사용하여 결정하였다. Δε을 결정하기 위한 시험 셀은 약 20 ㎛의 셀 두께를 갖는다. 전극은 1.13 ㎠ 면적과 보호링(guard ring)을 갖춘 원형 ITO 전극이었다. 배향층은 수직 배향(ε_⊥)의 경우는 일본 니산 케미칼스(Nissan Chemicals)의 SE-1211이었고, 수평 배향(ε_∥)의 경우는 일본 신테틱 러버(Synthetic Rubber)의 폴리이미드 AL-1054이었다. 전기용량은 0.3V_rms의 전압을 갖는 사인파를 사용하는 주파수 응답 분석기 솔라트론(Solatron) 1260으로 결정하였다. 전광 측정에 사용된 광은 백색 광이었다. 본원에서는 독일 아우트로닉-멜쳐스(Autronic-Melchers)에서 시판되는 DMS 기기를 사용하여 셋업하였다. 특징 전압은 수직 관찰하에 결정하였다. 역치 전압(V₁₀), 중간 그레이(mid-grey) 전압(V₅₀) 및 포화 전압(V₉₀)은 각각 10%, 50% 및 90% 상대 콘트라스트에 대하여 결정하였다.

상기 액정 매질을 문헌[A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35 GHz", 34^th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]에 기재된 바와 같이 마이크로파 주파수 범위에서 그의 성질에 대해 조사하였다. 또한, 이와 관련하여, 문헌[A. Gaebler, F. Golden, S. MOiler, A. Penirschke and R. Jakoby "Direct Simulation of Material Permittivites ... ", 12MTC 2009-International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467] 및 DE 10 2004 029 429 A를 참조하며, 여기에도 측정 방법이 자세히 기술되어 있다.

액정을, 예를 들어 폴리테트라플로오로에틸렌(PTFE) 또는 석영 모세관으로 도입한다. 이 모세관은 180 ㎛의 내부 반경 및 350 ㎛의 외부 반경을 갖는다. 유효 길이는 2.0 cm이다. 충전된 모세관을 30 GHz의 공명 주파수를 갖는 공동(cavity)의 중심으로 도입하였다. 이 공동은 6.6 mm의 길이, 7.1 mm의 폭 및 3.6 mm의 높이를 가진다. 그 후 입력 신호(공급원)를 인가하고, 출력 신호의 결과를 상업용 벡터 네트워크 분석기를 사용하여 기록한다. 다른 주파수(예컨대, 19 Hz)의 경우, 공동의 치수는 상응하게 변경된다.

액정으로 충전된 모세관을 사용한 측정과 액정으로 충전된 모세관을 사용하지 않은 측정 간의 공명 주파수 및 Q 인자에서의 변화를, 문헌[A. Penirschke, S. Muller, P. Scheele, C. Weil, M. Wittek, C. Hock and R. Jakoby: "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35 GHz", 34^th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]에 기재된 식 10 및 11에 의한 상응 표적 주파수에서의 유전 상수 및 손실 각을 결정하기 위해 사용한다.

액정의 방향자(director)에 수직 및 수평하는 특성을 가진 성분에 대한 값을 자기장 내에서 액정의 정렬에 의해 수득한다. 이를 위해, 영구 자석의 자기장을 사용한다. 자기장의 강도는 0.35 테슬라이다. 자석의 정렬을 상응하게 설정하고, 이어서 90°에 걸쳐 상응하게 회전시킨다.

마이크로파 범위에서의 유전 이방성은 하기와 같이 정의된다.

Δε_r≡ (ε_r,∥-ε_r,⊥)

조정능(modulatability) 또는 동조능(tuneability)(τ)은 하기와 같이 정의된다.

τ ≡ (Δε_r/ε_r,∥)

물질 품질(η)은 하기와 같이 정의된다.

η ≡ (τ/tan δ_εr,최대)

상기 식에서, 최대 유전 손실 인자 tan δ_εr,최대는 하기와 같으며, 이는 tan δ_εr에 대한 측정값의 최대값으로부터 나온다.

tan δ_εr,최대≡ 최대값{tan δ_εr,⊥; tan δ_εr,∥}

바람직한 액정 물질의 물질 품질(η)은 5 이상, 바람직하게는 6 이상, 바람직하게는 8 이상, 바람직하게는 10 이상, 바람직하게는 15 이상, 바람직하게는 17 이상, 특히 바람직하게는 20 이상, 특히 매우 바람직하게는 25 이상이다.

상응하는 부품에서, 바람직한 액정 물질은 15°/dB 이상, 바람직하게는 20°/dB 이상, 바람직하게는 30°/dB 이상, 바람직하게는 40°/dB 이상, 바람직하게는 50°/dB 이상, 특히 바람직하게는 80°/dB 이상, 특히 매우 바람직하게는 100°/dB 이상의 위상 변조기 품질을 갖는다.

본원에서, "화합물"이라는 용어는, 달리 언급되지 않는 한 하나의 화합물 및 복수 개의 화합물 둘 다를 의미한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 각 경우에서 적어도 -20℃ 내지 80℃, 바람직하게는 -30℃ 내지 85℃, 특히 매우 바람직하게는 -40℃ 내지 100℃의 네마틱 상을 갖는다. 상기 상은 특히 바람직하게는 120℃ 이상, 바람직하게는 140℃ 이상, 특히 매우 바람직하게는 180℃ 이상으로 연장된다. 본원에서 "네마틱 상을 갖는"이라는 표현은, 한편으로는 상응하는 온도의 저온에서 스멕틱 상 및 결정화가 관찰되지 않음을 의미하고, 다른 한편으로는 가열 시 네마틱 상으로부터 등명(clearing)이 일어나지 않음을 의미한다. 저온에서의 조사(investigation)는 상응하는 온도에서 유동 점도계에서 실시하고, 100 시간 이상 동안 5 ㎛의 셀 두께를 갖는 시험 셀에 저장함으로써 체크한다. 고온에서, 통상의 방법에 의해 모세관 내에서 등명점을 측정한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱더 바람직하게는 120℃ 이상, 특히 바람직하게는 150℃ 이상, 특히 매우 바람직하게는 170℃ 이상의 등명점을 갖는다.

1 kHz 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 Δε은 바람직하게는 1 이상, 더욱 바람직하게는 2 이상, 매우 바람직하게는 3 이상이다.

589 nm(Na^D) 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.20 이상 내지 0.90 이하, 더욱 바람직하게는 0.25 이상 내지 0.90 이하, 더욱더 바람직하게는 0.30 이상 내지 0.85 이하, 특히 매우 바람직하게는 0.35 이상 내지 0.80 이하 범위에 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.50 이상, 더욱 바람직하게는 0.55 이상이다.

더욱이, 본 발명에 따른 액정 매질은 마이크로파 범위에서 높은 이방성을 특징으로 한다. 예를 들어, 복굴절율은 약 8.3 GHz에서 바람직하게는 0.14 이상, 특히 바람직하게는 0.15 이상, 특히 바람직하게는 0.20 이상, 특히 바람직하게는 0.25 이상, 특히 매우 바람직하게는 0.30 이상이다. 또한, 복굴절율은 바람직하게는 0.80 이하이다.

그러나, 일부 실시양태에서 음의 유전 이방성 값을 갖는 액정이 또한 유리하게 사용될 수 있다.

사용되는 액정은 개별 물질 또는 혼합물이다. 이는 바람직하게는 네마틱 상을 갖는다.

본 발명에 따른 액정 매질 또는 하나 이상의 화합물을 포함하는 바람직한 부품은 위상 변조기, 버랙터(varactor), 안테나 어레이(예컨대 라디오, 휴대용 통신기기, 마이크로파/레이더 및 기타 데이타 전송용), '매칭(matching) 회로 적응 필터' 등이다. 전술된 바와 같이 고주파 기술용 부품이 바람직하다. 또한 상이한 인가 전압에 의해 조정될 수 있는 부품이 바람직하다. 특히 매우 바람직한 부품은 위상 변조기이다. 바람직한 실시양태에서, 복수 개의 위상 변조기는 기능적으로 연결된, 예컨대 위상-제어된 그룹 안테나(phase-controlled group antenna)이다. 그룹 안테나는 계면을 통한 번들링(bundling)을 성취하기 위해 매트릭스에 배열된 전송 또는 수신 부품의 위상 변조를 이용한다. 행(row) 또는 격자(grid) 형태의 위상 변조기의 평형 배열은 고 주파수(예컨대 기가헤르츠 범위)에서 동조가능한 전송 또는 수신 안테나로서 역할을 할 수 있는 소위 '위상 어레이'의 제조를 가능케 한다. 본 발명에 따른 위상 어레이 안테나는 매우 넓은 가용성 수신 콘(usable reception cone)을 갖는다.

바람직한 적용분야는 자동차, 선박, 항공기, 우주 여행 및 위성 기술 분야의 유인 또는 무인 비히클 상의 레이더 절연 및 데이타 전송 장비이다.

적합한 부품, 특히 위상 변조기의 제조를 위해, 본 발명에 따른 액정 매질은 전형적으로 1 mm 미만의 단면적 및 수 cm의 길이를 갖는 직사각형 공동으로 도입된다. 상기 공동은, 2개의 긴 측면을 따라 마운팅된 마주보는 전극들을 갖는다. 이런 배열은 당업자에게 친숙하다. 가변 전압의 적용을 통해, 액정 매질의 유전 성질은 안테나의 상이한 주파수 또는 방향을 설정하기 위해 차후 작동 시에 조정될 수 있다.

"알킬"이라는 용어는 바람직하게는, 탄소수 1 내지 15의 직쇄형 및 분지형 알킬 기, 특히 직쇄형 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 및 헵틸 기를 포함한다. 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"알켄일"이라는 용어는, 탄소수 2 내지 15의 직쇄형 및 분지형 알켄일 기, 특히 직쇄형 기를 포함한다. 바람직한 알켄일 기는 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일, C₅-C₇-4-알켄일, C₆-C₇-5-알켄일 및 C₇-6-알켄일, 특히 C₂-C₇-1E-알켄일, C₄-C₇-3E-알켄일 및 C₅-C₇-4-알켄일이다. 더 바람직한 알켄일 기의 예는 비닐, 1E-프로펜일, 1E-부텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-부텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일, 6-헵텐일 등이다. 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 기가 일반적으로 바람직하다.

"알콕시"라는 용어는 바람직하게는, 일반식 C_nH_2n ₊₁-O-의 직쇄형 라디칼을 포함하고, 이때 n은 1 내지 10이다. n은 바람직하게는 1 내지 6이다. 바람직한 알콕시 기는 예컨대 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, n-펜톡시, n-헥소시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, 또는 n-데콕시이다.

"옥사알킬" 또는 "알콕시알킬"이라는 용어는 바람직하게는, 일반식 C_nH_2n+1-O-(CH₂)_m의 직쇄형 라디칼을 포함하고, 이때 n 및 m은 각각 서로 독립적으로 1 내지 10이다. 바람직하게는 n은 1이고, m은 1 내지 6이다.

"불소화된(불소화된) 알킬 라디칼"이라는 용어는 바람직하게는, 단일- 또는 다중불소화된 라디칼을 포함한다. 이는 과불소화된 라디칼도 포함한다. 특히 바람직하게는 CF₃, CH₂CF₃, CH₂CHF₂, CHF₂, CH₂F, CHFCF₃ 및 CF₂CHFCF₃이다.

"불소화된 알콕시 라디칼"이라는 용어는 바람직하게는, 단일- 또는 다중불소화된 라디칼을 포함한다. 이는 과불소화된 라디칼도 포함한다. 특히 바람직하게는 OCF₃ 라디칼이다.

본원에서, 고주파 기술은 1 MHz 내지 1 THz, 바람직하게는 1 GHz 내지 500 GHz, 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 300 GHz, 특히 바람직하게는 5 내지 150 GHz 범위의 주파수를 갖는 적용분야를 의미한다.

본 발명에 따른 액정 매질은 추가적인 첨가제 및 키랄 도판트를 통상적인 농도로 포함할 수 있다. 이들 추가적인 구성성분의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0% 내지 10%, 바람직하게는 0.1% 내지 6% 범위이다. 사용되는 개별적인 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1% 내지 3% 범위이다. 본원에서 액정 매질의 액정 성분 및 화합물의 값 및 농도 범위를 언급할 경우, 상기 성분들 및 유사한 첨가제의 농도는 고려하지 않는다.

본 발명에 따른 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 3 내지 30종, 더욱 바람직하게는 4 내지 20종, 가장 바람직하게는 4 내지 16종의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 일반적으로, 보다 소량으로 사용되는 화합물이 보다 대량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 더 고농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 온도가 높은 경우에는, 용해 과정이 완료되는 것을 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예컨대 화합물의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 예비-혼합물을 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 바로 사용될 수 있는 혼합물인 소위 "멀티용기" 시스템("multi-bottle" system)을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.

모든 온도, 예를 들어 융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스멕틱 상(S)으로부터 네마틱 상(N)으로의 전이 T(S, N), 및 액정의 등명점 T(N,I)은 섭씨로 제시된다. 모든 온도 차는 섭씨 온도 차이로 제시된다.

본원에서, 고주파 기술은 1 MHz 내지 1 THz, 바람직하게는 1 GHz 내지 500 GHz, 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 300 GHz, 특히 바람직하게는 5 내지 150 GHz 범위의 주파수를 갖는 적용분야를 의미한다. 이러한 적용분야는 바람직하게는, '위상 어레이' 모듈이 전송 및 수신 안테나에서 사용될 수 있는 통신 전달에 적합한 마이크로파 스펙트럼 또는 인접 영역이다.

본원 및 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조를 약어로서 나타내었고, 화학식으로의 변환은 하기 표 A 및 B에 따라 수행된다. 모든 라디칼 C_nH_2n ₊₁ 및 C_mH_2m ₊₁은 각각 n 및 m개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬 라디칼이고; n, m 및 k는 바람직하게는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이다. 표 B의 코드는 자명하다. 표 A에는, 단지 모구조의 약어만이 제시되어 있다. 개별적인 경우, 모구조의 약어 뒤에서 대쉬(dash)로 분리되고, 치환기 R¹ ^*, R² ^*, L¹ ^* 및 L² ^*의 코드가 뒤따른다.

적합한 혼합물 성분은 하기 표 A 및 B에 제시된다.

[표 A]

[표 B]

하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이지만, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

그러나, 당업자에게는 물리적 성질로부터 어떤 성질이 성취될 수 있고 어떤 범위에서 개질될 수 있는지 자명할 것이다. 따라서, 특히 바람직하게 성취될 수 있는 다양한 성질들의 조합은 당업자에게 잘 정의되어 있다.

[실시예]

사용되는 아세틸렌 및 보론산은 시판되며, 1,1,2-트라이플루오로트라이에틸실릴에탄 구성 블록은 표준 실험실 절차에 의해 합성된다.

합성 실시예 1: 1- 요오도 -4- 브로모나프탈렌

100 g(350 mmol)의 1,4-다이브로모나프탈렌을 초기에 1 L의 THF에 도입하고, -70℃로 냉각시키고, 235 mL의 n-BuLi(헥산 중의 1.6 M, 370 mmol)을 적가하였다. 1시간 후, 250 mL의 THF 중의 103 g의 I₂(406 mmol)를 적가하고, 이 혼합물을 -70℃에서 추가로 2시간 동안 교반하고, 0℃로 가온하고, 50 mL(644 mmol)의 NaHSO₃ 수용액(w = 39%)을 가하여 켄칭하였다.

상들을 분리하고, 수성 상을 MTB로 1회 추출하였다. 합친 유기 상을 포화된 염화 나트륨 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하고(SiO₂, 헵탄), 아이소프로판올로부터의 재결정화에 의해 추가로 정제하여, 황색 고체로서 1-요오도-4-브로모나프탈렌을 수득하였다.

합성 실시예 2: 1- 브로모 -4-(4-n- 프로필페닐에틴일 )나프탈렌

15.3 g(43.6 mmol)의 1-요오도-4-브로모나프탈렌 및 7.25 g(5.3 mmol)의 4-n-프로필페닐아세틸렌을 초기에 200 mL의 NEt₃에 도입하고, 170 mg(0.9 mmol)의 구리(I) 요오다이드 및 600 mg(0.9 mmol)의 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드를 가하고, 이 혼합물을 30분 동안 환류시켰다. 이 배취를 냉각시키고, 물 및 헵탄을 가하고, 상들을 분리하였다. 유기 상을 포화된 염화 나트륨 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하고(SiO₂, 헵탄), 아이소프로판올로부터의 재결정화에 의해 추가로 정제하였다.

합성 실시예 3: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-(Z-1,2- 다이플루오로 -2- 트라이에틸실릴에틸렌일 )나프탈렌

4.9 g(13.2 mmol)의 1-브로모-4-(4-n-프로필페닐에틴일)나프탈렌을 초기에 100 mL의 THF에 도입하고, -70℃로 냉각시키고, 9 mL의 nBuLi(헥산 중의 1.6 M, 14.3 mmol)을 적가하였다. 1시간 후, 4 g(19.6 mmol)의 순수한 1,1,2-트라이플루오로트라이에틸실릴에탄을 가하고, 이 배취를 RT로 밤새도록 가온한 후, 반-포화된 암모늄 클로라이드 용액을 가하여 켄칭하였다. 이 배취를 MTB로 희석하고, 상들을 분리하였다. 수성 상을 MTB로 추출하고, 합친 유기 상을 포화된 염화 나트륨 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다(SiO₂, 헵탄 → 헵탄/MTB = 10:1).

합성 실시예 4: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-(E-1,2- 다이플루오로에틸렌일 )나프탈렌

이전 단계로부터 수득된 생성물(13.2 mmol)을 초기에 100 mL의 THF 및 5 mL의 물에 도입하고, 13 mL의 테트라부틸암모늄 플루오라이드 용액(THF 중의 1M, 13 mmol)을 가했다. 이 배취를 RT로 밤새도록 교반하고, 반-포화된 염화 나트륨 용액 및 MTB를 가하여 켄칭하였다. 상들을 분리하고, 유기 상을 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다(SiO₂, 헵탄).

합성 실시예 5: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-(Z-1,2- 다이플루오로 -2- 요오도에틸렌일 )나프탈렌

이전 단계로부터 수득된 생성물(6 mmol)을 초기에 55 mL의 THF에 도입하고, -70℃로 냉각시키고, 4.3 mL의 n-BuLi(헥산 중의 1.6 M, 6.8 mmol)을 적가하였다. 1시간 후, 15 mL의 THF 중의 1.9 g(7.5 mmol)의 요오드를 가하고, 이 혼합물을 -60℃로 1시간 동안 교반하였다. 후속적으로, 이 배취를 0℃로 가온하고, 물을 가하여 켄칭하였다. 이어서, 1 g(4 mmol)의 나트륨 티오설페이트 5수화물 및 MTB를 가하고, 상들을 분리하였다. 수성 상을 MTB로 추출하고, 합친 유기 상을 포화된 염화 나트륨 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다(SiO₂, 헵탄).

합성 실시예 6: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(4- 트라이플루오로메틸페닐 )에틸렌일]나프탈렌

2.48 mmol의 요오다이드 및 3.16 mmol의 보론산을 초기에 30 mL의 톨루엔에 도입하고, 15 mL의 물 및 4 mL의 EtOH 중의 0.6 g(2.28 mmol)의 Na₂CO₃을 가한 후, 150 mg(0.13 mmol)의 테트라키스(트라이페닐포스핀) 팔라듐(O)을 가했다. 이 배취를 16시간 동안 환류시키고, 냉각시키고, 상들을 분리하였다. 수성 상을 톨루엔으로 추출하고, 합친 유기 상을 포화된 염화 나트륨 용액으로 세척하고, 나트륨 설페이트 상에서 건조하고, 여과하고, 회전식 증발기 내에서 증발시켰다. 잔사를 칼럼 크로마토그래피로 정제하고(SiO₂, 헵탄), 헵탄/EtOH(20 : 1)로부터의 재결정화에 의해 추가로 정제하였다.

하기 실시예는 상기 합성 실시예 1 내지 6과 유사하게 제조된다.

합성 실시예 7: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(4-n- 부틸페닐 )에틸렌일]나프탈렌

실시예 6과 유사하게, 4-n-부틸페닐보론산을 사용하여 표제 화합물을 제조하였다.

합성 실시예 8: 1-(4-n- 프로필페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(3,4,5-트라이플루오로페닐)에틸렌일]나프탈렌

합성 실시예 9: 1-(4-n- 부틸페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(3,4,5- 트라이플루오로페닐 )에틸렌일]나프탈렌

합성 실시예 10: 1-(4-n- 부틸페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(4-n- 부틸페닐 )에틸렌일]나프탈렌(1)

합성 실시예 11: 1-(4-n- 부틸페닐에틴일 )-4-[E-1,2- 다이플루오로 -2-(2,3- 다이플루오로 -3- 에톡시페닐 )에틸렌일]나프탈렌

합성 실시예 12: 1,4- 비스 -[E-1,2- 다이플루오로 -2-(4-n- 부틸페닐 )에틸렌일]나프탈렌

합성 실시예 13: 4-(2-{4-[1,2- 다이플루오로 -2-(4-메틸나프탈렌-1-일)비닐]나프탈렌-1-일}-1,2- 다이플루오로비닐 )-2'- 플루오로 -4"- 펜틸 -[1,1';4',1"] 터페닐

합성 실시예 14

혼합물 실시예 1

하기 표에 제시된 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 M-1을 제조하였다. 화합물 (1)은 상기 합성 실시예 10으로부터 유래된 것이다.

이 혼합물은 마이크로파 영역에서의 적용분야, 특히 위상 변조기('위상 어레이')에 사용된다. 비교를 위해, M-1의 화합물 1 내지 14로부터, 성분(1)을 사용하지 않은 혼합물 C-1을 제조하였으며, 여기서 화합물 1 내지 14는 동일한 상대량으로 존재한다.

[표 1]

혼합물 M-1의 동조능(τ) 및 물질 품질은 비교 혼합물 C-1에 비해 개선되었다.

또한, 본원 명세서에 따른 본 발명의 실시양태의 추가의 조합 및 변형도 하기 특허청구범위로부터 발생할 수 있다.

Claims

하기 화학식 I의 화합물:

상기 식에서,
A¹ 내지 A⁵는 서로 독립적으로,
(a) 하기 구조식의 라디칼:

(b) 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌; 또는
(c) 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 추가로 대체될 수 있고 H가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 사이클로헥센일렌
을 나타내고,
상기 (a), (b) 및 (c)에서, 하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C_1O 알킬, C₁-C_1O 알콕시, 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C_1O 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있고,
A¹ 내지 A⁵ 중 적어도 하나의 라디칼은 상기 (a)에 따른 라디칼을 나타내고,
R¹ 및 R²는 각각 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 10의 할로겐화되거나 비치환된 알킬 라디칼, F 또는 CF₃를 나타내고,
Z²는 -C≡C- 또는
를 나타내고,
Y¹ 및 Y²는 서로 독립적으로, H, F 또는 C₁-C₁₀ 알킬을 나타내고,
Z¹ 및 Z⁵는 단일 결합을 나타내고,
m 및 n은 서로 독립적으로 0, 1 또는 2를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
A², A³ 및 A⁴ 중 적어도 하나의 기가 1,4-나프틸렌 라디칼 또는 1,4-안트라센일렌 라디칼을 나타내되, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C_1O 알킬, C₁-C_1O 알콕시, 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C_1O 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있는, 화합물.
제 1 항에 있어서,
화학식 I의 화합물이 1,4-나프틸렌 라디칼 또는 1,4-안트라센일렌 라디칼을 1개 또는 2개 함유하되, 이때 하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C_1O 알킬, C₁-C_1O 알콕시, 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C_1O 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있는, 화합물.
제 1 항에 있어서,
m 및 n이 0인 것을 특징으로 하는, 화합물.
제 1 항에 따른 화학식 I의 화합물을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
제 5 항에 있어서,
하기 화학식 II의 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 매질:

상기 식에서,
L¹¹은 R¹¹ 또는 X¹¹을 나타내고,
L¹²는 R¹² 또는 X¹²를 나타내고,
R¹¹ 및 R¹²는 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 17의 비불소화된 알킬 또는 비불소화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15의 비불소화된 알켄일, 비불소화된 알켄일옥시, 또는 비불소화된 알콕시알킬을 나타내고,
X¹¹ 및 X¹²는 서로 독립적으로, F, Cl, Br, -CN, -NCS, -SCN, -SF₅, 탄소수 1 내지 7의 불소화된 알킬 또는 불소화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 불소화된 알켄일, 불소화된 알켄일옥시 또는 불소화된 알콕시알킬을 나타내고,
p는 0 또는 1을 나타내고,
Z¹¹ 내지 Z¹³은 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,

는 서로 독립적으로,
(a) 하나 이상의 CH 기가 N으로 대체될 수 있는 1,4-페닐렌, 또는
(b) 1개 또는 2개의 비인접 CH₂ 기가 -O- 및/또는 -S-로 추가로 대체될 수 있고 H가 F로 대체될 수 있는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 사이클로헥센일렌
을 나타내고,
상기 (a) 및 (b)에서,
하나 이상의 H 원자는 또한, Br, Cl, F, CN, -NCS, -SCN, SF₅, C₁-C₁₀ 알킬, C₁-C₁₀ 알콕시 또는 단일- 또는 다중불소화된 C₁-C₁₀ 알킬 또는 알콕시 기로 대체될 수 있다.
제 5 항에 있어서,
상기 매질 중의 화학식 I의 화합물의 농도가 총 5 중량% 내지 95 중량% 범위인 것을 특징으로 하는, 액정 매질.
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제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질의 제조 방법으로서,
1종 이상의 화학식 I의 화합물을 1종 이상의 추가의 화합물 및 임의적으로 하나 이상의 첨가제와 혼합함을 특징으로 하는, 제조 방법.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고주파 기술용 부품(component).
제 11 항에 있어서,
상기 부품이, 하나 이상의 기능적으로 연결된 위상 변조기(phase shifter)인 것을 특징으로 하는, 부품.
삭제
제 11 항에 따른 부품을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 위상-제어된(phase-controlled) 그룹 안테나.
제 1 항에 있어서,
Y¹ 및 Y²가 모두 F인 것을 특징으로 하는, 화합물.