KR101720985B1 - 클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자 - Google Patents

클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101720985B1
KR101720985B1 KR1020117024272A KR20117024272A KR101720985B1 KR 101720985 B1 KR101720985 B1 KR 101720985B1 KR 1020117024272 A KR1020117024272 A KR 1020117024272A KR 20117024272 A KR20117024272 A KR 20117024272A KR 101720985 B1 KR101720985 B1 KR 101720985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
compound
carbon atoms
alkyl
fluorine
Prior art date
Application number
KR1020117024272A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120022772A (ko
Inventor
야스히로 하세바
타카후미 쿠니노부
Original Assignee
제이엔씨 주식회사
제이엔씨 석유 화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이엔씨 주식회사, 제이엔씨 석유 화학 주식회사 filed Critical 제이엔씨 주식회사
Publication of KR20120022772A publication Critical patent/KR20120022772A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101720985B1 publication Critical patent/KR101720985B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
    • C09K19/586—Optically active dopants; chiral dopants
    • C09K19/588—Heterocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/0403—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit the structure containing one or more specific, optionally substituted ring or ring systems
    • C09K2019/0411—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit the structure containing one or more specific, optionally substituted ring or ring systems containing a chlorofluoro-benzene, e.g. 2-chloro-3-fluoro-phenylene-1,4-diyl
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0466—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the linking chain being a -CF2O- chain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

큰 굴절율 이방성, 큰 유전율 이방성 및 낮은 융점을 갖는 화합물 및 넓은 액정상 온도 범위, 큰 유전율 이방성, 큰 굴절율 이방성 및 광학적으로 등방성 액정상을 갖는 액정 매체가 개시된다. 특히, 클로로벤젠 고리를 갖는 액정 화합물 및 액정 화합물과 키랄성 제제를 함유하며 광학적으로 등방성 액정상을 보이는 액정 매체가 개시된다.

Description

클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자{CHLOROBENZENE DERIVATIVE, OPTICALLY ISOTROPIC LIQUID CRYSTAL MEDIUM, AND OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 광학 소자용 재료로서 유용한 액정 화합물, 액정 매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 큰 유전율 이방성, 굴절률 이방성을 갖고 융점이 낮은 화합물 및 넓은 액정상 온도 범위, 큰 유전율 이방성, 굴절률 이방성을 갖는 액정 매체에 관한 것이다. 또한 상기 액정 매체를 사용한 광학 소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 넓은 폭의 온도 범위에서 사용 가능하고, 저전압 구동이 가능하며 고속의 전기 광학 응답을 얻을 수 있는 광학 소자에 관한 것이다.
액정 조성물을 이용한 액정 표시 소자는 시계, 전자계산기, 워드프로세서 등의 디스플레이 장치에 널리 이용되고 있다. 상기 액정 표시 소자는 액정 화합물의 굴절률 이방성, 유전율 이방성 등을 이용한다. 상기 액정 표시 소자에 있어서 동작 모드로서는 예를 들어 1매 이상의 편광판을 이용하여 표시하는 PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), BTN(Bistable twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(opticallycompensated bend), IPS(in-plane switching), VA(vertical alignment) 등이 알려져 있다. 또한 최근들어, 광학적으로 등방성의 액정상에 있어서 전기장을 인가하여 전기 복굴절을 발현시키는 모드도 활발히 연구되고 있다(특허 문헌 1-9 및 비특허 문헌1-3 참조).
더욱이, 광학적으로 등방성인 액정상의 하나인 블루상에 있어서 전기 복굴절을 이용한 파장 가변 필터, 파면 제어 소자, 액정 렌즈, 수차 보정 소자, 개구 제어 소자, 광헤드 장치 등이 제안되어 있다(특허 문헌 10-12 참조). 소자의 구동 방식에 근거하여 PM(passive matrix)과 AM(active matrix)으로 분류될 수 있다. PM(passive matrix)은 스태틱(static)과 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은 TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다.
상기와 같은 액정 표시 소자는 적절한 물성을 갖는 액정 조성물을 함유한다. 상기 액정 표시 소자의 특성을 향상시키기 위해 상기 액정 조성물이 적절한 물성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 액정 조성물의 성분인 액정 화합물에 필요한 일반적 물성은 다음과 같다.
(1) 화학적, 물리적으로 안정할 것
(2) 높은 투명점(액정상-등방상의 상전이 온도)을 가질 것
(3) 액정상(네마틱상, 콜레스테릭상, 스메크틱상, 블루상 등의 광학적으로 등방성인 액정상 등)의 하한 온도가 낮을 것
(4) 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수할 것
(5) 적절한 크기의 유전율 이방성을 가질 것
(6) 적절한 크기의 굴절률 이방성을 가질 것 등이다.
특히, 광학적으로 등방성인 액정상에 있어서는 유전율 이방성과 굴절률 이방성이 큰 액정 화합물을 사용하는 것이 구동 전압 저감의 관점에서 바람직하다.
(1)과 같이 화학적, 물리적으로 안정한 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물을 액정 표시 소자에 사용하는 경우 전압 유지율을 높게 할 수 있다. 또한, (2) 및 (3)과 같이 높은 투명점 혹은 액정상이 낮은 하한 온도를 갖는 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물에서는 네마틱상이나 광학적으로 등방성인 액정상의 온도 범위를 넓게 유지하는 것이 가능하게 되며, 넓은 온도 범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 액정 화합물은 단일의 화합물에서는 곤란한 특성을 발현시키기 위해서 다른 다수의 액정 화합물과 혼합하여 조제한 액정 조성물로서 사용되는 것이 일반적이다. 따라서, 액정 표시 소자에 사용되는 액정 화합물은 (4)와 같이 다른 액정 화합물 등과의 상용성이 양호한 것이 바람직하다. 최근, 예를 들면 콘트라스트, 표시용량, 응답시간 등과 같은 표시 성능 특성들이 보다 높은 액정 표시 소자가 요구되고 있다. 더욱이 사용되는 액정 재료로서 구동 전압이 낮은 액정 조성물이 요구되고 있다. 또한, 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동시키는 광학 소자를 저전압에서 구동시키기 위해서는 유전율 이방성 및 굴절률 이방성이 큰 액정 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 화합물과 유사한 클로로벤젠 유도체가 큰 유전율 이방성 및 큰 굴절률 이방성을 갖는 것에 대하여 보고가 있지만(특허 문헌 13 참조), 본 발명의 클로로벤젠 부위를 갖는 화합물을 언급하는 기재는 없으며, 본 발명의 화합물의 우수한 특성을 인식하는 기재도 없다. 또한, 특허 문헌 1-3 및 비특허 문헌 1-3에 개시된 광학적으로 등방성인 고분자/액정 복합재료에서는 소자의 동작에 요구되는 전압이 높다. 특허 문헌 4-9를 참조하면, 동작 전압의 저하가 가능한 광학적으로 등방성인 액정 조성물 및 고분자/액정 복합재료가 개시되고 있으나, 본 출원의 클로로벤젠 부위를 갖는 화합물을 함유하는 광학적으로 등방성인 액정 조성물 및 고분자/액정 복합재료에 대하여 개시하고 있지는 않다.
[선행기술문헌]
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 공보 제2003-327966호
특허 문헌 2: 국제 공개 공보 제2005/90520호
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 공보 제2005-336477호
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 공보 제2006-89622호
특허 문헌 5: 일본 특허 공개 공보 제2006-299084호
특허 문헌 6: 일본 특허 공표 공보 제2006-506477호
특허 문헌 7: 일본 특허 공표 공보 제2006-506515호
특허 문헌 8: 국제 공개 공보 제2006/063662호
특허 문헌 9 : 일본 특허 공개 공보 제2006-225655호
특허 문헌 10 : 일본 특허 공개 공보 제2005-157109호
특허 문헌 11 : 국제 공개 공보 제2005/80529호
특허 문헌 12 : 일본 특허 공개 공보 제2006-127707호
특허 문헌 13 : 국제 공개 공보 제1998/023561호
비특허 문헌 1: Nature Materials, 1, 64, (2002)
비특허 문헌 2: Adv. Mater., 17, 96, (2005)
비특허 문헌 3: Journal of the SID, 14, 551, (2006)
본 발명의 제1의 목적은 열, 광 등에 대하여 안정성을 가지며 큰 굴절률 이방성, 큰 유전율 이방성을 갖는 한편, 융점이 낮은 액정 화합물을 제공하는 것이다. 제2의 목적은 열, 광 등에 대하여 안정성을 가지며, 넓은 액정상 온도 범위, 큰 굴절률 이방성, 큰 유전율 이방성을 갖고 광학적으로 등방성인 액정상을 갖는 액정 매체를 제공하는 것이다. 제3의 목적은 상기 액정 매체를 포함하고, 넓은 온도 범위에서 사용 가능하며 짧은 응답 시간, 높은 콘트라스트 및 낮은 구동 전압을 갖는 각종 광학 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 이하에 개시되는 바와 같은 액정 화합물, 액정 매체(액정 조성물 또는 고분자/액정 복합체) 및 상기 액정 매체를 함유하는 광학 소자 등을 제공한다.
[1] 화학식 (1)로 표시되는 화합물
Figure 112011080484943-pct00001
화학식 (1)에 있어서 R1은 수소 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2- 는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 및 임의의 -CH2-가 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환된 알킬기 중의 임의의 수소는 할로겐 또는 탄소수 1~3의 알킬로 치환될 수 있고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6은 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O- 이지만 적어도 하나는 -CF2O-이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF5 또는 임의의 수소원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1~3의 알킬이고, 상기 알킬에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C- 에 의해 치환될 수도 있고; l, m, n, o 및 p는 각각 독립하여 0 또는 1이고, 1≤l+m+n+o+p≤2이다.
[2] 상기 화학식 (1)에 있어서, R1이 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2 이고, 여기서 v는 0 또는 1~19의 정수이고; X1이 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3 , -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2 , -CH2CF3 , -CF2CF3 , -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3, 또는 -CH=CHCF2CF3 인 [1]에 기재된 액정 화합물.
[3] 화학식 (1)에 있어서 R1이 탄소수 1~20의 알킬 또는 탄소수 2~21의 알케닐인 [1] 또는 [2]에 기재된 액정 화합물.
[4] 화학식 (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5) 또는 (1-6)으로 표시되는 [1] 내지 [3]에 기재된 액정 화합물
Figure 112011080484943-pct00002
상기 화학식들에서, R1이 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2 이고, 여기서 v는 0 또는 1~19의 정수이고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6는 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O- 이지만, 적어도 하나는 -CF2O- 이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1이 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 또는 -CH=CHCF2CF3 이다.
[5] 화학식 (1-1-1), (1-1-2), (1-2-1), (1-2-2) (1-3-1), (1-3-2), (1-4-2), (1-4-3), (1-5-3) 또는 (1-6-2)로 표시되는 [4]에 기재된 액정 화합물
Figure 112011080484943-pct00003
상기의 화학식들에서, R1은 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2이고, 여기서 v는 0 또는 1~19의 정수이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1는 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 또는 -CH=CHCF2CF3 이다.
[6] 상기 화학식 (1-1-2), (1-2-2), (1-4-3) 또는 (1-5-3)로 표시되는 [4]에 기재된 액정 화합물
[7] L1 이 수소인 [1] 내지 [6]에 기재된 액정 화합물
[8] L1 이 불소인 [1] 내지 [6]에 기재된 액정 화합물
[9] L4 및 L5가 함께 불소이고, X1이 불소, 염소, -OCF3 또는 -CF3인 [1] 내지 [8]에 기재된 액정 화합물
[10] 화학식 (1-4-3-1), (1-1-2-1), (1-5-3-1), (1-2-2-1) 또는 (1-6-2-1)로 표시되는 액정 화합물
Figure 112011080484943-pct00004
상기 화학식들에서, R1은 탄소수 1~20의 알킬 또는 탄소수 2~20의 알케닐이다.
[11] [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 화합물 및 키랄성 제제를 함유하고, 광학적으로 등방성인 액정상을 발현하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
[12] 화학식 (2), (3) 및 (4)로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [11]에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00005
상기 화학식들에 있어서 R2는 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X2는 불소, 염소 -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2 또는 -OCF2CHFCF3 이고; 고리 B1, 고리 B2 및 고리 B3는 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고; Z7 및 Z8은 각각 독립하여 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L6 및 L7은 각각 독립하여 수소 또는 불소이다.
[13] 화학식 (5)로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [11]에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00006
상기 화학식 (5)에 있어서, R3은 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X3은 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 C1, 고리 C2 및 고리 C3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고; Z9는 -(CH2)2-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L8 및 L9는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; r은 1 또는 2이고, s는 0 또는 1이고, r+s=0, 1 또는 2이다.
[14] 화학식 (6)으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는[11]에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00007
상기 화학식 (6)에 있어서 R4 및 R5는 각각 독립하여, 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2-는 -O- 로 치환될 수 있고; 고리 D1, 고리 D2, 및 고리 D3은 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이고; Z10은 -C≡C-, -COO-, -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 단결합이다.
[15] [13]에 기재된 화학식 (5)로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [12]에 기재된 액정 조성물
[16] 화학식 (6)으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [12]에 기재된 액정 조성물
[17] 화학식 (6)으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [13]에 기재된 액정 조성물
[18] 화학식 (7), (8), (9) 및 (10) 각각으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [11]에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00008
상기의 화학식들에 있어서, R6은 탄소수 1~10의 알킬, 탄소수 2~10의 알케닐 또는 탄소수 2~10의 알키닐이고, 상기 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X4는 불소, 염소, -SF5, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2, 또는 -OCF2CHFCF3이고; 고리 E1, 고리 E2, 고리 E3 및 고리 E4은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고; Z11, Z12 및 Z13은 각각 독립하여 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이다. 단 고리 E1, 고리 E2, 고리 E3 및 고리 E4의 어느 하나가 3-클로로-5-플루오로-1,4-페닐렌인 경우에는 Z11, Z12 및 Z13은 -CF2O-는 아니며; L10 및 L11은 각각 독립하여 수소 또는 불소이다.
[19] 화학식(11)로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 [11]에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00009
상기 화학식 (11)에 있어서, R7은 탄소수 1~10의 알킬, 탄소수 2~10의 알케닐 또는 탄소수 2~10의 알키닐이고, 상기 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X5는 -C≡N, -N=C=S 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 F1, 고리 F2 및 고리 F3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고; Z14는 -(CH2)2-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L12 및 L13은 독립하여 수소 또는 불소이고; aa는 0, 1 또는 2이고, ab는 0 또는 1이고, aa+ab는 0, 1 또는 2이다.
[20] 적어도 하나의 산화 방지제 및/또는 자외선 흡수제를 포함하는 [11] 내지 [19]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
[21] 광학적으로 등방성인 액정상이 2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 [11] 내지 [20]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
[22] 광학적으로 등방성인 액정상이 2색 이상의 회절광을 나타내는 [11] 내지 [20]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
[23] 액정 조성물이, 키랄 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도와의 차이가 3 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 [21] 또는 [22]에 기재된 액정 조성물
[24] 액정 조성물이, 키랄 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도와의 차이가 5 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 [21] 또는 [22]에 기재된 액정 조성물
[25] 액정 조성물이, 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도와의 차이가 3 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 [21] 또는 [22]에 기재된 액정 조성물
[26] 액정 조성물의 총 중량에 대하여 키랄성 제제의 비율이 1 내지 40중량%인 [11] 내지 [25]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
[27] 액정 조성물의 총 중량에 대하여 키랄성 제제의 비율이 5 내지 15중량%인 [11] 내지 [25]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
[28] 70 내지 -20℃의 어느 온도에 있어서 키랄 네마틱상을 나타내고, 상기 온도 범위의 적어도 일부에 있어서 나선 피치가 700nm이하인 [26] 또는 [27]에 기재된 액정 조성물
[29] 키랄성 제제로서 화학식 (K1) 내지 (K5)의 각각으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 [26] 내지 [28]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00010
상기 화학식 (K1) 내지 (K5)에 있어서, RK는 독립하여 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2- 는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 중의 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; A는 독립하여 방향족성 혹은 비방향족성의 3~8원 고리 또는 탄소수 9이상의 축합 고리이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고, 이들 고리의 -CH2- 는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=으로 치환될 수 있고; B는 독립하여 수소, 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬, 탄소수 1~3의 할로알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3~8원 고리 또는탄소수 9이상의 축합 고리 이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고,-CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=으로 치환될 수 있고; Z는 독립하여 단결합, 탄소수 1~8의 알킬렌이지만, 임의의 -CH2-는-O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH2CH2-이고; mK는 1 내지 4의 정수이다.
[30] 키랄성 제제로서 화학식 (K2-1) 내지 (K2-8), (K4-1) 내지 (K4-6) 및 (K5-1) 내지 (K5-3)의 각각으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 [26] 내지 [28]의 어느 한 항에 기재된 액정 조성물
Figure 112011080484943-pct00011
Figure 112011080484943-pct00012

Figure 112011080484943-pct00013
Figure 112011080484943-pct00014
상기 화학식들에 있어서,RK는 독립하여 탄소수 3~10의 알킬이고, 상기 알킬 중의 고리 에 인접하는 -CH2-는 -O-로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2-는、-CH=CH-로 치환될 수도 있다.
[31] [11] 내지 [30]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물과 중합성 모노머를 포함하는 혼합물
[32] 상기 중합성 모노머가 광중합성 모노머 또는 열중합성 모노머인 [31]에 기재된 혼합물
[33] [31] 또는 [32]에 기재된 혼합물을 중합하여 얻어지는, 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 소자에 사용되는 고분자/액정 복합재료
[34] [31] 또는 [32]에 기재된 혼합물을 비액정 등방상 또는 광학적으로 등방성인 액정상에서 중합시켜 얻어지는 [33]에 기재된 고분자/액정 복합재료
[35] 고분자/액정 복합재료에 포함되는 고분자가 메소겐 부위를 갖는, [33] 또는 [34]에 기재된 고분자/액정 복합재료
[36] 고분자/액정 복합재료에 함유된 고분자가 가교 구조를 갖는, [33] 내지 [35]의 어느 하나에 기재된 고분자/액정 복합재료
[37] 액정 조성물의 비율이 60~99중량%이고, 고분자의 비율이 1~40중량%인, [33] 내지 [36]의 어느 하나에 기재된 고분자/액정 복합재료
[38] 한 쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되고, 기판 사이에 배치된 액정 매체 및 상기 전극을 매개하여 상기 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비한 광학 소자로서, 상기 액정 매체가 [26] 내지 [30]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물 또는 [33] 내지 [37]의 어느 하나에 기재된 고분자/액정 복합재료인 광학 소자
[39] 한 쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되고, 적어도 한편이 투명한 한 벌의 기판, 상기 기판사이에 배치된 액정 매체 및 상기 기판의 외측에 배치된 편광판을 갖고, 상기 전극을 매개하여 상기 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비한 광학 소자로서, 상기 액정 매체가 [26] 내지 [30]의 어느 하나에 기재된 액정 조성물 또는 [33] 내지 [37]의 어느 하나에 기재된 고분자/액정 복합재료인 광학 소자
[40] 한 벌의 기판의 적어도 한 쪽의 기판 상에 있어서, 적어도 2방향으로 전계를 인가할 수 있도록 전극이 구성되는 [39]에 기재된 광학 소자
[41] 상호 평행하게 배치된 한 벌의 기판의 한 편 또는 양편에 적어도 2방향으로 전계를 인가할 수 있도록 전극이 구성되는 [39]에 기재된 광학 소자
[42] 전극이 매트릭스상으로 배치되어 화소 전극을 구성하고, 각 화소가 액티브 소자를 구비하고 상기 액티브 소자가 박막 트랜지스터(TFT)인 [38] 내지 [41]의 어느 하나에 기재된 광학 소자
본 발명에 있어서 액정 화합물이란 메소겐을 갖는 화합물을 나타내고, 액정상을 갖는 화합물에 한정되지 않는다. 액정 매체란 액정 조성물 및 고분자/액정 복합체의 총칭이다. 또한, 광학 소자란 전기 광학 효과를 이용하여 광변조나 광스위칭 등의 기능을 수행하는 각종 소자를 가리킨다. 예를 들면, 표시소자(액정 표시 소자), 광통신 시스템, 광정보 처리나 각종의 센서시스템에 사용되는 광변조소자를 들 수 있다. 광학적으로 등방성인 액정 매체에의 전압인가에 의한 굴절율 변화를 이용한 광변조에 대하여는 커효과(Kerr effect)가 알려져 있다. 커효과란 전기 복굴절값 △n(E)이 전기장 E의 자승에 비례하는 현상이고, 커효과를 나타내는 재료에서는 △n(E)=KλE2가 성립한다(K:커 계수(커정수), λ:파장). 여기서, 전기 복굴절값이란 등방성 매체에 전계를 인가할 때에 유기되는 굴절률 이방성 값이다.
본 출원의 명세서에 있어서 용어의 사용 방법은 다음과 같다. 액정 화합물은네마틱상, 스메크틱상 등의 액정상을 갖는 화합물 및 액정상을 갖지 않지만 액정 조성물 성분으로서 유용한 화합물의 총칭이다. 키랄성 제제 광학 활성 화합물이고, 액정 조성물에 소망의 비트러전 분자 배열을 부여하기 위하여 첨가된다. 액정 표시 소자는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. 액정 화합물, 액정 조성물, 액정 표시 소자를 각각 화합물, 조성물, 소자라고 약칭하는 경우도 있다. 또한, 예를 들면 액정상의 상한 온도는 액정상-등방상의 상전이 온도이고, 간단히 투명점 또는 상한 온도라고 약칭할 수 있다. 액정상의 하한 온도를 간단히 하한 온도라고 약칭할 수 있다. 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 화합물 (1)이라고 약칭할 수도 있다. 상기의 약기는 화학식 (2)등으로 표시되는 화합물에도 적용할 수 있다. 화학식 (1) 내지 화학식 (11)에 있어서, 육각형으로 둘러싼 B, D, E 등의 기호는 각각 고리 B, 고리 D, 고리 E등에 대응한다. 백분율로 표시한 화합물의 함량은 조성물의 총 중량에 기준으로 한 중량 백분율(중량%)이다. 고리 A1, Y1, B등 복수의 동일한 기호를 동일 식 또는 다른 식으로 기재하였지만, 이들은 각각 동일할 수 있고 상이할 수도 있다.
"임의의"는 위치 뿐만 아니라 개수 역시 임의인 것을 나타내지만, 개수가 0인 경우를 포함하지는 않는다. "임의의 A가 B, C 또는 D로 치환될 수도 있다"라는 표현은 임의의 A가 B로 치환되는 경우, 임의의 A가 C로 치환되는 경우 및 임의의 A가 D로 치환되는 경우에 외에도 복수의 A가 B 내지 D 중 적어도 두개로 치환되는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, 임의의 -CH2-가 -O- 또는 -CH=CH-로 치환될 수 알킬에는 알킬, 알케닐, 알콕시, 알콕시알킬, 알콕시알케닐, 알케닐옥시알킬 등이 포함된다. 또한, 본 발명에 있어서 연속하는 두개의 -CH2-가 -O-로 치환되어서 -O-O-과 같이 되는 것은 바람직하지 않다. 그리고, 알킬에 있어서 말단의 -CH2-가 -O-로 치환되는 것도 바람직하지 않다. 이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 화학식 (1)로 표시되는 화합물에 있어서 말단기, 고리 및 결합기 등에 관하여 바람직한 예도 서술한다.
본 발명에 따른 액정 화합물은 열, 광 등에 대한 안정성, 큰 굴절률 이방성, 큰 유전율 이방성을 갖는 한편, 융점이 낮다. 융점이 낮은 것에 기인하여 액정 조성물 중 있어서 당해 화합물의 높은 함유율이 가능하게 된다. 액정 조성물은 열, 광 등에 대한 안정성과 광학적으로 등방성인 액정상의 높은 상한 온도 및 낮은 하한 온도를 나타내고 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 소자에 있어서 낮은 구동 전압을 갖는다. 본 발명에 따른 고분자/액정 복합재료는 광학적으로 등방성의 액정상을 갖는 것이어서, 광학적으로 등방성의 액정상의 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도를 나타내고, 광학적으로 등방성의 액정상에서 구동되는 소자에 있어서 낮은 구동 전압을 갖는다. 본 발명에 따른 광학적으로 등방성의 액정상에서 구동되는 광학 소자는 사용가능한 넓은 온도 범위, 짧은 응답 시간, 높은 콘트라스트 비 및 낮은 구동 전압을 갖는다.
상술한 본 발명의 이점들은 본 명세서에 포함되는 하기의 상세한 설명 및 도면들로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예 6, 7, 11 및 14에서 사용한 빗형 전극기판을 나타낸다.
도 2는 실시예 8, 9, 12 및 15에서 사용한 광학계를 나타낸다.
1-1. 화합물(1)
본 발명에 따른 액정 화합물은 화학식 (1)로 표시되는 화합물이고, 본 발명에 따른 광학적으로 등방성인 액정상을 갖는 액정 조성물은 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 성분 A로서 함유한다. 본 발명에 따른 액정 조성물의 제1의 양태는 상기 성분 A만의 조성물, 또는 성분 A와 본 명세서 중에서 특별히 성분명을 표시하지 않은 기타 성분을 함유하는 조성물이다. 먼저, 화학식 (1)로 표시되는 화합물에 대하여 설명한다.
Figure 112011080484943-pct00015
상기 화학식 (1)에 있어서, R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 중 및 알킬 중의 임의의 -CH2-가 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환된 기 중의 임의의 수소는 할로겐 또는 탄소수 1~3의 알킬로 치환될 수도 있다.
예를 들면, CH3(CH2)3-에 있어서 임의의 -CH2-가 -O-, -S- 또는 -CH=CH-로 치환된 기의 예로서, CH3(CH2)2O-, CH3-O-(CH2)2-, CH3-O-CH2-O-, CH3(CH2)2S-, CH3-S-(CH2)2-, CH3-S-CH2-S-, CH2=CH-(CH2)3-, CH3-CH=CH-(CH2)2-, CH3-CH=CH-CH2O-, CH3CH2C≡C-등을 들 수 있다. 예를 들면, CH3(CH2)3- 또는 CH3(CH2)3-에 있어서 임의의 -CH2-을 -O-, -C≡C- 또는 -CH=CH-로 치환된 기 중의 임의의 수소가 할로겐으로 치환된 기의 예로서 ClCH2(CH2)3-, CF2=CH-(CH2)3-, CH2F(CH2)2O-, CH2FCH2C≡C-를 들 수 있다.
알케닐에 있어서 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. -CH=CHCH3, -CH=CHC2H5, -CH=CHC3H7, -CH=CHC4H9, -C2H4CH=CHCH3 및 -C2H4CH=CHC2H5와 같은 기수 위치에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서 트랜스 배치가 바람직하다. -CH2CH=CHCH3, -CH2CH=CHC2H5 및 -CH2CH=CHC3H7와 같은 우수 위치에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서는 시스 배치가 바람직하다. 바람직한 입체배치를 갖는 알케닐 화합물은 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위을 갖는다. (Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109 및 Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327 참조). 또한, 알케닐기의 위치는 벤젠 고리와 공명을 이루지 않은 위치가 바람직하다.
알킬로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알킬의 구체적인 예로서 -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H9, -C5H11, -C6H13, -C7H15, -C8H17, -C9H19, -C10H21, -C11H23, -C12H25, -C13H27,-C14H29 및 -C15H31를 들 수 있다.
알콕시로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알콕시의 구체적인 예로서 -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, -OC5H11, -OC6H13 및 -OC7H15, -OC8H17, -OC9H19, -OC10H21, -OC11H23, -OC12H25, -OC13H27 및 -OC14H29를 들 수 있다.
알콕시 알킬로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알콕시알킬의 구체적인 예로서 -CH2OCH3, -CH2OC2H5, -CH2OC3H7, -(CH2)2-OCH3, -(CH2)2-OC2H5, -(CH2)2-OC3H7, -(CH2)3-OCH3, -(CH2)4-OCH3 및 -(CH2)5-OCH3 을 들 수 있다.
알케닐로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알케닐의 구체적인 예로서 -CH2CH=CH2, -CH2CH=CHCH3, -(CH2)2-CH=CH2,-CH2CH=CHC2H5,-(CH2)2-CH=CHCH3, 및 -(CH2)3-CH=CH2 를 들 수 있다.
알케닐옥시로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알케닐옥시의 구체적인 예로서 -OCH2CH=CH2, -OCH2CH=CHCH3 및 -OCH2CH=CHC2H5이다.
알키닐로서는 직쇄형 또는 분지형이어도 좋고, 상기 알키닐의 구체적인 예로서 -C≡CH, -C≡CCH3, -CH2C≡CH, -C≡CC2H5, -CH2C≡CCH3, -(CH2)2-C≡CH, -C≡CC3H7, -CH2C≡CC2H5, -(CH2)2-C≡CCH3 및 -C≡C(CH2)5를 들 수 있다.
R1는 화학식 (CHN-1) 내지 (CHN-6)로 표시되는 구조가 바람직하다. 여기서, R1a은 수소 또는 탄소수 1~20의 알킬이다. 보다 바람직하게는 (CHN-1) 또는 (CHN-2)로 표시되는 구조가 바람직하다.
Figure 112011080484943-pct00016
화학식 (1)에 있어서 Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6은 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O-이지만, 적어도 하나는 -CF2O-이다. 보다 바람직하게는, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6 중 하나만이 -CF2O-이다.
화학식 (1)에 있어서 L1, L2, L3, L4 및 L5은 독립하여 수소 또는 불소이다. L1이 수소인 경우는 융점이 낮고 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수하고, L1이 불소인 경우는 큰 유전율 이방성을 갖는다.
화학식 (1)에 있어서 X1은 할로겐 -C≡N, -N=C=S, -SF5 또는 임의의 수소원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1~3의 알킬이고, 상기 알킬에 있어서 임의의 -CH2-는-O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 치환될 수도 있다.
임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬의 구체적인 예로서 -CHF2, -CF3, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CF2)4-F 및 -(CF2)5-F 을 들 수 있다.
임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알콕시의 구체적인 예로서-OCHF2, -OCF3, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O-(CF2)4-F, 및 -O-(CF2)5-F 을 들 수 있다.
임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알케닐의 구체적인 예로서, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 및 -CH=CHCF2CF3를 들 수 있다.
바람직한 X1의 구체적인 예로서, 불소, 염소, -SF5, -CHF2, -CF3, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CF2)4-F, -(CF2)5-F, -OCHF2, -OCF3, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O-(CF2)4-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 및 -CH=CHCF2CF3를 들 수 있다.
보다 바람직한 X1의 예는 염소, -CF3, -CHF2, -OCF3 및 -OCHF2이다. 가장 바람직한 X1의 예는 불소, 염소, -CF3 및 -OCF3이다.
화학식 (1)에 있어서 l, m, n, o 및 p는 각각 독립하여 0 또는 1이고, 1≤l+m+n+o+p≤2이다.
화학식 (1)에 있어서 바람직한 예들은 화학식 (1-1) 내지 (1-6)으로 표시될 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00017

상기 화학식들에 있어서, R1은 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2이고, 여기서 v는 0 또는 1 내지 19의 정수이고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6은 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O-이나, 적어도 하나는 -CF2O-이고; L1, L2, L3, L4 및 L5은 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1은 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 또는 -CH=CHCF2CF3이다.
이들 중에서도 R1이 화학식 (CHN-1) 내지 (CHN-6)의 어느 하나로 표시되는 구조이고, R1a은 수소 또는 탄소수 1~20의 알킬이고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6은 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O-이나, 적어도 하나는 -CF2O-이고; L1, L2, L3, L4 및 L5은 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1는 불소, 염소, -CF3, -CHF2, -OCF3, -OCHF2, -OCH2F 또는 -C=C-CF3인 화합물이 보다 바람직하다.
화학식 (1-1) 내지 (1-6)로 표시되는 화합물에 있어서, 더욱 바람직하게는, 하기 화학식 (1-1-1) 내지 (1-1-3), (1-2-1) 내지 (1-2-3), (1-3-1) 내지 (1-3-3), (1-4-1) 내지 (1-4-3), (1-5-1) 내지 (1-5-3) 및 (1-6-1) 내지 (1-6-3)으로 표시되는 화합물이다이다. 이들의 중에서 화학식 (1-1-1), (1-1-2), (1-2-1), (1-2-2), (1-3-1), (1-3-2), (1-4-2), (1-4-3), (1-5-3) 및 (1-6-2)로 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다.
Figure 112011080484943-pct00018

Figure 112011080484943-pct00019
상기의 화학식들에 있어서, R1, L1, L2, L3, L4, L5 및 X1은 전술한 화학식(1-1) 내지 (1-6)에서와 동일한 의미를 갖는다.
1-2. 화합물(1)의 성질
본 발명에 사용되는 화합물(1)을 더욱 상세하게 설명한다. 화합물(1)은 클로로벤젠고리를 갖는 액정 화합물이다. 이러한 화합물은 소자가 통상 사용되는 조건하에서 물리적 및 화학적으로 극히 안정하고 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. 더욱이, 스메크틱상을 발현하기 어렵다. 상기 화합물을 함유하는 조성물은 소자가 통상 사용되는 조건하에서 안정적이다. 따라서, 조성물에 있어서 광학적으로 등방성인 액정상의 온도 범위를 넓히는 것이 가능하게 되고, 넓은 폭의 온도 범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 더욱이 상기 화합물은 유전율 이방성과 굴절률 이방성이 크기 때문에 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 조성물의 구동 전압을 낮추기 위한 성분으로서 유용하다.
화합물(1)의 l, m, n, o 및 p의 조합과 좌말단기 R1, 일번 우측의 벤젠 고리상의 기 및 그 치환 위치(L1, L2 및 X1) 혹은 결합기 Z1 내지 Z6를 적절하게 선택하는 것에 의해 투명점, 굴절률 이방성, 유전율 이방성 등의 물성을 임의로 조정하는 것이 가능하다. l, m, n, o 및 p의 조합, 좌말단기 R1, 우말단기 X1, 결합기 Z1~Z6, L1~L5의 종류가 화합물(1)의 물성에 부여하는 효과를 이하에서 설명한다.
일반적으로 l+m+n+o+p=2의 화합물은 투명점이 높고, l+m+n+o+p=1의 화합물은 융점이 낮다.
R1이 직쇄형일 때는 액정상의 온도 범위가 넓고 점도가 작다. R1이 분지형일 때는 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. R1이 광학활성기인 화합물은 키랄 도펀트로서 유용하다. R1이 광학활성기가 아닌 화합물은 조성물의 성분으로서 유용하다. R1이 알케닐인 경우, 바람직한 입체배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. 바람직한 입체배치를 갖는 알케닐화합물은 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위를 갖는다.
결합기 Z1 내지 Z6는 단결합 또는 -CF2O-이기 때문에 화학적으로 비교적 안정하고 비교적 열화를 일으키기 어렵다. 더욱이 결합기가 단결합인 때는 점도가 작다. 또한, 결합기가 -CF2O-인 때는 유전율 이방성이 크다.
우말단기 X1이 불소, 염소, -SF5, -CF3, -OCF3 또는 -CH=CH-CF3인 경우 유전율 이방성이 크다. X1이 불소, -OCF3 또는 -CF3인 때는 화학적으로 안정하다.
L1이 수소인 경우 융점이 낮고, 불소인 경우 유전율 이방성이 크다. L4 및 L5가 함께 불소인 경우 유전율 이방성이 매우 크다.
상술한 바와 같이, 고리 구조, 말단기, 결합기 등의 종류를 적당히 선택하는 것에 의해 목적하는 물성을 갖는 화합물을 얻을 수 있다.
1-3. 화합물(1)의 구체예
화합물(1)의 바람직한 예들은 화학식 (1-1) 내지 (1-6)으로 표시된다. 보다 바람직한 예는, 화학식 (1-1-1) 내지 (1-1-3), (1-2-1) 내지 (1-2-3), (1-3-1) 내지 (1-3-3), (1-4-1) 내지 (1-4-3), (1-5-1) 내지 (1-5-3), (1-6-1) 내지 (1-6-3)이다. 이들 중에서, 화학식 (1-1-1), (1-1-2), (1-2-1), (1-2-2), (1-3-1), (1-3-2), (1-4-2), (1-4-3), (1-5-3) 및 (1-6-2)이 보다 바람직하다. 구체적 화합물로서 하기 화학식 (1-1-1-a) 내지 (1-1-1-f), (1-1-2-a) 내지 (1-1-2-f), (1-2-1-a) 내지 (1-2-1-f), (1-2-2-a) 내지 (1-2-2-f), (1-3-1-a) 내지 (1-3-1-d), (1-3-2-a) 내지 (1-3-2-d), (1-4-2-a) 내지 (1-4-2-f), (1-4-3-a) 내지 (1-4-3-f), (1-5-3-a) 내지 (1-5-3-f), (1-6-2-a) 내지 (1-6-2-c)으로 표시한 화합물, 실시예 1 내지 11에서 기재한 화학식 (S1-11), (S2-1), (S3-1), (S4-1), (S5-1), (S6-1), (S7-1), (S8-1), (S9-1), (S10-1) 및 (S11-1)로 표시한 화합물을 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00020
Figure 112011080484943-pct00021
Figure 112011080484943-pct00022
Figure 112011080484943-pct00023

Figure 112011080484943-pct00024

Figure 112011080484943-pct00025
Figure 112011080484943-pct00026
Figure 112011080484943-pct00027

Figure 112011080484943-pct00028
Figure 112011080484943-pct00029

1-4. 화합물(1)의 합성
이어서, 화합물(1)의 합성에 대하여 설명한다. 화합물(1)은 유기합성화학 수법을 적절하게 조합시킴으로써 합성될 수 있다. 개시물에 목적하는 말단기, 고리 및 결합기를 도입하는 방법은, "유기합성"(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc), "유기 반응"(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), "유기 합성 총론"(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험화학강좌(丸善) 등에 기재되어 있다.
1-4-1. 클로로벤젠고리
1-브로모-3-클로로-5-플루오로벤젠, 3-클로로-5-플루오로페놀 등 클로로벤젠류는 시약으로서 구입하는 것이 가능하다.
1-4-2. 결합기 Z 1 ~Z 6 을 생성하는 방법
화합물(1)에 있어서 결합기 Z1~Z6을 생성하는 방법의 일 예는, 하기 화학반응식에 나타난 바와 같다. 하기의 화학반응식에 있어서 MSG1 또는 MSG2는 적어도 하나의 고리를 갖는 1가의 유기기이다. 하기의 화학 반응식에서 사용한 복수의 MSG1(또는 MSG2)는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 화합물(1A) 내지 (1J)는 화합물(1)에 상응한다.
Figure 112011080484943-pct00030
Figure 112011080484943-pct00031

이어서, 화합물(1)의 결합기 Z1~Z6에 대하여, 각 종 결합의 생성방법을 이하의 (I) 및(II) 목차에서 설명한다.
(I) 단결합의 생성
아릴붕산(20)과 공지의 방법으로 합성된 화합물(21)을 탄산염 수용액과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐과 같은 촉매의 존재 하에 반응시켜서 화합물(1A)를 합성한다. 화합물(1A)는 공지의 방법으로 합성된 화합물(22)에 n-부틸리튬을, 이어서 염화 아연을 반응시켜, 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐과 같은 촉매의 존재하에 화합물(21)을 반응시키는 것에 의하여도 합성될 수 있다.
(II) -CF2O-의 생성
화합물(22)에 n-부틸리튬을, 이어서 이산화탄소를 반응시켜서 카르본산(23)을 얻는다. 화합물(23)과 공지의 방법으로 합성된 페놀(25)을 DCC(1,3-디시클로헥실카르보디이미드)와 DMAP(4-디메틸아미노피리딘)의 존재 하에 탈수시켜서 -COO-를 갖는 화합물(24)을 합성한다. 상기의 방법에 의해 -OCO-을 갖는 화합물도 합성할 수 있다. 화합물(24)을 로손시약과 같은 유황화제로 처리하여 화합물(26)을 얻는다. 화합물(26)을 불화수소 피리딘 착체와 NBS(N-브로모숙신이미드)로 불소화하고, -CF2O-를 갖는 화합물(1B)을 합성한다(M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827 참조). 화합물(1B)은 화합물(26)을 (디에틸아미노)설퍼트리플루오라이드(DAST)로 불소화하여 합성될 수도 있다(W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768. 참조). 상기의 방법에 의해 -OCF2-를 갖는 화합물도 합성할 수 있다. Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.에 기재된 방법에 의해 이들의 결합기를 생성시키는 것도 가능하다.
1-4-4. 화합물(1)을 합성하는 방법
화학식 (1)로 표시되는 화합물을 합성하는 방법은 복수이고, 시판되는 시약에서 적절하게, 본 명세서의 실시예나, 관련 문헌, 서적등을 참고하여 합성하는 것이 가능하다.
2. 화합물(2)~(11)
본 발명의 제2의 태양에 따르면 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물인 성분 A에 하기에 표시한 성분 B, C, D 및 E에서 선택된 성분을 가함으로써 액정 조성물을 얻을 수 있다. 성분 A만의 조성물에 비해 구동 전압, 액정상 온도 범위, 굴절률 이방성값, 유전율 이방성값 및 점도 등을 자유로이 조정할 수 있다.
성분 A에 가하는 성분으로서, 상기 화학식(2), (3) 및 (4)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 B, 또는 상기 화학식 (5)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 C, 또는 상기 화학식 (6)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 D 또는 상기 화학식 (7) 내지 (10)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 E 또는 상기 화학식 (11)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 F를 혼합한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용되는 액정 조성물의 각 성분에 있어서, 각 원소의 동위 원소로 이루어지는 유연체에서도 그 물리특성에 큰 차이가 없으므로 사용할 수 있다.
상기 성분 B 중, 화학식 (2)로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식(2-1) 내지 (2-16), 화학식 (3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식(3-1) 내지 (3-112), 화학식 (4)로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식(4-1) 내지 (4-52)로 표시되는 화합물들을 각각 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00032

Figure 112011080484943-pct00033
Figure 112011080484943-pct00034
Figure 112011080484943-pct00035
Figure 112011080484943-pct00036
Figure 112011080484943-pct00037

Figure 112011080484943-pct00038
Figure 112011080484943-pct00039

상기 화학식들에 있어서, R2 및 X2는 상술한 바와 같다.
상술한 화학식 (2) 내지 (4)로 표시되는 화합물, 즉 성분 B는 유전율 이방성값이 정(正)이고, 열안정성이나 화학적안정성이 매우 우수하여 TFT용의 액정 조성물을 조제하는 경우에 사용될 수 있다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서 성분 B의 함유량은 액정 조성물의 총 중량에 대하여 1~99중량%의 범위가 적당하지만, 바람직하게는 10~97중량%, 보다 바람직하게는 40~95중량%이다.
상기 화학식 (5)로 표시되는 화합물 즉 성분 C 중의 바람직한 예로서 화학식(5-1) 내지 (5-62)로 표시되는 화합물들을 즐 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00040

Figure 112011080484943-pct00041
Figure 112011080484943-pct00042

상기 화학식들에 있어서, R3 및 X3은 상술한 바와 같다.
상기의 화학식 (5)로 표시되는 화합물, 즉 성분 C는 유전율 이방성값이 정이고 그 값이 매우 크다. 상기 성분 C를 함유시키는 것에 의해 조성물 구동 전압을 작게 할 수 있다. 또한, 점도의 조정, 굴절률 이방성값의 조정이 가능하며 액정상 온도 범위를 넓힐 수 있다.
성분 C의 함유량은 조성물 총 중량에 대해서 바람직하게는 0.1~99.9중량%의 범위, 보다 바람직하게는 10~97중량%의 범위, 더욱 바람직하게는40~95중량%의 범위이다. 또한, 후술하는 성분을 혼합하는 것에 의해 임계값 전압, 액정상 온도 범위, 굴절률 이방성값, 유전율 이방성값 및 점도 등을 조정할 수 있다.
화학식 (6)으로 표시되는 화합물(성분 D)의 바람직한 예로서, 화학식(6-1) 내지 (6-6)으로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00043
상기 화학식들에서 R4 및 R5는 상술한 바와 같다.
화학식 (6)으로 표시되는 화합물(성분 D)은 유전율 이방성값의 절대값이 작고, 중성에 가까운 화합물이다. 화학식 (6)으로 표시되는 화합물에 의해 투명점을 높게 하는 등의 광학적으로 등방성인 액정상의 온도 범위를 넓히는 효과 또는 굴절률 이방성 값의 조정효과를 얻을 수 있다.
성분 D로 표시되는 화합물의 함유량을 증가시키면 액정 조성물의 구동 전압이 높아지고, 점도가 낮게 될 수 있어, 상기 액정 조성물의 구동 전압의 요구값을 만족하는 한 함유량은 많을수록 바람직하다. TFT용의 액정 조성물을 조제하는 경우에 성분 D의 함유량은 조성물 총 중량에 대해서 바람직하게는 60중량%이하, 보다 바람직하게는 40중량%이하이다. 본 발명의 액정 조성물은 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 적어도 1종류를 0.1~99중량%의 비율로 함유하는 것이 우량한 특성을 발현하는데 있어 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물의 조제는 공지의 방법, 예를 들면 필요한 성분을 높은 온도에서 용해시키는 방법 등에 의해 조제될 수 있다.
3. 화합물(7)~(11)
본 발명의 제3의 태양은 성분 A에 후술하는 성분 E 및 성분 F에서 선택된 성분을 가하는 것에 의해 얻어지는 액정 조성물이다.
성분 A에 가하는 성분으로서 상기 화학식 (7), (8), (9) 및 (10)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 E 또는 상기 화학식 (11)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물로 이루어지는 성분 F를 혼합 한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 사용되는 액정 조성물의 각 성분은 각 원소의 동위 원소로 이루어지는 유연체이어도 그 물리적 특성에 큰 차이가 없다.
상기 성분 E 중 화학식 (7)로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식 (7-1) 내지 (7-8), 화학식 (8)로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식 (8-1) 내지 (8-26), 화학식 (9)로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식 (9-1) 내지 (9-22), 화학식 (10)으로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서 화학식 (10-1) 내지 (10-5)로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00044
Figure 112011080484943-pct00045
Figure 112011080484943-pct00046

Figure 112011080484943-pct00047

상기의 화학식들에 있어서, R6, X4는 상술한 바와 같으며, (F)는 수소 또는 불소를 나타내고, (F,Cl)은 수소 또는 불소 또는 염소를 나타낸다.
상기의 화학식 (7) 내지 (10)으로 표시되는 화합물, 즉 성분 E는유전율 이방성값이 정이면서 매우 크고, 열안정성이나 화학적 안정성이 매우 우수하므로 TFT 구동 등의 액티브 구동용의 액정 조성물을 조제하는 경우에 바람직하다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서 성분 E의 함유량은 액정 조성물의 총 중량에 대하여 1~99중량%의 범위가 바람직하지만, 바람직하게는 10~97중량%, 보다 바람직하게는 40~95중량%이다. 또한, 화학식 (6)으로 표시되는 화합물(성분 D)을 더 함유시키는 것에 의해 투명점 및 점도 조정이 가능하다.
화학식 (11)로 표시되는 화합물, 즉 성분 F의 바람직한 예로서, 화학식 (11-1) 내지 (11-37)로 표시되는 화합물들을 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00048
Figure 112011080484943-pct00049

상기 화학식들에 있어서, R7, X5, (F) 및 (F,Cl)은 상술한 바와 같다.
화학식 (11)로 표시되는 화합물, 즉 성분 F는 유전율 이방성값이 정이면서 그 값이 매우 크고, 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 소자들인 PDLCD, PNLCD, PSCLCD 등의 소자를 저구동 전압화 하는 경우에 주로 사용된다. 성분 F를 함유시키는 것에 의해 조성물의 구동 전압을 작게 할 수 있다. 또한, 점도의 조정, 굴절률 이방성값의 조정이 가능하며 액정상 온도 범위를 넓힐 수 있다. 더욱이 급준성의 개량을 위해서도 이용할 수 있다.
성분 F의 함유량은 조성물 전체 중량에 대해서 바람직하게는 0.1~99.9 중량%, 보다 바람직하게는 10~97중량%, 더욱 바람직하게는 40~95중량%의 범위이다.
4. 광학적으로 등방성의 액정상을 갖는 조성물
4.1. 광학적으로 등방성의 액정상을 갖는 조성물의 조성
본 발명의 제4의 태양은, 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 키랄성 제제를 포함하는 조성물이고, 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 광학 소자에 사용할 수 있는 액정 조성물이다. 상기 액정 조성물은 광학적 등방성의 액정상을 발현하는 조성물이다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물은 투명점이 낮고, 큰 유전율 이방성과 큰 굴절률 이방성을 갖기 때문에 그 함유량은 상기 키랄성 제제가 첨가되어 있지 않은 아키랄인 액정 조성물의 총 중량에 대하여 5~100중량% 일 수 있고, 바람직하게는 5~80중량%, 보다 바람직하게는 10~70중량%이다. 상기 액정 조성물의 총 중량에 대하여 키랄성 제제를 1~40중량% 함유하는 것이 바람직하고, 3~25중량% 함유하는 것이 더욱 바람직하고, 5~15중량% 함유하는 것이 가장 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 키랄성 제제를 함유하는 액정 조성물은 광학적으로 등방성의 액정상을 갖는 것이 용이하므로 바람직하다.
상기 액정 조성물에 함유되는 상기 키랄성 제제는 1종 혹은 2종 이상을 사용할 수도 있다.
4.2. 키랄성 제제
광학적으로 등방성의 액정 조성물이 함유하는 키랄성 제제로서 비틀림힘(Helical Twisting Power)이 큰 화합물이 바람직하다. 상기 비틀림힘이 큰 화합물은 소정의 피치를 얻기 위해서 필요한 첨가량을 적게할 수 있으므로, 구동 전압의 상승이 억제되어 실용적인 측면상 유리하다. 구체적으로, 하기 화학식 (K1) 내지 (K5)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112011080484943-pct00050
상기의 화학식 (K1) 내지 (K5)에 있어서, RK은 독립하여 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2-는-O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 중의 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; A는 독립하여 방향족성 혹은 비방향족성의 3~8원 고리, 또는 탄소수 9이상의 축합 고리이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고, -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=로 치환될 수 있고; B는 독립하여 수소, 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬, 탄소수 1~3의 할로알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3~8원 고리, 또는 탄소수 9이상의 축합 고리이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고, -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=로 치환될 수 있고; Z는 독립하여 단결합, 탄소수 1~8의 알킬렌이지만, 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH2CH2-이고; mK는 1~4이다.
이들 중에서도, 상기 액정 조성물에 첨가되는 상기 키랄성 제제로서, 화학식 (K2)에 포함되는 화학식 (K2-1) 내지 화학식 (K2-8), 화학식 (K4)에 포함되는 화학식 (K4-1) 내지 화학식 (K4-6) 및 화학식 (K5)에 포함되는 화학식 (K5-1) 내지 화학식 (K5-3)로 표시되는 화합물들이 바람직하다.
Figure 112011080484943-pct00051
Figure 112011080484943-pct00052
Figure 112011080484943-pct00053
Figure 112011080484943-pct00054
상기 화학식들에 있어서, RK은 독립하여 탄소수 3~10의 알킬이고, 상기 알킬 중 고리에 인접하는 -CH2-는 -O-로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있다.
4.3. 광학적으로 등방성의 액정상
액정 조성물이 "광학적으로 등방성을 갖는다"란 거시적으로는 액정 분자 배열은 등방적이기 때문에 광학적으로 등방성을 나타내지만, 미시적으로는 액정 질서가 존재하는 것을 말한다. "액정 조성물이 미시적으로 갖는 액정 질서에 근거하는 피치"(이하에서는, 피치라고 지칭하는 경우가 있다)는 700nm이하인 것이 바람직하고, 500nm이하인 것이 더욱 바람직하고, 350nm이하인 것이 가장 바람직하다.
여기서, "비액정 등방상"이란 일반적으로 정의되는 등방상, 즉 무질서상이고, 국소적인 질서 파라미터가 제로가 아닌 영역이 생성하였다 하더라도, 그 원인이 움직임에 의한 것인 등방상이다. 예를 들면, 네마틱상의 고온측에 발현하는 등방상은 본 명세서에서 비액정 등방상에 해당한다. 본 명세서에 있어서 키랄한 액정 에 대하여도 동일한 정의가 적용되는 것으로 한다. 그리고, 본 명세서에 있어서 "광학적으로 등방성의 액정상"이란 움직임은 없고 광학적으로 등방성의 액정상을 발현하는 상을 나타내며, 예를 들면 플레이트렛 조직을 발현하는 상(협의의 블루상)이 그 일 예이다.
본 발명의 광학적으로 등방성의 액정 조성물에 있어서, 광학적으로 등방성 의 액정상에서는 존재하지만, 편광 현미경 관찰하에서 블루상에 전형적인 플레이트렛조직이 관측되지 않는 것이다. 따라서, 본 명세서에서는 플레이트렛조직을 발현하는 상을 블루상이라 칭하고, 블루상을 포함하는 광학적으로 등방성의 액정상을 광학적으로 등방성의 액정상이라고 칭한다. 즉 블루상은 광학적으로 등방성의 액정상에 포함된다.
일반적으로 블루상은 3종류로 분류되고(블루상 I, 블루상 II, 블루상III), 이들 3종류의 블루상은 모두 광학 활성이며, 등방성 이다. 블루상 I 또는 블루상 II에서는 상이한 격자면에서의 블랙 반사에 기인하는 2종 이상의 회절광이 관측된다. 블루상은 일반적으로 비액정 등방상과 키랄 네마틱상의 사이에서 관측된다. 광학적으로 등방성의 액정상이 2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 상태란 블루상 I, 블루상 II에 관측되는 플레이트렛 조직이 관측되지 않고, 대체로 일면 단색인 것을 의미한다. 2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 광학적으로 등방성의 액정상에서는 색의 명암이 면내에서 균일한 것까지는 불필요하다.
2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 광학적으로 등방성의 액정상은 블랙 반사에 의한 반사광 강도가 억제되거나 혹은 저파장측에 시프트한다는 이점이 있다.
또한, 가시광의 광을 반사하는 액정 재료에서는 표시소자로서 이용하는 경우에 색미가 문제될 수 있으나, 2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 액정에서는 반사 파장이 저파장 시프트하기 때문에, 협의의 블루상(플레이트렛조직을 발현하는 상)보다 긴 피치에서 가시광의 반사를 소멸시킬 수 있다.
본 발명의 광학적으로 등방성의 액정 조성물은 네마틱상을 갖는 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻을 수 있다. 이 때, 상기 키랄성 제제는 바람직하게는 피치가 700nm이하로 되도록 하는 농도로 첨가된다. 또한, 상기 네마틱상을 갖는 조성물은 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 필요에 따라서 기타 성분을 포함한다. 또한, 본 발명의 광학적으로 등방성의 액정 조성물은 키랄 네마틱상을 갖고 광학적으로 등방성의 액정상을 갖지 않은 조성물에 상기 키랄성 제제를 첨가하여 얻을 수 있다. 또한, 키랄 네마틱상을 갖고 광학적으로 등방성의 액정상을 갖지 않은 조성물은 화학식 (1)로 표시되는 화합물, 광학활성 화합물 및 필요에 따라서 기타 성분을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 광학활성 화합물은 광학적으로 등방성의 액정상을 발현시키지 않기 위해서 바람직하게는 피치가 700nm이상이 되도록 하는 농도로 첨가될 수 있다. 여기서, 첨가되는 상기 광학활성 화합물로서 전술한 비틀림힘이 큰 화합물인 화학식 (K1)~(K5), 화학식 (K2-1)~(K2-8), 화학식 (K4-1)~(K4-6) 또는 화학식 (K5-1)~(K5-3)로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 첨가되는 상기 광학활성 화합물은 비틀림힘이 그 정도로 크지 않은 화합물일 수도 있다. 이와 같은 광학활성 화합물로서 네마틱상에서 구동되는 소자(TN방식, STN방식 등)용의 액정 조성물에 첨가되는 화합물을 들 수 있다.
상기의 비틀림힘이 그 정도로 크지 않은 광학활성 화합물의 예로서, 하기의 화학식들로 표시되는 광학활성 화합물(Op-1)~(Op-13)을 들 수 있다.
Figure 112011080484943-pct00055

또한, 본 발명의 광학적으로 등방성의 액정 조성물의 온도 범위는 네마틱상 또는 키랄 네마틱상과 비액정 등방상의 공존 온도 범위가 넓은 액정 조성물에 키랄성 제제를 첨가하고, 광학적으로 등방성의 액정상을 발현시키는 것에 의해 넓게 할 수 있다. 예를 들면, 투명점이 높은 액정 화합물과 투명점이 낮은 액정 화합물을 혼합하여 네마틱상과 비액정 등방상의 공존 온도 범위가 넓은 액정 조성물을 조제하고, 이것에 상기 키랄성 제제를 첨가함으로써 넓은 온도 범위에서 광학적으로 등방성의 액정상을 발현하는 조성물을 조제할 수 있다.
네마틱상 또는 키랄 네마틱상과 비액정 등방상의 공존 온도 범위가 넓은 액정 조성물로서, 키랄 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도의 차이가 3~150℃인 액정 조성물이 바람직하고, 상기 차이가 5~150℃인 액정 조성물이 보다 바람직하다. 또한, 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도와의 차이가 3~150℃인 액정 조성물이 바람직하다.
광학적으로 등방성의 액정상에 있어서 본 발명의 액정 매체에 전계를 인가하면 전기 복굴절이 생기지만, 반드시 커효과일 필요는 없다. 광학적으로 등방성의 액정상에 있어서 전기 복굴절은 피치가 길어질수록 커지는 것으로서, 기타 광학 특성(투과율, 회절 파장 등)의 요구를 만족하는 한 상기 키랄성 제제의 종류와 함유량을 조정하여 피치를 길게 설정하는 것에 의해 전기 복굴절을 크게 할 수 있다.
4.4. 기타 성분
본 발명의 광학적으로 등방성의 액정 조성물은 그 조성물의 특성에 영향을 부여하지 않는 범위에서, 고분자 물질 등의 다른 화합물이 더 첨가될 수도 있다. 본 발명의 액정 조성물은 상기 고분자 물질 이외에도, 예를 들면 2색성 색소, 포토크로믹 화합물를 함유할 수도 있다. 상기 2색성 색소의 예로서는 메로시아닌계, 스티릴계, 아조계, 아조메틴계, 아조키시계, 퀴노프탈론계, 안트라퀴논계, 테트라진계 등을 들 수 있다.
5.광학적으로 등방성의 고분자/액정 복합재료
본 발명의 제5의 태양, 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 키랄성 제제를 포함하는 액정 조성물과 고분자의 복합재료이고 광학적으로 등방성을 나타내는 것이다. 광학적으로 등방성의 액정상에서 구동되는 광학 소자에 사용하는 것이 가능한 광학적으로 등방성의 고분자/액정 복합재료이다. 모노머와 액정의 혼합물을 블루상에서 중합하는 것에 의해 얻어지는 비특허 문헌 1의 고분자안정화 블루상이나, 모노머와 액정의 혼합물을 등방상에서 중합하는 것에 의해 얻어지는 비특허 문헌 2의 의 사등방성 액정은 광학적으로 등방성의 고분자/액정 복합재료에 포함된다. 이와 같은 고분자/액정 복합재료는 예를 들면 상술한 [1]~[30]에 기재된 액정 조성물(액정 조성물 CLC)와 고분자로 구성된다.
본 발명의 "고분자/액정 복합재료"란 액정 재료와 고분자 화합물 양자를 포함하는 복합재료이면 특별히 한정되지 않지만, 고분자의 일부 또는 전부가 액정 재료에 용해되어 있지 않은 상태에서 고분자가 액정 재료와 상분리된 상태일 수도 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 특히 언급이 없으면 네마틱상은 키랄 네마틱상을 포함하지 않는 협의의 네마틱상을 의미한다.
본 발명의 바람직한 태양에 의한 광학적으로 등방성의 고분자/액정 복합재료는 광학적으로 등방성의 액정상을 넓은 온도 범위에서 발현시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 바람직한 태양에 의한 고분자/액정 복합재료는 응답 속도가 극히 빠르다. 또한, 본 발명의 바람직한 태양에 의한 고분자/액정 복합재료는 이들의 효과에 근거하여 표시소자 등의 광학 소자등에 바람직하게 사용할 수 있다.
5.2. 고분자
본 발명의 복합재료는 광학적으로 등방성의 액정 조성물과 미리 중합되어 얻어진 고분자를 혼합하여 제조할 수 있지만, 상기 고분자의 재료로 되는 저분자량의 모노머, 마크로모노머, 올리고머 등(이하, "모노머등"이라 지칭한다)과 액정 조성물 CLC를 혼합하면서, 당해 혼합물에 있어서 중합반응을 수행하는 것에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 상기 모노머등과 액정 조성물을 포함하는 혼합물을 본 명세서에서는 "중합성 모노머/액정 혼합물"이라고 지칭한다. 상기"중합성 모노머/액정 혼합물"에는 필요에 따라서 후술하는 중합개시제, 경화제, 촉매, 안정제, 2색성 색소 또는 포토크로믹 화합물 등을 본 발명의 효과를 저해하지 않는은 범위 내에서 포함할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 상기 중합성 모노머/액정 혼합물에는 필요에 따라서 중합개시제를 중합성 모노머 100중량부에 대해서 0.1~20 중량부로 함유할 수도 있다.
중합온도는 고분자/액정 복합재료가 고투명성과 등방성을 나타낼 수 있는 온도인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 모노머와 액정 재료의 혼합물이 등방상 또는 블루상을 발현하는 온도인 한편, 등방상 내지는 광학적으로 등방성의 액정상에서 중합을 종료한다. 즉, 중합 후에는 상기 고분자/액정 복합재료가 가시광선 보다 장파장측의 광을 실질적으로 산란시키지 않고 광학적으로 등방성의 상태를 발현하는 온도로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합재료를 구성하는 고분자의 원료로서, 예를 들면 저분자량의 모노머, 마크로모노머, 올리고머를 사용할 수 있고, 본 명세서에 있어서 고분자의 원료로서 모노머란 저분자량의 모노머, 마크로모노머, 올리고머 등을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 얻어지는 고분자는 삼차원 가교 구조를 갖는 것이 바람직하고, 그 때문에 고분자의 원료 모노머로서 2가지 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중합성 관능기는 특별히 한정되지는 않지만, 아크릴기, 메타크릴기, 글리시딜기, 에폭시기, 옥세타닐기, 비닐기 등을 들 수 있다. 그러나, 중합 속도의 관점에서 아크릴기 및 메타크릴기가 바람직하다. 상기 고분자의 원료 모노머 중, 두가지 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머를 전체 모노머중에 10중량% 이상 함유시키면, 본 발명의 복합재료에 있어서 고도의 투명성과 등방성을 발현하기 용이하여 바람직하다. 또한, 바람직한 복합재료를 얻기 위해서는 고분자는 메소겐 부위를 갖는 것이 바람직하고, 상기 고분자의 원료모노머로서 메소겐 부위를 갖는 원료 모노머를 그 일부 혹은 전부에 사용할 수 있다.
5.2.1. 메소겐 부위를 갖는 단관능성, 이관능성 모노머
메소겐 부위를 갖는 단관능성 또는 이관능성 모노머는 구조상 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 하기 화학식 (M1) 또는 (M2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
[0155]
Ra-Y-(AM-ZM)m1-AM-Y-Rb (M1)
Rb-Y-(AM-ZM)m1-AM-Y-Rb (M2)
Figure 112011080484943-pct00056
화학식 (M1)에 있어서, Ra는 각각 독립하여 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬에 있어서 임의의 수소는 할로겐 또는 -C≡N로 치환될 수도 있다. Rb는각각 독립하여 화학식 (M3-1)~(M3-7)의 중합성기이다.
바람직한 Ra는 수소, 할로겐, -C≡N, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF3, -OCF2H, 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~21의 알케닐 및 탄소수 2~21의 알키닐이다. 특히, 바람직한 Ra는 -C≡N, 탄소수 1~20의 알킬 및 탄소수 1~19의 알콕시이다.
화학식 (M2)에 있어서, Rb는 각각 독립하여 화학식 (M3-1)~(M3-7)의 중합성기이다.
화학식 (M3-1)~(M3-7)에 있어서, Rd는각각 독립하여 수소, 할로겐 또는 탄소수 1~5의 알킬이고, 상기 알킬에 있어서 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수도 있다. 바람직한 Rd는 수소, 할로겐 및 메틸이다. 특히, 바람직한 Rd는 수소, 불소 및 메틸이다. 또한 화학식 (M3-2), (M3-3), (M3-4), (M3-7)은 라디칼 중합을 이용해 중합하는 것이 바람직하다. 화학식 (M3-1), (M3-5), (M3-6)은 양이온 중합을 이용해 중합하는 것이 바람직하다. 모두 리빙중합으로서, 소량의 라디칼 혹은 양이온 활성종이 반응계내에 발생하면 중합이 개시된다. 상기 활성종의 발생을 가속하는 목적으로 중합개시제를 사용할 수 있다. 활성종의 발생에는, 예를 들면 광 또는 열을 사용할 수 있다.
화학식 (M1) 및 (M2)에 있어서, AM은 각각 독립하여 방향족성 또는 비방향족성 5원 고리, 6원 고리 또는 탄소수 9 이상의 축합 고리이지만, 이러한 고리 중의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH- 또는 -NCH3-로, 고리 중의 -CH=는 -N=로써 치환될 수도 있고, 고리상의 수소원자는 할로겐 및 탄소수 1~5의 알킬 또는 할로겐화 알킬로써 치환될 수도 있다. 바람직한 AM의 구체적인 예로서, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라히드로나프탈렌-2,6-디일, 플루오렌-2,7-디일 또는 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일을 들 수 있고, A이들의 고리에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-로 치환될 수 있고, 임의의 -CH=는 -N=로 치환될 수 있고, 이들의 고리에 있어서 임의의 수소는 할로겐, 탄소수 1~5의 알킬 또는 탄소수 1~5의 할로겐화알킬로 치환될 수도 있다.
화합물의 안정성을 고려해서 산소와 산소가 인접한 -CH2-O-O-CH2-보다도, 산소와 산소가 인접하지 않은 -CH2-O-CH2-O-의 쪽이 바람직하다. 황에 있어서도 마찬가지이다.
전술한 화합물 중에서도 특히 바람직한 AM은 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌, 2-메틸-1,4-페닐렌, 2-트리플루오로메틸-1,4-페닐렌, 2,3-비스(트리플루오로메틸)-1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라히드로나프탈렌-2,6-디일, 플루오렌-2,7-디일, 9-메틸플루오렌-2,7-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일 및 피리미딘-2,5-디일이다. 또한, 상기1,4-시클로헥실렌 및 1,3-디옥산-2,5-디일의 입체 배치는 시스보다도 트랜스 쪽이 바람직하다.
2-플루오로-1,4-페닐렌은 3-플루오로-1,4-페닐렌과 구조적으로 동일한 것으로서 후자는 예시하지 않았다. 이 규칙은 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌과 3,6-디플루오로-1,4-페닐렌의 관계등에도 적용된다.
화학식 (M1) 및 (M2)에 있어서, Y는 각각 독립하여 단결합 또는 탄소수 1~20의 알킬렌이고, 상기 알킬렌에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있다. 바람직한 Y는 단결합, -(CH2)m2-, -O(CH2)m2- 및 -(CH2)m2O-(상기식중 m2는 1~20의 정수이다)이다. 특히 바람직한 Y는 단결합, -(CH2)m2-, -O(CH2)m2- 및 -(CH2)m2O-(상기식중 m2는 1~10의 정수이다)이다. 화합물의 안정성을 고려하여 -Y-Ra 및 -Y-Rb는 이들의 기 중에 -O-O-, -O-S-, -S-O- 또는 -S-S-를 갖지 않는 쪽이 바람직하다.
화학식 (M1) 및 (M2)에 있어서, ZM은 각각 독립하여 단결합, -(CH2)m3-, -O(CH2)m3-, -(CH2)m3O-, -O(CH2)m3O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -(CF2)2-, -(CH2)2-COO-, -OCO-(CH2)2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -C≡C-COO-, -OCO-C≡C-, -CH=CH-(CH2)2-, -(CH2)2-CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-CH=CH-, -CH=CH-C≡C-, -OCF2-(CH2)2-, -(CH2)2-CF2O-, -OCF2- 또는 -CF2O-(상기식 중, m3는 1~20의 정수이다)이다.
바람직한 ZM는 단결합, -(CH2)m3-, -O(CH2)m3-, -(CH2)m3O-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -(CH2)2-COO-, -OCO-(CH2)2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -OCF2- 및 -CF2O-이다.
화학식 (M1) 및 (M2)에 있어서, m1은 1~6의 정수이다. 바람직한 m1은 1~3의 정수이다. m1이 1인 경우, 6원 고리 등의 고리를 2개 갖는 2고리 화합물이다. m1이 2와 3인 경우, 각각 3고리와 4고리 화합물이다. 예를 들면, m1이 1인 경우, 두 개의 AM은 동일하여도 좋고 또는 상이하여도 좋다. 또한, 예를 들면 m1이 2인 경우, 세 개의 AM(또는 두개의 ZM)은 동일하여도 좋고 또는 상이하여도 좋다. m1이 3~6인 경우에도 마찬가지이다. Ra, Rb, Rd, ZM, AM 및 Y에 대하여도 마찬가지이다.
화학식 (M1)으로 표시되는 화합물(M1) 및 화학식 (M2)로 표시되는 화합물(M2)는 2H(중수소), 13C 등의 동위원소를 천연 존재비의 양보다도 많이 함유하고 있더라도 동일한 특성을 갖는 것으로 바람직하게 사용할 수 있다.
화합물(M1) 및 화합물(M2)의 더욱 바람직한 예로서, 화학식 (M1-1)~(M1-41) 및 (M2-1)~(M2-27)로 표시되는 화합물(M1-1)~(M1-41) 및 화합물(M2-1)~(M2-27)를 들 수 있다. 이들 화합물에 있어서 Ra, Rb, Rd, ZM, AM, Y 및 p의 의미는 본 발명의 태양에 기재한 화학식 (M1) 및 식(M2)에서 설명한 바와 동일하다.
화합물(M1-1)~(M1-41) 및 화합물(M2-1)~(M2-27)에 있어서 하기의 부분 구조에 대하여 설명한다. 부분 구조(a1)은 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a2)는 임의의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a3)은 임의의 수소가 불소 또는 메틸의 어느 하나로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a4)는 9위치의 수소가 메틸로 치환될 수도 있는 플루오렌을 나타낸다.
Figure 112011080484943-pct00057

Figure 112011080484943-pct00058

Figure 112011080484943-pct00059
Figure 112011080484943-pct00060
Figure 112011080484943-pct00061


Figure 112011080484943-pct00063

Figure 112011080484943-pct00064
Figure 112011080484943-pct00065

Figure 112011080484943-pct00066
Figure 112011080484943-pct00067

전술한 메소겐 부위를 갖지 않은 모노머 및 메소겐 부위를 갖는 모노머 (M1) 및 (M2)이외의 중합성 화합물을 필요에 따라서 사용할 수 있다.
본 발명의 고분자/액정 복합재료의 광학적으로 등방성을 최적화하는 목적에서 메소겐 부위를 갖는 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머를 사용할 수도 있다. 상기 메소겐 부위를 갖는 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머로서는 공지의 화합물을 바람직하게 사용할 수 있지만, 예를 들면 하기의 화합물(M4-1)~(M4-3)이고, 보다 구체적인 예로서 일본 특허 공개 공보 제2000-327632호, 일본 특허 공개 공보 제2004-182949호, 일본 특허 공개 공보 제2004-59772호에 기재된 화합물을 들 수 있다. 단, 화합물(M4-1)~(M4-3)에 있어서, Rb, Za, Y 및 (F)는 전술한 바와 동일한 의미를 나타낸다.
Figure 112011080484943-pct00068

5.2.2. 메소겐 부위를 갖지 않은 중합성이 있는 관능기를 갖는 모노머
메소겐 부위를 갖지 않은 중합성이 있는 관능기를 갖는 모노머로서, 예를 들면, 탄소수 1~30의 직쇄 혹은 분지 아크릴레이트, 탄소수 1~30의 직쇄 혹은 분지 디아크릴레이트, 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머로서 글리세롤·프로폭실레이트(1PO/OH)트리아크릴레이트, 펜타에리스트리톨·프로폭실레이트·트리아크릴레이트, 펜타에리스트리톨·트리아크릴레이트·트리메티롤프로판·에톡실레이트·트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판·프로폭실레이트·트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판·트리아크릴레이트, 디(트리메티롤프로판)테트라아크릴레이트, 펜타에리스트리톨·테트라아크릴레이트, 디(펜타에리스트리톨)펜타아크릴레이트, 디(펜타에리스트리톨)헥사아크릴레이트, 트리메티롤프로판·트리아크릴레이트 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
5.2.3. 중합개시제
본 발명의 복합재료를 구성하는 고분자의 제조에 있어서 중합 반응은 특quf히 한정되지 않으나, 예를 들면, 광라디칼 중합, 열라디칼 중합, 광양이온 중합 등으로 수행될 수 있다.
광라디칼 중합에 있어서 사용할 수 있는 광라디칼 중합개시제의 예로서, 다로큐아(DAROCUR, 등록 상표) 1173 및 4265(모두 상품명, 지바·스페셜리티·케미컬(주)), 이르가큐어(IRGACURE, 등록 상표) 184, 369, 500, 651, 784, 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850 및 2959(모두 상품명, 지바·스페셜리티·케미컬(주)) 등을 들 수 있다.
열라디칼 중합에 있어서 사용할 수 있는 바람직한 개시제의 예로서, 과산화벤조일, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시디이소부틸레이트, 과산화라우로일, 2,2'-아조비스이소락산디메틸(MAIB), 디t-부틸퍼옥시드(DTBPO), 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 아조비스시클로헥산카보니트릴(ACN) 등을 들 수 있다.
광양이온 중합에 있어서 사용할 수 있는 광영이온 중합개시제로서, 디아릴요오도늄염(이하, "DAS"라 지칭한다), 트리아릴술포늄염(이하, "TAS"라 지칭한다) 등을 들 수 있다.
상기 DAS의 예로서, 디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로포스포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로아르세네이트, 디페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐요오도늄트리플루오로아세테이트, 디페닐요오도늄-p-톨루엔술포네이트, 디페닐요오도늄테트라(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄헥사플루오로포스포네이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄헥사플루오로아르세네이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄트리플루오로메탄술포네이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄트리플루오로아세테이트, 4-메톡시페닐페닐요오도늄-p-톨루엔술포네이트 등을 들 수 있다.
상기 DAS에 있어서, 티오키산톤, 페노티아진, 클로로티오키산톤, 키산톤, 안트라센, 디페닐안트라센, 루블렌 등의 광증감제를 첨가함으로써 고감도화할 수도 있다.
상기 TAS의 예로서, 트리페닐술포늄테트라플루오로보레이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로아르세네이트, 트리페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄트리플루오로아세테이트, 트리페닐술포늄-p-톨루엔술포네이트, 트리페닐술포늄테트라(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄테트라플루오로보레이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄헥사플루오로포스포네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄헥사플루오로아르세네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄트리플루오로메탄술포네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄트리플루오로아세테이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄-p-톨루엔술포네이트 등을 들 수 있다.
광양이온 중합개시제의 구체적인 상품명의 예는, 사이라큐어(Cyracure, 등록 상표) UVI-6990, 사이라큐어 UVI-6974, 사이라큐어 UVI-6992(각각 상품명, UCC(주)), 아데카옵토머 SP-150, SP-152, SP-170, SP-172(각각 상품명, ADEKA(주)), Rhodorsil Photoinitiator 2074(상품명, 로디아 재팬(주)), 이르가큐어(IRGACURE, 등록 상표) 250(상품명, 지바·스페셜리티·케미칼(주)), UV-9380C(상품명, GE 도시바 실리콘(주)) 등이다.
5.2.4. 경화제등
본 발명의 복합재료를 구성하는 고분자의 제조에 있어서, 상기 모노머 등 및 중합개시제 외에 1종 또는 2종이상의 다른 바람직한 성분, 예를 들면 경화제, 촉매, 안정제 등을 더 첨가할 수도 있다.
상기 경화제로서는, 통상 에폭시수지의 경화제로서 사용되고 있는 종래 공지의 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 잠재성 에폭시수지용 경화제는 아민계 경화제, 노볼락수지계 경화제, 이미다졸계 경화제, 산무수물계 경화제 등을 들 수 있다. 상기 아민계 경화제의 예로서 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, m-키실렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 디에틸아미노프로필아민 등의 지방족 폴리아민, 이소포론디아민, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 노르보르넨디아민, 1,2-디아미노시클로헥산, 라로민 등의 지환식폴리아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐에탄, 메타페닐렌디아민 등의 방향족 폴리아민등을 들 수 있다.
상기 노볼락수지계 경화제의 예로서, 페놀노볼락수지, 비스페놀노볼락수지 등을 들 수 있다. 이미다졸계 경화제로서, 2-메틸이미다졸, 2-에틸헥실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨·트리메리테이트등을 들 수 있다.
상기 산무수물계 경화제의 예로서, 테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 메틸시클로헥센테트라카르본산이무수물, 무수프탈산, 무수트리메리트산, 무수피로메리트산, 벤조페논테트라카르본산 이무수물 등을 들 수 있다.
또한, 글리시딜기, 에폭시기, 옥세타닐이기를 갖는 중합성 화합물과 경화제와의 경화 반응을 촉진하기 위한 경화 촉진제를 더 사용하여도 좋다. 상기 경화 촉진제로서, 예를 들면 벤질디메틸아민, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디메틸시클로헥실아민 등의 3급 아민류, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀 등의 유기인계화합물, 테트라페닐포스포늄브로마이드 등의 4급 포스포늄염류, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7 등이나 그 유기산염등의 디아자비시클로알켄류, 테트라에틸암모늄브로마이드, 테트라부틸암모늄브로마이드 등의 4급 암모늄염류, 삼불화붕소, 트리페닐보레이트 등의 붕소화합물 등을 들 수 있다. 이들의 경화 촉진제는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 예를 들면 저장 중 원하지 않는 중합을 방지하기 위해서 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 안정제로서 당업자에 알려져 있는 모든 화합물을 사용할 수 있다. 안정제의 대표적인 예로서, 4-에톡시페놀, 하이드로퀴논, 부틸화히드록시톨루엔(BHT) 등을 들 수 있다.
5.3. 액정 조성물 등의 함유율
본 발명의 고분자/액정 복합재료에 있어서, 액정 조성물의 함유율은 상기 복합재료가 광학적으로 등방성의 액정상을 발현할 수 있는 범위에서 가능한 한 고함유율인 것이 바람직하다. 상기 액정 조성물의 함유율이 높은 경우, 본 발명의 복합재료의 전기 복굴절값이 크게 되기 때문이다.
본 발명의 고분자/액정 복합재료에 있어서, 액정 조성물의 함유율은 복합재료 총 중량에 대해서 60~99중량%인 것이 바람직하고, 60~95중량%가 더욱 바람직하고, 65~95중량%가 특히 바람직하다. 고분자의 함유율은 복합재료 총 중량에 대해서 1~40중량%인 것이 바람직하고, 5~40중량%가 더욱 바람직하고, 5~35중량%가 특히 바람직하다.
5.4. 기타 성분
본 발명의 고분자/액정 복합재료는, 예를 들면 2색성 색소, 포토크로믹 화합물을 본 발명의 효과를 훼손하지 않는 범위에서 함유할 수도 있다. 이하 실시예를 들어 본 발명을 더 상세하게 설명하지만. 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다. 또한, 특히 단정하지 않는 "%"는 "중량%"를 의미한다.
6. 광학 소자
본 발명의 제6의 태양은 액정 조성물 또는 고분자/액정 복합재료(이하에서는, 본 발명의 액정 조성물 및 고분자/액정 복합재료를 총칭하여 액정 매체라고 지칭할 수도 있다.)을 포함하는 광학적으로 등방성의 액정상에서 구동되는 광학 소자이다.
전계 무인가 시에는 액정 매체는 광학적으로 등방성이지만, 전장을 인가하면상기 액정 매체는 광학적 이방성을 생성하고, 전계에 의한 광변조가 가능하게 된다. 액정 표시 소자의 구조예로서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 빗형 전극기판의 전극이, 좌측에서 신장하는 전극(1)과 우측에서 신장하는 전극(2)이 교호적으로 배치된 구조를 들 수 있다. 전극(1)과 전극(2)의 사이에 전위차이가 있을 경우, 도 1에 도시한 바와 같은 빗형 전극기판상에서는 상방향과 하방향의 두 방향의 전계가 존재하는 상태를 제공할 수 있다.
실시예
얻어진 화합물은 1H-NMR 분석에서 얻어지는 핵자기 공명 스펙트럼, 가스 크로마토그래피(GC) 분석에서 얻어지는 가스 크로마토그램 등에 의해 동일하게 인정된 것으로써, 우선 분석 방법에 대하여 설명을 한다.
1H-NMR분석: 측정 장치는 DRX-500(부루카바이오스핀(주) 제작)을 사용하였다. 측정은 실시예 등에서 제조한 샘플을 CDCl3 등의 샘플이 가용성인 중수소화 용매에 용해하고, 실온에서 500MHz, 적산 회수 24회의 조건에서 수행하였다. 또한, 얻어진 핵자기 공명스펙트럼의 설명에 있어서, s는 싱글렛트, d는 더블렛트, t는 트리플렛트, q는 콰르텟트, m는 멀티플렛트인 것을 의미한다. 또란, 화학시프트 δ값의 제조점의 기준물질로서는 테트라메틸실란(TMS)을 사용하였다.
GC분석: 측정장치는 시마즈제작소 제의 GC-14B형 가스크로마토그래피를 사용하였다. 컬럼은 시마즈제작소 제의 캬프리 컬럼 CBP1-M25-025(길이 25m, 내경0.22mm, 막두께0.25㎛); 고정 액상은 디메틸폴리실록산; 무극성)을 사용하였다. 캐리어 가스로서는 헬륨을 사용하였고, 유량은 1ml/분으로 조정하였다. 시료 기화실의 온도를 300℃, 검출기(FID)부분의 온도를 300℃에 설정하였다.
시료는 톨루엔에 용해하여 1중량%의 용액이 되도록 조제하여 얻어진 용액 1㎕를 시료기화실에 주입하였다.
기록계로서는 시마즈제작소 제의 C-R6A형 Chromatopac, 또는 그 동등품을 사용하였다. 얻어진 가스 크로마토그램에는 성분화합물에 대응하는 피크의 유지 시간 및 피크의 면적값이 나타나있다.
또한, 시료의 희석 용매로서는, 예를 들면 클로로포름, 헥산을 사용할 수 있다. 또한, 컬럼으로서는 Agilent Technologies Inc.제의 캬프리 컬럼DB-1(길이30m, 내경0.32mm, 막두께0.25㎛), Agilent Technologies Inc.제의 HP-1(길이30m, 내경0.32mm, 막두께0.25㎛), Restek Corporation제의 Rtx-1(길이30m, 내경0.32mm, 막두께0.25㎛), SGE International Pty.Ltd제의 BP-1(길이30m, 내경0.32mm, 막두께0.25㎛) 등을 사용할 수 있다.
가스 크로마토그램에 있어서 피크의 면적비는 성분 화합물의 비율에 상응한다. 일반적으로는, 분석 샘플의 성분화합물의 중량%는 분석 샘플의 각 피크의 면적%와 완전하게 동일하지는 않지만, 본 발명에 있어서 상술한 컬럼을 사용한 경우에는 실질적으로 보정계수는 1인 것이어서, 분석샘플중의 성분화합물의 중량%는 분석샘플중의 각 피크의 면적%와 대체로 대응하고 있다. 각 성분의 액정 화합물에 있어서 보정계수에 큰 차이가 없기 때문이다. 가스 크로마토그램에 의해 액정 조성물중의 액정 화합물의 조성비를 보다 정확히 구하는 데는 가스 크로마토그램에 의한 내부 표준법을 사용한다. 일정량 정확하게 평량된 각 액정 화합물 성분(피검성분)과 기준으로 되는 액정 화합물(기준물질)을 동시에 가스크롬 측정하여 얻어진 피검성분의 피크와 기준물질의 피크간의 면적비의 상대강도를 미리 산출한다. 기준물질에 대한 각 성분의 피크면적의 상대강도를 사용하여 보정하면 액정 조성물중의 액정 화합물의 조성비를 가스 크롬 분석에서 보다 정확하게 구할 수 있다.
액정 화합물등의 물성값의 측정시료
액정 화합물의 물성값를 측정하는 시료로서는 화합물 그 자제를 시료로 하는 경우, 화합물을 모액정과 혼합하여 시료로 하는 경우의 2종류가 있다.
화합물을 모액정과 혼합한 시료를 사용한 후자의 경우에는 하기의 방법으로 측정을 한다. 우선 얻어진 액정 화합물 15중량%와 모액정 85중량%를 혼합하여 시료를 제작한다. 그리고 얻어진 시료의 측정값에서, 하기 계산식에 근거하는 외삽법에 따라서 외삽값을 계산한다. 상기 외삽값을 상기 화합물의 물성값으로 한다.
<외삽값> = (100 X <시료의 측정값> - <모액정의 중량%> X <모액정의측정값>)/<액정 화합물의 중량%>
액정 화합물과 모액정의 비율이 상기 비율이어도 스메크틱상 또는 결정이 25℃에서 석출되는 경우에는, 액정 화합물과 모액정의 비율을 10중량%:90중량%, 5중량%:95중량%, 1중량%:99중량%의 순서로 변경을 하여가면서 스메크틱상 또는 결정이 25℃에서 석출되지 않게 된 조성에서 시료의 물성값을 측정하여 상기 식에 따라서 외삽값을 구하여 이를 액정 화합물의 물성값으로 한다.
측정에 사용하는 모액정으로서는 다양한 종류가 존재하지만, 예를 들면 모액정 A의 조성(중량%)은 다음과 같다.
Figure 112011080484943-pct00069

액정 화합물등의 물성값의 측정방법
물성값의 측정은 후술하는 방법으로 수행하였다. 이들 측정방법은 일본 전자 기계 공업회 규격(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A에 기재된 방법 또는 이것을 수식(修飾)한 방법이다. 또한, 측정에 사용한 TN소자에는 TFT를 부착하지 않았다.
측정값 내, 액정 화합물 그 자체를 시료로 한 경우는, 얻어진 값을 실험 데이터로서 기재하였다. 액정 화합물과 모액정의 혼합물을 시료로서 사용한 경우는 외삽법에서 얻어진 값을 실험 데이터로서 기재하였다.
상 구조 및 상전이 온도(℃): 하기의 (1) 및 (2)의 방법으로 측정하였다.
(1) 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫플레이트(메토라 사의 FP-52형 핫 스테이지)에 화합물을 두고, 3℃/분의 속도로 가열하면서 상 상태와 그 변화를 편광현미경으로 관찰하여 액정상의 종류를 특정하였다.
(2) 파킨에루마 사의 주사열량계 DSC-7시스템, 또는 Diamond DSC 시스템을 사용하여 3℃/분 속도로 승온하여 시료의 상변화에 따른 흡열피크 또는 발열피크의 개시점을 외삽에 의해 구하고(on set), 상전이 온도를 결정하였다.
이하, 결정상은 K로 표시하고, 더 결정상이 구별되는 경우는, 각각 K1 또는 K2로 표시하였다. 또한, 스메크틱상은 Sm, 네마틱상은 N으로 표시하였다. 액체(아이소트로픽)는 I로 표시하였다. 스메크틱상 중에서 스메그틱 B상 또는 스메그틱 A상의 구별이 되는 경우는, 각각 SmB 또는 SmA로 표시하였다. BP는 블루상 또는 광학적으로 등방성의 액정상을 표시한다. 2상의 공존 상태는 (N*+I), (N*+BP)라고 하는 형식으로 표기하는 것이다. 구체적으로, (N*+I)는 각각 비액정 등방상과 키랄 네마틱상이 공존하는 상을 표시하고, (N*+BP)는 BP상 또는 광학적으로 등방성의 액정상과 키랄 네마틱상이 공존한 상을 나타낸다. Un은 광학적 등방성에서는 없는 미확인의 상을 나타낸다. 상전이 온도의 표기로서, 예를 들면 "K 50.0 N 100.0 I"란, 결정에서 네마틱상에로의 상전이 온도(KN)가 50.0℃이고, 네마틱상에서 액체에로의 상전이 온도(NI)가 100.0℃인 것을 나타낸다. 다른 표기도 마찬가지이다.
네마틱상의 상한 온도(TNI; ℃): 편광현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫플레이트(메토라 사의 FP-52형 핫 스테이지)에, 시료(액정 화합물과 모액정의 혼합물)을 두고, 1℃/분의 속도로 가열하면서 편광현미경으로 관찰하였다. 시료의 일부가 네마틱상에서 등방성 액체로 변화한 때의 온도를 네마틱상의 상한 온도로 하였다. 이하에서는, 네마틱상의 상한 온도를 간단히 "상한 온도"라고 약칭할 수 있다.
저온상용성: 모액정과 액정 화합물을 액정 화합물이 20중량%, 15중량%, 10중량%, 5중량%, 3중량% 및 1중량%의 양으로 되도록 혼합한 시료를 제조하고, 상기 시료를 글래스병에 넣었다. 상기 글래스병을 -10℃ 또는 -20℃의 프리저에 일정 기간 보관한 후, 결정 혹은 스메크틱상이 석출되어 있는지 여부를 관찰하였다.
점도(η: 20℃에서 측정; mPa·s): 액정 화합물과 모액정과의 혼합물을 E형 점도계를 사용하여 측정하였다.
굴절률 이방성(△n): 측정은 25℃의 온도 하에서, 파장 589nm의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 부착한 압베굴절계에 의해 수행하였다. 주프리즘의 표면을 한 방향으로 러빙한 후, 시료(액정 화합물과 모액정의 혼합물)를 주프리즘에 적하하였다. 굴절율(n∥)는 편광의 방향이 러빙 방향과 평행인 때에 측정하였다. 굴절율(n⊥)는 편광 방향이 러빙 방향과 수직인 때에 측정하였다. 굴절률 이방성(△n)의 값은 △n=n∥- n⊥의 식에서 계산하였다.
유전율 이방성(△ε: 25℃에서 측정): 2매의 글래스 기판의 간격(갭)이 약 9㎛A, 트위스트각이 80도의 액정 셀에 시료(액정 화합물과 모액정의 혼합물)을 넣었다. 상기 셀에 20볼트를 인가하여 액정 분자의 장축 방향에 있어서 유전율(ε∥)을 측정하였다. 0.5볼트를 인가하여 액정 분자의 단축방향에 있어서 유전율(ε⊥)을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은 △ε=ε∥- ε⊥의 식에서 계산하였다.
피치(P; 25℃에서 측정;nm)
피치장은 선택반사를 사용하여 측정하였다(액정 편람 196장 2000년 발행, 마루젠). 선택반사파장 λ로는, 관계식 <n>p/=1이 성립한. 여기서 <n>는 평균굴절율을 나타내고, 다음식으로 주어진다.
<n>={(n∥2 + n⊥2)/2}1/2
선택반사파장은 현미분광광도계(일본전자(주), 상품명 MSV-350)에서 측정하였다. 얻어진 반사파장을 평균굴절율로 나눔으로써 피치를 구하였다. 가시광보다 장파장 영역에 반사파장을 갖는 콜레스틱 액정의 피치는 광학활성 화합물 농도가 낮은 영역에서는 광학활성 화합물의 농도의 역수에 비례하기 때문에, 가시광 영역에 선택 반사 파장을 갖는 액정의 피치길이를 수점 측정하여, 직선 외삽법에 의해 구하였다. "광학활성 화합물"은 본 발명에 있어서 키랄성 제제에 상응한다.
화합물(S1-11)의 합성
화합물(S1-11)는 화학식(1-4-3)에 있어서, R1이 C4H9이고, L1가 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 -CF3인 화합물이다.(화합물(1-4-3-a)과 동일)
Figure 112011080484943-pct00070

합성법의 화학도식을 하기의 도면에 나타낸다.
Figure 112011080484943-pct00071

화합물(S1-2)의 합성
질소 분위기하에서 건조한 마그네슘 11.3g과 1-브로모-3-클로로-5-플루오로벤젠(S1-1) 75.0g으로부터 테트라히드로퓨란(이하, THF) 220ml을 사용하여 그리냐드 시약을 조제하고, 이것을 -70℃로 냉각하였다. 이것에 붕산트리메틸 52.0g의 THF 200ml용액을 적하하여, 그대로의 온도에서 3시간 각반한 후 1시간 동안 실온까지 가온하고, 12시간 각반하였다. 반응액에 2N-염산을 적하후 1시간 각반하고, 생성물을 초산에틸로 추출한 후, 수세 및 건조하고, 용매를 감압하여 증류제거하였다. 잔류분을 헵탄으로 세정하여 화합물(S1-2) 34.7g을 얻었다. 수율은 55.7%이었다.
화합물(S1-4)의 합성
질소 분위기하의 반응기에, 3-클로로-5-플루오로페닐보론산(S1-2) 64.5g과 1-브로모-3-플루오로-5-요오드벤젠(S1-3) 110.0g과 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 6.0g과 탄산칼륨 130.0g과 톨루엔/에탄올/물=3/3/1(용적비)의 혼합 용매 1000ml가하여, 40시간 동안 환류하였다. 반응액을 실온까지 냉각하고 이것에 톨루엔을 가하고 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하여 용매를 증류제거하였다. 헵탄을 전개 용매로서 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 감압, 건조하여 화합물(S1-4) 53.8g을 얻었다. 이의 화합물(S1-3)에 대한 수율은 48.5%이었다.
화합물(S1-5)의 합성
질소 분위기하의 반응기에 화합물(S1-4) 25.3g과 THF 250ml을 가하여 이를 실온에서 0.91M의 n-부틸마그네슘 클로라이드 120ml을 적하하고 가온하여 6시간 환류하였다. 이를 실온까지 냉각하고 1N 염산을 적하하여 1시간 각반한 후, 생성물을 톨루엔에서 추출하여 이것을 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하여 용매를 증류제거하였다. 헵탄을 전개 용매로서 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고 감압하여 건조하여 화합물(S1-5) 21.1g을 얻었다. 이의 화합물(S1-4)에 대한 수율은 90.2%이었다.
화합물(S1-6)의 합성
질소 분위기하의 반응기에 화합물(S1-5)을 21.1g, 테트라히드로퓨란(THF) 300ml을 가하고, -70℃까지 냉각하여, 이것에 n-BuLi(1.6M;n-헥산용액) 56.4ml을 적하하여, 1시간 동안 그대로의 온도에서 각반하였다. 반응액에 요소 22.8g의 THF 200ml용액을 -70℃에서 적하하고, 그대로의 온도에서 1시간 각반하였다. 반응액을 실온까지 가온하고 티오황산나트륨물용액에 주입하였다. 생성물을 톨루엔으로 추출하고 유기층을 티오황산나트륨물, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하여 용매을 증류제거하였다. 헵탄을 전개 용매로서, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 감압하여 건조하여 화합물(S1-6) 30.7g을얻었다. 이의 화합물(S1-5)에 대한 수율은 100%이었다.
화합물(S1-8)의 합성
질소 분위기하의 반응기에 화합물(S1-6) 30.7g, 3,5-디플루오로페닐보론산(S1-7) 24.0g, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 5.0g과 탄산나트륨25.0g과 톨루엔/에탄올/물=3/3/1(용적비)의 혼합 용매 280ml을 가하여 30시간 동안 환류하였다. 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 2.0g을 추가하고 10시간 동안 더 환류하였다. 반응액을 실온까지 냉각하고, 이것에 톨루엔을 가하여 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후 감압하여 용매를 증류제거하였다. 헵탄을 전개 용매로서 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 감압하고 건조하여 화합물(S1-8) 14.5g을 얻었다. 이의 화합물(S1-6)에 대한 수율은 48.9%이었다.
화합물(S1-9)의 합성
질소 분위기하의 반응기에 화합물(S1-8) 14.5g과 THF 100ml을 가하여 -74℃까지 냉각하였다. 이것에 1.59M n-부틸리튬, n-헥산용액 26.8ml을 -74℃에서 -60℃의 온도 범위에서 적하하여 60분 더 각반하였다. 계속해서, 디브로모디플루오로메탄 12.0g의 THF 20.0ml용액을 -75℃에서 -70℃의 온도 범위에서 적하하고, 25℃로 되돌리면서 60분 각반하였다. 얻어진 반응 혼합물을 빙수 150ml에 주입하고 혼합하였다. 톨루엔 100ml을 가하고 유기층과 물층으로 분리시켜 추출 조작을 행하여 얻어진 유기층을 분리 취득하고, 계속해서 식염수로 세정하여 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 얻어진 용액을 감압하에서 농축하고, 잔류물을 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 분취 조작으로 정제하였다. 용매를 증류제거하고 건조시켜 화합물(S1-9)의 조정제물 16.5g을 얻었다.
화합물(S1-11)의 합성
질소 분위기하의 반응기에 화합물(S1-9) 16.5g, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페놀(S1-10) 5.0g, 탄산칼륨 10.5g, 테트라부틸암모늄브로마이드0.5g, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 150ml을 가하고, 95℃에서 90분 동안 각반하였다. 반응혼합물을 25℃로 되돌린 후, 빙수 50ml에 주입하여 혼합시키고 톨루엔 100ml을 가하여 유기층과 물층으로 분리시켜 추출조작을 행하여 얻어진 유기층을 분리 취득하고, 계속해서 포화 탄산수소나트륨물 용액, 식염수로 순차 세정하여 무수황산마그네슘으로 건조했다. 얻어진 용액을 감압하에서 농축하고, 잔류물을 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 분리 취득 조작으로 정제하였다. 추가적으로, 에탄올/초산에틸=9/1의 혼합 용매에서의 재결정에 의해 정제하고, 건조시켜 화합물(S1-11) 5.5g을 얻었다. 화합물(S1-11)의 화합물(S1-8)에 대한 수율은 23.3%이었다.
얻어진 화합물(S1-11)의 상전이 온도는 다음과 같았다.
상전이 온도(℃): K 83.7 I.
이때, 화합물(S1-11)은 융점이 비교적 낮은 것을 확인하였다.
1H-NMR 분석의 화학시프트(ppm)는 다음과 같고, 얻어진 화합물이 화합물(S1-11)인 것을 확정할 수 있었다. 또한, 측정용매는 CDCl3이다.
화학시프트 δ(ppm); 7.53(m,1H), 7.37~7.33(m,2H), 7.12~7.07(m,3H), 7.04~7.01(m,3H), 2.67(t,2H), 1.67~1.61(m,2H), 1.43~1.35(m,2H), 0.96(t,3H).
액정 화합물(S1-11)의 물성
전술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하여, 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제한다. 상기 모액정 A의 물성는 하기와 같았다.
상한 온도(TNI)=71.7℃; 유전율 이방성(△ε)=11.0; 굴절률이방성(△n)=0.137.
모액정 A 90중량%와 실시예 1에서 얻어진 화합물(S1-10)의 10중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS1을 조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS1의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S1-11)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 하기와 같았다.
상한 온도(TNI)=14.7℃; 유전율 이방성(△ε)=63.7; 굴절률 이방성(△n)=0.137
이로 부터, 액정 화합물(S1-11)는 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 갖고, 유전율 이방성(△ε), 굴절률 이방성(△n)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 2)
화합물(S2-1)의 합성
화합물(S2-1)은 화학식 (1-4-3)에 있어서, R1가 C5H11이고, L1이 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 -CF3인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00072

화합물(S2-1)의 합성
화합물(S2-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S2-1)의 상전이 온도는 하기와 같았다.
상전이 온도(℃) :K 91.4(N 34.4) I.
1H-NMR 분석의 화학시프트 δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 화합물(S2-1)인 것을 확인할 수 있었다. 측정용매는 CDCl3이다.
화학시프트 δ(ppm); 7.53(m,1H), 7.37~7.33(m,2H), 7.12~7.07(m,3H), 7.04~7.01(m,3H), 2.66(t,2H), 1.69~1.63(m,2H),1.41~1.31(m,4H), 0.92(t,3H).
(비교예1)
화합물(Ref-1)
Figure 112011080484943-pct00073

화합물(Ref-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 102.0 I
실시예 2에 기재된 화합물(S2-2)는 화합물(Ref-1)보다 융점이 10.6℃ 낮고 상용성이 우수한 화합물인 것을 알았다.
(실시예 3)
화합물(S3-1)의 합성
화합물(S3-1)는 화학식(1-4-3)에 있어서, R1이 C6H13이고, L1이 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 -CF3인 화합물이다. (화합물(1-4-3-c)와 동일)
Figure 112011080484943-pct00074

화합물(S3-1)의 합성
화합물(S3-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S3-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 69.4(N 27.7) I
1H-NMR 분석의 화학시프트 δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 화합물 (S3-1)인 것을 확인할 수 있었다. 측정용매는 CDCl3이다.
화학시프트 δ(ppm); 7.53(m,1H), 7.37~7.33(m,2H), 7.12~7.07(m,3H), 7.04~7.01(m,3H), 2.66(t,2H), 1.68~1.62(m,2H), 1.39~1.29(m,6H),0.90(t,3H)
액정 화합물(S3-1)의 물성
전술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하여, 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제한다. 상기 모액정 A의 물성은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=71.7℃; 유전율 이방성(△ε)=11.0; 굴절률 이방성(△n)=0.137
모액정 A 85중량%와 실시예 3에서 얻어진 화합물(S3-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS3을 조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS3의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽암으로써 액정 화합물(S3-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=18.4℃; 유전율 이방성(Δε)=59.7; 굴절률 이방성(Δn)=0.130
이로 부터 액정 화합물(S3-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 4)
화합물(S4-1)의 합성
화합물(S4-1)은 화학식(1-1-2)에 있어서, R1이 C6H13이고, L1 및 L3이 함께 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00075
화합물(S4-1)의 합성
화합물(S4-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S4-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 82.9 N 136.6 I
1H-NMR 분석의 화학시프트 δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 화합물 (S3-1)인 것을 확인할 수 있었다. 측정용매는 CDCl3이다.
화학시프트 δ(ppm); 7.53(m,1H), 7.41~7.34(m,3H), 7.23~7.18(m,4H), 7.11~7.02(m,4H), 2.66(t,2H), 1.67~1.62(m,2H), 1.39~1.32(m,6H), 0.90(t,3H).
모액정 A 85중량%와 실시예 4에서 얻어진 화합물(S4-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS4를 조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS4의 물성값을 측정하여측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S4-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=72.4℃; 유전율 이방성(Δε)=54.1; 굴절률 이방성(Δn)=0.177
이로 부터 액정 화합물(S4-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고, 투명점이 높고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 5)
화합물(S5-1)의 합성
화합물(S5-1)은 화학식(1-4-3)에 있어서, R1이 C8H17이고, L1이 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 -CF3인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00076
화합물(S5-1)의 합성
화합물(S5-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S5-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 72.5 I
모액정 A 85중량%와 실시예 5에서 얻어진 화합물(S5-1)의 15중량%으로 이루어지는 액정 조성물 AS5을조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS5의 물성값을 측정하여측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S5-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=21.0℃; 유전율 이방성(Δε)=55.6; 굴절률 이방성(Δn)=0.130
이들로부터 액정 화합물(S5-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 6)
화합물(S6-1)의 합성
화합물(S6-1)은 화학식(1-1-2)에 있어서, R1이 C8H17이고, L1 및 L3이 함께 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00077
화합물(S6-1)의 합성
화합물 (S6-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S6-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 68.6 N 126.8 I
모액정 A 85중량%와 실시예 6에서 얻어진 화합물(S6-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS6을 조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS6의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S6-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=73.7℃; 유전율 이방성(Δε)=50.3; 굴절률 이방성(Δn)=0.177
이들로부터 액정 화합물(S6-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고, 투명점이 높고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 7)
화합물(S7-1)의 합성
화합물(S7-1)은 화학식(1-6-2)에 있어서, R1이 C6H13이고, L3이 수소이고, L4 및 L5가 함께 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00078
(S7-1)
화합물(S7-1)의 상전이점
화합물(S7-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 61.4 (N 13.5) I
모액정 A 85중량%와 실시예 7에서 얻어진 화합물(S7-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS7을 조제한다. 얻어진 액정 조성물AS7의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S7-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=-3.6℃; 유전율 이방성(Δε)=45.7; 굴절률 이방성(Δn)=0.110
이들로부터 액정 화합물(S7-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고유전율 이방성(Δε)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 8)
화합물(S8-1)의 합성
화합물(S8-1)은 화학식 (1-4-3)에 있어서, R1이 C4H9이고, L1가 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00079
화합물(S8-1)의 합성
화합물(S8-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S8-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 75.2 I
모액정 A 85중량%와 실시예 8에서 얻어진 화합물(S8-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS8을조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS8의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S8-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=14.4℃; 유전율 이방성(Δε)=47.6; 굴절률 이방성(Δn)=0.130
이들로부터 액정 화합물(S8-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 9)
화합물(S9-1)의 합성
화합물(S9-1)은 화학식(1-4-3)에 있어서, R1이 C5H11이고, L1이 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00080
화합물(S9-1)의 합성
화합물(S9-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S9-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 56.6 (N 34.1) I
모액정 A 85중량%와 실시예 9에서 얻어진 화합물(S9-1)의 15중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS9를조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS9의 물성값을측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S9-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=19.7℃; 유전율 이방성(Δε)=49.6; 굴절률 이방성(Δn)=0.137
이들로부터 액정 화합물(S9-1)은 다른 액정 화합물과 우수한 상용성을 갖고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(실시예 10)
화합물(S10-1)의 합성
화합물(S10-1)은 화학식(1-4-3)에 있어서, R1이 C6H13이고, L1이 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00081
(실시예 11)
화합물(S11-1)의 합성
화합물(S11-1)는 화학식(1-1-2)에 있어서, R1이 C5H11이고, L1 및 L3이 함께 수소이고, L2, L4 및 L5가 모두 불소이고, X1이 불소인 화합물이다.
Figure 112011080484943-pct00082

화합물(S11-1)의 합성
화합물(S11-1)의 합성은 실시예 1의 화합물(S1-11)을 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물(S11-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.
상전이 온도(℃): K 95.7 N 149.0 I
모액정 A 90중량%와 실시예 11에서 얻어진 화합물(S11-1)의 10중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS11을 조제한다. 얻어진 액정 조성물 AS11의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물(S11-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.
상한 온도(TNI)=76.7℃; 유전율 이방성(Δε)=53.4; 굴절률 이방성(Δn)=0.187
이들부터 액정 화합물(S11-1)은 투명점이 높고, 유전율 이방성(Δε). 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물인 것을 알았다.
(본 건 발명의 조성물)
본 발명에 있어서, 액정 조성물의 특성값의 측정은 하기의 방법에 따라서 수행할 수 있다. 이들은 일본 전자 기계 공업회 규격(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ·ED-2521A에 기재된 방법 또는 이것에 유사한 방법이다. 측정에 사용한 TN소자에는 TFT를 부착하지 않았다.
네마틱상의 상한 온도(NI;℃): 편광현미경을 구비한 융점측정장치의 핫플레이트에 시료를 놓고 1℃/분의 속도로 가열하였다. 시료의 일부가 네마틱상에서 등방성 액체로 변화한 때의 온도를 측정하였다. 네마틱상의 상한 온도를 "상한 온도"라고 약칭할 수도 있다.
네마틱상의 하한 온도(TC; ℃): 네마틱상을 갖는 시료를 0℃, -10℃, -20℃, -30℃ 및 -40℃의 프리저에 10일간 보관한 후 액정상을 관찰하였다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상 그대로이고, -30℃에서는 결정(또는 스메크틱상)으로 변화한 때의 TC를 ≤ -20℃ 로 기재한다. 네마틱상의 하한 온도를 "하한 온도"라고 약칭할 수도 있다.
광학적으로 등방성의 액정상의 전이온도: 편광현미경을 구비한 융점 측정장치의 핫플레이트에 시료를 두고, 크로스 니콜의 상태에서, 우선 시료가 비액정 등방상으로 되는 온도까지 승온한 후 1℃/분의 속도로 강온하고, 완전하게 키랄 네마틱상 또는 광학적으로 등방성의 액정상을 출현시켰다. 이러한 강온과정에서 상전이한 온도를 측정하고, 이어서 1℃/분의 속도에서 승열하고, 상기 승온과정에 있어서 상전이 온도를 측정하였다. 본 발명에 있어서 특별한 사정이 없는 한, 승온 과정에서의 상전이한 온도를 상전이 온도로 하였다. 광학적으로 등방성의 액정상에 있어서 크로스 니콜하에서는 암시야에서 상전이 온도의 판별이 곤란한 경우, 편광판을 크로스 니콜의 상태에서 1~10° 옮겨서 상전이 온도를 측정하였다.
점도(η:　20℃에서 측정; mPa·s): 측정에는 E형점도계를 사용하였다.
회전점도(γ1; 25℃에서 측정; mPa·s):
1) 유전율 이방성이 정인 시료: 측정은 M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)에 기재된 방법에 따랐다.
트위스트각이 0°이고, 2장의 글래스 기판의 간격(셀갭)이 5㎛인 TN소자에 시료를 넣었다. TN소자에 16볼트에서 19.5볼트의 범위에서 0.5볼트마다 단계적으로 인가하였다. 0.2초의 무인가 후, 단지 하나의 단형파(단형 펄스: 0.2초)와 무인가(2초)의 조건에서 인가를 반복하였다. 이러한 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정하였다. 이들의 측정값과 M. Imai 등의 논문의 40면의 계산식(8)을 이용하여 회전 점도의 값을 얻었다. 상기 계산에서 필요한 유전율 이방성의 값은 상기 회전 점도의 측정에서 사용한 소자로 하기의 유전율 이방성의 측정방법을 이용해 구하였다.
2) 유전율 이방성이 부(負)인 시료: 측정은 M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) 에 기재된 방법에 따랐다. 2매의 글래스 기판의 간격(셀갭)이 20㎛의 VA소자에 시료를 넣었다. 상기 소자에 30볼트에서 50볼트의 범위에서 1볼트 마다 단계적으로 인가하였다. 0.2초의 무인가의 후, 단지 하나의 단형파(단형 펄스: 0.2초)와 무인가(2초)의 조건에서 인가를 반복하였다. 이러한 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크시간(peak time)을 측정하였다. 이들 측정값과 M. Imai 등의 논문 40면의 계산식(8)으로부터 회전점도의 값을 얻었다. 상기이 계산에 필요한 유전율 이방성은 하기의 유전율 이방성으로부터 측정한 값을 사용하였다.
굴절률 이방성(Δn; 25℃에서 측정): 측정은 파장 589nm의 광을 사용하고, 접안경에 편광판을 부착한 압베 굴절계에 의해 수행하였다. 주프리즘의 표면을 한 방향으로 러빙(rubbing)한 후, 시료를 주프리즘에 적하하였다. 굴절율(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행인 때에 측정하였다. 굴절율(n⊥)는 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직인 때에 측정하였다. 굴절률 이방성의 값은 Δn=n∥- n⊥의 식으로 계산하였다. 시료가 조성물인 경우 상기 방법에 의해 굴절률 이방성을 측정하였다. 시료가 화합물인 경우 화합물을 적절한 조성물로 혼합한 후 굴절률 이방성을 측정하였다. 화합물의 굴절률 이방성은 외삽값이다.
유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정): 시료가 화합물인 경우 상기 화합물을 적절한 조성물에 혼합한 후 유전율 이방성을 측정하였다. 화합물의 유전율 이방성은 외삽값이다.
1) 유전율 이방성이 정(正)인 조성물: 2매의 글래스 기판의 간격(갭)이 약 9㎛, 트위스트각이 80도의 액정셀에 시료를 넣었다. 상기 셀에 20볼트를 인가하여, 액정 분자의 장축방향에 있어서 유전율(ε∥)을 측정하였다. 0.5볼트를 인가하여 액정 분자의 단축방향에 있어서 유전율(ε⊥)을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은 Δε=ε∥-ε⊥의 식으로 계산하였다.
2) 유전율 이방성이 부(負)인 조성물: 호메오트로픽 배향으로 처리한 액정셀에 시료를 넣고, 0.5볼트를 인가하여 유전율(ε∥)을 측정하였다. 호모지니어스 배향으로 처리한 액정셀에 시료를 넣고, 0.5볼트를 인가하여 유전율(ε⊥)을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은 Δε=ε∥-ε⊥의 식으로 계산하였다.
임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정): 시료가 화합물인 경우, 상기 화합물을 적절한 조성물로 혼합한 후 임계값 전압을 측정하였다. 화합물의 임계값 전압은 외삽값이다.
1) 유전율 이방성이 정(正)인 조성물: 2매의 글래스 기판의 간격(갭)이 (0.5/Δn)㎛이고, 트위스트각이 80도인, 정규 화이트 모드(normally white mode)의 액정 표시 소자에 시료를 넣었다. Δn은 상기의 방법에서 측정한 굴절률 이방성의 값이다. 상기 소자에 주파수가 32Hz인 단형파를 인가하였다. 단형파의 전압을 상승시키고 상기 소자를 통과하는 광의 투과율이 90%로 된 때의 전압의 값을 측정하였다.
2) 유전율 이방성이 부(負)인 조성물: 2매의 글래스 기판의 간격(갭)이 약 9㎛이고, 호메오트로픽 배향으로 처리한 정규 블랙 모드(normally black mode)의 액정 표시 소자에 시료를 넣었다. 상기 소자에 주파수가 32Hz인 단형파를 인가하였다. 단형파의 전압을 상승시켜 상기 소자를 통과하는 광의 투과율이 10%로 된 때의 전압의 값을 측정하였다.
전압 유지율(VHR; 25℃에서 측정; %): 측정에 사용한 TN소자는 폴리이미드 배향막을 갖고, 2매의 글래스 기판의 간격(셀갭)은 6㎛이다. 상기 소자는 시료를 넣은 후 자외선에 의해 중합되는 접착제로 밀폐하였다. 상기 TN소자에 펄스 전압(5V에서 60마이크로초)을 인가하여 충전하였다. 감쇄하는 전압을 고속 전압계에서 16.7밀리초의 간격으로 측정하여, 단위 주기에 있어서 전압 곡선과 횡축의 사이의 면적 A를 구하였다. 면적 B는 감쇄하지 않았을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적B에 대한 면적A의 백분율이다.
나선 피치(20"에서 측정: ㎛): 나선 피치의 측정에는, 카노의 쐐기형 셀법을 사용하였다. 카노의 쐐기형셀에 시료를 주입하고 셀에서 관찰되는 디스크리네이션 라인의 간격(a; 단위는 ㎛)을 측정하였다. 나선 피치(P)는 식 P=2·a·tanθ 로부터 산출하였다. θ는 쐐기형셀에 있어서 2매의 글래스 판 사이의 각도이다.
혹은 피치길이는 선택반사를 사용하여 측정하였다(액정 편람 196장 (2000년 발행, 마루젠). 선택반사파장 λ에는 관계식 <n>p/λ=1이 성립한다. 여기서 <n>은 평균굴절율을 나타내고, 다음식으로 주어진다. <n>={(n∥2+n⊥2)/2}1/2. 선택반사파장은 현미분광광도계 (일본전자(주), 상품명 MSV-350)에서 측정하였다. 얻어진 반사파장을 평균굴절율로 나눔으로써 피치를 구하였다. 가시광보다 장파장영역에 반사파장을 갖는 콜레스틱 액정의 피치는 키랄제 농도가 낮은 영역에서는 키랄제의 농도의 역수에 비례하는 것으로부터, 가시광 영역에 선택반사파장을 갖는 액정의 피치길이를 수점 측정하여, 직선 외삽법에 의해 구하였다.
성분 또는 액정 화합물의 비율(백분율)은 액정 화합물의 총 중량에 근거한 중량 백분율(중량%)이다. 조성물은 액정 화합물 등의 성분의 중량을 측정해서 혼합하는 것에 의해 조제된다. 따라서, 성분의 중량%를 산출하는 것은 용이하다.
(실시예 12)
하기 도면에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합 하는 것에 의해 액정 조성물 A를 조제한다. 구조식의 우측에 일반식과의 대응을 기재하였다. 본 건 화합물에 대하여는 화합물 번호를 기재하였다.
액정 조성물 A
Figure 112011080484943-pct00083
이 액정 조성물 A의 상전이 온도(℃)는 N 63.1~64.2 I 이었다.
다음에, 액정 조성물 A(94.2wt%)와 하기의 식으로 표시되는 키랄성 제제 BN-H3(2.9wt%)와 BN-H5(2.9wt%)로 이루어지는 액정 조성물 B를 얻었다. 이 액정 조성물 B의 상전이 온도(℃)는 N* 51.5 BP 53.4 I 이었다.
또한, BN-H3, BN-H5는 (R)-(+)-1,1'-비(2-나프톨)과 대응하는 카르본산에서디시클로헥실카르보디이미드(DCC)를 사용하여 에스테르화함으써 얻었다.
BN-H3
Figure 112011080484943-pct00084

BN-H5
Figure 112011080484943-pct00085

(실시예 13)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 B를 79.4중량%, n-도데실아크릴레이트를 10.0중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠(LCA-6)을 10.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량%로 혼합한 액정 조성물 B-1M을 조제하였다.
LCA-6
Figure 112011080484943-pct00086
고분자/액정 복합재료의 조제
액정 조성물 B-1M을 배향처리가 되어 있지 않은 빗형 전극 기판과 대향 글래스 기판(비전극부여)의 사이에 협지(狹持)하여(셀두께 10㎛), 얻어진 셀을 57.0℃의 비액정 등방상까지 가열하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광 강도23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합반응을 수행하였다.
상기에 의해 얻어진 고분자/액정 복합재료 B-1P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
(실시예 14)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 B를 89.4중량%, n-도데실아크릴레이트를 5.0중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 5.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량% 혼합한 액정 조성물 B-2M을 조제한다.
고분자/액정 복합재료의 조제
액정 조성물 B-2M을 배향처리가 되어 있지 않은 빗형 전극 기판과 대향 글래스 기판(비전극 부여)의 사이에 협지시키고(셀두께 10m), 얻어진 셀을 18.5℃로 제어하고 블루상으로 하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광 강도23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합반응을 행하였다. 상기에 의해 얻어진 고분자/액정 복합재료 B-2P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 빗형 전극 기판의 전극은 좌측에서 신장하는 전극(1)과 우측에서 신장하는 전극(2)이 교호적으로 배치된다. 따라서, 전극(1)과 전극(2)의 사이에 전위차이가 있는 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 빗형 전극 기판 상에서는, 상방향과 하방향의 두개의 방향의 전계가 존재하는 상태를 제공할 수 있다.
(실시예 15)
실시예 13에서 얻어진 고분자/액정 복합재료 B-1P가 협지된 셀을, 도 2에 나타낸 광학계에 셋팅하고 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하고, 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고, 빗형전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기(Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가전압과 투과율의 관계를 조사하였다. 65.0V의 단형파를 인가하면, 투과율이 83%로 되고, 투과광 강도는 포화하였다.
(실시예 16)
실시예 14에서 얻어진 고분자/액정 복합재료 B-2P가 협지된 셀을, 도 2에 도시한 광학계에 셋팅하여, 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하여, 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고, 빗형전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기(Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가전압과 투과율의 관계를 조사하였다. 65.0V의 단형파를 인가하면, 투과율이 79%로 되고, 투과 광강도는 포화하였다.
(실시예 17)
하기 도면에 나타내는 액정 화합물을, 하기의 비율로 혼합 하여 액정 조성물C를 조제하였다. 구조식의 우측에 일반식과의 대응을 기재하였다. 본 건 화합물에 대해서는 화합물 번호를 기재하였다.
Figure 112011080484943-pct00087
상기 액정 조성물 C의 상전이 온도(℃)는 N 89.2~89.5 I이었다. 다음에, 액정 조성물 C(90.0wt%)와, 하기의 식으로 표시되는 키랄성 제제 BN-O5(2.9wt%)와 BN-O6(5.0wt%)로 이루어지는 액정 조성물 D를 얻었다. 상기 액정 조성물 D의 상전이 온도(℃)는 I 53.4 (N*+I)이었다.
또한, BN-O5, BN-O6는 (R)-(+)-1,1'-비(2-나프톨)과 대응하는 카르본산으로부터 디시클로헥실카르보디이미드(DCC)을 사용하여 에스테르화함으로써 얻었다.
BN-05
Figure 112011080484943-pct00088

BN-06
Figure 112011080484943-pct00089

(실시예 18)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 D를 79.4중량%, n-도데실아크릴레이트를 10.0중량, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 10.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량% 혼합한 액정 조성물 D-1M을 조제하였다.
고분자/액정 복합재료의 조제
액정 조성물 D-1M을 배향처리가 되어 있지 않은 빗형 전극 기판과 대향 글래스 기판(비전극부여)의 사이에 협지하고(셀두께 10㎛), 얻어진 셀을 63.0℃의 비액정 등방상까지 가열하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광강도23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합반응을 행하였다. 상기와 같이 얻어진 고분자/액정 복합재료 D-1P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
(실시예 19)
실시예 18에서 얻어진 고분자/액정 복합재료 D-1P가 협지된 셀을, 도 2에 나타낸 광학계에 셋팅하여 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하고, 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고 빗형전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기(Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가전압과 투과율의 관계를 조사하였다. 41.0V의 단형파를 인가하면 투과율이 85%로 되고, 투과광 강도는 포화하였다.
(실시예 20)
하기 도면에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합하는 것에 의해 액정 조성물 E를 조제하였다. 구조식의 우측에 일반식과의 대응을 기재하였다. 본 건 화합물에 대해서는 화합물 번호를 기재하였다.
Figure 112011080484943-pct00090
상기 액정 조성물 E의 상전이 온도(℃)는 N 89.2~89.5 I 이었다.
다음에, 액정 조성물 E(93.0wt%)와 키랄성 제제 BN-H3(4.0wt%)과 BN-5(3.0wt%)로 이루어지는 액정 조성물 F를 얻었다. 액정 조성물 F의 상전이 온도(℃)는 N*73.0 BP 76.0 I 이었다.
BN-H3
Figure 112011080484943-pct00091

BN-5
Figure 112011080484943-pct00092

(실시예 21)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 F를 89.4중량%, n-도데실아크릴레이트를 5.0중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 5.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량% 혼합한 액정 조성물 F-1M을 조제하였다.
고분자/액정복합재료의 조제
액정 조성물 F-1M을 배향처리가 되지 않은 빗형 전극 기판과 대향글래스 기판(비전극부여) 사이에 협지하고(셀두께10㎛), 얻어진 셀을 35.0℃의 블루상까지 가열하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광 강도 23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합반응을 행하였다. 상기에 의해 얻어진 고분자/액정 복합재료 F-1P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
(실시예 22)
실시예 21에서 얻어진 고분자/액정 복합재료 F-1P가 협지된 셀을, 도 2에 나타낸 광학계에 셋팅하여 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하여 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고, 빗형 전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기( Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가 전압과 투과율의 관계를 조사하였다. 55.0V의 단형파를 인가하면, 투과율이 86%로 되고 투과광 강도는 포화하였다.
(실시예 23)
하기 도면에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합하여 액정 조성물 G를 조제하였다. 구조식의 우측에 일반식과의 대응을 기재하였다. 본 건 화합물에 대해서는 화합물번호를 기재하였다.
Figure 112011080484943-pct00093
상기 액정 조성물 G의 상전이 온도(℃)는 N* 87.1~87.8 I 이었다.
다음에, 액정 조성물 G(91.5wt%)와 키랄성 제제 BN-H3(4.75wt%)와 BN-5(3.75wt%)으로 이루어지는 액정 조성물 H를 얻었다. 상기 액정 조성물 H의 상전이 온도(℃)는 N*60.1 BP 이었다.
BN-H3
Figure 112011080484943-pct00094

BN-5
Figure 112011080484943-pct00095

(실시예 24)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 H를 89.4중량%, n-도데실아크릴레이트를 5.0중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 5.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량%를 혼합한 액정 조성물 H-1M을 조제하였다.
고분자/액정복합재료의 조제
액정 조성물 H-1M을 배향처리가 되어 있지 않은 빗형 전극 기판과 대향 글래스 기판(비전극부여)의 사이에 협지하여(셀두께10㎛), 얻어진 셀을 34.0℃의 블루상까지 가열하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광 강도 23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합반응을 행하였다.
상기에 의해 얻어진 고분자/액정 복합재료 H-1P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
(실시예 25)
실시예 24에서 얻어진 고분자/액정 복합재료 H-1P가 협지된 셀을 도 2에 도시한 광학계에 셋팅하고 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하고, 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고, 빗형전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기(Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가전압과 투과율의 관계를 조사하였다. 75.0V의 단형파를 인가하면, 투과율이 85%로 되고, 투과광 강도는 포화하였다. 실온에서의 포화 전압 인가시의 응답 시간은 상승 1.1ms, 하강0.4ms으로 고속이었다.
(실시예 26)
하기 도면에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합하는 것에 의해 액정 조성물 I를 조제하였다. 구조식의 우측에 일반식과의 대응을 기재하였다. 본 건 화합물에 대해서는 화합물 번호를 기재하였다.
Figure 112011080484943-pct00096
상기 액정 조성물 I의 상전이 온도(℃)는 N 87.3~88.9 I 이었다.
다음에, 액정 조성물 I(93.7wt%)과, 키랄성 제제 BN-H3(6.3wt%)로 이루어지는 액정 조성물 J를 얻었다. 액정 조성물 J의 상전이 온도(℃)는 N*74.8 BP 이었다.
BN-H3
Figure 112011080484943-pct00097

(실시예 27)
모노머와 액정 조성물의 혼합물의 조제
액정 조성물과 모노머의 혼합물로서 액정 조성물 J를 89.0중량%, n-도데실아크릴레이트를 5.4중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 5.0중량%, 광중합개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6중량% 혼합한 액정 조성물 J-1M을 조제하였다.
고분자/액정복합재료의 조제
액정 조성물 J-1M을 배향처리가 되어 있지 않은 빗형 전극 기판과 대향 글래스 기판(비전극부여)의 사이에 협지하여(셀두께 10㎛) 얻어진 셀을 41.0℃의 블루상까지 가열하였다. 이 상태에서, 자외광(자외광 강도 23mWcm-2(365nm))을 1분간 조사하여 중합 반응을 행하였다.
상기에 의해 얻어진 고분자/액정 복합재료 J-1P는 실온까지 냉각하여도 광학적으로 등방성의 액정상을 유지하였다.
(실시예 28)
실시예 27에서 얻어진 고분자/액정 복합 재료 J-1P가 협지된 셀을, 도 2에 나타낸 광학계에 셋팅하고, 전기 광학 특성을 측정하였다. 광원으로서 편광현미경(니콘제 이클립스 LV100POL)의 백색광원을 사용하여 셀에의 입사 각도가 셀면에 대해서 수직으로 되도록 하고, 빗형 전극의 선방향이 편광자(Polarizer)와 분석기(Analyzer) 편광판에 대해서 각각 45°로 되도록 상기 셀을 광학계에 셋팅하였다. 실온에서 인가전압과 투과율의 관계을 조사하였다. 65V의 단형파를 인가하면, 투과율이 87%로 되고, 투과광 강도는 포화하였다. 이는 0℃에서 1주간 이상 결정화되지 않고 광학적 등방성을 유지하였다.
본 발명의 활용법으로서 예를 들면, 액정 매체를 사용하는 표시소자 등의 광학 소자를 들 수 있다.
특정한 실시예들을 참조로 본 발명에 대해 설명하였으나, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능함을 이해하여야 한다.

Claims (42)

  1. 화학식 (1)로 표시되는 화합물.
    Figure 112016121653694-pct00098

    (상기 화학식 (1)에 있어서, R1은 수소 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2- 는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 및 임의의 -CH2-가 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환된 알킬기 중의 임의의 수소는 할로겐 또는 탄소수 1~3의 알킬로 치환될 수 있고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6은 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O- 이지만 적어도 하나는 -CF2O-이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF5 또는 임의의 수소원자가 불소원자로 치환된 탄소수 1~3의 알킬이고, 상기 알킬에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -CH=CH- 또는 -C≡C- 에 의해 치환될 수도 있고; l, m, n, o 및 p는 각각 독립하여 0 또는 1이고, 1≤l+m+n+o+p≤3이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 (1)에 있어서, R1이 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2 이고, v는 0 또는 1~19의 정수이고; X1이 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3 , -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3 , -CF2CF3 , -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3, 또는 -CH=CHCF2CF3 인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화학식 (1)에 있어서, R1이 탄소수 1~20의 알킬 또는 탄소수 2~21의 알케닐인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 화합물은 화학식 (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5) 또는 (1-6)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
    Figure 112016121653694-pct00099

    (상기 화학식들에 있어서, R1이 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2 이고, 여기서 v는 0 또는 1~19의 정수이고; Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 및 Z6는 각각 독립하여 단결합 또는 -CF2O- 이지만, 적어도 하나는 -CF2O- 이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1은 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 또는 -CH=CHCF2CF3 이다.)
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 액정 화합물은 화학식 (1-1-1), (1-1-2), (1-2-1), (1-2-2) (1-3-1), (1-3-2), (1-4-2), (1-4-3), (1-5-3) 또는 (1-6-2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
    Figure 112011080484943-pct00100

    (상기 화학식들에 있어서, R1은 탄소수 1~20의 알킬, 탄소수 2~21의 알케닐, 탄소수 2~21의 알키닐, 탄소수 1~19의 알콕시, 탄소수 2~20의 알케닐옥시, 탄소수 1~19의 알킬티오, 탄소수 2~19의 알케닐티오 또는 -(CH2)v-CH=CF2이고, v는 0 또는 1~19의 정수이고; L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; X1은 할로겐, -SF5, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2-F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3-F, -(CF2)3-F, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -(CH2)4-F, -(CF2)4-F, -(CH2)5-F, -(CF2)5-F, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -O-(CH2)2-F, -OCF2CH2F, -OCF2CHF2, -OCH2CF3, -O-(CH2)3-F, -O-(CF2)3-F, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -O(CH2)4-F, -O-(CF2)4-F, -O-(CH2)5-F, -O-(CF2)5-F, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2-CH=CF2, -CH2CH=CHCF3 또는 -CH=CHCF2CF3 이다.)
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 액정 화합물은 상기 화학식 (1-1-2), (1-2-2), (1-4-3) 또는 (1-5-3)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서, L1 이 수소인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서, L1 이 불소인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서, L4 및 L5가 함께 불소이고, X1이 불소, 염소, -OCF3 또는 -CF3인 것을 특징으로 하는 액정 화합물.
  10. 화학식 (1-4-3-1), (1-1-2-1), (1-5-3-1), (1-2-2-1) 또는 (1-6-2-1)로 표시되는 액정 화합물.
    Figure 112011080484943-pct00101

    (상기 화학식들에서, R1은 탄소수 1~20의 알킬 또는 탄소수 2~20의 알케닐이다.)
  11. 제 1 항에 기재된 액정 화합물 및 키랄성 제제를 함유하고, 광학적으로 등방성의 액정상을 발현하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 화학식 (2), (3) 및 (4)로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112016121653694-pct00102

    (상기 화학식들에 있어서 R2는 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X2는 불소, 염소 -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2 또는 -OCF2CHFCF3 이고; 고리 B1은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고, 고리 B2 및 고리 B3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고; Z7 및 Z8은 각각 독립하여 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L6 및 L7은 각각 독립하여 수소 또는 불소이다.)
  13. 제 11 항에 있어서, 화학식 (5)로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112011080484943-pct00103

    (상기 화학식 (5)에 있어서, R3은 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X3은 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 C1, 고리 C2 및 고리 C3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고; Z9는 -(CH2)2-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L8 및 L9는 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; r은 1 또는 2이고, s는 0 또는 1이고, r+s=0, 1 또는 2이다.)
  14. 제 11 항에 있어서, 화학식 (6)으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112011080484943-pct00104

    (상기 화학식 (6)에 있어서, R4 및 R5는 각각 독립하여, 탄소수 1~10의 알킬 또는 탄소수 2~10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2-는 -O- 로 치환될 수 있고; 고리 D1, 고리 D2, 및 고리 D3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌이고; Z10은 -C≡C-, -COO-, -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 단결합이다.)
  15. 제 12 항에 있어서, 제 13 항에 기재된 화학식 (5)로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  16. 제 12 항에 있어서, 제 14 항에 기재된 화학식 (6)으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  17. 제 13 항에 있어서, 제 14 항에 기재된 화학식 (6)으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  18. 제 11 항에 있어서, 화학식 (7), (8), (9) 및 (10) 각각으로 표시되는 화합물 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112017018415663-pct00105

    (상기의 화학식들에 있어서, R6은 탄소수 1~10의 알킬, 탄소수 2~10의 알케닐 또는 탄소수 2~10의 알키닐이고, 상기 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X4는 불소, 염소, -SF5, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2, 또는 -OCF2CHFCF3이고; 고리 E1은 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고, 고리 E2, 고리 E3 및 고리 E4은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌 또는 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일이고; Z11, Z12 및 Z13은 각각 독립하여 -(CH2)2-, -(CH2)4-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고, 단, 고리 E1, 고리 E2, 고리 E3 및 고리 E4의 어느 하나가 3-클로로-5-플루오로-1,4-페닐렌인 경우에는 Z11, Z12 및 Z13은 -CF2O-는 아니며; L10 및 L11은 각각 독립하여 수소 또는 불소이다.)
  19. 제 11 항에 있어서, 화학식 (11)로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112011080484943-pct00106

    (상기 화학식 (11)에 있어서, R7은 탄소수 1~10의 알킬, 탄소수 2~10의 알케닐 또는 탄소수 2~10의 알키닐이고, 상기 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2- 는 -O-로 치환될 수 있고; X5는 -C≡N, -N=C=S 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 F1, 고리 F2 및 고리 F3은 각각 독립하여 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 나프탈렌-2,6-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라히드로피란-2,5-디일 또는 피리미딘-2,5-디일이고; Z14는 -(CH2)2-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CH2O- 또는 단결합이고; L12 및 L13은 각각 독립하여 수소 또는 불소이고; aa는 0, 1 또는 2이고, ab는 0 또는 1이고, aa+ab는 0, 1 또는 2이다.)
  20. 제 11 항에 있어서, 산화 방지제 및 자외선 흡수제 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  21. 제 11 항에 있어서, 광학적으로 등방성의 액정상이 2색 이상의 회절광을 나타내지 않는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  22. 제 11 항에 있어서, 광학적으로 등방성의 액정상이 2색 이상의 회절광을 나타내는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  23. 제 11 항에 있어서.
    상기 액정 조성물은 키랄 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도와의 차이가 3 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  24. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 키랄 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도와 하한 온도의 차이가 5 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  25. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물은 네마틱상과 비액정 등방상이 공존하는 상한 온도과 하한 온도의 차이가 3 내지 150℃인 조성물에 키랄성 제제를 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  26. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물의 총 중량에 대하여 키랄성 제제의 비율이 1 내지 40중량%인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  27. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정 조성물의 총 중량에 대하여, 키랄성 제제의 비율이 5 내지 15중량%인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  28. 제 26 항에 있어서,
    70 내지 -20℃ 범위의 어느 온도에 있어서 카이랄 네마틱상을 나타내고, 상기 온도 범위의 적어도 일부에 있어서 나선 피치가 700nm이하인 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 키랄성 제제는 화학식 (K1) 내지 (K5)의 각각으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112016121653694-pct00107

    (상기 화학식 (K1) 내지 (K5)에 있어서, RK는 독립하여 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1~20의 알킬이고, 상기 알킬 중의 임의의 -CH2- 는-O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 상기 알킬 중의 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; A는 독립하여 방향족성 혹은 비방향족성의 3~8원 고리 또는 탄소수 9이상의 축합 고리이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고, 이들 고리의 -CH2- 는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=으로 치환될 수 있고; B는 독립하여 수소, 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬, 탄소수 1~3의 할로알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3~8원 고리 또는 탄소수 9이상의 축합 고리 이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1~3의 알킬 또는 할로알킬로 치환될 수 있고, -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수 있고, -CH=는 -N=으로 치환될 수 있고; Z는 독립하여 단결합, 탄소수 1~8의 알킬렌이지만, 임의의 -CH2-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CSO-, -OCS-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수 있고; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH2CH2-이고; mK는 1 내지 4의 정수이다.)
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 키랄성 제제가 화학식 (K2-1) 내지, (K2-8) 내지 (K4-1)~(K4-6) 및 (K5-1) 내지 (K5-3)의 각각으로 표시되는 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
    Figure 112016121653694-pct00108

    Figure 112016121653694-pct00109

    Figure 112016121653694-pct00110

    Figure 112016121653694-pct00111

    (상기 화학식들에 있어서,RK는 독립하여 탄소수 3~10의 알킬이고, 상기 알킬 중의 고리에 인접하는 -CH2-는 -O-로 치환될 수 있고, 임의의 -CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수 있다.)
  31. 제 11 항에 기재된 액정 조성물과 중합성 모노머를 포함하는 혼합물.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 중합성 모노머는 광중합성 모노머 또는 열중합성 모노머인 것을 특징으로 하는 혼합물.
  33. 제 31 항에 기재된 혼합물을 중합하여 얻어지며 광학적으로 등방성의 액정상에서 구동되는 소자에 사용되는 고분자/액정 복합재료.
  34. 제 33 항에 있어서,
    제 31 항에 기재된 혼합물을 비액정 등방상 또는 광학적으로 등방성의 액정상에서 중합시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합재료.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 고분자/액정 복합재료에 포함되는 고분자가 메소겐 부위를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합재료.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 고분자/액정 복합재료에 포함되는 고분자가 가교 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합재료.
  37. 제 33 항에 있어서,
    액정 조성물의 비율이 60 내지 99중량%이고, 고분자의 비율이 1 내지 40중량%인 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합재료.
  38. 한 쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되고, 기판 사이에 배치된 액정 매체 및 상기 전극을 매개하여 상기 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비하는 광학 소자에 있어서,
    상기 액정 매체는 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물 또는 제 33 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 기재된 고분자/액정 복합재료인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  39. 한 쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되고, 적어도 한 쪽이 투명한 한 벌의 기판, 상기 기판 사이에 배치된 액정 매체 및 상기 기판의 외측에 배치된 편광판을갖고, 상기 전극을 매개하여 상기 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비하는 광학 소자에 있어서,
    상기 액정 매체는 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물 또는 제 33 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 기재된 고분자/액정 복합재료인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 한 벌의 기판의 적어도 한 쪽의 기판 상에 있어서 적어도 2방향으로 전계를 인가할 수 있도록 전극이 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상호 평행하게 배치된 상기 한 벌의 기판의 한편 또는 양방에 적어도 2방향으로 전계를 인가할 수 있도록 전극이 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 전극이 매트릭스 상으로 배치되어 화소 전극을 구성하고, 각 화소가 액티브 소자를 구비하며, 상기 액티브 소자가 박막 트랜지스터(TFT)인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
KR1020117024272A 2009-05-19 2010-05-07 클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자 KR101720985B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009120439 2009-05-19
JPJP-P-2009-120439 2009-05-19
PCT/JP2010/057800 WO2010134430A1 (ja) 2009-05-19 2010-05-07 クロロベンゼン誘導体、光学的に等方性の液晶媒体及び光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120022772A KR20120022772A (ko) 2012-03-12
KR101720985B1 true KR101720985B1 (ko) 2017-03-29

Family

ID=43126114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117024272A KR101720985B1 (ko) 2009-05-19 2010-05-07 클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8409673B2 (ko)
EP (1) EP2433923B1 (ko)
JP (1) JP5621769B2 (ko)
KR (1) KR101720985B1 (ko)
CN (1) CN102388013B (ko)
TW (1) TWI472510B (ko)
WO (1) WO2010134430A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360229B1 (en) * 2008-11-19 2016-08-31 JNC Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical element
JP5625461B2 (ja) * 2009-05-19 2014-11-19 Jnc株式会社 クロロフルオロベンゼン化合物、光学的等方性の液晶媒体および光素子
JP5803929B2 (ja) 2010-10-06 2015-11-04 Jnc株式会社 液晶組成物
DE102011122559A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-26 Merck Patent Gmbh Flüssigkristalline Verbindungen und flüssigkristalline Medien
WO2013039051A1 (ja) 2011-09-14 2013-03-21 Jnc株式会社 化合物、液晶組成物および液晶表示素子
WO2013080724A1 (ja) * 2011-11-30 2013-06-06 Jnc株式会社 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
KR102016191B1 (ko) * 2011-12-14 2019-08-29 제이엔씨 주식회사 액정 조성물 및 액정 표시 소자
JP6047884B2 (ja) * 2012-01-31 2016-12-21 Dic株式会社 化合物
JP6166352B2 (ja) 2012-04-20 2017-07-19 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 液晶媒体および液晶ディスプレイ
CN104379700B (zh) * 2012-06-19 2018-12-28 捷恩智株式会社 液晶组合物及其用途、光元件、高分子与液晶的复合材料、混合物、及化合物
KR102092042B1 (ko) 2013-01-24 2020-03-24 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
US9611429B2 (en) 2013-05-27 2017-04-04 Jnc Corporation Liquid crystal medium, optical device and liquid crystal compound
TWI648381B (zh) 2014-07-03 2019-01-21 日商捷恩智股份有限公司 液晶組成物、光元件、混合物、化合物、高分子／液晶複合材料以及液晶組成物及高分子／液晶複合材料的用途
JP6402919B2 (ja) * 2014-11-27 2018-10-10 Jnc株式会社 ペルフルオロアルキル末端基とｃｆ２ｏ結合基とを有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子
CN104403677B (zh) 2014-12-15 2016-08-24 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶混合物、图案化相位延迟膜及制备方法、显示装置
TWI737728B (zh) * 2016-06-27 2021-09-01 日商捷恩智股份有限公司 液晶組成物、混合物、液晶複合材料、光元件及其用途

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998032722A1 (fr) 1997-01-29 1998-07-30 Chisso Corporation Composes de cristaux liquides contenant des groupes alkyles fluores, composition de cristaux liquides, et dispositif d'affichage a cristaux liquides
JP2000095715A (ja) 1998-09-28 2000-04-04 Chisso Corp ベンゼン誘導体およびその製造方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1023561A (ja) 1996-06-28 1998-01-23 Marantz Japan Inc リモートコントロール装置
EP0959060A1 (en) 1996-11-28 1999-11-24 Chisso Corporation Chlorobenzene derivatives, liquid-crystal composition, and liquid-crystal display elements
JPH10251186A (ja) * 1997-03-10 1998-09-22 Chisso Corp ハロゲン置換ベンゼン誘導体、液晶組成物および液晶表示素子
JP4352117B2 (ja) 1999-05-14 2009-10-28 Ｄｉｃ株式会社 液晶性（メタ）アクリレート化合物、該化合物を含有する液晶組成物及びこれを用いた光学異方体
JP5225531B2 (ja) * 2000-12-19 2013-07-03 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 負のｄｃ異方性の四環式化合物および液晶媒体
JP3779937B2 (ja) 2002-05-08 2006-05-31 独立行政法人科学技術振興機構 光学変調素子用液晶材料
JP4175049B2 (ja) 2002-07-30 2008-11-05 Ｄｉｃ株式会社 重合性液晶組成物及び光学異方体
DE10253325A1 (de) 2002-11-14 2004-05-27 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches Lichtsteuerelement, elektrooptische Anzeige und Steuermedium
KR101180205B1 (ko) 2002-11-15 2012-09-05 메르크 파텐트 게엠베하 전기-광학적 광 변조 소자, 전기-광학적 디스플레이 및 변조 매질
JP4292459B2 (ja) 2002-12-06 2009-07-08 Ｄｉｃ株式会社 重合性液晶組成物及び光学異方体
JP2005080529A (ja) 2003-09-05 2005-03-31 Rengo Co Ltd 生分解性重合体の製造方法
JP2005090520A (ja) 2003-09-12 2005-04-07 Kayaba Ind Co Ltd シール部材
JP4075781B2 (ja) 2003-11-27 2008-04-16 旭硝子株式会社 波長可変フィルタ
WO2005080529A1 (ja) 2004-02-20 2005-09-01 Asahi Glass Company, Limited 光学素子用液晶材料および光変調素子
JP4766694B2 (ja) 2004-03-19 2011-09-07 独立行政法人科学技術振興機構 液晶表示素子
JP5269284B2 (ja) 2004-04-30 2013-08-21 独立行政法人科学技術振興機構 高分子とキラリティーを有する液晶材料とからなる複合材料、該複合材料の製造方法、および該複合材料を用いる光素子
JP2006063662A (ja) 2004-08-27 2006-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 遮蔽部材
JP4972858B2 (ja) 2004-09-24 2012-07-11 Ｊｎｃ株式会社 高分子と光学活性な液晶材料からなる複合体
JP2006127707A (ja) 2004-11-01 2006-05-18 Asahi Glass Co Ltd 開口制御素子および光ヘッド装置
EP1824946B1 (en) 2004-12-17 2009-09-30 Merck Patent GmbH Liquid crystal system and liquid crystal display
ATE410497T1 (de) 2005-02-14 2008-10-15 Merck Patent Gmbh Mesogene verbindungen, flüssigkristallines medium und flüssigkristallanzeigevorrichtung
JP5082202B2 (ja) 2005-04-20 2012-11-28 Ｊｎｃ株式会社 重合体とキラリティーを有する液晶とからなる複合体
JP5437069B2 (ja) * 2006-08-16 2014-03-12 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 液晶混合物のためのシクロヘキセン化合物
US7951433B2 (en) * 2007-02-28 2011-05-31 Chisso Corporation Five-ring liquid crystal compound having CF2O bonding group, liquid crystal composition, and liquid crystal display device
JP5481812B2 (ja) * 2007-09-13 2014-04-23 Ｊｎｃ株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
US7722783B2 (en) * 2007-11-20 2010-05-25 Chisso Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical device
JP5544695B2 (ja) * 2007-11-20 2014-07-09 Ｊｎｃ株式会社 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
EP2360229B1 (en) * 2008-11-19 2016-08-31 JNC Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical element
JP5625461B2 (ja) * 2009-05-19 2014-11-19 Jnc株式会社 クロロフルオロベンゼン化合物、光学的等方性の液晶媒体および光素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998032722A1 (fr) 1997-01-29 1998-07-30 Chisso Corporation Composes de cristaux liquides contenant des groupes alkyles fluores, composition de cristaux liquides, et dispositif d'affichage a cristaux liquides
JP2000095715A (ja) 1998-09-28 2000-04-04 Chisso Corp ベンゼン誘導体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20120099039A1 (en) 2012-04-26
CN102388013A (zh) 2012-03-21
JP5621769B2 (ja) 2014-11-12
WO2010134430A1 (ja) 2010-11-25
TW201100368A (en) 2011-01-01
EP2433923A1 (en) 2012-03-28
EP2433923B1 (en) 2017-12-13
CN102388013B (zh) 2014-09-17
JPWO2010134430A1 (ja) 2012-11-08
EP2433923A4 (en) 2015-04-22
US8409673B2 (en) 2013-04-02
KR20120022772A (ko) 2012-03-12
TWI472510B (zh) 2015-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101720985B1 (ko) 클로로벤젠 유도체, 광학적으로 등방성 액정 매체 및 광학 소자
KR101644415B1 (ko) 광학적으로 등방성인 액정 매체 및 광소자
KR101577685B1 (ko) 광학적으로 등방성인 액정 매체 및 광 소자
JP5544695B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
JP5625461B2 (ja) クロロフルオロベンゼン化合物、光学的等方性の液晶媒体および光素子
JP6306887B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
JP6115472B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
JP5799956B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
JP5470757B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
JP6394390B2 (ja) 光学的に等方性の液晶組成物及び光素子
JP5347347B2 (ja) 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子
WO2014065293A1 (ja) 液晶化合物、液晶媒体および光素子
TWI683890B (zh) 液晶組成物、混合物、高分子/液晶複合材料、光元件以及化合物

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant