KR101863060B1 - 액정 조성물 - Google Patents

Abstract

액정 성분 및 키랄제를 포함하며, 25℃에 있어서의 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 800㎚인 콜레스테릭 액정 조성물.

Description

액정 조성물{LIQUID-CRYSTAL COMPOSITION}

본 발명은 액정 조성물에 관한 것이다. 구체적으로는, 콜레스테릭상에 있어서 동작이 가능한 액정 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 콜레스테릭 액정 조성물과 중합성 모노머를 포함하는 혼합물, 혼합물을 콜레스테릭층에 있어서 중합하여 얻어지는 고분자/액정 복합 재료, 그리고 액정 조성물 등을 포함하는 마이크로캡슐에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 액정 조성물이나 마이크로캡슐 등을 사용한 광소자에 관한 것이다.

네마틱 액정에 키랄제를 첨가함으로써, 실온에 있어서 콜레스테릭상을 나타내는 콜레스테릭 액정 조성물을 사용한 광소자가 알려져 있다. 이와 같은 광소자는 일반적으로 적어도 한쪽이 투명 전극인 한 쌍의 전극 부착 기판 사이에 콜레스테릭 액정 조성물이 협지되어 형성되며, 전극 간에 전압(구동 전압)을 인가하는 것에 의해 액정을 플래너(또는 그랑쟝) 배열과 포컬 코닉(focal conic) 배열 또는 호메오트로픽 배열로 제어함으로써 표시가 수행된다. 특히, 플래너 배열은 선택 반사에 의해 특정한 파장의 광이 반사되어 선택 반사 파장을 가시광 영역으로 제어함으로써 컬러 표시가 가능해진다. 플래너 배열의 나선 축으로 평행하게 입사된 광은 우회전과 좌회전의 원편광으로 분리되어, 콜레스테릭 액정의 헬리컬 방향과 같은 방향의 광이 선택적으로 반사되며, 반사광의 피크 파장은 λ₀=n×p에 의해 부여된다. 여기서 p는 헬리컬 피치(또는 피치)이고, n은 평균 굴절률이다. 따라서 키랄제의 첨가량을 제어하여 피치를 변화시키면, 여러 가지 파장의 광을 선택하여 반사시킬 수 있다.

콜레스테릭 액정 조성물에 메모리성을 부여하는 것이 가능하며, 그 방법으로서는 표면 안정화된 콜레스테릭 텍스처(SSCT), 고분자 안정화된 콜레스테릭 텍스처 등이 알려져 있다. 이러한 메모리성을 갖는 콜레스테릭 액정을 사용한 광소자는 표시를 고쳐 쓸 때만 전압을 인가하면 된다는 점에서 소비 전력이 적다.

콜레스테릭 액정을 사용한 광소자는 적절한 물성을 갖는 액정 조성물을 함유한다. 광소자의 특성을 향상시키기 위해서는 이 액정 조성물이 적절한 물성을 갖는 것이 바람직하다. 액정 조성물의 성분인 액정 화합물에 필요한 일반적 물성은 다음과 같다.

(1) 화학적으로 안정한 것 및 물리적으로 안정한 것.

(2) 높은 투명점(액정상-등방상의 상전이 온도)을 갖는 것.

(3) 콜레스테릭상의 하한 온도가 낮은 것.

(4) 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수한 것.

(5) 적절한 크기의 유전률 이방성을 갖는 것

(6) 적절한 크기의 굴절률 이방성을 갖는 것.

콜레스테릭 액정의 구동 전압 저감의 관점에서는 유전률 이방성이 큰 화합물이 바람직하고, 선택 반사 파장대를 넓히는 관점에서는 굴절률 이방성이 큰 액정 화합물이 바람직하다.

(1)과 같이, 화학적 및 물리적으로 안정적인 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물을 광소자의 1종인 액정 표시 소자에 사용하면 전압 유지율을 높일 수 있다.

또한 (2) 및 (3)과 같이, 높은 투명점 혹은 액정상의 낮은 하한 온도를 갖는 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물에서는 콜레스테릭의 온도범위를 넓히는 것이 가능해져, 폭넓은 온도범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 액정 화합물은 단일 화합물로는 발휘되기 어려운 특성을 발현시키기 위해서, 다른 많은 액정 화합물과 혼합하여 조제한 액정 조성물로서 사용하는 것이 일반적이다. 따라서 액정 표시 소자에 사용되는 액정 화합물은, (4)와 같이, 다른 액정 화합물 등과의 상용성이 양호한 것이 바람직하다. 또한, 사용되는 액정 재료에는 구동 전압이 낮은 액정 조성물이 요구되고 있다. 콜레스테릭상에서 구동시키는 광소자를 저전압으로 구동시키기 위해서는 유전율 이방성이 큰 액정 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 선택 반사 파장대를 넓히기 위해서는 굴절률 이방성이 큰 액정 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

특허 문헌 1에는 화학식 (1-1)을 포함하는 광학적 등방성 액정 조성물에 대해서 기재되어 있지만, 이러한 특허 문헌 1의 실시예들에 기재되어 있는 키랄제를 함유하는 액정 조성물은 모두 상온(25℃)에서 콜레스테릭상의 선택 반사 파장이 400㎚ 미만이다.

선행 기술 문헌

[특허 문헌]

특허 문헌 1：국제 특허 공개 WO2010/058681 팸플릿

[비특허 문헌]

비특허 문헌 1：액정, 11, 137(2007)

상술한 상황 하에서, 예를 들면, 열, 광 등에 대한 안정성, 넓은 액정상 온도 범위, 큰 굴절률 이방성, 큰 유전률 이방성 등을 가지면서, 콜레스테릭상을 갖는 액정 조성물이 요구되고 있다. 또한, 예를 들면, 넓은 온도 범위에서 사용이 가능하여 낮은 구동 전압 및 높은 반사율을 갖는 각종 광소자가 요구되고 있다.

본 발명은 이하와 같은 액정 매체(액정 조성물, 고분자/액정 복합 재료 또는 마이크로캡슐) 및 액정 매체를 포함하는 광소자 등을 제공한다.

[1] 액정 성분 및 키랄제를 포함하고, 25℃에서의 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 800㎚인 콜레스테릭 액정 조성물로서, 상기 액정 성분이 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타나는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 액정 성분 A를 포함하는 콜레스테릭 액정 조성물.

(화학식 (1-1) 내지 (1-3)에 있어서, R^1L은 수소이고, 임의의 -CH₂-은 -S-, -COO-, -OCO- 등으로 치환되어도 좋은 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알키닐, 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 또는 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐옥시이며, 이들 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋고; R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬, 탄소수 3 내지 20의 분기 알케닐, 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시, 또는 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시알케닐이며, 상기 분기 알킬 또는 분기 알케닐 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 상기 분기 알킬, 분기 알케닐, 분기 알콕시, 및 분기 알콕시알케닐 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋으며; 고리 A¹, A², A³, A⁴ 및 A⁵는 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 상기 고리 중에서 임의의 수소는 불소 또는 염소로 치환되어도 좋고; Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶은 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이며, 상기 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-, -COO-, 또는 -CF₂O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬렌 중 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-으로 치환되어도 좋고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋지만, 화학식 (1-1) 중의 Z¹ 내지 Z³의 중에서 적어도 하나는 CF₂O이고, 화학식 (1-2) 중의 Z¹ 내지 Z⁶ 중에서 적어도 하나는 CF₂O이며; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵은 독립적으로 수소 또는 불소이고; X¹은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF₅, 또는 임의의 -CH₂-은 -S-, -COO-, -OCO-으로 치환되어도 좋은 탄소수 1 내지 3의 알킬, 탄소수 2 내지 3의 알케닐, 탄소수 2 내지 3의 알키닐, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 탄소수 2 내지 3의 알콕시알킬, 또는 탄소수 2 내지 3의 알케닐옥시이며; 이들 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋고; m, n, o 및 p은 독립적으로 0 또는 1이며, 화학식 (1-2)에 있어서 1≤m＋n＋o＋p≤2이며, 화학식 (1-3)에 있어서는 1≤m＋n＋p≤3이다.)

[2] 25℃에서의 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 750㎚인 사항 [1]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[3] 액정 성분 A가 화학식 (1-2)로 나타낸 화합물, 또는 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물을 포함하는 사항 [1]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[4] 액정 성분 A가 화학식 (1-1)로 나타낸 화합물, 화학식 (1-2)로 나타낸 화합물 및 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물을 포함하는 사항 [1]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[5] 액정 성분 A 중에서, 화학식 (1-1)으로 나타낸 화합물의 함유량이 5 중량% 내지 90 중량%이고, 화학식 (1-2)으로 나타낸 화합물의 함유량이 5 중량% 내지 90 중량%이며, 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물의 함유량이 5 중량% 내지 90 중량%인 사항 [4]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[6] 액정 성분 중에서, 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 액정 성분 A의 함유량이 15 중량% 이상인 사항 [1] 내지 사항 [5] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[7] 액정 성분 중에서, 액정 성분 A의 함유량이 40 중량%내지 85 중량%인 사항 [6]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[8] 액정 성분 A가 화학식 (1-3) 중의 Z¹ 내지 Z⁴ 중에서 적어도 하나가 CF₂O인 화합물을 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[9] 액정 성분 A가 화학식 (1-3) 중의 R^1D가 2위의 탄소로 분기되어 있는 탄소수 4 내지 20의 알킬 또는 알케닐인 화합물을 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[10] 액정 성분 A가 화학식 (1-3-1)으로 나타낸 화합물 또는 화학식 (1-3-2)으로 나타내는 화합물을 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(화학식 (1-3-1) 내지 (1-3-2)에 있어서, R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬 또는 분기 알케닐이며, 상기 알킬 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고; 고리 A¹은 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 상기 고리 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고; Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 독립적으로 단결합, -CH₂CH₂-, -COO- 또는 -CF₂O-이지만, Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴ 중에서 어느 하나는 -COO- 또는 -CF₂O-이며; X¹은 불소, 염소, -C≡N 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋으며; X는 불소 또는 염소이고; 또한 1,4-페닐렌과 (X)를 직선으로 연결한 표기는 1개 또는 2개의 수소가 X로 치환되어도 좋은 1,4-페닐렌을 나타낸다.)

[11] 액정 성분 A가 화학식 (1-1-2), 화학식 (1-1-3), 화학식 (1-2-1-1), 화학식 (1-2-1-2), 화학식 (1-2-2-1), 화학식 (1-2-2-2), 화학식 (1-2-3-1), 화학식 (1-2-3-2), 화학식 (1-2-4-2), 화학식 (1-2-4-3), 화학식 (1-2-5-3), 화학식 (1-3-1-1), 화학식 (1-3-1-2), 화학식 (1-3-1-3), 화학식 (1-3-1-4), 화학식 (1-3-1-5), 화학식 (1-3-1-6), 화학식 (1-3-1-7), 화학식 (1-3-1-8), 화학식 (1-3-2-1), (1-3-2-2), (1-3-2-3), (1-3-2-4), (1-3-2-5), (1-3-2-6), (1-3-2-7) 및 화학식 (1-3-2-8)으로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(상기 화학식들에 있어서, R^1L은 수소 또는 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 및 알킬 중의 임의의 -CH₂-가 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환된 기(基) 중에서 임의의 수소는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬로 치환되어도 좋고; R^1Da는 탄소수 1 내지 10의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋으며; R^1Db은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-; M은 -CH₂- 또는 -O-이며; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소, 불소 또는 염소이고; A¹은 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이러한 고리 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고; X¹은 불소, 염소, -C≡N, 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬, 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐, 임의의 수소가 불소로 치환된 알콕시이다.)

[12] 액정 성분이 화학식 (2), 화학식 (3) 및 화학식 (4)로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 더 함유하는 사항 [1] 또는 [2]에 기재된 액정 조성물.

(상기 화학식들에 있어서, R²는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이며, 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; X²는 불소, 염소, -OCF₃, -OCHF₂, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCF₂CHF₂ 또는 -OCF₂CHFCF₃이고; 고리 B¹, 고리 B² 및 고리 B³은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라하이드로피란-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-디일이며; Z⁷ 및 Z⁸은 독립적으로 -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂O-, 또는 단결합이고; L⁶ 및 L⁷은 독립적으로 수소 또는 불소이다.)

[13] 액정 성분이 화학식 (5)으로 나타낸 화합물을 더 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(상기 화학식 (5)에 있어서, R³은 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고, 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋으며, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고; X³은 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 C¹, 고리 C² 및 고리 C³은 독립적으로 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, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이며; Z⁹는 -(CH₂)₂-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -C≡C-, -CH₂O- 또는 단결합이고; L⁸ 및 L⁹는 독립적으로 수소 또는 불소이며; r은 1 또는 2이며, s는 0 또는 1이고, r＋s=0, 1 또는 2이다.

[14] 액정 성분이 화학식 (6)으로 나타낸 화합물을 더 함유하는 사항 [1] 또는 사항 [2]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(상기 화학식 (6)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이며, 이러한 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; 고리 D¹, 고리 D² 및 고리 D³은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오르-1,4-페닐렌, 3-플루오르-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오르-1,4-페닐렌이고; Z¹⁰은, -C≡C-, -COO-, -(CH₂)₂-, -CH=CH- 또는 단결합이다.)

[15] 적어도 하나의 산화방지제 및/또는 자외선 흡수제를 포함하는 사항 [1] 내지 사항 [14] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[16] 콜레스테릭 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 키랄제의 비율이 1 중량% 내지 20 중량%인 사항 [1] 내지 사항 [15] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

[17] 키랄제가, 화학식 (K1) 내지 화학식 (K5) 각각으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함하는 사항 [1] 내지 사항 [16] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(상기 화학식 (K1) 내지 화학식 (K5)에 있어서, R^K는 독립적으로 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 이러한 알킬 중에서 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋으며; A는 독립적으로 방향족성 혹은 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로 알킬로 치환되어도 좋으며, 고리 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어도 좋고, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋고; B는 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 탄소수 1 내지 3의 할로 알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이고, 이들 고리 중에서 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로 알킬로 치환되어도 좋으며, -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어도 좋고, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋으며; Z는 독립적으로 단결합, 탄소수 1 내지 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 치환되어도 좋고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋으며; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -CH₂CH₂-이고; mK은 1 내지 4의 정수이다.)

[18] 키랄제가 화학식 (K2-1) 내지 화학식 (K2-8), 화학식 (K4-1) 내지 화학식 (K4-6) 및 화학식 (K5-1) 내지 화학식 (K5-3) 각각으로 나타낸 화합물의 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함하는 사항 [1] 내지 사항 [16] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물.

(상기 화학식들에 있어서, R^K는 독립적으로 탄소수 3 내지 10의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 고리에 인접하는 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋다.)

[19] 사항 [1] 내지 사항 [18] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물과 중합성 모노머를 포함하는 혼합물.

[20] 사항 [19]에 기재된 혼합물을 콜레스테릭상에 있어서 중합하여 얻어지는 고분자/액정 복합 재료.

[21] 고분자/액정 복합 재료에 포함되는 고분자가 메소겐 부위를 갖는 사항 [20]에 기재된 고분자/액정 복합 재료.

[22] 콜레스테릭 액정 조성물이 60 중량% 내지 99중량% 및 고분자가 1 중량% 내지 40 중량%로 포함되는 사항 [20] 또는 사항 [21]에 기재된 고분자/액정 복합 재료.

[23] 사항 [1] 내지 사항 [18]에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물, 사항 [19]에 기재된 혼합물 또는 사항 [20] 내지 사항 [22] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 고분자/액정 복합 재료를 포함하는 마이크로캡슐.

[24] 한쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되어, 기판 간에 배치된 액정 매체 및 전극을 통해 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비하는 광소자로서, 상기 액정 매체가 사항 [1] 내지 사항 [18] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물, 사항 [20] 내지 사항 [22] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 고분자/액정 복합 재료 또는 사항 [23]에 기재된 마이크로캡슐이며, 플래너 배열과 포컬 코닉 배열이 전압에 의해 제어되는 광소자.

[25] 광소자로의 사항 [1]에 기재된 액정 조성물의 사용.

구체적으로는, 사항 [25]의 광소자는 한쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되어, 기판 간에 배치된 액정 매체 및 전극을 통해 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비하며, 플래너 배열과 포컬 코닉 배열이 전압에 의해 제어되는 광소자로서, 액정 매체는 콜레스테릭 액정 조성물, 고분자/액정 복합 재료 또는 마이크로캡슐에서 선택된다. 상기 콜레스테릭 액정 조성물로서는 사항 [1] 내지 사항 [18] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 것이 바람직하고, 상기 고분자/액정 복합 재료로서는 사항 [20] 내지 사항 [22] 중에서 어느 하나의 사항에 기재된 것이 바람직하며, 상기 마이크로캡슐로서는 사항 [23]에 기재된 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 조성물은, 화학식 (7), 화학식 (8), 화학식 (9) 및 화학식 (10) 각각으로 나타내는 화합물의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 더 함유할 수도 있다.

상기 화학식들에 있어서, R⁶은 직쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐이며, 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; X⁴는 불소, 염소, -SF₅, -OCF₃, -OCHF₂, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCF₂CHF₂, 또는 -OCF₂CHFCF₃이고; 고리 E¹, 고리 E², 고리 E³ 및 고리 E⁴는 독립적으로 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라하이드로피란-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-디일이며; Z¹¹, Z¹² 및 Z¹³은 독립적으로 -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂O-, 또는 단결합이다. 다만, 고리 E¹, 고리 E², 고리 E³ 및 고리 E⁴ 중에서 어느 하나가 3-클로로-5-플루오르-1,4-페닐렌일 때 및 화학식 (9)에 있어서 고리 E¹이 불소로 치환된 1,4-페닐렌 일 때에는, Z¹¹, Z¹² 및 Z¹³은 -CF₂O-인 일은 없으며; L¹⁰ 및 L¹¹은 독립적으로 수소 또는 불소이다.

본 발명의 액정 조성물은 화학식 (11)로 나타낸 화합물의 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 더 함유하여도 좋다.

상기 화학식에 있어서, R⁷은 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐이며, 알킬, 알케닐 및 알키닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; X⁵는 -C≡N, -N=C=S, 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 F¹, 고리 F² 및 고리 F³은 독립적으로, 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, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이며; Z¹⁴는 -(CH₂)₂-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -C≡C-, -CH₂O-, 또는 단결합이고; L¹² 및 L¹³은 독립적으로 수소 또는 불소이며; aa는 0, 1 또는 2이고, ab는 0 또는 1이며, aa＋ab은 0, 1 또는 2이다.

본 명세서에 있어서, "액정 매체"라는 것은 액정 조성물, 고분자/액정 복합 재료 및 마이크로캡슐의 총칭이다. 또한 "광소자"라는 것은 전기 광학 효과를 이용하여 광변조나 광 스위칭 등의 기능을 갖는 각종 소자를 가리키며, 예를 들면, 표시 소자(액정 표시 소자), 광 통신 시스템, 광 정보 처리나 다양한 센서(sensor) 시스템에 사용되는 광변조 소자를 들 수 있다.

본 명세서에 있어서, "액정 성분"이라는 것은 키랄제를 포함하지 않는 네마틱상을 발현되는 액정 조성물을 말한다.

본 명세서에 있어서, 액정 성분에 포함되는 "화합물"("액정 화합물"이라고도 한다)은 메소겐을 갖는 화합물로서, 네마틱상, 스메틱상 등의 액정상을 갖는 화합물 및 액정상을 갖지는 않지만 액정 성분으로서 유용한 화합물의 총칭이다.

본 명세서에 있어서, "키랄제"는 광학 활성 화합물이며, 액정 조성물에 원하는 뒤틀림 분자 배열을 부여하기 위해서 첨가된다. "액정 표시 소자"는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. "액정 화합물", "액정 조성물", "액정 표시 소자" 등을 각기 "화합물", "조성물", "소자" 등으로 약칭할 수 있다.

또한, 예를 들어, 액정상의 상한 온도는 액정상-등방상의 상전이 온도로서 그리고 단순히 투명점 또는 상한 온도로 약칭할 수 있다. 액정상의 하한 온도를 단지 하한 온도로 약칭할 수 있다.

화학식 (1)로 나타낸 화합물을 화합물 (1)로 약칭할 수 있다. 이러한 약칭은 화학식 (2) 등으로 나타내는 화합물에도 적용될 수 있다. 화학식 (1) 내지 화학식 (11)에 있어서, 육각형으로 둘러싼 Ｂ, D, E 등의 기호는 각각 고리 B, 고리 D, 고리 E 등에 대응된다. 백분율에서 나타낸 화합물의 양은 조성물의 전체 중량에 근거한 중량 백분율(중량%)이다. 고리 A¹, Y¹, B 등의 복수의 동일 기호를 동일한 식 또는 다른 식에 기재하였으나, 이들은 각각 동일해도 좋으며 또는 상이하여도 좋다.

본 명세서에 있어서, "임의의"는 위치뿐만 아니라 개수에 대해서도 임의인 것을 나타내지만, 개수가 0일 경우는 포함하지 않는다. 임의의 A가 B, C 또는 D로 치환되어도 좋다고 하는 표현은, 임의의 A가 B로 치환될 경우, 임의의 A가 C로 치환될 경우 및 임의의 A가 D로 치환될 경우에 추가적으로, 복수의 A가 B 내지 D 중에서 적어도 2개로 치환될 경우도 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, "임의의 -CH₂-가 -O-로 치환되어도 좋고, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋은 알킬"에는 알킬, 알케닐, 알콕시, 알콕시알킬, 알콕시알케닐, 알케닐옥시알킬 등이 포함된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 연속하는 2개의 -CH₂-가 -O-로 치환되어 -O-O-와 같이 되는 것은 바람직하지 못하다. 그리고 알킬에 있어서의 말단의 -CH₂-가 -O-로 치환되는 것도 바람직하지 못하다. 이하에 본 발명을 보다 자세하게 설명한다. 화학식 (1)로 나타낸 화합물에 있어서의 말단기, 고리 및 결합기 등에 관하여 바람직한 예들도 서술한다.

본 발명의 바람직한 형태의 액정 조성물은, 열, 광 등에 대한 안정성, 큰 굴절률 이방성, 큰 유전률 이방성 등을 가지며, 또한 융점이 낮기 때문에, 액정 조성물 중에 있어서 해당 화합물의 높은 함유율이 가능해진다. 본 발명의 바람직한 형태의 액정 조성물은 열, 광 등에 대한 안정성, 콜레스테릭상의 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도 등을 나타내며, 콜레스테릭상에서 구동시키는 소자에 있어서 낮은 구동 전압과 높은 반사율을 가진다. 본 발명의 본 발명의 바람직한 형태의 고분자/액정 복합 재료 및 마이크로캡슐은 콜레스테릭상의 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도 등을 나타내고, 콜레스테릭상에서 구동시키는 소자에 있어서 낮은 구동 전압과 높은 반사율을 가진다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태의 광소자는 사용할 수 있는 넓은 온도 범위, 낮은 구동 전압 및 높은 반사율을 가진다.

도 1은 액정 조성물 A1 내지 A3에 있어서의 파장과 투과율과의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 액정 조성물은, 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 액정 성분 A를 포함하는 액정 성분과 키랄제를 가지며, 광학적 등방성의 액정상을 발현하지 않는 콜레스테릭 액정 조성물이다.

1 본 발명의 액정 조성물에 포함되는 액정 성분

본 발명의 액정 성분은 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 또는 화학식 (1-3)으로 나타낸 1종 이상으로 이루어지는 액정 성분 A를 포함한다.

본 발명의 액정 성분은 액정 성분 A 이외에 화학식 (2) 내지 화학식 (11)로 나타낸 화합물 등을 포함하여도 좋다.

1.1 액정 성분 A

본 발명의 액정 성분 A는 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진다. 즉, 화학식 (1-1)으로 나타낸 화합물, 화학식 (1-2)으로 나타낸 화합물 및 화학식 (1-3)으로 나타낸 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물로 이루어지고, 그 밖의 화합물은 포함하지 않는다.

액정 성분 A는 1종의 화합물로 이루어지는 성분이어도 좋고, 2종 이상의 화합물로 이루어지는 성분이어도 좋다.

1.1.1 화합물 (1-1)

(1) 화합물 (1-1)에 대하여

화학식 (1-1)으로 나타내는 화합물(화합물 (1-1))에 대해서 설명한다.

화학식 (1-1)에 있어서, R^1L은 수소, 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬(알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -S-, -COO-, -OCO-으로 치환되어도 좋다), 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알키닐, 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 또는 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐옥시며, 이들 기들(알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시) 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다.

상기 알킬의 구체적인 예는 -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -C₄H₉, -C₅H₁₁, -C₆H₁₃, -C₇H₁₅, -C₈H₁₇, -C₉H₁₉, -C₁₀H₂₁, -C₁₁H₂₃, -C₁₂H₂₅, -C₁₃H₂₇, -C₁₄H₂₉ 및 -C₁₅H₃₁이다.

상기 알케닐에 있어서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. -CH=CHCH₃, -CH=CHC₂H₅, -CH=CHC₃H₇, -CH=CHC₄H₉, -C₂H₄CH=CHCH₃ 및-C₂H₄CH=CHC₂H₅와 같은 홀수 위(位)에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서는 트랜스 배치가 바람직하다. -CH₂CH=CHCH₃, -CH₂CH=CHC₂H₅ 및 -CH₂CH=CHC₃H₇과 같은 짝수 위(位)에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서는 시스 배치가 바람직하다. 바람직한 입체 배치를 갖는 알케닐 화합물은 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위를 가진다. 문헌(Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109 및 Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327)에 상세한 설명이 있다.

상기 알케닐의 구체적인 예는 -CH=CH₂, -CH=CHCH₃, -CH₂CH=CH₂, -CH=CHC₂H₅, -CH₂CH=CHCH₃, -(CH₂)₂-CH=CH₂, -CH=CHC₃H₇, -CH₂CH=CHC₂H₅, -(CH₂)₂-CH=CHCH₃ 및 -(CH₂)₃-CH=CH₂이다.

상기 알키닐의 구체적 예는 -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)₅이다.

상기 알콕시의 구체적인 예는 -OCH₃, -OC₂H₅, -OC₃H₇, -OC₄H₉, -OC₅H₁₁, -OC₆H₁₃, -OC₇H₁₅, -OC₈H₁₇, -OC₉H₁₉, -OC₁₀H₂₁, -OC₁₁H₂₃, -OC₁₂H₂₅, -OC₁₃H₂₇ 및 -OC₁₄H₂₉이다.

상기 알콕시알킬의 구체적인 예는 -CH₂OCH₃, -CH₂OC₂H₅, -CH₂OC₃H₇, -(CH₂)₂-OCH₃, -(CH₂)₂-OC₂H₅, -(CH₂)₂-OC₃H₇, -(CH₂)₃-OCH₃, -(CH₂)₄-OCH₃ 및 -(CH₂)₅-OCH₃이다.

상기 알케닐옥시의 구체적인 예는 -OCH₂CH=CH₂, -OCH₂CH=CHCH₃ 및 -OCH₂CH=CHC₂H₅이다.

또한, R^1L은 화학식 (CHN-1) 내지 화학식 (CHN-19)로 나타낸 구조가 바람직하다. 여기서 R^1a는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이다. 보다 바람직한 R^1L은 화학식 (CHN-1) 내지 화학식 (CHN-4) 또는 화학식 (CHN-6) 내지 화학식 (CHN-7)로 나타내는 구조이다.

상기 화학식 (1-1)에 있어서 Z¹, Z² 및 Z³은 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이며, 이러한 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -COO- 또는 -CF₂O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋으며, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋지만, Z¹ 내지 Z³ 중에서 적어도 하나는 CF₂O다.

Z¹, Z² 및 Z³의 바람직한 예는 단결합 또는 -CF₂O-이다.

화학식 (1-1)에 있어서 L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소 또는 불소이다. 또한, L² 및 L⁴는 불소인 것이 바람직하며, L², L⁴ 및 L⁵가 불소인 것이 보다 바람직하다.

화학식 (1-1)에 있어서, X¹은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF₅ 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬(알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -S-, -COO-, -OCO- 등으로 치환되어도 좋다), 탄소수 2 내지 3의 알케닐, 탄소수 2 내지 3의 알키닐, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 탄소수 2 내지 3의 알콕시알킬, 또는 탄소수 2 내지 3의 알케닐옥시이며, 이들 기들(알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시) 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다).

임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알킬의 구체적인 예는, -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, 그리고 -(CF₂)₅-F이다.

임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알콕시의 구체적인 예는 -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, 그리고 -O-(CF₂)₅-F이다.

임의의 수소가 할로겐에 의해 치환된 알케닐의 구체적인 예는 -CH=CHF, -CH=CF₂, -CF=CHF, -CH=CHCH₂F, -CH=CHCF₃, -(CH₂)₂-CH=CF₂, -CH₂CH=CHCF₃, -CH=CHCF₃ 그리고 -CH=CHCF₂CF₃이다.

상기 X¹의 구체적인 예는, 불소, 염소, -C≡N, -N=C=S, -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, -OCH₃, -OC₂H₅, -OC₃H₇, -OC₄H₉, -OC₅H₁₁, -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=CH₂, -CH=CHCH₃, -CH₂CH=CH₂, -CH=CHC₂H₅, -CH₂CH=CHCH₃, -(CH₂)₂-CH=CH₂, -CH=CHC₃H₇, -CH₂CH=CHC₂H₅, -(CH₂)₂-CH=CHCH₃, -(CH₂)₃-CH=CH₂, -CH=CHF, -CH=CF₂, -CF=CHF, -CH=CHCH₂F, -CH=CHCF₃, -(CH₂)₂-CH=CF₂, -CH=CHCF₃, -CH₂CH=CHCF₃, 그리고 -CH=CHCF₂CF₃이다.

바람직한 X¹의 예는 불소, 염소, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 및 -OCHF₂이다. 가장 바람직한 X¹의 예는 불소, 염소, -CF₃ 및 -OCF₃이다.

화학식 (1-1)에 있어서 바람직한 것은 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-3)으로 나타낸 구조이다. 보다 바람직하게는 화학식 (1-2) 또는 화학식 (1-3)이다.

이들 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-3)에 있어서, R^1L은 화학식 (CHN-1) 내지 (CHN-19) 중에서 어느 하나로 나타내는 구조이며, 화학식 (CHN-1) 내지 화학식 (CHN-19) 중에서 R^1a는 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고, L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소 또는 불소이며, X¹은 불소, 염소, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃, -OCHF₂, -C≡C-CF₃, -CH=CHCF₃, -OCF₂CFHCF₃ 등이다.

(2) 화합물 (1-1)의 성질

본 발명에 사용되는 화합물 (1-1)을 보다 상세하게 설명한다. 화합물 (1-1)은 4개의 벤젠 고리와 적어도 1개의 -CF₂O- 연결기를 갖는 화합물이다. 이러한 화합물은 소자가 통상적으로 사용되는 조건하에서 물리적 및 화학적으로 지극히 안정적이며, 그리고 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. 이러한 화합물을 함유하는 조성물은 소자가 통상적으로 사용되는 조건 하에서 안정적이다. 따라서 조성물에 있어서 콜레스테릭상의 온도 범위를 넓히는 것이 가능해지고, 폭넓은 온도 범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 나아가, 이러한 화합물은 유전률 이방성과 굴절률 이방성이 크기 때문에, 콜레스테릭상에서 구동되는 조성물의 구동 전압을 내리기 위한 또한 반사율을 올리기 위한 성분으로서 유용하다.

화합물 (1-1)의 좌말단기 R^1L, 벤젠 고리 상의 기(L¹ 내지 L⁵ 및 X¹), 혹은 결합기 Z¹ 내지 Z³을 적절하게 선택함으로써, 투명점, 굴절률 이방성, 유전률 이방성 등의 물성을 임의로 조정하는 것이 가능하다. 좌말단기 R^1L, 벤젠 고리 상의 기(L¹ 내지 L⁵ 및 X¹) 혹은 결합기 Z¹ 내지 Z³의 종류가 화합물 (1)의 물성에 주는 효과를 이하에서 설명한다.

R^1L이 알케닐일 때, 바람직한 입체 배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. 바람직한 입체 배치를 갖는 알케닐 화합물은 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위 등을 가진다.

결합기 Z¹, Z² 및 Z³이 단결합 또는 -CF₂O-일 때는 점도가 작다. 결합기가 Z¹, Z² 및 Z³이 -COO-, -CF₂O- 등일 때는 유전률 이방성이 크다. Z¹, Z² 및 Z³이 단결합, -CF₂O- 등일 때는 화학적으로 비교적 안정적이며, 비교적 열화를 일으키기 어렵다.

우말단기 X¹이 불소, 염소, -SF₅, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCF₃, -OCHF₂ 또는 -OCH₂F일 때는 유전률 이방성이 크다. X¹이 불소, -OCF₃, 또는 -CF₃일 때는 화학적으로 안정적이다.

L¹ 내지 L⁵ 중에서 불소의 수가 많을 때는 유전률 이방성이 크다. L¹이 수소일 때는 다른 액정과의 상용성이 우수하다. L⁴ 및 L⁵가 모두 불소인 경우에는, 유전률 이방성이 특히 크다.

상술한 바와 같이, 말단기, 결합기 등의 종류를 적당히 선택함으로써 목적하는 물성을 갖는 화합물을 얻을 수 있다.

(3) 화합물 (1-1)의 구체예

화합물 (1-1)의 바람직한 예는, 화학식 (1-1-1) 내지 화학식 (1-1-3)이다. 보다 바람직한 예로서, 화학식 (1-1-2A) 내지 화학식 (1-1-2H), 화학식 (1-1-3A) 내지 화학식 (1-1-3C)를 들 수 있다. 더욱 바람직한 예로서는 화학식 (1-1-2A) 내지 화학식 (1-1-2D), 화학식 (1-1-3A) 및 화학식 (1-1-3B)을 들 수 있다. 가장 바람직한 예로서는 화학식 (1-1-2A), 화학식 (1-1-2C) 및 화학식 (1-1-3A)을 들 수 있다.

(이들 화학식들에 있어서, R^1L은 화학식 (CHN-1), 화학식 (CHN-4), 화학식 (CHN-7), 화학식 (CHN-8) 또는 화학식 (CHN-11)이며, X¹은 불소, 염소, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCF₃, -OCHF₂, -OCF₂CFHCF₃ 또는 -CH=CHCF₃이다.)

1.1.2 화합물 (1-2)

(1) 화합물 (1-2)에 대해서

화학식 (1-2)으로 나타내는 화합물에 대해서 설명한다.

화학식 (1-2)에 있어서, R^1L은 수소, 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬(알킬 중 임의의 -CH₂-는, -S-, -COO-, -OCO-로 치환되어도 좋다), 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알키닐, 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 또는 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐옥시며, 이들 기들(알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시) 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다.

화학식 (1-2) 중의 R^1L에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시는 화학식 (1-1) 중의 R^1L에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시의 정의와 같다.

화학식 (1-2)에 있어서 Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶은 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이며, 이러한 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -COO-, 또는 -CF₂O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋으며, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋지만, Z¹ 내지 Z⁶ 중에서 적어도 하나는 CF₂O이다.

Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶의 바람직한 예는 단결합과 -CF₂O-이다.

화학식 (1-2)에 있어서 L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소 또는 불소이다. L¹이 수소인 경우에는, 융점이 낮고 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수하며, L¹이 불소인 경우에는, 큰 유전률 이방성을 가진다. L⁴는 불소가 바람직하고, 보다 바람직하게는 L⁴와 L⁵가 불소이다.

화학식 (1-2)에 있어서, X¹은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF₅, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬(알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -S-, -COO-, -OCO-로 치환되어도 좋다), 탄소수 2 내지 3의 알케닐, 탄소수 2 내지 3의 알키닐, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 탄소수 2 내지 3의 알콕시알킬, 또는 탄소수 2 내지 3의 알케닐옥시며, 이들 기들(알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시) 중에서 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다.

화학식 (1-2) 중의 X¹에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시는 화학식 (1-1) 중의 X¹에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시의 정의와 같다.

화학식 (1-2)에 있어서, m, n, o 및 p는 독립적으로 0 또는 1이며, 1≤m＋n＋o＋p≤2이다.

화학식 (1-2)에 있어서 바람직한 것은 화학식 (1-2-1) 내지 화학식 (1-2-5)로 나타내는 구조이다.

이들 화학식들에 있어서, R^1L이 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 21의 알케닐, 탄소수 2 내지 21의 알키닐, 탄소수 1 내지 19의 알콕시, 탄소수 2 내지 20의 알케닐옥시, 탄소수 1 내지 19의 알킬티오, 탄소수 2 내지 19의 알케닐티오, 또는 -(CH₂)_v-CH=CF₂이며, 여기서 v는 0 또는 1 내지 19의 정수이고; Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶은 독립적으로 단결합 또는 -CF₂O-이지만, 적어도 하나는 -CF₂O-이며; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 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=CHCF₂CF₃이다.

이들 중에서도, R^1L이 화학식 (CHN-1) 내지 화학식 (CHN-6) 중에서 어느 하나로 나타낸 구조이며, R^1a는 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고; Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶은 독립적으로 단결합 또는 -CF₂O-이지만, 적어도 하나는 -CF₂O-이며; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소 또는 불소이고; X¹은 불소, 염소, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃, -OCHF₂, -OCH₂F 또는 -C=C-CF₃인 화합물이 보다 바람직하다.

화학식 (1-2-1) 내지 화학식 (1-2-5)의 화합물에 있어서, 보다 바람직하게는, 하기 화학식 (1-2-1-1) 내지 화학식 (1-2-1-3), 화학식 (1-2-2-1) 내지 화학식 (1-2-2-3), 화학식 (1-2-3-1) 내지 화학식 (1-2-3-3), 화학식 (1-2-4-1) 내지 화학식 (1-2-4-3), 화학식 (1-2-5-1) 내지 화학식 (1-2-5-3)이다. 이들 중에서, 화학식 (1-2-1-1), 화학식 (1-2-1-2), 화학식 (1-2-2-1), 화학식 (1-2-2-2), 화학식 (1-2-3-1), 화학식 (1-2-3-2), 화학식 (1-2-4-2), 화학식 (1-2-4-3) 및 화학식 (1-2-5-3)으로 나타낸 화합물이 더욱 바람직하다.

이들 화학식들에 있어서, R^1L, L¹, L², L³, L⁴, L⁵ 및 X¹은 상술한 화학식 (1-2-1) 내지 화학식 (1-2-5)와 같은 정의다.

(2) 화합물 (1-2)의 성질

본 발명에 사용되는 화합물 (1-2)을 보다 상세하게 설명한다. 화합물 (1-2)은 클로로벤젠 고리를 갖는 액정 화합물이다. 이러한 화합물은, 소자가 통상적으로 사용되는 조건 하에서 물리적 및 화학적으로 지극히 안정적이며, 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. 나아가, 스멕틱상이 발현되기 어렵다. 이러한 화합물을 함유하는 조성물은 소자가 통상적으로 사용되는 조건 하에서 안정적이다. 따라서 조성물에 있어서 콜레스테릭상의 온도 범위를 넓히는 것이 가능해지고, 폭넓은 온도 범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 또한, 이러한 화합물은 유전률 이방성과 굴절률 이방성이 크기 때문에, 콜레스테릭상에서 구동되는 조성물의 구동 전압을 내리기 위하여 반사율을 증가시키기 위한 성분으로서 유용하다.

화합물 (1-2)의 ｍ, n, o 및 p의 조합과 좌말단기 R^1L, 가장 우측의 벤젠 고리 상의 기 및 그 치환 위치(L¹, L² 및 X¹), 혹은 결합기 Z¹ 내지 Z⁶을 적절하게 선택함으로써, 투명점, 굴절률 이방성, 유전률 이방성 등의 물성을 임의로 조정하는 것이 가능하다. m, n, o 및 p의 조합, 좌말단기 R^1L, 우말단기 X¹, 결합기 Z¹ 내지 Z⁶, L¹ 내지 L⁵의 종류가 화합물 (1-2)의 물성에 부여하는 효과를 이하에서 설명한다.

일반적으로 m＋n＋o＋p＝2의 화합물은 투명점이 높고, m＋n＋o＋p＝1의 화합물은 융점이 낮다.

상기 R^1L이 알케닐일 때, 바람직한 입체 배치는 이중결합의 위치에 의존한다. 바람직한 입체 배치를 갖는 알케닐 화합물은 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위를 가진다.

상기 결합기 Z¹ 내지 Z⁶은 단결합 또는 -CF₂O-이기 때문에, 화학적으로 비교적 안정적이며 비교적 열화를 일으키기 어렵다. 또한, 결합기가 단결합일 때는 점도가 작다. 또한, 결합기가 -CF₂O-일 때는 유전율 이방성이 크다.

상기 우말단기 X¹이 불소, 염소, -SF₅, -CF₃, -OCF₃ 또는 -CH=CH-CF₃일 때는 유전율 이방성이 크다. 상기 X¹이 불소, -OCF₃ 또는 -CF3일 때는, 화학적으로 안정적이다.

상기 L¹이 수소일 때는 융점이 낮고, 불소일 때는 유전률 이방성이 크다. 상기 L⁴ 및 L⁵가 모두 불소일 때는 유전율 이방성이 아주 크다.

전술한 바와 같이, 고리 구조, 말단기, 결합기 등의 종류를 적당히 선택함으로써 목적하는 물성을 갖는 화합물을 얻을 수 있다.

(3) 화합물 (1-2)의 구체예

화합물 (1-2)의 바람직한 예는, 화학식 (1-2-1) 내지 화학식 (1-2-5)이다. 보다 바람직한 예는, 화학식 (1-2-1-1) 내지 화학식 (1-2-1-3), 화학식 (1-2-2-1) 내지 화학식 (1-2-2-3), 화학식 (1-2-3-1) 내지 화학식 (1-2-3-3), 화학식 (1-2-4-1) 내지 화학식 (1-2-4-3), 화학식 (1-2-5-1) 내지 화학식 (1-2-5-3)이다. 이들 중에서, 화학식 (1-2-1-1), 화학식 (1-2-1-2), 화학식 (1-2-2-1), 화학식 (1-2-2-2), 화학식 (1-2-3-1), 화학식 (1-2-3-2), 화학식 (1-2-4-2), 화학식 (1-2-4-3) 및 화학식 (1-2-5-3)이 더욱 바람직하다. 구체적 화합물로서, 하기 화학식의 화합물을 들 수 있다.

1.1.3 화합물 (1-3)

(1) 화합물 (1-3)에 대해서

화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물에 대해서 설명한다.

화학식 (1-3)에 있어서, R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬, 탄소수 3 내지 20의 분기 알케닐, 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시, 또는 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시 알케닐이며, 이러한 분기 알킬 또는 분기 알케닐 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 분기 알킬, 분기 알케닐, 분기 알콕시 및 분기 알콕시알케닐 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋다.

상기 분기 알킬의 구체적인 예는 다음 화학식 (CHN1-1) 내지 화학식 (CHN1-9)에 나타낸 바와 같다.

(화학식 (CHN1-1) 내지 화학식 (CHN1-9) 중에서, R^1a는 탄소수 1 내지 10의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 이와 같은 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋으며; R^1b는 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋다.)

분기 알킬을 갖는 화합물의 특징은 분기 위치에 의존한다. 화학식 (CHN1-1) 내지 화학식 (CHN-9)와 같이 2위, 3위, 4위 또는 1위의 탄소로 분기된 알킬 화합물은 직쇄 화합물과 비교하여 대단히 낮은 융점을 나타낸다.

분기 알케닐의 구체적인 예는 이하의 화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32)에 나타낸 바와 같다.

(화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32)에 있어서, R^1a 및 R^1b는 화학식 (CHN1-1) 내지 화학식 (CHN1-9) 중의 R^1a와 R^1b와 같은 정의다.)

분기 알케닐을 갖는 화합물의 특징은 분기 위치에 의존한다. 화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32)와 같이 2위, 3위, 4위 또는 1위의 탄소로 분기된 알킬 화합물은 직쇄 화합물에 비해 대단히 낮은 융점을 나타낸다.

알케닐에 있어서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. 예를 들면 화학식 (CHN2-1)과 같은 홀수 위(位)에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서는 일반적으로 트랜스 배치가 바람직하고, 화학식 (CHN2-5)과 같은 짝수 위(位)에 이중 결합을 갖는 알케닐에 있어서는 일반적으로 시스 배치가 바람직하다. 바람직한 입체 배치를 갖는 알케닐 화합물은, 액정상의 넓은 온도 범위를 가진다. 문헌(Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109 및 Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327)에 상세한 설명이 있다. 또한, 이중 결합의 위치는 다른 이중 결합 및 1,4-페닐렌 등의 고리와 공역을 만들지 않는 위치가 바람직하다.

분기 알콕시 및 분기 알콕시알케닐의 구체적인 예는 다음 화학식 (CHN3-1) 내지 화학식 (CHN3-15)에 나타낸 바와 같다.

(화학식들에서의 R^1a 및 R^1b는 상술한 바와 같은 정의다.)

분기 알콕시 및 분기 알콕시알케닐을 갖는 화합물의 특징은 분기 위치에 의존한다. 화학식 (CHN3-1) 내지 화학식 (CHN3-15)와 같이 2위, 3위 또는 4위의 탄소로 분기된 알킬 화합물은 직쇄 화합물에 비해 대단히 낮은 융점을 나타낸다. 또한, 분기 알콕시알케닐에 있어서의 이중 결합의 위치는 다른 이중 결합 및 1,4-페닐렌 등의 고리와 공역을 만들지 않는 위치가 바람직하다.

화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32) 및 화학식 (CHN3-1) 내지 화학식 (CHN3-15) 중의 R^1a 및 R^1b의 바람직한 예는, 수소, -CH₃, -C₂H₅, -C₃H₇, -C₄H₉, -C₅H₁₁, -C₆H₁₃, -C₇H₁₅, -C₈H₁₇, -C₉H₁₉ 및 -C₁₀H₂₁이다. 보다 바람직하게는, R^1a 및 R^1b 중에서 어느 하나가 -CH₃, -C₂H₅ 또는 -C₃H₇이다.

화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32) 및 화학식 (CHN3-1) 내지 화학식 (CHN3-15) 중의 R^1a 및 R^1b에 있어서, 임의의 -CH₂-를 -O-로 치환한 또는 임의의 -CH₂-CH₂-를 -CH=CH-로 치환한 기의 예는, CH₃(CH₂)₂O-, CH₃-O-(CH₂)₂-, CH₃-O-CH₂-O-, CH₂=CH-(CH₂)₃-, CH₃-CH=CH-(CH₂)₂-, CH₃-CH=CH-CH₂O- 등이다.

또한, 화학식 (CHN2-1) 내지 화학식 (CHN2-32) 및 화학식 (CHN3-1) 내지 화학식 (CHN3-15)에서의 R^1a 중의 임의의 -CH₂-를 -O-로 치환한 또는 임의의 -CH₂-CH₂-를 -C≡C- 또는 -CH=CH-로 치환한 기들 중에서 임의의 수소가 할로겐으로 치환된 기의 예로서는, CF₂=CH-, CH₂F(CH₂)₂O-, CH₂FCH₂C≡C-를 들 수 있다.

화학식 (1-3)에 있어서, 고리 A¹, A², A³, A⁴ 및 A⁵는 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 고리들 중에서 임의의 수소는 불소 또는 염소로 치환되어도 좋다.

상기 고리 A¹, A², A³, A⁴ 및 A⁵의 바람직한 예는 화학식 (RG-1) 내지 화학식 (RG-15)이다.

상기 고리 A¹, A², A³, A⁴ 및 A⁵의 보다 바람직한 예는, 화학식 (RG-1) 내지 화학식 (RG-3), 화학식 (RG-5) 내지 화학식 (RG-7), 화학식 (RG-12) 내지 화학식 (RG-16) 등으로 나타낸 구조이다. 특히, 1개 또는 2개의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌인 화학식 (RG-2) 또는 화학식 (RG-3)을 갖는 화합물은 유전율 이방성이 크다. 또한, 화학식 (RG-2) 또는 화학식 (RG-3)으로 나타내는 고리를 2개 이상 갖는 화합물은 특히 유전율 이방성이 크다.

또한, 상기 고리 A¹이 화학식 (RG-2) 또는 화학식 (RG-3)인 화합물은 융점이 낮다.

화학식 (1-3)에 있어서, Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이며, 이러한 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -COO- 또는 -CF₂O-로 치환되어도 좋고, 이들 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋으며, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다.

화학식 (1-3)에 있어서, 상기 Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴의 바람직한 예는 단결합, -CH₂-, -(CH₂)₂-, -COO-, -CF₂O-, 또는 -CH=CH-이다. 보다 바람직하게는, 상기 Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴ 중에서 어느 하나가 -COO- 또는 -CF₂O-이다.

화학식 (1-2)에 있어서, 상기 X¹은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF₅ 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬(알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -S-, -COO-, -OCO-로 치환되어도 좋다), 탄소수 2 내지 3의 알케닐, 탄소수 2 내지 3의 알키닐, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 탄소수 2 내지 3의 알콕시알킬, 또는 탄소수 2 내지 3의 알케닐옥시며, 이들 기들(알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시) 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다.

화학식 (1-3)의 X¹에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시는 화학식 (1-1) 중의 X¹에 있어서의 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시의 정의와 같다.

화학식 (1-3)의 X¹에 있어서, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알킬의 구체적인 예는, -CHF₂, -CF₃, -CF₂CH₂F, -CF₂CHF₂, -CH₂CF₃, -CF₂CF₃, -(CH₂)₃-F, -(CF₂)₃-F, -CF₂CHFCF₃ 및 -CHFCF₂CF₃이다.

화학식 (1-3)의 X¹에 있어서, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알콕시의 구체적인 예는, -OCHF₂, -OCF₃, -OCF₂CH₂F, -OCF₂CHF_2, -OCH₂CF₃, -O-(CF₂)₃-F, -OCF₂CHFCF₃, 그리고 -OCHFCF₂CF₃이다.

화학식 (1-3)의 X¹에 있어서, 임의의 수소가 불소 또는 염소로 치환된 알케닐의 구체적인 예는, -CH=CF₂, -CF=CHF, -CH=CHCH₂F, -CH=CHCF₃, -(CH₂)₂-CH=CF₂, -CH₂CH=CHCF₃ 및 -CH=CHCF₂CF₃이다.

화학식 (1-3)의 X¹에 있어서의 바람직한 X¹의 구체적인 예는, 불소, 염소, -C≡N, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 및 -OCHF₂이다. 보다 바람직한 Y¹의 예는, 불소, 염소, -C≡N, -CF₃ 및 -OCF₃이다. 상기 X¹이 염소, 불소인 경우에는 융점이 낮고, 다른 액정 화합물과의 상용성이 특히 우수하다. 상기 X¹이 -C≡N, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 및 -OCHF₂인 경우에는, 특히 큰 유전율 이방성을 나타낸다.

화학식 (1-3)에 있어서 m, n 및 p는 독립적으로 0 또는 1이며, 1≤m＋n＋p≤3이다.

화학식 (1-3)에 있어서 바람직한 것은 화학식 (1-3-1) 및 화학식 (1-3-2)으로 나타낸 구조이다.

(화학식 (1-3-1) 내지 화학식 (1-3-2)에 있어서, R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬 또는 분기 알케닐이고; A¹은, 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 이들 고리들 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어 있어도 좋고; Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 독립적으로 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, 또는 -CF₂O-이나, Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴ 중에서 어느 하나는 -COO-, 또는 -CF₂O-이며; X¹은 불소, 염소, -C≡N, 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬이고, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋고; X는 불소 또는 염소이며; 또한, 하기와 같은 1,4-페닐렌과 (X)를 직선으로 연결한 표기는 1개 또는 2개의 수소가 X로 치환되어 있어도 좋은 1,4-페닐렌을 나타낸다.)

이들 중에서도, R^1D가 화학식 (CHN-1-1) 내지 화학식 (CHN-1-9) 중에서 어느 하나로 나타내는 구조이며; Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 독립적으로 단결합, -(CH₂)₂-, -COO- 또는 -CF₂O-이지만, 적어도 하나는 -COO- 또는 -CF₂O-이고; X는 불소 또는 염소이며, X¹은 불소, 염소, -C≡N, -CF₃ 또는 -OCF₃인 화합물이 특히 바람직하다.

화학식 (1-3-1) 내지 화학식 (1-3-2)로 나타내는 화합물에 있어서, 보다 바람직하게는, 하기 화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-8) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-16)이다. 이들 중에서, 더욱 바람직하게는, 화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-2) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-6)이다.

화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-8) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-16)에 있어서, R^1a는 탄소수 1 내지 10의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고; R^1b는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬이며; M은 -CH₂- 또는 -O-이며; A¹은 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이고, 이러한 고리 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어 있어도 좋고; L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소, 불소 또는 염소이며; X¹은 불소, 염소, -C≡N, 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬, 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐, 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 알콕시이다.

화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-8) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-16)에 있어서, L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소, 불소, 또는 염소이다. L¹이 불소인 경우에는 융점이 낮고 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수하다. L², L³, L⁴ 및 L⁵ 중에서 적어도 하나가 염소 또는 불소인 경우에는, 큰 유전율 이방성을 가지며, 화합물의 융점이 낮고, 다른 액정 화합물과의 상용성이 우수하다. 어느 1개가 수소 또는 불소인 것이 바람직하다.

(2) 화합물 (1-3)의 성질

본 발명에 사용되는 화합물 (1-3)을 보다 상세하게 설명한다. 화합물 (1-3)은 분기 알킬기 또는 분기 알케닐기를 갖는 액정 화합물이다. 이러한 화합물은, 소자가 통상적으로 사용되는 조건하에서 물리적 및 화학적으로 지극히 안정적이며, 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. 나아가, 스멕틱상을 발현하기 어렵다. 이러한 화합물을 함유하는 조성물은 소자가 통상적으로 사용되는 조건하에서 안정적이다. 따라서 조성물에 있어서 콜레스테릭상의 온도 범위를 넓히는 것이 가능해지고, 폭넓은 온도 범위에서 표시 소자로서 사용할 수 있다. 또한, 상기 화합물은 유전율 이방성과 굴절률 이방성이 크기 때문에, 광학적으로 콜레스테릭상에서 구동되는 조성물의 구동 전압을 내리기 위하여 및 반사율을 향상시키기 위한 성분으로서 유용하다.

화합물 (1-3)의 ｍ, n 및 p의 조합과, 좌말단기 R^1D, 우말단기 X¹ 혹은 결합기 Z¹ 내지 Z⁴를 적절하게 선택함으로써, 투명점, 굴절률 이방성, 유전률 이방성 등의 물성을 임의로 조정하는 것이 가능하다. m, n 및 p의 조합, 좌말단기 R^1D, 우말단기 X¹, 결합기 Z¹ 내지 Z⁴, 그리고 1,4-페닐렌 중의 L² 내지 L⁵의 종류가 화합물 (1)의 물성에 부여하는 효과를 이하에서 설명한다.

화합물 (1-3)에 있어서, 일반적으로, m＋n＋p＝3인 화합물은 투명점이 높고, 큰 굴절률 이방성을 나타낸다. m＋n＋p＝2인 화합물은 융점이 낮고, 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다. m＋n＋p＝1인 화합물은 융점이 대단히 낮다.

R^1D가 광학 활성기인 화합물은 키랄 불순물로서 유용하다. R¹이 광학 활성기가 아닌 화합물은 조성물의 성분으로서 유용하다. R^1D가 알케닐일 때, 바람직한 입체 배치는 이중 결합의 위치에 의존한다. 바람직한 입체 배치를 갖는 알케닐 화합물은 액정상의 넓은 온도 범위를 갖는다.

화합물 (1-3)에 있어서, 결합기 Z¹, Z², Z³, 및 Z⁴가 단결합, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF=CF-, -(CH₂)₃-O-, -O-(CH₂)₃-, -(CH₂)₂-CF₂O-, -OCF₂-(CH₂)₂-, 또는 -(CH₂)₄-일 때는 점도가 작다. 결합기가 단결합, -(CH₂)₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -CH=CH-일 때는 점도가 보다 작다. 결합기가 -CH=CH-일 때는 액정상의 온도 범위가 넓고, 탄성 정수비 K₃₃/K₁₁(K₃₃：벤드 탄성 정수, K₁₁：스프레이 탄성 정수)이 크다. 결합기가 -C≡C-일 때는 굴절률 이방성이 크다. 결합기가 -COO-, -CF₂O-일 때는 유전율 이방성이 크다. Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴가 단결합, -(CH₂)₂-, -CH₂O-, -CF₂O-, -OCF₂-, -(CH₂)₄- 등일 때는 화학적으로 안정적이며 열화를 일으키기 어렵다.

상기 우말단기 X¹이 불소, 염소, -C≡N, -SF₅, -CF₃, -OCF₃, 또는 -CH=CH-CF₃일 때는 유전율 이방성이 크다. 상기 X¹이 불소, -CF₃ 또는 -OCF₃일 때는 화학적으로 안정적이다.

상기 L², L³, L⁴ 및 L⁵가 수소 또는 염소일 때는 융점이 낮고, 불소일 때는 유전율 이방성이 크다. L¹ 내지 L⁵ 중에서 적어도 2개 이상이 불소일 때는 유전율 이방성이 대단히 크다. 또한 L¹ 내지 L⁵ 중에서 적어도 1개가 염소일 때는 다른 액정 화합물과의 상용성이 좋다.

상술한 바와 같이, 고리 구조, 말단기, 결합기 등의 종류를 적당히 선택함으로써 목적하는 물성을 갖는 화합물을 얻을 수 있다.

(3) 화합물 (1-3)의 구체예

화합물 (1-3)의 바람직한 예는, 화학식 (1-3-1) 내지 화학식 (1-3-2)이다. 보다 바람직한 예는 화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-8) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-16)이다. 이들 중에서, 화학식 (1-3-1-1) 내지 화학식 (1-3-1-8) 및 화학식 (1-3-2-1) 내지 화학식 (1-3-2-6)가 더욱 바람직하다.

화합물 (1-3)의 구체예로서 하기 화학식 (1-3-1-1a) 내지 화학식 (1-3-2-16j)의 화합물을 들 수 있다.

(화학식들 중에 있어서, R^1a 및 R^1b는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고; L¹, L², L³ 및 L⁴는 수소, 불소 또는 염소이며; X¹은 불소, 염소, -SF₅, -C≡N, -N=C=S, -CF₃, -CF₂H, -OCF₃ 또는 -OCF₂H이다.)

(4) 화합물 (1-3)을 합성하는 방법

화합물 (1-3)을 합성하는 방법은 여러 방법들이 있으며, 시판의 시약에서 적절하게 본 명세서의 실시예 및 공지 기술에 의거하여 합성하는 것이 가능하다.

화합물 (1-3)은, 예를 들면 이하에 나타내는 스킴(Scheme) 1 및 스킴 2로 합성할 수 있지만, 합성 방법은 하기의 합성 방법에 한정되는 것은 아니다.

스킴 1

스킴 2

(상기 스킴들 중에서, R^1D, A¹ 내지 A⁵, Z¹ 내지 Z⁴, m, n, o 및 p는 화학식 (1-3)과 같은 정의다. 또한 Xa는 할로겐, 트리플레이트기, 메실기 또는 토실기이다.)

먼저, 분기 알킬의 할로겐 유도체(110)를 준비하고, 화합물(110)에 마그네슘 등을 작용시킨 것과, 대응하는 할로겐 유도체(111)와의 크로스 커플링 반응을 행함으로써, 화합물(112)을 얻을 수 있다. 화합물(112)를 할로겐 유도체 등으로 변환한 후에, 팔라듐 촉매를 사용한 커플링 반응을 필요한 횟수만큼 반복하는 것으로, 중간체(114)를 얻을 수 있다.

중간체(114)를 출발 원료로서, 여러 종류의 화합물 (1-3)을 얻을 수 있다. 예를 들면 붕소산 유도체(115)와의 커플링 반응을 더 실시함으로써, 단결합을 갖는 화합물 (1-3)을 얻을 수 있다.

또한, 알킬리튬과 디브로모디플루오르메탄(dibromodifluoromethane)을 작용시킨 후에, 페놀 유도체(116)와 에테르화 반응을 실시함으로써, CF₂O결합을 갖는 화합물 (1-3)을 수득할 수 있다.

또한, 알킬리튬과 드라이아이스를 사용해서 카복실산 유도체로 변환한 후에, DCC(디시클로헥실카르보디이미드)과 DMAP(디메틸아미노피리딘)을 사용해서 에스테르화 반응을 실시함으로써, 에스테르 결합을 갖는 화합물 (1-3)을 얻을 수 있다.

(5) 분기 알킬의 합성

화학식 (1-3) 중에서 R^1D는 분기 알킬 또는 분기 알케닐이다.

분기 알킬을 좌말단기에 도입하는 방법은 몇 가지 존재하지만, 기본적으로는 하기의 스킴 3에 나타내는 바와 같이 분기 알킬의 할로겐 유도체(93)를 준비하고, 이어서 팔라듐 촉매의 존재 하에서, 이러한 할로겐 유도체의 그리냐르 시약과 방향족 등의 할로겐 유도체(94)와의 크로스 커플링 반응으로 분기 알킬기를 도입한다.

스킴 3

(상기 스킴 중에서, Alkyl은 분기 알킬이고; Xa는 할로겐, 트리플레이트기, 메실기, 또는 토실기이며; 코어(Core)는 고리 구조를 갖는 유기기, 보호기(Pro)를 도입한 알코올 유도체, 또는 에스테르 유도체를 나타낸다.)

분기 알킬의 할로겐 유도체(93)는 시판되고 있는 것을 사용하거나, 혹은, 대응하는 분기 알킬의 카복실산 유도체(91) 또는 분기 알킬의 알코올 유도체(92) 등으로부터 공지의 방법으로 할로겐 유도체(93)로 변환할 수 있다.

또한, 일반의 합성 시약에서 공지된 방법에 의해 분기 알킬을 구축할 수 있다. 하기에 그 스킴의 일예(스킴 4)를 나타낸다.

스킴 4

(상기 스킴 중에서, Xa는 할로겐, 트리플레이트기, 메실기 및 토실기를 나타내고; Xb은 MgBr, MgC1 및 Li를 나타낸다.)

대응하는 할로겐 유도체(100)에, 예를 들면, 마그네슘을 작용시켜 그리냐르 시약을 조제하고, 포르밀화제를 추가하는 것에 의해 알데히드 유도체(101)로 유도할 수 있다. 화합물 (101)은, (메톡시메틸)트리페닐포스핀 브롬화물(triphenylphosphine bromide)과 염기를 사용한 위티그(Wittig) 반응과 여기에 이어지는 가수 분해 반응의 조작((a))을 반복하는 것으로, 필요한 사슬 길이의 알데히드 유도체((102), (103), (104) 및 (10m))를 준비한다.

2위에서 분기된 알킬 또는 알케닐을 합성할 경우에는, 화합물(102)을 대응하는 알킬 그리냐르 시약 등과 반응시킨 후에, 산화 반응을 실시하여 화합물(102-1)로 유도하여, 대응하는 알킬 그리냐르 시약 등을 더 작용시키는 것에 의해 분기 알킬의 알코올 유도체(102-2)를 얻는다.

분기 알케닐(102-3)은 알코올 유도체(102-2)를 산(酸) 등으로 탈수 반응을 실시하는 것에 의해 얻을 수 있고, 또한 분기 알킬(102-4)은 화합물(102-3)을 수소 환원을 실시하는 것으로 얻을 수 있다.

3위의 분기 알케닐(103-3) 및 분기 알킬(103-4), 4위의 분기 알케닐(104-3) 및 분기 알킬(104-4), 1위의 분기 알케닐(101-3) 및 분기 알킬(101-4)도 같은 방법에 의해 합성할 수 있다.

또한, 상술한 유도체, 예를 들면, 화합물(103-1)로부터, 아래와 같이 테베(Tebbe) 반응, 위티크(Wittig) 반응, 또는 올레핀 메타세시스 반응을 이용하여, 분기 알케닐((103-5) 및 (103-6))을 합성하는 방법도 있다.

나아가, 분기 알킬 및 분기 알케닐에 산소를 도입하는 방법의 일예인 스킴 6을 다음에 나타낸다.

스킴 6

대응하는 유도체, 예를 들면 화합물 (10m)에서, 환원 반응에 의해 알코올 유도체(10m-1)로 유도한 후에, 할로겐의 유도체와 염기를 작용시켜서 에테르화를 실시하는 것으로써, 분기 알킬에 에테르 결합을 도입할 수 있다. 분기 알케닐에 대해서도 같은 방법으로 에테르 결합을 도입할 수 있다.

그 외에, 분기 알킬 및 분기 알케닐에 알킨(alkyne)을 도입하는 방법의 일예인 스킴 7을 하기에 나타낸다.

스킴 7

대응하는 할로겐 유도체(100)로부터, 팔라듐(palladium) 촉매와 구리(Cu)를 사용한 소노가시라(Sonogashira) 반응에 의해 알킨 유도체와 반응시켜서 화합물(105-1)을 얻고, 이어서 산화 반응, 그리냐르 반응을 실시하는 것에 의해 화합물(105-3)로 변환할 수 있다. 이러한 화합물(105-3)에 트리에틸실란과 할로겐화 붕소를 작용시켜 분기 화합물(105-4)을 얻을 수 있다.

(6) 화학식 (1-3) 중의 결합기 Z¹ 내지 Z⁴를 생성하는 방법

화학식 (1-3) 중의 결합기 Z¹ 내지 Z⁴는 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이다.

화합물 (1-3)에 있어서의 결합기 Z¹ 내지 Z⁴를 생성하는 방법의 일예는 하기의 스킴 8과 스킴 9에 나타내는 바와 같다. 이들 스킴에 있어서, MSG¹ 또는 MSG²는 적어도 하나의 고리를 갖는 1가의 유기기이다. 상기 스킴에서 사용한 복수의 MSG¹(또는 MSG²)은 동일해도 좋고, 또는 달라도 좋다. 화합물(1A) 내지 화합물(1J)은 화합물 (1-3)에 상당한다.

스킴 8

스킴 9

1.1.4 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 결합기, 고리, 말단기 등을 도입하는 방법

화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)을 합성할 때에 사용되는 출발 물에 목적의 말단기, 고리 및 결합기를 도입하는 방법은, 문헌(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc., Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc., Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press, 신실험 화학 강좌(마루젠(丸善)) 등)에 기재되어 있다.

그 밖에, 예를 들면, 이하에 기재하는 방법에 의해 결합기 Z¹ 내지 Z⁴, 고리 A¹ 내지 A⁵를 생성할 수 있다.

1.1.4.1 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 결합기 Z ¹ 내지 Z ⁴ 의 생성 방법

화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 결합기 Z¹ 내지 Z⁴에 대해서, 각종 결합의 생성 방법을 스킴 8과 스킴 9에 의거하여 이하의 (I) 내지 (X)항에서 보다 상세하게 설명한다.

(1) 단결합의 생성

스킴 8에 나타내는 바와 같이 화합물(20)(아릴 붕산)과 공지된 방법으로 합성되는 화합물(21)을, 탄산염 수용액과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 촉매의 존재 하에서 반응시켜 화합물(1A)을 합성한다. 이러한 화합물(1A)은, 공지된 방법으로 합성되는 화합물(22)에 n-부틸리튬을, 이어서 염화아연을 반응시켜 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐과 같은 촉매의 존재 하에서 화합물(21)을 반응시킴으로써도 합성된다.

(2) -COO-과 -OCO-의 생성

화합물(22)에 n-부틸리튬을, 계속해서 이산화탄소를 반응시켜 카복실산(23)을 얻는다. 화합물(23)과 공지의 방법으로 합성되는 페놀(24)을 DCC(1,3-디시클로헥실카르보디이미드)와 DMAP(4-디메틸아미노피리딘)의 존재 하에서 탈수시켜 -COO-를 갖는 화합물(1B)을 합성한다. 이러한 방법에 의해 -OCO-를 갖는 화합물도 합성한다.

(3)-CF₂O-과 -OCF₂-의 생성

화합물(1B)을 로손 시약(Lawesson's Reagent)과 같은 유황화제로 처리해서 화합물(25)을 얻는다. 화합물(25)을 불화수소 피리딘착체(pyridine complex)와 NBS(N-브로모숙신이미드(Bromosuccinimide))로 불소화하고, -CF₂O-를 갖는 화합물 (1C)을 합성한다. 문헌(M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992, 827.)을 참조 바란다. 화합물(1C)은 화합물(25)을 (디에틸아미노)삼불화황(sulfur trifluoride: DAST)으로 불소화해도 합성된다. 문헌(W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.)을 참조바란다. 이러한 방법으로 -OCF₂-를 갖는 화합물도 합성한다. 문헌(Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.)에 기재된 방법으로 이와 같은 결합기를 생성시키는 것도 가능하다.

(4) -CH=CH-의 생성

화합물(22)을 n-부틸리튬으로 처리한 후, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 등의 포름아미드와 반응시켜서 알데히드(27)를 얻는다. 공지의 방법으로 합성되는 포스포늄 염(26)을 칼륨 사차(tert)-부톡시드와 같은 염기로 처리하여 발생시킨 인 일리드(phosphorus ylide)를 알데히드(27)에 반응시켜 화합물(1D)을 합성한다. 반응 조건에 따라서는 시스(CIS)체가 생성되므로, 필요에 따라 공지의 방법에 의해 시스(CIS)체를 트랜스(trans)체로 이성화한다.

(5) -(CH₂)₂-의 생성

스킴 9에 나타내는 바와 같이, 화합물(1D)을 팔라듐 탄소와 같은 촉매의 존재 하에서 수소화하는 것에 의해 화합물(1E)을 합성한다.

(6) -(CH₂)₄-의 생성

포스포늄 염(26) 대신 포스포늄 염(28)을 사용하여, 상기 (4)항의 방법에 따라 -(CH₂)₂-CH=CH-를 갖는 화합물을 얻는다. 이를 접촉 수소화하여 화합물(1F)을 합성한다.

(7) -C≡C-의 생성

디클로로팔라듐과 할로겐화 구리와의 촉매 존재 하에서, 화합물(22)에 2-메틸-3-부틴-2-올(ol)을 반응시킨 후, 염기성 조건하에서 탈(脫)보호하여 화합물(29)을 얻는다. 디클로로비스트리페닐포스핀팔라듐과 할로겐화 구리와의 촉매 존재 하에서, 화합물(29)을 화합물(21)과 반응시켜, 화합물(1G)을 합성한다.

(8) -CF=CF-의 생성

화합물(22)을 n-부틸리튬으로 처리한 뒤, 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene)을 반응시켜 화합물(30)을 얻는다. 화합물(21)을 n-부틸리튬으로 처리한 뒤 화합물(30)과 반응시켜서 화합물(1H)을 합성한다.

(9) -CH₂O- 또는 -OCH₂-의 생성

화합물(27)을 수소화 붕소 나트륨 등의 환원제로 환원해서 화합물(31)을 얻는다. 이를 브로민화 수소산 등으로 할로겐화하여 화합물(32)을 얻는다. 탄산 칼륨 등의 존재 하에서, 화합물(32)을 화합물(24)과 반응시켜서 화합물(1I)을 합성한다.

(10) -(CH₂)₃O- 또는 -O(CH₂)₃-의 생성

화합물(27) 대신 화합물(33)을 사용하여, 상기 (9)항과 같은 방법으로 화합물(1J)을 합성한다.

1.1.4.2 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 고리 A ¹ 내지 A ⁵ 를 생성하는 방법

화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 고리 A¹ 내지 A⁵에 대해서 설명한다.

화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)에 있어서의 고리 A¹ 내지 A⁵를 생성하는 위해서는, 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)을 합성하기 위해서 사용하는 출발 물질로서, 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 2-플루오르-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오르-1,4-페닐렌, 2,5-디플루오르-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오르-1,4-페닐렌, 2,3,5,6-테트라플루오르-1,4-페닐렌, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 시판된 것을 사용해도 되며, 공지된 합성 방법을 사용해서 합성해도 된다.

1.2 성분 B 내지 성분 F

본 발명의 액정 조성물은 액정 성분으로서 상기 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-3)으로 나타내는 1종 이상의 화합물로 이루어지는 액정 성분 A뿐만 아니라, 성분 B, C, D, E 및 F로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함해도 좋다.

성분 B는 화학식 (2), 화학식 (3) 및 화학식 (4)로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물로부터 이루어지고, 성분 C는 상기 화학식 (5)로 나타내는 화합물로 이루어지고, 성분 D는 상기 화학식 (6)으로 나타내는 화합물로 이루어지며, 성분 E는 상기 화학식 (7) 내지 화학식 (10)으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물로부터 이루어지고, 성분 F는 상기 화학식 (11)로 나타내는 화합물로 이루어진다.

본 발명의 액정 성분에 성분 B 내지 F를 더하면, 액정 성분 A만을 사용한 조성물에 비하여 구동 전압, 액정상 온도 범위, 굴절률 이방성값, 유전율 이방성값 및 점도 등을 조정할 수 있다.

(1) 성분 B

성분 B는 화학식 (2), 화학식 (3) 및 화학식 (4)로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물로 이루어지나, 화학식 (2)로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서, 화학식 (2-1) 내지 화학식 (2-16), 화학식 (3)으로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서, 화학식 (3-1) 내지 화학식 (3-112), 화학식 (4)으로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서, 화학식 (4-1) 내지 화학식 (4-52)를 들 수 있다.

(화학식들에 있어서, R², X²는 상기와 같은 정의를 나타낸다)

이들 화학식 (2) 내지 화학식 (4)로 나타내는 화합물 즉, 성분 B는 유전율 이방성값이 플러스이고, 열 안정성이나 화학적 안정성이 대단히 좋으므로, 박막 트랜지스터(TFT)용 액정 조성물을 조제할 경우에 사용된다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서의 성분 B의 함유량은, 액정 조성물의 전체 중량에 대하여 0 중량% 내지 99 중량%의 범위가 적절하지만, 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%이다.

(2) 성분 C

성분 C는 상기 화학식 (5)로 나타내는 화합물이지만, 화학식 (5)로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서는, 화학식 (5-1) 내지 화학식 (5-62)을 들 수 있다.

또한, 성분 C는 1종류의 화합물이어도 복수의 화합물이어도 좋다.

(상기 화학식들에 있어서, R³ 및 X³은 상기와 같은 정의다)

이들 화학식 (5)로 나타내는 화합물, 즉 성분 C는 유전율 이방성 값이 플러스로 그 값이 대단히 크다. 이러한 성분 C를 함유시키는 것에 의해 조성물 구동 전압을 작게 할 수 있다. 또한, 점도의 조정, 굴절율 이방성값의 조정 및 액정상 온도 범위를 넓힐 수 있다.

성분 C의 함유량은 액정 조성물 전량에 대하여, 바람직하게는 0 중량% 내지 99.9 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 0 중량% 내지 20 중량%의 범위다. 또한, 후술하는 성분을 혼합하는 것으로 임계값 전압, 액정상 온도 범위, 굴절율 이방성값, 유전율 이방성값 및 점도 등을 조정할 수 있다.

(3) 성분 D

성분 D는 상기 화학식 (6)으로 나타내는 화합물이나 화학식 (5)로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서는, 화학식 (6-1) 내지 화학식 (6-6)을 들 수 있다.

또한, 성분 D는 1종의 화합물이어도 복수의 화합물이어도 좋다.

(화학식들에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 상기와 같은 정의를 나타낸다)

화학식 (6)으로 나타내는 성분 D는 유전율 이방성 값의 절대치가 작고, 중성에 가까운 화합물이다. 화학식 (6)으로 나타내는 화합물은 투명점을 높게 하는 등의 광학적으로 등방성인 액정상의 온도 범위를 넓히는 효과, 또는 굴절율 이방성 값의 조정의 효과가 있다.

성분 D의 화합물의 함유량을 증가시키면 액정 조성물의 구동 전압이 높아지고, 점도가 낮아지므로, 액정 조성물의 구동 전압의 요구 값을 만족시키는 한, 함유량은 많은 쪽이 바람직하다. 박막 트랜지스터용 액정 조성물을 조제할 경우, 성분 D의 함유량은 조성물 전량에 대하여, 바람직하게는 60 중량% 이하, 보다 바람직하게는 40 중량% 이하이다.

(4) 성분 E

성분 E는 상기 화학식 (7) 내지 화학식 (10)으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1종류의 화합물로 이루어지는 바, 화학식 (7)로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서는, 화학식 (7-1) 내지 화학식 (7-8), 화학식 (8)으로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서는, 화학식 (8-1) 내지 화학식 (8-26), 화학식 (9)로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서, 화학식 (9-1) 내지 화학식 (9-20), 화학식 (10)으로 나타내는 화합물의 바람직한 예로서는, 화학식 (10-1) 내지 화학식 (10-5)를 각기 들 수 있다.

(화학식들에 있어서, R⁶, X⁴는 상기와 같은 정의를 나타내고, (F)는 수소 또는 불소를 나타내며, (F, Cl)는 수소, 불소 또는 염소를 나타낸다.)

이들 화학식 (7) 내지 화학식 (10)으로 나타내는 화합물, 즉 성분 E는 유전율 이방성값이 플러스이면서 동시에 대단히 크고, 열 안정성이나 화학적 안정성이 대단히 좋으므로, 박막 트랜지스터 구동 등의 액티브 구동용 액정 조성물을 조제할 경우에 적합하다. 본 발명의 액정 조성물에 있어서의 성분 F의 함유량은 액정 조성물의 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 99 중량%의 범위가 알맞지만, 바람직하게는 1 중량% 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 10 중량% 내지 50 중량%이다. 또한, 화학식 (6)으로 나타내는 화합물(성분 D)을 함께 사용함으로써 투명점 및 점도를 조정을 할 수 있다.

(5) 성분 F

성분 F는 상기 화학식 (11)로 나타낸 화합물이나, 화학식 (11)로 나타낸 화합물의 적절한 예로서는, 화학식 (11-1) 내지 화학식 (11-37)를 들 수 있다.

또한, 성분 F는 1종의 화합물이어도 복수의 화합물이어도 좋다.

(이들 화학식들에 있어서, R⁷, X⁵, (F) 및 (F, Cl)은 상기와 같은 정의다.)

이들 화학식 (11)로 나타내는 화합물로 이루어지는 성분 F는 유전율 이방성값이 플러스로 그 값이 대단히 크므로 광학적으로 등방성인 액정상에서 구동되는 소자, PDLCD, PNLCD, PSCLCD 등의 소자를 저구동 전압화할 경우에 주로 이용할 수 있다. 이러한 성분 G를 함유시키는 것으로서 조성물의 구동 전압을 작게 할 수 있다. 또한, 점도의 조정, 굴절율 이방성 값의 조정 및 액정상 온도 범위를 넓힐 수 있다. 나아가 급준성의 개량에도 이용할 수 있다.

성분 F의 함유량은 조성물 전량에 대하여, 바람직하게는 0 중량% 내지 99.9 중량%의 범위, 보다 바람직하게는 0 중량% 내지 95 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 0 중량% 내지 80 중량%의 범위다.

2 키랄제

본 발명의 액정 조성물은 액정 성분 A와 키랄제를 포함한다.

본 발명의 액정 조성물에 포함되는 키랄제로서는 헬리컬 트위스팅 파워(Helical Twisting Power)가 큰 화합물이 바람직하다. 헬리컬 트위스팅 파워가 큰 화합물은 원하는 피치를 얻기 위해서 필요한 첨가량을 적게 할 수 있으므로, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있어 실용상 유리하다. 구체적으로는, 하기 화학식 (K1) 내지 화학식 (K5)로 나타내는 화합물이 바람직하다.

(화학식 (K1) 내지 화학식 (K5)에 있어서, R^K는 독립적으로 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 이러한 알킬 중에서 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋으며; A는 독립적으로 방향족성 혹은 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이고, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로알킬로 치환되어도 좋으며, -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-으로 치환되어도 좋고, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋으며; B는 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 탄소수 1 내지 3의 할로알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이며, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로알킬로 치환되어도 좋고, -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어도 좋으며, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋고; Z는 독립적으로 단결합, 탄소수 1 내지 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 치환되어도 좋고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋으며; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -CH₂CH₂-이고; mK는 1 내지 4이다.

이들 중에서도, 액정 조성물에 첨가되는 키랄제로서는 화학식 (K2)에 포함되는 화학식 (K2-1) 내지 화학식 (K2-8), 화학식 (K4)에 포함되는 화학식 (K4-1) 내지 화학식 (K4-6), 그리고 화학식 (K5)에 포함되는 화학식 (K5-1) 내지 화학식 (K5-3)이 바람직하다.

(화학식들에 있어서, R^K는 독립적으로, 탄소수 3 내지 10의 알킬이며, 이러한 알킬 중에서 고리에 인접하는 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-CH₂-는, -CH=CH-으로 치환되어도 좋다.)

본 발명의 액정 조성물의 25℃에서의 피치는, 선택 반사를 이용하지 않는 경우에는 특별히 제한되지 않지만, 선택 반사를 이용하여 가시광역의 색을 표시하는 경우는, 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 800㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400㎚ 내지 750㎚이며, 특히 바람직하게는 420㎚ 내지 740㎚이다. 또한, 본 명세서에 있어서 선택 반사 파장은 선택 반사 파장의 중심의 파장이라고 언급한다.

이러한 선택 반사 파장을 실현하기 위해서 사용되는 키랄제는, 상술한 헬리컬 트위스팅 파워가 큰 화합물인 화학식 (K1) 내지 화학식 (K5), 화학식 (K2-1) 내지 화학식 (K2-8), 화학식 (K4-1) 내지 화학식 (K4-6) 또는 화학식 (K5-1) 내지 화학식 (K5-3)로 나타내는 화합물이 바람직하다.

다른 한편으로, 사용되는 키랄제는 헬리컬 트위스팅 파워가 그다지 크지 않은 화합물라도 좋다. 이러한 키랄제로서는 네마틱상에서 구동되는 소자(TN 방식, STN 방식 등)용 액정 조성물에 첨가되는 화합물을 들 수 있다.

또한, 헬리컬 트위스팅 파워가 비교적 크지 않은 키랄제의 예로서 이하의 광학활성 화합물 (Op-1) 내지 화합물 (Op-13)을 들 수 있다.

3 본 발명의 액정 조성물의 조성

본 발명의 액정 조성물은 액정 성분 A와 키랄제를 포함하고, 광택적 등방성의 액정상을 발현하지 않는 콜레스테릭 액정 조성물이다. 본 발명의 액정 조성물은 콜레스테릭상에서 구동되는 광소자에 사용할 수 있다.

본 발명의 액정 조성물은 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물 중에서 적어도 1종류를 0.1 중량% 내지 99 중량%의 비율로 함유하는 것이 우수한 특성을 발현시키기 위해서 바람직하다.

액정 성분 A에 포함되어도 좋은 화학식 (1-1)으로 나타내는 화합물은 큰 유전율 이방성과 큰 굴절률 이방성을 가지며, 또한 높은 VHR를 나타낸다. 그 함유량은 키랄제가 첨가되지 않은 아키랄한 액정 성분의 전체 중량에 대하여, 5 중량% 내지 100 중량%이라도 좋고, 바람직하게는 5 중량% 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 10 중량% 내지 70 중량%이다.

액정 성분 A에 포함되어도 좋은 화학식 (1-2)으로 나타내는 화합물은 큰 유전율 이방성과 큰 굴절률 이방성을 가지며, 또한 상용성이 우수하다. 그 함유량은 키랄제가 첨가되지 않은 아키랄한 액정 성분의 전체 중량에 대하여, 5 중량% 내지 100 중량%이라도 좋고, 바람직하게는 5 중량% 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 10 중량% 내지 70 중량%이다.

액정 성분 A에 포함되어도 좋은 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물은 큰 유전율 이방성과 큰 굴절률 이방성을 가지며, 또한 상용성이 우수하다. 그 함유량은 키랄제가 첨가되지 않은 아키랄한 액정 성분의 전체 중량에 대하여, 5 중량% 내지 100 중량%에서도 좋고, 바람직하게는 5 중량% 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 10 중량% 내지 70 중량%이다.

아키랄한 액정 성분은 액정 성분 A만으로 이루어져 있어도 우수한 특성을 발현한다. 액정 성분 A는, 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 성분이다. 구체적으로는, 액정 성분 A는 화합물 (1-1)만으로, 화합물 (1-2)만으로, 또는 화합물 (1-3)만으로 이루어져 있어도 되며, 소정의 특성을 향상시키기(예를 들면, 온도 범위와 구동 전압을 양립시키기) 위하여, 바람직하게는 화합물 (1-1)과 화합물 (1-2)로 이루어지거나, 화합물 (1-1)과 화합물 (1-3)으로 이루어지거나, 화합물 (1-2)과 화합물 (1-3)으로 이루어지는 것이 바람직하고, 화합물 (1-1), 화합물 (1-2) 및 화합물 (1-3)으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

또한, 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 키랄제를 0.1 중량% 내지 40 중량% 포함하는 것이 바람직하고, 1 중량% 내지 25 중량% 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 1 중량% 내지 7 중량% 포함하는 것이 가장 바람직하다.

액정 조성물에 함유되는 키랄제는 1종이라도 2종 이상이라도 좋다.

4 기타 성분

본 발명의 콜레스테릭 액정 조성물은 그 조성물의 특성에 영향을 주지 않는 범위에서, 오일 겔화제, 고분자 물질 등의 다른 화합물이 더 첨가되어도 좋다. 본 발명의 액정 조성물은 오일 겔화제, 고분자 물질 외에도, 예를 들면 2색성 색소, 포토크로믹 화합물을 함유하고 있어도 된다. 2색성 색소의 예로서는, 멜로시아닌계, 스티릴계, 아조계, 아조메틴계, 아족시계, 퀴노프탈론계, 안트라퀴논계, 테트라진계 등을 들 수 있다.

5 액정 조성물의 조제

본 발명의 액정 조성물의 조제는 공지된 방법, 예를 들면, 필요한 성분을 고온도하에서 용해시키는 방법 등에 의해 조제된다.

또한, 본 발명에 사용되는 액정 조성물의 각 성분은 각 원소의 동위체 원소로 이루어지는 유연체(類緣體)라도 그 물리적 특성에 큰 차이가 없다.

6 고분자/액정 복합 재료

상기 본 발명의 액정 조성물은 중합성 모노머를 포함하는 혼합물이라도 된다. 해당 혼합물을 콜레스테릭상에 있어서 중합하면, 본 발명의 고분자/액정 복합 재료를 얻을 수 있다.

본 발명의 "고분자/액정 복합 재료"란 액정 재료와 고분자의 화합물 양자를 포함하는 복합 재료이면 특별하게 한정되지 않지만, 고분자의 일부 또는 전부가 액정 재료에 용해되지 않은 상태에서 고분자가 액정 재료와 상분리하고 있는 상태라도 좋다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급이 없으면, 네마틱상은 콜레스테릭상을 포함하지 않는 협의의 네마틱상을 의미한다.

본 발명의 바람직한 형태에 따른 고분자/액정 복합 재료는 콜레스테릭상을 넓은 온도 범위에서 발현시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태에 따른 고분자/액정 복합 재료는 구동 전압이 낮고, 반사율이 높다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태에 따른 고분자/액정 복합 재료는 이들 효과에 근거하여 표시 소자 등의 광소자 등에 적합하게 사용할 수 있다.

6.1 고분자

본 발명의 복합 재료는 콜레스테릭 액정 조성물과, 미리 중합되어서 얻어진 고분자를 혼합하여 제조할 수도 있지만, 고분자의 재료가 되는 저분자량의 모노머, 매크로 모노머, 올리고머 등(이하, 통합하여 "모노머 등"이라고 한다)과 콜레스테릭 액정 조성물을 혼합하고 나서, 해당 혼합물에 있어서 중합반응을 실시함으로써, 제조되는 것이 바람직하다. 모노머 등과 액정 조성물을 포함하는 혼합물을 본 명세서에서는 "중합성 모노머/액정 혼합물"이라고 부른다. "중합성 모노머/액정 혼합물"에는 필요에 따라, 후술하는 중합 개시제, 경화제, 촉매, 안정제, 2색성 색소, 또는 포토크로믹 화합물 등을 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 포함해도 좋다. 예를 들면, 본 발명의 중합성 모노머/액정 혼합물에는 필요에 따라, 중합 개시제를 중합성 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 20 중량부를 함유해도 좋다.

중합 온도는 모노머와 액정 재료의 혼합물이 콜레스테릭상을 발현하는 온도인 것이 바람직하다.

본 발명의 혼합물에 포함되는 모노머, 또는 본 발명의 고분자/액정 복합 재료를 구성하는 고분자의 원료로서는, 예를 들면, 저분자량의 모노머, 매크로 모노머, 올리고머를 사용할 수 있으며, 본 명세서에 있어서 고분자의 원료 모노머라는 것은 저분자량의 모노머, 매크로 모노머, 올리고머 등을 포함하는 의미로 사용한다. 또한, 얻어지는 고분자가 3차원 가교 구조를 갖는 것이 바람직하고, 그 때문에 고분자의 원료 모노머로서 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 중합성의 관능기는 특별하게 한정되지 않지만, 아크릴기, 메타크릴기, 글리시딜기, 에폭시기, 옥세타닐기, 비닐기 등을 들 수 있지만, 중합속도의 관점에서 아크릴기 및 메타크릴기가 바람직하다. 고분자의 원료 모노머 중에서 2개 이상의 중합성이 있는 관능기를 갖는 모노머를 모노머 중 10 중량% 이상을 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 바람직한 고분자/액정 복합 재료를 얻는 위해서는, 고분자는 메소겐 부위를 갖는 것이 바람직하며, 고분자의 원료 모노머로서 메소겐 부위를 갖는 원료 모노머를 그 일부에 혹은 전부에 사용할 수 있다.

6.2 메소겐 부위를 갖는 단관능성ㆍ2관능성 모노머

본 발명의 고분자/액정 복합 재료를 구성하는 고분자의 원료로서 사용되는 메소겐 부위를 갖는 단관능성, 또는 2관능성 모노머는 구조상 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면 하기의 식 (M1) 또는 식 (M2)으로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

R^a-Y-(A^M-Z^M)_m1-A^M-Y-R^b (M1)

R^b-Y-(A^M-Z^M)_m1-A^M-Y-R^b (M2)

식 (M1)에 있어서, R^a는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고, 이러한 알킬에 있어서 임의의 -CH₂-는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 이들 알킬에 있어서 임의의 수소는 할로겐 또는 -C≡N으로 치환되어도 좋다. R^b는 각각 독립적으로 화학식 (M3-1) 내지 화학식 (M3-7)의 중합성기이다.

식 (M1)에 있어서, 바람직한 R^a는 수소, 할로겐, -C≡N, -CF₃, -CF₂H, -CFH₂, -OCF₃, -OCF₂H, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 1 내지 19의 알콕시, 탄소수 2 내지 21의 알케닐, 그리고 탄소수 2 내지 21의 알키닐이다. 특히 바람직한 R^a는, -C≡N, 탄소수 1 내지 20의 알킬 및 탄소수 1 내지 19의 알콕시다.

식 (M2)에 있어서, R^b는 각각 독립적으로 화학식 (M3-1) 내지 화학식 (M3-7)의 중합성기이다.

여기서, 화학식 (M3-1) 내지 화학식 (M3-7)에 있어서의 R^d는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬이며, 이러한 알킬에 있어서 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋다. 바람직한 R^d는 수소, 할로겐 및 메틸이다. 특히 바람직한 R^d는 수소, 불소 및 메틸이다.

또한, 화학식 (M3-2), 화학식 (M3-3), 화학식 (M3-4), 화학식 (M3-7)은 라디칼 중합으로 중합하는 것이 적합하다. 화학식 (M3-1), 화학식 (M3-5), 화학식 (M3-6)은 양이온(cation) 중합으로 중합하는 것이 적합하다. 모두 리빙 중합(Living polymerization)이므로, 소량의 라디칼 혹은 양이온(cation) 활성종이 반응계 내에 발생하면 중합은 시작한다. 활성종의 발생을 가속화할 목적으로 중합 개시제를 사용할 수 있다. 활성종의 발생에는 예를 들면 광 또는 열을 사용할 수 있다.

식 (M1) 및 식 (M2)에 있어서, A^M은 각각 독립적으로 방향족성 또는 비방향족성의 5원환, 6원환 또는 탄소수 9 이상의 축합환이지만, 고리 중의 -CH₂-는 -O-, -S-, -NH-, 또는 -NCH₃-로, 고리 중의 -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋고, 고리 상의 수소원자는 할로겐, 및 탄소수 1 내지 5의 알킬, 또는 할로겐화 알킬로 치환되어도 좋다. 바람직한 A^M의 구체적인 예는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 플루오렌-2,7-디일, 또는 비시클로(bicyclo)[2.2.2]옥탄(octane)-1,4-디일이며, 이들 고리에 있어서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋으며, 이들 고리에 있어서 임의의 수소는 할로겐, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 탄소수 1 내지 5의 할로겐화 알킬로 치환되어도 좋다.

화합물의 안정성을 고려하면, 산소와 산소가 인접한 -CH₂-O-O-CH₂-보다도 산소와 산소가 인접하지 않는 -CH₂-O-CH₂-O-쪽이 바람직하다. 유황에 있어서도 동일하다.

이들 중에서도, 특히 바람직한 A^M은, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오르-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오르-1,4-페닐렌, 2,5-디플루오르-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오르-1,4-페닐렌, 2-메틸-1,4-페닐렌, 2-트리플루오르메틸-1,4-페닐렌, 2,3-비스(트리플루오르메틸)-1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-디일, 테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 플루오렌-2,7-디일, 9-메틸플루오렌-2,7-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 그리고 피리미딘-2, 5-디일이다. 한편, 상기 1,4-시클로헥실렌 및 1,3-디옥산-2,5-디일의 입체 배치는 시스보다도 트랜스 쪽이 바람직하다.

2-플루오르-1,4-페닐렌은, 3-플루오르-1,4-페닐렌과 구조적으로 동일하므로 후자는 예시하지 않았다. 이러한 규칙은 2,5-디플루오르-1,4-페닐렌과 3,6-디플루오르-1,4-페닐렌의 관계 등에도 적용된다.

식 (M1) 및 식 (M2)에 있어서, Y는 각각 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌이며, 이러한 알킬렌에 있어서 임의의 -CH₂-는 -O-, -S-로 치환되어도 좋고, 이러한 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, 또는 -OCO-으로 치환되어도 좋다. 바람직한 Y는 단결합, -(CH₂)_m2-, -O(CH₂)_m2-, 및 -(CH₂)_m2O-(상기 식들에서, m2는 1 내지 20의 정수)이다. 특히 바람직한 Y는 단결합, -(CH₂)_m2-, -O(CH₂)_m2-, 및 -(CH₂)_m2O-(상기 식들에서, m2는 1 내지 10의 정수)이다. 화합물의 안정성을 고려하여, -Y-R^a 및 -Y-R^b는 이들 기(基) 중에서 -O-O-, -O-S-, -S-O-, 또는 -S-S-를 갖지 않는 것이 바람직하다.

식 (M1) 및 식 (M2)에 있어서, Z^M은 각각 독립적으로 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-(상기 식들에서, m3은 1 내지 20의 정수)이다.

바람직한 Z^M은 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-, 그리고 -CF₂O-이다.

식 (M1) 및 식 (M2)에 있어서, m1은 1 내지 6의 정수이다. 바람직한 m1은 1 내지 3의 정수이다. m1이 1일 때는, 6원환 등의 고리를 2개 갖는 2환의 화합물이다. m1이 2와 3일 때는, 각각 3환과 4환의 화합물이다. 예를 들면, m1이 1일 때, 2개의 A^M은 동일해도 좋고, 또는 상이하여도 좋다. 또한, 예를 들면, m1이 2일 때, 3개의 A^M(또는 2개의 Z^M)은 동일해도 좋고, 또는 상이해도 좋다. m1이 3 내지 6일 때에 대해서도 같다. R^a, R^b, R^d, Z^M, A^M 및 Y에 대해서도 같다.

식 (M1)에서 나타내는 화합물 (M1) 및 식 (M2)에서 나타내는 화합물 (M2)은 ²H(중수소), ¹³C 등의 동위체를 천연 존재비의 양보다도 많이 포함하어 있어도 같은 특성을 가지므로 바람직하게 이용할 수 있다.

화합물 (M1) 및 화합물 (M2)의 더욱 바람직한 예는, 화학식 (M1-1) 내지 (M1-41) 및 화학식 (M2-1) 내지 (M2-27)로 나타내는 화합물 (M1-1) 내지 화합물 (M1-41) 및 화합물 (M2-1) 내지 화합물 (M2-27)이다. 이러한 화합물에 있어서, R^a, R^b, R^d, Z^M, A^M, Y 및 p의 의미는 본 발명의 태양에 기재한 식 (M1) 및 식 (M2)의 경우들과 동일하다.

화합물 (M1-1) 내지 화합물 (M1-41) 및 화합물 (M2-1) 내지 화합물 (M2-27)에 있어서의 하기의 부분 구조에 대해서 설명한다. 부분 구조(a1)는 임의의 수소가 불소로 치환된 1,4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a2)는 임의의 수소가 불소로 치환되어도 좋은 1-4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a3)는 임의의 수소가 불소 또는 메틸 중 어느 하나로 치환되어도 좋은 1,4-페닐렌을 나타낸다. 부분 구조(a4)는 9위의 수소가 메틸로 치환되어도 좋은 플루오렌을 나타낸다.

상술한 메소겐 부위를 갖지 않는 모노머 및 메소겐 부위를 갖는 모노머(M1), 및 모노머(M2) 이외의 중합성 화합물을 필요에 따라 사용할 수 있다.

본 발명의 고분자/액정 복합 재료의 광학적으로 등방성을 최적화할 목적으로 메소겐 부위를 가지며 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머를 사용할 수도 있다. 메소겐 부위를 가지며 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머로서는 공지의 화합물을 적절하게 사용할 수 있는 바, 예를 들면, 화학식 (M4-1) 내지 화학식 (M4-3)이며, 보다 구체적인 예로서, 일본 특허 공개 공보 제2000-327632호, 일본 특허 공개 공보 제2004-182949호 및 일본 특허 공개 공보 제2004-59772호에 기재된 화합물을 들 수 있다. 다만, 화학식 (M4-1) 내지 화학식 (M4-3)에 있어서, R^b, Za, Y 및 (F)는 상술한 바와 동일한 의미를 나타낸다.

6.3 메소겐 부위를 갖지 않는 중합성이 있는 관능기를 갖는 모노머

본 발명의 고분자/액정 복합 재료를 구성하는 고분자의 재료로서 사용되는 메소겐 부위를 갖지 않는 중합성이 있는 관능기를 갖는 모노머로서, 예를 들면, 탄소수 1 내지 30의 직쇄 혹은 분기 아크릴레이트, 탄소수 1 내지 30의 직쇄 혹은 분기 디아크릴레이트, 3개 이상의 중합성 관능기를 갖는 모노머로서는, 글리세롤 프로폭시레이트(1PO/OH)트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 프로폭시레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트, 디(트리메티롤프로판)테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 디(펜타에리스리톨)펜타아크릴레이트, 디(펜타에리스리톨)헥사아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

6.4 중합 개시제

본 발명의 복합 재료를 구성하는 고분자 제조에 있어서의 중합 반응은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 광 라디칼 중합, 열 라디칼 중합, 광 양이온(cation) 중합 등이 실시된다.

광 라디칼 중합에 있어서 사용할 수 있는 광 라디칼 중합 개시제의 예는, 다로큐어(DAROCUR, 등록 상표) 1173 및 4265(모두 상품명, BASF 재팬(주)), 일가큐어(IRGACURE, 등록 상표) 184, 369, 500, 651, 784, 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850, 및 2959(모두 상품명, BASF 재팬(주)) 등이다.

열 라디칼 중합에 있어서 사용할 수 있는 열에 의한 라디칼 중합의 바람직한 개시제의 예는, 과산화벤조일, 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시 피바레이트, t-부틸퍼옥시 디이소부티레이트, 과산화라우로일, 2,2'-아조비스이소부티르산 디메틸(MAIB), 디t-부틸퍼옥시드(DTBPO), 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 아조비스시클로헥산카르보니트릴(ACN) 등이다.

광 양이온 중합에 있어서 사용할 수 있는 광 양이온 중합 개시제로서, 디아릴요오드늄염(이하, "DAS"로 약칭함), 트리아릴술포늄염(이하, "TAS"로 약칭함) 등을 들 수 있다.

상기 DAS로서는, 디페닐요오드늄테트라플루오르보레이트, 디페닐요오드늄헥사플루오르포스네이트, 디페닐요오드늄헥사플루오르아르세네이트, 디페닐요오드늄트리플루오르메탄술포네이트, 디페닐요오드늄트리플루오르아세테이트, 디페닐요오드늄-p-톨루엔술포네이트, 디페닐요오드늄테트라(펜타플루오르페닐)보레이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄테트라플루오르보레이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄헥사플루오르포스포네이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄헥사플루오르아르세네이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄트리플루오르메탄술포네이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄트리플루오르아세테이트, 4-메톡시페닐페닐요오드늄-p-톨루엔술포네이트 등을 들 수 있다.

상기 DAS에는, 티오크산톤, 페노티아진, 클로로티오크산톤, 크산톤, 안트라센, 디페닐안트라센, 루브렌 등의 광 증감제를 첨가함으로써 감도를 높일 수도 있다.

상기 TAS로서는, 트리페닐술포늄테트라플루오르보레이트, 트리페닐술포늄헥사플루오르포스포네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오르아르세네이트, 트리페닐술포늄트리플루오르메탄술포네이트, 트리페닐술포늄트리플루오르아세테이트, 트리페닐술포늄-p-톨루엔술포네이트, 트리페닐술포늄테트라(펜타플루오르페닐)보레이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄테트라플루오르보레이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄헥사플루오르포스포네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄헥사플루오르아르세네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄트리플루오르메탄술포네이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄트리플루오르아세테이트, 4-메톡시페닐디페닐술포늄-p-톨루엔술포네이트 등을 들 수 있다.

광 양이온 중합 개시제의 구체적인 상품명의 예는, 시라큐어(Cyracure, 등록 상표) UVI-6990, 시라큐어 UVI-6974, 시라큐어 UVI-6992(각각 상품명, UCC(주)), 아데카옵토마 SP-150, SP-152, SP-170, SP-172(각각 상품명, (주)ADEKA), 로도실 광개시제(Rhodorsil Photoinitiator) 2074(상품명, 로디아 재팬(Rhodia JAPAN)(주)), 일큐어(IRGACURE, 등록 상표) 250(상품명, BASF 재팬(주)), UV-9380C(상품명, GE 토시바 실리콘(주)(Ge Toshiba Silicones Co., Ltd)) 등이다.

6.5 경화제·안정제 등

본 발명의 고분자/액정 복합 재료를 구성하는 고분자의 합성에 있어서, 상기 모노머 등 및 중합개시제 외에 1종 또는 2종 이상의 다른 적절한 성분, 예를 들면 경화제, 안정제, 촉매 등을 더 첨가해도 된다.

경화제로서는, 통상적으로, 에폭시 수지의 경화제로서 사용되고 있는 종래의 공지의 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 잠재성 에폭시 수지용 경화제는, 아민계 경화제, 노볼락 수지계 경화제, 이미다졸계 경화제, 산무수물계 경화제 등을 들 수 있다. 아민계 경화제의 예로서는, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민, m-크실렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 디에틸아미노프로필아민 등의 지방족 폴리아민, 이소포론디아민, 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 노보넨디아민, 1,2-디아미노시클로헥산, 라로민 등의 지환식 폴리아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐에탄, 메타페닐렌디아민 등의 방향족 폴리아민 등을 들 수 있다.

상기 노볼락 수지계 경화제의 예로서는, 페놀 노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 수지 등을 들 수 있다. 이미다졸계 경화제로서는, 2-메틸이미다졸, 2-에틸헥실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨 트리멜리테이트 등을 들 수 있다.

상기 산무수물계 경화제의 예로서는, 테트라히드로 무수프탈산, 헥사히드로 무수프탈산, 메틸테트라히드로 무수프탈산, 메틸헥사히드로 무수프탈산, 메틸시클로헥센테트라카복실산 2무수물, 무수프탈산, 무수트리멜리틱산, 무수피로멜리틱산, 벤조페논테트라카복실산 2무수물 등을 들 수 있다.

또한, 글리시딜기, 에폭시기, 옥세타닐기를 갖는 중합성 화합물과 경화제와의 경화 반응을 촉진시키기 위한 경화 촉진제를 더 사용해도 좋다. 경화 촉진제로서는, 예를 들면, 벤질디메틸아민, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디메틸시클로헥실아민 등의 3급 아민류, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀 등의 유기 인(燐)계 화합물, 테트라페닐 포스포늄 브로마이드 등의 4급 포스포늄염류, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7 등이나 그 유기산염 등의 디아자비시클로 알켄류, 테트라에틸 암모늄 브로마이드, 테트라부틸 암모늄 브로마이드 등의 4급 암모늄염류, 3불화 붕소, 트리페닐보레이트 등의 붕소 화합물 등을 들 수 있다. 이들 경화 촉진제는 단독 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다.

또한, 예를 들면 저장 중 원하지 않는 중합을 방지하기 위해서, 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 안정제로서, 해당 기술 분야에서 동상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 모든 화합물을 사용할 수 있다. 안정제의 대표적인 예로서는, 4-에톡시페놀, 하이드로퀴논(hydroquinone), 부틸화 히드록시토루엔(BHT) 등을 들 수 있다.

6.6 고분자/액정 복합 재료의 조성

본 발명의 고분자/액정 복합 재료 중에 있어서의 액정 조성물의 함유율은, 고분자/복합 재료가 메모리성을 발현할 수 있는 범위라면 될 수 있는 한 고함유율인 것이 바람직하다. 액정 조성물의 함유율이 높은 편이 본 발명의 복합 재료의 구동 전업이 낮아지기 때문이다.

본 발명의 고분자/액정 복합 재료에 있어서, 액정 조성물의 함유율은 복합 재료에 대하여 60 중량% 내지 99 중량%인 것이 바람직하고, 60 중량% 내지 95 중량%가 더욱 바람직하고, 65 중량% 내지 95 중량%가 특히 바람직하다. 고분자의 함유율은 복합 재료에 대하여 1 중량% 내지 40 중량%인 것이 바람직하고, 2 중량% 내지 30 중량%가 더욱 바람직하고, 2 중량% 내지 10 중량%가 특히 바람직하다.

6.7 기타의 성분

본 발명의 고분자/액정 복합 재료는, 예를 들면, 2색성 색소, 포토크로믹 화합물을 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 함유하고 있어도 좋다.

7 마이크로캡슐

본 발명의 액정 조성물, 본 발명의 혼합물 또는 본 발명의 고분자/액정 복합 재료는 마이크로캡슐에 포함되어도 좋다(마이크로캡슐화).

이들 액정 조성물 등을 마이크로캡슐화하는 방법은, 공지된 방법을 사용할 수 있고, 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제2001-311079호, 일본 특허 공개 공보 제2003-96454호, 일본 특허 공개 공보 제2005-99180호, 일본 특허 공개 공보 제2006-183046호, 일본 특허 공개 공보 제2006-193742호, 일본 특허 공개 공보 제2008-191420호, 일본 특허 공개 공보 제2009-149814호, 일본 특허 공개 공보 제2010-47775호 등에 기재되어 있다.

본 발명의 바람직한 형태의 마이크로캡슐은 콜레스테릭상을 넓은 온도 범위에서 발현시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태에 따른 마이크로캡슐은 구동 전압이 낮고, 반사율이 높다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태에 따른 고분자/액정 복합 재료는 이들 효과에 의거하여 표시 소자 등의 광소자 등에 적합하게 사용할 수 있다.

8 광소자

본 발명의 광소자는 한쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되고, 기판 간에 배치된 액정 매체, 그리고 전극을 통해서 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비한 광소자로서, 상기 액정 매체가 본 발명의 콜레스테릭 액정 조성물, 본 발명의 고분자/액정 복합 재료 또는 본 발명의 마이크로캡슐인 광소자다.

본 명세서에 있어서, 본 발명의 액정 조성물, 고분자/액정 복합 재료 및 마이크로캡슐을 총칭하여 "액정 매체"라고 할 수 있다.

실시예

이하, 실시예들에 의해 본 발명을 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다. 또한, 달리 언급이 없는 한, "%"은 "중량%"을 의미한다.

분석 방법

본 실시예에서 사용되는 화합물은, ¹H-NMR 분석으로 얻어진 핵자기 공명 스펙트럼(spectrum), 가스 크로마토그래피(gas chromatography: GC) 분석으로 얻어진 가스 크로마토그램 등에 의해 동정(同定)되었으므로, 우선 분석 방법에 대해서 설명을 한다.

¹H-NMR 분석: 측정 장치는, DRX-500(브루커 바이오스핀(주)(Bruker BioSpin K.K.) 제품)을 이용하였다. 측정은 실시예 등으로 제조한 샘플을 CDCl₃ 등의 샘플이 가용되는 중수소화 용매에 용해하고, 실온에서, 500㎒, 적산 회수 24회의 조건으로 실시하였다. 또한, 얻어진 핵자기 공명 스펙트럼(spectrum)의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블릿(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), m은 멀티플렛(multiplet)인 것을 의미한다. 또한, 화학 시프트(δ) 값의 제로점의 기준 물질로서는 테트라메틸실란(TMS)을 이용하였다.

GC 분석: 측정 장치는 시마즈제작소(島津製作所) 제품인 GC-14B형 가스 크로마토그래프(chromatograph)를 이용하였다. 컬럼은 시마즈제작소 제품인 캐피럴리 칼럼(capillary column) CBP1-M25-025(길이 25m, 내경 0.22㎜, 막 두께 0.25㎛); 고정액상은 디메틸폴리실록산; 무극성)을 이용하였다. 캐리어 가스로서는 헬륨을 이용하고, 유량은 1ml/분으로 조정하였다. 시료 기화실의 온도를 300℃, 검출기(FID) 부분의 온도를 300℃로 설정하였다.

시료는 톨루엔에 용해하여, 1 중량%의 용액이 되도록 조제하고, 얻어진 용액 1μl을 시료 기화실로 주입하였다.

기록계로서는 시마즈제작소(島津製作所) 제품인 C-R6A형 크로마토팩(Chromatopac) 또는 그 동등한 제품을 사용하였다. 얻어진 가스 크로마토그램에는, 성분 화합물에 대응하는 피크의 보유 시간 및 피크의 면적 값이 나타나 있다.

그리고 시료의 희석 용매로서는, 예를 들면, 클로로포름, 헥산을 사용해도 좋다. 또한, 칼럼으로는, 아길런트 테크놀로지즈사(Agilent Technologies Inc.) 제품인 캐피럴리 칼럼 DB-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛), 아길런트 테크놀로지즈사 제품인 HP-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛), 레스테크 코포레이션(Restek Corporation) 제품인 Rtx-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛), SGE 인터내셔날 피티사(International Pty. Ltd) 제품인 BP-1(길이 30m, 내경 0.32㎜, 막 두께 0.25㎛) 등을 이용해도 좋다.

가스 크로마토그램에 있어서의 피크의 면적비는 성분 화합물의 비율에 상당한다. 일반적으로는, 분석 샘플의 성분 화합물의 중량%는, 분석 샘플의 각 피크의 면적%와 완전히 동일하지는 않지만, 본 발명으로 있어서 상술한 칼럼을 이용할 경우에는, 실질적으로 보정 계수는 1이므로, 분석 샘플 중의 성분 화합물의 중량%는, 분석 샘플 중의 각 피크의 면적%와 거의 대응하고 있다. 성분의 액정 화합물에 있어서의 보정 계수에 큰 차이가 없기 때문이다. 가스 크로마토그램에 의해 액정 조성물 중의 액정 화합물의 조성비를 보다 정확하게 구하기 위해서는, 가스 크로마토그램에 의한 내부 표준법을 채용한다. 일정량 정확하게 측량된 각 액정 화합물 성분(피검성분)과 기준이 되는 액정 화합물(기준물질)을 동시에 가스 크로마토그래픽 측정하여, 얻어진 피검성분의 피크와 기준물질의 피크와의 면적비의 상대 강도를 미리 산출한다. 기준 물질에 대한 각 성분의 피크 면적의 상대 강도를 이용하여 보정하면, 액정 조성물 중의 액정 화합물의 조성비를 가스 크로마토그래픽 분석으로 보다 정확하게 구할 수 있다.

액정 화합물 등의 물성값의 측정 시료

액정 화합물의 물성값을 측정하는 시료로서는, 화합물 그 자체를 시료로 할 경우, 화합물을 모액정(mother liquid crystal)과 혼합해서 시료로 할 경우의 2종류가 있다.

화합물을 모액정과 혼합한 시료를 사용하는 후자로 경우에는 이하의 방법으로 측정을 실시한다. 우선, 얻어진 액정 화합물 15 중량%와 모액정 85 중량%를 혼합하여 시료를 제작한다. 그리고 얻어진 시료의 측정값으로 하기의 계산식에 근거한 외삽법(extrapolation)에 따라, 외삽값을 계산한다. 이러한 외삽값을 이 화합물의 물성값으로 한다.

<외삽값>=(100×<시료의 측정값>－<모액정의 중량%>×<모액정의 측정값>)/<액정 화합물의 중량%>

액정 화합물과 모액정과의 비율이 이러한 비율이라 하더라도, 스멕틱상 또는 결정이 25℃에서 석출될 경우에는, 액정 화합물과 모액정과의 비율을 10 중량%：90 중량%, 5 중량%：95 중량%, 1 중량%：99 중량%의 순으로 변경하여, 스멕틱상 또는 결정이 25℃에서 석출되지 않게 된 조성으로 시료의 물성값을 측정하여 상기 식에 따라 외삽값을 구하고, 이를 액정 화합물의 물성값으로 한다.

측정에 사용하는 모액정으로서는 여러 종류가 존재하지만, 예를 들면, 모액정 A의 조성(중량%)은 이하와 같다.

모액정 A:

액정 화합물 등의 물성값의 측정 방법

물성값의 측정은 후술하는 방법으로 실시하였다. 이들 측정 방법의 대부분은, 일본 전자기계 공업회 규격(Standard of Electric Industries Association of Japan) EIAJ·ED-2521A에 기재된 방법, 또는 이를 수식한 방법이다. 또한, 측정에 사용한 TN 소자에는 TFT를 부착하지 않았다.

측정값 중에서, 액정 화합물 그 자체를 시료로 했을 경우는, 얻어진 값을 실험 데이터로서 기재하였다. 액정 화합물과 모액정과의 혼합물을 시료로 사용했을 경우는 외삽법으로 얻은 값을 실험 데이터로서 기재하였다.

상구조 및 상전이 온도(℃)：이하 (1) 및 (2)의 방법으로 측정을 하였다.

(1) 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫플레이트(메틀러(Mettler)사 FP-52형 핫스테이지)에 화합물을 두고, 3℃/분의 속도로 가열하면서 상(相)의 상태와 그 변화를 편광 현미경으로 관찰하여 액정상의 종류를 특정하였다.

(2) 퍼킨앨머사(PerkinElmer Co., Ltd.) 제품인 주사 열량계 DSC-7 시스템 또는 다이아몬드(Diamond) DSC 시스템을 이용하고, 3℃/분의 속도로 승온 및 강온하여 시료의 상변화에 따른 흡열 피크 또는 발열 피크의 개시점을 외삽에 의해 구하여(on set), 상전이 온도를 결정하였다.

이하, 결정은 K로 나타내며, 나아가 결정의 구별이 될 경우는, 각각 K₁ 또는 K₂로 나타내었다. 또한, 스멕틱상은 Sm, 네마틱상은 N, 콜레스테릭상(키랄네마틱상)은 N^*로 나타내었다. 액체(등방성)는 I로 나타냈다. 스멕틱상 중에서, 스멕틱 B상 또는 스멕틱 A상이 구별될 경우는, 각각 SmB 또는 SmA으로 나타내었다. BP는 블루상 또는 광학적으로 등방성인 액정상을 나타낸다. 2상의 공존 상태는 (N^*+I) 또는 (N^*+BP)이라고 하는 형식으로 표기할 수가 있다. 구체적으로는, (N^*+I)은 각각 비액정 등방상과 콜레스테릭상이 공존하는 상을 나타내고, (N^*+BP)는 BP상 또는 광학적으로 등방성인 액정상과 콜레스테릭상이 공존한 상을 나타낸다. Un은 광학적 등방성이 아닌 미확인의 상을 나타낸다. 상전이 온도의 표기로서, 예를 들면, "K 50.0 N 100.0 I"라는 것은 결정에서 네마틱상으로의 상전이 온도(KN)가 50.0℃이며, 네마틱상에서 액체로의 상전이 온도(NI)가 100.0℃인 것을 나타낸다. 다른 표기도 같다.

네마틱상의 상한 온도(T_NI; ℃)： 편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫플레이트(hot plate)(메틀러(Mettler)사 FP-52형 핫스테이지)에 시료(액정 화합물과 모액정과의 혼합물)를 두고, 1℃/분의 속도로 가열하면서 편광 현미경으로 관찰하였다. 시료의 일부가 네마틱상에서 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 네마틱상의 상한 온도로 하였다. 이하, 네마틱상의 상한온도를 단순히 "상한 온도"라고 약칭할 수 있다.

저온 상용성： 모액정과 액정 화합물을, 액정 화합물이 20 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 3 중량% 및 1 중량%의 양이 되도록 혼합한 시료를 제작하여, 시료를 유리병에 넣는다. 이러한 유리병을 -10℃ 또는 -20℃의 냉각기(freezer) 안에 일정 기간 보관한 후, 결정 혹은 스멕틱상이 석출되어 있는지 여부를 관찰하였다.

점도(η)(20℃에서 측정)(mPa·s)： 액정 화합물과 모액정과의 혼합물을 E형 점도계를 사용하여서 측정하였다.

굴절율 이방성(Δn)： 측정은 25℃의 온도 하에서 파장 589㎚의 광을 이용하여, 접안경에 편광판을 부착한 아베 굴절계에 의해 측정하였다. 주 프리즘의 표면을 일 방향으로 러빙한 후, 시료(액정 화합물과 모액정과의 혼합물)를 주 프리즘에 적하하였다. 굴절율(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행할 때에 측정하였다. 굴절율(n⊥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직할 때에 측정하였다. 굴절율 이방성(Δn)의 값은, Δn＝n∥－n⊥의 식으로 계산하였다.

유전율 이방성(Δε)(25℃에서 측정)： 2장의 유리 기판들의 간격(갭)이 약 9㎛, 트위스트각이 80°인 액정 셀에 시료(액정 화합물과 모액정과의 혼합물)를 넣었다. 이러한 셀에 20볼트를 인가하여, 액정 분자의 장축 방향에 있어서의 유전율(ε∥)을 측정하였다. 0.5볼트를 인가하여, 액정 분자의 단축 방향에 있어서의 유전율(ε⊥)을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은 Δε＝ε∥－ε⊥의 식으로 계산하였다.

피치(P)(25℃에서 측정)(㎚)： 피치 길이는 선택 반사를 사용하여 측정하였다(액정 편람 196 페이지 2000년 발행, 마루젠(丸善)). 선택 반사 파장 λ에는 관계식 <n>p/λ＝1이 성립한다. 여기서, <n>은 평균 굴절율을 나타내며, 다음 식으로 주어진다. <n>＝{(n∥²＋n⊥²)/2}^1/2. 선택 반사 파장은 현미 분광 광도계(일본전자(日本電子)(주), 상품명 MSV-350)로 측정하였다. 얻어진 반사 파장을 평균 굴절률로 나눔으로써 피치를 구하였다. 가시광선보다 장파장 영역에 반사 파장을 갖는 콜레스테릭 액정의 피치는 광학 활성 화합물 농도가 낮은 영역에서는 광학 활성 화합물의 농도의 역수에 비례한다는 점에서, 가시광선 영역에 선택 반사 파장을 갖는 액정의 피치 길이를 몇 개의 점들에서 측정하여 직선 외삽법으로 구하였다. "광학 활성 화합물"은 본 발명에 있어서의 키랄제에 상당한다.

1 합성예 1-1: 화학식 ( S1 -1-8)의 합성

K 92.4 N 95.4 I(℃)

스킴 10

상기 스킴 10에 근거하여, 화학식 (1-1)로 나타내는 화합물인 화합물 (S1-1-8)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S1-1-2)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S1-1-1) 88.3g과 촉매 7.54g, 테트라하이드로푸란(THF) 용액 900ml를 더하고, 이에 실온에서, 2mol/L의 부틸마그네슘 클로라이드의 THF 용액을 적하하여, 4시간 환류시켰다. 반응액을 실온까지 냉각하여, 이에 톨루엔을 첨가하고, 이를 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조해서 화합물 (S1-1-2) 75.7g를 얻었다. 화합물 (S1-1-1)로부터의 수율은 93.1%이었다.

(2) 화합물 (S1-1-3)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S1-1-2)을 55.5g, 테트라하이드로푸란(THF) 용액 550ml를 더하여, -70도까지 냉각하고, 이에 n-BuLi(1.55M; n-헥산 용액) 161ml을 적하하여, 이 온도를 유지한 채 1시간 교반하였다. 반응액에 요오드 63.4g의 THF 450ml 용액을 -70도로 적하하여, 이 온도를 유지한 채 5시간 교반하였다. 반응액을 실온까지 가온하여, 티오황산나트륨 수용액에 부었다. 생성물을 아세트산에틸에서 추출하여, 유기층을 티오황산 나트륨수, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄/톨루엔=3/1(체적비)을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조해서 화합물 (S1-1-3) 79.1g를 얻었다. 화합물 (S1-1-2)로부터의 수율은 97.5%이었다.

(3) 화합물 (S1-1-5)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S1-1-3) 79.1g, 3,5-디플루오르페닐붕소산(S1-1-4) 38.4g, 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐 3.5g과 탄산나트륨 70.9g과 톨루엔/에탄올/물=3/3/1(체적비)의 혼합 용매 560ml를 더하여, 7시간 환류시켰다. 반응액을 실온까지 냉각하고, 이에 톨루엔을 첨가하여, 이를 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조하고, 잔분을 에탄올/아세트산 에틸＝4/1로 재결정하여, 화합물 (S1-1-5) 50.6g를 얻었다. 화합물 (S1-1-3)로부터의 수율은 66.2%이었다.

(4) 화합물 (S1-1-6)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S1-1-5) 15.0g과 THF 150ml를 더해, -74℃까지 냉각시켰다. 여기에, 1.60M n-부틸리튬, n-헥산 용액 27.4ml을 -74℃부터 -60℃의 온도범위에서 적하하여, 60분간 더 교반하였다. 이어서 디브로모디플루오로메탄 12.6g의 THF 20.0ml 용액을 -75℃에서 -70℃의 온도 범위에서 적하하여, 25℃로 되돌리면서 60분간 교반하였다. 얻어진 반응 혼합물을 얼음물 150ml에 쏟아 부어, 혼합하였다. 톨루엔 100ml을 더하여 유기층과 수층으로 분리시켜 추출 조작을 실시하여 얻어진 유기층을 분취하고, 이어서 식염수로 세정하여, 무수황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 용액을, 감압 하에서 농축하여, 잔사를 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 분취 조작으로 정제하였다. 용매를 증류 제거하여 건조시켜서, 화합물 (S1-1-6) 16.5g를 얻었다.

(5) 화합물 (S1-1-8)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S1-1-6) 6.0g, 3,4,5-트리플루오르 페놀(phenol)(S1-1-7) 1.4g, 탄산칼륨 2.8g, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 100ml을 더하여, 90℃로 120분간 교반하였다. 반응 혼합물을 25℃로 되돌린 후, 얼음 물 50ml에 쏟아 부어 혼합시켜, 톨루엔 100ml을 더하여 유기층과 수층으로 분리시켜 추출 조작을 행해 얻어진 유기층을 분취하고, 이어서 포화 탄산수소나트륨 수용액, 0.5N수산화나트륨 수용액, 식염수로 순차적으로 세정하고, 무수황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 용액을, 감압 하에서 농축하고, 잔사를 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 분취조작으로 정제하였다. 헵탄/솔믹스 A-11의 혼합 용매로부터의 재결정에 의해 더 정제하고, 건조시켜서, 혼합물(S1-8) 1.7g를 얻었다. 화합물 (S1-1-8)의 화합물 (S1-1-5)로부터의 수율은 20.4%이었다.

얻어진 화합물 (S1-1-8)의 상전이 온도는 이하와 같았다.

상전이 온도(℃)： K 92.4 N 95.4 I.

¹H-NMR 분석의 화학 시프트δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 화합물 (S1-1-8)인 것을 동정(同定)할 수 있었다. 또한, 측정 용매는 CDCl₃이다. 화학 시프트δ(ppm)：7.36(t, 1H), 7.26 내지 7.20(m, 4H), 7.08(d, 1H), 7.04 내지 6.99(m,3H), 2.67(t, 2H), 1.67-1.64(m, 2H), 1.41-1.37(m, 2H), 0.96(t, 3H).

(6) 화합물 (S1-1-8)의 물성

상술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하여 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제하였다. 이러한 모액정 A의 물성은 이하와 같다.

상한 온도(T_NI)＝71.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝11.0; 굴절률 이방성(Δn)＝0.137.

모액정 A 90 중량%와 실시예 1에서 얻은 화합물 (S1-1-8)의 10 중량%로 이루어지는 액정 조성물 B를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 B의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물 (S1-1-8)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝54.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝54.2; 굴절율 이방성(Δn)＝0.167

이들에서 액정 화합물 (S1-1-8)은 유전율 이방성(Δε), 굴절율 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

2 합성예 1-2: 화합물 (S1-2-1), 화합물 (S1-3-1) 및 화합물 (S1-4-1)의 합성

상기 상전이점의 단위는 ℃이다.

화합물 (S1-2-1), 화합물 (S1-3-1) 및 화합물 (S1-4-1)은 합성예 1-1의 방법에 준하여 적당한 시약을 사용함으로써 합성하였다.

(1) 액정 화합물 (S1-2-1)의 물성

상술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하여 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제하였다. 이러한 모액정 A의 물성은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝71.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝11.0; 굴절율 이방성(Δn)＝0.137

모액정 A 90 중량%와 합성예 2로 얻은 화합물 (S1-2-1)의 10 중량%로 이루어지는 액정 조성물 C를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 C의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물 (S1-2-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝61.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝51.1; 굴절률 이방성(Δn)＝0.177

이들에서 액정 화합물 (S1-2-1)은 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

(2) 액정 화합물 (S1-3-1)의 물성

모액정 A 95 중량%와 합성예 1-2로 얻은 화합물 (S1-3-1)의 5 중량%로 이루어지는 액정 조성물 D를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 D의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써 액정 화합물 (S1-3-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한온도(T_NI)＝55.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝68.1; 굴절률 이방성(Δn)＝0.177.

이들에서 액정 화합물 (S1-3-1)은 유전율 이방성(Δε)이 아주 큰 화합물이라는 것을 알았다.

(3) 액정 화합물 (S1-4-1)의 물성

모액정 A 90 중량%와 합성예 1-2로 얻은 화합물 (S1-4-1)의 10 중량%로 이루어지는 액정 조성물 E를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 E의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S1-4-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한온도(T_NI)＝59.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝65.9; 굴절률 이방성(Δn)＝0.167.

이들에서 액정 화합물 (S1-4-1)은 유전율 이방성(Δε)이 아주 큰 화합물이라는 것을 알았다.

3. 합성예 1-5： 화합물 ( S1 -5-3)의 합성

K 63.1 N 88.5 I (℃)

상기 스킴 11에 근거하여, 화학식 (1-1)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S1-5-3)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S1-5-3)의 합성

화합물 (S1-1-2) 내지 화합물 (S1-5-1)의 합성은 합성예 1-1의 화합물 (S1-1-5) 내지 화합물 (S1-1-6)를 합성하는 방법에 준하였다. 구체적으로는, 화합물 (S1-1-5) 대신에 화합물 (S1-1-2)를 사용하였다. 화합물 (S1-5-1) 내지 화합물 (S1-5-3)의 합성은, 합성예 1-1의 화합물 (S1-1-6) 내지 화합물 (S1-1-8)을 합성하는 방법에 준하였다. 구체적으로는, 화합물 (S1-1-6) 대신에 화합물 (S1-5-1)을 사용하고, 화합물 (S1-1-7) 대신에 화합물 (S1-5-2)을 사용하였다. 얻어진 화합물 (S1-5-3)의 상전이 온도는 이하와 같았다.

상전이 온도(℃): K 63.1 N 88.5 I.

(2) 액정 화합물 (S1-5-3)의 물성

모액정 A 85 중량%와 합성예 1-5로 얻은 화합물 (S1-5-3)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 F를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 F의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S1-5-3)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝55.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝42.1; 굴절률 이방성(Δn)＝0.164.

이들에서 액정 화합물 (S1-5-3)은 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 가지고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

4 합성예 1-6： 화합물 ( S1 -6-1)의 합성

K 71.7 N 82.6 I (℃)

합성예 1-5의 화합물 (S1-5-3)를 합성하는 방법에 준하여 화합물 (S1-6-1)를 합성하였다.

(1) 액정 화합물 (S1-6-1)의 물성

모액정 A 85 중량%와 합성예 6으로 얻은 화합물 (S1-6-1)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 G를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 G의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S1-6-2)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝51.0℃; 유전율 이방성(Δε)＝43.4; 굴절률 이방성(Δn)＝0.164.

이들에서 액정 화합물 (S1-6-1)은 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 가지고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

5 합성예 2-1： 화합물 (S2-1-11)의 합성

화합물 (S2-1-11)은, 화학식 (1-2-4-3)에 있어서, R^1L이 C₄H₉이고, L¹이 수소이며, L², L⁴ 및 L⁵가 모두 불소이고, X¹이 -CF₃인 화합물이다(화합물 (1-2-4-3-a)과 동일).

스킴 12

상기 스킴 12에 근거하여, 화학식 (1-2)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S2-1-11)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S2-1-2)의 합성

질소 분위기 하에서, 건조한 마그네슘(magnesium) 11.3g과 1-브로모-3-클로로-5-플루오르 벤젠(S2-1-1) 75.0g에서 테트라하이드로푸란(이하, THF) 220ml을 사용하여 그리냐르 시약을 조제하여, 이를 -70℃로 냉각하였다. 이에 붕산 트리메틸 52.0g의 THF 200ml 용액을 적하하여, 이 온도에서 3시간 교반한 후, 1시간 동안 실온까지 가온하고, 12시간 교반하였다. 반응액에 2N-염산을 적하하여 1시간 교반하고, 생성물을 아세트산에틸로 추출한 뒤, 수세, 건조하여, 용매를 감압으로 증류 제거하였다. 잔분을 헵탄으로 세정하고, 화합물 (S2-1-2)를 34.7g 얻었다. 이의 수율은 55.7%이었다.

(2) 화합물 (S2-1-4)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 3-클로로-5-플루오르페닐붕소산(S2-1-2) 64.5g과 1-브로모-3-플루오르-5-요오드 벤젠(S2-1-3) 110.0g과 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐 6.0g과 탄산칼륨 130.0g와 톨루엔/에탄올/물＝3/3/1(체적비)의 혼합 용매 1000ml를 더하여, 40시간 환류시켰다. 반응액을 실온까지 냉각하고, 이에 톨루엔을 첨가하여, 이를 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조해서 화합물 (S2-1-4) 53.8g를 얻었다. 화합물 (S2-1-3)로부터의 수율은 48.5%이었다.

(3) 화합물 (S2-1-5)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S2-1-4) 25.3g와 THF 250ml을 더하여, 이에 실온에서 0.91M의 n-부틸마그네슘 클로라이드 120ml을 적하하고, 가온해서 6시간 환류시켰다. 실온까지 냉각하고, 1N 염산을 적하하여, 1시간 교반한 후, 생성물을 톨루엔에서 추출하고, 이를 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 감압으로 건조해서 화합물 (S2-1-5) 21.1g를 얻었다. 화합물 (S2-1-4)로부터의 수율은 90.2%이었다.

(4) 화합물 (S2-1-6)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, (S2-1-5)를 21.1g, 테트라하이드로푸란(THF) 용액 300ml을 더하여, -70℃까지 냉각하고, 이에 n-BuLi(1.6M; n-헥산 용액) 56.4ml을 적하하여, 이 온도를 유지한 채 1시간 교반하였다. 반응액에 요오드 22.8g의 THF 200ml 용액을 -70℃로 적하하여, 이 온도에서 1시간 교반하였다. 반응액을 실온까지 가온하고, 티오황산나트륨 수용액에 부었다. 생성물을 톨루엔에서 추출하고, 유기층을 티오황산 나트륨수, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조해서 화합물 (S2-1-6) 30.7g를 얻었다. 화합물 (S2-1-5)로부터의 수율은 100%이었다.

(5) 화합물 (S2-1-8)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, (S2-1-6) 30.7g, 3,5-디플루오르페닐붕소산(S2-1-7) 24.0g, 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐 5.0g와 탄산나트륨 25.0g와 톨루엔/에탄올/물＝3/3/1(체적비)의 혼합 용매 280ml를 더하여, 30시간 환류시켰다. 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐 2.0g를 추가해서 10시간 더 환류시켰다. 반응액을 실온까지 냉각하고, 이에 톨루엔을 첨가하고, 이를 1N-염산, 물로 세정하였다. 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압으로 용매를 증류 제거하였다. 헵탄을 전개 용매로 하여, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 감압으로 건조하여 화합물 (S2-1-8) 14.5g를 얻었다. 화합물 (S2-1-6)로부터의 수율은 48.9%이었다.

(6) 화합물 (S2-1-9)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S2-1-8) 14.5g와 THF 100ml를 더해서, -74℃ 까지 냉각하였다. 여기에, 1.59M n-부틸리튬, n-헥산 용액 26.8ml을 -74℃ 내지 -60℃의 온도 범위에서 적하하여, 60분 더 교반하였다. 계속해서 디브로모디플루오르메탄 12.0g의 THF 20.0ml 용액을 -75℃ 내지 -70℃의 온도 범위에서 적하하여, 25℃로 되돌리면서 60분 교반하였다. 얻어진 반응 혼합물을 얼음물 150ml에 부어서, 혼합하였다. 톨루엔 100ml을 더해 유기층과 수층으로 분리시켜 추출 조작을 실시하여 얻은 유기층을 분취하고, 계속해서 식염수로 세정하여, 무수황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 용액을, 감압 하에서 농축하고, 잔사를 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 분취조작으로 정제하였다. 용매를 증류 제거하여 건조시켜서, 화합물 (S2-1-9)의 조정제물(partial purification) 16.5g를 얻었다.

(7) 화합물 (S2-1-11)의 합성

질소 분위기 하의 반응기로, 화합물 (S2-1-9) 16.5g, 3,5-디플루오르-4-트리플루오르메틸 페놀(phenol)(S2-1-10) 5.0g, 탄산칼륨 10.5g, 테트라부틸암모늄 브로마이드 0.5g, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 150ml을 더하여, 95℃에서 90분 교반하였다. 반응 혼합물을 25℃로 되돌린 후, 얼음물 50ml에 부어서 혼합시켜, 톨루엔 100ml을 더해 유기층과 수층으로 분리시켜 추출 조작을 실시하여 얻어진 유기층을 분취하고, 계속해서 포화 탄산수소나트륨 수용액, 식염수로 순차 세정하여, 무수황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 용액을 감압 하에서 농축하고, 잔사를 헵탄을 전개 용매로 하여 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 분취조작으로 정제했다. 나아가서는 에탄올/아세트산에틸＝9/1의 혼합 용매로부터의 재결정으로 정제하여, 건조시키고, 화합물 (S2-1-11) 5.5g를 얻었다. 화합물 (S2-1-11)의 화합물 (S2-1-8)로부터의 수율은 23.3%이었다.

얻어진 화합물 (S2-1-11)의 상전이 온도는 이하와 같았다.

상전이 온도(℃): K 83.7 I.

이들로부터, 화합물 (S2-1-11)은 융점이 비교적 낮다는 것을 알았다.

¹H-NMR 분석의 화학 시프트δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 (S1-11)인 것을 동정할 수 있었다. 또한, 측정 용매는 CDCl₃이다. 화학 시프트δ(ppm); 7.53(m, 1H), 7.37 내지 7.33(m, 2H), 7.12 내지 7.07(m, 3H), 7.04 내지 7.01(m, 3H), 2.67(t, 2H), 1.67 내지 1.61(m, 2H), 1.43 내지 1.35(m,2H), 0.96(t,3H).

(8) 액정 화합물 (S2-1-11)의 물성

상술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하고, 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제하였다. 이러한 모액정 A의 물성은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝71.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝11.0; 굴절률 이방성(Δn)＝0.137.

모액정 A 90 중량%와 합성예 2-1로 얻은 화합물 (S2-1-10)의 10 중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS1을 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 AS1의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S2-1-11)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝14.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝63.7; 굴절률 이방성(Δn)＝0.137.

이들에서 액정 화합물 (S2-1-11)은 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 가지고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

6. 합성예 2-2： 화합물 (S2-2-1)의 합성

화합물 (S2-2-1)은, 화학식 (1-2-4-3)에 있어서, R^1L이 C₅H₁₁이며, L¹이 수소이고, L², L⁴ 및 L⁵가 모두 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물이다.

(1) 화합물 (S2-2-1)의 합성

화학식 (1-2)로 나타내는 화합물이다. 화합물 (S2-2-1)의 합성은 합성예 2-1의 화합물 (S2-1-11)를 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물 (S2-2-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.

상전이 온도(℃): K 91.4(N 34.4) I.

¹H-NMR 분석의 화학 시프트δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 (S2-1)인 것을 동정할 수 있었다. 또한, 측정 용매는 CDCl₃이다. 화학 시프트δ(ppm); 7.53(m, 1H), 7.37 내지 7.33(m, 2H), 7.12 내지 7.07(m, 3H), 7.04 내지 7.01(m, 3H), 2.66 (t, 2H), 1.69 내지 1.63(m, 2H), 1.41 내지 1.31(m, 4H), 0.92(t, 3H).

7. 합성예 2-3： 화합물 (S2-3-1)의 합성

화학식 (1-2)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S2-3-1)은, 화학식 (1-2-4-3)에 있어서, R^1L이 C₆H₁₃이며, L¹이 수소이고, L², L⁴ 및 L⁵가 모두 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물이다(화합물 (1-2-4-3-c)과 동일).

(1) 화합물 (S2-3-1)의 합성

화합물 (S2-3-1)의 합성은 합성예 2-1의 화합물 (S2-1-11)를 합성하는 방법에 준하였다. 얻어진 화합물 (S2-3-1)의 상전이 온도는 이하와 같았다.

상전이 온도(℃): K 69.4(N 27.7) I.

¹H-NMR 분석의 화학 시프트δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 (S3-1)인 것을 동정할 수 있었다. 또한, 측정 용매는 CDCl₃이다. 화학 시프트δ(ppm); 7.53(m, 1H), 7.37 내지 7.33(m, 2H), 7.12 내지 7.07(m, 3H), 7.04 내지 7.01(m, 3H), 2.66 (t, 2H), 1.68 내지 1.62(m, 2H), 1.39 내지 1.29(m, 6H), 0.90(t, 3H).

(2) 액정 화합물 (S2-3-1)의 물성

상술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하고, 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제하였다. 이러한 모액정 A의 물성은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝71.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝11.0; 굴절률 이방성(Δn)＝0.137.

모액정 A 85 중량%와 합성예 2-3으로 얻은 화합물 (S2-3-1)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS3을 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 AS3의 물성값을 측정하여, 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S2-3-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝18.4℃; 유전율 이방성(Δε)＝59.7; 굴절률 이방성(Δn)＝0.130.

이들에서 액정 화합물 (S2-3-1)은 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 가지고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

8. 합성예 2-4： 화합물 (S2-4-1)의 합성

화합물 (S2-4-1)은, 화학식 (1-2-1-2)에 있어서, R^1L이 C₆H₁₃이며, L¹과 L³이 모두 수소이고, L², L⁴ 및 L⁵가 모두 불소이며, X¹이 불소인 화합물이다.

(1) 화합물 (S2-4-1)의 합성

화학식 (1-2)로 나타내는 화합물인 (S2-4-1)의 합성은 합성예 2-1의 화합물 (S2-1-11)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 화학 쉬프트δ(ppm)는 이하와 같고, 얻어진 화합물이 (S3-1)인 것을 동정할 수 있었다. 또한, 측정 용매는 CDCl₃이다. 화학 쉬프트δ(ppm); 7.53(m, 1H), 7.41 내지 7.34(m, 3H), 7.23 내지 7.18(m, 4H), 7.11 내지 7.02(m, 4H), 2.66 (t, 2H), 1.67 내지 1.62(m, 2H), 1.39 내지 1.32(m, 6H), 0.90(t, 3H).

모액정 A 85 중량%와 실시예 4로 얻은 화합물 (S2-4-1)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS4를 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 AS4의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽함으로써, 액정 화합물 (S2-4-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝72.4℃; 유전율 이방성(Δε)＝54.1; 굴절률 이방성(Δn)＝0.177.

이러한 점들에서 액정 화합물 (S2-4-1)은 다른 액정 화합물과의 우수한 상용성을 가지며, 투명점이 높고, 유전율 이방성(Δε), 굴절률 이방성(Δn) 등이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

9. 합성예 3-1：화합물 ( S3 -1)의 합성

(화학식 (1-3-1-1l)에 있어서, R^1a가 C₄H₉이고, R^1b이 수소이며, L¹이 수소이고, L², L³ 및 L⁴가 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물.)

상기 스킴 13에 근거하여, 중간 원료인 화합물 (S3-1-03) 및 화합물 (S3-1-07)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S3-1-03)의 합성

질소 기류 하에서, 1-브로모-3-플루오르-4-요오드벤젠(S3-1-01)(21.5g, 71.6mmol), 3,5-디플루오르-페닐붕소산(S3-1-02)(11.3g, 71.6mmol), 디클로로(비스트리페닐포스핀)팔라듐(0.503g, 0.716mmol), 트리페닐포스핀(0.375g, 1.43mmol), 탄산칼륨(14.8g, 107mmol), 테트라부틸암모늄 브로마이드(5.71g,17.9mmol), 에탄올(100mL), 그리고 톨루엔(100mL)의 혼합 용액을, 80℃에서 6시간 가열 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(300mL)으로 2번 추출하고, 물로 3회 세정한 후에 유기상(相)을 감압 농축하였다. 그 후에, 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(용매: 헵탄)로 정제하여, 화합물 (S3-1-03)(15.8g, 55.1mmol, 수율: 77%)을 얻었다.

(2) 화합물 (S3-1-06)의 합성

질소 기류 하에서, 2-메틸-헥사노릭산(S1-04)(54.1g, 413mmol)의 메탄올의 (150mL) 용액에 98% 농황산(1.0mL)을 더하고, 70℃에서 2시간 가열 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 디에틸에테트(300mL)로 2번 추출하고, 중조수로 1회, 물로 3회 세정한 후에 유기상을 상압으로 농축하여 화합물 (S3-1-05)(42.6g, 296mmol, 수율: 72%)을 얻었다. 질소 기류 하에서, LAH(리튬알루미늄하이드라이드)(7.88g, 207mmol) 및 THF(50mL)의 혼합액에 먼저 얻어진 0℃ 내지 10℃에서 화합물 (S3-1-05)(42.6g, 296mmol)/THF(150mL) 용액을 천천히 적하하여, 그 온도에서 2시간 교반하였다. 반응액에 0℃에서 1N-황산수용액을 적하하여 첨가한 후, 물에 부어서 초산에틸(500mL)로 추출하고, 물로 3회 세정한 후에 유기상을 상압으로 농축하여, 화합물 (S3-1-06)(33.6g, 290mmol, 수율:98%)을 얻었다.

(3) 화합물 (S3-1-07)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻은 화합물 (S3-1-06)(30.0g, 259mmol), 트리페닐포스핀(84.8g, 323mmol)의 디클로로메탄(200mL)의 혼합 용액에 0℃에서 사취화탄소(129g, 388mmol)/디클로로메탄 용액을 천천히 적하하여, 상온에서 30분간 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 디클로로메탄(500mL)을 더하여, 물로 3회 세정한 후에 유기상을 상압으로 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(용매: n-펜탄)로 정제하여 화합물 (S3-1-07)(33.4g, 186mmol, 수율:72%)을 얻었다.

다음으로, 얻어진 화합물 (S3-1-03) 및 화합물 (S3-1-07)을 사용하여 하기의 스킴 14로 화합물 (S3-1)을 합성하였다.

스킴 14

(4) 화합물 (S3-1-08)의 합성

질소 기류 하에서, 마그네슘(3.39g, 140mmol) 및 THF(10mL)의 혼합액에 전단에서 얻어진 화합물 (S3-1-07)(25.0g, 140mmol)/THF(100mL) 용액을 천천히 적하하여, 시스템 내를 20℃ 내지 30℃로 유지하면서 그리냐르 시약을 조제하였다. 별도의 용기에, 제1-1 단에서 얻어진 화합물 (S3-1-03)(26.7g, 93.1mmol), 디클로로{비스(디페닐포스피노)페로센}팔라듐(0.760g, 0.931mmol), 그리고 THF(200mL)의 혼합 용액을 준비하여, 30℃에서 먼저 얻어진 그리냐르 시약을 천천히 적하하여, 50℃에서 6시간 가열 교반하였다. 반응액을 1N-HCl 수용액에 부어서 톨루엔(400mL)으로 2번 추출하고, 물로 3회, 중조수로 1회 세정한 후에 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(용매:n-헵탄)로 정제하여, 화합물 (S3-1-08)(24.5g, 80.0mmol, 수율:86%)을 얻었다.

(5) 화합물 (S3-1-09)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-1-08)(24.5g, 80.0mmol)의 THF(150mL) 용액에, -60℃에서 n-부틸리튬/헥산 용액(1.67mol/L)(52.7mL, 88.1mmol)을 천천히 적하하여, 그 온도에서 1시간 교반하였다. 또한, 시스템 내에 요오드(22.3g, 88.1mmol)/THF(100mL) 용액을 천천히 적하하여, 그 온도에서 2시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(300mL)으로 2번 추출하고, 물로 3회, 티오황산나트륨 수용액으로 1회 세정한 후에 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(용매: n-헵탄)로 정제하여, 화합물 (S3-1-09)(27.6g, 63.9mmol, 수율:80%)을 얻었다.

(6) 화합물 (S3-1-10)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-1-09)(27.6g, 63.9mmol), 3,5-디플루오르페닐붕소산(10.6g, 67.1mmol), 탄산칼륨 (35.3g, 256mmol), 테트라(부틸암모늄)브로마이드(6.17g, 19.2mmol)의 톨루엔(100mL)/에탄올(100mL)/물(10mL)의 혼합 용액을 70℃에서 3시간 가열 교반하였다. 반응액을 물에 부어서, 톨루엔(300mL)을 더하여 물로 3회, 중조수로 1회 세정한 후에 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매:n-헵탄)로 정제하여 화합물 (S3-1-10)(23.5g, 56.2mmol, 수율:88%)을 얻었다.

(7) 화합물 (S3-1-11)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-1-10)(23.2g, 55.5mmol)의 THF(150mL) 용액에, -40℃에서 n-부틸리튬/헥산 용액(1.67mol/L)(34.9mL, 58.3mmol)을 천천히 적하하여 그 온도에서 1시간 교반하였다. 그 다음, 그 온도에서 시스템 내에 디브로모디플루오로메탄(12.8g, 61.1mmol)/THF(50mL) 용액을 천천히 적하하여, 서서히 상온으로 되돌리면서 1시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(300mL)으로 추출하고, 물로 3회 세정한 후에 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매: 톨루엔/n-헵탄＝1/5(체적비))로 정제하여, 화합물 (S3-1-11)과 화합물 (S3-1-11')의 혼합물(27.6g(75%), 37.8mmol, 수율:68%)을 얻었다. 다음 반응에는 혼합물을 그대로 사용하였다.

(8) 화합물 (S3-1)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-1-11)과 화합물 (S3-1-11')의 혼합물(5.00g(75%), 6.40mmol), 탄산칼륨(1.85g, 13.4mmol), 테트라부틸암모늄브로마이드(0.206g, 0.640mmol)의 DMF(50mL)혼합 용액을 40℃에서 30분간 가열 교반하였다. 그 후, 시스템 내에 3,5-디플루오르-4-트리플루오르메틸페놀(S3-1-12)(1.33g, 6.72mmol)을 천천히 더하여, 80℃에서 5시간 가열 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(100mL)으로 추출하여, 물로 3회, 중조수로 2회 세정한 뒤에 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(용매:톨루엔/n-헵탄＝1/5(체적비)), 나아가 재결정 여과(용매: 에탄올/초산 에틸＝1/1(체적비))로 정제하여, 최종 목적물인 화합물 (S3-1)(1.50g, 2.26mmol, 수율:35%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는 C 72.8(56.9 SmA 69.1 N) I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 0.893(t, 3H), 0.905(t, 3H), 1.02-1.37(m, 6H), 1.75(m, 1H), 2.40(dd, 1H), 2.69(dd, 1H), 6.98-7.05(m, 4H), 7.22(d, 2H), 7.26(d, 2H), 7.36(dd, 1H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -56.8(t, 3F), -62.5(t, 2F), -108.8(m, 2F), -111.3(dt, 2F), -114.7(d, 2F), -118.7(dd, 1F)

10. 합성예 3-2 : 액정 화합물 ( S3 -2)의 합성

(화학식 (1-3-1-2i)에 있어서, R^1a가 -C₄H₉이고, R^1b가 -CH₃이며, L¹이 수소이고, L², L³ 및 L⁴이 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물.)

스킴 15

상기 스킴 15에 근거하여, 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S3-2)의 합성 스킴을 설명한다. 또한, 1-브로모-3-에틸헵탄(S3-2-07)은 시판되고 있다.

(1) 화합물 (S3-2-08)의 합성

합성예 3-1의 (제1-4 단)와 같은 조작을 실시하는 것에 의해, 화합물 (S3-2-07)(5.04g, 26.1mmol)을 사용하여 같은 조작을 실시하는 것에 의해 화합물 (S3-2-08)(4.64g, 14.5mmol, 수율:55%)을 얻었다.

(2) 화합물 (S3-2)의 합성

합성예 3-1의 (제1-5 단) 내지 (제1-8 단)와 같은 조작을 실시하는 것에 의해, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-2-08)(4.64g, 14.5mmol)으로부터 화합물 (S3-2)(1.20g, 1.77mmol, 전체 수율:12%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는 C 64.5 I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 0.897(t, 3H), 0.902(t, 3H), 1.25-1.36(m, 8H), 1.61(m, 1H), 2.58(m, 2H), 6.98-7.06(m, 4H), 7.22(d, 2H), 7.26(d, 2H), 7.35(dd, 1H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -56.8(t, 3F), -62.5(t, 2F), -108.8(m, 2F), -111.2(dt, 2F), -114.8(d, 2F), -118.7(dd, 1F)

11. 합성예 3-3： 화합물 ( S3 -3)의 합성

(화학식 (1-3-1-1i)에 있어서, R^1a가 -C₄H₉이고, R^1b가 수소이며, L¹이 수소이고, L², L³ 및 L⁴가 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물.)

스킴 16

상기 스킴 16에 근거하여 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S3-3)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S3-3-03)의 합성

질소 기류 하에서, 카복실산 유도체(S3-3-01)(30.0g, 195mmol)의 톨루엔(100mL) 용액에 피리딘(0.3mL)을 더하고, 시스템 내를 40℃ 내지 50℃로 유지하면서 염화티오닐(25.5g, 214mmol)을 천천히 더하여, 그 온도에서 30분간 가열 교반하였다. 반응액을 그대로 감압 농축하여 화합물 (S3-3-02)(32.0g, 185mmol)을 얻었다.

질소 기류 하에서, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-3-02)(32.0g, 185mmol), 아세틸아세토네이트 철(III)(0.960g)의 THF(250mL) 용액에 -30℃에서 n-부틸마크네슘브로마이드/THF용액(0.91mol/L)(224mL, 204mmol)을 천천히 적하하여, 그 온도에서 3시간 교반하였다. 반응액을 1N-HCl 수용액에 부어 톨루엔(600mL)으로 추출하여, 물로 3회, 중조수로 1회 세정해서 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매：톨루엔/n-헵탄＝1/1(체적비))로 정제하여 화합물 (S3-3-03)(25.0g, 128mmol, 수율:66%)을 얻었다.

(2) 화합물 (S3-3-04)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻은 화합물 (S3-3-03)(20.2g, 104mmol)의 톨루엔(100mL) 용액에 -10 내지 0℃에서 테베(Tebbe) 시약(0.5mol/L)(250mL, 125mmol)을 천천히 적하하여, 0℃에서 20시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어 디에틸에테르(100mL)를 더하고, 물로 3회 세정해서 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매:n-헵탄)로 정제하여 화합물 (S3-3-04)(9.00g, 47mmol, 수율:45%)을 얻었다.

(3) 화합물 (S3-3-05)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻은 화합물 (S3-3-04)(1.40g, 7.29mmol)의 THF(50mL) 용액에 -60℃에서 sec-부틸리튬/시클로헥산 용액(1.07mol/L)(14.0mL, 14.9mmol)을 천천히 적하하여, 그 온도에서 1시간 교반하였다. 이어서, 요오드(2.04g, 8.02mmol)/THF(10mL) 용액을 천천히 적하하여, 서서히 상온으로 되돌리면서 1시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(100mL)으로 추출하고, 물로 3회, 티오황산나트륨 수용액으로 2회 세정하여 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매:n-헵탄)로 정제하여 화합물 (S3-3-05)(1.80g, 5.92mmol, 수율:81%)을 얻었다.

　

(4) 화합물 (S3-3-06)의 합성

질소 기류 하에서, 전단에서 얻은 화합물 (S3-3-05)(1.80g, 5.92mmol), 3,5-디플루오르페닐붕소산(S3-1-02)(0.982g, 6.22mmol), 탄산칼륨(3.27g, 23.7mmol), 테트라부틸암모늄브로마이드(0.191g, 0.592mmol) 및 Pd/C(NX타입)(0.10g)의 에탄올(10mL)/톨루엔(10mL) 용액을 70℃에서 3시간 가열 교반하였다. 반응액을 물에 부어서 톨루엔(100mL)을 더하여, 물로 3회, 중조수로 1회 세정해서 유기상을 감압 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용매:n-헵탄)로 정제하여 화합물 (S3-3-06)(1.40g, 4.60mmol, 수율:78%)을 얻었다.

　

(5) 화합물 (S3-3)의 합성

합성예 1의 (제1-5 단) 내지 (제1-8 단)와 완전히 같은 조작을 실시하는 것에 의해, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-3-06)(1.40g, 4.60mmol)으로부터 화합물 (S3-3)(0.40g, 0.604mmol, 전체 수율:13%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는, C 59.2 I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 0.905(t, 3H), 1.31(m, 2H), 1.44(m, 2H), 2.00(t, 2H), 3.38(s, 2H), 4.79(s, 1H), 4.90(d, 1H), 7.00(d, 2H), 7.05(dd, 1H), 7.09(dd, 1H), 7.22(d, 2H), 7.27(d, 2H), 7.38(dd, 1H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -56.8(t, 3F), -62.5(t, 2F), -108.8(m, 2F), -111.2(dt, 2F), -114.7(d, 2F), -118.4(dd, 1F)

12. 합성예 3-4： 화합물 ( S3 -4)의 합성

(화학식 (1-3-1-1i)에 있어서, R^1a가 -CH₃이고, R^1b가 수소이며, L¹이 수소이고, L², L³ 및 L⁴가 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물.)

스킴 17

상기 스킴 17에 근거하여, 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S3-4)의 합성 스킴을 설명한다.

(1) 화합물 (S3-4-03)의 합성

합성예 3-1의 (제3-1 단)에서 얻어진 화합물 (S3-3-02)(3.38g, 19.6mmol)을 출발 원료로 하여, (제3-2 단) 중에서 부틸마그네슘브로마이드 대신 메틸마그네슘브로마이드를 사용하고, 그 외는 완전히 같은 조작을 실시하는 것에 의해 화합물 (S3-4-03)(2.08g, 13.7mmol, 수율:70%)을 얻었다.

(2) 화합물 (S3-4-06)의 합성

화합물 3-3의 (제3-3 단) 내지 (제3-5 단)와 완전히 같은 조작을 실시하는 것에 의해, 전단에서 얻어진 화합물 (S3-4-03)(2.08g, 13.7mmol)로부터 화합물 (S3-4-06)(1.83g, 7.00mmol, 전체 수율:51%)을 얻었다.

(3) 화합물 (S3-4)의 합성

합성예 1의 (제1-5 단) 내지 (제1-8 단)와 완전히 같은 조작을 실시하는 것에 의해, 전단에서 얻어진 화합물 (S4-06)(1.83g, 7.00mmol)으로부터 화합물 (S3-4)(0.890g, 1.47mmol, 전체 수율:21%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는, C 89.4 C 93.0 I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 1.72(s, 3H), 3.37(s, 2H), 4.80(d, 1H), 4.90(s, 1H), 7.00(d, 2H), 7.06(dd, 1H), 7.09(dd, 1H), 7.22(d, 2H), 7.27(d, 2H), 7.38(dd, 1H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -56.7(t, 3F), -62.4(t, 2F), -108.7(m, 2F), -111.2(dt, 2F), -114.5(d, 2F), -118.3(dd, 1F)

13. 합성예 3-5： 화합물 ( S3 -5)의 합성

(화학식 (1-3-2-2f)에 있어서, R^1a가 -C₄H₉이고, R^1b가 수소이며, L¹이 수소이고, L², L³, L⁴ 및 L⁵가 불소이며, X¹이 불소인 화합물.)

스킴 18

상기 스킴 18에 근거하여, 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S3-5)의 합성 스킴을 설명한다.

합성예 3-1의 (제1-7 단)에서 얻어진 화합물 (S3-1-11)과 화합물 (S3-1-11')의 혼합물(4.00g(75%), 5.48mmol)을 출발 원료로 하여, (제1-8 단) 중에서, 화합물 (S1-12) 대신 화합물 (S3-5-01)(1.39g, 5.76mmol)을 사용하는 것 외에는 완전히 같은 방법에 의해 화합물 (S3-5)(1.20g, 1.69mmol, 전체 수율:29%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는 C 77.4 N 165.0 I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 0.894(t, 3H), 0.905(t, 3H), 1.19-1.40(m, 6H), 1.76(m, 1H), 2.41(dd, 1H), 2.69(dd, 1H), 6.99(d, 1H), 7.04(d, 1H), 7.15-7.29(m, 8H), 7.37(m, 2H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -61.8(t, 2F), -111.3(dt, 2F), -111.4(d, 2F), -114.9(dd, 1F), -118.7(dd, 1F), -134.7(dd, 2H), -161.7(tt, 1H)

14. 합성예 3-6： 화합물 ( S3 -6)의 합성

(화학식 (1-3-2-2f)에 있어서, R^1a가 -C₄H₉이고, R^1b가 수소이고, L¹이 수소이며, L², L³, L⁴ 및 L⁵가 불소이며, X¹이 -CF₃인 화합물.)

상기 스킴 19에 근거하여, 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물인 화합물 (S3-6)의 합성 스킴을 설명한다.

합성예 3-5의 (제1-7 단)에서 얻어진 화합물 (S3-1-11)과 화합물 (S3-1-11')의 혼합물(4.00g(75%), 5.48mmol)을 출발 원료로 하여, (제1-8단) 중에서 화합물 (S3-1-12) 대신 화합물 (S3-6-01)(1.57g, 5.37mmol)을 사용하는 것 외에는 완전히 같은 방법에 의해 화합물 (S3-6)(1.05g, 1.38mmol, 전체 수율:26%)을 얻었다. 이 화합물의 상전이 온도(℃)는 C 116.4 SmA 135.2 N 169.1 I이었다.

¹H-NMR(CDCl₃):δ(ppm) 0.891(t, 3H), 0.907(t, 3H), 1.16-1.40(m, 6H), 1.76(m, 1H), 2.41(dd, 1H), 2.69(dd, 1H), 6.99(dd, 1H), 7.04(dd, 1H), 7.21-7.28(m, 8H), 7.37(t, 1H), 7.45(t, 1H)

¹⁹F-NMR(CDCl₃):δ(ppm) -56.8(t, 3F), -61.8(t, 2F), -111.1(m, 2F), -111.3(dt, 2F), -114.1(dd, 1F), -114.8(d, 2H), -118.7(dd, 1H)

액정 화합물 (S3-1)의 물성

상술한 모액정 A로서 기재된 4개의 화합물을 혼합하여 네마틱상을 갖는 모액정 A를 조제하였다. 이러한 모액정 A의 물성은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝71.7℃; 유전율 이방성(Δε)＝11.0; 굴절률 이방성(Δn)＝0.137

모액정 A 85 중량%와 합성예 3-1에서 얻어진 화합물 (S3-1)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS1을 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 AS1의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽하는 것으로써, 액정 화합물 (S3-1)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝35.0℃; 유전율 이방성(Δε)＝57.4; 굴절률 이방성(Δn)＝0.144

이러한 점들에서 액정 화합물 (S3-1)은 낮은 융점을 나타내는 것에 더하여 다른 액정 화합물과의 뛰어난 상용성을 가지며, 유전율 이방성(Δε) 및 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

액정 화합물 (S3-3)의 물성

모액정 A 85 중량%와 실시예 3으로 얻어진 (S3-3)의 15 중량%로 이루어지는 액정 조성물 AS3을 조제하였다. 얻어진 액정 조성물 AS3의 물성값을 측정하여 측정값을 외삽하는 것으로써, 액정 화합물 (S3-3)의 물성의 외삽값을 산출하였다. 그 값은 이하와 같았다.

상한 온도(T_NI)＝-9.60℃; 유전율 이방성(Δε)＝49.7; 굴절률 이방성(Δn)＝0.124

이러한 점들에서 액정 화합물 (S3-3)은 낮은 융점을 나타내는 것에 더하여 다른 액정 화합물과의 뛰어난 상용성을 가지며, 유전율 이방성(Δε) 및 굴절률 이방성(Δn)이 큰 화합물이라는 것을 알았다.

[실시예 1]

다음에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합함으로써 액정 조성물 A를 조제하였다. 구조식의 우측에 식의 번호를 기재하였다.

액정 조성물 A 중의 화학식 (1-1-2C) 내지 화학식 (1-1-3A)로 나타내는 화합물은 화학식 (1-1)으로 나타내는 화합물이며, 화학식 (1-2-4-3a) 내지 화학식 (1-2-1-2)로 나타내는 화합물은 화학식 (1-2)으로 나타내는 화합물이며, 화학식 (1-3-2-2i)로 나타내는 화합물은 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물이다.

액정 조성물 A

다음으로, 액정 조성물 A와 하기의 식으로 나타나는 키랄제 BN-5로 이루어지는 콜레스테릭 액정 조성물 A1, 액정 조성물 A2 및 액정 조성물 A3을 조제하였다. 액정 조성물 A1 내지 액정 조성물 A3의 A1과 BN-5의 혼합비는 다음과 같다.

A1: 액정 조성물 A 96.0wt%, BN-5 4.0wt%

A2: 액정 조성물 A 96.8wt%, BN-5 3.2wt%

A3: 액정 조성물 A 97.6wt%, BN-5 2.4wt%

BN -5

[실시예 2]

액정 조성물 A1 내지 액정 조성물 A3을 2장의 ITO 전극 부착 기판으로 이루어지는 셀(셀 두께: 7㎛)에 100℃에서 주입하고 실온(25℃)까지 냉각했다. 액정 조성물은 플래너 배향되어 있었다. 이들 셀을 사용하여, 분광 광도계에서 투과율의 파장 의존성을 측정했다. 결과는 도 1에 나타내는 바와 같았다. 또한, 액정 조성물 A1 내지 액정 조성물 A3의 25℃에 있어서의 선택 반사 파장은 이하와 같았다.

액정 조성물 A1: 450㎚

액정 조성물 A2: 540㎚

액정 조성물 A3: 740㎚

도 1의 세로축은 투과율이지만, 액정 조성물 A1 내지 액정 조성물 A3의 선택 반사에 의해 투과율이 저하되는 것을 나타내는 것이다. 이와 같이 선택 반사의 파장 대역이 넓다는 것을 알았다.

[실시예 3]

실시예 2에서 얻은 셀에 60㎐의 구형파를 인가하고, 액정 조성물이 수직 배향하는 전압을 조사하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

액정 조성물 A1: 18.0V

액정 조성물 A2: 13.9V

액정 조성물 A3: 10.9V

이와 같이 저전압으로 구동하는 것을 알았다.

[비교예 1-1]

다음 식에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합함으로써 액정 조성물 B를 조제하였다.

액정 조성물 B

다음으로, 액정 조성물 B(94wt%)와 하기의 식으로 나타나는 키랄제 ISO-60BA2 (6wt%)로 이루어지는 액정 조성물 B1을 얻었다.

또한, ISO-60BA2는 이소소르비드와 4-헥실옥시 안식향산을 디시클로헥실카르보디이미드(DCC), 4-디메틸아미노피리딘 존재 하에서 에스테르화함으로써 얻었다.

ISO -6 OBA2

액정 조성물 B1에 대해서, 실시예 1과 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바 400㎚ 미만이었다.

[비교예 1-2]

액정 조성물 B1과 모노머와의 혼합물로서 액정 조성물 B2를 79.4 중량%, n-도데실 아크릴레이트를 10.0 중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)헥실옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 10.0 중량%, 광중합 개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6 중량%를 혼합한 액정 조성물 B2-M을 조제하였다.

액정 조성물 B2-M을 배향처리가 실시되지 않은 빗살형 전극 기판과 대향 유리 기판(비전극 부여) 사이에 협지하여(셀 두께: 10㎛), 얻어진 셀을 63.0℃로 가열하였다. 이러한 상태에서, 자외광(자외광 강도 23mWcm^-2(365㎚))을 1분간 조사하여 중합 반응을 실시하였다.

이렇게 하여, 고분자/액정 복합 재료 B2-P를 조정하였다.

액정 조성물 B2-M과 액정 조성물 B2-P에 대해서, 실시예 1과 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바, 400㎚ 미만이었다.

[비교예 2-1]

다음 식에 나타내는 액정 화합물을 하기의 비율로 혼합함으로써 액정 조성물 C를 조제하였다.

액정 조성물 C

다음으로, 액정 조성물 C(94wt%)와 하기의 식으로 나타나는 키랄제 2(6.1wt%)로 이루어지는 액정 조성물 C1을 얻었다.

키랄제 2

액정 조성물 C1에 대해서, 실시예 1로 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바, 400㎚ 미만이었다.

[비교예 2-2]

액정 조성물 C1과 모노머와의 혼합물로서 액정 조성물 C2를 87.4 중량%, n-도데실 아크릴레이트를 6.0 중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)프로필옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 6.0 중량%, 광중합 개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6 중량%를 혼합한 액정 조성물 C2-M을 조제하였다.

액정 조성물 C2-M을 배향 처리가 실시되지 않은 빗살형 전극 기판과 대향 유리 기판(비전극 부여) 사이에 협지하여(셀 두께: 10㎛), 얻어진 셀을 77.0℃로 가열하였다. 이 상태에서 자외광(자외광 강도 23mWcm^-2(365㎚))을 1분간 조사하여, 중합 반응을 실시하였다.

이와 같이 하여, 고분자/액정 복합 재료 C2-P를 조정하였다.

액정 조성물 C2-M과 액정 조성물 C2-P에 대해서, 실시예 1과 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바, 400㎚ 미만이었다.

[비교예 3-1]

상기 액정 조성물 C와 하기의 화합물 (16-16a)을 85/15의 중량비로 혼합함으로써 액정 조성물 D를 조제하였다.

화합물 (16-16a)

다음으로, 액정 조성물 D(94wt%)와 상기 키랄제 2(7.0wt%)로 이루어지는 액정 조성물 D1을 얻었다.

액정 조성물 D1에 대해서, 실시예 1로 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바, 400㎚ 미만이었다.

[비교예 3-2]

액정 조성물 D1과 모노머와의 혼합물로서 액정 조성물 D2를 87.4 중량%, n-도데실 아크릴레이트를 6.0 중량%, 1,4-디(4-(6-(아크릴로일옥시)프로필옥시)벤조일옥시)-2-메틸벤젠을 6.0 중량%, 광중합 개시제로서 2,2'-디메톡시페닐아세토페논을 0.6 중량%를 혼합한 액정 조성물 D2-M을 조제하였다.

액정 조성물 D2-M을 배향 처리가 실시되지 않은 빗살형 전극 기판과 대향 유리 기판(비전극 부여) 사이에 협지하여(셀 두께: 10㎛), 얻어진 셀을 60.0℃로 가열하였다. 이 상태에서 자외광(자외광 강도 23mWcm^-2(365㎚))을 1분간 조사하여 중합 반응을 실시하였다. 이와 같이 하여, 고분자/액정 복합 재료 D2-P를 조정하였다.

액정 조성물 D2-M과 액정 조성물 D2-P에 대해서, 실시예 1과 같은 조건으로 선택 반사 파장을 측정한 바, 400㎚ 미만이었다.

본 발명은, 예를 들면, 액정 재료 및 액정 재료를 사용하는 액정 소자 등에 사용될 수 있다.

Claims (25)

1. 액정 성분 및 키랄제를 포함하고, 25℃에서의 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 800㎚인 콜레스테릭 액정 조성물로서, 액정 성분이 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 액정 성분 A를 포함하는 콜레스테릭 액정 조성물에 있어서, 액정 성분 A가 화학식 (1-2)로 나타내는 화합물 또는 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물을 포함하는 콜레스테릭 액정 조성물.
   

   

   
   
   (화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-3)에서, R^1L은 수소이고, 임의의 -CH₂-은, -S-, -COO-, -OCO-로 치환되어도 좋은 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알키닐, 직쇄의 탄소수 1 내지 20 알콕시, 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 또는 직쇄의 탄소수 2 내지 20의 알케닐옥시이며, 상기 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋고; R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬, 탄소수 3 내지 20의 분기 알케닐, 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시, 또는 탄소수 3 내지 20의 분기 알콕시알케닐이며, 상기 분기 알킬 또는 분기 알케닐 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 상기 분기 알킬, 분기 알케닐, 분기 알콕시 및 분기 알콕시알케닐 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋으며; 고리 A¹, A², A³, A⁴ 및 A⁵는 독립적으로 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 상기 고리 중에서 임의의 수소는 불소 또는 염소로 치환되어도 좋으며; Z¹, Z², Z³, Z⁴, Z⁵ 및 Z⁶은 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌이고, 상기 알킬렌 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -COO-, 또는 -CF₂O-로 치환되어도 좋으며, 상기 알킬렌 중 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-으로 치환되어도 좋고, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋지만, 화학식 (1-1) 중의 Z¹ 내지 Z³의 중에서 적어도 하나는 CF₂O이며, 화학식 (1-2) 중의 Z¹ 내지 Z⁶ 중 적어도 하나는 CF₂O이고; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵은 독립적으로 수소 또는 불소이며; X¹은 할로겐, -C≡N, -N=C=S, -SF₅, 또는 임의의 -CH₂-은, -S-, -COO-, -OCO-으로 치환되어도 좋은 탄소수 1 내지 3의 알킬, 탄소수 2 내지 3의 알케닐, 탄소수 2 내지 3의 알키닐, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 탄소수 2 내지 3의 알콕시알킬, 또는 탄소수 2 내지 3의 알케닐옥시이며; 상기 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 알콕시알킬 및 알케닐옥시 중의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋고; m, n, o 및 p은 독립적으로 0 또는 1이며, 화학식 (1-2)에 있어서는 1≤m＋n＋o＋p≤2이며, 화학식 (1-3)에 있어서는 1≤m＋n＋p≤3이다.)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 25℃에서의 선택 반사 파장이 400㎚ 내지 750㎚인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 성분 중에서, 화학식 (1-1), 화학식 (1-2) 및 화학식 (1-3)으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 상기 액정 성분 A의 함유량이 15 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 액정 성분 중에서, 상기 액정 성분 A의 함유량이 40 중량% 내지 85 중량%인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분 A가 화학식 (1-3) 중의 Z¹ 내지 Z⁴ 중에서 적어도 하나가 CF₂O인 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분 A가 화학식 (1-3) 중의 R^1D가 2위의 탄소로 분기되어 있는 탄소수 4 내지 20의 알킬 또는 알케닐인 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분 A가 화학식 (1-3-1)로 나타내는 화합물 또는 화학식 (1-3-2)로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
   

   

   
   (화학식 (1-3-1) 내지 (1-3-2)에 있어서, R^1D는 탄소수 3 내지 20의 분기 알킬 또는 분기 알케닐이고, 상기 알킬 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋으며; 고리 A¹은 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 상기 고리 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고; Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴는 독립적으로 단결합, -CH₂CH₂-, -COO-, 또는 -CF₂O-이지만, Z¹, Z², Z³ 및 Z⁴ 중에서 어느 하나는 -COO- 또는 -CF₂O-이며; X¹은 불소, 염소, -C≡N, 또는 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋으며; X는 불소 또는 염소이고; 또한, 1,4-페닐렌과 (X)를 직선으로 연결한 표기는 1개 또는 2개의 수소가 X로 치환되어도 좋은 1,4-페닐렌을 나타낸다.)
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분 A가 화학식 (1-1-2), 화학식 (1-1-3), 화학식 (1-2-1-1), 화학식 (1-2-1-2), 화학식 (1-2-2-1), 화학식 (1-2-2-2), 화학식 (1-2-3-1), 화학식 (1-2-3-2), 화학식 (1-2-4-2), 화학식 (1-2-4-3), 화학식 (1-2-5-3), 화학식 (1-3-1-1), 화학식 (1-3-1-2), 화학식 (1-3-1-3), 화학식 (1-3-1-4), 화학식 (1-3-1-5), 화학식 (1-3-1-6), 화학식 (1-3-1-7), 화학식 (1-3-1-8), 화학식 (1-3-2-1), 화학식 (1-3-2-2), 화학식 (1-3-2-3), 화학식 (1-3-2-4), 화학식 (1-3-2-5), 화학식 (1-3-2-6), 화학식 (1-3-2-7) 및 화학식 (1-3-2-8)로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   
   (상기 화학식들에 있어서, R^1L은 수소 또는 직쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중 및 알킬 중의 임의의 -CH₂-가, -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환된 기(基)들 중에서 임의의 수소는 할로겐 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬로 치환되어도 좋으며; R^1Da는 탄소수 1 내지 10의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋으며; R^1Db은 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-CH₂-는 -CH=CH-; M은 -CH₂- 또는 -O-이며; L¹, L², L³, L⁴ 및 L⁵는 독립적으로 수소, 불소, 또는 염소이고; A¹은 1,4-페닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 테트라하이드로피란-3,6-디일, 피리미딘-2,5-디일, 또는 피리딘-2,5-디일이며, 상기 고리 중에서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고; X¹은 불소, 염소, -C≡N, 임의의 수소가 불소로 치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬, 임의의 수소가 불소로 치환된 알케닐, 임의의 수소가 불소로 치환된 알콕시이다.)
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분이 화학식 (2), 화학식 (3) 및 화학식 (4)로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종류의 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 조성물.
   

   

   
   (상기 화학식들에 있어서, R²는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이고, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; X²는 불소, 염소, -OCF₃, -OCHF₂, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -OCF₂CHF₂, 또는 -OCF₂CHFCF₃이고; 고리 B¹, 고리 B² 및 고리 B³은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 테트라하이드로피란-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-디일이며; Z⁷ 및 Z⁸은 독립적으로 -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH₂O-, 또는 단결합이고; L⁶ 및 L⁷은 독립적으로 수소 또는 불소이다.)
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분이 화학식 (5)으로 나타내는 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
    

    

    
    (상기 화학식 (5)에 있어서, R³은 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이며, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; X³은 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고; 고리 C¹, 고리 C² 및 고리 C³은 독립적으로 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, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이며; Z⁹는 -(CH₂)₂-, -COO-, -CF₂O-, -OCF₂-, -C≡C-, -CH₂O-, 또는 단결합이고; L⁸ 및 L⁹는 독립적으로 수소 또는 불소이며; r은 1 또는 2이고, s는 0 또는 1이며, r＋s＝0, 1 또는 2이다.)
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액정 성분이 화학식 (6)으로 나타내는 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
    

    

    
    (화학식 (6)에 있어서, R⁴ 및 R⁵는 독립적으로, 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐이며, 상기 알킬 및 알케닐에 있어서 임의의 수소는 불소로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋으며; 고리 D¹, 고리 D² 및 고리 D³은 독립적으로 1,4-시클로헥실렌, 피리미딘-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오르-1,4-페닐렌, 3-플루오르-1,4-페닐렌, 또는 2,5-디플루오르-1,4-페닐렌이며; Z¹⁰은 -C≡C-, -COO-, -(CH₂)₂-, -CH=CH-, 또는 단결합이다.)
12. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 산화방지제 및/또는 자외선 흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정 조성물의 전체 중량에 대하여, 상기 키랄제의 비율이 1 중량% 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 키랄제가 화학식 (K1) 내지 화학식 (K5) 각각으로 나타내는 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
    

    

    
    
    (화학식 (K1) 내지 화학식 (K5)에 있어서, R^K는 독립적으로 수소, 할로겐, -C≡N, -N=C=O, -N=C=S 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고, 상기 알킬 중에서 임의의 -CH₂-는 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로 치환되어도 좋고, 상기 알킬 중에서 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋으며; A는 독립적으로 방향족성 혹은 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이며, 이들 고리의 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로 알킬로 치환되어도 좋고, 고리 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어도 좋으며, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋고; B는 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬, 탄소수 1 내지 3의 할로 알킬, 방향족성 또는 비방향족성의 3 내지 8원환, 또는 탄소수 9 이상의 축합환이며, 이들 고리 중에서 임의의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로 알킬로 치환되어도 좋고, -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어도 좋으며, -CH=은 -N=으로 치환되어도 좋고; Z는 독립적으로 단결합, 탄소수 1 내지 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 치환되어도 좋으며, 임의의 수소는 할로겐으로 치환되어도 좋고; X는 단결합, -COO-, -OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -CH₂CH₂-이고; mK는 1 내지 4의 정수이다.)
15. 제 13 항에 있어서, 상기 키랄제가 화학식 (K2-1) 내지 화학식 (K2-8), 화학식 (K4-1) 내지 화학식 (K4-6) 및 화학식 (K5-1) 내지 화학식 (K5-3) 각각으로 나타내는 화합물의 그룹으로부터 선택되는 적어도 1개의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정 조성물.
    

    

    
    

    

    
    

    

    
    

    

    
    
    (상기 화학식들에 있어서, R^K는 독립적으로 탄소수 3 내지 10의 알킬이며, 상기 알킬 중에서 고리에 인접하는 -CH₂-는 -O-로 치환되어도 좋고, 임의의 -CH₂-는 -CH=CH-로 치환되어도 좋다.)
16. 제 15 항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물과 중합성 모노머를 포함하는 혼합물.
17. 제 16 항에 기재된 혼합물을 콜레스테릭상에 있어서 중합하여 얻어지는 고분자/액정 복합 재료.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 고분자/액정 복합 재료에 포함되는 고분자가 메소겐 부위를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합 재료.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정 조성물이 60 중량% 내지 99중량% 및 고분자가 1 중량% 내지 40 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 고분자/액정 복합 재료.
20. 제 1 항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물을 포함하는 마이크로캡슐.
21. 제 16 항에 기재된 혼합물을 포함하는 마이크로캡슐.
22. 제 17 항에 기재된 고분자/액정 복합 재료를 포함하는 마이크로캡슐.
23. 한쪽 또는 양쪽의 면에 전극이 배치되어 기판 간에 배치된 액정 매체 및 전극을 통해 액정 매체에 전계를 인가하는 전계 인가 수단을 구비하는 광소자로서, 상기 액정 매체가 제 1 항에 기재된 콜레스테릭 액정 조성물 또는 제 17 항에 기재된 고분자/액정 복합 재료이며, 플래너 배열과 포컬 코닉 배열이 전압에 의해 제어되는 광소자.
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