KR20140003597A - 메소겐-함유 화합물 - Google Patents

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KR20140003597A
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멍 허
아닐 쿠마르
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트랜지션즈 옵티칼 인코포레이티드
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Abstract

하나 이상의 메소겐성 구조 및 하나 이상의 긴 가요성 단편을 포함하는 화합물, 및 이의 합성 방법이 개시되어 있다. 또한, 메소겐-함유 화합물의 다양한 실시양태를 포함하는 제형, 및 제품 및 안과용 장치에서의 이의 용도도 개시되어 있다.

Description

메소겐-함유 화합물{MESOGEN-CONTAINING COMPOUNDS}
본 발명은 일반적으로 메소겐-함유 화합물, 이의 제형(formulation), 광학 요소, 액정 중합체 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2009년 6월 23일자로 출원된 미국 특허출원 제12/489,811호 및 제12/489,843호와 2008년 6월 27일자로 출원된 미국 특허출원 제12/163,116호 및 제12/163,180호의 일부 계속 출원이며, 이들 각각을 구체적으로 본원에 참고로 인용한다.
액정("LC")의 분자들은 우선적인 방향으로 상호 배열되는 경향이 있어, 이방성의 광학적, 전자기적 및 기계적 특성을 갖는 유체 물질을 생성한다. 메소겐은 LC의 기본 단위로, LC에서 구조적인 정렬(structural order)을 유도한다.
액정 중합체("LCP")는 액체 상태에 있으면서 고도로 정렬된 구조의 영역을 형성할 수 있는 중합체이다. LCP는 강한 엔지니어링 플라스틱에서 LC 디스플레이용의 약한 겔에 이르는 광범위한 용도를 갖는다. LCP의 구조는 치밀하게 충전된 섬유상 중합체 쇄들로 구성될 수도 있고, 이들 쇄는 거의 중합체의 융점까지 자기 강화를 제공한다.
LC에서는 분자 구조의 광학적 이방성 또는 불순물의 존재나 이색성 염료의 존재로 인해 이색성이 생길 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "이색성(dichroism)"은, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수하는 능력을 의미한다.
선글라스용 선형 편광 렌즈, 및 선형 편광 필터와 같은 통상의 선형 편광 요소는, 전형적으로 이색성 물질(예컨대 이색성 염료)을 함유하는 연신된 중합체 시트로부터 형성된다. 그 결과, 통상의 선형 편광 요소는 단일의 선형 편광 상태를 갖는 정적인 요소이다. 따라서, 통상의 선형 편광 요소가, 적절한 파장의 불규칙적으로 편광된 복사선 또는 반사된 복사선에 노출될 경우, 상기 요소를 통해 투과된 복사선의 일부 퍼센트는 선형 편광될 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "선형 편광시킴"은 광파의 전기 벡터의 진동을 한 방향 또는 평면으로 한정함을 의미한다.
또한, 통상의 선형 편광 요소는 전형적으로 착색된다. 즉, 통상의 선형 편광 요소는 착색제(즉, 이색성 물질)를 함유하고, 화학선에 반응하여 변하지 않는 흡수 스펙트럼을 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "화학선(actinic radiation)"은 전자기 복사선, 예를 들면 응답을 야기할 수 있는 자외선 및 가시광선을 의미한다. 통상의 선형 편광 요소의 색상은 그 요소를 형성하는 데 사용되는 착색제에 의존할 것이며, 가장 통상적으로는 중간색(예를 들면 갈색 또는 회색)이다. 따라서, 통상의 선형 편광 요소는 이들의 색조 때문에, 반사된 광의 눈부심을 감소시키는 데에는 유용하지만 특정한 저광(low-light) 조건 하에서 사용하기에는 적절하지 않다. 또한, 통상의 선형 편광 요소는 단일의 착색된 선형 편광 상태만을 갖기 때문에, 정보를 저장하거나 디스플레이하는 능력이 제한된다.
위에서 논의된 바와 같이, 통상의 선형 편광 요소는 전형적으로 이색성 물질을 함유하는 연신된 중합체 필름의 시트를 사용하여 형성된다. 본원에서 사용되는 용어 "이색성(dichroic)"은, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있음을 의미한다. 따라서, 이색성 물질은 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 우선적으로 흡수할 수 있지만, 이색성 물질의 분자들이 적절히 위치 또는 배치되지 않는다면, 투과된 복사선의 순(net) 선형 편광이 달성되지 않을 것이다. 즉, 이색성 물질의 분자들이 불규칙적으로 위치됨으로 인해, 개개의 분자들에 의한 선택적인 흡수가 서로를 상쇄시켜 순 또는 전체적 선형 편광 효과가 달성되지 않게 될 것이다. 따라서, 순 선형 편광을 달성하기 위해서는 또 다른 물질에 의한 배열에 의해 이색성 물질의 분자들을 적절히 위치 또는 배치시키는 것이 일반적으로 필요하다.
위에서 논의된 이색성 요소와는 달리, 통상의 광변색성 요소, 예컨대 통상의 열 가역적 광변색성 물질을 사용하여 형성되는 광변색성 렌즈는, 일반적으로 화학선에 반응하여 제 1 상태(예를 들면 "투명한 상태")로부터 제 2 상태(예를 들면 "착색된 상태")로 전환할 수 있고, 이어서 열 에너지에 반응하여 제 1 상태로 복원할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광변색성(photochromic)"은, 적어도 화학선에 반응하여 변하는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 가짐을 의미한다. 따라서, 통상의 광변색성 요소는 일반적으로 저광 조건 및 밝은 조건 모두에서 사용하기에 적절하다. 그러나, 선형 편광 필터를 포함하지 않는 통상의 광변색성 요소는 복사선을 선형 편광시키도록 개조되어 있지 않은 것이 일반적이다. 즉, 통상의 광변색성 요소의 흡수비는 어느 상태에서든 일반적으로 2 미만이다. 본원에서 사용되는 용어 "흡수비(absorption ratio)"는 제 1 평면에 직교하는 평면에서 선형 편광된 동일 파장 복사선의 흡수에 대한, 제 1 평면에서 선형 편광된 복사선의 흡수 비율을 지칭하는데, 이때 상기 제 1 평면은 최고 흡수도를 갖는 평면으로 취해진다. 따라서, 통상의 광변색성 요소는 반사된 광의 눈부심을 통상의 선형 편광 요소와 동일한 정도까지 감소시킬 수는 없다. 따라서, 광변색성-이색성 물질이 개발되어 왔다. 광변색성-이색성 물질은 광변색성(즉, 적어도 화학선에 반응하여 변하는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 가짐) 및 이색성(즉, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있음)을 나타내는 물질이다.
광변색성 물질 및 광변색성-이색성 물질은 기재 또는 유기 물질, 예를 들면 LCP 기재를 비롯한 중합체 기재 내로 혼입될 수도 있다. 광변색성 물질 및 광변색성-이색성 물질이 하나의 상태로부터 다른 하나의 상태로 변화될 때, 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물의 분자(들)가 하나의 입체구조적 상태로부터 제 2의 입체구조적 상태로 입체구조적 변화(conformational change)를 겪을 수도 있다. 이러한 입체구조적 변화는 상기 화합물이 차지하는 스페이스의 양을 변화시킬 수도 있다. 그러나, 특정한 광변색성 물질 및 특정한 광변색성-이색성 물질이 하나의 상태로부터 다른 하나의 상태로, 예를 들면 투명한 상태로부터 착색된 상태로, 착색된 상태로부터 투명한 상태로, 편광되지 않은 상태로부터 편광된 상태로 및/또는 편광된 상태로부터 편광되지 않은 상태로 효과적으로 전이되기 위해서는, 상기 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물이, 허용 기간에 걸쳐 목적하는 응답을 제공하기에 충분한 속도로 하나의 입체구조적 상태로부터 제 2의 입체구조적 상태로 전이되기에 충분할 만큼 신축적인 화학적 환경에 있어야 한다. 따라서, 광변색성 및 광변색성-이색성 물질 및 기재를 더욱 발전시키기 위해서는, 새로운 LCP와 같은 새로운 중합체성 물질, 및 이러한 새로운 물질을 형성하기 위한 물질이 필요하다.
본 발명의 다양한 양태는 신규한 메소겐-함유 화합물 및 이로부터 형성된 제형, 광학 요소, 액정 중합체, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 하기 구조 중 하나로 표시되는 메소겐-함유 화합물을 제공한다:
Figure pct00001
또는
Figure pct00002
상기 식에서,
a) 각각의 X는 독립적으로,
i) R 기,
ii) ―(L)y-R로 표시되는 기,
iii) ―(L)-R로 표시되는 기,
iv)
Figure pct00003
로 표시되는 기, 또는
v) ―(L)y-P로 표시되는 기
이고;
b) 각각의 P는 독립적으로 수소, 아릴, 알킬, 알콕시, 알킬알콕시, 알콕시알콕시, 폴리알킬에테르, (C1-C6)알킬(C1-C6)-알콕시(C1-C6)알킬, 폴리에틸렌옥시 및 폴리프로필렌옥시로부터 선택되고;
c) 각각의 L은 동일하거나 상이하고, 독립적으로, 아릴렌, (C1-C30)알킬렌, (C1-C30)알킬렌카보닐옥시, (C1-C30)알킬렌아미노, (C1-C30)알킬렌옥시, (C1-C30)퍼플루오로알킬렌, (C1-C30)퍼플루오로알킬렌옥시, (C1-C30)알킬렌실릴, (C1-C30)다이알킬렌실옥실, (C1-C30)알킬렌카보닐, (C1-C30)알킬렌옥시카보닐, (C1-C30)알킬렌카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐옥시, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌유레아, (C1-C30)알킬렌싸이오카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐싸이오, (C2-C30)알켄일렌, (C1-C30)싸이오알킬렌, (C1-C30)알킬렌설폰 또는 (C1-C30)알킬렌설폭사이드로부터 독립적으로 선택된 다치환, 일치환, 비치환 또는 분지된 스페이서, 및 단일 결합으로부터 각각 선택되고, 이때 각각의 치환체는 (C1-C5)알킬, (C1-C5)알콕시, 플루오로, 클로로, 브로모, 사이아노, (C1-C5)알칸오에이트 에스터, 아이소사이아네이토, 싸이오아이소사이아네이토 및 페닐로부터 독립적으로 선택되고; L은 또한 본 발명의 메소겐-함유 화합물의 일부 구조에서 나타나듯이 3가일 수 있고;
d) R 기는 수소, C1-C18 알킬, C1-C18 알콕시, C1-C18 알콕시카보닐, C3-C10 사이클로알킬, C3-C10 사이클로알콕시, 폴리(C1-C18 알콕시), 및 비치환되거나, 사이아노, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 C1-C18 알콕시로 치환되거나, 플루오로, 클로로 또는 브로모로 다치환된 직쇄 또는 분지된 C1-C18 알킬 기로부터 선택되고;
e) 메소겐-1 및 메소겐-2 기는 각각 독립적으로 강성(rigid)의 곧은 막대형(straight rod-like) 액정 기, 강성의 굽은 막대형 액정 기 또는 강성의 디스크형 액정 기이고;
w는 1 내지 26의 정수이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1 또는 2이고, 단,
(i) X 기가 R로 표시되는 경우, w는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
(ii) X 기가 ―(L)y-R로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
(iii) X 기가 ―(L)w-R로 표시되는 경우, w는 3 내지 26의 정수이고, z는 2이고;
(iv) X 기가
Figure pct00004
로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, 단 ―(L)y-는 단일 결합과는 상이한 2개 이상의 L 기를 포함하고, z는 1이고;
(v) X 기가 ―(L)y-P로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고, ―(L)y-는 메소겐과 P 사이에 25개 이상의 결합으로 된 선형 시퀀스(sequence)를 포함하고, ―(L)y- 및 ―(L)w-에서 2개의 아릴렌 기는 단일 결합에 의해 연결되지는 않는다.
본 발명의 양태들은 첨부 도면과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 도 1 내지 7은 본원에 기술된 메소겐-함유 화합물의 특정 실시양태의 예시적인 합성 방법을 도시하며, 구체적으로는 다음과 같다.
도 1은 비-메소겐 L 기의 합성 방법과 이를 본 발명에 따른 메소겐과 연결시키는데 사용하는 공정을 도시하고;
도 2는 L 기, 예컨대 폴리카프로락톤 다이올을 사용하는 바이-메소겐-함유 화합물의 합성 공정을 도시하고;
도 3은 L 기, 예컨대 폴리카보네이트 다이올을 사용하는 바이-메소겐-함유 화합물의 합성 공정을 도시하고;
도 4는 과량의 카프로락톤으로, 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정을 사용하여, 한쪽 말단으로부터 L 기를 갖는 단일 메소겐-함유 화합물을 합성하는 공정을 도시하고;
도 5는 과량의 환형 카보네이트로, 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정을 사용하여, 한쪽 말단으로부터 L 기를 갖는 단일 메소겐-함유 화합물을 합성하는 공정을 도시하고;
도 6은 과량의 카프로락톤으로, 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정을 사용하여, 양쪽 말단으로부터 L 기를 갖는 단일 메소겐-함유 화합물을 합성하는 공정을 도시하고;
도 7은 카프로락톤을 사용한 분지형 L 기를 갖는 단일 메소겐-함유 화합물의 합성 공정을 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물, 및 메소겐-함유 화합물을 함유하는 액정 조성물 및 제형을 기술한다. 본원에 개시된 메소겐-함유 화합물은, 예컨대 안과 요소, 디스플레이 요소, 윈도우 및 미러를 비롯한 광학 요소에서 사용될 수도 있는 제형 및 조성물, 예컨대 액정 중합체("LCP")를 비롯한 다양한 용도에 사용될 수 있는 신규한 구조를 제공한다. 본 발명의 특정 양태에 따르면, 본 발명의 메소겐-유 화합물은 LCP 형성용 단량체로서 작용할 수도 있다.
메소겐은 액정("LC")의 기본 단위로, 액정에서 구조적인 정렬을 유도한다. LC의 메소겐성 부분은 전형적으로 강성 부분을 포함하는데, 이는 LC 조성물 중의 다른 메소겐성 성분과 함께 배열되어 LC 분자들을 한 방향으로 배열시킨다. 메소겐의 강성 부분은 강성 분자 구조, 예컨대 단환식 또는 다환식 방향족 환 구조를 비롯한 단환식 또는 다환식 환 구조로 구성될 수도 있다. 잠재적인 메소겐의 예는 본원에 보다 상세히 기재되어 있고, 문헌[Demus et al., "Flussige Kristalle in Tabellen," VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1974 및 "Flussige Kristalle in Tabellen II," VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1984]에 기재된 메소겐성 화합물을 포함한다. LC는 또한 LC 분자 내에 하나 이상의 가요성 부분을 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 가요성 부분은 LC에 유동성을 부여할 수도 있다. LC는 정렬되지 않은 상태로 존재할 수도 있고, 정렬된(또는 배열된) 상태로 존재할 수도 있다. 정렬되지 않은 상태의 LC 분자는 본질적으로 불규칙적인 배향을 취할 것이다. 즉, LC 분자에 대한 일반적인 배향(general orientation)이 존재하지 않을 것이다. 정렬 또는 배열된 상태의 LC 분자는 일반적으로, LC 분자의 메소겐성 부분이 LC 물질 전체에 걸쳐 적어도 부분적으로 배열되는 배향을 취할 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "배열시킨다(align)" 또는 "배열된(aligned)"은 또 다른 물질, 화합물 또는 구조체와의 상호작용에 의해 적절히 배치 또는 위치시킴을 의미한다. 특정 실시양태에서, LC 분자의 메소겐성 부분은 평행한 배향으로 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다. 다른 실시양태에서, LC 분자의 메소겐성 부분은, 예를 들어 반사형 편광판에서와 같이 나선형 배향으로 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다.
본 발명의 메소겐-함유 화합물은 LC 조성물을 포함하는 다양한 기능성 물질에 사용될 수도 있다. 본 발명의 메소겐-함유 화합물은 비단량체성 성분, 예를 들면 비단량체성 LC 성분으로서 작용할 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "화합물(compound)"은 둘 이상의 요소, 성분, 재료 또는 부분이 결합하여 형성된 물질을 의미하고, 둘 이상의 요소, 성분, 재료 또는 부분이 결합하여 형성된 분자 및 거대분자(예를 들면 중합체 및 올리고머)를 포함한다. 메소겐-함유 화합물로부터 형성된 조성물은 다양한 용도, 예를 들면 기재의 적어도 일부 상의 경화된 코팅 및 필름과 같은 층(이는 목적하는 특정 특성을 기재에 부여할 수도 있음)으로서의 용도, 및 성형품, 조립품 및 주조품과 같은 제품으로서의 용도를 가질 수 있다. 예를 들면, 메소겐-함유 화합물로부터 형성된 조성물은, 예컨대 광학 데이터 저장 용도에서 사용하기 위한, 기재의 적어도 일부 상의 적어도 부분적인 층, 코팅 또는 필름(이는 목적하는 특정 특성을 기재에 부여할 수도 있음)으로서, 포토마스크로서 및 장식용 안료로서 사용될 수도 있고; 화장품 및 보안 용도에서 사용될 수도 있고(예를 들면 미국 특허 제 6,217,948 호 참조); 의료, 치과, 접착 및 입체조형 용도를 위한 경화성 수지로서 사용될 수도 있고(예를 들면, 미국 특허 제 7,238,831 호 참조); 전술한 용도 및 각종 관련 장치에 사용하기 위한 성형품, 조립품 또는 주조품과 같은 제품으로서 사용될 수도 있다.
메소겐-함유 조성물은 LC 및/또는 LCP로 제형화될 수도 있고, 이는 광학 요소, 예를 들면 안과 요소, 디스플레이 요소, 윈도우, 미러, 능동 및 수동 액정 셀, 요소 및 장치, 및 다른 관심 있는 LC 또는 LCP 함유 물품, 예를 들면 편광판, 광학 보상판(예컨대 미국 특허 제 7,169,448 호 참조), 광학 지연판(예컨대 미국 재발행 특허 제 RE39,605 E 호), 컬러 필터, 및 광파 회로용 파장판(예컨대 미국 특허 제 7,058,249 호 참조)에 사용되거나 혼입될 수 있다. 예를 들면, 상기 LCP는 지연판, 광 도파로, 반사판, 원 편광판, 넓은 시야각의 필름 등과 같은 광학 필름을 형성하는 데 사용될 수도 있다. 메소겐-함유 화합물의 구체적인 실시양태는, 하나 이상의 광변색성 또는 광변색성-이색성 물질 또는 화합물을 추가로 포함하는 안과 요소를 제조하기 위한 특정 용도를 가질 수도 있다. 본원에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시양태의 메소겐-함유 물질은 특정한 광변색성 또는 광변색성-이색성 물질, 예를 들면 안과 요소 및 광학 요소에, 목적하는 운동성(kinetic property)을 제공하는 데 특히 적합할 수도 있다. 다른 실시양태에서, LCP는 또한 염료용 호스트 물질, 예를 들면 감광성 및 비감광성 물질로서도 사용될 수 있다. 감광성 물질은 유기 광변색성 물질, 예를 들면 열 가역적 및 비-열 가역적 물질뿐만 아니라 광변색성/이색성 물질, 무기 광변색성 물질, 형광 또는 인광 물질 및 비선형 광학 물질(non-linear optical material, "NLO")을 포함할 수도 있다. 비감광성 물질은 고정된 색조의 염료, 이색성 물질, 열변색성 물질, 및 안료를 포함할 수도 있다.
본 발명의 메소겐-함유 화합물은 일반적으로 하나 이상의 메소겐 단위 및 하나 이상의 가요성 연결기(이는 선형 길이가 원자 결합 1 내지 500개일 수도 있음)를 포함하고, 따라서 LC로서 작용할 수도 있으며, 이는 LC 특성을 나타내는 물질 또는 조성물 내로 혼입될 수도 있고, LC 단량체, 예컨대 LCP 형성용으로서 사용될 수도 있다.
한 실시양태에 따르면, 본 발명의 메소겐-함유 화합물은 하기 화학식 I을 갖는 화합물로 표시될 수도 있다:
[화학식 I]
Figure pct00005
화학식 I에서, 각각의 X는 독립적으로 (i) -R 기; (ii) 구조 ―(L)y-R로 표시되는 기; (iii) 구조 ―(L)-R로 표시되는 기; (iv) 구조
Figure pct00006
로 표시되는 기; 또는 (v) ―(L)y-P로 표시되는 기로 표시될 수 있다. 또한, 화학식 I에서, 각각의 P 기는 상기 정의된 바와 같은 반응성 기를 나타낸다.
본원에서 화학식 I과 관련하여 기술될 때, L, (L)y 또는 (L)w 기는 전형적으로 원자 결합 1 내지 500개의 선형 길이를 갖는, 2 내지 3개의 기가 결합된 연결기를 나타낸다. 즉, 일반 구조 F-L-E의 경우, F 기와 E 기 사이에 있는 연결기의 최장 선형 길이(이때, F 기 및 E 기는 각각 일반적으로 기 P, R, X 또는 메소겐 중 임의의 것을 나타낼 수 있음)는 1 내지 500개 결합(개재 원자를 포함함)의 범위일 수도 있다. 연결기의 선형 길이를 논의할 때, 선형 시퀀스 내의 각 결합의 길이 및 연결기의 선형 시퀀스 내의 다양한 개재 원자가 차지하는 거리를 측정하고 그 값들을 합계함으로써 연결기의 길이를 계산할 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있다는 것을 알아야 한다. 특정 실시양태에서, 결합의 최장 선형 시퀀스는 연결된 기들 사이의 결합이 25개 이상일 수도 있다. 다른 실시양태에서, 결합의 최장 선형 시퀀스는 결합이 30개 이상일 수도 있다. 또 다른 실시양태에서, 결합의 최장 선형 시퀀스는 결합이 50개 이상일 수도 있다. 특정 실시양태에서, 25개 이상의 결합을 갖는 연결기 L은 생성되는 메소겐-함유 화합물에 대한 다양한 이점을 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 25개 이상의 결합으로 이루어진 연결기는 메소겐-함유 화합물을 포함하는 조성물에서 광변색성 화합물과 같은 첨가제의 용해도를 개선시킬 수도 있고; 메소겐-함유 화합물을 포함하는 조성물의 더 빠르거나 개선된 배열 특성을 제공할 수도 있고/있거나; 메소겐-함유 화합물을 포함하는 조성물의 점도를 저하시킬 수도 있다.
각각의 L 기는 동일하거나 상이하고, 상기 정의된 바와 같은 다치환, 일치환 또는 비치환된 스페이서 및 단일 결합으로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있다. "w"는 1 내지 26의 정수로 표시되고, "y"는 2 내지 25의 정수로 표시되며, "z"는 1 또는 2이다. 1개 초과의 L 기가 예컨대 구조 (L)y 또는 (L)w(이때, "y" 및/또는 "w"는 1 초과의 정수임)에 연속적으로 존재하는 경우, 인접하는 L 기는 동일한 구조를 갖거나 갖지 않을 수 있다는 점에 주의해야 한다. 즉, 예를 들어 구조 ―(L)3- 또는 -L-L-L-을 갖는(즉, "y" 또는 "w"가 3인) 연결기에서, 각각의 -L- 기는 전술된 임의의 L 기로부터 독립적으로 선택될 수 있고, 인접하는 -L- 기는 동일한 구조를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 예를 들면, 하나의 예시적인 실시양태에서, -L-L-L-은 -(C1-C30)알킬렌-(C1-C30)알킬렌-(C1-C30)알킬렌-을 나타낼 수도 있다(즉, 존재하는 각각의 -L-은 (C1-C30)알킬렌으로 표시되고, 각각의 인접하는 (C1-C30)알킬렌 기는 알킬렌 기 내에 동일하거나 상이한 수의 탄소를 가질 수 있다). 또 하나의 예시적인 실시양태에서, -L-L-L-은 -아릴렌-(C1-C30)알킬실릴렌-(C1-C30)알켄옥시-를 나타낼 수도 있다(즉, 존재하는 각각의 -L-은 인접하는 -L- 기와 상이하다). 따라서, (L)y 또는 (L)w의 구조는 연결기 -L-의 다양한 순서의 모든 가능한 조합, 예를 들면 인접하는 -L- 기의 일부 또는 전부가 동일한 것들 및 인접하는 -L- 기의 전부가 상이한 것들을 포괄하고, 단, 2개의 아릴렌 기가 단일 결합에 의해 연결되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. L는 또한 다른 L 기뿐 아니라, P, R, X 기 및/또는 메소겐 기와 연결할 수 있는 기로서 역할을 할 수 있는 3가기 일 수 있다.
또한 화학식 I과 관련하여, R 기는 상기 정의된 바와 같은 말단기를 나타낸다. 또한 화학식 I과 관련하여, 메소겐-1 및 메소겐-2 기는 각각 독립적으로 강성의 곧은 막대형 액정 기, 강성의 굽은 막대형 액정 기 또는 강성의 디스크형 액정 기이다. 메소겐-1 및 메소겐-2에 대한 구조는 당해 분야에 공지된 임의의 적합한 메소겐성 기, 예를 들면 문헌[Demus et al., "Flussige Kristalle in Tabellen," VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1974 또는 "Flussige Kristalle in Tabellen II," VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1984]에 언급된 것들 중 임의의 것일 수도 있다. 또한, 특정 실시양태에 따르면, 메소겐-1 및 메소겐-2 기는 독립적으로
― [S1]c -[G1 ―[S2]d]d' -[G2 ―[S3]e ]e' -[G3 ―[S4]f]f' ―S5 ―
로 표시되는 구조를 가질 수도 있다. 상기 메소겐 구조는, 각각의 G1, G2, 및 G3 기가, 비치환 또는 치환된 방향족 기, 비치환 또는 치환된 지환족 기, 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릭 기, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 2가 기로부터 각각 독립적으로 선택될 수 있고, 이때 치환체는 싸이올, 아마이드, 하이드록시(C1-C18)알킬, 아이소사이아네이토(C1-C18)알킬, 아크릴로일옥시, 아크릴로일옥시(C1-C18)알킬, 할로겐, C1-C18 알콕시, 폴리(C1-C18 알콕시), 아미노, 아미노(C1-C18)알킬렌, C1-C18 알킬아미노, 다이-(C1-C18)알킬아미노, C1-C18 알킬, C2-C18 알켄, C2-C18 알카인, C1-C18 알킬(C1-C18)알콕시, C1-C18 알콕시카보닐, C1-C18 알킬카보닐, C1-C18 알킬 카보네이트, 아릴 카보네이트, 퍼플루오로(C1-C18)알킬아미노, 다이-(퍼플루오로(C1-C18)알킬)아미노, C1-C18 아세틸, C3-C10 사이클로알킬, C3-C10 사이클로알콕시, 아이소사이아네이토, 아미도, 사이아노, 나이트로, 직쇄 또는 분지된 C1-C18 알킬 기(상기 C1-C18 알킬 기는 사이아노, 할로 또는 C1-C18 알콕시로 일치환되거나, 할로로 다치환됨), 및 화학식: -M(T)(t-1) 및 -M(OT)(t-1) 중 하나를 포함하는 기(이때, M은 알루미늄, 안티몬, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄 및 규소로부터 선택되고, T는 유기작용성 라디칼, 유기작용성 탄화수소 라디칼, 지방족 탄화수소 라디칼 및 방향족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, t는 M의 원자가임)로부터 선택되도록 추가로 정의된다. 또한, 메소겐성 구조에서, "c", "d", "e" 및 "f"는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수로부터 선택될 수도 있고, "d'", "e'" 및 "f'"는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, 단 d' + e' + f'의 합계는 1 이상이다. 또한 상기 메소겐성 구조와 관련하여, S 기는 스페이서 기를 나타내며 각각의 S1, S2, S3, S4 및 S5 기는 하기 (A) 내지 (C)로부터 선택된 스페이서 단위로부터 각각 독립적으로 선택되고:
(A) -(CH2)g-, -(CF2)h-, -Si(CH2)g- 또는 -(Si(CH3)2O)h-(이때, "g"는 1 내지 20으로부터 각각 독립적으로 선택되고, "h"는 1 내지 16의 정수로부터 선택됨);
(B) -N(Z)-, -C(Z)=C(Z)-, -C(Z)=N-, -C(Z')2-C(Z')2- 또는 단일 결합(이때, Z는 수소, C1-C6 알킬, 사이클로알킬 및 아릴로부터 각각 독립적으로 선택되고, Z'는 C1-C6 알킬, 사이클로알킬 및 아릴로부터 각각 독립적으로 선택됨); 및
(C) -O-, -C(O)-, -C≡C-, -N=N-, -S-, -S(O)-, -S(O)(O)-, -(O)S(O)O-, -O(O)S(O)O-, 또는 직쇄 또는 분지된 C1-C24 알킬렌 잔기(상기 C1-C24 알킬렌 잔기는 비치환되거나, 사이아노 또는 할로로 일치환되거나, 할로로 다치환됨);
단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결되는 경우, 상기 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접 연결되지 않도록 연결되고, S1 및 S5가 또 다른 기에 연결되는 경우, 이들은 2개의 헤테로원자가 서로 직접 연결되지 않도록 연결된다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 상기 메소겐의 구조에서, "c", "d", "e" 및 "f"는 각각 독립적으로 1 내지 20(포함)의 정수로부터 선택될 수 있고; "d'", "e'" 및 "f'"는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 및 4로부터 선택될 수 있고, 단 d' + e' + f'의 합계는 1 이상이다. 본원에 개시된 다른 실시양태에 따르면, "c", "d", "e" 및 "f"는 각각 독립적으로 0 내지 20(포함)의 정수로부터 선택될 수 있고; "d'", "e'" 및 "f'"는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 및 4로부터 선택될 수 있고, 단 d' + e' + f'의 합계는 2 이상이다. 본원에 개시된 또 다른 실시양태에 따르면, "c", "d", "e" 및 "f"는 각각 독립적으로 0 내지 20(포함)의 정수로부터 선택될 수 있고; "d'", "e'" 및 "f'"는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 및 4로부터 선택될 수 있고, 단 d' + e' + f'의 합계는 3 이상이다. 본원에 개시된 또 다른 실시양태에 따르면, "c", "d", "e" 및 "f"는 각각 독립적으로 0 내지 20(포함)의 정수로부터 선택될 수 있고; "d'", "e'" 및 "f'"는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 및 4로부터 선택될 수 있고, 단 d' + e' + f'의 합계는 1 이상이다.
마지막으로, 화학식 I과 관련하여, 메소겐-함유 화합물의 구조는 다음을 요구한다:
(i) X 기가 R로 표시되는 경우, w는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
(ii) X 기가 ―(L)y-R로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
(iii) X 기가 ―(L)w-R로 표시되는 경우, w는 3 내지 26의 정수이고, z는 2이고;
(iv) X 기가
Figure pct00007
로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, 단 ―(L)y-는 단일 결합과는 상이한 2개 이상의 L 기를 포함하고, z는 1이고;
(v) X 기가 ―(L)y-P로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고, ―(L)y-는 메소겐과 P 사이에 결합 25개 이상, 바람직하게는 결합 30개 이상의 선형 시퀀스를 포함하고, ―(L)y- 및 ―(L)w-에서 2개의 아릴렌 기가 단일 결합에 의해 연결되지는 않는다.
메소겐-함유 화합물의 특정 실시양태에 따르면, 메소겐-함유 화합물은 모노-메소겐-함유 화합물(즉, 하나의 메소겐성 구조를 함유하는 메소겐-함유 화합물)일 수도 있다. 한 실시양태에 따르면, 상기 모노-메소겐-함유 화합물은, X 기가 -R로 표시되고, "w"가 2 내지 25의 정수이고, "z"가 1인 화학식 I로 표시되는 구조를 가질 수도 있다. 또 다른 실시양태에 따르면, 상기 모노-메소겐-함유 화합물은, X 기가 ―(L)y-R로 표시되고, "w"가 1이고, "y"가 2 내지 25의 정수이고, "z"가 1인 화학식 I로 표시되는 구조를 가질 수도 있다.
메소겐-함유 화합물의 다른 실시양태에 따르면, 메소겐-함유 화합물은 바이-메소겐-함유 화합물(즉, 2개의 메소겐성 구조(이는 동일하거나 상이할 수 있음)를 함유하는 메소겐-함유 화합물)일 수도 있다. 다양한 실시양태에서, 바이-메소겐-함유 화합물의 구조는 2개의 메소겐성 단위 사이에 장쇄 연결기를 가질 것이다. 한 실시양태에 따르면, 바이-메소겐-함유 화합물은, X 기가
Figure pct00008
로 표시되고, w가 1이고, y가 2 내지 25의 정수이고, 단 ―(L)y-는 단일 결합과는 상이한 2개 이상의 L 기를 포함하고, z가 1인 화학식 I로 표시되는 구조를 가질 수도 있다.
다양한 실시양태에 따르면, 화학식 I로 표시되는 바와 같은 본 발명의 메소겐-함유 화합물은 액정 화합물일 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "액정 화합물"은 액정 특성을 나타낼 수 있는 화합물을 의미한다. 즉, 액정 화합물은 그 자체가 액정 특성을 나타내고/나타내거나, 중합체 또는 공중합체 내로 첨가되어 LCP를 형성한 후에 액정 특성을 나타낼 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시양태는 본원에 기술된 다양한 실시형태에 따른 메소겐-함유 화합물를 포함하는 중합체 또는 공중합체도 또한 고려한다. 예를 들어, 한 실시양태에 따르면, 상기 중합체 또는 공중합체는 중합체 또는 공중합체 조성물에 현탁되거나 혼합되는 메소겐-함유 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에 따르면, 본원에 기술된 바와 같은 메소겐-함유 화합물을 포함하는 중합체 조성물은 액정 중합체일 수도 있다. 예를 들면, LCP는 이방성 LCP, 등방성 LCP, 서모트로픽(thermotropic) LCP 또는 리오트로픽(lyotropic) LCP일 수 있다. 다양한 실시양태에서, LCP는 네마틱 상, 스멕틱 상, 키랄 네마틱 상(즉, 콜레스테릭 상), 디스코틱 상(키랄 디스코틱을 포함함), 불연속 입방 상, 육방 상, 이중연속(bicontinuous) 입방 상, 라멜라 상, 역 육방 컬럼 상 및 역 입방 상 중 하나 이상을 나타낼 수도 있다. 또한, 본 발명의 특정 LCP에서, LC 단량체 또는 그의 잔기는, 예컨대 열 에너지 또는 화학선에 반응하여 하나의 상으로부터 또 다른 상으로 전이될 수도 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명은 하기 화학식 II 또는 화학식 III에 따른 구조로 표시되는 액정 화합물을 제공한다:
[화학식 II]
Figure pct00009
[화학식 III]
Figure pct00010
이들 실시양태에 따르면, 화학식 II 또는 III에서 P 기는 본원에 기술된 P에 대한 목록에 기재된 것들일 수도 있다. 또한, 화학식 II 또는 III에서, (L) 기는 동일하거나 상이할 수 있고, 본원에 기재된 가능한 (L) 기의 목록으로부터 각각 독립적으로 선택될 수도 있다. 화학식 II 또는 III에서, R 기는 본원에 기재된 가능한 R 기의 목록으로부터 선택될 수도 있다. 화학식 II 또는 III에서의 메소겐 성분은 강성의 곧은 막대형 액정 기, 강성의 굽은 막대형 액정 기 또는 강성의 디스크형 액정 기, 예를 들면 본원에서 추가로 정의되는 하기 구조:
― [S1]c -[G1 ―[S2]d ]d' -[G2 ―[S3]e ]e' -[G3 ―[S4]f ]f' ―S5 ―
를 갖는 것들을 비롯하여 본원에 기재된 메소겐일 수도 있다. 또한, 화학식 II 및 III에서, "w"는 2 내지 25의 정수일 수도 있고, "y"는 2 내지 25의 정수일 수도 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 하기 화학식 IV 또는 화학식 V에 따른 구조로 표시되는 바이-메소겐 액정 화합물을 제공한다:
[화학식 IV]
Figure pct00011
[화학식 V]
Figure pct00012
이들 실시양태에 따르면, 화학식 IV 또는 V에서 각각의 P 기는 독립적으로 본원에 기술된 P에 대한 목록에 기재된 것들일 수도 있다. 또한, 화학식 IV 또는 V에서, (L) 기는 동일하거나 상이할 수 있고, 본원에 기재된 가능한 (L) 기의 목록으로부터 각각 독립적으로 선택될 수도 있다. 화학식 IV 또는 V에서, 각각의 R 기는 본원에 기재된 가능한 R 기의 목록으로부터 독립적으로 선택될 수도 있다. 화학식 IV 또는 V에서의 메소겐 성분은 강성의 곧은 막대형 액정 기, 강성의 굽은 막대형 액정 기, 강성의 디스크형 액정 기 또는 이들의 조합을 가질 수도 있다. 따라서, 화학식 IV 또는 V의 메소겐-1 및 메소겐-2는 본원에서 추가로 정의되는 하기 구조:
― [S1]c -[G1 ―[S2]d ]d' -[G2 ―[S3]e ]e' -[G3 ―[S4]f]f' ―S5 ―
를 갖는 것들을 비롯하여 본원에 기재된 메소겐 구조로부터 독립적으로 선택될 수도 있다. 또한, 화학식 IV 및 V에서, "w"는 2 내지 25의 정수일 수도 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 X가 ―(L)y-P인 화학식 I에 따른 구조와 관련하여 상기 정의된 바와 같은 하기 화학식 VI에 따른 구조로 표시되는 액정 화합물를 제공한다:
[화학식 VI]
Figure pct00013
본원에 개시된 메소겐-함유 화합물의 다양한 실시양태에 따르면, 예컨대 본원에 상세히 기술된 화학식 I 내지 VI로 표시되는 바와 같은 메소겐-함유 화합물의 구조는 상기 화합물의 하나 이상의 부분 사이에 긴 가요성 연결기를 포함하도록 설계될 수도 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 메소겐-함유 화합물의 다양한 구조에서, 연결기 ―(L)y- 및/또는 ―(L)w-, 및 특정한 경우의 -(L)- 기(예를 들면, -(L)-이 25개 이상의 선형 결합을 포함하는 경우)는, 연결기에 의해 연결된 2개 또는 3개의 기 사이에, 화학 결합들의 긴 선형 시퀀스(길이가 화학 결합 25 내지 500개의 범위임)를 포함하는 긴 가요성 연결기일 수도 있다. 특정 실시양태에서, 상기 연결기는 상기 2개 또는 3개의 기 사이에, 길이가 화학 결합 30 내지 500개의 범위인 화학 결합들의 긴 선형 시퀀스를 포함할 수도 있다. 다른 실시양태에서, 상기 연결기는 상기 2개 또는 3개의 기 사이에, 길이가 화학 결합 50 내지 500개의 범위인 화학 결합들의 긴 선형 시퀀스를 포함할 수도 있다. 연결기와 관련하여 사용될 때, 연결기에 의해 연결된 기들 사이의 선형 시퀀스 내 화학 결합은 공유 또는 극성 공유 화학 결합, 예를 들면 공유 또는 극성 공유 σ-결합일 수도 있고, 또한 (π-결합은 선형 시퀀스 내 화학 결합의 길이를 계산할 때 포함되지 않지만) 하나 이상의 π-결합을 포함할 수도 있다. 또한, 연결기는 결합으로 된 선형 시퀀스를 연결시키는 개재 원자도 또한 포함한다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.
본원에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 본원에 개시된 메소겐-함유 화합물 내의 하나 이상의 가요성 연결기가, 상기 화합물 및 이로부터 형성된 조성물(예를 들면 경화된 조성물)에 특정한 바람직한 특성을 부여하는 것으로 생각된다. 예를 들면, 임의의 해석에 의해 제한받는 것을 원하지 않지만, 메소겐-함유 화합물 또는 그의 잔기 내의 하나 이상의 가요성 연결기에 의해, 상기 화합물로부터 제조되는 경화된 조성물이 "보다 연질인" 구조를 갖게 될 수도 있는 것으로 생각된다. 상기 화합물로부터 제조되는 경화된 조성물, 예들 들어 LCP, 층, 코팅, 및 코팅된 물품의 특징과 관련하여 본원에서 사용되는 용어 "보다 연질인(softer)"은 전형적으로 150 뉴턴(N)/mm2 미만, 예를 들면 0 내지 149.9 N/mm2의 피셔 미세경도(Fischer microhardness)를 나타내는 조성물을 지칭한다. 보다 연질인 구조를 갖는 경화된 조성물은 목적하는 또는 개선된 특성, 예를 들면 개선된 LC 특성, 개선된 광변색 성능 및 개선된 이색 성능을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 중합체, 공중합체 또는 (공)중합체의 블렌드와 같은 경화된 조성물의 경우, 중합체 내에 경질 및 연질 단편 또는 성분을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 경화된 중합체가 경질 및 연질 단편 또는 성분으로 구성될 수도 있다는 개념은 당해 분야에 공지되어 있다(예를 들면, 문헌["Structure-Property-Relationship in Polyurethanes", Polyurethane Handbook, G. Oertel, editor, 2nd ed. Hanser Publishers, 1994, pp 37-53] 참조). 전형적으로 경질 단편 또는 성분은 경화된 중합체 구조 내에 결정질 또는 반결정질 영역을 포함하는 반면, 연질 단편 또는 성분은 보다 비정질이거나 비결정질이거나 고무질인 영역을 포함한다. 특정 실시양태에서, 중합체 내의 성분 또는 단량체 잔기의 구조가 생성 중합체의 경도 또는 연성에 기여하는 것은, 예컨대 생성되는 경화된 중합체의 피셔 미세경도에 의해 결정될 수도 있다. 중합체의 물리적 특성은 이들의 분자 구조로부터 유도되고, 빌딩 블록의 선택, 예컨대 단량체 및 다른 반응물의 선택, 첨가제, 경질 단편과 연질 단편의 비율, 및 중합체 쇄들 사이의 원자 상호작용에 의해 야기되는 초분자 구조에 의해 결정된다. 폴리유레테인과 같은 중합체를 제조하기 위한 물질 및 방법은 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed., 1992, Vol. A21, pages 665-716]에 기술되어 있다.
예를 들면, 본원에 기술된 광변색성 및/또는 이색성 물질, 및 경화된 층 및 코팅에서는, 중합체성 물질 또는 경화된 층 및 코팅의 연질 단편 또는 성분이 광변색성, 광변색성-이색성 및/또는 이색성 화합물(들)에 개선된 가용화 환경을 제공하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 가역적으로 변형시킬 수도 있는 한편, 중합체성 물질 또는 코팅의 경질 단편 또는 성분이 상기 물질 또는 코팅에 구조적인 일체성을 제공하고/하거나 변형가능한 화합물의 이동을 방지하는 것으로 생각된다. 광변색성 및/또는 이색성 물질에 대한 한가지 용도에서, 중합체 내의 연질 성분과 경질 성분의 균형은 적합한 경화된 물질 또는 경화된 층 또는 코팅, 즉 0 내지 150 N/mm2 범위의 피셔 미세경도를 갖는 물질, 층 또는 코팅(이는 또한 양호한 광변색성 및/또는 이색성의 응답 특성을 나타내기도 함)의 목적하는 이점을 달성할 수도 있다. 또 다른 용도에서는, 광변색성 및/또는 이색성 물질이 60 N/mm2 미만, 예를 들면 0 내지 59.9 N/mm2, 달리 5 내지 25 N/mm2의 피셔 미세경도를 갖는 경화된 중합체성 물질 내에 위치되고, 보다 경질의 중합체성 물질(이는 구조적 강도를 제공함)로 코팅되거나 그 내에 함유될 수도 있다. 추가의 용도에서는, 광변색성 및/또는 이색성 물질이 연질 중합체성 물질, 예를 들면 연질 중합체성 쉘 내에 이미 존재할 수도 있고, 이는 경질 중합체성 코팅 또는 물질, 예컨대 150 N/mm2 초과, 예를 들면 200 N/mm2 또는 그보다 훨씬 더 높은 피셔 미세경도를 갖는 물질에 혼입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태는 본원에 상세히 기술된 바와 같은 화학식 I의 구조로 표시되는 하나 이상의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 조성물, 제품, 광학 요소, LC 조성물, LC 셀 등을 제공한다.
특정 실시양태에 따르면, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정(LC) 조성물을 제공한다.
LC 조성물은 예를 들면 경화된 LCP를 비롯한 액정 중합체를 추가로 포함할 수도 있다. 액정 중합체는 본원에 정의된 바와 같은 화학식 I의 구조로 표시되는 메소겐-함유 화합물을 포함할 수 있다. 구체적인 실시양태에서, LCP는 공중합체일 수도 있고, 이때 상기 공중합체는 메소겐-함유 화합물을 포함하며, 상기 메소겐-함유 화합물은 상기 공중합체 내로 현탁되거나 혼합된다.
화학식 I 내지 VI로 표시되는 메소겐-함유 화합물의 스캐폴드(scaffold)를 합성하기 위해 일반적인 합성 방법이 개발되어 왔다. 상기 화학식의 구조에 대한 접근법의 예시적인 실시양태가 도 1 내지 7에 도시되어 있다. 예를 들어 도 1을 참조하면, L기는 윌리엄슨(Williamson) 에테르 합성법과 에스터화 반응을 순차적으로 사용하여 제조된다. 스테글리치(Steglich) 에스터화 반응에 의해, 수득된 이산(diacid)은 z가 2인 경우 화학식 I, 또는 화학식 IV 및/또는 화학식 V로 표시되는 바이-메소겐-함유 화합물을 형성하는데 사용된다. 유사한 바이-메소겐-함유 화합물은 또한 도 2 및 도 3에서 표시된 바와 같이 L을 형성하는데 사용되는 상업적으로 입수가능한 물질로부터 제조된다. 도 2에서의 폴리카프로락톤 다이올 및 도 3에서의 폴리카본에이트 다이올 또한 상업적으로 입수가능하다. 도 2는 에테르 연결을 형성하기 위해 사용된 미츠노부(Mitsunobu) 반응을 도시한다. 도 3은 에스터 연결을 형성하기 위해 사용된 스테글리치 에스터화 반응을 도시한다.
도 4 내지 7은 z가 1인 경우 화학식 I 또는 화학식 II, II 및 VI로 표시될 수 있는 단일 메소겐-함유 화합물의 합성법을 도시한다. 도 4는 과잉의 카프로락톤을 사용하는 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정에 의해 메소겐의 한쪽으로부터 출발하는 연질 폴리카프로락톤 쇄의 제조를 나타낸다. 상기 생성물은 비-반응성 말단 기를 형성하도록 프로피오닐 클로라이드와 반응된다. 이 반응은 프로피오닐 클로라이드의 사용으로 제한되지 않는다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 알킬 카복실 산 클로라이드, 아릴 사르복실산 클로라이드, 알킬 클로로폼에이트, 아릴 클로로폼에이트, 알킬 아이소사이아네이트 및 아릴 아이소사아이네이트를 포함하는 다른 물질이 사용될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
도 5는 과량의 사이클릭 카보네이트를 사용하는 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정에 의한 메소겐의 한 말단으로부터 출발하는 연질 폴리카보네이트 쇄의 제조를 나타낸다. 상기 생성물은 비-반응성 말단 기를 형성하도록 프로피오닐 클로라이드와 반응된다. 이 반응은 상기에 언급하였듯이, 프로피오닐 클로라이드로 제한되지는 않는다.
도 6은 분자의 양쪽 말단에 2개의 반응성 기를 갖는 메소겐을 나타낸다. 연질 쇄는 과량의 카프로락톤을 사용하는 루이스산 촉매작용 공정 또는 염기 촉매작용 공정에 의해 메소겐의 양쪽 말단으로부터 형성된다. 이후 상기 생성물은 비-반응성 말단 기를 형성하도록 프로피오닐 클로라이트와 반응된다. 이 반응은 상기에 언급하였듯이, 프로피오닐 클로라이드로 제한되지는 않는다. 상기 생성물은 z가 1인 경우 화학식 I 또는 화학식 III 및 VI로 표시된다.
도 7은 분지된 연질 쇄의 형성 방법은 나타낸다. 이 접근법에서, 상업적으로 입수가능한 트라이올로부터의 3개의 하이드록실 중 하나는 과량의 카프로락톤을 사용하는 루이스산 촉매작용 공정을 통해 연질 폴리카프로락톤 쇄를 형성하는 사용된다. 상기 생성물은 비-반응성 말단 기를 형성하도록 프로피오닐 클로라이드와 반응된다. 이 반응은 상기에 언급하였듯이, 프로피오닐 클로라이드로 제한되지는 않는다. 수득된 생성물은 L에서 분지된 구조를 갖고, z가 1인 경우 화학식 I 또는 화학식 III 및 VI로 표시된다.
도 1 내지 7에 제공된 합성 계획은 단지 예시 목적으로 제공되고, 화학식 I 내지 VI로 표시되는 메소겐-함유 화합물의 합성에 대한 임의의 바람직한 접근법을 나타내려는 것이 아니라는 점에 주의해야 한다. 유기 합성 분야의 숙련자는 목표로 하는 메소겐-함유 화합물의 구조에 기초하여 수많은 다른 합성 접근법이 가능함을 인식할 것이다. 이러한 대안적인 합성 접근법은 본 발명의 범위 내에 있다.
구체적인 실시양태에서, 중합체는 메소겐-함유 화합물을 포함하는 블록 또는 비블록 공중합체일 수도 있다. 특정 실시양태에서, 상기 블록 공중합체는 경질 블록 및 연질 블록을 포함할 수도 있다. 이들 실시양태에 따르면, 메소겐-함유 화합물은 경질 블록, 연질 블록, 또는 경질 블록 및 연질 블록 둘 다에 용해될 수 있다(그러나 혼입되지는 않는다). 다른 실시양태에서, 중합체는 비블록 공중합체(즉, 특정 단량체 잔기들의 큰 블록을 갖는 않는 공중합체), 예를 들어 랜덤 공중합체, 교대 공중합체, 주기 공중합체 및 통계 공중합체일 수도 있다. 예를 들면, 메소겐-함유 화합물은 비블록 공중합체에 용해될 수 있다(그러나 혼입되지는 않는다). 본 발명은 또한 2종보다 많은 상이한 유형의 공단량체 잔기로 이루어진 공중합체를 포괄하도록 의도된다.
특정 실시양태에 따르면, 경화된 LCP는 본원에 정의된 바와 같은 "연질" 또는 "경질" 중합체일 수 있다. 예를 들면, 특정 실시양태에서 상기 LCP는 0 내지 200 N/mm2보다 작은 피셔 미세경도를 가질 수도 있다. 다른 실시양태에서, 상기 LCP는 중합체 골격 상의 인접하는 스트랜드 내 또는 스트랜드 간 가교결합들 사이의 평균 결합 수가 20개 이상일 수도 있다. 즉, 중합체 골격 상의 결합들의 선형 시퀀스에서, 하나의 가교결합과 그 다음의 인접하는 가교결합 사이에는 결합 20개의 선형 시퀀스가 적어도 존재한다. 임의의 해석에 의해 제한받는 것을 원하지 않지만, 중합체(예를 들면, 본원에 기술된 경화된 LCP) 골격 상의 스트랜드 내 또는 스트랜드 간 가교결합이 멀리(예컨대 결합 20개 이상) 떨어져 있는 경우, 생성되는 중합체 스트랜드가 보다 가요성이고, 생성되는 중합체가 "보다 연질인" 특성을 갖는 것으로 생각된다. 본원에서 기술되는 바와 같이, "연질" 특성을 갖는 중합체는 특정 용도, 예를 들면 안과 용도(예컨대 광변색 용도)에 바람직할 수도 있다.
본 발명의 LC 조성물의 특정 실시양태에서, LC 조성물은 광변색성 화합물, 이색성 화합물, 광변색성-이색성 화합물, 감광성 물질, 비감광성 물질 및 하나 이상의 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함할 수도 있다. 이들 실시양태에 따르면, 상기 하나 이상의 첨가제는 액정, 액정 특성 조절 첨가제, 비선형 광학 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제(kinetic enhancer), 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 소거제, 커플링제, 틸트(tilt) 조절 첨가제, 블록 또는 비블록 중합체성 물질, 또는 접착 촉진제일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광변색성 화합물"은 열 가역적 광변색성 물질 및 비-열 가역적 광변색성 물질을 포함하고, 이는 일반적으로 각각 화학선에 반응하여 제 1 상태(예를 들면 "투명한 상태")로부터 제 2 상태(예를 들면 "착색된 상태)로 전환할 수 있고 열 에너지 및 화학선에 반응하여 제 1 상태로 복원할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광변색성"은 적어도 화학선에 반응하여 변하는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 가짐을 의미한다. 본원에서 사용되는 "화학선"은 응답을 야기할 수 있는 자외선 및 가시광선과 같은 전자기 복사선을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "이색성"은, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있음을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "감광성 물질"은 전자기 복사선에 물리적 또는 화학적으로 응답하는 물질, 예를 들면 인광 물질 또는 형광 물질을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "비감광성 물질"은 전자기 복사선에 응답하지 않는 물질, 예를 들면 고정된 색조의 염료 또는 열변색성 물질을 포함한다.
LC 조성물이 광변색성 화합물, 이색성 화합물 및 광변색성-이색성 화합물 중 하나 이상을 포함하는 실시양태에 따르면, 광변색성 화합물은 열 또는 비-열 가역적 피란, 열 또는 비-열 가역적 옥사진, 및 열 또는 비-열 가역적 펄자이드(fulgide)로부터 선택된 광변색성 기를 포함할 수도 있다. 또한 무기 광변색성 물질도 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "비-열 가역적(non-thermally inversible)"은 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하고 화학선에 반응하여 제 1 상태로 복원하도록 됨을 의미한다.
광변색성 화합물이 선택될 수도 있고 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수도 있는 열 가역적 광변색성 피란은 벤조피란, 나프토피란, 예컨대 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 인데노-융합된 나프토피란, 예컨대 미국 특허 제 5,645,767 호의 컬럼 2, 라인 16 내지 컬럼 12, 라인 57에 개시된 것들; 및 헤테로사이클릭-융합된 나프토피란, 예컨대 미국 특허 제 5,723,072 호의 컬럼 2, 라인 27 내지 컬럼 15, 라인 55; 제 5,698,141 호의 컬럼 2, 라인 11 내지 컬럼 19, 라인 45; 제 6,153,126 호의 컬럼 2, 라인 26 내지 컬럼 8, 라인 60; 및 제 6,022,497 호의 컬럼 2, 라인 21 내지 컬럼 11, 라인 46에 개시된 것들; 스피로-9-플루오레노[1,2-b]피란; 페난트로피란; 퀴노피란; 플루오로안테노피란; 스피로피란, 예컨대 스피로(벤즈인돌린)나프토피란, 스피로(인돌린)벤조피란, 스피로(인돌린)나프토피란, 스피로(인돌린)퀴노피란 및 스피로(인돌린)피란을 포함한다. 나프토피란 및 상보적인 유기 광변색성 물질의 보다 구체적인 예는 미국 특허 제 5,658,501 호의 컬럼 1, 라인 64 내지 컬럼 13, 라인 17에 기술되어 있다. 스피로(인돌린)피란은 또한 문헌[Techniques in Chemistry, Volume III, "Photochromism", Chapter 3, Glenn H. Brown, Editor, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1971]에 기술되어 있다.
광변색성 화합물이 선택될 수도 있고 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수도 있는 열 가역적 광변색성 옥사진의 예는 벤즈옥사진, 나프트옥사진 및 스피로-옥사진, 예컨대 스피로(인돌린)나프트옥사진, 스피로(인돌린)피리도벤즈옥사진, 스피로(벤즈인돌린)피리도벤즈옥사진, 스피로(벤즈인돌린)나프트옥사진, 스피로(인돌린)벤즈옥사진, 스피로(인돌린)플루오란텐옥사진 및 스피로(인돌린)퀴녹사진을 포함한다.
광변색성 화합물이 선택될 수도 있고 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수도 있는 열 가역적 광변색성 펄자이드의 예는 펄지마이드(fulgimide), 및 3-퓨릴 및 3-싸이엔일 펄자이드 및 펄지마이드(이는 미국 특허 4,931,220 호의 컬럼 2, 라인 51 내지 컬럼 10, 라인 7에 개시되어 있음), 및 전술된 광변색성 물질/화합물 중 임의의 것의 혼합물을 포함한다. 광변색성 화합물이 선택될 수도 있고 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수도 있는 비-열 가역적 광변색성 화합물의 예는 미국 특허 출원 공개 제 2005/0004361 호의 단락 [0314] 내지 [0317]에 개시된 광변색성 화합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 광변색성 화합물은 무기 광변색성 화합물일 수도 있다. 적합한 무기 광변색성 화합물의 예는 은 할라이드, 카드뮴 할라이드 및/또는 구리 할라이드의 결정립(crystallite)를 포함한다. 무기 광변색성 물질의 다른 예는 유로퓸(II) 및/또는 세륨(II)을 광물 유리, 예를 들어 소다-실리카 유리에 첨가하여 제조될 수도 있다. 한 실시양태에 따르면, 무기 광변색성 물질을 용융된 유리에 첨가하여 입자로 형성하고, 이를 본 발명의 조성물 내로 혼입하여 상기 입자를 포함하는 미세입자를 형성할 수도 있다. 유리 미립자는 당해 분야에 공지된 다수의 다양한 방법 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 적합한 무기 광변색성 물질은 문헌[Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed., volume 6, pages 322-325]에 추가로 기술되어 있다.
조성물의 다른 실시양태는 발광 염료, 예를 들면 인광 염료 또는 형광 염료를 비롯한 감광성 물질을 포함할 수도 있다. 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 활성화 후 인광 염료 및 형광 염료는 원자 또는 분자가 더 높은 전자 상태로부터 더 낮은 전자 상태로 갈 때 가시광선을 방출한다. 상기 두 염료 유형 사이의 한가지 차이점은, 복사선에 노출 후 형광 염료로부터의 발광 방출이 인광 염료로부터의 그것보다 더 빨리 일어난다는 점이다.
당업자에게 공지된 형광 염료가 본 발명의 다양한 실시양태에서 감광성 물질로서 사용될 수도 있다. 각종 형광 염료의 목록에 대해서는 문헌[Haugland, R.P. Molecular Probes Handbook for Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6th ed., 1996]을 참조한다. 형광 염료의 예는 안트라센, 테트라센, 펜타센, 로다민, 벤조페논, 쿠마린, 플루오레세인, 페릴렌, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
당업자에게 공지된 인광 염료가 본 발명의 다양한 실시양태에서 감광성 물질로서 사용될 수도 있다. 인광 염료의 적합한 예는 금속-리간드 착체, 예를 들면 트리스(2-페닐피리딘)이리듐[Ir(ppy)3] 및 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포피린 플라티늄(II)[PtOEP]; 및 유기 염료, 예를 들면 에오신(2',4',5',7'-테트라브로모플루오레세인), 2,2'-바이피리딘 및 에르트로신(2',4',5',7'-테트라요오도플루오레세인)을 포함한다.
본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 비감광성 물질의 예는 고정된 색조의 염료를 포함한다. 적합한 고정된 색조의 염료의 예는 나이트로벤젠 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 나프토퀴논 염료, 벤조퀴논 염료, 페노싸이아진 염료, 인디고이드 염료, 잔텐 염료, 페난트리딘 염료, 프탈로사이아닌 염료 및 트라이아릴메테인으로부터 유도된 염료를 포함할 수도 있다. 이들 고정된 색조의 염료는 단독으로 사용되거나, 또는 다른 고정된 색조의 염료 또는 다른 발색성 화합물(예를 들면 광변색성 화합물)과의 혼합물로서 사용될 수 있다.
열변색성(thermochromic) 물질을 제조하기 위해 적합한 다른 화학 물질과 함께 사용되는 염료의 적합한 예는 치환된 페닐메테인 및 플루오란, 예를 들면 3,3'-다이메톡시플루오란(황색); 3-클로로-6-페닐아미노플루오란(오렌지색); 3-다이에틸아미노-6-메틸-7-클로로플루오란(주홍색); 3-다이에틸-7,8-벤조플루오란(분홍색); 크리스탈 바이올릿(Crystal Violet) 락톤(청색); 3,3',3"-트리스(p-다이메틸아미노페닐)프탈라이드(감청색); 말라카이트 그린(Malachite Green) 락톤(녹색); 3,3'-비스(p-다이메틸아미노페닐)프탈라이드(녹색); 3-다이에틸아미노-6-메틸-7-페닐아미노플루오란(검정색), 인돌릴 프탈라이드, 스피로피란, 쿠마린, 펄자이드 등을 포함한다. 또한, 열변색성 물질은 콜레스테릭 액정, 및 콜레스테릭 액정과 네마틱 액정의 혼합물도 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 실시양태에 따르면, 광변색성 화합물은 2개 이상의 광변색성 기를 포함할 수도 있고, 이때 상기 광변색성 기는 개개의 광변색성 기 상의 연결기의 치환체를 통해 서로 연결된다. 예를 들면, 광변색성 기는 중합가능한 광변색성 기, 또는 호스트 물질과 상용성이도록 개조된 광변색성 기("상용화된 광변색성 기")일 수 있다. 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 선택될 수 있고 유용한 중합가능한 광변색성 기의 예는 미국 특허 제 6,113,814 호의 컬럼 2, 라인 24 내지 컬럼 22, 라인 7에 개시되어 있다. 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 선택될 수 있고 유용한 상용화된 광변색성 기의 예는 미국 특허 제 6,555,028 호의 컬럼 2, 라인 40 내지 컬럼 24, 라인 56에 개시되어 있다.
다른 적합한 광변색성 기 및 상보적인 광변색성 기는 미국 특허 제 6,080,338 호의 컬럼 2, 라인 21 내지 컬럼 14, 라인 43; 제 6,136,968 호의 컬럼 2, 라인 43 내지 컬럼 20, 라인 67; 제 6,296,785 호의 컬럼 2, 라인 47 내지 컬럼 31, 라인 5; 제 6,348,604 호의 컬럼 3, 라인 26 내지 컬럼 17, 라인 15; 제 6,353,102 호의 컬럼 1, 라인 62 내지 컬럼 11, 라인 64; 및 제 6,630,597 호의 컬럼 2, 라인 16 내지 컬럼 16, 라인 23에 기술되어 있다.
전술된 바와 같이, 특정 실시양태에서 광변색성 화합물은 광변색성 피란일 수도 있다. 이들 실시양태에 따르면, 광변색성 화합물은 하기 화학식 IX로 표시될 수도 있다:
[화학식 IX]
Figure pct00014
화학식 IX와 관련하여, A는 나프토, 벤조, 페난트로, 플루오란테노, 안테노, 퀴놀리노, 싸이에노, 퓨로, 인돌로, 인돌리노, 인데노, 벤조퓨로, 벤조싸이에노, 싸이오페노, 인데노-융합된 나프토, 헤테로사이클릭-융합된 나프토 및 헤테로사이클릭-융합된 벤조로부터 선택된 치환 또는 비치환된 방향족 환, 또는 치환 또는 비치환된 융합된 방향족 환이다. 이들 실시양태에 따르면, 방향족 또는 융합된 방향족 환 상의 가능한 치환체는 미국 특허 제 5,458,814 호, 제 5,466,398 호, 제 5,514,817 호, 제 5,573,712 호, 제 5,578,252 호, 제 5,637,262 호, 제 5,650,098 호, 제 5,651,923 호, 제 5,698,141 호, 제 5,723,072 호, 제 5,891,368 호, 제 6,022,495 호, 제 6,022,497 호, 제 6,106,744 호, 제 6,149,841 호, 제 6,248,264 호, 제 6,348,604 호, 제 6,736,998 호, 제 7,094,368, 제 7,262,295 호 및 제 7,320,826 호에 개시된 것들이다. 화학식 IX에 따르면, "i"는 환 A에 부착된 치환체(들) R'의 수일 수도 있고, 0 내지 10의 범위일 수도 있다. 또한, 화학식 IX와 관련하여, B 및 B'는 각각 독립적으로 다음으로부터 선택된 기를 나타낸다:
메탈로센일기(예를 들면 미국 특허 출원 공개 제 2007/0278460 호의 단락 [0008] 내지 [0036])에 기술된 것들);
반응성 치환체 또는 상용화 치환체로 일치환되는 아릴 기(예를 들면 미국 특허 출원 공개 제 2007/0278460 호의 단락 [0037] 내지 [0059]에 논의된 것들);
9-줄로리딘일, 페닐 및 나프틸로부터 선택된 비치환, 일치환, 이치환 또는 삼치환된 아릴 기, 피리딜, 퓨란일, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 싸이엔일, 벤조싸이엔-2-일, 벤조싸이엔-3-일, 다이벤조퓨란일, 다이벤조싸이엔일, 카바조일, 벤조피리딜, 인돌린일 및 플루오렌일로부터 선택된 비치환, 일치환 또는 이치환된 헤테로방향족 기(이때, 상기 아릴 및 헤테로방향족의 치환체는 각각 독립적으로 하이드록시, 아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴, 할로아릴, C3-C7 사이클로알킬아릴, C3-C7 사이클로알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알콕시, 아릴(C1-C12)알킬, 아릴(C1-C12)알콕시, 아릴옥시, 아릴옥시(C1-C12)알킬, 아릴옥시(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알콕시, 아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아미노, 다이아릴아미노, 피페라지노, N-(C1-C12)알킬피페라지노, N-아릴피페라지노, 아지리디노, 인돌리노, 피페리디노, 모폴리노, 싸이오모폴리노, 테트라하이드로퀴놀리노, 테트라하이드로아이소퀴놀리노, 피롤리디노, C1-C12 알킬, C1-C12 할로알킬, C1-C12 알콕시, 모노(C1-C12)알콕시(C1-C12)알킬, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 할로겐 또는 -C(=O)R1이고, 이때, R1은 -OR2, -N(R3)R4, 피페리디노 또는 모폴리노와 같은 기를 나타내고, 이때, R2는 알릴, C1-C6 알킬, 페닐, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬 또는 C1-C6 할로알킬과 같은 기를 나타내고, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 또는 치환 또는 비환된 페닐과 같은 기를 나타내고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸린일, 이미다졸린일, 피롤리디노, 페노싸이아진일, 페녹사진일, 페나진일 및 아크리딘일로부터 선택된 비치환 또는 일치환된 기(이때, 치환체는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐임);
4-치환된 페닐(치환체는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알코올 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -(CH2)-, -(CH2)k- 또는 -[O(CH2)k]q-이고, 이때, "k"는 2 내지 6의 정수를 나타내고, "q"는 1 내지 50의 정수를 나타내며, 치환체는 또 다른 광변색성 물질의 아릴 기에 결합됨);
Figure pct00015
또는
Figure pct00016
로 표시되는 기(이때, W는 -CH2- 또는 산소와 같은 기를 나타내고; Y는 산소 또는 치환된 질소와 같은 기를 나타내며, 단 Y가 치환된 질소를 나타내는 경우 W는 -CH2-를 나타내고, 상기 치환된 질소의 치환체는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이고; 각각의 R5는 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 또는 할로겐과 같은 기를 나타내고; R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬과 같은 기를 나타내고; "j"는 0 내지 2의 정수를 나타냄); 또는
Figure pct00017
로 표시되는 기(이때, R8은 수소 또는 C1-C12 알킬과 같은 기를 나타내고, R9는 비치환, 일치환 또는 이치환된 나프틸, 페닐, 퓨란일 또는 싸이엔일과 같은 기를 나타내고, 이때, 상기 나프틸, 페닐, 퓨란일 및 싸이엔일의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐임). 달리, B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 또는 일치환 또는 이치환된 플루오렌-9-일리덴을 형성하는 기를 나타낼 수도 있고, 상기 플루오렌-9-일리덴의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐이다.
또한, 화학식 IX와 관련하여, R'는 화학식 IX 중의 환 상의 치환체일 수도 있고, 이때 R'가 sp3 혼성화된 탄소 상의 치환체인 경우, 각각의 R'는 독립적으로 메탈로센일기; 반응성 치환체 또는 상용화 치환체; 퍼할로(C1-C10)알킬, 퍼할로(C2-C10)알켄일, 퍼할로(C3-C10)알카인일, 퍼할로(C1-C10)알콕시 또는 퍼할로(C3-C10)사이클로알킬; -O(CH2)a(CJ2)bCK3로 표시되는 기(이때, K는 할로겐이고, J는 수소 또는 할로겐이고, "a"는 1 내지 10의 정수이고, "b"는 1 내지 10의 정수임);
Figure pct00018
또는
Figure pct00019
중 하나로 표시되는 규소-함유 기(이때, R10, R11 및 R12는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C1-C10 알콕시 또는 페닐; 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, 클로로, 플루오로, C3-C7 사이클로알킬, 알릴 또는 C1-C8 할로알킬; 모폴리노, 피페리디노, 피롤리디노, 비치환, 일치환 또는 이치환된 아미노(이때, 상기 아미노의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, 페닐, 벤질 또는 나프틸임); 페닐, 나프틸, 벤질, 페난트릴, 피렌일, 퀴놀릴, 아이소퀴놀릴, 벤조퓨란일, 싸이엔일, 벤조싸이엔일, 다이벤조퓨란일, 다이벤조싸이엔일, 카바졸릴 또는 인돌릴로부터 선택된 비치환, 일치환, 이치환 또는 삼치환된 아릴 기임(이때, 상기 아릴 기의 치환체는 각각 독립적으로 할로겐, C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)); -C(=O)R13(이때, R13은 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬아미노, 모폴리노, 피페리디노, 피롤리디노, 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸, 비치환, 일치환 또는 이치환된 페녹시, 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐아미노이고, 이때, 상기 페닐, 나프틸, 페녹시 및 페닐아미노의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); -OR14(이때, R14는 C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬, C1-C8 클로로알킬, C1-C8 플루오로알킬, 알릴 또는 C1-C6 아실임), -CH(R15)R16(이때, R15는 수소 또는 C1-C3 알킬이고, R16은 -CN, -CF3 또는 -COOR17이고, 이때, R17은 수소 또는 C1-C3 알킬임), 또는 -C(=O)R18(이때, R18은 수소, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬아미노, 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸, 비치환, 일치환 또는 이치환된 페녹시, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐아미노이고, 이때, 상기 페닐, 나프틸, 페녹시 및 페닐아미노의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); 4-치환된 페닐(치환체는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알코올 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -(CH2)-, -(CH2)k- 또는 -[O(CH2)k]q-이고, 이때, "k"는 2 내지 6의 정수이고, "q"는 1 내지 50의 정수이며, 상기 치환체는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴 기에 결합됨); -CH(R19)2[이때, R19는 -CN 또는 -COOR20이고, 이때, R20은 수소, C1-C6 알킬, C3-C7 사이클로알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸이고, 이때, 상기 페닐 및 나프틸의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); -CH(R21)R22(이때, R21은 수소, C1-C6 알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸이고, 이때, 상기 페닐 및 나프틸의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이고, R22는 -C(=O)OR23, -C(=O)R24 또는 -CH2OR25이고, 이때, R23은 수소, C1-C6 알킬, C3-C7 사이클로알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸이고, 이때, 상기 페닐 및 나프틸의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이고, R24는 수소, C1-C6 알킬, 아미노, 모노(C1-C6)알킬아미노, 다이(C1-C6) 알킬아미노, 페닐아미노, 다이페닐아미노, (모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페닐)아미노, (모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페닐)아미노, 다이(모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페닐)아미노, 다이(모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페닐)아미노, 모폴리노, 피페리디노, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸이고, 이때, 상기 페닐 또는 나프틸의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이고, R25는 수소, -C(=O)R23, C1-C6 알킬, C1-C3 알콕시 (C1-C6)알킬, 페닐(C1-C6)알킬, 모노-알콕시 치환된 페닐(C1-C6)알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐 또는 나프틸이고, 이때, 상기 페닐 또는 나프틸의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)로부터 선택될 수 있거나; 또는 동일 원자 상의 2개의 R' 기가 함께 옥소 기, 3 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 스피로-카보사이클릭 기, 또는 1 내지 2개의 산소 원자 및 3 내지 6개의 탄소 원자(스피로탄소 원자를 포함함)를 함유하는 스피로-헤테로사이클릭 기(상기 스피로-카보사이클릭 및 스피로-헤테로사이클릭 기는 0, 1 또는 2개의 벤젠 환과 어닐화됨(annellated))를 형성하거나; 또는
R'가 sp2 혼성화된 탄소 상의 치환체인 경우, 각각의 R'는 독립적으로 수소; C1-C6 알킬; 클로로; 플루오로; 브로모; C3-C7 사이클로알킬; 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐(이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); -OR26 또는 -OC(=O)R26(이때, R26은 수소, 아민, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐이고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); 반응성 치환체 또는 상용화 치환체; 4-치환된 페닐(상기 페닐의 치환체는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알코올 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -(CH2)-, -(CH2)k- 또는 -[O(CH2)k]q-이고, 이때, "k"는 2 내지 6의 정수이고, "q"는 1 내지 50의 정수이며, 상기 치환체는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴 기에 결합됨); -N(R27)R28(이때, R27 및 R28은 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 퓨란일, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 싸이엔일, 벤조싸이엔-2-일, 벤조싸이엔-3-일, 다이벤조퓨란일, 다이벤조싸이엔일, 벤조피리딜, 플루오렌일, C1-C8 알킬아릴, C3-C8 사이클로알킬, C4-C16 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 C1-C20 알콕시(C1-C6)알킬이거나, 또는 R27 및 R28은 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 환 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 환을 형성함);
Figure pct00020
로 표시되는 질소 함유 환(이때, 각각의 -V-는 -CH2-, -CH(R29)-, -C(R29)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R29)(아릴)-로부터 각각 독립적으로 선택되고, 이때, 각각의 R29는 독립적으로 C1-C6 알킬이고, 각각의 아릴은 독립적으로 페닐 또는 나프틸이고; -U-는 -V-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R29)- 또는 -N(아릴)-이고; "s"는 1 내지 3의 정수이고; "r"은 0 내지 3의 정수이며, 단 "r"이 0인 경우 -U-는 -V-와 동일함);
Figure pct00021
또는
Figure pct00022
로 표시되는 기(이때, 각각의 R30은 독립적으로 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 플루오로 또는 클로로이고; R31, R32 및 R33은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R31 및 R32는 함께 탄소 원자 5 내지 8개의 환을 형성하고; "p"는 0 내지 3의 정수임); 또는 치환 또는 비치환된 C4-C18 스피로바이사이클릭 아민, 또는 치환 또는 비치환된 C4-C18 스피로트라이사이클릭 아민(이때, 치환체는 각각 독립적으로 아릴, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 페닐(C1-C6)알킬임)일 수 있거나;
또는 R'는 메탈로센일기; 퍼플루오로알킬 또는 퍼플루오로알콕시; -C(=O)R34 또는 -SO2R34(이때, 각각의 R34는 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, -OR35 또는 -NR36R37이고, 이때, R35, R36 및 R37은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐이고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); -C(=C(R38)2)R39(이때, 각각의 R38은 독립적으로 -C(=O)R34, -OR35, -OC(=O)R35, -NR36R37, 수소, 할로겐, 사이아노, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐이고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이고, R39는 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐이고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임); 또는 -C≡CR40 또는 -C≡N(이때, R40은 -C(=O)R34, 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 또는 비치환, 일치환 또는 이치환된 페닐이고, 이때, 상기 페닐의 치환체는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)일 수 있거나; 또는 인접하는 R' 기의 적어도 한 쌍은 함께
Figure pct00023
또는
Figure pct00024
로 표시되는 기이거나(이때, D 및 D'는 각각 독립적으로 산소 또는 -NR27- 기임); 또는 인접하는 원자 상의 2개의 R' 기가 함께 방향족 또는 헤테로방향족 융합된 기를 형성하고, 상기 융합된 기는 벤조, 인데노, 다이하이드로나프탈렌, 인돌, 벤조퓨란, 벤조피란 또는 싸이아나프텐이다.
다른 실시양태에서, 본 발명의 LC 조성물은 이색성 화합물을 포함할 수도 있다. 적합한 이색성 화합물은 미국 특허 제 7,097,303 호의 컬럼 7, 라인 6 내지 60에 상세히 기술되어 있다. 적합한 통상의 이색성 화합물의 다른 예는 아조메틴, 인디고이드, 싸이오인디고이드, 메로사이아닌, 인단, 퀴노프탈론계 염료, 페릴렌, 프탈로페린, 트라이페노다이옥사진, 인돌로퀴녹살린, 이미다조-트라이아진, 테트라진, 아조 및 (폴리)아조 염료, 벤조퀴논, 나프토퀴논, 안트로퀴논 및 (폴리)안트로퀴논, 안트로피리미디논, 아이오딘 및 아이오데이트를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이색성 물질은 중합가능한 이색성 화합물일 수 있다. 즉, 이러한 실시양태에 따르면, 이색성 물질은 중합될 수 있는 기(즉, "중합가능한 기" 또는 "반응성 기")를 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서는 하나 이상의 이색성 화합물이, 하나 이상의 중합가능한 기로 종결된 하나 이상의 알콕시, 폴리알콕시, 알킬 또는 폴리알킬 치환체를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "이색성"은, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있음을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "선형 편광시킨다" 또는 "선형 편광"은 광파의 전기 벡터를 한 방향으로 한정함을 의미한다. 따라서, 이색성 염료는 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있고, 이로써 투과된 복사선의 선형 편광을 초래한다. 그러나, 이색성 염료는 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 우선적으로 흡수할 수는 있으나, 이색성 염료의 분자들이 배열되지 않는다면, 투과된 복사선의 순 선형 편광이 달성되지 않을 것이다. 즉, 이색성 염료의 분자들이 불규칙적으로 위치됨으로 인해, 개개의 분자들에 의한 선택적인 흡수가 서로를 상쇄시켜 순 또는 전체적 선형 편광 효과가 달성되지 않게 될 수 있다. 따라서, 일반적으로 순 선형 편광을 달성하기 위해서는 이색성 물질의 분자들을 적절히 배열시키는 것이 필요하다. 미국 특허 출원 공개 제 2005/0003107 호의 단락 [0008] 내지 [0126]에 기술된 바와 같은 배열 설비를 이용하여 광학 이방성 염료, 예를 들어 이색성 염료의 위치화를 용이하게 하고, 이로써 목적하는 광학 특성 또는 효과를 달성할 수도 있다.
본원에서 LC 조성물의 또 다른 실시양태는 광변색성-이색성 화합물을 포함할 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광변색성-이색성"은 특정 조건 하에서 광변색성 및 이색(즉, 선형 편광)성 둘 다를 나타냄을 의미하며, 이들 특성은 적어도 계측기에 의해 검출가능하다. 따라서, "광변색성-이색성 화합물"은 특정 조건 하에서 광변색성 및 이색(즉, 선형 편광)성 둘 다를 나타내는 화합물이며, 이들 특성은 적어도 계측기에 의해 검출가능하다. 따라서, 광변색성-이색성 화합물은 적어도 화학선에 반응하여 변하는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖고, 적어도 투과된 복사선의 2개의 직교하는 평면 편광된 성분 중 하나를 다른 하나보다 더 강하게 흡수할 수 있다. 또한, 위에서 논의된 통상의 광변색성 화합물과 마찬가지로, 본원에 개시된 광변색성-이색성 화합물은 열 가역적일 수 있다. 즉, 광변색성-이색성 화합물은 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하고, 열 에너지에 반응하여 제 1 상태로 복원할 수 있다.
또한, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 메소겐-함유 물질은 하나 이상의 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 제 1 상태로부터 제 2 상태로 목적하는 속도로 스위칭하도록 개조될 수 있다. 일반적으로 말하면, 통상의 광변색성/이색성 화합물은 화학선에 반응하여 하나의 이성질체 형태로부터 또 다른 이성질체 형태로 변형될 수 있고, 이때 각각의 이성질체 형태는 특징적인 흡수 스펙트럼 및/또는 편광 특성을 갖는다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물은 유사한 이성질체성 변형을 겪는다. 이러한 이성질체성 변형(및 역 변형)이 일어나는 속도 또는 스피드는, 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물(즉 "호스트")을 둘러싸는 메소겐-함유 화합물을 포함하는 경화된 층의 특성에 부분적으로 의존한다. 본 발명자들은 광변색성/이색성 화합물(들)의 변형 속도가 호스트의 쇄 단편의 가요성, 즉 호스트의 쇄 단편의 이동성 또는 점도에 부분적으로 의존할 것으로 생각하고 있다. 특히, 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물의 변형 속도는 일반적으로 딱딱하거나 강성인 쇄 단편을 갖는 호스트에서보다 가요성 쇄 단편을 갖는 호스트에서 더 빠를 것으로 생각된다. 따라서, 메소겐-함유 화합물을 포함하는 조성물을 포함하는 적어도 부분적인 층이 호스트인 본원에 개시된 특정 실시양태에 따르면, 상기 조성물은 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 다양한 이성질체 상태들 사이에서 목적하는 속도로 변형시키도록 개조될 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은 메소겐-함유 화합물 또는 그의 잔기의 분자량 및 가교결합 밀도 중 하나 이상을 조정함으로써 개조될 수 있다.
예를 들어, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 상기 하나 이상의 광변색성-이색성 화합물은, 제 1 흡수 스펙트럼을 갖는 제 1 상태, 및 상기 제 1 흡수 스펙트럼과는 상이한 제 2 흡수 스펙트럼을 갖는 제 2 상태를 가질 수 있고, 적어도 화학선에 반응하여 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 스위칭하고 열 에너지에 반응하여 상기 제 1 상태로 복원하도록 개조될 수 있다. 또한, 광변색성-이색성 화합물은 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태 중 하나 또는 둘 다에서 이색성(즉, 선형 편광성)일 수 있다. 예를 들면, 요구되는 것은 아니지만, 광변색성-이색성 화합물은 활성화된 상태에서 선형 편광성이고, 블리치된(bleached) 또는 페이드된(faded)(즉, 활성화되지 않은) 상태에서 비편광성일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "활성화된 상태"는 광변색성-이색성 화합물의 적어도 일부를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭시키기에 충분한 화학선에 노출된 광변색성-이색성 화합물을 지칭한다. 또한, 요구되는 것은 아니지만, 광변색성-이색성 화합물은 제 1 상태 및 제 2 상태 둘 다에서 이색성일 수 있다. 예를 들면, 광변색성-이색성 화합물은 활성화된 상태 및 블리치된 상태 둘 다에서 가시광선을 선형 편광시킬 수 있다. 또한, 광변색성-이색성 화합물은 활성화된 상태에서 가시광선을 선형 편광시킬 수 있고, 블리치된 상태에서 자외선을 선형 편광시킬 수 있다. 본원에 기술된 LC 조성물에 포함될 수도 있는 적합한 광변색성-이색성 화합물의 예는 미국 특허 출원 공개 제 2005/0012998 호의 단락 [0089] 내지 [0339]에 개시된 것들을 포함한다. 또한, 특정한 광변색성 이색성 화합물에 대한 일반적인 구조는 미국 특허 제 7,342,112 호의 컬럼 5, 라인 35 내지 컬럼 31, 라인 3, 및 컬럼 97 내지 102에 걸친 표 V에 제공되어 있다.
예를 들면, 본원에 개시된 광변색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물은, 광변색성 또는 광변색성-이색성 화합물이 혼입된 LC 조성물 또는 LC 조성물이 도포된 것들(예를 들면 기재)이, 활성화된 상태 또는 "블리치된" 상태에서 목적하는 색상 또는 색상들을 나타낼 수 있는 양 또는 비율로, 단독으로 또는 다른 통상의 유기 광변색성 화합물(위에서 논의됨)과 함께 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 따라서, 목적하는 광변색 효과를 나타내기에 충분한 양이 존재한다면, 광변색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 사용량은 중요하지 않다. 본원에서 사용되는 용어 "광변색량"은 목적하는 광변색 효과를 나타내는 데 필요한 광변색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 양을 지칭한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 LC 조성물 및 다른 물품은 목적하는 광학 특성, 예를 들면 광변색성 및 이색성을 달성하는 데 필요한 임의의 양의 광변색성 화합물, 이색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물을 포함할 수 있다.
LC 조성물의 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 조성물은 액정, 액정 특성 조절제, 비선형 광학 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제, 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제(예를 들면 자외선 광 흡수제 및 광 안정제, 예를 들면 장애 아민 광 안정제(HALS)), 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제(예를 들면 계면활성제), 자유 라디칼 소거제, 또는 접착 촉진제(예를 들면 헥세인 다이올 다이아크릴레이트 및 커플링제)로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다.
본원에서 사용되는 액정 물질은 액정 중합체, 액정 예비중합체 및 액정 단량체로부터 선택될 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "예비중합체"는 부분적으로 중합된 물질을 의미한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용하기에 적합한 액정 단량체는 일작용성뿐만 아니라 다작용성 액정 단량체를 포함한다. 나아가, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 액정 단량체는 가교결합성 액정 단량체일 수 있고, 또한 광 가교결합성 액정 단량체일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광 가교결합성"은 화학선에 노출시 가교결합될 수 있는 물질(예를 들면 단량체, 예비중합체 또는 중합체)를 의미한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 사용하기에 적합한 가교결합성 액정 단량체의 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 알릴 에테르, 알카인, 아미노, 무수물, 에폭사이드, 하이드록사이드, 아이소사이아네이트, 블록 아이소사이아네이트, 실록세인, 싸이오사이아네이트, 싸이올, 유레아, 바이닐, 바이닐 에테르 및 이들의 블렌드로부터 선택된 작용기를 갖는 액정 단량체를 포함한다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 사용하기에 적합한 광 가교결합성 액정 단량체의 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알카인, 에폭사이드, 싸이올 및 이들의 블렌드로부터 선태된 작용기를 갖는 액정 단량체를 포함한다. 다른 적합한 가교결합 작용기는 당업자에게 공지되어 있을 것이다.
본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용하기에 적합한 액정 중합체 및 예비중합체는 서모트로픽 액정 중합체 및 예비중합체, 및 리오트로픽 액정 중합체 및 예비중합체를 포함한다. 또한, 상기 액정 중합체 및 예비중합체는 주쇄 중합체 및 예비중합체, 또는 측쇄 중합체 및 예비중합체일 수 있다. 또한, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 상기 액정 중합체 또는 예비중합체는 가교결합성일 수 있고, 또한 광 가교결합성일 수 있다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 사용하기에 적합한 액정 중합체 및 예비중합체의 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 알릴 에테르, 알카인, 아미노, 무수물, 에폭사이드, 하이드록사이드, 아이소사이아네이트, 블록 아이소사이아네이트, 실록세인, 싸이오사이아네이트, 싸이올, 유레아, 바이닐, 바이닐 에테르 및 이들의 블렌드로부터 선택된 작용기를 갖는 주쇄 및 측쇄 중합체 및 예비중합체를 포함한다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 사용하기에 적합한 광 가교결합성 액정 중합체 및 예비중합체의 예는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알카인, 에폭사이드, 싸이올 및 이들의 블렌드로부터 선택된 작용기를 갖는 중합체 및 예비중합체를 포함한다.
특정 실시양태에서는, 하나 이상의 계면활성제가 사용될 수도 있다. 계면활성제는 젖음제, 발포 방지제, 유화제, 분산제, 레벨링제 등으로서 달리 공지된 물질을 포함한다. 계면활성제는 음이온성, 양이온성 및 비이온성일 수 있고, 각 유형의 많은 계면활성제가 상업적으로 입수가능하다. 사용될 수도 있는 비이온성 계면활성제의 예는 에톡실화된 알킬 페놀, 예컨대 이게팔(IGEPAL, 등록상표) DM 계면활성제 또는 트리톤(TRITON, 등록상표) X-100으로서 판매되는 옥틸-페녹시폴리에톡시에탄올, 아세틸렌성 다이올, 예컨대 서피놀(SURFYNOL, 등록상표) 104로서 판매되는 2,4,7,9-테트라메틸-5-데카인-4,7-다이올, 에톡실화된 아세틸렌성 다이올, 예컨대 서피놀(SURFYNOL, 등록상표) 400 계면활성제 시리즈, 플루오로-계면활성제, 예컨대 플루오라드(FLUORAD, 등록상표) 플루오로케미칼 계면활성제 시리즈, 및 캡핑된 비이온성 물질, 예컨대 트리톤(TRITON, 등록상표) CF87로서 판매되는 벤질 캡핑된 옥틸 페놀 에톡실화물, 계면활성제의 플루라팩(PLURAFAC, 등록상표) RA 시리즈로서 입수가능한 프로필렌 옥사이드 캡핑된 알킬 에톡실화물, 옥틸페녹시헥사데실에톡시 벤질 에테르, 바이크 케미(Byk Chemie)에 의해 BYK(등록상표)-306 첨가제로서 판매되는 용매 중의 폴리에테르 개질된 다이메틸폴리실록세인 공중합체 및 상기 언급된 계면활성제들의 혼합물을 포함한다.
비선형 광학(NLO) 물질의 실시양태는, 비선형 광학 특성을 나타내고 결정을 형성하는 임의의 유기 물질을 실질적으로 포함할 수도 있는데, 이들은 현재 입수가능하기도 하고 차후에 합성될 수도 있다. 그의 예는 다음의 유기 화합물을 포함한다: N-(4-나이트로페닐)-(L)-프롤린올(NPP); 4-N,N-다이메틸아미노-4'-N'-메틸-스틸브아졸륨 토실레이트(DAST); 2-메틸-4-나이트로아닐린(MNA); 2-아미노-5-나이트로피리딘(2A5NP); p-클로로페닐유레아(PCPU); 및 4-(N,N-다이메틸아미노)-3-아세트아미도나이트로벤젠(DAN). 적합한 NLO 물질의 추가적인 예는 미국 특허 제 6,941,051 호의 컬럼 4, 라인 4 내지 37에 개시되어 있다.
열 안정제의 예는 염기성 질소 함유 화합물, 예컨대 바이유레아, 알란토인 또는 그의 금속 염, 카복실산 하이드라자이드, 예컨대 지방족 또는 방향족 카복실산 하이드라자이드, 유기 카복실산의 금속 염, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물, 하이드로탈사이트, 제올라이트 및 산성 화합물(예컨대, 붕산 화합물, 하이드록실 기를 갖는 질소 함유 환형 화합물, 카복실 기를 함유하는 화합물, (폴리)페놀, 뷰틸화된 하이드록시톨루엔, 및 아미노카복실산), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다.
이형제의 예는 장쇄 지방족 산과 알코올(예컨대 펜타에리트리톨)의 에스터, 게르베(guerbet) 알코올, 장쇄 케톤, 실록세인, 알파-올레핀 중합체, 장쇄 알케인, 및 15 내지 600개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 포함한다.
레올로지 조절제는 전형적으로는 분말인 증점제이며, 이는 실리카와 같은 무기 물질, 미세결정질 셀룰로스와 같은 유기 물질, 또는 미립자상 중합체성 물질일 수 있다. 겔화제는 흔히 유기 물질로, 이들이 첨가된 물질의 요변성(thixotropy)에도 영향을 미칠 수 있는 것들이다. 적합한 겔화제의 예는 천연 고무, 전분, 펙틴, 한천-한천, 및 젤라틴을 포함한다. 겔화제는 흔히 다당류 또는 단백질에 기초할 수 있다.
자유 라디칼 소거제는 가수분해에 저항성인 합성 슈도펩타이드, 예컨대 카르시닌(Carcinine) 하이드로클로라이드; 리포아미노산, 예컨대 L-라이신 라우로일메티오닌; 다중 효소를 함유하는 식물 추출물; 천연 토코페롤 및 관련 화합물; 및 -OH, -SH 또는 -NRH 기와 같은 활성 수소를 함유하는 화합물을 포함한다. 자유 라디칼 소거제의 추가적인 예는 입체 장애 아민(HALS=장애 아민 광 안정제)의 군으로부터 선택되고, 이는 통상적인 광 보호제와는 달리, 조사된 광의 흡수 또는 흡수된 광의 소광에 기초하는 것이 아니라, 중합체성 물질 및 산화방지제의 광 분해 동안 형성되는 자유 라디칼 및 하이드로퍼옥사이드를 소거하거나 교체하는 능력에 본질적으로 기초한다.
접착 촉진제는 접착 촉진 오가노-실레인 물질, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제 2004/0207809 호의 단락 [0033] 내지 [0042]에 기술된 아미노오가노실레인 물질, 실레인 커플링제, 유기 타이타네이트 커플링제 및 유기 지르코네이트 커플링제를 포함한다. 접착 촉진제의 추가적인 예는 롱-프랑(Rhone-Poulenc)으로부터 상업적으로 입수가능한 지르코-알루미네이트 접착 촉진 화합물을 포함한다. 알루미늄-지르코늄 착체의 제조법은 미국 특허 제 4,539,048 호 및 제 4,539,049 호에 기술되어 있다. 이들 특허에는 실험식: (Al2(OR1O)aAbBc )X(OC(R2)O)Y(ZrAdBe)Z(이때, X, Y 및 Z는 1 이상이고, R2는 2 내지 17개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알켄일, 아미노알킬, 카복시알킬, 머캅토알킬 또는 에폭시알킬 기이고, X:Z의 비는 약 2:1 내지 약 5:1임)에 상응하는 지르코-알루미네이트 착체 반응 생성물이 기술되어 있다. 추가적인 지르코-알루미네이트 착체는 미국 특허 제 4,650,526 호에 기술되어 있다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 적어도 부분적인 코팅 중에 존재할 수 있는 염료의 예는 상기 적어도 부분적인 코팅에 목적하는 색상 또는 다른 광학적 특성을 부여할 수 있는 유기 염료를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "배열 촉진제"는 이것이 첨가된 물질의 배열 속도 및 균일성 중 하나 이상을 촉진시킬 수 있는 첨가제를 의미한다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 적어도 부분적인 코팅 중에 존재할 수 있는 배열 촉진제의 예는 미국 특허 제 6,338,808 호 및 미국 특허 공개 제 2002/0039627 호에 개시된 것들을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 적어도 부분적인 코팅 중에 존재할 수 있는 운동성 향상 첨가제의 예는 에폭시 함유 화합물, 유기 폴리올 및/또는 가소제를 포함한다. 이러한 운동성 향상 첨가제의 보다 구체적인 예는 미국 특허 제 6,433,043 호 및 미국 특허 공개 제 2003/0045612 호에 개시되어 있다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 적어도 부분적인 코팅 중에 존재할 수 있는 광 개시제의 예는 분열형 광 개시제 및 추출형 광 개시제를 포함한다. 분열형 광 개시제의 예는 아세토페논, α-아미노알킬페논, 벤조인 에테르, 벤조일 옥심, 아실포스핀 옥사이드 및 비스아실포스핀 옥사이드 또는 이러한 개시제들의 혼합물을 포함한다. 이러한 광 개시제의 시판 중인 예는 시바 케미칼스 인코포레이티드(Ciba Chemicals, Inc.)로부터 입수할 수 있는 다로큐어(DAROCURE, 등록상표) 4265이다. 추출형 광 개시제의 예는 벤조페논, 미흘러(Michler) 케톤, 싸이옥산톤, 안트라퀴논, 캄포퀴논, 플루오론, 케토쿠마린 또는 이러한 개시제들의 혼합물을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 LC 조성물 중에 존재할 수 있는 광 개시제의 또 다른 예는 가시광 광개시제이다. 적합한 가시광 광개시제의 예는 미국 특허 제 6,602,603 호의 컬럼 12, 라인 11 내지 컬럼 13, 라인 21에 기재되어 있다.
열 개시제의 예는 유기 퍼옥시 화합물 및 아조비스(오가노나이트릴) 화합물을 포함한다. 열 개시제로서 유용한 유기 퍼옥시 화합물의 구체적인 예는 퍼옥시모노카보네이트 에스터, 예를 들어 3급 뷰틸퍼옥시 아이소프로필 카보네이트; 퍼옥시다이카보네이트 에스터, 예를 들어 다이(2-에틸헥실) 퍼옥시다이카보네이트, 다이(2급 뷰틸) 퍼옥시다이카보네이트 및 다이아이소프로필퍼옥시다이카보네이트; 다이아실퍼옥사이드, 예를 들어 2,4-다이클로로벤조일 퍼옥사이드, 아이소뷰티릴 퍼옥사이드, 데칸오일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 프로피온일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 및 p-클로로벤조일 퍼옥사이드; 퍼옥시에스터, 예를 들어 t-뷰틸퍼옥시 피발레이트, t-뷰틸퍼옥시 옥틸레이트 및 t-뷰틸퍼옥시아이소뷰티레이트; 메틸에틸케톤 퍼옥사이드; 및 아세틸사이클로헥세인 설폰일 퍼옥사이드를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 사용되는 열 개시제는 생성되는 중합물을 변색시키지 않는 것들이다. 열 개시제로서 사용될 수 있는 아조비스(오가노나이트릴) 화합물의 예는 아조비스(아이소뷰티로나이트릴), 아조비스(2,4-다이메틸발레로나이트릴) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
중합 억제제의 예는 나이트로벤젠, 1,3,5-트라이나이트로벤젠, p-벤조퀴논, 클로라닐, DPPH, FeCl3, CuCl2, 산소, 황, 아닐린, 페놀, p-다이하이드록시벤젠, 1,2,3-트라이하이드록시벤젠, 및 2,4,6-트라이메틸페놀을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 LC 조성물 중에 존재할 수 있는 용매의 예는 LC 조성물의 고체 성분을 용해시키는 것으로, 상기 LC 조성물 및 상기 요소 및 기재와 상용성이고/이거나 LC 조성물이 적용되는 표면(들)의 균일한 피복을 확보할 수 있는 것들을 포함한다. 가능한 용매는 다음을 포함한다: 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 그의 유도체(도와놀(DOWANOL, 등록상표) 공업용 용매로서 판매됨), 아세톤, 아밀 프로피온에이트, 아니솔, 벤젠, 뷰틸 아세테이트, 사이클로헥세인, 에틸렌 글리콜의 다이알킬 에테르, 예컨대 다이에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르 및 그의 유도체(셀로솔브(CELLOSOLVE, 등록상표) 공업용 용매로서 판매됨), 다이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 폼아마이드, 다이메톡시벤젠, 에틸 아세테이트, 아이소프로필 알코올, 메틸 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온, 메틸 에틸 케톤, 메틸 아이소뷰틸 케톤, 메틸 프로피온에이트, 프로필렌 카보네이트, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 2-메톡시에틸 에테르, 3-프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 LC 조성물은 하나 이상의 추가적인 중합체성 물질을 추가로 포함할 수도 있다. 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수도 있는 추가적인 중합체성 물질의 적합한 예는, 예를 들면 미국 특허 제 5,962,617 호 및 미국 특허 제 5,658,501 호의 컬럼 15, 라인 28 내지 컬럼 16, 라인 17에 개시된 단량체 및 단량체들의 혼합물로부터 제조되는 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 예를 들면, 이러한 중합체성 물질은 열가소성 또는 열경화성의 중합체성 물질일 수 있고, 투명(transparent)하거나 광학적으로 투명(optically clear)할 수 있으며, 요구되는 임의의 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 개시된 단량체 및 중합체의 예는 다음을 포함한다: 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 예컨대 알릴 다이글리콜 카보네이트, 예를 들어 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에 의해 상표명 CR-39로 판매되는 단량체인 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트); 예를 들어 폴리유레테인 예비중합체와 다이아민 경화제의 반응에 의해 제조되는 폴리유레아-폴리유레테인(폴리유레아-유레테인) 중합체(하나의 이러한 중합체를 위한 조성물은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 상표명 트리벡스(TRIVEX)로 판매되고 있음); 폴리올(메트)아크릴로일 종결된 카보네이트 단량체; 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체; 에톡실화된 페놀 메타크릴레이트 단량체; 다이아이소프로펜일 벤젠 단량체; 에톡실화된 트라이메틸올 프로페인 트라이아크릴레이트 단량체; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체; 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체; 유레테인 아크릴레이트 단량체; 폴리(에톡실화된 비스페놀 A 다이메타크릴레이트); 폴리(바이닐 아세테이트); 폴리(바이닐 알코올); 폴리(바이닐 클로라이드); 폴리(바이닐리덴 클로라이드); 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리유레테인; 폴리싸이오유레테인; 열가소성 폴리카보네이트, 예를 들어 비스페놀 A 및 포스젠으로부터 유도되는 카보네이트-연결된 수지(하나의 이러한 물질은 상표명 렉산(LEXAN)으로 판매되고 있음); 폴리에스터, 예를 들어 상표명 미라르(MYLAR)로 판매되는 물질; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리바이닐 뷰티랄; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예를 들어 상표명 프렉시글라스(PLEXIGLAS)로 판매되는 물질; 및 다작용성 아이소사이아네이트를 폴리싸이올 또는 폴리에피설파이드 단량체와 반응시켜 제조되는 중합체(단독중합되거나, 또는 폴리싸이올, 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소싸이오사이아네이트 및 임의적으로 에틸렌성 불포화 단량체 또는 할로겐화된 방향족 함유 바이닐 단량체와 공중합되거나 삼원중합됨). 또한, 예컨대 블록 공중합체 또는 상호침투형 망상구조 생성물을 형성하기 위해, 상기 단량체들의 공중합체 및 전술된 중합체 및 공중합체와 다른 중합체의 블렌드도 고려된다.
하나의 구체적인 실시양태에 따르면, 추가적인 중합체성 물질은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리(C1-C12) 알킬 메타크릴레이트, 폴리옥시(알킬렌 메타크릴레이트), 폴리 (알콕실화된 페놀 메타크릴레이트), 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트라이아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피온에이트, 셀룰로스 아세테이트 뷰티레이트, 폴리(바이닐 아세테이트), 폴리(바이닐 알코올), 폴리(바이닐 클로라이드), 폴리(바이닐리덴 클로라이드), 폴리(바이닐피롤리돈), 폴리((메트)아크릴아마이드), 폴리(다이메틸 아크릴아마이드), 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리((메트)아크릴산), 열가소성 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리유레테인, 폴리싸이오유레테인, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리스타이렌, 폴리(알파 메틸스타이렌), 코폴리(스타이렌-메틸메타크릴레이트), 코폴리(스타이렌-아크릴로나이트릴), 폴리바이닐뷰티랄, 및 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 일작용성 아크릴레이트 단량체, 일작용성 메타크릴레이트 단량체, 다작용성 아크릴레이트 단량체, 다작용성 메타크릴레이트 단량체, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체, 다이아이소프로펜일 벤젠 단량체, 알콕실화된 다가 알코올 단량체 및 다이알릴리덴 펜타에리트리톨 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체들의 중합체로부터 선택된다.
또 다른 구체적인 실시양태에 따르면, 하나 이상의 추가적인 중합체성 물질은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 비스 메타크릴레이트, 에톡실화된 비스페놀 A 다이메타크릴레이트, 바이닐 아세테이트, 바이닐뷰티랄, 유레테인, 싸이오유레테인, 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 다이아이소프로펜일 벤젠 및 에톡실화된 트라이메틸올 프로페인 트라이아크릴레이트로부터 선택된 단량체(들)의 단독중합체 또는 공중합체일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 광학 요소를 제공한다. 광학 요소는 기재 및 상기 기재의 적어도 일부 상의 적어도 부분적인 층을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "층"은 층, 코팅 및 필름을 포함하며, 이들은 경화될 수도 있다. 이러한 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층은 본 발명의 다양한 실시양태에 따라 기술된 바와 같은 메소겐-함유 화합물, 예를 들어 화학식 I, II, III, IV, V 또는 VI에 따른 구조를 갖는 것들 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 본원에 기술된 다양한 실시형태에 따른 LC 조성물을 포함할 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "광학(optical)"은 광 및/또는 시야에 관한 것이거나 이와 관련됨을 의미한다. 예를 들어, 다양한 실시양태에 따르면, 광학 요소 또는 장치는 안과 요소 및 장치, 디스플레이 요소 및 장치, 윈도우, 미러, 및 능동 및 수동 액정 셀 요소 및 장치로부터 선택될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "액정 셀"은 정렬될 수 있는 액정 물질을 함유하는 구조체를 지칭한다. 능동 액정 셀은 액정 물질이 외부 힘(예를 들면 전기장 또는 자기장)의 적용에 의해, 정렬된 상태와 정렬되지 않은 상태 사이 또는 2개의 정렬된 상태 사이에서 스위칭될 수 있는 셀이다. 수동 액정 셀은 액정 물질이 정렬된 상태를 유지하는 셀이다. 능동 액정 셀 요소 또는 장치의 일례는 액정 디스플레이이다.
본원에서 사용되는 용어 "안과"는 눈 및 시각에 관한 것이거나 이에 관련됨을 의미한다. 안과 요소의 예는, 단일 시야 렌즈 또는 다중 시야 렌즈(이는 분할 또는 비분할된 다중 시야 렌즈(예를 들면 2초점 렌즈, 3초점 렌즈 및 누진 렌즈)일 수 있음)를 비롯한 교정 및 비교정 렌즈뿐만 아니라, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 확대 렌즈, 및 보호 렌즈 또는 바이저를 비롯하여 시력을 (미용적으로 또는 달리) 보정, 보호 또는 향상시키는 데 사용되는 다른 요소를 포함하며; 또한 부분적으로 형성된 렌즈 및 렌즈 블랭크도 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "디스플레이"는 단어, 숫자, 기호, 디자인 또는 도면에서의 정보의 가시적 또는 기계판독가능한 표시를 의미한다. 디스플레이 요소 및 장치의 예는 스크린, 모니터 및 보안 요소(예를 들면 보안 마크 및 인증 마크)를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "윈도우"는 이를 통한 복사선의 투과를 허용하도록 개조된 개구부(aperture)를 의미한다. 윈도우의 예는 자동차 및 항공기용 투명체, 필터, 셔터 및 광학 스위치를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "미러"는 입사광의 대부분을 거울같이 반사하는 표면을 의미한다.
광학 요소의 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층, 예를 들면 경화된 코팅층은, 광변색성 화합물, 이색성 화합물, 광변색성-이색성 화합물, 감광성 물질, 비감광성 물질, 및/또는 하나 이상의 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 첨가제는 액정, 액정 특성 조절 첨가제, 비선형 광학 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제, 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 소거제 및/또는 접착 촉진제로부터 선택될 수도 있다. 안과 요소의 다양한 실시양태에 사용하기에 적합한 광변색성 화합물, 이색성 화합물, 광변색성-이색성 화합물, 감광성 물질, 비감광성 물질 및 첨가제의 구체적인 예는 본 명세서의 다른 부분에 상세히 논의되어 있다.
이색성 화합물은 평면 편광된 광의 2개의 직교하는 성분 중 하나를 우선적으로 흡수할 수 있지만, 일반적으로 순 선형 편광 효과를 달성하기 위해서는 이색성 화합물의 분자들을 적절히 위치 또는 배치시키는 것이 필요하다. 마찬가지로, 일반적으로 순 선형 편광 효과를 달성하기 위해서는 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 분자들을 적절히 위치 또는 배치시키는 것이 필요하다. 즉, 일반적으로 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 분자들을 배열시켜, 활성화된 상태의 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 분자들의 장축이 일반적으로 서로 평행하도록 하는 것이 필요하다. 따라서, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 상기 하나 이상의 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물은 적어도 부분적으로 배열된다. 또한, 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 활성화된 상태가 이들 물질의 이색성 상태에 상응하는 경우, 상기 하나 이상의 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물을 적어도 부분적으로 배열시켜, 활성화된 상태의 이색성 또는 광변색성-이색성 화합물의 분자들의 장축을 배열시킬 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "배열시킨다(align)"는 또 다른 물질, 화합물 또는 구조체와의 상호작용에 의해 적절한 배치 또는 위치로 함을 의미한다.
특정 실시양태에서, 이색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물 또는 다른 이방성 물질(예를 들면, 본원에 기술된 메소겐-함유 화합물의 특정 실시양태)은 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다. 조성물, 예를 들어 이색성 화합물, 광변색성-이색성 화합물 또는 다른 이방성 물질을 포함하는 조성물의 적어도 부분적인 배열은, 조성물의 적어도 일부를 자기장에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 전단력에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 전기장에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 평면 편광된 자외선에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 적외선에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 건조시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 에칭하는 것, 조성물의 적어도 일부를 러빙하는 것, 및 조성물의 적어도 일부를, 또 다른 구조체 또는 물질, 예를 들면 적어도 부분적으로 정렬된 배열 매질을 사용하여 배열시키는 것 중 하나 이상에 의해 수행될 수도 있다. 또한, 배향된 표면을 이용하여 이색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물 또는 다른 이방성 물질(예를 들면, 본원에 기술된 메소겐-함유 화합물의 특정 실시양태)을 배열시키는 것도 가능하다. 즉, 배향된 표면에 액정 분자들을, 예컨대 러빙, 그루빙(grooving) 또는 광 배열 방법에 의해 적용하고, 계속해서 액정 분자들을 배열시켜 액정 분자들 각각의 장축이 배향(이는 일반적으로 상기 표면 배향의 일반적인 방향과 평행함)을 취하도록 할 수 있다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 배열 매질로서 사용하기에 적합한 액정 물질의 예는 메소겐-함유 화합물, 액정 중합체, 액정 예비중합체, 액정 단량체, 및 액정 메소겐을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "예비중합체"는 부분적으로 중합된 물질을 의미한다.
예를 들어, 광학 요소가, 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 포함한 경화된 층을 포함하는 실시양태에 따르면, 코팅은 적어도 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하고, 또한 열 에너지에 반응하여 제 1 상태로 복원하도록 개조될 수도 있다. 다른 실시양태에서, 코팅은 적어도 투과된 복사선을 제 1 상태 및 제 2 상태 중 하나 이상에서 선형 편광시키도록 개조될 수도 있다. 특정 실시양태에서, 코팅은 적어도 투과된 복사선을 제 1 상태 및 제 2 상태 둘 다에서 선형 편광시킬 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 하나의 실시양태는 기재의 적어도 한 표면의 적어도 일부에 접속된, 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 적어도 부분적인 층 또는 코팅을 포함하는 광학 요소를 부분적으로 제공한다. 본원에서 사용되는 용어 "코팅"은 유동성 조성물로부터 유도되는 지지된 필름을 의미하고, 이는 균일한 두께를 갖거나 갖지 않을 수 있으며, 중합체성 시트는 특별히 제외시킨다. 층 또는 코팅은 광학 요소의 표면에 적용된 후 경화되어, 경화된 층 또는 코팅을 형성할 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "시트"는, 일반적으로 균일한 두께를 갖고 자가 지지가능한 예비형성된 필름을 의미한다. 또한, 본원에서 사용되는 용어 "~에 접속된"은 대상물과 직접 접촉하고 있거나, 하나 이상의 다른 구조체 또는 물질을 통해 대상물과 간접 접촉하되 상기 구조체 또는 물질 중 적어도 하나는 대상물과 직접 접촉하고 있음을 의미한다. 따라서, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 적어도 부분적인 코팅은 기재의 적어도 일부와 직접 접촉하고 있을 수 있거나, 하나 이상의 다른 구조체 또는 물질을 통해 기재의 적어도 일부와 간접 접촉하고 있을 수 있다. 예를 들면, 적어도 부분적인 코팅은 하나 이상의 다른 적어도 부분적인 코팅, 중합체 시트 또는 이들의 조합과 접촉하고 있을 수 있고, 이들 중 적어도 하나는 기재의 적어도 일부와 직접 접촉하고 있다.
특정 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다. 상기 적어도 부분적인 층을 적어도 부분적으로 배열시키는 데 적합한 방법은, 조성물의 적어도 일부를 자기장에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 전단력에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 전기장에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 평면 편광된 자외선에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 적외선에 노출시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 건조시키는 것, 조성물의 적어도 일부를 에칭하는 것, 조성물의 적어도 일부를 러빙하는 것, 및 조성물의 적어도 일부를, 또 다른 구조체 또는 물질, 예컨대 적어도 부분적으로 정렬된 배열 매질을 사용하여 배열시키는 것을 포함한다. 층의 적합한 배열 방법은 미국 특허 제 7,097,303 호의 컬럼 27, 라인 17 내지 컬럼 28, 라인 45에 보다 상세히 기술되어 있다.
광학 요소의 특정 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층, 예를 들면 경화된 층 또는 코팅은 광변색성 화합물, 적어도 부분적으로 배열된 이색성 화합물, 적어도 부분적으로 배열된 광변색성-이색성 화합물, 감광성 물질, 비감광성 물질, 및 하나 이상의 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 첨가제는 액정, 액정 특성 조절 첨가제, NLO 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제, 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 소거제, 커플링제, 틸트 조절 첨가제 및 접착 촉진제를 포함할 수도 있다. 이들 화합물, 물질 및 첨가제의 적합한 예는 본 명세서의 다른 부분, 예를 들면 본 발명의 LC 조성물과 관련된 부분에서 보다 상세히 기술되어 있다.
본원에 기술된 광학 요소의 특정 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하고 열 에너지에 반응하여 제 1 상태로 복원하도록 개조될 수도 있다. 예를 들면, 상기 적어도 부분적인 층이 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 포함하는 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 화학선에 반응하여 제 1의 비착색되거나 투명한 상태에서 제 2의 착색된 상태로 스위칭하고 열 에너지에 반응하여 제 1의 투명한 상태로 복원하도록 개조될 수도 있다. 다른 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 투과된 복사선을 제 1 상태 및 제 2 상태 중 하나 이상에서 선형 편광시키도록 개조될 수도 있다. 예를 들면, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 포함하는 특정 실시양태에서 상기 적어도 부분적인 층은 선형 편광된 복사선을 투과시킬 수도 있다.
본 발명의 광학 요소의 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층은 본원에 기술된 하나 이상의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 중합체 또는 공중합체를 포함할 수도 있다. 상기 메소겐-함유 화합물을 포함하는 중합체 또는 공중합체를 포함하는 적어도 부분적인 층은 경화된 적어도 부분적인 층일 수도 있다. 다른 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 액정 상을 포함할 수도 있다. 상기 액정 상은 네마틱 상, 스멕틱 상, 키랄 네마틱 상 또는 디스코틱 상일 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 본 발명은 기재, 및 기재 표면의 적어도 일부 상의 적어도 부분적인 층을 포함하는 안과 요소를 제공한다. 상기 적어도 부분적인 층은 이색성 화합물, 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물; 하나 이상의 첨가제; 0 N/mm2 내지 150 N/mm2(특정 실시양태에서는 50 N/mm2 내지 150 N/mm2) 범위의 피셔 미세경도를 갖는 제 1 중합체; 및 본원에 기술된 바와 같은 화학식 I, II, III, IV, V 또는 VI 중 임의의 것으로 표시되는 액정 화합물 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 구체적인 실시양태에 따르면, 이색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물은 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다. 다른 실시양태에서, 액정 화합물은 적어도 부분적으로 배열될 수도 있다. 첨가제(들)는 액정, 액정 특성 조절 첨가제, NLO 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제, 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 소거제, 커플링제, 틸트 조절 첨가제, 및 접착 촉진제로부터 선택될 수도 있다. 적합한 이색성 화합물, 광변색성 화합물, 광변색성-이색성 화합물 및 첨가제는 본원에서, 예컨대 본 발명의 액정 조성물 및 광학 요소를 기술할 때 보다 상세히 기술하고 있다.
본원에서 "상태(state)"라는 용어를 수식하는 데 사용되는 용어 "제 1" 및 "제 2"는 임의의 특정 순서 또는 연대순을 지칭하고자 하는 것이 아니고, 그 대신 2가지의 상이한 조건 또는 특성을 지칭하고자 하는 것이다. 예를 들면, 코팅의 제 1 상태 및 제 2 상태는 하나 이상의 광학 특성, 예를 들면 가시광선 및/또는 자외선의 흡수 또는 선형 편광에 관해 상이할 수도 있다. 본원에 기술된 안과 요소의 특정 실시양태에 따르면, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하고 열 에너지에 반응하여 제 1 상태로 복원하도록 개조될 수도 있다. 예를 들면, 적어도 부분적인 층이 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 포함하는 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 화학선에 반응하여 제 1의 비착색되거나 투명한 상태로부터 제 2의 착색된 상태로 스위칭하고 열 에너지에 반응하여 제 1의 투명한 상태로 복원하도록 개조될 수도 있다. 달리, 상기 적어도 부분적인 코팅은 제 1 상태에서 제 1 색상을 갖고 제 2 상태에서 제 2 색상을 갖도록 개조될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 적어도 투과된 복사선을 제 1 상태 및 제 2 상태 중 하나 이상에서 선형 편광시키도록 개조될 수도 있다. 예를 들면, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물을 포함하는 특정 실시양태에서 상기 적어도 부분적인 층은 선형 편광된 복사선을 투과시킬 수도 있다. 다른 실시양태에서, 상기 적어도 부분적인 층은 액정 상을 포함할 수도 있다. 상기 액정 상은 네마틱 상, 스멕틱 상, 키랄 네마틱 상 또는 디스코틱 상일 수 있다. 또 다른 실시양태에 따르면, 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 상기 적어도 부분적인 코팅은 제 1 상태에서 제 1 흡수 스펙트럼을 갖고 제 2 상태에서 제 2 흡수 스펙트럼을 가지며, 제 1 상태 및 제 2 상태 둘 다에서 선형 편광되도록 개조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 액정 셀을 제공한다. 이러한 실시양태에 따르면, 액정 셀은 제 1 표면을 갖는 제 1 기재; 제 2 표면을 갖는 제 2 기재; 및 본원에 기술된 바와 같은 화학식 I, II, III, IV, V 또는 VI 중 임의의 것으로 표시되는 메소겐-함유 화합물을 포함할 수도 있다. 또한 액정 셀과 관련하여, 제 2 기재의 제 2 표면은 제 1 기재의 제 1 표면과 대향하고 그로부터 이격되어 영역을 획정할 수도 있다. 메소겐-함유 화합물은 제 1 기재와 제 2 기재 사이의 상기 영역 내에 위치될 수도 있다. 달리, 메소겐-함유 화합물은 제 1 기재의 제 1 표면, 제 2 기재의 제 2 표면, 또는 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 둘 다 중 적어도 하나 상의 적어도 부분적인 층 내로 혼입될 수도 있다. 액정 셀은 예를 들면 스크린, 모니터 또는 보안 요소를 비롯한 디스플레이 요소로서 이용될 수도 있다.
특정 실시양태에 따르면, 액정 셀은 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물 중 하나 이상을 추가로 포함할 수도 있다. 적합한 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물은 본원에서, 예컨대 본 발명의 액정 조성물 및 광학 요소를 기술할 때 상세히 기술하고 있다. 다른 실시양태에서, 액정 셀은, 제 1 기재 및 제 2 기재 중 하나 이상의 표면(예를 들면 제 1 표면 및/또는 제 2 표면)의 적어도 일부에 접속된 적어도 부분적인 층을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 적어도 부분적인 층은 선형 편광층, 원형 편광층, 타원형 편광층, 광변색층, 반사층, 착색된 층, 지연층 및 광각 시야층일 수도 있다.
특정 실시양태에 따르면, 액정 셀은 픽셀화된 셀일 수도 있다. 본원에서 사용되는 용어 "픽셀화된(pixelated)"은 디스플레이 요소 또는 액정 셀과 같은 물품이 복수의 개별적인 픽셀(즉, 디스플레이, 이미지 또는 셀 내의 특정 위치를 차지하는 단일점)로 세별될 수도 있음을 의미한다. 특정 실시양태에서, 액정 셀은 복수의 영역 또는 구획(즉, 픽셀)을 포함하는 픽셀화된 셀일 수도 있다. 개별적인 픽셀의 특성, 예를 들어 색상 및 편광 등은 디스플레이 요소, 액정 또는 물품 내의 다른 픽셀과 관련하여 조절될 수도 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 화학식 I, II, III, IV, V 또는 VI 중 임의의 것으로 표시되는 메소겐-함유 화합물을 포함한 조성물을 포함하는 제품을 제공한다. 구체적인 제품은 성형품, 조립품 및 주조품을 포함한다.
부가적으로, 본 발명은 또한 액정 조성물, 광학 요소, 안과 요소, 액정 셀 및 제품(예컨대 본원에 기술된 것들)을 제조하는 방법을 제공한다.
예를 들어, 한 실시양태에 따르면, 본 발명은 안과 요소를 비롯한 광학 요소의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 액정 조성물을 제형화하는 단계; 상기 액정 조성물로 기재의 적어도 일부를 코팅하는 단계; 코팅층 중의 상기 액정 조성물의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 배열시키는 단계; 및 액정 코팅층을 경화시키는 단계를 포함한다. 액정 조성물은 본원에 기술된 바와 같을 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시양태에서, 액정은 하나 이상의 메소겐-함유 조성물; 하나 이상의 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성 이색성 화합물; 및 하나 이상의 첨가제를 포함할 수도 있다. 상기 메소겐-함유 조성물은 본원에 기술된 바와 같은 화학식 I, II, III, IV, V 또는 VI 중 임의의 것으로 표시될 수 있다. 상기 하나 이상의 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성 이색성 화합물; 및 하나 이상의 첨가제는 본원에 기술되어 있다.
코팅 중 액정 조성물의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 배열시키는 방법은 본원 및 미국 특허 제 7,097,303 호의 컬럼 27, 라인 17 내지 컬럼 28, 라인 45에 기술되어 있다.
액정 코팅층을 경화시키는 것은 액정 조성물을 적어도 부분적으로 중합시키는 것을 포함할 수도 있다. 액정 조성물을 적어도 부분적으로 중합시키는 방법은 열 에너지(예를 들면 열 개시제를 활성화시키는 것); 적외선, 자외선, 가시광선, 감마선, 마이크로파 복사선, 전자 복사선 또는 이들의 조합 중 하나 이상에 액정 조성물의 적어도 일부를 노출시켜, 촉매 또는 개시제를 사용하거나 사용하지 않고 중합가능 성분의 중합 반응 또는 가교결합을 개시하는 것을 포함한다. 요구되거나 필요한 경우, 그 뒤에 가열 단계가 후속될 수 있다. 특정 실시양태에 따르면, 액정 코팅층은 특정 경도로 경화될 수도 있다. 예를 들면, 특정 실시양태에서, 액정 코팅층은 0 내지 150 N/mm2 범위의 피셔 미세경도를 갖도록 경화될 수도 있다(이는 또한 양호한 광변색성 및/또는 이색성 응답 특성도 나타냄). 또 다른 실시양태에서, 액정 조성물은 60 N/mm2 미만, 예를 들면 0 내지 59.9 N/mm2, 달리 5 내지 25 N/mm2의 피셔 미세경도로 경화될 수도 있다. 또 다른 실시양태에서, 액정 코팅층은 150 N/mm2 내지 250 N/mm2, 달리 150 N/mm2 내지 200 N/mm2 범위의 피셔 미세경도를 갖도록 경화될 수도 있다.
구체적인 실시양태에 따르면, 상기 하나 이상의 첨가제는 액정 조성물의 특성에 영향을 미치도록, 예를 들면 액정 조성물의 액정 투명 온도를 조정하거나, 액정 조성물의 점도를 저하시키거나, 액정 조성물의 네마틱 상의 상 온도를 넓히거나, 액정 조성물의 상을 안정화시키거나, 액정 조성물의 틸트를 조절하도록 개조될 수도 있다.
적어도 부분적인 층, 예를 들면 본원에 기술된 바와 같은 액정 조성물을 포함하는 층을 기재 표면의 적어도 일부 상에 포함하는 광학 요소, 예를 들어 안과 요소를 형성하기 위한 구체적인 방법은 미국 특허 제 7,342,112 호의 컬럼 83, 라인 16 내지 컬럼 84, 라인 10에 상세히 기술되어 있다. 이러한 개시된 방법은 광학 요소 및 안과 요소와 같은 물품(이는 또한 광변색성 화합물, 이색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물 중 하나 이상을 포함할 수도 있음)을, 당해 분야에 공지된 다양한 방법, 예를 들면 임바이딩(imbibing), 코팅, 오버몰딩(overmolding), 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스프레이 및 스핀 코팅, 커튼 코팅, 플로우 코팅, 딥 코팅, 사출 성형, 캐스팅, 롤 코팅, 및 와이어 코팅에 의해 형성하기 위한 방법을 포함한다.
일반적으로 말하면, 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용하기에 적합한 기재는 유기 물질, 무기 물질 또는 이들의 조합(예를 들면, 복합 물질)으로부터 형성된 기재를 포함한다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따라 사용될 수 있는 기재의 예는 이하에 보다 상세히 기술되어 있다.
본원에 개시된 기재를 형성하는 데 사용될 수도 있는 유기 물질의 구체적인 예는 중합체성 물질, 예를 들어 위에서 상세히 논의된 것들, 예를 들면 미국 특허 제 5,962,617 호 및 미국 특허 제 5,658,501 호의 컬럼 15, 라인 28 내지 컬럼 16, 라인 17에 개시된 단량체 및 단량체들의 혼합물로부터 제조되는 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 예를 들면, 이러한 중합체성 물질은 열가소성 또는 열경화성의 중합체성 물질일 수 있고, 투명하거나 광학적으로 투명할 수 있으며, 요구되는 임의의 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 개시된 단량체 및 중합체의 예는 다음을 포함한다: 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 예컨대 알릴 다이글리콜 카보네이트, 예를 들어 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 상표명 CR-39로 판매되는 단량체인 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트); 예를 들어 폴리유레테인 예비중합체와 다이아민 경화제의 반응에 의해 제조되는 폴리유레아-폴리유레테인(폴리유레아-유레테인) 중합체(하나의 이러한 중합체를 위한 조성물은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 상표명 트리벡스(TRIVEX)로 판매되고 있음); 폴리올(메트)아크릴로일 종결된 카보네이트 단량체; 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체; 에톡실화된 페놀 메타크릴레이트 단량체; 다이아이소프로펜일 벤젠 단량체; 에톡실화된 트라이메틸올 프로페인 트라이아크릴레이트 단량체; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체; 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체; 유레테인 아크릴레이트 단량체; 폴리(에톡실화된 비스페놀 A 다이메타크릴레이트); 폴리(바이닐 아세테이트); 폴리(바이닐 알코올); 폴리(바이닐 클로라이드); 폴리(바이닐리덴 클로라이드); 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리유레테인; 폴리싸이오유레테인; 열가소성 폴리카보네이트, 예를 들어 비스페놀 A 및 포스젠으로부터 유도되는 카보네이트-연결된 수지(하나의 이러한 물질은 상표명 렉산(LEXAN)으로 판매되고 있음); 폴리에스터, 예를 들어 상표명 미라(MYLAR)로 판매되는 물질; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리바이닐 뷰티랄; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예를 들어 상표명 플렉시글라스(PLEXIGLAS)로 판매되는 물질; 및 다작용성 아이소사이아네이트를 폴리싸이올 또는 폴리에피설파이드 단량체와 반응시켜 제조되는 중합체(단독중합되거나, 또는 폴리싸이올, 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소싸이오사이아네이트 및 임의적으로 에틸렌성 불포화 단량체 또는 할로겐화된 방향족-함유 바이닐 단량체와 공중합 및/또는 삼원중합됨). 또한, 예컨대 블록 공중합체 또는 상호침투형 망상구조 생성물을 형성하기 위해, 상기 단량체들의 공중합체 및 전술된 중합체 및 공중합체와 다른 중합체의 블렌드도 고려된다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따르면, 상기 기재는 안과 기재일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "안과 기재(ophthalmic substrate)"는 렌즈, 부분적으로 형성된 렌즈, 및 렌즈 블랭크를 포함한다. 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 안과 기재를 형성하는 데 사용하기에 적합한 유기 물질의 예는, 안과 기재로서 유용하고 당해 분야에 공지된 중합체, 예를 들면 광학 용도(예컨대 안과 렌즈)를 위한 광학적으로 투명한 주조물을 제조하는 데 사용되는 유기 광학 수지를 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 기재를 형성하는 데 사용하기에 적합한 유기 물질의 다른 예는 불투명 또는 반투명 중합체성 물질을 비롯한 합성 및 천연 유기 물질, 천연 및 합성 직물, 및 셀룰로스계 물질(예를 들면 종이 및 나무)을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 기재를 형성하는 데 사용하기에 적합한 무기 물질의 예는 유리, 광물, 세라믹 및 금속을 포함한다. 예를 들면, 하나의 실시양태에서 기재는 유리를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 기재는 반사성 표면을 가질 수 있고, 예를 들면 연마된 세라믹 기재, 금속 기재 또는 광물일 수 있다. 다른 실시양태에서, 반사성 코팅 또는 층은 무기 또는 유기 기재의 표면에 침착되거나 달리 적용되어 이를 반사성으로 하거나 이의 반사율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본원에 개시된 특정 실시양태에 따르면, 기재는 그의 외표면 상에 보호 코팅, 예를 들면 "경질 코팅(hard coating)"과 같은 내마모성 코팅을 가질 수도 있다. 예를 들면, 시판 중인 열가소성 폴리카보네이트 안과용 렌즈 기재는 그의 외표면이 쉽게 긁히거나 마멸되거나 흠이 나는 경향이 있기 때문에 흔히 그의 외표면에 내마모성 코팅이 이미 적용된 채로 판매된다. 이러한 렌즈 기재의 예는 젠텍스(GENTEX, 상표명) 폴리카보네이트 렌즈(젠텍스 옵틱스(Gentex Optics)로부터 입수가능)이다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어 "기재(substrate)"는 그의 표면(들) 상에 내마모성 코팅과 같은 보호 코팅을 갖는 기재를 포함한다.
또한, 본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 기재는, 비착색되거나 착색된 기재, 선형 편광, 원 편광 또는 타원 편광 기재, 또는 광변색성 또는 착색된 광변색성 기재일 수 있다. 본원에서 기재와 관련하여 사용되는 용어 "비착색된(untinted)"은, 착색제 첨가물(예를 들면 통상의 염료)을 본질적으로 함유하지 않고 화학선에 반응하여 현저히 변하지 않는 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다. 또한, 기재와 관련하여 "착색된(tinted)"이라는 용어는 착색제 첨가물(예를 들면 통상의 염료)을 갖고 화학선에 반응하여 현저히 변하지 않는 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다.
본원에서 기재와 관련하여 사용되는 용어 "선형 편광"은 복사선을 선형 편광시키도록(즉, 광파의 전기적 진동을 한 방향으로 한정하도록) 개조된 기재를 지칭한다. 본원에서 기재와 관련하여 사용되는 용어 "원 편광"은 복사선을 원 편광시키도록 개조된 기재를 지칭한다. 본원에서 기재와 관련하여 사용되는 용어 "타원 편광"은 복사선을 타원 편광시키도록 개조된 기재를 지칭한다. 또한, 기재와 관련하여 본원에서 사용되는 용어 "착색된 광변색성"은, 착색제 첨가물뿐만 아니라 광변색성 물질을 함유하고, 적어도 화학선에 반응하여 변하는 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖는 기재를 의미한다. 따라서, 예를 들어 착색된 광변색성 기재는 화학선에 노출시 착색제의 제 1 색상 특성 및 착색제와 광변색성 물질의 조합물의 제 2 색상 특성을 가질 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 특정 실시양태에서 광학 요소는 보안 요소일 수도 있다. 보안 요소의 예는 기재의 적어도 일부에 접속되는 보안 마크 및 인증 마크, 예를 들면 액세스 카드 및 패스, 예컨대 티켓, 뱃지, ID 카드 또는 멤버십 카드, 직불 카드 등; 유통 증권 및 비유통 증권, 예컨대 환어음, 수표, 채권, 지폐, 예금 증서, 주권 등; 정부 문서, 예컨대 통화, 라이선스, 신분증, 혜택 카드(benefit card), 비자, 여권, 공인 인증서, 증서 등; 소비재, 예컨대 소프트웨어, 콤팩트 디스크("CD"), 디지털-비디오 디스크("DVD"), 가전 기기, 가전 제품, 스포츠 용품, 자동차 등; 신용 카드; 및 상품 꼬리표, 라벨 및 포장재를 포함한다.
본원에서 이러한 실시양태에 따르면, 보안 요소는 투명 기재 및 반사성 기재로부터 선택된 기재의 적어도 일부에 접속될 수 있다. 달리, 반사성 기재가 요구되는 특정 실시양태에 따르면, 기재가 반사성이 아니거나 의도된 용도에 충분할 만큼 반사성이 아닌 경우에는, 보안 마크가 기재의 적어도 일부에 적용되기 전에 반사성 물질이 거기에 먼저 적용될 수 있다. 예를 들면, 보안 요소를 기재의 적어도 일부 상에 형성하기 전에 반사성 알루미늄 코팅이 거기에 적용될 수 있다. 또한, 보안 요소는 비착색된 기재, 착색된 기재, 광변색성 기재, 착색된 광변색성 기재, 선형 편광 기재, 원 편광 기재 및 타원 편광 기재로부터 선택된 기재의 적어도 일부에 접속될 수 있다.
나아가, 전술된 실시양태에 따른 보안 요소는 미국 특허 제 6,641,874 호에 기술된 바와 같은 시야각 의존 특성을 갖는 다층 반사성 보안 요소를 형성하기 위해 하나 이상의 다른 코팅 또는 시트를 추가로 포함할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 광학 요소는, 광학 요소의 기재에 접속된 각종 코팅 중 임의의 것의 결합, 부착 또는 젖음을 용이하게 할 수 있는 하나 이상의 추가적인 적어도 부분적인 코팅을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에 따르면, 광학 요소는 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 적어도 부분적인 코팅과 기재의 일부 사이에 적어도 부분적인 프라이머 코팅을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 개시된 일부 실시양태에서, 상기 프라이머 코팅은 코팅 성분과 요소 또는 기재의 상호작용 및 그 반대의 상호작용을 방지하도록 차단 코팅(barrier coating)으로서 기능할 수 있다.
본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용될 수 있는 프라미어 코팅의 예는 커플링제, 커플링제의 적어도 부분적인 가수분해물 및 이들의 혼합물을 포함하는 코팅을 포함한다. 본원에서 사용되는 "커플링제"는 적어도 한 표면 상의 기와 반응, 결합 및/또는 연결시킬 수 있는 하나 이상의 기를 갖는 물질을 의미한다. 하나의 실시양태에서, 커플링제는 유사하거나 다른 표면일 수 있는 적어도 두 표면의 계면에서 분자의 브리지로서 기능할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 커플링제는 단량체, 올리고머, 예비중합체 및/또는 중합체일 수 있다. 이러한 물질은 유기 금속, 예를 들면 실레인, 타이타네이트, 지르코네이트, 알루미네이트, 지르코늄 알루미네이트, 이들의 가수분해물 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본원에서 사용되는 "커플링제의 적어도 부분적인 가수분해물"이라는 표현은 커플링제 상의 가수분해가능한 기의 적어도 일부 내지 전부가 가수분해됨을 의미한다. 커플링제 및/또는 커플링제의 가수분해물 이외에, 프라미어 코팅은 다른 접착 향상 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프라이머 코팅은 접착을 향상시키는 양의 에폭시 함유 물질을 추가로 포함할 수 있다. 접착을 향상시키는 양의 에폭시 함유 물질은 커플링제 함유 코팅 조성물에 첨가되었을 때, 에폭시 함유 물질을 본질적으로 함유하지 않는 커플링제 함유 코팅 조성물과 비교하여, 후속적으로 적용되는 코팅의 접착성을 개선시킬 수 있다. 본원에 개시된 다양한 실시양태와 관련하여 사용하기에 적합한 프라미어 코팅의 다른 예는 미국 특허 제 6,602,603 호 및 미국 특허 제 6,150,430 호에 기술된 것들을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태에 따른 광학 요소는, 기재의 적어도 일부에 접속된, 통상의 광변색성 코팅, 반사 방지 코팅, 선형 편광 코팅, 원 편광 코팅, 타원 편광 코팅, 전이 코팅, 프라미어 코팅(예를 들면, 위에서 논의된 것들) 및 보호 코팅으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 적어도 부분적인 코팅을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 하나 이상의 추가적인 적어도 부분적인 코팅은 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 적어도 부분적인 코팅의 적어도 일부 위에(즉, 오버코팅으로서) 위치하거나, 상기 적어도 부분적인 코팅의 적어도 일부 아래에(즉, 언더코팅으로서) 위치할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로서, 상기 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖는 적어도 부분적인 코팅은 기재의 제 1 표면의 적어도 일부에 접속될 수 있고, 상기 하나 이상의 추가적인 적어도 부분적인 코팅은 기재의 제 2 표면의 적어도 일부에 접속될 수 있다(이때 제 1 표면은 제 2 표면과 대향한다).
통상의 광변색성 코팅의 예는 이하에 상세히 논의되는 통상의 광변색성 화합물 중 임의의 것을 포함하는 코팅을 포함한다. 예를 들면, 광변색성 코팅은 광변색성 폴리유레테인 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 6,187,444 호에 기술된 것들; 광변색성 아미노플라스트 수지 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 4,756,973 호, 제 6,432,544 호 및 제 6,506,488 호에 기술된 것들; 광변색성 폴리실레인 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 4,556,605 호에 기술된 것들; 광변색성 폴리(메트)아크릴레이트 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 6,602,603 호, 제 6,150,430 호 및 제 6,025,026 호, 및 WIPO 공개 제 WO 01/02449 호에 기술된 것들; 폴리무수물 광변색성 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 6,436,525 호에 기술된 것들; 광변색성 폴리아크릴아마이드 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 6,060,001 호에 기술된 것들; 광변색성 에폭시 수지 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 4,756,973 호 및 제 6,268,055 호에 기술된 것들; 및 광변색성 폴리(유레아-유레테인) 코팅, 예를 들어 미국 특허 제 6,531,076 호에 기술된 것들일 수 있다.
선형 편광 코팅의 예는 통상의 이색성 화합물, 예를 들어 위에서 논의된 것들을 포함하는 코팅을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "전이 코팅(transitional coating)"은 2개의 코팅 사이에서 특성의 구배를 생성하는 것을 보조하는 코팅을 의미한다. 예를 들어, 전이 코팅은 상대적으로 경질인 코팅과 상대적으로 연질인 코팅 사이에서 경도의 구배를 생성하는 것을 보조할 수 있다. 전이 코팅의 예는 복사선 경화된 아크릴레이트계 박막을 포함한다.
보호 코팅의 예는 유기 실레인을 포함하는 내마모성 코팅, 복사선 경화된 아크릴레이트계 박막을 포함하는 내마모성 코팅, 무기 물질, 예를 들어 실리카, 티타니아 및/또는 지르코니아에 기초한 내마모성 코팅, 자외광 경화성인 유형의 유기 내마모성 코팅, 산소 차단 코팅, UV 차폐 코팅, 및 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 한 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 복사선 경화된 아크릴레이트계 박막의 제 1 코팅 및 오가노-실레인을 포함하는 제 2 코팅을 포함할 수 있다. 시판 중인 보호 코팅 제품의 예는 에스디씨 코팅스 인코포레이티드(SDC Coatings, Inc.) 및 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 각각 입수가능한 실뷰(SILVUE, 등록상표) 124 및 하이-가드(HI-GARD, 등록상표) 코팅을 포함한다.
구체적인 실시양태에 따르면, 본 발명은 하기 표 1에 개시된 바와 같은 구조를 갖는 메소겐-함유 화합물을 제공한다.
[표 1] 구체적인 메소겐-함유 화합물의 구조
Figure pct00025

실시예
실시예 1 내지 3은 본 발명 물질의 제조를 기술한다. 실시예 4는 실시예 1 내지 3의 융점 및 액정 상 전이 온도를 측정하는 데 사용된 방법을 기술한다.
실시예 및 도면에 언급되는 화학 물질에 하기 약어를 사용하였다:
Al(OiPr)3 - 알루미늄 트라이아이소프로필레이트
DHP - 3,4-다이하이드로-2H-피란
DCC - 다이사이클로헥실카보다이이미드
DIAD - 다이아이소프로필 아조다이카복실레이트
DMAP - 4-다이메틸아미노피리딘
PPh3 - 트라이페닐 포스핀
PPTS - 피리딘 p-톨루엔설포네이트
NMP - N-메틸 피롤리돈
NMR - 양성자 핵 자기 공명
TBD - 1,5,7-트라이마카바이사이클로[4.4.0]덱-5-엔
THF - 테트라하이드로퓨란
실시예 1
단계 1
반응 플라스크에 4-하이드록시벤조산(20g), 3-클로로-1-프로페인올(34g), N-메틸 피롤리돈(NMP)(200mL) 및 탄산 칼슘(50g)을 첨가하고, 혼합물을 110℃에서 4시간 동안 격렬하게 교반하였다. 생성된 혼합물을, 부피비 1/1의 에틸 아세테이트/헥세인(1L) 및 물(500mL)를 사용하여 추출하였다. 분리된 유기 층을 물로 수회 세척하여 NMP를 제거하고, 이어서 황산마그네슘 상에서 건조시켰다. 농축 후, 회수된 오일(40g)을 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 2
반응 플라스크에 단계 1의 생성물(40g), 석신산 무수물(40g), DMAP(0.5g) 및 THF(200mL)를 첨가하고, 생성된 혼합물을 4시간 동안 환류하였다. 에틸 아세테이트(1L) 및 물(1L)를 사용하여 추출하였다. 유기 층을 분리하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 생성물을 에틸 아세테이트/헥세인의 혼합물(8/2 부피/부피(v/v))을 사용하는 실리카 컬럼 분리에 의해 정제하였다. 투명한 오일(36.6g)을 생성물로서 수득하였다. NMR은 생성물이 4-(3-((4-(3-((3-카복시프로페인오일)옥시)프로폭시)벤조일)옥시)프로폭시)-4-옥소뷰테인산과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 3
반응 플라스크에 6-클로로-1-헥세인올(51g), 메틸렌 클로라이드(200mL) 및 p-톨루엔설폰산 모노하이드라이드(0.5g)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 교반하였다. DHP(33.5g)을 적가 깔때기(dropping funnel)을 통해 20분에 걸쳐 첨가하였다. 생성된 혼합물을 실온에서 한시간 동안 교반한 후, 농축하였다. 회수된 오일(79g)을 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 4
단계 3의 생성물(78.2g)을 포함하는 반응 플라스크에 에틸 4-하이드록시벤조에이트(65g), 탄산 칼슘(147g) 및 NMP(700ml)를 첨가하였다. 혼합물을 120℃에서 6시간 동안 교반한 후, 1.5L의 물을 부었다. 혼합물을 헥세인(1.5L)로 추출하였다. 분리된 유기 층을 물로 세척하고, 황산마그네슘 상에서 건조하고, 농축하였다. 회수된 투명한 오일(126.7g)을 다음 단계에 직접 사용하였다.
단계 5
단계 4의 생성물(126.7g)을 포함하는 반응 플라스크에 수산화나트륨 수용액(용액의 총 중량을 기준으로 50중량%의 용액 64g), 메탄올(300ml) 및 물(200ml)를 첨가하였다. 혼합물을 2시간 동안 환류하고 회전 증발기를 이용하여 대부분의 메탄올을 제거하였다. 생성된 혼합물에 물(1.5L)을 첨가하고, 투명한 용액을 수득하였다. 3M의 HCl(약 270mL를 사용함)를 서서히 첨가하여 용액의 pH를 약 7로 조정하였다. 많은 양의 원하지 않는 침전물이 형성되었다. 생성된 혼합물을 에틸 아세테이트로 두 번(각각 500mL) 추출하였다. 분리된 유기 층을 물로 세척하고, 황상마스네슘 상에서 건조하고, 고체가 형성되기 시작할 때까지 농축시켰다. 생성물의 추가적 결정화를 위해 헥세인(1L)를 첨가하였다. 생성된 결정을 여과하여 수집하고, 진공 오븐에서 건조시켰다. 백색 결정을 생성물(89.7g)로 수득하였다. NMR은 생성물이 4-(6-(테트라하이드로-2H-피란-2-일옥시)헥실옥시)벤조산과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 6
반응 플라스크에 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페놀(4.78g), 단계 4의 4-(6-(테트라하이드로-2H-피란-2-일옥시)헥실옥시)벤조산(7.068g), N, N'-다이사이클로헥실카보다이이미드(5g), 4-다이메틸아미노피리딘(0.25g) 및 메틸렌 클로라이드(100ml)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 4시간 동안 교반하였다. 형성된 고체 부생성물을 여과 제거하였다. 생성된 용액을 농축하고, 에탄올(100ml), 1,2-다이클로로에탄(100ml) 및 피리디늄 p-톨루엔설포네이트(1g)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 2일 동안 환류한 후, 농축하였다. 생성물을 메틸렌 클로라이드/아세톤(50/1 v/v)을 사용하는 실리카 컬럼 분리에 의해 정제하였다. 백색 결정(6.47g)이 생성물로서 수득하였다. NMR은 생성물이 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페닐 4-((6-하이드록시헥실)옥시)벤조산과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 7
반응 플라스크에 단계 6의 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페닐 4-((6-하이드록시헥실)옥시)벤조산(1.47g), 단계 2의 4-(3-((4-(3-((3-카복시프로페인오일)옥시)프로폭시)벤조일)옥시)프로폭시)-4-옥소뷰테인산(0.76g), N, N'-다이사이클로헥실카보다이이미드(0.72g), 4-다이메틸아미노피리딘(0.03g) 및 메틸렌 클로라이드(20ml)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 4시간 동안 교반하였다. 형성된 고체 부생성물을 여과 제거하였다. 용액을 농축하고, 생성물을 메틸렌 클로라이드/에탄올의 혼합물로부터 재결정화하고, 이어서, 메틸렌 클로라이드/아세톤(50/1 v/v)을 사용하는 실리카 컬럼 분리에 의해 정제하였다. 백색 결정(0.97g)이 생성물로서 수득하였다. NMR은 생성물이 1-{3-(4-(3-(4-(6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)펜옥시카보닐)펜옥시)헥실옥시)-4-옥소뷰테인오일옥시)프로필옥시)벤조일옥시)프로필옥시}-4-{6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)펜옥시카보닐)펜옥시)헥실옥시)뷰테인-1,4-다이온과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
실시예 2
단계 1
반응 플라스크에 4-하이드록시벤조산(90 그램(g), 0.65 몰(mol)), 에틸 에테르(1000mL) 및 p-톨루엔설폰산(2g)을 첨가하였다. 생성된 현탁액을 실온에서 교반하였다. 혼합물에 3,4-다이하이드로-2H-피란(DHP)(66g, 0.8mol)을 첨가하였다. 현탁액은 DHP의 첨가 후 바로 투명해졌고, 백색 결정성 침전물이 형성되었다. 이어서, 혼합물을 실온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 생성된 침전물을 진공 여과에 의해 수집하고, 에틸 에테르로 세척하였다. 백색 결정을 생성물(90g)로서 회수하였다. NMR은 생성물이 4-(테트라하이드로-2H-피란-2-일옥시)벤조산과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 2
반응 플라스크에 단계 1로부터의 4-(테트라하이드로-2H-피란-2-일옥시)벤조산(17g), 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페놀(15.1g), 다이사이클로헥실카보다이이미드(DCC)(15.7g), 4-다이메틸아미노피리딘(DMAP)(0.8g) 및 메틸렌 클로라이드(100ml)를 첨가하였다. 생성된 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 생성된 고체 부생성물을 여과 제거하였다. 용액을 농축하고, 메탄올(100ml), 1,2-다이클로로에테인(100ml) 및 피리딘 p-톨루엔설폰에이트(PPTS)(2g)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 가열하여 환류시키고, 환류 온도에서 6시간 동안 유지하였다. 용액을 제거하고, 생성물을 에틸렌 아세테이드/헥세인(2/8 v/v)를 사용하는 실리카 컬럼 분리에 의해 정제하였다. 흰 고체를 생성물(16g)로 수득하였다. NMR은 생성물이 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페닐-4-하이드록시벤조에이트와 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 3
반응 플라스크에 단계 2의 생성물(4.98g), 폴리카프로락톤 다이올(2.6g, 알드리치(Aldrich) 카탈로그 제 189405 번), 트라이페닐 포스핀(3.86g), THF(40ml) 및 다이아이소프로필 아조다이카복실레이트(2.98g)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 에틸 아세테이트 헥세인 혼합물을 사용하는 실리카 겔 플래시 컬럼 분리를 사용하여 생성물의 주요한 성분을 수집하였다. 흰 고체를 생성물(3.2g)으로 회수하였다. NMR은 생성물이, 각각의 n이 2.2의 평균 분포를 갖는 2,2'-비스(6-(6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)펜옥시카보닐)펜옥시)헥세인오일옥시)-6-헥세인오일옥시)다이에틸에테르와 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
실시예 3
단계 1
피리딘(110ml) 및 하이드로퀴논(33.2g)의 혼합물을 포함하는 반응 플라스크에 4-노닐벤조일 클로라이드(15g)을 서서히 첨가하고, 생성된 혼합물은 4시간 동안 교반하고, 물(3L)에 붓고, 12N HCl을 서서히 첨가하여 pH를 약 3으로 조정하였다. 생성된 용액을 헥세인(200ml)로 추출하였다. 생성된 헥세인 용액을 물로 세척하고, 건조하고, 농축시켰다. 메탄올(100ml)를 첨가하고, 형성된 원치않는 고체 부생성물은 여과 제거하였다. 메탄올 용액을 수집하고, 농축하고, 건조시켰다. 백색 고체(17g)을 생성물로 수득하였다. NMR은 생성물이 4-하이드록시페닐 4-노닐벤조에이트와 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 2
반응 플라스크에 단계 1의 4-하이드록시페닐 4-노닐벤조에이트(9.22g), 실시예 1의 단계 5의 4-(6-(테트라하이드로-2H-피란-2-일옥시)헥실옥시)벤조산(7.94g), N, N'-다이사이클로헥실카보다이이미드(6.1g), 4-다이메틸아미노피리딘(0.3g) 및 메틸렌 클로라이드(100ml)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 형성된 고체 부생성물을 여과 제거하였다. 생성된 용액을 고체가 형성되기 시작할때까지 농축하였다. 메탄올(100ml)를 생성물의 추가적 결정화를 위해 첨가하였다. 백색 결정을 진공 여과로 수집하고, 건조시켰다(13.41g). NMR은 생성물이 4-((노닐벤조일)옥시)페닐 4-((6-((테트라하이드로-2H-피란-2-일)옥시)헥실)옥시)벤조에이트와 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 3
반응 플라스크에 단계 2의 생성물(13.41g), 메탄올(80ml), 클로로폼(200ml) 및 피리디늄 p-톨루엔설포네이트(0.52g)을 첨가하였다. 혼합물을 6시간 동안 환류한 후에, 농축시켰다. 메탄올(200ml)를 첨가하였다. 생성된 흰 고체(11g)을 생성물로서 수집하였다. NMR은 생성물이 4-((4-((6-하이드록시헥실)옥시)벤조일)옥시)페닐-4-노닐벤조에이트와 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 4
반응 플라스크에 단계 3의 생성물(5.56g), 석신산 무수물(1.98g), DMAP(0.04g) 및 THF(100ml)를 첨가하였다. 혼합물을 4시간 동안 환류하고, 물(1L)에 부었다. 형성된 침전물을 수집하고, 에틸 아세테이트/헥세인(5/5 v/v)를 사용하는 실리카 컬럼 분리로 정제하였다. 생성된 흰 고체(5.77g)을 생성물로서 수득하였다. NMR은 생성물이 4-((6-(4-((4-((4-노닐벤조일)옥시)펜옥시)카보닐)펜옥시)헥실)옥시)-4-옥소뷰테인산과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
단계 5
반응 플라스크에 단계 4의 생성물(4g), 폴리(헥사메틸렌 카보네이트)다이올(1.7g Mn 860, 알드리치 카탈로그 제 461172 번), N,N'-다이사이클로헥실카보다이이미드(1.26g), 4-다이메틸아미노피리딘(0.06g) 및 메틸렌 클로라이드(20ml)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 형성된 고체 부생성물을 여과 제거하였다. 생성된 혼합물을 물(3L) 및 중탄산나트륨(10g)의 혼합물에 붓고, 24시간 동안 교반하였다. 메틸렌 클로라이드(200ml)를 첨가하였다. 분리된 유기 층을 수집하고, 황산마그네슘상에서 건조하고, 농축시켰다. 회수된 고체를 메탄올에서 2시간 동안 교반하였다. 흰 고체를 생성물(3g)로서 수집하고, 건조시켰다. NMR은 생성물이 1-{6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(4-(6-(4-(4-(4-노닐벤조일옥시)펜옥시카보닐)펜옥시)헥실옥시)-4-옥소뷰테인오일옥시)헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시}-4-{6-(4-(6-(4-(4-(4-노닐벤조일옥시)펜옥시카보닐)펜옥시)헥실옥시}뷰테인-1,4-다이온과 일치하는 구조를 가졌음을 나타내었다.
실시예 4 - 융점 및 액정 상 전이 온도의 측정
실시예 1 내지 3 각각의 샘플 약 0.1 내지 5 mg을 VWR 비스타 비젼(Vista Vision, 상표명) 현미경 슬라이드에 적용하였다. 피셔피니스트(FISHERFINEST, 등록상표) 프리미엄(Premium) 커버 글래스를 상기 샘플에 적용하였다. 얻어진 현미경 슬라이드를 인스텍(INSTEC, 등록상표) HCS302 고온 스테이지 상에 놓고, 이를 올림푸스(OLYMPUS, 등록상표) BX51 편광 현미경의 샘플 스테이지 상에 설치하되, 샘플 스폿이 현미경의 광학 경로 내에 있도록 하였다. 또한, 상기 현미경에는 인스텍(등록상표) STC200 온도 조절기를 설치하여 고온 스테이지의 온도가 조절되도록 하고, 다이아그노스틱 이스트루먼츠(DIAGNOSTIC INSTRUMENTS) 11.2 컬러 모자이크(Color Mosaic) 카메라를 설치하여 컴퓨터 디스플레이로부터 상 전이가 관찰될 수 있도록 하였다. 25℃에서 출발하여 1℃/분의 속도로 가열하는 동안 샘플을 관찰함으로써 비액정 물질의 융점 및 액정 물질의 상 전이 온도를 측정하였다. 달리 언급되지 않는 한, 25℃ 미만의 융점 및 상(phase)은 측정하지 않았다. 몇몇 경우에는, 샘플을, 이것이 등방성 상에 도달할 때까지 가열한 후 1℃/분으로 냉각하여, 표 2에 나타낸 바와 같이 냉각 공정 동안의 상 전이온도를 결정하였다. 액정의 상은 상기 가열 및 냉각 공정 중에 나타난 텍스쳐(texture)에 따라 결정하였다. 표 2에 열거된 상이한 액정 상의 확인에는 문헌[Textures of Crystals by Dietrich Demus and Lothar Richter, published by Verlag Chemie, Weinheim & New York in 1978]을 이용하였다.
[표 2] 상 전이 온도 데이터
Figure pct00026
표에는 다음 약어가 사용되었다: N은 네마틱 상을 나타내고, I는 등방성 상을 나타내고, K는 결정질 구조를 나타내고, "유리"는 정렬된 구조를 갖지 않는 비정질 상태를 나타낸다. 모든 숫자는, 인접하여 기재되어 있는 약어의 상(phase)이 발생한 온도(단위: ℃)를 나타내는 것이다. 측정된 각각의 상은 //로 분리되어 있는데, 이는 표에 열거된 다음 온도 또는 온도 범위까지 그 상이 연장되었음을 의미한다. 달리 언급되지 않는 한, 샘플의 상 관찰은 실온(25℃)에서 시작하여 그 다음의 상 전이 온도를 기록하였다.
본 명세서는 본 발명의 분명한 이해와 관련된 발명의 양태를 나타낸 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서를 간소화하기 위해, 당해 분야의 통상의 기술자에게 분명하며 따라서 본 발명의 더 나은 이해에 도움이 되지 않을 본 발명의 특정 양태는 제시하지 않았다. 비록 본 발명이 특정 실시양태와 관련하여 기재하고 있지만, 본 발명은 개시된 특정 실시양태들에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 발명의 진의 및 범주내에 있는 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 하기 구조 중 하나로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
    Figure pct00027

    또는
    Figure pct00028

    상기 식에서,
    a) 각각의 X는 독립적으로,
    i) R 기,
    ii) ―(L)y-R로 표시되는 기,
    iii) ―(L)-R로 표시되는 기,
    iv)
    Figure pct00029
    로 표시되는 기, 또는
    v) ―(L)y-P로 표시되는 기
    이고;
    b) 각각의 P는 독립적으로 수소, 아릴, 알킬, 알콕시, 알킬알콕시, 알콕시알콕시, 폴리알킬에테르, (C1-C6)알킬(C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬, 폴리에틸렌옥시 및 폴리프로필렌옥시로부터 선택되고;
    c) 각각의 L은 동일하거나 상이하고, 독립적으로, 아릴렌, (C1-C30)알킬렌, (C1-C30)알킬렌카보닐옥시, (C1-C30)알킬렌아미노, (C1-C30)알킬렌옥시, (C1-C30)퍼플루오로알킬렌, (C1-C30)퍼플루오로알킬렌옥시, (C1-C30)알킬렌실릴, (C1-C30)다이알킬렌실록실, (C1-C30)알킬렌카보닐, (C1-C30)알킬렌옥시카보닐, (C1-C30)알킬렌카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐옥시, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌유레아, (C1-C30)알킬렌싸이오카보닐아미노, (C1-C30)알킬렌아미노카보닐싸이오, (C2-C30)알켄일렌, (C1-C30)싸이오알킬렌, (C1-C30)알킬렌설폰 또는 (C1-C30)알킬렌설폭사이드로부터 독립적으로 선택된 다치환, 일치환, 비치환 또는 분지된 스페이서, 및 단일 결합으로부터 각각 선택되고, 이때 각각의 치환체는 (C1-C5)알킬, (C1-C5)알콕시, 플루오로, 클로로, 브로모, 사이아노, (C1-C5)알칸오에이트 에스터, 아이소사이아네이토, 싸이오아이소사이아네이토 및 페닐로부터 독립적으로 선택되고;
    d) R 기는 수소, C1-C18 알킬, C1-C18 알콕시, C1-C18 알콕시카보닐, C3-C10 사이클로알킬, C3-C10 사이클로알콕시, 폴리(C1-C18 알콕시), 및 비치환되거나, 사이아노, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 C1-C18 알콕시로 치환되거나, 플루오로, 클로로 또는 브로모로 다치환된 직쇄 또는 분지된 C1-C18 알킬 기로부터 선택되고;
    e) 메소겐-1 및 메소겐-2 기는 각각 독립적으로 강성(rigid)의 곧은 막대형(straight rod-like) 액정 기, 강성의 굽은 막대형 액정 기 또는 강성의 디스크형 액정 기이고;
    w는 1 내지 26의 정수이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1 또는 2이고, 단,
    (i) X 기가 R로 표시되는 경우, w는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
    (ii) X 기가 ―(L)y-R로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고;
    (iii) X 기가 ―(L)w-R로 표시되는 경우, w는 3 내지 26의 정수이고, z는 2이고;
    (iv) X 기가
    Figure pct00030
    로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, 단 ―(L)y-는 단일 결합과는 상이한 2개 이상의 L 기를 포함하고, z는 1이고;
    (v) X 기가 ―(L)y-P로 표시되는 경우, w는 1이고, y는 2 내지 25의 정수이고, z는 1이고, ―(L)y-는 메소겐과 P 사이에 25개 이상의 결합으로 된 선형 시퀀스(sequence)를 포함한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    메소겐-1 및 메소겐-2 기가 독립적으로 하기로 표시되는 구조를 갖는, 메소겐-함유 화합물:
    ― [S1]c -[G1 ―[S2]d ]d' -[G2 ―[S3]e ]e' -[G3 ―[S4]f ]f' ―S5 ―
    상기 식에서,
    (i) 각각의 G1, G2 및 G3은, 비치환 또는 치환된 방향족 기, 비치환 또는 치환된 지환족 기, 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릭 기, 및 이들의 혼합기로부터 선택된 2가 기로부터 각각 독립적으로 선택되고, 이때 치환체는 싸이올, 하이드록시(C1-C18)알킬, 아이소사이아네이토(C1-C18)알킬, 아크릴로일옥시, 아크릴로일옥시(C1-C18)알킬, 할로겐, C1-C18 알콕시, 폴리(C1-C18 알콕시), 아미노, 아미노(C1-C18)알킬렌, C1-C18 알킬아미노, 다이-(C1-C18)알킬아미노, C1-C18 알킬, C2-C18 알켄일, C2-C18 알카인일, C1-C18 알킬(C1-C18)알콕시, C1-C18 알콕시카보닐, C1-C18 알킬카보닐, C1-C18 알킬옥시카보닐옥시, 아릴옥시카보닐옥시, 퍼플루오로(C1-C18)알킬아미노, 다이-(퍼플루오로(C1-C18)알킬)아미노, C1-C18 아세틸, C3-C10 사이클로알킬, C3-C10 사이클로알콕시, 아이소사이아네이토, 아미도, 사이아노, 나이트로, 직쇄 또는 분지된 C1-C18 알킬 기, 및 화학식 -M(T)(t-1) 및 -M(OT)(t-1) 중 하나를 포함하는 기로부터 선택되고, 이때 상기 직쇄 또는 분지된 C1-C18 알킬 기는 사이아노, 할로 또는 C1-C18 알콕시로 일치환되거나, 할로로 다치환되고, 상기 화학식에서 M은 알루미늄, 안티몬, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄 및 규소로부터 선택되고, T는 유기작용성 라디칼, 유기작용성 탄화수소 라디칼, 지방족 탄화수소 라디칼 및 방향족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, t는 M의 원자가이고;
    (ii) c, d, e 및 f는 각각 독립적으로 0 내지 20(포함)의 정수로부터 선택되고, d', e' 및 f'는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수로부터 선택되고, 단 d' + e' + f'의 합계는 2 이상이고; 각각의 S1, S2, S3, S4 및 S5는 각각 독립적으로 하기 (A) 내지 (C)로부터 선택된 스페이서 단위로부터 선택되고:
    (A) -(CH2)g-, -(CF2)h-, -Si(CH2)g- 또는 -(Si(CH3)2O)h-(이때, g는 각각 독립적으로 1 내지 20으로부터 선택되고, h는 1 내지 16(포함)의 정수임);
    (B) -N(Z)-, -C(Z)=C(Z)-, -C(Z)=N-, -C(Z')2-C(Z')2- 또는 단일 결합(이때, Z는 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 사이클로알킬 및 아릴로부터 선택되고, Z'는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, 사이클로알킬 및 아릴로부터 선택됨); 또는
    (C) -O-, -C(O)-, -C≡C-, -N=N-, -S-, -S(O)-, -S(O)(O)-, -(O)S(O)O-, O(O)S(O)O-, 또는 직쇄 또는 분지된 C1-C24 알킬렌 잔기(이때, 상기 C1-C24 알킬렌 잔기는 비치환되거나, 사이아노 또는 할로로 일치환되거나, 할로로 다치환됨);
    단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결되는 경우, 상기 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접 연결되지 않도록 연결되고, S1 및 S5가 또 다른 기에 연결되는 경우, 이들은 2개의 헤테로원자가 서로 직접 연결되지 않도록 연결된다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기의 화합물의 군으로부터 선택된 메소겐-함유 화합물:
    a) 1-{3-(4-(3-(4-(6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페녹시카보닐)페녹시)헥실옥시)-4-옥소부타노일옥시)프로필옥시)벤조일옥시)프로필옥시}-4-{6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페녹시카보닐)페녹시)헥실옥시)부탄-1,4-다이온;
    b) 2,2'-비스(6-(6-(4-(4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)페녹시카보닐)페녹시)헥사노일옥시)-6-헥사노일옥시)다이에틸에테르; 및
    c) 1-{6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(4-(6-(4-(4-(4-노닐펜조일옥시)페녹시카보닐)페녹시)헥실옥시)-4-옥소부타노일옥시)헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시)-6-카보닐옥시헥실옥시}-4-{6-(4-(6-(4-(4-(4-노닐벤조일옥시)페녹시카보닐)페녹시)헥실옥시}부탄-1,4-다이온.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화합물이 액정 화합물인, 메소겐-함유 화합물.
  5. 제 1 항에 따른 메소겐-함유 화합물을 포함하는 공중합체 조성물.
  6. 제 1 항에 따른 메소겐-함유 화합물을 포함하는 중합체 조성물.
  7. 제 1 항에 따른 메소겐-함유 화합물; 및
    임의적으로, 액정 중합체
    를 포함하는 액정 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정 중합체가 존재하고,
    상기 액정 중합체가, 상기 메소겐-함유 화합물을 포함하는 블록 또는 비블록 공중합체인, 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    광변색성(photochromic) 화합물, 이색성(dichroic) 화합물, 광변색성-이색성 화합물, 감광성 물질, 비감광성 물질 및 하나 이상의 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함하고, 이때 상기 하나 이상의 첨가제는 액정, 액정 특성 조절 첨가제, 비선형 광학 물질, 염료, 배열 촉진제, 운동성 향상제(kinetic enhancer), 광 개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 소거제, 커플링제, 틸트 조절 첨가제, 블록 또는 비블록 중합체성 물질, 및 접착 촉진제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    하나 이상의 광변색성 화합물 또는 광변색성-이색성 화합물이, 인데노-융합된 나프토피란, 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 스피로플루오로에노[1,2-b]피란, 페난트로피란, 퀴놀리노피란, 플루오로안테노피란, 스피로피란, 벤즈옥사진, 나프트옥사진, 스피로(인돌린)나프트옥사진, 스피로(인돌린)피리도벤즈옥사진, 스피로(인돌린)플루오란텐옥사진, 스피로(인돌린)퀴녹사진, 펄자이드(fulgide), 펄지마이드(fulgimide), 다이아릴에텐, 다이아릴알킬에텐, 다이아릴알켄일에텐, 비-열 가역적(non-thermally reversible) 광변색성 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  11. 제 1 항에 따른 메소겐-함유 화합물 포함하는 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    기재; 및
    상기 기재의 적어도 일부 상의, 상기 메소겐-함유 화합물을 포함하는 적어도 부분적인 층
    을 포함하는 광학 요소인 제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적인 층이, 그의 적어도 일부를 자기장, 전기장, 선형 편광된 복사선 및 전단력 중 하나 이상에 노출시킴으로써 적어도 부분적으로 배열되는, 광학 요소.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적인 층이, 적어도 화학선에 반응하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭되고 열 에너지에 반응하여 상기 제 1 상태로 복원되도록 구성된, 광학 요소.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적인 층이, 상기 제 1 상태 및 제 2 상태 중 하나 이상에서 적어도 투과된 복사선을 선형적으로 편광시키도록 구성된, 광학 요소.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적인 층이, 네마틱 상, 스멕틱 상 또는 카이랄 네마틱 상 중 하나 이상을 갖는 액정 상을 포함하는, 광학 요소.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학 요소가, 안과 요소(ophthalmic element), 디스플레이 요소, 윈도우, 미러(mirror), 및 능동 및 수동 액정 셀 요소로부터 선택되는, 광학 요소.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 안과 요소가, 교정 렌즈, 비교정 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈 및 바이저로부터 선택된, 광학 요소.
  19. 제 11 항에 있어서,
    제 1 표면을 갖는 제 1 기재;
    상기 제 1 기재의 상기 제 1 표면과 대향하고 그로부터 이격되어 영역을 획정하는(define) 제 2 표면을 갖는 제 2 기재; 및
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면에 의해 획정된 상기 영역 내에 위치하는 상기 메소겐-함유 화합물
    을 포함하는 액정 셀인 제품.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재 중 하나 이상의 표면의 적어도 일부에 접속된 선형 편광층, 원형 편광층, 타원형 편광층, 광변색층, 반사층, 착색된(tinted) 층, 지연층 및 광각(wide-angle) 시야층으로부터 선택된 적어도 부분적인 층을 추가로 포함하는 액정 셀.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 셀이 복수의 영역 또는 구획을 포함하는 픽셀화된 셀인, 액정 셀.
  22. 제 1 항의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배합하는 단계,
    상기 액정 조성물로 기재의 적어도 일부를 코팅하는 단계;
    코팅 중의 상기 액정 조성물의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 배열시키는 단계; 및
    액정 코팅층을 경화시키는 단계
    을 포함하는, 안과 요소의 제조 방법.
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