KR20170126869A - 액정성 화합물, 액정 조성물, 액정 내포 복합 재료 및 이들을 사용한 액정 표시 소자 - Google Patents

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야스유키 사사다
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제이엔씨 주식회사
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Abstract

원하는 물성을 유지하면서 또한 다른 바이메소겐 화합물이나 종래 액정 표시 소자에 사용되고 있는 액정성 화합물, 액정 조성물, 키랄 도판트, 산화 방지제나 자외선 흡수제를 비롯한 첨가제, 중합성 액정 화합물에 대하여 높은 용해성을 가지는 바이메소겐 화합물을 제공한다.
식(1)으로 표시되는 화합물, 상기 화합물을 포함하는 액정 조성물, 상기 액정 조성물로부터 얻어지는 액정 내포 복합 섬유 및 상기 액정 내포 복합 섬유로부터 얻어지는 액정 표시 소자.
Figure pct00104

식(1)에 있어서, MG1 및 MG2는 각각 독립적으로 메소겐기이며; Za 및 Zb는 독립적으로, 예를 들면, 탄소수 1∼4의 알킬렌이며; Sp는 식(sp-1)으로 표시되는 아키랄 구조를 가지고,
Figure pct00105

식(sp-1)에 있어서, α는 각각 독립적으로 예를 들면, 탄소수 1∼20의 직쇄의 알킬렌이며;
X는 식(I), 식(II) 또는 식(III)으로 표시되고
Figure pct00106

식(I)에 있어서 Ra는 탄소수 1∼10의 알킬이며; 식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 예를 들면, 탄소수 1∼10의 알킬이며; 식(III)에 있어서 Q는, 예를 들면, 산소 원자이다.

Description

액정성 화합물, 액정 조성물, 액정 내포 복합 재료 및 이들을 사용한 액정 표시 소자
본 발명은, 바이메소겐 액정 화합물, 액정 조성물, 액정 복합체 및 액정 표시 소자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 바이메소겐 액정 화합물, 상기 화합물을 함유하고, 네마틱상(nematic phase), 콜레스테릭을 가지는 액정 조성물, 상기 액정 조성물을 포함하는 복합 재료 및 상기 조성물 또는 복합 재료를 포함하는 액정 표시 소자, 특히 플렉소 일렉트릭(flexo-electric) 효과를 이용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 패널, 액정 화면 모듈 등으로 대표되는 액정 표시 소자는, 액정성 화합물이 가지는 유전율 이방성, 광학적 이방성 등을 이용한 소자다. 이 액정 표시 소자의 동작 모드로서는, PC(phase change) 모드, TN(twisted nematic) 모드, STN(super twisted nematic) 모드, BTN(bistable twisted nematic) 모드, ECB(electrically controlled birefringence) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드, IPS(in-plane switching) 모드, VA(vertical alig㎚ent) 모드, MVA(multi-domain vertical alig㎚ent) 모드, PSA(polymer sustained alig㎚ent) 등의 다양한 모드가 알려져 있다.
이러한 디스플레이에 더하여, 비교적 짧은 피치를 가지는 콜레스테릭 액정을 사용하는 새로운 표시 모드로서, 「플렉소 일렉트릭(flexo-electric)」 효과를 이용하는 디스플레이로서 제안되어 있다. 이 디스플레이에 있어서, 콜레스테릭 액정은, 「기판에 대하여 나선 축이 평행하면서 균일하게 배향하고 있는 나선 구조」 배치(Uniformed Lying Helix; ULH)로 배향하고 있으며, 이 표시 모드의 명칭으로서도 사용되고 있다. 그러나, 이 모드에 있어서는, 예를 들면, 균일한 배향을 얻는 것이 어려우며, 구동 전압이 높은, 콘트라스트비가 충분하지 않고, 전기 광학적인 히스테리시스(hysteresis)를 가지는 등, 해결해야 할 몇 가지 문제점이 있다.
마찬가지로 피치가 짧은 콜레스테릭 액정을 가지는 표시 모드, 「기판에 대하여 나선 축이 수직이면서 균일하게 배향하고 있는 나선 구조」(Uniformed Standing Helix: USH) 모드는, 넓은 시야각을 제공하는 다른 표시 모드(예를 들면, IPS, VA 모드)와 비교하여 우수한 흑색 레벨을 나타낼 수 있으므로, IPS에 대신하는 표시 방식으로서 제안되고 있다.
USH 모드나 ULH 모드에 있어서 바이메소겐 액정 재료를 사용하고, 플렉소 일렉트릭 효과에 의해 전기 광학적으로 응답시키는 것에 대하여 제안되어 있다.
예를 들면, 영국 특허 제2356629호(특허 문헌1)에서는, 바이메소겐 화합물을 사용한 플렉소 일렉트릭 효과를 이용한 표시 소자에 대하여 나타내고 있다. 이 표시 소자에 있어서, 바이메소겐 화합물은 통상의 모노메소겐 화합물보다 몇 가지 이점을 나타내고, 더욱 높은 플렉소 일렉트릭 계수를 예로 들 수 있고, 단위 전계당의 틸트각은 최대이며, 종래의 메소겐 화합물보다 1자리수 더 커진다. 바이메소겐 화합물을 분자 설계함으로써, 나선이 풀리는 것을 저감시키는 유전(誘電) 커플링을 최소로 할 수 있고, 한편으로는, 보다 빠른 스위칭 및 보다 낮은 전계를 가능하게 하는 플렉소 일렉트릭 응답을 최대로 할 수 있다.
일본공개특허 평 10-237004호(특허 문헌 2)에는, 예를 들면, 화합물(I)과 같은 알킬렌디옥시 화합물류를 포함하는 2,3-디플루오로페닐렌기를 가지는 바이메소겐 화합물이 개시되어 있다.
Figure pct00001
또한 비특허문헌 5에는, 예를 들면, 화합물(II)와 같은 알킬렌디옥시화합물류를 포함하는 시아노비페닐 구조를 가지는 바이메소겐 화합물이 개시되어 있다.
Figure pct00002
영국 특허 제2356629호 일본공개특허 평 10-237004호
Chandrasekhar, 「Liquid Crystals」, 제2판, Cambridge University Press(1992) P. G. deGennes들, 「The Physics of Liquid Crystals」, 제2판, Oxford Science Publications(1995) R. B. Meyer and J. S. Patel, Phys. Rev. Lett.58(15), 1538(1987) P. Rudquist et. al., Liq. Cryst.23(4), 503(1997) H. J. Coles et. al., J. Mater. Chem.11, 2709(2001)
이러한 바이메소겐 화합물의 단점으로서, 다른 액정성 화합물에 대한 용해성이 뒤떨어지는 점이 있었다. 예를 들면, 전술한 화합물(II)은 바이메소겐 액정 화합물을 포함하여 다른 액정 화합물이나 액정 조성물에 대한 용해성은 대단히 낮다. 현재 시점에서 단일 화합물로는 상기한 특성을 모두 만족시키는 액정 물질은 없으며, 수 종∼2십몇 종의 액정성 화합물을 혼합한 액정 조성물을, 액정 표시 소자에 사용하고 있는 것이 현재의 실정인 점을 고려하면, 원하는 물성을 유지하면서 동시에 다른 바이메소겐 화합물이나 종래 액정 표시 소자에 사용되고 있는 액정성 화합물, 액정 조성물, 키랄 도판트, 산화 방지제나 자외선 흡수제를 비롯한 첨가제, 중합성 액정 화합물에 대하여 높은 용해성을 가지는 바이메소겐 화합물이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술의 결점을 해소하고, 유전율 이방성값이나 굴절율 이방성값 등, 액정 표시 소자에 사용할 경우에 필요한 여러가지 물성값을 손상시키지 않고, 다른 액정 화합물이나 첨가제, 중합성 화합물에 대하여 높은 상용성(相溶性)을 가지는 바이메소겐 액정 화합물을 제공하는 것, 상기 화합물을 함유함으로써, 우수한 물성값을 발현하는 액정 조성물을 제공하는 것, 그 액정성 조성물을 함유하는 액정 복합 재료를 제공하는 것, 및 이 액정 조성물, 액정 복합 재료를 사용한 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 하기 구성을 가지는 바이메소겐 액정 화합물에 의해 본 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명의 구성은, 하기와 같다.
[1] 식(1)으로 표시되는 화합물.
Figure pct00003
식(1)에 있어서, MG1 및 MG2는 각각 독립적으로 메소겐기이며;
Za 및 Zb는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Za 및 Zb에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
Sp는 식(sp-1)으로 표시되는 아키랄 구조를 가지고,
Figure pct00004
식(sp-1)에 있어서, α는 각각 독립적으로 탄소수 1∼20의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X는 식(I), 식(II) 또는 식(III)으로 표시되고
Figure pct00005
식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Ra에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Rb 및 Rc에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 유황 원자 또는 탄소수 1∼10의 알킬리덴이며, 이 Q에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
[2] 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 식(IV)으로 표시되는, [1]에 기재된 화합물.
Figure pct00006
식(IV)에 있어서 Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼20의 직쇄 알킬이며, 이 Rd에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; A1, A2, A3 및 A4는 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 환에 있어서, 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -CH=N-으로 치환될 수도 있고, 그리고 이 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF3, -OCHF2, 또는 -OCH2F로 치환될 수도 있고;
Z1, Z2, Z3, 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Z1, Z2, Z3, 및 Z4에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 그리고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
m, n, q 및 r은 독립적으로, 0 또는 1이며, m, n, q, 및 r의 합은, 2, 3 또는 4이다.)
[3] 식(IV)에 있어서 Rd는 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼10의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼9의 직쇄 알콕시, 탄소수 2∼9의 직쇄 알콕시알킬, 탄소수 3∼9의 직쇄 알케닐옥시, 탄소수 1∼10의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼9의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼10의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
A1, A2, A3 및 A4가 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3 또는 -CHF2로 치환될 수도 있고;
Z1, Z2, 및 Z4가 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2-, -SiH2CH2-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3- 또는 -(CH2)4-인, [2]에 기재된 화합물.
[4] 식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2- 또는 -SiH2CH2-이며;
식(sp-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 탄소수 1∼5의 알킬리덴인, [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 화합물.
[5] 식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, 또는 -C≡C-이며;
식(SP-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄의 알킬렌이며;
식(I)에 있어서 Ra는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐 또는 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 또는 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자 또는 탄소수 1∼3의 알킬리덴인, [4]에 기재된 화합물.
[6] 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 식(IV-1)으로 표시되는, [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 화합물.
Figure pct00007
Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소, 탄소수 1∼6의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼6의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼5의 직쇄 알콕시, 탄소수 1∼6의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼5의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼6의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
A11 및 A31은 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며;
Y21, Y22, Y23, Y41, Y42, 및 Y43이 독립적으로 수소, 불소, -CF3 또는 -CF2H이며;
Z11, Z21, Z31, 및 Z41이 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며;
s, t, u 및 V는 독립적으로, 0, 1 또는 2이며, s, t 및 u의 합은 2, 3 또는 4이되, t는 반드시 1이다.) 그리고, s, t, u 및 V 중 어느 하나가 2일 때, 복수의 환 구조는 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 되며, 또한 복수의 Z11, Z21, Z31, 및 Z41은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 된다.
[7] 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 식(IV-1-1-1)∼식(IV-1-1-55)으로 표시되는, [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 화합물.
Figure pct00008
Figure pct00009
식(IV-1-1-1)∼식(IV-1-1-55)에 있어서, Rd는 독립적으로 -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, -CF3, -CF2H, -OCF3 또는, -C2F5이며; Z11, Z21 및 Z31은 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CF2O-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며, 또한 복수의 Z11은, Z21, Z31은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 된다.
[8] 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 식(IV-1-2-1)∼식(IV-1-2-30)으로 표시되는 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 화합물.
Figure pct00010
식(IV-1-2-1)∼식(IV-1-2-30)에 있어서 Rd는 독립적으로, 탄소수 1∼6의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼6의 직쇄 알케닐, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 알콕시이며; Z11, Z21 및 Z31이 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며, 또한 복수의 Z11, Z21, 및 Z31은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 된다.
[9] 청구항 1∼8 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는 액정 조성물.
[10] [1]∼[8] 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 적어도 2종류 함유하는, 액정 조성물.
[11] 식(cp-1)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는, [10]에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00011
R31 및 R32는, 각각 독립적으로 불소, 염소, -CN, -NCS, -SF5 또는 탄소수 1∼20의 알킬이며, 이 알킬에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; MG31 및 MG32는 각각 독립적으로 메소겐기이며; Z3a, Z3b는 각각 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CH=CH-, -CH=CHCOO-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- 또는 단결합이며; Sp3은, 4∼40 개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄의 스페이서 기이며, 적어도 하나의 -CH2기는, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -OCO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환되어 있어도 된다.
[12] 광학 활성 화합물 및 중합 가능한 화합물로부터 선택되는 적어도 1개를 더 함유하는, [9]∼[11] 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
[13] 산화 방지제 및 자외선 흡수제로부터 선택되는 적어도 1개를 더 함유하는, [9]∼[12] 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
[14] [9]∼[13] 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 코어(core) 성분으로 하는, 쉬스코어(sheath-core)형의 액정 내포 복합 섬유.
[15] [14]에 기재된 액정 내포 복합 섬유를 1축 배열시켜 형성되어 있는, 액정 함유 섬유 집합체.
[16] [14]에 기재된 액정 내포 복합 섬유 또는 [15]에 기재된 액정 내포 섬유 집합체와 바인더로 구성되는, 액정 함유 섬유 복합체.
[17] [9]∼[13] 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물, [14]에 기재된 액정 함유 복합 섬유, [15]에 기재된 액정 함유 복합 섬유 집합체, 또는 [16]에 기재된 액정 함유 섬유 복합체를 구비하는, 액정 표시 소자.
[18] 플렉소 일렉트릭 장치인, [17]에 기재된 액정 표시 소자.
본 발명에 의하면, 적절한 물성값을 발현하고, 또한 액정 화합물이나 액정 조성물, 그 외 바이메소겐 화합물에 대하여 높은 용해성을 나타내고, 바이메소겐 액정성 화합물, 상기 화합물을 함유함으로써, 다양한 표시 방식에 있어서 고속 응답이나 저전압 구동을 가능하게 하는 액정 조성물, 이 액정 조성물을 함유하는 복합 섬유 집합체나 복합체 및 이 액정 조성물, 복합 섬유 집합체, 복합체를 사용한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에서 사용되는 액정 내포 복합 섬유(10)의 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 액정 표시 소자(100)의 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 ULH형의 액정 표시 소자에서의 (a) 액정 내포 복합 섬유 및 (b) 복합 섬유 집합체의 개념도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바이메소겐 화합물, 상기 화합물을 함유하는 액정 조성물, 및 상기 조성물이나 그것을 포함하는 복합 섬유 집합체, 복합체로 이루어지는 액정 표시 소자에 대하여 설명한다.
본 명세서에서의 용어의 사용법은, 하기와 같다. 「액정성 화합물」은, 네마틱상 또는 스멕틱상 등의 액정상을 가지는 화합물, 및 액정상을 가지고 있지 않지만 액정 조성물의 성분으로서 유용한 화합물의 총칭이다. 「액정 복합 섬유」는, 액정 조성물을 내포한 복합 섬유이며, 액정 조성물을 코어 성분으로 하는 쉬스코어형의 복합 섬유이다. 「액정 복합 섬유 집합체」는, 액정 조성물을 내포한 복합 섬유를 1축 배열시켜 형성한 복합 섬유 집합체이다. 「액정 함유 섬유 복합체」는, 액정 복합 섬유 사이에 바인더를 충전시킨 복합물이다. 「액정 표시 소자」는, 액정 표시 패널, 액정 화면 필름 및 액정 화면 모듈의 총칭이다. 「액정 표시 소자」를 「소자」로 약칭하는 경우가 있다.
네마틱상의 상한 온도는, 네마틱상-등방상의 상전이 온도이며, 간단히 「상한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 네마틱상의 하한 온도는, 네마틱상-결정상의 상전이 온도이며, 간단히 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.
식(1)으로 표시되는 화합물(1은 식 번호를 나타낸다.)을, 화합물(1)로 약칭하는 경우가 있다. 각 식의 설명에 있어서, B1 및 E1 등의 기호는, 각각 환 B1 및 환 E1 등에 대응한다.
「A 및/또는 B」의 표현은, 「A 및 B」의 선택과, 「A 또는 B」의 선택을 임의게 행할 수 있는 것을 의미한다. 예를 들면, 「Ra 및/또는 Rb가 알케닐일 때」는, 「Ra가 알케닐일 때」, 「Rb가 알케닐일 때」, 「Ra 및 Rb가 알케닐일 때」를 총칭하고 있다.
각 식의 설명에 있어서, 「적어도 하나의 …은 …로 치환될 수도 있고(는)」의 「적어도 하나의」는, 위치뿐만 아니라 개수에 대해서도 임의 것을 나타낸다. 예를 들면, 「적어도 하나의 A가, B, C 또는 D로 치환될 수도 있는」의 표현은, 임의의 A가 B로 치환되는 경우, 임의의 A가 C로 치환되는 경우, 및 임의의 A가 D로 치환되는 경우뿐만 아니라, 복수의 A가 B∼D 중 적어도 2개로 치환되는 경우도 포함한다.
예를 들면, 「알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있다」라는 경우에는, 무치환의 알킬 외에, 알콕시, 알콕시알킬, 알케닐, 알콕시알케닐, 알케닐옥시알킬이 포함된다.
구체예로서, 「알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있다」라는 구의 의미를, C4H9-에 있어서 나타내면, 예를 들면, C3H7O-, CH3-O-(CH2)2-, CH3-O-CH2-O-, H2C=CH-(CH2)2-, CH3-CH=CH-CH2-, CH2=CH-CH2-O-가 있다.
그리고, 본 발명에 있어서는, 화합물의 안정성을 고려하여, 연속하는 2개의 -CH2-가 -O-로 치환되어, -O-O- 등의 기가 되는 것은 바람직하지 않다(예를 들면, 산소와 산소가 인접한 CH3-O-O-CH2-보다, 산소와 산소가 인접하지 않는 CH3-O-CH2-O인 것이 바람직하다). 또한, 알킬에서의 말단의 -CH2-가 -O-로 치환되어 있어도 된다.
각 식의 설명에 있어서, 「플루오로알킬」이란, 알킬 중 적어도 하나의 수소가 불소로 치환된 기이며, 「폴리플루오로알킬」이란, 알킬 중 적어도 2개의 수소가 불소로 치환된 기이다. (폴리에틸렌)플루오로알콕시 및 (폴리에틸렌)플루오로알케닐에 대해서도, 동일하다.
[바이메소겐 화합물]
본 발명의 바이메소겐 화합물은, 식(1)으로 표시된다.
Figure pct00012
식(1)에 있어서, MG1 및 MG2는 각각 독립적으로 메소겐기이며;
Za 및 Zb는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Za 및 Zb에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
Sp는 식(sp-1)으로 표시되는 아키랄 구조를 가지고,
Figure pct00013
식(SP-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼20의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X는 식(I), 식(II) 또는 식(III)으로 표시되고
Figure pct00014
식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Ra에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Rb 및 Rc에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 유황 원자 또는 탄소수 1∼10의 알킬리덴이며, 이 Q에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 MG1 및 MG2는 환 구조를 가지고, 2환, 3환, 4환, 5환 또는 6환으로 구성되는 유기 잔기이다. 그리고, 나프탈렌환 등의 축합환은, 1환으로 계산한다. 이 환 구조는 직접 결합하고 있어도 되고 연결기를 통하여 결합되어 있어도 된다.
Za 및 Zb는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Za 및 Zb에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Za 및 Zb는, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3- 또는 -(CH2)4-이다. -CH=CH-과 같은 결합기의 2중 결합에 대한 입체 배치는 시스보다 트랜스가 바람직하다.
식(sp-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼20의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 α는 탄소수 1∼10의 알킬렌, 및 적어도 하나의 -CH2-가 모두 불소 원자로 치환된 1∼9의 폴리플루오로알킬렌이다. 알킬렌에 있어서 바람직한 탄소수는 2∼10, 더욱 바람직하게는 2∼8이다.
식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Ra에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Ra는, 하이드록실기, 탄소수 1∼10의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알콕시알킬, 알케닐옥시, 폴리플루오로알킬, 폴리플루오로알콕시, 또는 폴리플루오로알케닐이다. 이 기는 직쇄라도 환상 구조라도 상관없다. 분지보다 직쇄가 바람직하다. 더욱 바람직한 Ra는, 하이드록실기, 탄소수 1∼10의 말단 하이드록시알킬, 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 탄소수 1∼9의 알콕시, 알콕시알킬, 또는 알케닐옥시이다. 가장 바람직한 Ra는 하이드록실기, 탄소수 1∼3의 말단 하이드록시알킬, 알킬, 또는 탄소수 2∼6의 알케닐이다.
알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스 배치가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스 배치가 바람직하다.
구체적인 Ra는, 하이드록실기, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 7-하이드록시헵틸, 8-하이드록시옥틸, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -OCF3, -OCHF2, -OCH2F, -OCF2CF3, -OCF2CHF2, -OCF2CH2F, -OCF2CF2CF3, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, 또는 -(CH2)2CH=CF2이다.
더욱 바람직한 Ra는, 하이드록실, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 7-하이드록시헵틸, 8-하이드록시옥틸, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3 및 -CHFCF2CF3이다. 가장 바람직한 Ra는, 하이드록실, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 및 4-펜테닐-CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3 또는 -CF2CF3이다.
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Rb 및 Rc에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 염소, 탄소수 1∼10의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알콕시알킬, 알케닐옥시, 폴리플루오로알킬, 폴리플루오로알콕시, 또는 폴리플루오로알케닐이다. 이 기은 직쇄라도 분지라도 축합한 환상 구조라도 되지만, 분지보다 직쇄가 바람직하다. 또한 Rb 및 Rc끼리 연결되어 있어도 되며, 더욱 바람직한 Rb 및 Rc는, 탄소수 1∼10의 말단 하이드록시알킬, 알킬, 탄소수 2∼10의 알케닐, 탄소수 1∼9의 알콕시, 알콕시알킬, 또는 알케닐옥시이다. 가장 바람직한 Rb 및 Rc는 탄소수 1∼3의 말단 하이드록시알킬, 알킬, 또는 탄소수 2∼6알케닐이다.
알케닐에서의 -CH=CH-의 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스 배치가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스 배치가 바람직하다.
구체적인 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 염소, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 7-하이드록시헵틸, 8-하이드록시옥틸, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -OCF3, -OCHF2, -OCH2F, -OCF2CF3, -OCF2CHF2, -OCF2CH2F, -OCF2CF2CF3, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, 또는 -(CH2)2CH=CF2이다.
더욱 바람직한 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 7-하이드록시헵틸, 8-하이드록시옥틸, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3 및 -CHFCF2CF3이다. 가장 바람직한 Rb 및 Rc는, 불소, 하이드록시메틸, 2-하이드록시에틸, 3-하이드록시프로필, 4-하이드록시부틸, 5-하이드록시펜틸, 6-하이드록시헥실, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 및 4-펜테닐-CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3 또는 -CF2CF3이다.
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 유황 원자 또는 탄소수 1∼10의 알킬리덴이며, 이 Q에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Q는 산소 원자, 탄소수 1∼10의 알킬리덴, 탄소수 2∼10의 알콕시알킬리덴, 탄소수 3∼10의 알케닐알킬리덴, 탄소수 1∼10의 폴리플루오로알킬리덴, 및 탄소수 3∼10의 폴리플루오로알케닐알킬리덴이다. 이들 기는 분지보다 직쇄가 바람직하다. 더욱 바람직한 Q는, 산소 원자, 탄소수 1∼10의 말단 하이드록시알킬리덴, 알킬리덴, 탄소수 2∼10의 알케닐알킬리덴, 탄소수 1∼9의 폴리플루오로알킬리덴, 및 폴리플루오로알케닐알킬리덴이다. 가장 바람직한 Q는 산소 원자, 탄소수 1∼3의 말단 하이드록시알킬리덴, 알킬리덴, 또는 탄소수 1∼3의 폴리플루오로알킬리덴이다.
구체적인 Q는 산소 원자, 2-하이드록시에틸리덴, 3-하이드록시프로필리덴, 4-하이드록시부틸리덴, 5-하이드록시펜틸리덴, 6-하이드록시헥실리덴, 7-하이드록시헵틸리덴, 8-하이드록시옥틸리덴, 메틸리덴, 에틸리덴, 프로필리덴, 부틸리덴, 펜틸리덴, 헥실리덴, 헵틸리덴, 옥틸리덴, 2-프로페닐리덴, 2-부테닐리덴, 3-부테닐리덴, 2-펜테닐리덴, 3-펜테닐리덴, 4-펜테닐리덴, =CHF, =CF2, =CHCH2F, =CHCHF2, =CHCF2, =CFCF3, =CHCH2CH2F, =CHCH2CHF2, =CHCH2CF3, =CHCHFCF3, =CHCF2CF3, =CFCF2CF3, =CHCH2CH2CH2F, =CHCH2CH2CHF2, =CHCH2CH2CF3, =CHCH2CHFCF3, =CHCH2CF2CF3, =CHCHFCF2CF3, =CHCF2CF2CF3, =CFCF2CF2CF3, =CHCH=CHF, =CHCH=CF2, =CHCF=CF2, =CFCF=CF2, =CHCH=CHCH2F, =CHCH=CHCHF2, =CHCH=CHCF3, =CHCH=CFCF3, =CHCF=CFCF3, =CFCF=CFCF3, =CHCH2CH=CHF, =CHCH2CH=CF2, =CHCH2CF=CF2, =CHCHFCF=CF2, =CHCF2CF=CF2, =CFCF2CF=CF2, =CHCH=CHCH2CH2F, =CHCH=CHCH2CHF2, =CHCH=CHCH2CF3, =CHCH=CHCHFCF3, =CHCH=CHCF2CF3, =CHCH=CFCF2CF3, =CHCF=CFCF2CF3, =CFCF=CFCF2CF3, =CHCH2CH=CHCH2F, =CHCH2CH=CHCHF2, =CHCH2CH=CHCF3, =CHCH2CH=CFCF3, =CHCH2CF=CFCF3, =CHCHFCF=CFCF3, =CHCF2CF=CFCF3, =CFCF2CF=CFCF3, =CHCH2CH2CH=CHF, =CHCH2CH2CH=CF2, =CHCH2CH2CF=CF2, =CHCH2CHFCF=CF2, =CHCH2CF2CF=CF2, =CHCHFCF2CF=CF2, =CHCF2CF2CF=CF2, 또는 =CFCF2CF2CF=CF2이다.
더욱 바람직한 Q는 산소 원자, 2-하이드록시에틸리덴, 3-하이드록시프로필리덴, 4-하이드록시부틸리덴, 5-하이드록시펜틸리덴, 메틸리덴, 에틸리덴, 프로필리덴, 부틸리덴, 펜틸리덴, 2-프로페닐리덴, 2-부테닐리덴, 3-부테닐리덴, 2-펜테닐리덴, 3-펜테닐리덴, 4-펜테닐리덴, =CHF, =CF2, =CHCH2F, =CHCHF2, =CHCF2, =CFCF3, =CHCH2CH2F, =CHCH2CHF2, =CHCH2CF3, =CHCHFCF3, =CHCF2CF3, =CFCF2CF3, =CHCH2CH=CHF, =CHCH2CH=CF2, =CHCH2CF=CF2, =CHCHFCF=CF2, =CHCF2CF=CF2, =CFCF2CF=CF2, =CHCH2CH=CHCH2F, =CHCH2CH=CHCHF2, =CHCH2CH=CHCF3, =CHCH2CH=CFCF3, =CHCH2CF=CFCF3, =CHCHFCF=CFCF3, =CHCF2CF=CFCF3, =CFCF2CF=CFCF3, =CHCH2CH2CH=CHF, =CHCH2CH2CH=CF2, =CHCH2CH2CF=CF2, =CHCH2CHFCF=CF2, =CHCH2CF2CF=CF2, =CHCHFCF2CF=CF2, =CHCF2CF2CF=CF2, 또는 =CFCF2CF2CF=CF2이다. 가장 바람직한 Q는 산소 원자, 2-하이드록시에틸리덴, 3-하이드록시프로필리덴, 메틸리덴, 에틸리덴, 프로필리덴, 3-부테닐리덴, 4-펜테닐리덴, =CHF, =CF2, =CHCF2, =CFCF3, =CHCH2CF3, =CHCF2CF3, =CFCF2CF3, =CHCH2CH=CF2, =CHCF2CF=CF2, =CFCF2CF=CF2, =CHCH2CH=CHCF3, =CHCH2CH=CFCF3, =CHCH2CF=CFCF3, =CHCF2CF=CFCF3, =CFCF2CF=CFCF3, =CHCH2CH2CH=CF2, =CHCH2CH2CF=CF2, =CHCH2CF2CF=CF2, =CHCHFCF2CF=CF2, =CHCF2CF2CF=CF2, 또는=CFCF2CF2CF=CF2이다.
식(1)에 있어서 MG1 및 MG2는 식(IV)으로 표시된다.
Figure pct00015
식(IV)에 있어서 Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼20의 직쇄 알킬이며, 이 Rd에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있다.
바람직한 Rd는, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 탄소수 2∼10인 직쇄의, 알킬, 알케닐, 알콕시, 알콕시알킬, 알케닐옥시, 폴리플루오로알킬, 폴리플루오로알콕시, 및 폴리플루오로알케닐이다. 더욱 바람직한 Rd는, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 탄소수 1∼6인 직쇄의, 알킬, 알콕시, 알케닐, 폴리플루오로알킬, 폴리플루오로알콕시, 및 폴리플루오로알케닐이다.
알케닐에서의 -CH=CH-이 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 트랜스 배치가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐과 같은 알케닐에 있어서는 시스 배치가 바람직하다.
구체적인 Rd는, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CH2F, -CHF2, -CF3, -(CH2)2F, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3, -CHFCF2CF3, -OCF3, -OCHF2, -OCH2F, -OCF2CF3, -OCF2CHF2, -OCF2CH2F, -OCF2CF2CF3, -OCF2CHFCF3, -OCHFCF2CF3, -CH=CHF, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCH2F, -CH=CHCF3, -(CH2)2CH=CF2 또는 -C≡C-CF3이다.
더욱 바람직한 Rd는, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 메톡시메틸, 메톡시에틸, 메톡시프로필, 에톡시메틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필, 프로폭시메틸, 부톡시메틸, 펜톡시메틸, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CHF2, -CF3, -CF2CH2F, -CF2CHF2, -CH2CF3, -CF2CF3, -(CH2)3F, -(CF2)2CF3, -CF2CHFCF3, -OCF3, -OCHF2, -OCH2F, -OCF2CF3, -OCF2CHF2, -OCF2CF2CF3, -OCF2CHFCF3, -CH=CF2, -CF=CHF, -CH=CHCF3, -(CH2)2CH=CF2, 또는 -C≡C-CF3이다. 가장 바람직한 Rd는, -SF5, 불소, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 비닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 2-프로페닐옥시, 2-부테닐옥시, 2-펜테닐옥시, -CHF2, -CF3, -CF2CF3, -OCF3, -OCHF2, -OCF2CF3, -CH=CF2, -CH=CHCF3, 또는 -C≡C-CF3이다.
Rd는 직쇄의 기(예: 직쇄 알킬 및 그의 전술한 치환체)이므로, 화합물(1)은 액정상의 온도 범위가 넓고, 점도가 작다.
Rd가 알케닐일 때는, 바람직한 입체 배치는 2중 결합의 위치에 의존한다. 화합물(1)은, 바람직한 입체 배치를 가지는 알케닐 화합물일 때는, 높은 상한 온도 또는 액정상의 넓은 온도 범위를 가진다. Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109 및 Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327에 상세하게 설명되어 있다.
알케닐에서의 -CH=CH-이 바람직한 입체 배치는, 2중 결합의 위치에 의존한다. 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 3-펜테닐, 3-헥세닐 등의 알케닐에서는, 트랜스 배치가 바람직하다. 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐 등의 알케닐에서는, 시스 배치가 바람직하다.
A1, A2, A3 및 A4는 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 환에 있어서, 하나의 -CH2-는, -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -CH=N-으로 치환될 수도 있고, 그리고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF3, -OCHF2, 또는 -OCH2F로 치환될 수도 있다.
「이들 환에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개 중 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -CH=N-으로 치환될 수도 있는」의 바람직한 예는, 하기 식(16-1)∼식(16-50)으로 표시되는 2가의 기이다. 더욱 바람직한 예는, 식(16-1)∼(16-4), 식(16-15), 식(16-23), 식(16-27)∼식(26-29), 식(16-36), 식(16-39), 및 식(16-45)으로 표시되는 2가의 기이다.
Figure pct00016
Figure pct00017
「그리고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF3, -OCHF2, 또는 -OCH2F로 치환될 수도 있는」의 바람직한 예는, 하기 식(17-1)∼식(17-71)으로 표시되는 2가의 기이다. 더욱 바람직한 예는, 식(17-1)∼식(17-4), 식(17-6), 식(17-10)∼식(17-15), 식(17-54)∼식(17-59)으로 표시되는 2가의 기이다.
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
바람직한 A1, A2, A3 및 A4는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,6-디플루오로-1,4-페닐렌, 2,3,5-트리플루오로-1,4-페닐렌, 피리딘-2,5-디일, 3-플루오로피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리다진-2,5-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 및 나프탈렌-2,6-디일이다. 1,4-시클로헥실렌 및 1,3-디옥산-2,5-디일의 입체 배치는 시스보다 트랜스가 바람직하다. 더욱 바람직한 A1, A2, A3 및 A4는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌 및 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 3,4-디플루오로나프탈렌-2,6-디일, 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 1,3-디플루오로나프탈렌-2,6-디일 또는 1,3,8-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일이다. 가장 바람직한 A1, A2, A3 및 A4는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌2-플루오로-1,4-페닐렌, 3-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 3,4,5-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일, 및 1,3,8-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일이다.
A1∼A4에 있어서, 방향족환이 많으면, 화합물(1)의 광학적 이방성값이 커지는 경향이 있다. A1∼A4에 있어서, 지환이 많으면, 화합물(1)의 광학적 이방성값이 작아지는 경향이 있다. A1∼A5가 1,4-시클로헥실렌, 시클로헥센-1,4-디일 또는 1,3-디옥산-2,5-디일일 때는, 화합물(1)의 광학적 이방성값이 작다. A1∼A5가 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌일 때는, 화합물(1)의 광학적 이방성값이 크다.
A1∼A4 중 적어도 2개가 1,4-시클로헥실렌일 때는, 화합물(1)의 상한 온도가 높고, 광학적 이방성값이 작고, 그리고 점도가 작다.
A1∼A5 중 적어도 하나가 1,4-페닐렌일 때는, 광학적 이방성값이 비교적 크고, 그리고 방향 질서 파라미터(orientational order parameter)가 크다.
A1∼A4가 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 1,3-디옥산-2,5-디일일 때는, 유전율 이방성의 절대값이 크다. A1∼A4가 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 1,3,8-트리플루오로 나프탈렌-2,6-디일 또는 1,3-디옥산-2,5-디일일 때는, 유전율 이방성값이 양(+)으로 크다. A1∼A5가 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌일 때는, 유전율 이방성값이 음(-)으로 크다. A1∼A5가 3,4,5-트리플루오로나프탈렌-2,6-디일, 2-(트리플루오로메틸)-3-플루오로-1,4-페닐렌, 2-(디플루오로메틸)-3-플루오로-1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-3-(디플루오로메틸)-1,4-페닐렌일 때는, 유전율 이방성값이 음으로 더욱 크다.
A1∼A4가 시클로헥센-1,4-디일일 때는, 화합물(1)의 융점이 낮다. 화합물(1)이 시클로헥센-1,4-디일 및 1,4-페닐렌을 모두 가질 때는, 그 광학적 이방성값이 크다.
Z1, Z2, Z3, 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Z1, Z2, Z3, 및 Z4에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Z1, Z2, Z3, 및 Z4는, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CF=CFCF2O-, -OCF2CF=CF-, -C≡CCF2O-, -OCF2C≡C- 또는 -(CH2)4-이다. -CH=CH-과 같은 결합기의 2중 결합에 대한 입체 배치는 시스보다 트랜스가 바람직하다.
더욱 바람직한 Z1, Z2, Z3, 및 Z4는, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH=CH-이다. 가장 바람직한 Z1, Z2, Z3, 및 Z4는, 단결합, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH=CH-이다.
상기 결합기가 단결합, -(CH2)2-, -(CH2)4-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CFCF2O-, -OCF2CF=CF- 또는 -CF=CF-일 때는, 화합물(1)의 점도가 작다. 상기 결합기가 단결합, -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 -CF=CF-일 때는, 화합물(1)의 점도가 더욱 작다. 상기 결합기가 -CH=CH-일 때는, 화합물(1)의 액정상의 온도 범위가 넓고, 그리고 탄성 상수비 K33/K11(K33: 벤딩 탄성 상수, K11: 스프레이 탄성 상수)이 크다. 상기 결합기가 -C≡C-일 때는, 화합물(1)의 광학적 이방성값이 크다.
예를 들면, 유전율 이방성값이 양으로 큰 액정성 화합물을 얻기 위해서는, 보다 바람직한 Z1, Z2, Z3 및 Z4는, 각각 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며; 더욱 바람직하게는 단결합, -(CH2)2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH=CH-이며; 특히 바람직하게는 단결합, -CF2O-, -OCF2-, 또는 -CH=CH-이다.
예를 들면, 유전율 이방성값이 음으로 큰 액정성 화합물을 얻기 위해서는, 보다 바람직한 Z1, Z2, Z4 및 Z5는, 각각 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며; 더욱 바람직하게는 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2- 또는 -CH=CH-이다.
m, n, q 및 r은 독립적으로, 0 또는 1이며, m, n, q, 및 r의 합은, 2, 3 또는 4이다.
m, n, q 또는 r이 2일 때, 2개의 -Ai-Zi-(i는 1, 2, 3 또는 4이다)는,
동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 식(1)에서의 MG1 또는 MG2가 2환 또는 3환을 가질 때는, 점도가 작다. 식(1)에서의 MG1 또는 MG2가 3환 또는 4환을 가질 때는, 상한 온도가 높다.
식(IV)에 있어서 Rd는 불소, 염소, 탄소수 1∼10의 알킬, 탄소수 2∼10의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼9의 직쇄 알콕시, 탄소수 2∼9의 직쇄 알콕시알킬, 탄소수 3∼9의 직쇄 알케닐옥시, 탄소수 1∼10의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼9의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼10의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
A1, A2, A3 및 A4가 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3 또는 -CHF2로 치환될 수도 있고;
Z1, Z2, 및 Z4가 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2-, -SiH2CH2-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3- 또는 -(CH2)4-이다.
식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2- 또는 -SiH2CH2-이며;
식(2)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 탄소수 1∼5의 알킬리덴이다.
식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-이며;
식(Sp-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄의 알킬렌이며;
식(I)에 있어서 Ra는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐 또는 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
식(III)에 있어서 Q는 산소 원자 또는 탄소수 1∼3의 알킬리덴이다.
식(1)에 있어서, 바람직한 MG1 및 MG2는 식(IV-1)으로 표시된다.
Figure pct00021
Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소, 탄소수 1∼6의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼6의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼5의 직쇄 알콕시, 탄소수 1∼6의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼5의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼6의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
A11 및 A12는 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며;
Y11, Y12, 및 Y13이 독립적으로 수소, 불소, -CF3 또는 -CF2H이며;
Z1, Z2, 및 Z4가 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며;
s, t 및 u는 독립적으로, 0, 1 또는 2이며, s, t 및 u의 합은 2, 3 또는 4 이되, t는 반드시 1이다.)
전술한 각 식은, 식(IV)에 있어서, A1∼A4가, 각각 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌 또는 식(Ph)으로 표시되는 기일 경우에 상당한다.
Figure pct00022
s, t, 또는 u가 2일 때, 2개의 -Ai1-Zi1-, -Ph-Zi1-(i는 1, 2 또는 3이다)은, 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
유전율 이방성값이 양으로 큰 바이메소겐 액정성 화합물을 얻기 위해서는, Rd가, 불소, 탄소수 1∼7의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼7의 직쇄 알케닐, -CN, -NCS, -SF5, -CF3, -C2F5 또는 -OCF3이며; Z1, Z2, Z3 및 Z4가, 각각 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH=CH-이며; Y12가 또는 Y13이 불소인 것이 바람직하다. 또한 유전율 이방성값이 양으로 큰 바이메소겐 액정성 화합물에 있어서, 유전율 이방성의 수직 성분이 큰 화합물을 얻기 위해서는, Y11이 또는 Y12가 불소인 것이 바람직하다.
유전율 이방성값이 양으로 더욱 큰 액정성 화합물을 얻기 위해서는, 식(Ph)으로 표시되는 기에 있어서, Y12 및 Y13이 모두 불소인 것이 바람직하다.
유전율 이방성값이 음으로 큰 바이메소겐 액정성 화합물을 얻기 위해서는, Rd가 탄소수 1∼7의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼7의 직쇄 알케닐 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 알콕시이며; Z1, Z2, Z4 및 Z5가, 각각 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2- 또는 -CH=CH-이며; 식(Ph)으로 표시되는 기에 있어서 Y11 및 Y12가, 각각 독립적으로, 수소, 불소, -CF3 또는 -CF2H인 것이 바람직하다.
유전율 이방성값이 음으로 큰 액정성 화합물을 얻기 위해서는, 또한, 식(Ph)으로 표시되는 기에 있어서, Y11, Y13이 독립적으로 불소 또는 -CF3인 것이 바람직하다.
[바이메소겐 화합물의 합성]
본 발명의 바이메소겐 화합물(1)은, 유기 합성 화학의 방법을 적절하게 조합함으로써 합성할 수 있다. 출발 물질로서 목적하는 말단기, 환 및 결합기를 도입하는 방법은, 오가닉 신세시스(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc), 오가닉 리액션즈(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc), 콤프리헨시브·오가닉·신서시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 신실험 화학강좌(마루젠) 등의 서적에 기재되어 있다.
식(IV)에서의 결합기 Z1, Z2, 또는 Z3를 생성하는 방법의 일례에 대하여, 처음에 스킴(scheme)을 나타내고, 다음으로 항(I)∼항(XI)에서 각 스킴을 설명한다. 다른 결합기도, 유기 합성 화학의 방법에 따라, 용이하게 생성할 수 있다.
이 스킴에 있어서, MSG1 또는 MSG2는, 적어도 하나의 환을 가지는 1가의 유기기이다. 복수의 MSG1 또는 MSG2이 나타내는 유기기는, 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 화합물(1A)∼화합물(1K)은, 화합물(1)에 상당한다.
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
(I) 단결합의 생성
아릴붕산(21)과 공지의 방법으로 합성되는 화합물(22)을, 탄산염 수용액 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 촉매의 존재 하에서 반응시켜, 화합물(1A)을 합성한다.
또한, 공지의 방법으로 합성되는 화합물(23)에 n-부틸리튬을, 이어서, 염화아연을 반응시키고, 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 촉매의 존재 하에서 화합물(22)을 반응시키는 것에 의해서도, 화합물(1A)을 합성할 수 있다.
(II) -COO-와 -OCO-의 생성
화합물(23)에 n-부틸리튬을, 이이서 이산화탄소를 반응시켜 가르본산(24)을 얻는다. 가르본산(24)과, 공지의 방법으로 합성되는 페놀(25)을, DDC(1,3-디시클로헥실카르보디이미드) 및 DMAP(4-디메틸아미노피리딘)의 존재 하에서 탈수시켜, -COO-를 가지는 화합물(1B)을 합성한다. 이 방법에 의해, -OCO-를 가지는 화합물을 합성할 수도 있다.
(III) -CF2O-과 -OCF2-의 생성
화합물(1B)을 로손(LAWSON) 시약 등의 유황화제로 처리하여 화합물(26)을 얻었다. 화합물(26)을 불화수소 피리딘 착체 및 NBS(N-브로모숙신이미드)로 불소화하여, -CF2O-를 가지는 화합물(1C)을 합성한다. M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992, 827.을 참조. 화합물(1C)은, 화합물(26)을 (디에틸아미노)설퍼트리플루오리드(DAST)로 불소화해도 합성할 수 있다. W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.을 참조. 이 방법에 의해 -OCF2-을 가지는 화합물을 합성할 수도 있다. Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed.2001, 40, 1480.에 기재된 방법에 의해, 이 결합기를 생성시키는 것도 가능하다.
(IV) -CH=CH-의 생성
화합물(23)을 n-부틸리튬으로 처리한 후, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 등의 포름아미드와 반응시켜 알데히드(28)를 얻는다. 공지의 방법으로 합성되는 포스포늄염(27)을 칼륨 tert-부톡시드 등의 염기로 처리하여 발생시킨 인일리드를, 알데히드(28)에 반응시켜 화합물(1D)을 합성한다. 반응 조건에 따라서는 시스체가 생성되므로, 필요에 따라 공지의 방법에 의해 시스체를 트랜스체로 이성화한다.
(V) -(CH2)2-의 생성
화합물(1D)을 팔라듐 탄소 등의 촉매의 존재 하에서 수소화함으로써, 화합물(1E)을 합성한다.
(VI) -(CH2)4-의 생성
포스포늄염(27) 대신 포스포늄염(29)을 사용하여, 항(IV)의 방법에 따라 -(CH2)2-CH=CH-를 가지는 화합물을 얻었다. 이것을 촉매 수소화하여 화합물(1F)을 합성한다.
(VII) -C≡C-의 생성
디클로로팔라듐과 할로겐화 구리의 촉매 존재 하에서, 화합물(23)에 2-메틸-3-부틴-2-올을 반응시킨 후, 염기성 조건 하에서 탈보호하여 화합물(30)을 얻었다. 디클로로팔라듐과 할로겐화 구리의 촉매 존재 하, 화합물(30)을 화합물(22)과 반응시켜, 화합물(1G)을 합성한다.
(VIII) -CF=CF-의 생성
화합물(23)을 n-부틸리튬으로 처리한 후, 테트라플루오로에틸렌을 반응시켜 화합물(31)을 얻었다. 화합물(22)을 n-부틸리튬으로 처리한 후, 화합물(31)과 반응시켜 화합물(1H)을 합성한다.
(IX) -CH2O- 또는 -OCH2-의 생성
화합물(28)을 수소화붕소나트륨 등의 환원제로 환원하여 화합물(32)을 얻었다. 이것을 브롬화 수소산 등으로 할로겐화하여 화합물(33)을 얻는다. 탄산 칼륨 등의 존재 하에서, 화합물(33)을 화합물(25)과 반응시켜 화합물(1J)을 합성한다.
(X) -(CH2)3O- 또는 -O(CH2)3-의 생성
화합물(28) 대신 화합물(34)을 사용하여, 항(IX)의 방법에 따라 화합물(1K)을 합성한다.
(XI) -(CF2)2-의 생성
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414.에 기재된 방법에 따라, 디케톤(-COCO-)을 불화수소 촉매의 존재 하, 4불화황으로 불소화하여 -(CF2)2-을 가지는 화합물을 얻었다.
디플루오로에틸렌옥시기를 가지는 화합물(1)을 합성하는 방법의 일례를, 하기 스킴에 나타낸다. 다만, 본 발명의 화합물(1)의 합성 방법은, 하기 스킴으로 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 환 A1∼환 A3에 관한 합성법을 설명한다. 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌, 피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일 등의 환에 대해서는 출발물이 시판되고 있거나, 또는 합성법이 잘 알려져 있다. 이에, 하기 화합물(38), 화합물(41) 및 화합물(45)에 대하여 설명한다.
Figure pct00027
데카하이드로나프탈렌-2,6-디온(38)은 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일를 가지는 화합물의 출발물이다. 이 화합물(38)은, 일본공개특허 제2000-239564호 공보에 기재된 방법에 따라, 디올(37)을 산화루테늄 존재 하에서 접촉 수소 환원하고, 또한 산화 크롬으로 산화함으로써 합성한다.
Figure pct00028
2,3-(비스트리플루오로메틸)페닐렌의 구조 단위는, Org. Lett., 2000, 2(21), 3345에 기재된 방법으로 합성한다. 퓨란(39)과 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부틴을 고온에서 딜즈·알더(Diels-Alder)형의 반응을 시킴으로써 아닐린(40)을 합성한다. 이 화합물에, Org. Synth. Coll., Vol.2, 1943, 355에 기재된 방법에 따라, 샌드·마이어(Sandmeyer)형 반응을 행하여 요오드화물(41)을 얻는다. 이 화합물은 일반적인 유기 합성 화학의 방법에 의해 화합물(1)로 변환한다.
Figure pct00029
2-디플루오로메틸-3-플루오로페닐렌의 구조 단위는, 하기 방법으로 합성한다. 화합물(42)의 하이드록실기를 적절한 보호기로 보호하여 화합물(43)을 얻는다. P는 보호기를 의미한다. 화합물(43)에 sec-부틸리튬을 작용시키고, 이어서, N,N-디메틸포름아미드(DMF)를 반응시켜 알데히드(44)를 얻는다. 이 화합물을 디에틸아미노설퍼플루오리드(DAST)로 불소화하고, 이어서 탈보호하여 페놀(45)을 얻는다. 이 화합물은 일반적인 유기 합성 화학의 방법에 의해 화합물(1)로 변환한다.
다음으로, Sp에 대한 합성법을 식(1)에 있어서 Z1 및 Z2가 -O-이며, 식(Sp-1)에 있어서 X가 식(I)인 화합물일 경우를 예로 들어 설명한다. 먼저 α의 탄소수에 대응하는 말단 올레핀할로겐화물인 화합물(46)을 마그네슘에 작용시킴으로써 그리나드(Grignard) 시약으로 하고, 거기에 포름산 메틸을 작용시킴으로써 알코올 화합물(47)을 얻는다. 또한 데스 마틴(Dess-Martin)·페리오디난(DMP) 등의 산화제를 작용시켜 카보닐 화합물(48)을 얻는다. p-톨루엔술폰산 등의 산 촉매 존재 하 에틸렌글리콜을 작용시켜, 아세탈 화합물(49)로 한 후, 보란디메틸술피드 착체 등 보란 유도체를 작용시킨 후, 염기성 조건 하 과산화 수소를 작용시킴으로써, 디올 화합물(50)을 얻는다. 거기에 트리페닐포스핀 및 아조디카르본산 디에틸(DEAD)을 사용하여, 대응하는 하이드록실기를 가지는 MG1, MG2를 단계적으로 작용시켜, 화합물(51)을 얻을 수 있다. 거기에 대응하는 그리나드 시약을 작용시켜, 알코올 화합물(52)로 한 후, 삼불화붕소 디에틸에테르 착체 등의 루이스산 존재 하 트리에틸실란을 작용시켜, 화합물(1-I)을 얻는다.
화합물(50)을 출발 원료로 지금까지 공지의 유기 합성 화학 방법을 사용하면, 식(Sp-1)으로 표시된 X가 식(ii)이나 식(iii)으로 표시되는 구조인 화합물(1)을 얻을 수 있다.
Figure pct00030
[액정 조성물]
본 발명의 액정 조성물은, 전술한 바이메소겐 화합물(1)을 성분 A로서 함유한다. 본 발명의 액정 조성물은, 바이메소겐 화합물(1)을 1종만 함유할 수도 있고, 바이메소겐 화합물(1)을 2종 이상 함유할 수도 있다. 또한 바이메소겐 화합물(1)에 더하여, 식(cp-1)으로 표시되는 바이메소겐을 함유하고 있어도 된다.
화합물(cp-1)의 바람직한 예로서, 화합물(cp-1-1)∼화합물(cp-1-12)을 들 수 있다. R31 및 R32는, 각각 독립적으로 불소, 염소, -CN, -NCS, -SF5 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는, -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; Z31, Z32, 및 Z4가 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2-, -SiH2CH2-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3- 또는 -(CH2)4-이며; r은 4∼20이며; Z3a 및 Z3b는 독립적으로, -O-, -S-, -OCO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-이며; L은 F, Cl, 또는 불소화되고 있어도 되는 탄소수 1∼2의 알킬이며, r은 출현할 때마다 독립적으로 0, 1 또는 2이다.
Figure pct00031
본 발명의 액정 조성물은, 임계값 전압, 액정상의 온도 범위, 광학적 이방성, 유전율 이방성 및 점도 등의 특성을 양호하게 발현시키기 위하여, 액정 조성물의 전체 질량에 대하여, 성분 A를 0.1∼99 중량%의 비율로 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼99 중량%, 더욱 바람직하게는 2∼98 중량%이다.
본 발명의 액정 조성물은, 성분 A만의 조성물이라도 되지만, 다양한 특성을 발현시키기 위하여, 이하에서 설명하는 성분 B, 성분 C, 성분 D, 성분 E 및 성분 F로부터 선택되는 적어도 1종의 성분을 더욱 함유할 수도 있다.
성분 B는, 후술하는 식(2)∼식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이며; 성분 C는, 후술하는 식(5)으로 표시되는 화합물이며; 성분 D는, 후술하는 식(6)∼식(11)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이며; 성분 E는, 후술하는 식(12)∼식(14)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이다.
그리고, 식(2)∼식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이란, 식(2)으로 표시되는 화합물, 식(3)으로 표시되는 화합물, 및 식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 의미한다. 다른예에 있어서도 동일하다.
본 발명의 액정 조성물은, 용도에 따라, 광학 활성 화합물 및 중합 가능한 화합물로부터 선택되는 적어도 1종을 더욱 함유할 수도 있고, 산화 방지제 및 자외선 흡수제로부터 선택되는 적어도 1종을 더욱 함유할 수도 있다. 산화 방지제로서는, 예를 들면, 페놀계 산화 방지제가 있다. 자외선 흡수제로서는, 예를 들면, 힌더드아민계 광안정화제가 있다.
본 발명의 액정 조성물을 구성하는 각 성분은, 각 원소의 동위체 원소로 이루어지는 유사체라도, 그 화학적 및 물리적 특성은 큰 차이는 없다.
<성분 B> (화합물(2)∼화합물(4))
본 발명의 액정 조성물은, 식(2)∼식(4)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물(성분 B)을 함유할 수도 있다.
Figure pct00032
식(2)∼식(4)에 있어서,
R11 및 R12는 각각 독립적으로, 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
환 B1, 환 B2, 환 B3, 및 환 B4는 각각 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,5-디플루오로-1,4-페닐렌, 또는 피리미딘-2,5-디일이며;
Z11, Z12, 및 Z13은 각각 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, 또는 -COO-이다.
화합물(2)∼화합물(4)은, 2개의 말단기가 알킬 등이며, 유전율 이방성은 작다. 이 화합물이 바람직한 예로서, 화합물(2-1)∼화합물(2-11), 화합물(3-1)∼화합물(3-19), 및 화합물(4-1)∼화합물(4-7)을 들 수 있다. 이들 화합물에 있어서, R11 및 R12는 독립적으로, 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 또는 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
Figure pct00033
화합물(2)은, 주로 점도의 감소 또는 광학적 이방성의 조정에 효과가 있다. 화합물(3) 및 화합물(4)은, 상한 온도를 높게 함으로써 네마틱상의 온도 범위를 넓히는 효과, 또는 광학적 이방성을 조정하는 효과가 있다.
성분 B인 화합물(2)∼화합물(4)은 유전율 이방성이 작다. 화합물(2)∼화합물(4)의 함유량이 증가함에 따라 조성물의 점도가 작아지며, 유전율 이방성이 작아진다. 이에, 소자의 임계값 전압의 요구값을 만족시키는 한, 함유량은 많은 것이 바람직하다. 따라서, IPS, VA 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에는, 화합물(2)∼화합물(4)의 함유량은, 액정 조성물의 중량을 기준으로, 바람직하게는 30중량% 이상, 더욱 바람직하게는 40중량% 이상이다.
<성분 C> (화합물(5)∼화합물(7))
본 발명의 액정 조성물은, 식(5)∼식(7)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물(성분 C)을 함유할 수도 있다.
Figure pct00034
식(5)∼식(7)에 있어서,
R13은 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X11은, 불소, 염소, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2, 또는 -OCF2CHFCF3이며;
환 C1, 환 C2, 및 환 C3은 각각 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 적어도 1개의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이며;
Z14, Z15, 및 Z16은 각각 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, 또는 -(CH2)4-이며;
L11 및 L12는 각각 독립적으로, 수소 또는 불소이다.
화합물(5)∼화합물(7)은, 우측 말단에 할로겐 또는 불소 함유 기를 가진다. 이 화합물의 바람직한 예로서, 화합물(5-1)∼화합물(5-16), 화합물(6-1)∼화합물(6-113), 화합물(7-1)∼화합물(7-57)을 들 수 있다. 이 화합물에 있어서, R13은 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; X11은, 불소, 염소, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2, 또는 -OCF2CHFCF3이다.
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
성분 C인 화합물(5)∼화합물(7)은, 유전율 이방성이 양으로 크고, 열, 광 등에 대한 안정성이 대단히 양호하므로, IPS, FFS, OCB 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에 사용할 수 있다. 화합물(5)∼화합물(7)의 함유량은, 액정 조성물의 중량을 기준으로 1중량%∼99중량%의 범위가 적합하며, 바람직하게는 10중량%∼97중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 40중량%∼95중량%의 범위이다. 이 화합물을 유전율 이방성이 음인 조성물에 첨가할 경우, 이 화합물의 함유량은 액정 조성물의 중량을 기준으로 30중량% 이하가 바람직하다. 화합물(5)∼화합물(7)을 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능하게 된다.
<성분 D> (화합물(8))
본 발명의 액정 조성물은, 식(8)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물(성분 D)을 함유할 수도 있다.
더욱 함유하는, 항 8∼10 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물.
Figure pct00041
식(8)에 있어서,
R14는 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X12는 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이며;
환 D1은, 각각 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 적어도 1개의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 1,3-디옥산-2,5-디일, 또는 피리미딘-2,5-디일이며;
Z17은, 각각 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, 또는 -CH2O-이며;
L13 및 L14는 각각 독립적으로, 수소 또는 불소이며;
i는, 1, 2, 3, 또는 4이다.
화합물(8)은, 우측 말단기가 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이다. 이 화합물의 바람직한 예로서, 화합물(8-1)∼화합물(8-64)을 들 수 있다. 이 화합물에 있어서, R14는 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; X12는 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이다.
Figure pct00042
Figure pct00043
화합물(8)은, 유전율 이방성이 양이며, 그 값이 크므로, TN, STN 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에 주로 사용할 수 있다. 화합물(8)을 첨가함으로써, 조성물의 유전율 이방성을 크게 할 수 있다. 화합물(8)은, 액정상의 온도 범위를 넓히고, 점도를 조정하고, 또는 광학적 이방성을 조정하는 효과가 있다. 이 화합물은, 소자의 전압-투과율 곡선의 조정에도 유용하다.
TN, STN 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에는, 화합물(8)의 함유량은, 액정 조성물의 중량을 기준으로 1중량%∼99중량%의 범위가 적합하며, 바람직하게는 10중량%∼97중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 40중량%∼95중량%의 범위이다. 화합물(8)을 유전율 이방성이 음인 조성물에 첨가할 경우, 이 화합물의 함유량은 액정 조성물의 중량을 기준으로 30중량% 이하가 바람직하다. 화합물(8)을 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능하게 된다.
<성분 E> (화합물(9)∼(15))
본 발명의 액정 조성물은, 식(9)∼식(15)으로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물(성분 E)을 함유할 수도 있다.
Figure pct00044
식(9)∼식(15)에 있어서,
R15 및 R16은 각각 독립적으로, 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
R17은, 수소, 불소, 탄소수 1∼10의 알킬, 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
환 E1, 환 E2, 환 E3, 및 환 E4는 각각 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 적어도 1개의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일이며;
환 E5 및 환 E6는 각각 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-디일, 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일이며;
Z18, Z19, Z20, 및 Z21은 각각 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -COO-, -CH2O-, -OCF2-, 또는 -OCF2CH2CH2-이며;
L15 및 L16은 각각 독립적으로, 불소 또는 염소이며;
S11은, 수소 또는 메틸이며;
X는, -CHF- 또는 -CF2-이며;
j, k, m, n, p, q, r, 및 s는 각각 독립적으로, 0 또는 1이며, k, m, n, 및 p의 합은, 1 또는 2이며, q, r, 및 s의 합은, 0, 1, 2, 또는 3이며, t는, 1, 2, 또는 3이다.
화합물(9)∼화합물(15)은, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌과 같이, 래터럴 위치가 2개의 할로겐으로 치환된 페닐렌을 가진다. 이 화합물이 바람직한 예로서, 화합물(9-1)∼화합물(9-8), 화합물(10-1)∼화합물(10-17), 화합물(11-1), 화합물(12-1)∼화합물(12-3), 화합물(13-1)∼화합물(13-11), 화합물(14-1)∼화합물(14-3), 및 화합물(15-1)∼화합물(15-3)을 들 수 있다. 이들 화합물에 있어서, R15 및 R16은 독립적으로, 탄소수 1∼10의 알킬 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; R17은, 수소, 불소, 탄소수 1∼10의 알킬, 또는 탄소수 2∼10의 알케닐이며, 이 알킬 및 알케닐에 있어서, 적어도 1개의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 1개의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
Figure pct00045
Figure pct00046
성분 E인 화합물(9)∼화합물(15)은, 유전율 이방성이 음으로 크다. 이 화합물은, IPS, VA, PSA 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에 사용할 수 있다. 이 화합물의 함유량을 증가시킴에 따라 조성물의 유전율 이방성이 음으로 커지고, 점도가 커진다. 이에, 소자의 임계값 전압의 요구값을 만족시키는 한, 함유량은 적은 것이 바람직하다. 따라서, 유전율 이방성이 -5 정도인 점을 고려하면, 충분한 전압구동을 시키기 위해서는, 함유량이 40중량% 이상인 것이 바람직하다.
이들 화합물 중, 화합물(9)은 2환 화합물이므로, 주로, 점도의 감소, 광학적 이방성의 조정, 또는 유전율 이방성의 증가에 효과가 있다. 화합물(10) 및 화합물(11)은 3환 화합물이므로, 상한 온도를 높게 하거나, 광학적 이방성을 크게 하거나, 또는 유전율 이방성을 크게하는 효과가 있다. 화합물(12)∼화합물(15)은, 유전율 이방성을 크게 하는 효과가 있다.
IPS, VA, PSA 등의 모드용의 조성물을 조제할 경우에는, 화합물(9)∼화합물(15)의 함유량은, 액정 조성물의 중량을 기준으로, 바람직하게는 40중량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 50중량%∼95중량%의 범위이다. 화합물(9)∼화합물(15)을 유전율 이방성이 양인 조성물에 첨가할 경우는, 이 화합물의 함유량이 액정 조성물의 중량을 기준으로 30중량% 이하인 것이 바람직하다. 이 화합물을 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능하게 된다.
액정 조성물의 조제는, 필요한 성분을 실온보다 높은 온도에서 용해시키는 등의 방법에 의해 행해진다. 용도에 따라, 이 조성물에 첨가물을 첨가해도 된다. 첨가물의 예는, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 열안정제, 소포제, 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제 등이 있다. 이러한 첨가물은 당업자에 잘 알려져 있으며, 문헌에 기재되어 있다.
<광학 활성 화합물>
광학 활성 화합물은, 액정 분자에 나선 구조를 유도하여 필요한 비틀림각을 부여하는 것에 의해 역비틀림을 방지하는 효과를 가진다. 광학 활성 화합물을 첨가함으로써, 나선 피치를 조정할 수 있다. 나선 피치의 온도 의존성을 조정할 목적으로, 2개 이상의 광학 활성 화합물을 첨가해도 된다. 본 발명의 액정 조성물에 사용되는 키랄제로서는, 비틀림력(Helical Twisting Power, HTP)이 큰 화합물이 바람직하다. 비틀림력이 큰 화합물은 원하는 피치를 얻기 위해 필요한 첨가량이 적어도 되므로, 구동 전압의 상승을 억제하여, 실용적인 면에서 유리하다. 구체적으로는 화합물(Op-1)∼화합물(Op-18)로 표시되는 화합물이 바람직하다. 화합물(Op-18)에 있어서, 환 J는 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, R28은 탄소수 1∼10의 알킬이다. 또한, 화합물(Op-17), 화합물(Op-18)은, 비나프틸기가 광학 활성 부위이며, 키랄제의 키랄성(chirality)은 문제가 되지 않는다.
Figure pct00047
<산화 방지제>
산화 방지제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 유효하다. 산화 방지제의 바람직한 예로서, 하기 화합물(AO-1) 및 화합물(AO-2); IRGANOX 415, IRGANOX 565, IRGANOX 1010, IRGANOX 1035, IRGANOX 3114, 및 IRGANOX 1098(상품명: BASF사)을 들 수 있다. 자외선 흡수제는, 상한 온도의 저하를 방지하기 위해 유효하다. 자외선 흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 트리아졸 유도체 등이다. 구체예로서 하기 화합물(AO-3) 및 화합물(AO-4); TINUVIN 329, TINUVIN P, TINUVIN 326, TINUVIN 234, TINUVIN 213, TINUVIN 400, TINUVIN 328, 및 TINUVIN 99-2(상품명: BASF사); 및 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(DABCO)을 들 수 있다.
입체 장애가 있는 아민과 같은 광안정제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 바람직하다. 광안정제의 바람직한 예로서, 하기 화합물(AO-5) 및 화합물(AO-6); TINUVIN 144, TINUVIN 765, 및 TINUVIN 770DF(상품명: BASF사)를 들 수 있다. 열안정제도 큰 전압 유지율을 유지하기 위해 유효하며, 바람직한 예로서 IRGAFOS 168(상품명: BASF사)을 들 수 있다. 소포제는, 거품을 방지하기 위해 유효하다. 소포제의 바람직한 예는, 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일 등이다.
Figure pct00048
화합물(AO-1)에 있어서, R29는 탄소수 1∼20의 알킬, 탄소수 1∼20의 알콕시, -COOR32, 또는 -CH2CH2COOR32이며, 여기서 R32는 탄소수 1∼20의 알킬이다. 화합물(AO-2) 및 화합물(AO-5)에 있어서, R30은 탄소수 1∼20의 알킬이다. 화합물(AO-5)에 있어서, R31은 수소, 메틸 또는 O·(산소 라디칼)이며, 환 K 및 환 L은 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며, x는 0, 1 또는 2이다.
<중합 가능한 화합물>
중합성 화합물은, 입체적으로 제어하면서 중합시킴으로써, 소자의 응답 시간을 단축하고, 화상의 소부(燃付)를 개선할 수 있다. 중합성 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타트릴레이트, 비닐 화합물, 비닐옥시 화합물, 프로페닐에테르, 에폭시 화합물(옥시란, 옥세탄), 및 비닐케톤이다. 더욱 바람직한 예는, 적어도 1개의 아크릴로일옥시를 가지는 화합물 및 적어도 1개의 메타크릴로일옥시를 가지는 화합물이다. 더욱 바람직한 예로는, 아크릴로일옥시와 메타크릴로일옥시의 양쪽을 가지는 화합물도 포함된다.
그 외의 중합성 화합물의 추가예는, 화합물(M-1)∼화합물(M-12)이다. 화합물(M-1)∼화합물(M-12)에 있어서, R25, R26 및 R27은 독립적으로, 수소 또는 메틸이며; u, x 및 y는 독립적으로, 0 또는 1이며; V 및 w는 독립적으로, 1∼10의 정수이며; L21, L22, L23, L24, L25, 및 L26은 독립적으로, 수소 또는 불소이다.
Figure pct00049
중합성 화합물은, 중합 개시제를 첨가함으로써, 신속하게 중합시킬 수 있다. 반응 온도를 최적화함으로써, 잔존하는 중합성 화합물의 양을 감소시킬 수 있다. 광 라디칼 중합 개시제의 예는, BASF사의 다로큐어 시리즈로부터 TPO, 1173 및 4265이며, 이르가큐어 시리즈로부터 184, 369, 500, 651, 784, 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850, 및 2959이다.
광 라디칼 중합 개시제의 추가예는, 4-메톡시페닐-2,4-비스(트리클로로메틸)트리아진, 2-(4-부톡시 스티릴)-5-트리클로로메틸-1,3,4-옥사디아졸, 9-페닐아크리딘, 9,10-벤즈페나진, 벤조페논/미힐러 케톤 혼합물, 헥사아릴비이미다졸/메르캅토벤즈이미다졸 혼합물, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2,4-디에틸 크산톤/p-디메틸아미노벤조산 메틸 혼합물, 벤조페논/메틸트리에탄올아민 혼합물이다.
중합성 화합물을 보관할 때, 중합을 방지하기 위해 중합 금지제를 첨가해도 된다. 중합성 화합물은, 통상은 중합 금지제를 제거하지 않은 채 조성물에 첨가된다. 중합 금지제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논)과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-tert-부틸카테콜, 4-메톡시페놀, 페노티아진 등이다.
<그 외의 성분>
본 발명의 액정 조성물은,
메로시아닌계, 스티릴계, 아조계, 아조메틴계, 아족시계, 퀴노프탈론계, 안트라퀴논계, 테트라진계 등의 2색성 색소 등의 염료를 첨가하여, 게스트·호스트(GH)형용의 액정 조성물로서 사용할 수도 있다.
<액정 조성물의 조제 방법 및 그 특성>
본 발명의 액정 조성물은, 예를 들면, 각 성분을 구성하는 화합물이 액체인 경우에는, 각각의 화합물을 혼합함으로써, 또한 각 성분을 구성하는 화합물 중 1종 또는 2종 이상이 고체인 경우에는, 각각의 화합물을 혼합하고, 질소 분위기에서 가열 용해에 의해 서로 액체로 한 후 진탕시킴으로써, 조제할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 조성물은, 그 외의 공지의 방법에 의해 조제할 수도 있다.
본 발명의 액정 조성물을 조제할 때는, 예를 들면, 바이메소겐 화합물(1)의 유전율 이방성을 고려하여 각 성분을 선택할 수도 있다. 각 성분을 선택한 액정 조성물은, 열, 광 등에 대한 안정성을 가지고, 점도가 낮고, 적절한 유전율 이방성, 적절한 광학적 이방성, 및 적절한 탄성 상수를 가지고, 임계값 전압이 낮고, 또한 네마틱상의 상한 온도가 높고, 네마틱상의 하한 온도가 낮다. 여기서 「적절한」이란, 본 발명의 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 소자의 동작 모드에 따라, 예를 들면, 유전율 이방성, 광학적 이방성 및 탄성 상수의 바람직한 범위가 적절하게 결정되는 것을 의미한다.
본 발명의 액정 조성물에서는, 네마틱상의 상한 온도를 70도 이상으로 하는 것, 네마틱상의 하한 온도를 -20℃ 이하로 할 수 있고, 네마틱상의 온도 범위가 넓다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물을 포함하는 액정 표시 소자는, 넓은 온도 영역에서 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에서는, 그 조성 등을 적절하게 조정함으로써, 광학적 이방성값(Δn)을, 예를 들면, 0.10∼0.13의 범위로 조정하거나, 혹은 0.05∼0.18의 범위로 조정하는 등, 임의의 범위로 조정할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에서는, 그 조성 등을 적절하게 조정함으로써, 유전율 이방성값(Δε)을, 통상 -5.0∼-2.0의 범위로, 바람직하게는 -4.5∼-2.5의 범위로 조정할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에서는, 그 조성 등을 적절하게 조정함으로써, 유전율 이방성값(Δε)을, 통상 1∼30의 범위로, 바람직하게는 2∼25의 범위로 조정할 수 있다. 그리고, 전술한 물성의 측정 방법은, 실시예에 기재한 바와 같다.
<액정 내포 복합 섬유>
본 발명의 액정 내포 복합 섬유는, 본 발명의 액정 조성물을 내포한 복합 섬유이며, 액정 조성물을 코어 성분으로 하는 쉬스코어형의 복합 섬유이다. 도 1은, 본 발명에서 사용되는 액정 내포 복합 섬유(10)(이하, 「복합 섬유(10)」라고 하는 경우도 있다)의 사시도이다. 액정 내포 복합 섬유(10)는 액정 조성물을 코어 성분으로 하는 쉬스코어형의 복합 섬유이다. 상세하게는, 액정 내포 복합 섬유(10)는, 코어 성분(2)을 구성하는 액정 조성물(2a)과, 코어 성분(2)의 외주에 존재하고, 액정 내포 복합 섬유(10)의 외각(外殼)인 쉬스 성분(4)을 구성하는 쉬스 성분 형성 재료(4a)를 포함한다. 그리고, 부호 "2a"는 액정 분자배열을 모식적으로 나타내고 있지만, 도 1과 같이 액정 분자(2b)의 장축(長軸)이 섬유와 평행해도 되고, 액정 분자(2b)의 장축이 섬유 방향과 직교하고 있어도 된다.
액정 내포 복합 섬유(10)는, 쉬스 성분 형성 재료(4a)와 액정 조성물(2a)이 상이한 토출 장치, 즉 상이한 노즐로부터 토출되는 것에 의해 형성된다. 즉, 본 실시형태의 액정 내포 복합 섬유(10)에 있어서는, 쉬스 성분 형성 재료(4a)와 액정 조성물(2a)이 일단 혼합된 후에, 쉬스 성분(4)과 코어 성분(2)으로 분리되는 것이 아니다. 처음부터 쉬스 성분 형성 재료(4a)와 액정 조성물(2a)의 각각이, 개별적으로 쉬스 성분(4)과 코어 성분(2)이 되므로, 쉬스 성분 형성 재료(4a)와 액정 조성물(2a)은 실질적으로 분리되어 있는 상태가 확보된다.
본 발명에서의 복합 섬유(10)의 쉬스 성분(4)의 쉬스 성분 형성 재료(4a)는, 특별히 한정되지 않지만, 섬유 형성성 재료인 것이 바람직하다. 섬유 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리불화 비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리글리콜산, 폴리에틸렌카프로락톤, 폴리아세트산 비닐, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 키틴, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 이들의 공중합체 등의 고분자 재료, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 하이드록시아파타이트 등의 무기 재료 등이 있다. 이들 섬유 형성 재료는 1종류로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 혼합하여 사용하는 경우의 혼합율은, 특별히 한정되지 않고, 얻어지는 섬유의 물성을 감안하여, 적절하게 설정할 수 있다. 쉬스 성분(4)의 쉬스 성분 형성 재료(4a)가 투명성을 가지는 비결정성 고분자라면, 광투과량을 높게 할 수 있으므로, 액정 소자로서 적절하게 사용할 수 있으므로 바람직하다. 이러한 비결정성 고분자로서, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리아세트산 비닐, 폴리비닐피롤리돈, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 젤라틴 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 쉬스 성분(4)의 쉬스 성분 형성 재료(4a)는, 액정 조성물(2a)의 굴절율과 유사한 굴절율을 가지는 성분이라면, 계면에서의 광산란을 작게 할 수 있으므로, 바람직하다. 이러한 쉬스 성분(4)의 쉬스 성분 형성 재료(4a)로서는, 폴리비닐피롤리돈 등을 예시할 수 있다.
본 발명의 복합 섬유(10)의 제조 방법은, 용융 방사법, 건식 방사법, 습식 방사법, 스판본드법, 멜트블로운법, 플래시 방사법, 정전 방사법, 포스스피닝법 등을 예시할 수 있고, 균일하면서 극세한 섬유를 얻을 수 있는 관점에서, 정전 방사법이 바람직하다. 이하에서는 정전 방사법에 대하여 설명하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
정전 방사법은, 방사액을 토출시키고, 또한 전계를 작용시켜서, 토출된 방사액을 섬유화하고, 콜렉터 상에 섬유를 얻는 방법이다. 예를 들면, 방사액을 노즐로부터 압출하고 또한 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 방사액을 거품이 일게 하고 또한 전계를 작용시켜 방사하는 방법, 원통형 전극의 표면에 방사액을 유도하고 또한 전계를 작용시켜 방사하는 방법 등이 있다. 이 방법에 의하면, 직경 10㎚∼10㎛의 균일한 섬유를 얻을 수 있다.
본 발명에서의 복합 섬유(10)의 제조 방법은, 쉬스 용액과 액정 재료를 따로따로 2중관 노즐로부터 토출시켜 정전 방사하는 방법, 폴리머, 액정 재료 및 용매가 혼합된 방사액을 정전 방사하고 또한 상 분리시키는 방법을 예로 들 수 있지만, 액정 조성물의 구동의 용이성을 고려하여, 쉬스 용액과 액정 조성물을 따로따로 2중관 노즐로부터 토출시켜 정전 방사하는 방법이 바람직하다. 폴리머, 액정 조성물 및 용매가 혼합된 방사액을 정전 방사하고 또한 상 분리시키는 방법에 의해 제조된 액정 내포 복합 섬유는, 폴리머 성분이 액정 재료와 혼합한 상태를 포함하게 되므로, 액정의 배향이 흐트러져, 액정 표시 소자로서 양호한 특성을 얻을 수 없다.
쉬스 용액으로서는, 예사성(spinnability)을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 섬유 형성 재료(쉬스 성분 형성 재료(4a))를 용매에 용해시킨 것이나, 섬유 형성 재료를 열이나 레이저 조사에 의해 용융시킨 것 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 쉬스 용액으로서, 섬유 형성 재료를 용매에 용해시킨 것을 사용하는 것이, 복합 섬유(10)의 직경의 가늘기나 균일성, 액정 조성물(2a)의 연속성이나 배향성을 용이하게 제어할 수 있는 점에서 바람직하다.
섬유 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리불화 비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리글리콜산, 폴리에틸렌카프로락톤, 폴리아세트산 비닐, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 키틴, 키토산, 콜라겐, 및 이들의 공중합체 등의 고분자 재료, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 하이드록시아파타이트 등의 무기 재료 등이 있다. 이 섬유 형성 재료는 1종류로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 혼합하여 사용하는 경우의 혼합율은, 특별히 한정되지 않고, 얻어지는 섬유의 물성을 감안하여, 적절하게 설정할 수 있다. 본 발명의 복합 섬유(10)에서는, 쉬스 성분(4)의 쉬스 성분 형성 재료(4a)가 비결정성 고분자라면, 광학 디바이스로서 적절하게 사용 가능하므로 바람직하다. 이러한 비결정성 고분자로서는, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리아세트산 비닐, 폴리비닐피롤리돈, 폴리카보네이트, 폴리스티렌 등을 예시할 수 있다.
섬유 형성 재료를 용해시키는 용매로서는, 예를 들면, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸-2-피롤리돈, 톨루엔, 크실렌, 피리딘, 포름산, 아세트산, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄, 클로로포름, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로판올, 및 이들의 혼합물 등이 있다. 이 혼합물을 사용함으로써, 액정 조성물(2a)의 연속성이나 배향성, 복합 섬유(10)의 직경 등을 용이하게 제어할 수 있으므로 바람직하다. 혼합물의 조성으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 극성 용매와 비극성 용매의 혼합물인 것이 바람직하다. 극성 용매로서는, 예를 들면, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올 등을 예시할 수 있고, 비극성 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 테트라하이드로퓨란, 클로로포름, 디클로로메탄, 디클로로벤젠 등을 예시할 수 있다. 또한, 혼합비는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 2종류의 용매를 혼합할 경우, 중량비로 5:95∼95:5의 범위를 예시할 수 있다.
정전 방사의 안정성이나 섬유 형성성을 향상시킬 목적으로, 쉬스 용액 중에 첨가제를 더 함유시킬 수도 있다. 첨가제는, 예를 들면, 도데실 황산 나트륨 등의 음이온성 계면 활성제, 브롬화 테트라부틸암모늄 등의 양이온 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제, 염화 나트륨 등의 무기염 등이 있다.
본 발명에서의 복합 섬유(10)의 포집 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 드럼형 또는 디스크형 콜렉터를 고속 회전시키는 방법, 격자형의 콜렉터를 사용하는 방법이 바람직하다. 이러한 포집 방법을 사용하면, 섬유를 임의의 방향으로 배열시키는 것이 가능하게 된다. 드럼형 또는 디스크형 콜렉터의 회전 속도로서는, 특별히 한정되지 않지만, 그 주속도(周速度)로서는, 50∼2,000 m/min의 범위인 것이 바람직하고, 100∼1,000 m/min의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 주속도가 50m/min 이상이면, 복합 섬유(10)를 회전 방향을 따라 배열시키는 것이 가능하며, 100m/min 이상이면 배열이 충분하게 된다. 또한, 2,000m/min 이하이면, 회전에 의해 생기는 기류의 영향을 저감하는 것이 가능하며, 1,000m/min 이하이면 충분히 저감할 수 있고, 안정적으로 포집하는 것이 가능하게 된다. 격자형 콜렉터를 사용할 경우, 격자의 간격으로서는, 예를 들면, 10∼200 mm의 범위를 예시할 수 있다. 또한 격자의 형상으로서는, 정방형, 직사각형, 마름모형, 정삼각형, 정육각형, 파형(波形) 등을 예시할 수 있다.
<액정 내포 복합 섬유 복합체>
본 발명에서의 복합 섬유 집합체(20)는, 특별히 한정되지 않지만, 액정을 내포한 복합 섬유(10)가 1축 배열하고 있는 것이 바람직하다. 복합 섬유(10)가 1축 배열하고 있을 경우에는, 복합 섬유(10)가 가지는 각종 특성을 이방적으로 발현시킬 수 있고, 예를 들면, 높은 콘트라스트의 액정 표시 소자로서 바람직하게 사용할 수 있다. 복합 섬유(10)의 배열 정도는, 섬유 배열 각도의 표준편차에 의해 평가할 수 있고, 섬유 배열 각도의 표준편차가 작으면, 배향도가 높다고 할 수 있다. 섬유 배열 각도의 표준편차는 20° 이하인 것이 바람직하고, 15° 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 복합 섬유(10)는 랜덤으로 배치되고 있어도 된다. 랜덤으로 배치되어 있는 경우에는, 다양한 특성을 등방적으로 발현시키는 것이 가능하다.
복합 섬유 집합체(20)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1∼20 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 2∼10 ㎛의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 두께가 1㎛ 이상이면, 액정 소자로서의 기능을 충분히 만족시킬 수 있고, 두께가 20㎛ 이하이면, 광투과량을 충분히 높이는 것이 가능하게 된다.
복합 섬유 집합체(20)에서의 복합 섬유(10)가 차지하는 면적율은, 80% 이상인 것이 바람직하고, 95% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
복합 섬유(10)를 기판(30) 상에 복수 배치하고, 바인더(40)를 충전함으로써 복합 섬유 집합체(20)가 형성될 수 있다. 즉, 종래와 같이 배향막을 형성하지 않고, 액정층을 기판(30) 상에 형성하는 것이 가능하게 되어, 액정 표시 소자의 제조 비용을 대폭 억제하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서의 복합 섬유(10)는, 액정이 섬유 내부에서 연속적으로 분포되어서 있으므로, 디스플레이용 액정 소자나 파장 선별 반사용 액정 소자로서 바람직하게 사용할 수 있다.
[액정 표시 소자]
본 발명의 액정 표시 소자는, 전술한 액정 조성물을 포함한다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 응답 시간이 빠르고, 소비 전력 및 구동 전압이 작고, 콘트라스트비가 크고, 넓은 온도 범위에서 사용 가능하며, 따라서 액정 프로젝터, 액정 TV 등에 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, PC 모드, TN 모드, STN 모드, OCB 모드, VA 모드, IPS 모드, PSA 모드 등의 동작 모드를 가지고, 액티브 매트릭스(AM) 방식으로 구동하는 액정 표시 소자뿐만 아니라; PC 모드, TN 모드, STN 모드, OCB 모드, VA 모드, IPS 모드 등의 동작 모드를 가지고, 패시브 매트릭스(PM) 방식으로 구동하는 액정 표시 소자에도 사용할 수 있다. 이 AM 방식 및 PM 방식의 액정 표시 소자는, 반사형, 투과형 및 반투과형 등, 어떠한 액정 모니터 등에도 적용할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, 복굴절 제어의 ECB(electrically controlled birefringence) 모드 소자나, 도전제를 첨가시킨 액정 조성물을 사용한 DS(dynamic scattering) 모드 소자나, 액정 조성물을 마이크로캡슐화하여 제조한 NCAP(nematic curvilinear aligned phase) 소자나, 액정 조성 물중에 3차원의 그물눈형 고분자를 형성하여 제조한 PD(polymer dispersed) 소자, 예를 들면, PN(polymer network) 소자, 상 변화 또는 표면안정화 또는 중합체 안정화 콜레스테릭 텍스쳐(SSCT, PSCT) 소자에도 사용할 수 있다.
또한, VA 모드에서 구동하는 액정 표시 소자의 구조는, K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, SID ' 97 Digest of Technical Papers, 28, 845(1997)에 보고되어 있고, IPS 모드에서 구동하는 액정 표시 소자의 구조는, 국제 공개 91/10936호 팜플렛(패밀리: US5576867)에 보고되어 있다.
이들 중에서도 본 발명의 액정 조성물은, 전술한 특성을 가지므로, 고속 응답을 달성할 수 있는 소자로서, 특히 콜레스테릭 액정에서 볼 수 있는 플렉소 일렉트릭(flexo-electric) 효과를 이용한 ULH(Uniform Lying Helix) 방식의 소자 등에 바람직하게사 용할 수 있다. 본 표시 소자로의 사용의 형태는, 본원 발명의 바이메소겐 화합물(1)을 1종류 이상을 포함하거나, 적어도 1종류의 바이메소겐 화합물(1)을 함유하는 액정 조성물로 구성되거나, 본원 액정 조성물을 내포한 복합 섬유, 복합 섬유 집합체, 혹은 액정 내포 섬유 복합체로 구성된 플렛소 일렉트릭 디바이스 표시 소자이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 바이메소겐성 화합물(1) 및 이들을 함유하는 조성물은, 표면 처리 또는 전기장과 같은 외장을 사용한 공지의 방법에 의해, 이들 콜레스테릭상(相)에 있어서 다양한 배향 상태로 배열시킬 수 있다. 예를 들면, 평면(그랑장(grandjean)) 상태, 포컬코닉(focalconic) 상태 또는 호메오트로픽(homeotropic) 상태로 배열할 수 있다. 또한, 큰 쌍극자 모멘트를 가지는 바이메소겐성 화합물(1)은 플렉소 일렉트릭 응답이 가능하며, 따라서, 전기 광학적 스위치나 액정 표시 소자 중에서 사용할 수 있다.
이어서 본 발명이 바람직한 상이한 상 상태 사이의 스위칭을, 본 발명의 바이메소겐성 화합물(1)에 대하여, 이하에서 상세하게 나타낸다.
예를 들면, ITO와 같은 전극층을 구비한 2장의 평면-평행 유리판으로 이루어지는 셀에 시료를 주입하고, 콜레스테릭상에 있어서 호모지니어스 배열시키고, 콜레스테릭 나선 축을 셀 벽의 법선 방향으로 배향시킨다. 이 상태는 그랑장 상태로 불리우며, 그 광학 조직은 편광 현미경 관찰에 의해, 그랑장 텍스쳐로서 관측할 수 있다. 호모지니어스는, 예를 들면, 셀 계면의 표면 처리를 실시하거나(예를 들면, 러빙 등의 방법에 의해), 또는 폴리이미드와 같은 액정 배향층을 형성함으로써 달성할 수 있다.
또한, 시료를 등방상까지 가열하고, 그 후 콜레스테릭- 등방상 전이에 부근의 온도로 콜레스테릭상까지 냉각하는 것, 및 셀을 러빙함으로써, 높은 배향으로 결함이 적은 그랑장 상태를 달성할 수 있다.
평면 상태에 있어서는, 시료는 입사광의 선택적 반사를 나타내고, 반사의 중앙 파장은, 재료의 나선 피치 및 평균 굴절율에 의존한다.
전술한 셀에 대하여, 전기장을 인가하면, 시료는 호메오트로픽 상태로 스위칭하고, 나선은 풀어져서 분자는 전기장과 평행, 즉 전극면에 대하여 수직 방향으로 배향한다. 호메오트로픽 상태에 있어서는, 셀은 광을 투과하고 직교 편광자를 두었을 때, 흑 표시가 된다.
호메오트로픽 상태에서 전기장을 감소 혹은 차단함으로써, 시료는 포컬코닉텍스쳐를 취하고, 나선 축이 전기장에 대하여 수직으로 배향하고, 전극면에 평행하게 나선이 비틀어진 분자 배향이 된다. 포컬코닉 상태는 평면 상태에 있어서 시료에 약한 전기장을 인가하는 것만으로도 달성할 수 있다. 포컬코닉 상태에서는, 광이 산란하고 직교 편광자 사이에 두었을 경우, 명 표시가 된다.
바이메소겐성 화합물(1)은 매크로적으로 균일한 배향으로 용이하게 달성할 수 있으므로, 플렉소 일렉트릭 액정 표시 소자에 대하여 특히 유익하다.
다음으로, 바이메소겐성 화합물(1)을 가지고 내포한 액정 내포 복합 섬유 또는 액정 내포 복합 섬유 집합체를 사용한 액정 표시 소자에 대한 실시형태에 대하여 설명한다.
도 2는, 액정 표시 소자(100)의 사시도이다. 액정 표시 소자(100)는, 적어도 하나의 기판(30)과, 기판(30)에 배치되고, 액정 내포 복합 섬유(10)를 1축 배열시켜 형성한 복합 섬유 집합체(20)를 포함한다. 기판(30)은 유리 기판에 의해서도 제조 가능하지만, 굽힐 수 있는 수지 기판 등에 의해 제조함으로써, 액정 표시 소자(100)를 굽힐 수 있는 플렉시블 액정 표시 소자로서 구성할 수 있다. 또한 액정 표시 소자(100)는, 기판(30)에 배치되고, 외부로부터의 신호에 기초하여 복합 섬유 집합체(20)에 전계, 전압을 인가하는, 도시하지 않은 전극을 포함한다. 액정 표시 소자(100)에는 박막 트랜지스트 소자 등이 설치될 수 있고, 또한 다른 부재가 설치될 수 있다.
도 3은, ULH형의 액정 표시 소자에서의 액정 내포 복합 섬유 및 복합 섬유 집합체의 개념도를 나타낸 도면이며, (a)는 액정 내포 복합 섬유의 평면도이며, (b)는 복합 섬유 집합체의 평면도이다.
도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 기판 상에 복수의 액정 내포 복합 섬유(10)를 평면형 바람직하게는 높이 방향(지면(紙面)의 표면측과 배면의 방향)으로도 배치하는 것에 의해, 복합 섬유 집합체(20)가 형성된다. 종래의 제조 방법에서는, 액정 조성물의 나선 축을 일정한 방향으로 향하게 하기 위한 배향막이 필요했다. 본원 액정 내포 복합 섬유(10)를 평면형을 배치하거나, 사전에 평면형으로 배향한 본원 액정 내포 복합 섬유나 액정 내포 복합 섬유 집합체를 사용하면, 본원의 액정 조성물을 일방향으로 배치하는 것이 가능하게 된다. 따라서, ULH 방식의 액정 표시 소자의 대형화(대화면화)를 달성하는 것이 가능하게 된다.
[실시예]
실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다.
1. 화합물(1)의 실시예
화합물(1)은, 실시예 1 등에 나타낸 방법에 의해 합성했다. 합성한 화합물은, NMR 분석 등의 방법에 의해 동정(同定)했다. 화합물의 특성은, 하기 방법에 의해 측정했다.
NMR 분석
측정 시에는, 브루커바이오스핀사에서 제조한 DRX-500을 사용하였다. 1H-NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 측정은, 실온에서, 500MHz, 적산 횟수 16회의 조건에서 행하였다. 테트라메틸실란을 내부 기준으로서 사용하였다. 19F-NMR의 측정은, CFCl3를 내부기준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 했하였다. 핵자기 공명 스펙트럼의 설명에 있어서, s는 싱글렛(singlet), d는 더블렛(doublet), t는 트리플렛(triplet), q는 쿼텟(quartet), quin은 퀸텟(quintet), sex는 섹스텟(sextet), m은 멀티플렛(multiplet), br은 브로드(broad)인 것을 의미한다.
HPLC 분석
측정 시에는, 시마즈제작소에서 제조한 Prominence(LC-20AD; SPD-20A)을 사용하였다. 컬럼은 와이엠씨에서 제조한 YMC-Pack ODS-A(길이 150mm, 내경(內徑) 4.6mm, 입자 직경 5㎛)을 사용하였다. 용출액은 아세토니트릴과 물을 적절하게 혼합하여 사용하였다. 검출기로서는 UV 검출기, RI 검출기, CORONA 검출기 등을 적절하게 사용하였다. UV 검출기를 사용한 경우, 검출 파장은 254㎚로 했다. 시료는 아세토니트릴에 용해하여, 0.1중량%의 용액이 되도록 조제하고, 이 용액 1μL을 시료실에 도입하였다. 기록계로서는 시마즈제작소에서 제조한 C-R7Aplus를 사용하였다.
자외 가시 분광 분석
측정 시에는, 시마즈제작소에서 제조한 PharmaSpec UV-1700을 사용하였다. 검출 파장은 190㎚∼700㎚로 했다. 시료는 아세토니트릴에 용해하여, 0.01mmol/L의 용액이 되도록 조제하고, 석영 셀(광로 길이 1cm)에 넣어서 측정했다.
측정 시료
상 구조 및 전이(轉移) 온도(투명점, 융점, 중합 개시 온도 등)를 측정할 때는, 화합물 자체를 시료로서 사용하였다. 네마틱상의 상한 온도, 점도, 광학적 이방성, 유전율 이방성 등의 특성을 측정할 때는, 화합물과 모액정의 혼합물을 시료로서 사용하였다.
화합물을 모액정과 혼합한 시료를 사용하는 경우에는, 하기 방법으로 측정을 행하였다. 화합물 15중량%와 모액정 85중량%를 혼합하여 시료를 조제했다. 이 시료의 측정값으로부터, 하기 식으로 표시되는 외삽법에 따라, 외삽값을 계산하고, 이 값을 기재했다.
<외삽값>=(100×<시료의 측정값> - <모액정의 중량%>×<모액정의 측정값>)/ <화합물의 중량%>
화합물과 모액정의 비율이 이 비율이라도, 결정(또는, 스멕틱상)이 25℃에서 석출할 경우에는, 화합물과 모액정의 비율을 10중량%:90중량%, 5중량%:95중량%, 1중량%:99중량%의 순으로 변경하면서, 결정(또는, 스멕틱상)이 25℃에서 석출하지 않게 된 비율로 시료의 물성을 측정했다. 그리고, 특히 언급하지 않는 한, 화합물과 모액정의 비율은, 15중량%:85중량%이다.
화합물의 유전율 이방성이 양일 때는, 하기 모액정(i)을 사용하였다.
모액정(i):
Figure pct00050
화합물의 유전율 이방성이 음일 때는, 하기 모액정(ii)을 사용하였다.
모액정(ii):
Figure pct00051
측정 방법
특성의 측정은 하기 방법으로 했하였다. 이들 중 대부분은, 사단 법인 전자정보 기술 산업 협회(JEITA;Japan Electronics and Information Technology Industries Association)에서 심의 제정되는 JEITA 규격(JEITA·ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이것을 변경한 방법이다. 측정에 사용한 TN 소자에는, 박막 트랜지스터(TFT)를 장착하지 않았다.
(1) 상 구조
편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트(메틀러사에서 제조한 FP-52형 핫 스테이지)에 시료를 두었다. 이 시료를 3℃/분의 속도로 가열하면서 상 상태와 그 변화를 편광 현미경으로 관찰하고, 상의 종류를 특정하였다.
(2) 전이 온도(℃)
측정 시에는 퍼킨엘머사에서 제조한 주사 열량계, Diamond DSC 시스템 또는 에스에스아이·나노테크놀로지사에서 제조한 고감도 시차 주사 열량계, X-DSC7000을 사용하였다. 시료는, 3℃/분의 속도로 승강온(昇降溫)했다. 시료의 상 변화에 따른 흡열 피크 또는 발열 피크의 개시점을 외삽에 의해 구하고, 전이 온도를 결정했다. 화합물의 융점, 중합 개시 온도도 이 장치를 사용해서 측정했다. 화합물이 고체로부터 스멕틱상, 네마틱상 등의 액정상으로 전이하는 온도를 「액정상의 하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다. 화합물이 액정상으로부터 액체로 전이하는 온도를 「투명점」으로 약칭하는 경우가 있다.
결정은 C로 표시하였다. 결정의 종류의 구별이 될 경우에는, 각각을 C1, C2과 같이 표시하였다. 스멕틱상은 S, 네마틱상은 N로 표시하였다. 스멕틱상 중에서, 스멕틱 A상, 스멕틱 B상, 스멕틱 C상, 또는 스멕틱 F상의 구별이 되는 경우는, 각각 SA, SB, SC, 또는 SF로 표시한다. 액체(아이소트로픽)는 I로 표시한다. 전이 온도는, 예를 들면, 「C 50.0 N 100.0 I」와 같이 표기하였다. 이는, 결정으로부터 네마틱상으로의 전이 온도가 50.0℃이며, 네마틱상으로부터 액체로의 전이 온도가 100.0℃인 것을 나타낸다.
(3) 네마틱상의 상한 온도(TNI 또는 NI; ℃)
편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱상으로부터 등방성 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정했다. 네마틱상의 상한 온도를 「상한 온도」로 라고 약칭하는 경우가 있다. 시료가 화합물(1)과 모액정의 혼합물일 때는, TNI의 기호로 나타낸다. 시료가 화합물(1)과 화합물(2)∼화합물(15)과 같은 화합물의 혼합물일 때는, NI의 기호로 나타낸다.
(4) 네마틱상의 하한 온도(TC; ℃)
네마틱상을 가지는 시료를 0℃, -10℃, -20℃, -30℃, 및 -40℃의 프리저(freezer) 중에 10일간 보관한 후, 액정상을 관찰했다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱상인 채이며, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱상으로 변화되었을 때, TC를 ≤-20℃로 기재했다. 네마틱상의 하한 온도를 「하한 온도」로 약칭하는 경우가 있다.
(5) 화합물의 상용성
유사한 구조를 가지는 몇 개의 화합물을 혼합하여 네마틱상을 가지는 모액정을 조제했다. 이 모액정에 측정하는 화합물을 첨가했다. 혼합하는 비율의 일례는, 15중량%의 화합물과 85중량%의 모액정이다. 이 조성물을 -20℃, -30℃와 같은 낮은 온도에서 30일간 보관했다. 이 조성물의 일부가 결정(또는 스멕틱상)으로 변화되었는지의 여부를 관찰했다. 필요에 따라 혼합하는 비율과 보관 온도를 변경했다. 이와 같이 하여 측정한 결과로부터, 결정(또는 스멕틱상)이 석출하는 조건 및 결정(또는 스멕틱상)이 석출하지 않는 조건을 구하였다. 이들 조건이 상용성의 척도이다.
(6) 점도(벌크 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s)
점도는, 도쿄계기 주식회사에서 제조한 E형 회전 점도계를 사용하여 측정했다.
(7) 광학적 이방성(굴절율 이방성; 25℃에서 측정: Δn)
측정은, 파장 589㎚의 광을 사용하고, 접안경에 편광판이 장착된 압베(Abbe) 굴절계에 의해 행하였다. 주프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주프리즘에 적하하였다. 굴절율(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행일 때 측정했다. 굴절율(n⊥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정했다. 광학적 이방성(Δn)의 값은, Δn=n∥-n⊥의 식으로부터 계산했다.
(8) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm)
전극을 구비한 용기에 시료 1.0mL를 주입했다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전압을 측정했다. 비저항은 하기 식으로부터 산출했다.
(비저항)= {(전압)×(용기의 전기 용량)}/{(직류 전압)× (진공의 유전율)}.
(9) 전압 유지율(VHR-1; 25℃에서 측정; %)
측정에 사용한 TN 소자는 폴리이미드 배향막을 가지고, 그리고 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)은 5㎛였다. 이 소자는 시료를 넣은 후 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 펄스 전압(5V로 60㎲)을 인가하여 충전했다. 감쇠하는 전압을 고속 전압계로 16.7㎳ 동안 측정하고, 단위 주기에서의 전압 곡선과 가로축의 사이의 면적 A를 구하였다. 면적 B는 감쇠하지 않을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 나타낸다.
(10) 전압 유지율(VHR-2; 80℃에서 측정; %)
25℃ 대신, 80℃에서 측정한 점 이외에는, 상기와 동일한 수순으로 전압 유지율을 측정했다. 결과를 VHR-2의 기호로 나타낸다.
유전율 이방성이 양인 시료와 음인 시료는, 물성의 측정법이 다른 경우가 있다. 유전율 이방성이 양일 때의 측정법은, 항(11a)∼항(15a)에 기재했다. 유전율 이방성이 음인 경우는, 항(1lb)∼항(15b)에 기재했다.
(11a )점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s)
양의 유전율 이방성: 측정은, M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol.259, 37(1995)에 기재된 방법을 따라 행하였다. 트위스트각이 0°이며, 그리고, 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 5㎛인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 16V∼19.5V의 범위에서 0.5V마다 단계적으로 인가했다. 0.2초의 무인가 후, 단 1개의 직사각형파(사각형 펄스; 0.2초)와 무인가(2초)의 조건에서 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이들 측정값과 M. Imai 등의 논문, 40페이지의 계산식(8)로부터 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에서 필요한 유전율 이방성의 값은, 이 회전 점도를 측정한 소자를 사용하여, 하기 방법으로 구하였다.
(1lb) 점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s)
음의 유전율 이방성: 측정은, M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol.259, 37(1995)에 기재된 방법을 따라 행하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 39볼트∼50볼트의 범위에서 1볼트마다 단계적으로 인가했다. 0.2초의 무인가 후, 단 1개의 직사각형파(사각형 펄스; 0.2초)와 무인가(2초)의 조건에서 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정했다. 이들 측정값과 M. Imai 등의 논문, 40페이지의 계산식(8)로부터 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에 필요한 유전율 이방성은, 하기 유전율 이방성의 항에서 측정한 값을 사용하였다.
(12a) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정)
양의 유전율 이방성: 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 그리고 트위스트각이 80°인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(10V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다. 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥의 식으로부터 계산했다.
(12b) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정)
음의 유전율 이방성: 유전율 이방성의 값은, Δε=ε∥-ε⊥의 식으로부터 계산했다. 유전율(ε∥ 및 ε⊥)은 하기와 같이 측정했다.
1) 유전율(ε∥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 옥타데실트리에톡시실란(0.16mL)의 에탄올(20mL) 용액을 도포했다. 유리 기판을 스피너로 회전시킨 후, 150℃에서 1시간 가열했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제로 밀폐했다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)을 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율(ε∥)을 측정했다.
2) 유전율(ε⊥)의 측정: 양호하게 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포했다. 이 유리 기판을 소성한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9㎛이며, 트위스트각이 80°인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에서의 유전율(ε⊥)을 측정했다.
(13a) 탄성 상수(K; 25℃에서 측정; pN)
양의 유전율 이방성: 측정 시에는 요코가와·휴렛팩커드 주식회사에서 제조한 HP4284A형 LCR 미터를 사용하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 수평 배향 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 0볼트로부터 20볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정했다. 측정한 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을 「액정 디바이스 핸드북」(일간공업신문사), 75페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.99)으로부터 K11 및 K33의 값을 얻었다. 다음으로, 171페이지에 있는 식(3.18)에, 방금 구한 K11 및 K33의 값을 사용하여 K22를 산출했다. 탄성 상수 K는, 이렇게 하여 구한 K11, K22 및 K33의 평균값으로 나타낸다.
(13b) 탄성 상수(K11 및 K33; 25℃에서 측정; pN)
음의 유전율 이방성: 측정 시에는 주식회사 도요테크니카에서 제조한 EC-1형 탄성 상수 측정기를 사용하였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20㎛인 수직 배향 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 20볼트로부터 0볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정했다. 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을, 「액정 디바이스 핸드북」(일간공업신문사), 75페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.100)으로부터 탄성 상수의 값을 얻었다.
(14a) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V)
양의 유전율 이방성: 측정에는 오오츠카 전자주식회사에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 0.45/Δn(㎛)이며, 트위스트각이 80°인 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 인가하는 전압(32Hz, 직사각형파)은 0V로부터 10V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소가 되었을 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성하였다. 임계값 전압은 투과율이 90%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.
(14b) 임계값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V)
음의 유전율 이방성: 측정 시에는 오오츠카 전자주식회사에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프였다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 인가하는 전압(60Hz, 직사각형파)은 0V로부터 20V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성했다. 임계값 전압은 투과율이 10%가 되었을 때의 전압으로 나타낸다.
(15a) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms)
양의 유전율 이방성: 측정 시에는 오오츠카 전자주식회사에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 5.0㎛이며, 트위스트각이 80°인 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, 5V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 상승 시간(τr: rise time; ㎳)은, 투과율이 90%로부터 10%로 변화하는 데 필요한 시간이다. 하강 시간(τf: fall time; ㎳)은 투과율 10%로부터 90%로 변화하는 데도 필요한 시간이다. 응답 시간은, 이와 같이 구한 상승 시간과 하강 시간의 합으로 나타낸다.
(15b) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms)
음의 유전율 이방성: 측정 시에는 오오츠카 전자주식회사에서 제조한 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로겐 램프였다. 로패스 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정했다. 2장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 3.2㎛이며, 러빙 방향이 안티 패럴렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 PVA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화하는 접착제를 사용하여 밀폐했다. 이 소자에 임계값 전압을 약간 초과할 정도의 전압을 1분간 인가하고, 다음으로 5.6V의 전압을 인가하면서 23.5mW/cm2의 자외선을 8분간 조사했다. 이 소자에 직사각형파(60Hz, 10V, 0.5초)를 인가했다. 이 때, 소자에 수직 방향으로부터 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정했다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이며, 이 광량이 최소일 때가 투과율 0%인 것으로 간주했다. 응답 시간은 투과율 90%로부터 10%로 변화하는 데 필요한 시간(하강 시간; fall time; ㎳)으로 나타낸다.
[액정성 화합물의 실시예]
액정성 화합물의 실시예 등을 이하에 나타낸다.
[실시예 1]
1,9-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노나논의 합성[화합물(1-102)]
Figure pct00052
<제1 공정>
25.0g(121.94mmol)의 화합물(r-1), 20.5g(146.3mmol)의 화합물(r-2), 1.3g의 5중량%-팔라듐 카본(Pd/C), 33.7g(244mmol)의 탄산 칼륨과 7.9g(322.4mmol)의 테트라부틸암모늄브로미드(TBAB)를 톨루엔/솔믹스/물(75mL/75mL/75mL)의 혼합 용매에 현탁시키고 20시간 가열 환류했다. 반응 혼합물을 실온까지 방랭한 후, 반응 현탁액을 여과지로 여과 후 톨루엔으로 추출했다. 추출액을 물(150ml) 및 포화 식염수(150ml)로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/톨루엔=3/1(용적비))에 의해 정제하여, 23.9g(108.4mmol)의 화합물(r-3)을 수율 88.9%로 얻었다.
<제2 공정>
23.9g(108.4mmol)의 화합물(r-3)의 디클로로메탄(470ml) 용액을 -20℃로 냉각하고, 162.7mL(162.7mmol)의 삼브롬화 붕소 디클로로메탄 용액(17중량%, 약1mol/l)을 적하한 후, 실온까지 승온(昇溫)시키고 철야 교반했다. 반응 혼합물을 얼음 물 200ml에 주입하고, 염화수소 나트륨 수용액 100ml을 가하고, 아세트산 에틸로 추출했다. 추출액을 물 200ml 및 포화 식염수 200ml로 세정 후 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 감압 하 증류 제거하고, 잔사를 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=4/1)에 의해 분취 후, 재결정(용매: 헵탄/아세트산 에틸=10/1)에 의해 정제하여, 15.9g(77.1mmol)의 화합물(r-4)을 수율 71.1%로 얻었다.
<제3 공정>
19.80g(614.8mmol)의 마그네슘을 230mL의 테트라하이드로퓨란에 현탁시키고, 100.0g(740.7mmol)의 화합물(r-5)의 테트라하이드로퓨란(THF) 용액(150ml)을 적하하였다. 1시간 가열 환류한 후, 실온까지 방랭하고, 20ml의 THF에 용해시킨 20.02g(333.3mmol)의 포름산 메틸을 적하하고, 실온에서 철야 교반했다. 반응 혼합물을 300mL의 염화 암모니아 수용액에 부어넣고, 디클로로에탄으로 추출했다. 추출액을 물 200mL 및 포화 식염수 200mL로 세정 후 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 감압 하 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=6/1(용적비))에 의해 정제하여, 46.8g(333.3mmol)의 화합물(r-6)을 정량적으로 얻었다.
<제4 공정>
470mL의 디클로로메탄에 용해시킨 46.8g(333.3mmol)의 화합물(r-6)을 0℃로 냉각하고, 155.5g(366.7mmol)의 데스 마틴·페리오디난(Dess-Martin periodinane)을 조금씩 가한후, 실온까지 승온하고 5시간 교반했다. 반응 혼합물을 염화수소 나트륨 수용액 300ml에 주입하고, 아황산 나트륨을 가하고, 디클로로메탄으로 추출 후 유기층을 맞추고, 물 200ml 및 포화 식염수 200ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=8/1(용적비))에 의해 정제하여, 40.1g(333.3mmol)의 화합물(r-7)을 정량적으로 얻었다.
<제5 공정>
톨루엔 900mL에 용해시킨 40.1g(333.3mmol)의 화합물(r-7)과 22.8g(366.7mmol)의 에틸렌글리콜, p-톨루엔술폰산 일수화물(0.444g, 2.33mmol)을 Dean-Stark 장치에 의해 물을 제거하면서 8시간 가열 환류했다. 반응 혼합물을 실온까지 방랭 후, 염화수소 나트륨 수용액 300mL에 부어넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 추출액을 물 200mL 및 포화 식염수 200mL로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=20/1(용적비))에 의해 정제하여, 56.7g(310.9mmol)의 화합물(r-8)을 수율 93.3%로 얻었다.
<제6 공정>
THF2 00mL에 용해시킨 83.7g(1102mmol)의 디메틸술피드보란을 -10℃로 냉각하고, THF 600ml에 용해시킨 154.6g(2205mmol)의 2-메틸-2-부텐을 적하하였다. 0℃에서 2시간 교반 후, THF 310mL에 용해시킨 43.1g(236.9mmol)의 화합물(r-8)을 적하하였다. 0℃에서 2시간 교반한 후, 실온까지 승온시키고 동일한 온도에서 철야 교반하고, 그 후 6N의 수산화 나트륨 수용액 250.5mL, 30중량% 과산화 수소 507.2mL, 에탄올 731.4mL을 각각 천천히 적하하였다. 50℃에서 3시간 교반하고, 반응 혼합물을 실온까지 방랭하였다. 디에틸에테르로 추출 후 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 클로로포름/메탄올=100/5(용적비))에 의해 정제하여, 51.3g(234.9mmol)의 화합물(r-9)을 수율 93.8%로 얻었다.
<제7 공정>
7.21g(33.0mmol)의 화합물(r-9), 13.6g(66.1mmol)의 화합물(r-4), 26.0g(99.1mmol)의 트리페닐포스핀에 240mL THF 용액을 0℃로 냉각시키고, 거기에 45.0mL(99.1mmol)의 아조디카복실산 디에틸(DEAD; 40중량% 톨루엔용액, 약2.2mol/L)을 적하하고, 반응 혼합물을 실온까지 승온 후 철야로 교반했다. 아세트산 에틸로 추출한 후, 추출액을 물 100mL 및 포화 식염수 100mlL로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=4/1(용적비))에 의해 정제하여, 12.0g(20.2mmol)의 화합물(r-10)을 수율 61.1%로 얻었다.
<제8 공정>
125mL의 디클로로에탄에 용해시킨 12.0g(20.2mmol)의 화합물(r-10)에, 23.0g(201.5mmol)의 트리플루오로아세트산을 조금씩 가하고, 반응 혼합물을 철야로 교반했다. 반응 용액을 물에 주입하고 아세트산 에틸로 추출하고, 추출액을 물 100ml 및 포화 식염수 100ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=3/1(용적비))에 의해 정제하여, 10.9g(19.9mmol)의 화합물(1-102)을 수율 98.6%로 얻었다.
1H-NMR(CDCl3; δppm): 7.47-7.44(4H, m), 7.29(2H, t, J=8.8Hz), 7.13-7.08(4H, m), 6.74(2H, dd, J=2.5Hz, 8.5Hz), 6.69(2H, dd, J=2.5, 12.4), 3.98(4H, t, J=5.9Hz), 2.53(4H, t, J=6.9Hz), 1.82-1.76(8H, m), 1.35(3H, t, J=6.9Hz).
전이 온도는 화합물(1-102) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-102)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-102)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr 75.8 Iso.
TNI=37.7℃, Δε=5.1, Δn=0.147.
[실시예 2]
1,9-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-프로필노난의 합성[화합물(1-104)]
Figure pct00053
<제1 공정>
15.01mL(15.5mmol)의 브롬화 n-프로필마그네슘테트라하이드로퓨란 용액(1.02mol/L)에 9.45mL(5.67mmol)의 염화 란탄비스 염화 리튬 착체(0.6mol/l)를 가한 후 0℃로 냉각하고, 거기에 THF 30mL에 용해시킨 2.84g(5.16mmol)의 화합물(1-102)을 적하하고, 실온에서 철야 교반했다. 반응 혼합물을 1N 염산 20ml에 부어넣고, 아세트산 에틸로 추출했다. 추출액을 물 30ml 및 포화 식염수 30ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=4/1(용적비))에 의해 정제하여, 3.07g(5.16mmol)의 화합물(r-11)을 정량적으로 얻었다.
<제2 공정>
디클로로메탄 16ml에 용해시킨 2.74g(4.61mmol)의 화합물(r-11)의 용액을 -60℃로 냉각하고, 디클로로메탄 11ml에 용해시킨 0.54g(4.61mmol)의 트리에틸실란의 용액을 적하하고, -60℃에서 20분간 교반했다. 그 후 1.31g(9.22mol)의 삼불화붕소 에테르 착체를 적하하고 실온까지 승온하고 철야 교반했다. 반응 혼합물을 얼음 물에 주입하고, 아세트산 에틸로 추출했다. 추출액을 물 20ml 및 포화 식염수 20ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=40/1(용적비))에 의해 정제하여, 1.65g(2.85mmol)의 화합물(1-104)을 수율 72.0%로 얻었다.
전이 온도는 화합물(1-104) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-104)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-104)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Gr -39.4 Iso.
TNI=-34.3℃, Δε=6.5, Δn=0.07.
[실시예 3]
1,9-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5,5-디플루오로노난의 합성[화합물(1-103)]
Figure pct00054
제1 공정:
디클로로에탄 30ml에 용해시킨 5.0g(9.08mmol)의 화합물(1-102)을 0∼5 ℃로 냉각하고, 14.6g(90.8mmol)의 삼불화 디에틸아미노 유황(DAST)의 디클로로에탄(30ml) 용액을 적하하였다. 80℃에서 26시간 가열 교반한 후 실온까지 냉각한 후, 반응 혼합물을 포화 중조수에 부어넣었다. 톨루엔으로 추출후, 추출액을 물 40ml 및 포화 식염수 40ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=8/1→/1(용적비))에 의해 정제하여, 1.8g(3.20mmol)의 화합물(1-103)을 수율 35.2%로 얻었다.
1H-NMR(CDCl3; δppm): 7.47-7.44(4H, m), 7.29(2H, t, J=8.9Hz), 7.13-7.08(4H, m), 6.75(2H, dd, J=2.5Hz, 8.5Hz), 6.70(2H, dd, J=2.4Hz, 12.4), 4.00(4H, t, J=6.3Hz), 1.98-1.81(8H, m), 1.73-1.67(4H, m).
전이 온도는 화합물(1-103) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-103)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-103)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr1 61.7 Cr2 98.0 Iso.
TNI=18.4℃, Δε=8.5, Δn=0.104.
[실시예 4]
1,5-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-3-메틸펜탄의 합성[화합물(1-1)]
Figure pct00055
<제1 공정>
질소 분위기 하, 25mL의 THF에 분산시킨 2.96g의 수소화 알루미늄리튬에, 빙랭 하 50mL의 THF에 용해시킨 5.0g의 3-메틸글루타르산 무수물(r-12)을 적하하고, 실온에서 2시간 교반했다. 반응 용액에 100mL의 톨루엔을 첨가하고, 또한 포화 황산 나트륨 수용액을 검(gum)형 침전물이 생길 때까지 적하하였다. 유기층과 검형 물질을 디켄테이션(decantation)으로 분리하고, 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 증류 제거하여, 3.75g의 3-메틸-1,5-펜탄디올[화합물(r-13)]을 얻었다.
<제2 공정>
질소 분위기 하, 200mL의 THF에 3.75g의 화합물(r-13), 13.1g의 화합물(r-3), 20.0g의 트리페닐포스핀을 용해시키고, 거기에 빙랭 하 34.6mL의 DEAD 톨루엔용액(2.2mol/L)을 천천히 적하하고, 실온에서 철야 교반했다. 반응 용액의 용매를 감압 하 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=1/9(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 또한 헵탄/솔믹스(등록상표) A-11=1/2(용량비)로부터의 재결정에 의해 정제하여, 6.5g의 1,5-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-3-메틸펜탄의 합성[화합물(1-1)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]);7.44(dd, 4H), 7.27(t, 2H), 7.08(dd, 1H), 6.74(dd, 2H), 6.69(dd, 2H), 4.07-4.00(m, 4H), 2.03-1.99(m, 1H), 1.95-1.88(m, 2H), 1.73-1.66(m, 2H), 1.05(d, 3H).
전이 온도는 화합물(1-1) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-1)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-1)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr1 66.4 Cr2 93.7 Iso.
TNI=-0.3℃, Δε=9.90, Δn=0.117.
[실시예 5]
1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노나논의 합성[화합물(1-122)]
Figure pct00056
<제1 공정>
질소 분위기 하, 200mL의 THF에 용해시킨 20.0g(91.6mmol)의 화합물(r-9), 35.2g(184.0mmol)의 화합물(r-14), 50.67g(193.2mmol)의 트리페닐포스핀에, 빙랭 하 83.8g의 DEAD 40% 톨루엔 용액(192.5mmol)을 적하하고, 실온에서 철야 교반했다. 반응 용액의 감압 하 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔)에 의한 분취 조작으로 정제하여, 27.8g의 화합물(r-15)을 얻었다.
<제2 공정>
270mL의 디클로로에탄에 용해시킨 26.8g(47.5mmol)의 화합물(r-15)에, 53.3g(467.3mmol)의 트리플루오로아세트산을 조금씩 가하고, 반응 혼합물을 철야로 교반했다. 반응 용액을 물에 주입하고 아세트산 에틸로 추출하고, 추출액을 물 300ml 및 포화 식염수 300ml로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=2/1(용적비))에 의해 정제하여, 22.0g(42.3mmol)의 화합물(r-16)을 얻었다.
<제3 공정>
14.0g(27.0mmol)의 화합물(r-16), 16.4g(51.3mmol)의 화합물(r-17), 1.55g(1.34mmol)의 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐, 16.8g(121mmol)의 탄산 칼륨과 4.35g(13.5mmol)의 테트라부틸암모늄브로미드(TBAB)를 톨루엔/1-부탄올(90mL/75mL)의 혼합 용매에 현탁시키고 5시간 가열 환류했다. 반응 혼합물을 실온까지 방랭한 후, 톨루엔으로 추출했다. 추출액을 물(150ml) 및 포화 식염수(150ml)로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=2/1(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 재결정에 의해 더욱 정제하여, 5.7g의 1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노나논[화합물(1-122)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]); 7.23(t, 2H), 7.00(td, 2H), 6.78(td, 2H), 6.74(dd, 2H), 6.69(dd, 2H), 4.15(q, 4H), 3.98(t, 4H) 2.53(t, 4H), 1.84-1.76(m, 8H), 1.48(t, 3H).
전이 온도는 화합물(1-122) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-122)을 모액정(ii)와 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-122)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr 122 Iso.
TNI=74.3℃, Δε=-7.71, Δn=0.187.
[실시예 6]
1,9-디(4-(3,5-디플루오로-4-(3,4,5-트리플루오로페녹시)디플루오로메틸)페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노나논의 합성[화합물(1-367)]
Figure pct00057
<제3 공정>
7.36g(14.1mmol)의 화합물(r-16), 11.0g(31.1mmol)의 화합물(r-18), 0.072g(0.10mmol)의 비스(디-tert-부틸(4- 디메틸아미노페닐)포스핀디클로로팔라듐(II)(Pd-132), 5.87g(42.4mmol)의 탄산 칼륨을 톨루엔/솔믹스/물(30mL/5mL/10mL)의 혼합 용매에 현탁시키고 5시간 가열 환류했다. 반응 혼합물을 실온까지 방랭한 후, 톨루엔으로 추출했다. 추출액을 물(150ml) 및 포화 식염수(150ml)로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=2/1(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 헵탄/아세트산 에틸=9/1(용량비)로부터의 재결정에 의해 더욱 정제하여, 5.92g의 1,9-디(4-(3,5-디플루오로-4-(3,4,5-트리플루오로페녹시)디플루오로메틸)페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노나논[화합물(1-367)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]); 7.34(t, 2H), 7.17(d, 4H), 7.00(td, 4H), 6.77(dd, 2H), 6.70(dd, 2H), 4.00(t, 4H), 2.53(t, 4H), 1.85-1.75(m, 8H).
전이 온도는 화합물(1-367) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-367)을 모액정(ii)와 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-367)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr1 87.7 Cr2 97.2 Iso.
TNI=57.7℃, Δε=9.7, Δn=0.157.
[실시예 7]
1,9-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노난올의 합성[화합물(1-361)]
Figure pct00058
<제1 공정>
질소 분위기 하, 10mL의 THF에 분산시킨 0.234g(6.17mmol)의 수소화 알루미늄리튬에, 빙랭 하 10mL의 THF에 용해시킨 2.19g(3.98mmol)의 화합물(1-102)을 적하하고, 실온에서 2시간 교반했다. 반응 용액에 20mL의 톨루엔을 가하고, 또한 포화 황산 나트륨 수용액을 검형 침전물이 생길 때까지 적하하였다. 유기층과 검형 물질을 디켄테이션으로 분리하고, 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=2/1(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 헵탄으로부터의 재결정에 의해 더욱 정제하여, 1.85g의 1,9-디(4-(4-플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노난올[화합물(1-361)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3; δppm): 7.47-7.44(m, 4H), 7.29(2H, t, J=8.8Hz), 7.10(tt, 4H, m), 6.74(dd, 2H, J=2.5Hz, 8.5Hz), 6.69(dd, 2H, J=2.5Hz, 12.4Hz), 3.99(t, 4H, J=6.4Hz), 3.68(1H, s), 1.83(sex, 4H), 1.67-1.50(8H, m), 1.39(1H, d, J=11.5Hz).
전이 온도는 화합물(1-367) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-367)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-367)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr 80.5 Iso.
TNI=46.7℃, Δε=11.7, Δn=0.147.
[실시예 8]
1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-에테닐노난의 합성[화합물(1-124)]
Figure pct00059
<제1 공정>
질소 분위기 하, 20mL의 THF에 현탁시킨 1.98g(5.78mmol)의 메톡시메틸트리페닐포스포늄클로라이드에 -30℃에서 0.65g(5.78mmol)의 tert-부톡시 칼륨을 가하고, 동일한 온도에서 1시간 교반했다. 거기에 THF 20mL에 용해시킨 화합물(1-122) 3.00g(4.45mmol)을 동일한 온도에서 적하한 후 실온까지 승온하고 20시간 교반했다. 반응 용액을 물에 붓고, 톨루엔으로 추출 후 유기상(有機相)을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔)에 의한 분취 조작으로 정제하여, 3.12g의 잔사물을 얻었다.
톨루엔 30mL에 용해시킨 3.12g(4.45mmol)의 잔사물에 0.27g(0.87mmol)의 TBAB, 6.10mL의 포름산을 가하고, 실온에서 40시간 교반했다. 유기상을 분리하고, 물, 포화 중조수, 물, 포화 식염수로 세정한 후 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔)에 의해 정제하여, 3.0g(4.34mmol)의 화합물(r-17)을 얻었다.
<제2 공정>
질소 분위기 하, 20mL의 THF에 현탁시킨 1.70g(4.76mmol)의 메틸트리페닐포스포늄브로미도에 -30℃에서 0.53g(4.76mmol)의 tert-부톡시 칼륨을 가하고, 동일한 온도에서 1시간 교반했다. 거기에 THF 30mL에 용해시킨 화합물(r-17) 2.73g(3.96mmol)을 동일한 온도에서 적하한 후 실온까지 승온하고 15시간 교반했다. 반응 용액을 물에 붓고, 톨루엔으로 추출 후 유기상을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/톨루엔=1/2(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 헵탄/톨루엔=7/1(용량비)로부터의 재결정에 의해 더욱 정제하여, 2.72g의 1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-에테닐노난[화합물(1-124)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]);7.23(t, 2H), 7.00(td, 2H), 6.76(td, 2H), 6.75(dd, 2H), 6.70(dd, 2H), 5.54(qd, 1H), 5.01(td, 2H), 4.15(q, 4H), 3.97(t, 4H), 2.03-12.00(m, 1H), 1.84-1.73(m, 4H), 1.54-1.29(m, 8H), 1.48(t, 3H).
전이 온도는 화합물(1-124) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-124)을 모액정(ii)와 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-124)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: SmC 5.2 Iso.
TNI=23.6℃, Δε=-6.30, Δn=0.140.
[실시예 9]
1,9-디(4-(3,5-디플루오로-4-(3,4,5-트리플루오로페녹시)디플루오로메틸)페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노난올의 합성[화합물(1-363)]
Figure pct00060
<제1 공정>
질소 분위기 하, 15mL의 THF에 분산시킨 0.175g(4.60mmol)의 수소화 알루미늄리튬에, 빙랭 하 45mL의 THF에 용해시킨 3.00g(3.07mmol)의 화합물(1-367)을 적하하고, 실온에서 2시간 교반했다. 반응 용액에 20mL의 톨루엔을 첨가하고, 또한 포화 황산 나트륨 수용액을 검형 침전물이 생길 때까지 적하하였다. 유기층과 검형 물질을 디켄테이션으로 분리하고, 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/아세트산 에틸=1/1(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하고, 헵탄으로부터의 재결정에 의해 더욱 정제하여, 1.80g의 1,9-디(4-(3,5-디플루오로-4-(3,4,5-트리플루오로페녹시)디플루오로메틸)페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-노난올[화합물(1-363)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]);7.34(t, 2H), 7.17(d, 4H), 6.98(td, 4H), 6.79(dd, 2H), 6.72(dd, 2H), 4.01(t, 4H), 3.69(s, 1H), 1.92-1.81(m, 4H), 1.71-1.48(m, 8H), 1.38(s, 1H).
전이 온도는 화합물(1-363) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-363)을 모액정(i)과 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-367)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr 71.2 N 74.3 Iso.
TNI=63.0℃, Δε=8.57, Δn=0.157.
[실시예 10]
1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-(2-프로페닐)노난의 합성[화합물(1-366)]
Figure pct00061
<제1 공정>
질소 분위기 하, 60mL의 THF에 현탁시킨 6.90g(20.1mmol)의 메톡시메틸트리페닐포스포늄클로라이드에 -30℃에서 2.26g(20.1mmol)의 tert-부톡시 칼륨을 가하고, 동일한 온도에서 1시간 교반했다. 거기에 THF 60mL에 용해시킨 화합물(r-17) 9.24g(13.4mmol)을 동일한 온도에서 적하한 후 실온까지 승온하고 2시간 교반했다. 반응 용액을 물에 붓고, 톨루엔으로 추출 후 유기상을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔)에 의한 분취 조작으로 정제하여, 9.62g의 잔사물을 얻었다.
톨루엔 65mL에 용해시킨 6.54g(9.12mmol)의 잔사물에 0.88g(2.74mmol)의 TBAB, 19.6mL의 포름산을 가하고, 실온에서 18시간 교반했다. 유기상을 분리하고, 물, 포화 중조수, 물, 포화 식염수로 세정한 후 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하 용매를 증류 제거하고, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 톨루엔/아세트산 에틸=19/1(용적비))에 의해 정제하여, 6.41g(9.12mmol)의 화합물(r-18)을 얻었다.
<제2 공정>
질소 분위기 하, 60mL의 THF에 현탁시킨 3.91g(10.9mmol)의 메틸트리페닐포스포늄브로미드에 -30℃에서 1.22g(10.9mmol)의 tert-부톡시 칼륨을 가하고, 동일한 온도에서 1시간 교반했다. 거기에 THF 30mL에 용해시킨 화합물(r-18) 6.41g(9.12mmol)을 동일한 온도에서 적하한 후 실온까지 승온하고 15시간 교반했다. 반응 용액을 물에 붓고, 톨루엔으로 추출 후 유기상을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 감압 하에서 용매를 증류 제거한 후, 잔사를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(용리액: 헵탄/톨루엔=1/2(용적비))에 의한 분취 조작으로 정제하여, 5.64g의 1,9-디(4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)-3-플루오로페닐옥시)-5-(2-프로페닐)노난의 합성[화합물(1-366)]을 얻었다.
1H-NMR(CDCl3 δ[ppm]);7.23(t, 2H), 7.00(td, 2H), 6.76(td, 2H), 6.75(dd, 2H), 6.70(dd, 2H), 5.81-5.74(m, 1H), 5.03-5.00(m, 2H), 4.15(q, 4H), 3.98(t, 4H), 2.07(t, 2H), 1.79(quin, 4H), 1.52-1.43(m, 5H), 1.48(t, 6H), 1.37-1.33(m, 4H).
전이 온도는 화합물(1-366) 자체의 측정값으로 하고, 상한 온도(TNI), 유전율 이방성값(Δε) 및 광학적 이방성값(Δn)은, 화합물(1-366)을 모액정(ii)와 혼합하여 이루어지는 시료의 측정값을, 상기 외삽법에 따라 환산한 외삽값으로 했다. 화합물(1-366)의 물성값은, 하기와 같다.
전이 온도: Cr<-50℃
TNI=7.6℃, Δε=-6.00, Δn=0.127.
[바이메소겐 화합물의 예시]
실시예 1∼10에 기재된 합성 방법과 동일한 방법에 의해, 이하에 나타내는, 화합물(1-1)∼화합물(1-370)을 합성할 수 있다. 그리고, 실시예 1∼10에서 합성한 액정성 화합물도 예시하고 있다.
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064
Figure pct00065
Figure pct00066
Figure pct00067
Figure pct00068
Figure pct00069
Figure pct00070
Figure pct00071
Figure pct00072
Figure pct00073
Figure pct00074
Figure pct00075
Figure pct00076
Figure pct00077
Figure pct00078
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
Figure pct00082
Figure pct00083
Figure pct00084
Figure pct00085
Figure pct00086
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
Figure pct00090
Figure pct00091
Figure pct00092
Figure pct00093
[액정 조성물의 실시예]
액정 조성물의 실시예 등을 이하에 나타낸다.
액정 조성물의 성분인 각 화합물의 기호에 의한 표기 방법을 표 1에 나타낸다. 표 중, 1,4-시클로헥실렌의 입체 배치는, 트랜스 배치이다. 각 화합물의 비율(백분율)은, 특별히 언급하지 않는 한, 액정 조성물의 전체 질량을 기준으로 한 질량 백분율(중량%)이다.
그리고, 각 실시예에서 사용하는 액정성 화합물의 부분에 기재한 번호는, 전술한 성분 A∼E의 화합물 번호에 대응하고 있다. 화합물 번호를 기재하지 않고, 단지 「-」로 기재한 경우에는, 이 화합물은, 이들 성분에는 대응을 하지 않고 있는 그 외의 화합물인 것을 의미하고 있다.
[표 1]
Figure pct00094
[사용예 1]
3-HB-O2 (2-5) 10%
5-HB-CL (5-2) 13%
3-HBB(F, F)-F (6-24) 7%
3-PyB(F)-F (5-15) 10%
5-PyB(F)-F (5-15) 10%
3-PyBB-F (6-80) 10%
4-PyBB-F (6-80) 10%
5-PyBB-F (6-80) 10%
5-HBB(F)B-2 (4-5) 7%
5-HBB(F)B-3 (4-5) 8%
화합물(1-1) 8%
NI=87.6℃; η=43.8mPa·s; Δn=0.184; Δε=8.3.
[사용예 2]
2-HB-C (8-1) 5%
3-HB-C (8-1) 12%
3-HB-O2 (2-5) 15%
2-BTB-1 (2-10) 3%
3-HHB-F (6-1) 4%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
3-HHB-3 (3-1) 12%
3-HHEB-F (6-11) 3%
5-HHEB-F (6-11) 2%
2-HHB(F)-F (6-2) 6%
3-HHB(F)-F (6-2) 6%
5-HHB(F)-F (6-2) 6%
3-HHB(F, F)-F (6-3) 5%
화합물(1-102) 8%
NI=90.5℃; η=24.5mPa·s; Δn=0.103; Δε=4.6.
[사용예 3]
7-HB(F, F)-F (5-4) 3%
3-HB-O2 (2-5) 7%
2-HHB(F)-F (6-2) 10%
3-HHB(F)-F (6-2) 10%
5-HHB(F)-F (6-2) 9%
2-HBB(F)-F (6-2) 9%
3-HBB(F)-F (6-2) 8%
5-HBB(F)-F (6-2) 14%
2-HBB-F (6-22) 4%
3-HBB-F (6-22) 4%
5-HBB-F (6-22) 3%
3-HBB(F, F)-F (6-24) 3%
5-HBB(F, F)-F (6-24) 6%
화합물(1-104) 10%
NI=74.8℃; η=38.5mPa·s; Δn=0.110; Δε=5.5.
[사용예 4]
5-HB-CL (5-2) 16%
3-HH-4 (2-1) 12%
3-HH-5 (2-1) 4%
3-HHB-F (6-1) 4%
3-HHB-CL (6-1) 3%
4-HHB-CL (6-1) 4%
3-HHB(F)-F (6-2) 10%
4-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
7-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HBB(F)-F (6-23) 4%
1O1-HBBH-5 (4-1) 3%
3-HHBB(F, F)-F (7-6) 2%
4-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
5-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
3-HH2BB(F, F)-F (7-15) 3%
4-HH2BB(F, F)-F (7-15) 3%
화합물(1-103) 3%
[사용예 5]
3-HHB(F, F)-F (6-3) 8%
3-H2HB(F, F)-F (6-15) 7%
4-H2HB(F, F)-F (6-15) 8%
5-H2HB(F, F)-F (6-15) 7%
3-HBB(F, F)-F (6-23) 20%
5-HBB(F, F)-F (6-23) 20%
3-H2BB(F, F)-F (6-27) 10%
5-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
5-HHEBB-F (7-17) 2%
3-HH2BB(F, F)-F (7-15) 3%
1O1-HBBH-4 (4-1) 4%
1O1-HBBH-5 (4-1) 4%
화합물(1-105) 4%
[사용예 6]
5-HB-F (5-1) 12%
6-HB-F (5-1) 9%
7-HB-F (5-1) 7%
2-HHB-OCF3 (6-1) 7%
3-HHB-OCF3 (6-1) 7%
4-HHB-OCF3 (6-1) 7%
5-HHB-OCF3 (6-1) 5%
3-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
5-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
3-HHB(F, F)-OCF2H (6-3) 3%
3-HHB(F, F)-OCF3 (6-3) 5%
3-HH2B(F)-F (6-5) 3%
3-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBBH-3 (4-1) 3%
3-HB(F)BH-3 (4-2) 3%
화합물(1-106) 1%
[사용예 7]
5-HB-CL (5-2) 11%
3-HH-4 (2-1) 7%
3-HHB-1 (3-1) 5%
3-HHB(F, F)-F (6-3) 8%
3-HBB(F, F)-F (6-24) 20%
5-HBB(F, F)-F (6-24) 13%
3-HHEB(F, F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F, F)-F (6-12) 3%
5-HHEB(F, F)-F (6-12) 3%
2-HBEB(F, F)-F (6-39) 3%
3-HBEB(F, F)-F (6-39) 4%
5-HBEB(F, F)-F (6-39) 3%
3-HHBB(F, F)-F (7-6) 5%
화합물(1-102) 5%
[사용예 8]
3-HB-CL (5-2) 6%
5-HB-CL (5-2) 4%
3-HHB-OCF3 (6-1) 5%
3-H2HB-OCF3 (6-13) 5%
5-H4HB-OCF3 (6-19) 15%
V-HHB(F)-F (6-2) 5%
3-HHB(F)-F (6-2) 5%
5-HHB(F)-F (6-2) 5%
3-H4HB(F, F)-CF3 (6-21) 7%
5-H4HB(F, F)-CF3 (6-21) 8%
5-H2HB(F, F)-F (6-15) 5%
5-H4HB(F, F)-F (6-21) 7%
2-H2BB(F)-F (6-26) 5%
3-H2BB(F)-F (6-26) 10%
3-HBEB(F, F)-F (6-39) 5%
화합물(1-107) 3%
[사용예 9]
5-HB-CL (5-2) 15%
7-HB(F, F)-F (5-4) 3%
3-HH-4 (2-1) 7%
3-HH-5 (2-1) 5%
3-HB-O2 (2-5) 15%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
2-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F)-F (6-2) 7%
5-HHB(F)-F (6-2) 7%
3-HHB(F, F)-F (6-3) 6%
3-H2HB(F, F)-F (6-15) 5%
4-H2HB(F, F)-F (6-15) 5%
화합물(1-51) 5%
[사용예 10]
5-HB-CL (5-2) 3%
7-HB(F)-F (5-3) 7%
3-HH-4 (2-1) 8%
3-HH-EMe (2-2) 23%
3-HHEB-F (6-10) 6%
5-HHEB-F (6-10) 8%
3-HHEB(F, F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F, F)-F (6-12) 5%
4-HGB(F, F)-F (6-103) 4%
5-HGB(F, F)-F (6-103) 6%
2-H2GB(F, F)-F (6-106) 4%
3-H2GB(F, F)-F (6-106) 5%
5-GHB(F, F)-F (6-109) 7%
화합물(1-121) 4%
[사용예 11]
3-HB-O1 (2-5) 15%
3-HH-4 (2-1) 5%
3-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 12%
5-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 12%
2-HHB(2F, 3F)-1 (10-1) 11%
3-HHB(2F, 3F)-1 (10-1) 12%
3-HHB(2F, 3F)-O2 (10-1) 10%
5-HHB(2F, 3F)-O2 (10-1) 13%
3-HHB-1 (3-1) 6%
화합물(1-111) 4%
[사용예 12]
2-HH-5 (2-1) 3%
3-HH-4 (2-1) 15%
3-HH-5 (2-1) 4%
3-HB-O2 (2-5) 10%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (9-4) 15%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (9-4) 14%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (10-12) 5%
2-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 3%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 8%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 9%
3-HHB-1 (3-1) 3%
3-HHB-3 (3-1) 3%
3-HHB-O1 (3-1) 3%
화합물(1-114) 4%
[사용예 13]
2-HH-3 (2-1) 17%
3-HH-4 (2-1) 9%
1-BB-3 (2-8) 7%
3-HB-O2 (2-5) 2%
3-BB(2F, 3F)-O2 (9-3) 9%
5-BB(2F, 3F)-O2 (9-3) 5%
2-HH1OB(2F, 3F)-O2 (10-5) 11%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (10-5) 21%
3-HHB-1 (3-1) 4%
3-HHB-O1 (3-1) 3%
5-B(F)BB-2 (3-8) 2%
화합물(1-1) 4%
화합물(1-102) 6%
NI=71.9℃; η=27.4mPa·s; Δn=0.102; Δε=-3.0.
[사용예 14]
2-HH-3 (2-1) 13%
7-HB-1 (2-5) 10%
5-HB-O2 (2-5) 8%
3-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 17%
5-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 13%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (10-12) 3%
5-HHB(2F, 3CL)-O2 (10-12) 2%
3-HH1OCro(7F, 8F)-5 (13-6) 5%
5-HBB(F)B-2 (4-5) 9%
5-HBB(F)B-3 (4-5) 9%
화합물(1-104) 8%
화합물(1-103) 3%
[사용예 15]
1-BB-3 (2-8) 9%
3-HH-V (2-1) 26%
3-BB(2F, 3F)-O2 (9-3) 13%
2-HH1OB(2F, 3F)-O (10-5) 20%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (10-5) 13%
3-HHB-1 (3-1) 7%
5-B(F)BB-2 (3-8) 6%
화합물(1-105) 3%
화합물(1-106) 3%
[사용예 16]
2-HH-3 (2-1) 6%
3-HH-V1 (2-1) 8%
1V2-HH-1 (2-1) 8%
1V2-HH-3 (2-1) 7%
3-BB(2F, 3F)-O2 (9-3) 7%
5-BB(2F, 3F)-O2 (9-3) 4%
3-H1OB(2F, 3F)-O2 (9-5) 7%
2-HH1OB(2F, 3F)-O2 (10-5) 8%
3-HH1OB(2F, 3F)-O2 (10-5) 16%
3-HDhB(2F, 3F)-O2 (-) 7%
3-HHB-1 (3-1) 3%
3-HHB-3 (3-1) 2%
2-BB(2F, 3F)B-3 (11-1) 10%
화합물(1-101) 3%
화합물(1-107) 4%
[사용예 17]
1V2-BEB(F, F)-C (8-15) 6%
3-HB-C (8-1) 15%
2-BTB-1 (2-10) 9%
5-HH-VFF (2-1) 27%
3-HHB-1 (3-1) 4%
VFF-HHB-1 (3-1) 8%
VFF2-HHB-1 (3-1) 11%
3-H2BTB-2 (3-17) 4%
3-H2BTB-3 (3-17) 4%
3-H2BTB-4 (3-17) 4%
화합물(1-71) 5%
화합물(1-121) 3%
[사용예 18]
5-HB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-41) 5%
3-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
4-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 7%
5-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
3-HH-V (2-1) 39%
3-HH-V1 (2-1) 6%
3-HHEH-5 (3-13) 3%
3-HHB-1 (3-1) 3%
V-HHB-1 (3-1) 5%
V2-BB(F)B-1 (3-6) 4%
1V2-BB-F (5-1) 3%
3-BB(F, F)XB(F, F)-F (6-97) 11%
3-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
화합물(1-111) 5%
[사용예 19]
3-GB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-57) 5%
3-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
4-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 7%
5-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
3-HH-V (2-1) 40%
3-HH-V1 (2-1) 6%
3-HHEH-5 (3-13) 3%
3-HHB-1 (3-1) 4%
V-HHB-1 (3-1) 5%
V2-BB(F)B-1 (3-6) 4%
1V2-BB-F (5-1) 3%
3-BB(F, F)XB(F, F)-F (6-97) 6%
3-GB(F, F)XB(F, F)-F (6-113) 4%
3-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
화합물(1-114) 4%
[사용예 20]
7-HB(F, F)-F (5-4) 3%
3-HB-O2 (2-5) 7%
2-HHB(F)-F (6-2) 8%
3-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HHB(F)-F (6-2) 10%
2-HBB(F)-F (6-23) 10%
3-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBB(F)-F (6-23) 14%
2-HBB-F (6-22) 4%
3-HBB-F (6-22) 4%
5-HBB-F (6-22) 3%
3-HBB(F, F)-F (6-24) 3%
5-HBB(F, F)-F (6-24) 6%
화합물(1-361) 10%
NI=82.6℃; η=39.3mPa·s; Δn=0.119; Δε=6.0.
[사용예 21]
3-HB-O1 (2-5) 15%
3-HH-4 (2-1) 5%
3-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 11%
5-HB(2F, 3F)-O2 (9-1) 12%
2-HHB(2F, 3F)-1 (10-1) 12%
3-HHB(2F, 3F)-1 (10-1) 12%
3-HHB(2F, 3F)-O2 (10-1) 12%
5-HHB(2F, 3F)-O2 (10-1) 12%
3-HHB-1 (3-1) 6%
화합물(1-122) 3%
NI=85.5℃; η=38.7mPa·s; Δn=0.093; Δε=-3.5.
[사용예 22]
5-HB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-41) 5%
3-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
4-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 6%
5-BB(F)B(F, F)XB(F, F)-F (7-47) 3%
3-HH-V (2-1) 40%
3-HH-V1 (2-1) 6%
3-HHEH-5 (3-13) 3%
3-HHB-1 (3-1) 3%
V-HHB-1 (3-1) 5%
V2-BB(F)B-1 (3-6) 4%
1V2-BB-F (5-1) 3%
3-BB(F, F)XB(F, F)-F (6-97) 11%
3-HHBB(F, F)-F (7-6) 3%
화합물(1-367) 5%
NI=81.0℃; η=18.5mPa·s; Δn=0.109; Δε=6.5.
[사용예 23]
2-HH-5 (2-1) 3%
3-HH-4 (2-1) 15%
3-HH-5 (2-1) 4%
3-HB-O2 (2-5) 10%
3-H2B(2F, 3F)-O2 (9-4) 15%
5-H2B(2F, 3F)-O2 (9-4) 14%
3-HHB(2F, 3CL)-O2 (10-12) 5%
2-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 4%
3-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 8%
5-HBB(2F, 3F)-O2 (10-7) 9%
3-HHB-1 (3-1) 3%
3-HHB-3 (3-1) 3%
3-HHB-O1 (3-1) 4%
화합물(1-124) 3%
[사용예 24]
5-HB-CL (2-5) 3%
7-HB(F)-F (5-3) 7%
3-HH-4 (2-1) 8%
3-HH-EMe (2-2) 23%
3-HHEB-F (6-10) 5%
5-HHEB-F (6-10) 8%
3-HHEB(F, F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F, F)-F (6-12) 5%
4-HGB(F, F)-F (6-103) 4%
5-HGB(F, F)-F (6-103) 6%
2-H2GB (F, F)-F (6-106) 4%
3-H2GB (F, F)-F (6-106) 5%
5-GHB(F, F)-F (6-109) 7%
화합물(1-366) 5%
[산업상 이용가능성]
본 발명의 액정 화합물, 액정 조성물, 액정 내포 복합 재료는 액정 표시 소자에 사용할 수 있다.
2: 코어 성분
2a: 액정 조성물
2b: 액정 분자
4: 쉬스 성분
4a: 쉬스 성분 형성 재료
10: 액정 내포 복합 섬유(복합 섬유)
20: 복합 섬유 집합체
30: 기판
40: 바인더
100: 액정 표시 소자

Claims (18)

  1. 하기 식(1)으로 표시되는 화합물:
    Figure pct00095

    상기 식(1)에 있어서, MG1 및 MG2는 각각 독립적으로 메소겐(mesogen)기이며;
    Za 및 Zb는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Za 및 Zb에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    Sp는 하기 식(sp-1)으로 표시되는 아키랄(achiral) 구조를 가지고,
    Figure pct00096

    상기 식(sp-1)에 있어서, α는 각각 독립적으로 탄소수 1∼20의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    X는 하기 식(I), 식(II) 또는 식(III)으로 표시되고,
    Figure pct00097

    상기 식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Ra에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    상기 식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 Rb 및 Rc에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    상기 식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 유황 원자 또는 탄소수 1∼10의 알킬리덴이며, 이 Q에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있음.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 하기 식(IV)으로 표시되는, 화합물:
    Figure pct00098

    상기 식(IV)에 있어서 Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소 또는 탄소수 1∼20의 직쇄 알킬이며, 이 Rd에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; A1, A2, A3 및 A4는 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 환에 있어서, 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -CH=N-으로 치환될 수도 있고, 그리고 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소, 염소, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF3, -OCHF2, 또는 -OCH2F로 치환될 수도 있고;
    Z1, Z2, Z3 및 Z4는 독립적으로, 단결합 또는 탄소수 1∼4의 알킬렌이며, 이 Z1, Z2, Z3 및 Z4에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO- 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 그리고 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    m, n, q 및 r은 독립적으로, 0 또는 1이며, m, n, q 및 r의 합은 2, 3 또는 4임.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 식(IV)에 있어서 Rd는 불소, 염소 또는 탄소수 1∼10의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼10의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼9의 직쇄 알콕시, 탄소수 2∼9의 직쇄 알콕시알킬, 탄소수 3∼9의 직쇄 알케닐옥시, 탄소수 1∼10의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼9의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼10의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
    A1, A2, A3 및 A4가 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 시클로헥센-1,4-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, -CF3 또는 -CHF2로 치환될 수도 있고;
    Z1, Z2 및 Z4가 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2-, -SiH2CH2-, -(CH2)2COO-, -OCO(CH2)2-, -(CH2)2CF2O-, -OCF2(CH2)2-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3- 또는 -(CH2)4-인, 화합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH2CO-, -COCH2-, -CH2SiH2- 또는 -SiH2CH2-이며;
    상기 식(sp-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄의 알킬렌이며, 이 α에 있어서, 적어도 하나의 -(CH2)2-는, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    상기 식(I)에 있어서 Ra는 하이드록실기 또는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
    상기 식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 탄소수 1∼4의 알콕시, 탄소수 2∼4의 알콕시알킬, 탄소수 3∼4의 알케닐옥시, 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼4의 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼5의 폴리플루오로알케닐이며;
    상기 식(III)에 있어서 Q는 산소 원자, 탄소수 1∼5의 알킬리덴인, 화합물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서, Za 및 Zb는 독립적으로 단결합, -COO-, -OCO-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, 또는 -C≡C-이며;
    상기 식(sp-1)에 있어서, α는 탄소수 1∼10의 직쇄 알킬렌이며;
    상기 식(I)에 있어서 Ra는 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐 또는 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
    상기 식(II)에 있어서 Rb 및 Rc는 각각 독립적으로, 불소, 탄소수 1∼5의 알킬, 탄소수 2∼5의 알케닐, 또는 탄소수 1∼5의 폴리플루오로알킬이며;
    상기 식(III)에 있어서 Q는 산소 원자 또는 탄소수 1∼3의 알킬리덴인, 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 하기 식(IV-1)으로 표시되는, 화합물:
    Figure pct00099

    Rd는 독립적으로, -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, 염소, 탄소수 1∼6의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼6의 직쇄 알케닐, 탄소수 1∼5의 직쇄 알콕시, 탄소수 1∼6의 직쇄 폴리플루오로알킬, 탄소수 1∼5의 직쇄 폴리플루오로알콕시, 또는 탄소수 2∼6의 직쇄 폴리플루오로알케닐이며;
    A11 및 A31은 1,4-시클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이며;
    Y21, Y22, Y23, Y41, Y42 및 Y43이 독립적으로 수소, 불소, -CF3 또는 -CF2H이며;
    Z11, Z21, Z31 및 Z41이 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며;
    s, t, u 및 v는 독립적으로, 0, 1 또는 2이며, s, t 및 u의 합은 2, 3 또는 4이되, t는 반드시 1이고, 그리고 s, t, u 및 v 중 어느 하나가 2일 때, 복수의 환 구조는 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 되며, 또한 복수의 Z11, Z21, Z31 및 Z41은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 됨.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 하기 식(IV-1-1-1)∼식(IV-1-1-55)으로 표시되는, 화합물:
    Figure pct00100

    Figure pct00101

    상기 식(IV-1-1-1)∼식(IV-1-1-55)에 있어서, Rd는 독립적으로 -CN, -NCS, -C≡C-CN, -SF5, 불소, -CF3, -CF2H, -OCF3 또는 -C2F5이며; Z11, Z21 및 Z31은 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CF2O-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며, 또한 복수의 Z11, Z21 및 Z31은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 됨.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)에 있어서 MG1 및 MG2가 하기 식(IV-1-2-1)∼식(IV-1-2-30)으로 표시되는, 화합물:
    Figure pct00102

    상기 식(IV-1-2-1)∼식(IV-1-2-30)에 있어서 Rd는 독립적으로, 탄소수 1∼6의 직쇄 알킬, 탄소수 2∼6의 직쇄 알케닐, 또는 탄소수 1∼6의 직쇄 알콕시이며; Z11, Z21 및 Z31이 독립적으로, 단결합, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-이며, 또한 복수의 Z11, Z21 및 Z31은 동일한 기라도 되고 상이한 기라도 됨.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 적어도 2종류 함유하는, 액정 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    하기 식(cp-1)으로 표시되는 화합물을 더 함유하는, 액정 조성물:
    Figure pct00103

    상기 식에서 R31 및 R32는 각각 독립적으로 불소, 염소, -CN, -NCS, -SF5 또는 탄소수 1∼20의 알킬이며, 이 R31 및 R32에 있어서 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S-, -CO-, 또는 -SiH2-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -(CH2)2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고; MG31 및 MG32는 각각 독립적으로 메소겐기이며; Z3a, Z3b는 각각 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CH=CH-, -CH=CHCOO-, -OCO-CH=CH-, -C≡C- 또는 단결합이며; Sp3는 4∼40개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄의 스페이서(spacer) 기이며, 적어도 하나의 -CH2기는 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -OCO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환되어 있어도 됨.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 활성 화합물 및 중합 가능한 화합물로부터 선택되는 적어도 1개를 더 함유하는, 액정 조성물.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 방지제 및 자외선 흡수제로부터 선택되는 적어도 1개를 더 함유하는, 액정 조성물.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 코어(core) 성분으로 하는, 쉬스코어(sheath-core)형의 액정 내포 복합 섬유.
  15. 제14항에 기재된 액정 내포 복합 섬유를 1축 배열시켜 형성되어 있는, 액정 함유 섬유 집합체.
  16. 제14항에 기재된 액정 내포 복합 섬유 또는 제15항에 기재된 액정 내포 섬유 집합체와 바인더로부터 구성되는, 액정 함유 섬유 복합체.
  17. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물, 제14항에 기재된 액정 함유 복합 섬유, 제15항에 기재된 액정 함유 복합 섬유 집합체, 또는 제16항에 기재된 액정 함유 섬유 복합체를 포함하는, 액정 표시 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    플렉소 일렉트릭(flexo-electric) 장치인, 액정 표시 소자.
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