KR20190039160A - 중합성 극성 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자 - Google Patents

중합성 극성 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자 Download PDF

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KR20190039160A
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alkyl
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토모히로 야노
후미타카 콘도우
카즈히로 오기타
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제이엔씨 주식회사
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Abstract

화학적으로 높은 안정성, 액정 분자를 배향시키는 높은 능력, 액정 조성물에 대한 높은 용해도를 가지며, 그리고 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 큰 극성 화합물을 제공한다. 식 (1)로 표시되는 화합물에 의해, 상기 과제를 해결한다. 예를 들면, R1은 탄소 수 1 내지 15의 알킬이고; 환 A1 내지 A5는 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이고; Z1, Z4 및 Z5는 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고; a, b 및 c는 0 내지 4이고; d 및 e는 1 내지 4이고; P2 및 P3은 중합성 기이고; Sp2 및 Sp3은 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이다.

Description

중합성 극성 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자
본 발명은 중합성 기를 갖는 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자에 관한 것이다. 더 상세하게는 복수 개의 메타크릴로일옥시 등의 중합성 기와 -OH기 등의 극성기를 모두 갖는 화합물, 이 화합물을 포함하고, 유전율 이방성이 양 또는 음인 액정 조성물 및 이 조성물을 포함하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 동작 모드에 기초한 분류는 PC(phase change), TN(twisted nematic), STN(super twisted nematic), ECB(electrically controlled birefringence), OCB(optically compensated bend), IPS(in-plane switching), VA(vertical alignment), FFS(fringe field switching), FPA(field-induced photo-reactive alignment) 등의 모드이다. 소자의 구동 방식에 기초한 분류는 PM(passive matrix)과 AM(active matrix)이다. PM은 스태틱(static), 멀티플렉스(multiplex) 등으로 분류되고, AM은 TFT(thin film transistor), MIM(metal insulator metal) 등으로 분류된다. TFT의 분류는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 및 다결정 실리콘(polycrystal silicon)이다. 후자는 제조 공정에 따라 고온형과 저온형으로 분류된다. 광원에 기초한 분류는 자연광을 이용하는 반사형, 백라이트를 이용하는 투과형, 그리고 자연광과 백라이트 둘 모두를 이용하는 반투과형이다.
액정 표시 소자는 네마틱 상(相)을 갖는 액정 조성물을 함유한다. 이 조성물은 적절한 특성을 갖는다. 이 조성물의 특성을 향상시킴으로써, 양호한 특성을 갖는 AM 소자를 얻을 수 있다. 두 개의 특성에 있어서의 관련을 하기의 표 1에 정리하였다. 조성물의 특성을 시판되고 있는 AM 소자에 기초하여 더 설명하기로 한다. 네마틱 상의 온도 범위는 소자의 사용할 수 있는 온도 범위와 관련된다. 네마틱 상의 바람직한 상한 온도는 약 70℃ 이상이고, 그리고 네마틱 상의 바람직한 하한 온도는 약 -10℃ 이하이다. 조성물의 점도는 소자의 응답 시간과 관련된다. 소자에서 동영상을 표시하기 위해서는 짧은 응답 시간이 바람직하다. 1밀리초라도 보다 짧은 응답 시간이 바람직하다. 따라서, 조성물에 있어서의 작은 점도가 바람직하다. 낮은 온도에 있어서의 작은 점도는 보다 바람직하다.
표 1. 조성물과 AM 소자에 있어서의 특성
번호 조성물의 특성 AM 소자의 특성
1 네마틱 상의 온도 범위가 넓다 사용할 수 있는 온도 범위가 넓다
2 점도가 작다1) 응답 시간이 짧다
3 광학 이방성이 적절하다 콘트라스트 비가 크다
4 양 또는 음으로 유전율 이방성이 크다 문턱값 전압이 낮고, 소비 전력이 작다콘트라스트 비가 크다
5 비저항이 크다 전압 유지율이 크고, 콘트라스트 비가 크다
6 자외선 및 열에 안정적이다 수명이 길다
7 탄성 상수가 크다 콘트라스트비가 크고, 응답 시간이 짧다
1) 액정 표시 소자에 조성물을 주입하는 시간을 단축시킬 수 있다
조성물의 광학 이방성은 소자의 콘트라스트 비와 관련된다. 소자의 모드에 따라, 큰 광학 이방성 또는 작은 광학 이방성, 즉 적절한 광학 이방성이 필요하다. 조성물의 광학 이방성(Δn)과 소자의 셀 갭(d)간의 곱(Δn×d)은 콘트라스트 비를 최대로 하도록 설계된다. 적절한 곱의 값은 동작 모드의 종류에 의존한다. 이 값은 TN과 같은 모드의 소자에서는 약 0.45 μm이다. 이 값은 VA 모드의 소자에서는 약 0.30 μm 내지 약 0.40 μm의 범위이고, IPS 모드 또는 FFS 모드의 소자에서는 약 0.20 μm 내지 약 0.30 μm의 범위이다. 이들의 경우, 작은 셀 갭의 소자에는 큰 광학 이방성을 갖는 조성물이 바람직하다. 조성물에 있어서의 큰 유전율 이방성은 소자에 있어서의 낮은 문턱값 전압, 작은 소비 전력과 큰 콘트라스트 비에 기여한다. 따라서, 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성이 바람직하다. 조성물에 있어서의 큰 비저항은 소자에 있어서의 큰 전압 유지율과 큰 콘트라스트 비에 기여한다. 따라서, 초기 단계에 있어서 실온뿐만 아니라 네마틱 상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 비저항을 갖는 조성물이 바람직하다. 장시간 사용한 후, 실온뿐만 아니라 네마틱 상의 상한 온도에 가까운 온도에서도 큰 비저항을 갖는 조성물이 바람직하다. 자외선 및 열에 대한 조성물의 안정성은 소자의 수명과 관련된다. 이 안정성이 높을 때, 소자의 수명은 길다. 이러한 특성은 액정 프로젝터, 액정 텔레비전 등에 사용하는 AM 소자에 바람직하다.
고분자 지지 배향(PSA; polymer sustained alignment)형의 액정 표시 소자에서는 중합체를 함유하는 액정 조성물이 사용된다. 먼저, 소량의 중합성 화합물을 첨가한 조성물을 소자에 주입한다. 다음, 이 소자의 기판 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사한다. 중합성 화합물은 중합되어, 조성물 속에 중합체의 그물코(mesh) 구조를 생성한다. 이 조성물에서는 중합체에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능해지므로, 소자의 응답 시간이 단축되고, 화상의 번인(burn-in)이 개선된다. 중합체의 이러한 효과는 TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, FPA와 같은 모드를 갖는 소자에 기대할 수 있다.
범용의 액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자의 수직 배향은 폴리이미드 배향막에 의해 달성된다. 한편, 배향막을 갖지 않는 액정 표시 소자로서, 극성 화합물을 액정 조성물에 첨가하고, 액정 분자를 배향시키는 모드가 제안된 바 있다. 먼저, 소량의 극성 화합물 및 소량의 중합성 화합물을 첨가한 조성물을 소자에 주입한다. 여기서, 극성 화합물의 작용에 의해 액정 분자가 배향된다. 다음, 이 소자의 기판 사이에 전압을 인가하면서, 조성물에 자외선을 조사한다. 여기서, 중합성 화합물이 중합되고, 액정 분자의 배향을 안정화시킨다. 이 조성물로는 극성 화합물 및 중합체에 의해 액정 분자의 배향을 제어하는 것이 가능해지므로, 소자의 응답 시간이 단축되고, 화상의 번인이 개선된다. 나아가, 배향막을 갖지 않는 소자에서는 배향막을 형성하는 공정이 필요하지 않다. 배향막이 없으므로, 배향막과 조성물 간의 상호 작용에 의해, 소자의 전기 저항이 저하하는 일은 없다. 극성 화합물과 중합체의 조합에 의한 이러한 효과는 TN, ECB, OCB, IPS, VA, FFS, FPA와 같은 모드를 갖는 소자에 기대할 수 있다.
지금까지, 배향막을 갖지 않는 액정 표시 소자에 있어서, 액정 분자를 수직 배향시킬 수 있는 화합물로서, 말단에 -OH기를 갖는 화합물이 다양하게 합성되어 왔다. 특허 문헌 1에는 말단에 -OH기를 갖는 바이페닐(비페닐) 화합물 (S-1)이 기재되어 있다. 그러나, 이 화합물은 액정 분자를 수직 배향시키는 능력이 높으나, 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 충분하지 않다.
Figure pct00001
특허 문헌 1 : 국제 공개 제 2014/090362호 특허 문헌 2 : 국제 공개 제2014/094959호 특허 문헌 3 : 국제 공개 제2013/004372호 특허 문헌 4 : 국제 공개 제2012/104008호 특허 문헌 5 : 국제 공개 제2012/038026호 특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 소 50-35076호 공보
본 발명의 첫 번째 과제는 화학적으로 높은 안정성, 액정 분자를 배향시키는 높은 능력, 액정 조성물에 대한 높은 용해도를 가지며, 그리고 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 큰 극성 화합물을 제공하는 것이다. 두 번째 과제는 이 화합물을 포함하고, 그리고 네마틱 상의 높은 상한 온도, 네마틱 상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성, 큰 탄성 상수 등의 특성 중 적어도 하나를 충족시키는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 세 번째 과제는 이 조성물을 포함하고, 그리고 소자를 사용할 수 있는 넓은 온도 범위, 짧은 응답 시간, 높은 전압 유지율, 낮은 문턱값 전압, 큰 콘트라스트 비, 긴 수명과 같은 특성을 갖는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 식 (1)로 표시되는 화합물, 이 화합물을 포함하는 액정 조성물 및 이 조성물을 포함하는 액정 표시 소자에 관한 것이다.
Figure pct00002
식 (1)에 있어서,
R1은, 수소, -Sp2-P2, -Sp3-P3 또는 탄소 수 1 내지 15의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
환 A1, 환 A4 및 환 A5은 독립적으로, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 페닐렌, 나프틸렌, 데카하이드로나프틸렌, 테트라하이드로나프틸렌, 테트라하이드로피란다이일, 1,3-다이옥세인다이일, 피리미딘다이일 또는 피리딘다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
Z1, Z4 및 Z5는 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1)로 표시되는 중합성 기이고;
Figure pct00003
식 (P-1)에 있어서,
M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 할로젠, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이고;
R4는, 하기 식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c) 중 어느 하나로 표시되는 기에서 선택되는 기이고;
Figure pct00004
식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)에 있어서,
Sp5 및 Sp6은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
S1은 >CH- 또는 >N-이고;
S2는 >C< 또는 >Si<이고;
X1은 -OH, -NH2, -OR5, -N(R5)2, -COOH, -SH, -B(OH)2 또는 -Si(R5)3으로 표시되는 기이고, 여기서, R5은, 수소 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
a, b 및 c는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
d 및 e는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
d 및 e의 합은, 2, 3 또는 4이다.
본 발명의 첫 번째 장점은 화학적으로 높은 안정성, 액정 분자를 배향시키는 높은 능력, 액정 조성물에 대한 높은 용해도를 가지며, 그리고 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 큰 극성 화합물을 제공하는 것이다. 두 번째 장점은 이 화합물을 포함하고, 그리고 네마틱 상의 높은 상한 온도, 네마틱 상의 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성, 큰 탄성 상수 등의 특성 중 적어도 하나를 충족시키는 액정 조성물을 제공하는 것이다. 세 번째 장점은 이 조성물을 포함하고, 그리고 소자를 사용할 수 있는 넓은 온도 범위, 짧은 응답 시간, 높은 전압 유지율, 낮은 문턱값 전압, 큰 콘트라스트 비, 긴 수명과 같은 특성을 갖는 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 명세서에 있어서의 용어의 사용 방법은 다음과 같다. "액정 조성물" 및 "액정 표시 소자"라는 용어를 각각 "조성물" 및 "소자"로 약칭할 수 있다. "액정 표시 소자"는 액정 표시 패널 및 액정 표시 모듈의 총칭이다. "액정성 화합물"은 네마틱 상, 스메틱 상 등의 액정 상을 갖는 화합물 및 액정 상을 갖지 않으나 네마틱 상의 온도 범위, 점도, 유전율 이방성과 같은 특성을 조절할 목적으로 조성물에 혼합되는 화합물의 총칭이다. 이 화합물은 예를 들면 1,4-사이클로(시클로)헥실렌이나 1,4-페닐렌과 같은 6원환을 가지며, 그 분자 구조는 봉 형상(rod like)이다. "중합성 화합물"은 조성물 속(中)에 중합체를 생성시킬 목적으로 첨가하는 화합물이다. "극성 화합물"은 극성기가 기판 표면과 상호 작용함으로써 액정 분자가 배열되는 것을 돕는다.
액정 조성물은, 복수 개의 액정성 화합물을 혼합함으로써 조제된다. 액정성 화합물의 비율(함유량)은 이 액정 조성물의 중량에 기초한 중량 백분율(중량%)로 표시된다. 이 액정 조성물에, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 색소, 소포제, 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 극성 화합물과 같은 첨가물이 필요에 따라 첨가된다. 첨가물의 비율(첨가량)은 액정성 화합물의 비율과 동일하게, 액정 조성물의 중량에 기초한 중량 백분율(중량%)로 표시된다. 중량 백만분율(ppm)이 사용될 수도 있다. 중합 개시제 및 중합 금지제의 비율은 예외적으로 중합성 화합물의 중량에 기초하여 표시된다.
식 (1)로 표시되는 화합물을 "화합물 (1)"로 약칭할 수 있다. 화합물 (1)은 식 (1)로 표시되는 하나의 화합물, 두 개의 화합물의 혼합물 또는 세 개 이상의 화합물의 혼합물을 의미한다. 이 룰은 식 (2)로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물 등에도 적용된다. 육각형으로 에워싸인 B1, C1, F 등의 기호는 각각 환 B1, 환 C1, 환 F 등에 대응한다. 육각형은, 사이클로헥세인(헥산) 환이나 벤젠환과 같은 6원환 또는 나프탈렌환과 같은 축합환을 나타낸다. 이 육각형을 가로지르는 사선은 환 위의 임의의 수소가 -Sp1-P1 등의 기로 치환될 수도 있는 것을 나타낸다. e 등의 첨자는 치환된 기의 수를 나타낸다. 첨자가 0일 때, 그러한 치환은 없다.
"적어도 하나의 'A'"라는 표현은, 'A'의 수는 임의인 것을 의미한다. "적어도 하나의 'A'는, 'B'로 치환될 수도 있다"라는 표현은, 'A'의 수가 하나일 때, 'A'의 위치는 임의이고, 'A'의 수가 두 개 이상일 때에도, 그들의 위치는 제한없이 선택할 수 있다. 이 룰은, "적어도 하나의 'A'가, 'B'로 치환된"이라는 표현에도 적용된다. "적어도 하나의 A가, B, C 또는 D로 치환될 수도 있다"라는 표현은, 적어도 하나의 A가 B로 치환된 경우, 적어도 하나의 A가 C로 치환된 경우 및 적어도 하나의 A가 D로 치환된 경우, 나아가 복수 개의 A가 B, C, D 중 적어도 두 개로 치환된 경우를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, 적어도 하나의 -CH2-(또는 -CH2CH2-)가 -O-(또는 -CH=CH-)로 치환될 수도 있는 알킬에는, 알킬, 알켄일(알케닐), 알콕시, 알콕시알킬, 알콕시알켄일, 알켄일옥시알킬이 포함된다. 덧붙여, 연속되는 두 개의 -CH2-가 -O-로 치환되어, -O-O-와 같이 되는 것은 바람직하지 않다. 알킬 등에 있어서, 메틸 부분(-CH2-H)의 -CH2-가 -O-로 치환되어 -O-H가 되는 것도 바람직하지 않다.
할로젠은 불소, 염소, 브로민(브롬) 또는 아이오딘(요오드)을 의미한다. 바람직한 할로젠(할로겐)은 불소 또는 염소이다. 더 바람직한 할로젠은 불소이다. 알킬은 직쇄형(直鎖狀) 또는 분기형(分岐狀)이고, 환형 알킬을 포함하지 않는다. 직쇄형 알킬은, 일반적으로 분기형 알킬보다 바람직하다. 이들 사항은, 알콕시, 알켄일 등의 말단기에 대해서도 동일하다. 1,4-사이클로헥실렌에 관한 입체 배치는, 네마틱 상의 상한 온도를 올리기 때문에 시스(cis)보다 트랜스(trans)가 바람직하다. 2-플루오로-1,4-페닐렌은, 하기의 두 개의 2가 기를 의미한다. 화학식에 있어서, 불소는 좌향(L)일 수도 있고, 우향(R)일 수도 있다. 이 룰은, 테트라하이드로(히드로)피란-2,5-다이일(디일)과 같은, 환에서 수소를 두 개 제외함으로써 생성한 비대칭의 2가 기에도 적용된다.
Figure pct00005
본 발명은 하기의 항 등을 포함한다.
항 1. 하기 식 (1)로 표시되는 화합물.
Figure pct00006
식 (1)에 있어서,
R1은, 수소, -Sp2-P2, -Sp3-P3 또는 탄소 수 1 내지 15의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O- 또는 -S-, -NH-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
환 A1, 환 A4 및 환 A5는 독립적으로, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 페닐렌, 나프틸렌, 데카하이드로나프틸렌, 테트라하이드로나프틸렌, 테트라하이드로피란다이일, 1,3-다이옥세인다이일, 피리미딘다이일 또는 피리딘다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
Z1, Z4 및 Z5는 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1)로 표시되는 중합성 기이고;
Figure pct00007
식 (P-1)에 있어서,
M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 할로젠, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이고;
R4는 하기 식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)중 어느 하나로 표시되는 기에서 선택되는 기이고;
Figure pct00008
식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)에 있어서,
Sp5 및 Sp6은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
S1은 >CH- 또는 >N-이고;
S2는 >C< 또는 >Si<이고;
X1은 -OH, -NH2, -OR5, -N(R5)2, -COOH, -SH, -B(OH)2 또는 -Si(R5)3으로 표시되는 기이고, 여기서, R5는 수소 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
a, b 및 c는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
d 및 e는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
d 및 e의 합은 2, 3 또는 4이다.
항 2. 항 1에 있어서,
식 (P-1)에 있어서, R4가 식 (1a) 또는 식 (1b)로 표시되는 기인, 화합물.
항 3. 항 1 또는 2에 있어서,
식 (P-1)에 있어서, R4가 식 (1a)로 표시되고, 식 (1)에 있어서, b 및 c가 0이고, d 및 e의 합은 2, 3 또는 4인, 화합물.
항 4. 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 (1-1)로 표시되는, 화합물.
Figure pct00009
식 (1-1)에 있어서,
P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1-1)로 표시되는 중합성 기이고;
Figure pct00010
식 (P-1-1)에 있어서,
M1 및 M2은 독립적으로, 수소, 불소 또는, 메틸이고;
Sp5은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 3의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고;
R1, 환 A1, 환 A2, 환 A3, Z1 및 a는 항 1에서 정의되는 바와 같다.
항 5. 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 화합물의 적어도 하나를 함유하는, 액정 조성물.
항 6. 항 5에 있어서,
하기 식 (2) 내지 식 (4) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00011
식 (2) 내지 식 (4)에 있어서,
R11 및 R12는 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
환 B1, 환 B2, 환 B3 및 환 B4는 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,5-다이플루오로-1,4-페닐렌 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
Z11, Z12 및 Z13은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 -COO-이다.
항 7. 항 5 또는 6에 있어서,
하기 식 (5) 내지 식 (7) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00012
식 (5) 내지 식 (7)에 있어서,
R13은 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X11은 불소, 염소, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2 또는 -OCF2CHFCF3이고;
환 C1, 환 C2 및 환 C3은 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
Z14, Z15 및 Z16은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O- 또는 -(CH2)4-이고;
L11 및 L12는 독립적으로, 수소 또는 불소이다.
항 8. 항 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 (8)로 표시되는 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00013
식 (8)에 있어서,
R14는 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
X12는 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고;
환 D1은 1,4-사이클로헥실렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
Z17은 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH2O-이고;
L13 및 L14는 독립적으로, 수소 또는 불소이고;
i는 1, 2, 3 또는 4이다.
항 9. 항 5 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 (9) 내지 식 (15) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00014
식 (9) 내지 식 (15)에 있어서,
R15 및 R16은 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
R17은 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
환 E1, 환 E2, 환 E3 및 환 E4는 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌,테트라하이드로피란-2,5-다이일 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일이고;
환 E5 및 환 E6은 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌,테트라하이드로피란-2,5-다이일 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일이고;
Z18, Z19, Z20 및 Z21은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -COO-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -OCF2CH2CH2-이고;
L15 및 L16은 독립적으로, 불소 또는 염소이고;
S11은 수소 또는 메틸이고;
X는 -CHF- 또는 -CF2-이고;
j, k, m, n, p, q, r 및 s는 독립적으로, 0 또는 1이고, k, m, n 및 p의 합은 1 또는 2이고, q, r 및 s의 합은 0, 1, 2 또는 3이고, t는 1, 2 또는 3이다.
항 10. 항 5 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 (16)으로 표시되는 중합성 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00015
식 (16)에 있어서,
환 F 및 환 I는 독립적으로, 사이클로헥실, 사이클로헥센일, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-다이옥세인-2-일, 피리미딘-2-일 또는 피리딘-2-일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있고;
환 G는, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-다이일, 나프탈렌-1,3-다이일, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-1,5-다이일, 나프탈렌-1,6-다이일, 나프탈렌-1,7-다이일, 나프탈렌-1,8-다이일, 나프탈렌-2,3-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 나프탈렌-2,7-다이일, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일 또는 피리딘-2,5-다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있고;
Z22 및 Z23은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)- 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
P1, P2 및 P3은 독립적으로, 중합성 기이고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
d는 0, 1 또는 2이고;
e, f 및 g는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상이다.
항 11. 항 10에 있어서,
식 (16)에 있어서, P1, P2 및 P3이 독립적으로, 하기 식 (P-1) 내지 식 (P-5) 중 어느 하나로 표시되는 기의 군에서 선택된 중합성 기인, 액정 조성물.
Figure pct00016
식 (P-1) 내지 식 (P-5)에 있어서, M1, M2 및 M3은 독립적으로, 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이다.
항 12. 항 5 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 (16-1) 내지 식 (16-7) 중 어느 하나로 표시되는 중합성 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 중합성 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
Figure pct00017
식 (16-1) 내지 식 (16-7)에 있어서, P4, P5 및 P6은 독립적으로, 하기 식 (P-1) 내지 식 (P-3)중 어느 하나로 표시되는 기의 군에서 선택된 중합성 기이고, 여기서 M1, M2 및 M3은 독립적으로, 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이고;
Figure pct00018
L21, L22, L23, L24, L25, L26, L27 및 L28은 독립적으로, 수소, 불소 또는 메틸이고;
Sp1, Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
항 13. 항 5 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
그 밖의 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열 안정제 및 소포제의 적어도 하나를 추가로 함유하는, 액정 조성물.
항 14. 항 5 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 적어도 하나 함유하는 액정 표시 소자.
본 발명은 다음의 항도 포함한다.
(a) 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열 안정제, 소포제와 같은 첨가물 중 적어도 두 개를 추가로 함유하는 상기의 액정 조성물.
(b) 상기의 액정 조성물에 화합물 (1) 또는 화합물 (16)과 상이한 그 밖의 중합성 화합물을 첨가함으로써 조제한 중합성 조성물.
(c) 상기의 액정 조성물에 화합물 (1)과 화합물 (16)을 첨가함으로써 조제한 중합성 조성물.
(d) 중합성 조성물을 중합시킴으로써 조제한 액정 복합체.
(e) 이 액정 복합체를 함유하는 고분자 지지 배향형의 소자.
(f) 상기의 액정 조성물에 화합물 (1)과 화합물 (16)과, 화합물 (1) 또는 화합물 (16)과 상이한 그 밖의 중합성 화합물을 첨가함으로써 중합성 조성물을 조제하고, 해당 중합성 조성물을 사용함으로써 제작한 고분자 지지 배향형의 소자.
다음, 화합물 (1)의 태양, 화합물 (1)의 합성, 액정 조성물 및 액정 표시 소자에 대하여 순서대로 설명한다.
1. 화합물 (1)의 태양
본 발명의 화합물 (1)은 적어도 하나의 환으로 구성되는 메소젠 부위와, 복수 개의 극성기를 갖는 것을 특징으로 한다. 화합물 (1)은 극성기가 유리(또는 금속 산화물)인 기판 표면과 비공유 결합적으로 상호 작용하므로 유용하다. 용도 중 하나는 액정 표시 소자에 사용되는 액정 조성물용의 첨가물이다. 화합물 (1)은 액정 분자의 배향을 제어할 목적으로 첨가된다. 이러한 첨가물은 소자에 밀폐된 조건 하에서는 화학적으로 안정적이고, 액정 조성물에 대한 높은 용해도를 가지며, 그리고 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 큰 것이 바람직하다. 화합물 (1)은 이러한 특성을 꽤 어지간한 정도로 충족시킨다.
화합물 (1)의 바람직한 예에 대하여 설명을 한다. 화합물 (1)에 있어서의 R1, Z1, Z4, Z5, A1, A2, A3, A4, A5, Sp2, Sp3, P2, P3의 바람직한 예는 화합물 (1)의 하위식에도 적용된다. 화합물 (1)에 있어서, 이들 기의 종류를 적절하게 조합함으로써, 특성을 임의로 조정하는 것이 가능하다. 화합물의 특성에 큰 차이가 없으므로, 화합물 (1)은 2H(중수소), 13C 등의 동위체를 천연 존재비의 양보다 많이 포함할 수도 있다.
Figure pct00019
식 (1)에 있어서, R1은, 수소, -Sp2-P2, -Sp3-P3 또는 탄소 수 1 내지 15의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있다. 덧붙여, Sp2, P2, Sp3 및 P3에 대해서는 후술하기로 한다.
바람직한 R1은, 탄소 수 1 내지 15의 알킬, 탄소 수 2 내지 15의 알켄일, 탄소 수 1 내지 14의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 14의 알켄일옥시이다. 더 바람직한 R1은, 탄소 수 1 내지 10의 알킬, 탄소 수 2 내지 10의 알켄일 또는 탄소 수 1 내지 9의 알콕시이다. 특히 바람직한 R1은, 탄소 수 1 내지 10의 알킬이다.
식 (1)에 있어서, 환 A1, 환 A4 및 환 A5는 독립적으로, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 페닐렌, 나프틸렌, 데카하이드로나프틸렌, 테트라하이드로나프틸렌, 테트라하이드로피란다이일, 1,3-다이옥세인다이일, 피리미딘다이일 또는 피리딘다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠(특히 불소나 염소), 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시, 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있다. 덧붙여, 이들 기에 있어서 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
바람직한 환 A1, 환 A4 또는 환 A5는, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 페닐렌, 나프틸렌, 테트라하이드로피란다이일 또는 1,3-다이옥세인다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 탄소 수 1 내지 4의 알콕시로 치환될 수도 있다. 더 바람직한 환 A1, 환 A4 또는 환 A5는, 사이클로헥실렌, 페닐렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환된 페닐렌 또는 적어도 하나의 수소가 탄소 수 1 내지 3의 알킬로 치환된 페닐렌이다. 특히 바람직한 환 A1, 환 A4 또는 환 A5는, 사이클로헥실렌, 페닐렌, 적어도 하나의 수소가 메틸기로 치환된 페닐렌, 적어도 하나의 수소가 에틸기로 치환된 페닐렌이다.
식 (1)에 있어서, 환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠(특히 불소나 염소), 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시, 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있다. 덧붙여, 이들 기에 있어서 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
식 (1)에 있어서, Z1, Z4 및 Z5는 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Z1, Z4 및 Z5는, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2- 또는 -CF=CF-이다. 더 바람직한 Z1, Z4 및 Z5는 단결합이다.
식 (1)에 있어서, Sp2 또는 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Sp2 또는 Sp3은, 단결합, 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌 또는 하나의 -CH2-가 -O-로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌이다. 더 바람직한 Sp2 또는 Sp3은, 단결합, 탄소 수 1 내지 3의 알킬렌 또는 하나의 -CH2-가 -O-로 치환된 탄소 수 1 내지 3의 알킬렌이다. 특히 바람직한 Sp2 또는 Sp3은, -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3- 또는 -O(CH2)2-이다.
식 (1)에 있어서, P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1)로 표시되는 중합성 기이다.
Figure pct00020
식 (P-1)에 있어서, M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 할로젠, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이다. 바람직한 M1, M2는, 반응성을 올리기 위하여 수소 또는 메틸이다. 더 바람직한 M1, M2는 수소이다.
R4는, 하기 식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c) 중 어느 하나로 표시되는 기로 표시되는 기이다. 바람직한 R4는, 식 (1a) 또는 식 (1b)로 표시되는 기이다. 더 바람직한 R4는, 식 (1a)로 표시되는 기이다.
Figure pct00021
식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)에 있어서, Sp5 및 Sp6은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 특히 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
바람직한 Sp5 및 Sp6은, 단결합, 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌 또는 하나의 -CH2-가 -O-로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌이다. 더 바람직한 Sp5 및 Sp6은, 단결합, 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌 또는 하나의 -CH2-가 -O-로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌이다. 특히 바람직한 Sp5 및 Sp6은, 단결합, -CH2-, -(CH2)2-, -(CH2)3- 또는 -O(CH2)2-이다.
식 (1a) 내지 (1c)에 있어서, S1은 >CH- 또는 >N-이고; S2는 >C< 또는 >Si<이다. 바람직한 S1은 >CH- 또는 >N-이고, 바람직한 S2는 >C<이다.
식 (1a) 내지 (1c)에 있어서, X1은 -OH, -NH2, -OR5, -N(R5)2, -COOH, -SH, -B(OH)2 또는 -Si(R5)3으로 표시되는 기이고, 여기서, R5는 수소 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠, 특히 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
바람직한 X1은 -OH, -NH2 또는 -Si(R5)3으로 표시되는 기이고, 여기서, R5는 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 탄소 수 1 내지 4의 알콕시이다. 더 바람직한 X1은 -OH, -NH2, -Si(OCH3)3 또는 -Si(OC2H5)3이다. 특히 바람직한 X1은 -OH이다.
식 (1)에 있어서, a, b 및 c는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 바람직한 a, b 및 c는 0 내지 3이다.
식 (1)에 있어서, d 및 e는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 바람직한 d 및 e는 1이다.
화합물 (1)의 특히 바람직한 예는, 하기 식 (1-1)로 표시되는 화합물이다.
Figure pct00022
식 (1-1)에 있어서, P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1-1)로 표시되는 중합성 기이고;
Figure pct00023
식 (P-1-1)에 있어서,
M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 불소 또는, 메틸이고;
Sp5는 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 3의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고;
R1, 환 A1, 환 A2, 환 A3, Z1 및 a는 위에서 정의되는 바와 같다.
2. 화합물 (1)의 합성
화합물 (1)의 합성법에 대하여 설명한다. 화합물 (1)은, 유기 합성 화학의 방법을 적절하게 조합함으로써 합성할 수 있다. 합성법을 기재하지 않은 화합물은 "오가닉 신세시스"(Organic Syntheses, John Wily & Sons, Inc.), 오가닉 리액션즈(Organic Reactions, John Wily & Sons Inc.), 컴프리헨시브 오가닉 신세시스(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), "신 실험 화학 강좌"(마루젠) 등의 성서(成書)에 기재된 방법에 의해 합성한다.
2-1. 결합기의 생성
화합물 (1)에 있어서의 결합기를 생성하는 방법의 예는 하기의 스킴과 같다. 이 스킴에 있어서, MSG1(또는 MSG2)은 적어도 하나의 환을 갖는 1가의 유기기이다. 복수 개의 MSG1(또는 MSG2)가 나타내는 1가의 유기기는, 동일할 수도 있고 또는 서로 다를 수도 있다. 화합물 (1A) 내지 (1G)는 화합물 (1) 또는 화합물 (1)의 중간체에 해당한다.
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
(I) 단결합의 생성
아릴붕산 (21)과 화합물 (22)를, 탄산염, 테트라키스(트라이페닐포스핀) 팔라듐 촉매의 존재 하에서 반응시키고, 화합물 (1A)를 합성한다. 이 화합물 (1A)는, 화합물 (23)에 n-뷰틸(부틸)리튬을, 이어서 염화 아연을 반응시키고, 다이클로로비스(트라이페닐포스핀) 팔라듐 촉매의 존재 하에서 화합물 (22)를 반응시켜도 합성된다.
(II) -COO-와 -OCO-의 생성
화합물 (23)에 n-뷰틸리튬을, 이어서 이산화 탄소를 반응시키고 카복실산(카르복실산) (24)를 얻는다. 이 카복실산 (24)와, 화합물 (21)로부터 유도한 페놀 (25)를 DCC(1,3-다이사이클로헥실카보(카르보)다이이미드)와 DMAP(4-다이메틸아미노피리딘)의 존재 하에서 탈수시켜 -COO-를 갖는 화합물 (1B)를 합성한다. 이 방법에 의해 -OCO-를 갖는 화합물도 합성한다.
(III) -CF 2 O-와 -OCF 2 -의 생성
화합물 (1B)를 로손 시약(Lawesson's reagent)으로 황화하여 화합물 (26)을 얻는다. 화합물 (26)을 불화 수소 피리딘 착체(complex)와 NBS(N-브로모석신(숙신)이미드)로 불소화하고, -CF2O-를 갖는 화합물 (1C)를 합성한다. M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992, 827. 참조. 화합물 (1C)는 화합물 (26)을 DAST((다이에틸아미노)설퍼(술퍼)트라이플루오라이드(플루오리드))로 불소화하여도 합성된다. W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768. 참조. 이 방법에 의해 -OCF2-를 갖는 화합물도 합성한다.
(IV) -CH=CH-의 생성
화합물 (22)를 n-뷰틸리튬, 이어서 DMF(N,N-다이메틸폼아마이드)와 반응시켜 알데하이드(알데히드) (27)을 얻는다. 포스포늄염 (28)과 포타슘(칼륨) tert-뷰톡사이드(부톡시드)를 반응시켜 발생시킨 인 일라이드(인 일리드; phosphorous ylide)를 알데하이드 (27)와 반응시켜 화합물 (1D)를 합성한다. 반응 조건에 따라서는 시스체가 생성되므로, 필요에 따라 공지의 방법에 의해 시스체를 트랜스체로 이성화한다.
(V) -CH 2 CH 2 -의 생성
화합물 (1D)를 팔라듐 탄소 촉매의 존재 하에서 수소화하고, 화합물 (1E)를 합성한다.
(VI) -C≡C-의 생성
다이(디)클로로팔라듐과 아이오딘(요오드)화 구리의 촉매 존재 하에서, 화합물 (23)에 2-메틸-3-뷰틴(부틴, butyn)-2-올을 반응시킨 후, 염기성 조건 하에서 탈보호(脫保護)하여 화합물 (29)를 얻는다. 다이클로로비스(트라이페닐포스핀) 팔라듐과 할로젠화 구리의 촉매 존재 하, 화합물 (29)를 화합물 (22)와 반응시켜, 화합물 (1F)를 합성한다.
(VII) -CH 2 O-와 -OCH 2 -의 생성
화합물 (27)을 수소화 붕소 소듐(나트륨)으로 환원하여 화합물 (30)을 얻는다. 이를 브로민화 수소산으로 브로민화하여 화합물 (31)을 얻는다. 탄산 포타슘의 존재 하, 화합물 (25)와 화합물 (31)을 반응시켜, 화합물 (1G)를 합성한다. 이 방법에 의해 -OCH2-를 갖는 화합물도 합성한다.
(VIII) -CF=CF-의 생성
화합물 (23)을 n-뷰틸리튬으로 처리한 후, 테트라플루오로에틸렌을 반응시켜 화합물 (32)를 얻는다. 화합물 (22)를 n-뷰틸리튬으로 처리한 후 화합물 (32)와 반응시켜, 화합물 (1H)를 합성한다.
2-2. 환 A 1 및 환 A 2 의 생성
1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2-메틸-1,4-페닐렌, 2-에틸-1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일, 피리딘-2,5-다이일, 퍼하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,17-다이일, 2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-테트라데카하이드로사이클로펜타[a]페난트렌-3,17-다이일 등의 환에 관해서는 출발물이 시판되고 있거나 또는 합성법이 잘 알려져 있다.
2-3. 합성예
화합물 (1)을 합성하는 방법의 예는 다음과 같다.
예를 들면 이하에 나타내는 화합물 (1-71)은 다음과 같이 합성할 수 있다. 화합물 (51)과 폼 알데하이드(포름 알데히드)를 DABCO(1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥테인)의 존재 하에서 반응시키고, 화합물 (52)을 얻는다. 다음 t-뷰틸다이메틸실릴클로라이드와 이미다졸을 작용시켜 화합물 (53)을 얻은 후, 수산화 나트륨 등의 염기로 가수 분해시켜 화합물 (54)를 얻는다. 화합물 (56)과 페놀을 염산 존재 하에서 반응시키고, 화합물 (57)을 얻는다. 화합물 (57)과 화합물 (54)를 DCC 및 DMAP의 존재 하에서 반응시키고 화합물 (58)을 얻은 후, TBAF(테트라뷰틸암모늄플루오라이드)를 사용하여 탈보호시킴으로써 화합물 (1-71)로 유도할 수 있다.
Figure pct00030
3. 액정 조성물
본 발명의 액정 조성물은 화합물 (1)을 성분 A로서 포함한다. 화합물 (1)은 소자의 기판과의 비공유 결합적인 상호 작용에 의해, 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다. 이 조성물은 화합물 (1)을 성분 A로서 포함하고, 아래에 나타내는 성분 B, C, D 및 E에서 선택된 액정성 화합물을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
성분 B는 화합물 (2) 내지 (4)이다. 화합물 (2) 내지 (4)는 작은 유전율 이방성을 갖는다.
성분 C는 화합물 (5) 내지 (7)이다. 화합물 (5) 내지 (7)은 양으로 큰 유전율 이방성을 갖는다.
성분 D는 화합물 (8)이다. 화합물 (8)은 시아노기를 가지므로 양으로 보다 큰 유전율 이방성을 갖는다.
성분 E는 화합물 (9) 내지 (15)이다. 화합물 (9) 내지 (15)는 음으로 큰 유전율 이방성을 갖는다.
이 조성물은 화합물 (2) 내지 (15)와 상이한, 그 밖의 액정성 화합물을 포함할 수도 있다. 이 조성물을 조제할 때에는 양 또는 음의 유전율 이방성의 크기 등을 고려하여 성분 B, C, D 및 E를 선택하는 것이 바람직하다. 성분을 적절하게 선택한 조성물은 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성(즉, 큰 광학 이방성 또는 작은 광학 이방성), 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 열 또는 자외선에 대한 높은 안정성 및 적절한 탄성 상수(즉, 큰 탄성 상수 또는 작은 탄성 상수)를 가지며, 이들 특성은 성분 B, C, D, E, 그 밖의 액정성 화합물의 적절한 조합에 의해 조정 가능하다.
성분 A인 화합물 (1)의 바람직한 비율은, 자외선에 대하여 높은 안정성을 유지하기 위하여 약 0.01 중량% 이상이고, 액정 조성물에 용해시키기 위하여 약 5 중량% 이하이다. 더 바람직한 비율은 약 0.05 중량% 내지 약 2 중량%의 범위이다. 가장 바람직한 비율은, 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%의 범위이다.
<성분 B의 화합물 >
성분 B는, 두 개의 말단기가 알킬 등인 화합물이다.
Figure pct00031
성분 B는 유전율 이방성의 절대값이 작으므로, 중성에 가까운 화합물이다. 화합물 (2)는 주로 점도의 감소 또는 광학 이방성의 조정에 효과가 있다. 화합물 (3) 및 (4)는 상한 온도를 높게 함으로써 네마틱 상의 온도 범위를 넓히는 효과 또는 광학 이방성의 조정에 효과가 있다.
성분 B의 함유량을 증가시킬수록 조성물의 유전율 이방성이 작아지는데 점도는 작아진다. 따라서, 소자의 문턱값 전압의 요구값을 만족시키는 한, 함유량은 많은 것이 바람직하다. IPS, VA 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에는, 성분 B의 함유량은, 액정 조성물의 중량에 기초하여, 바람직하게는 30 중량% 이상, 더 바람직하게는 40 중량% 이상이다.
성분 B의 바람직한 예로서, 화합물 (2-1) 내지 (2-11), 화합물 (3-1) 내지 (3-19) 및 화합물 (4-1) 내지 (4-7)를 들 수 있다. 이들 바람직한 화합물에 있어서, R11 및 R12는 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 또는 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
Figure pct00032
<성분 C의 화합물 >
성분 C는, 오른쪽 말단에 할로젠 또는 불소 함유기를 갖는 화합물이다.
Figure pct00033
성분 C는, 유전율 이방성이 양이고, 열, 빛 등에 대한 안정성이 매우 우수하므로, IPS, FFS, OCB 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에 사용된다. 성분 C의 함유량은, 액정 조성물의 중량에 기초하여 1 중량% 내지 99 중량%의 범위가 적합하며, 바람직하게는 10 중량% 내지 97 중량%의 범위, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 95 중량%의 범위이다. 성분 C를 유전율 이방성이 음인 조성물에 첨가하는 경우, 성분 C의 함유량은 액정 조성물의 중량에 기초하여 30 중량% 이하가 바람직하다. 성분 C를 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능해진다.
성분 C의 바람직한 예로서, 화합물 (5-1) 내지 (5-16), 화합물 (6-1) 내지 (6-113), 화합물 (7-1) 내지 (7-57)을 들 수 있다. 이들 바람직한 화합물에 있어서, R13은 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; X11은 불소, 염소, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2 또는 -OCF2CHFCF3이다.
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
<성분 D의 화합물 >
성분 D는, 오른쪽 말단기가 -C≡N 또는 -C≡C-C≡=N인 화합물 (8)이다.
Figure pct00040
성분 D는, 유전율 이방성이 양이고, 그 값이 크므로, TN 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에 주로 사용된다. 이 성분 D를 첨가함으로써, 조성물의 유전율 이방성을 크게 할 수 있다. 성분 D는, 액정 상의 온도 범위를 넓히거나 점도를 조정하거나 광학 이방성을 조정하는 효과가 있다. 성분 D는, 소자의 전압-투과율 곡선의 조정에도 유용하다.
TN 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에는, 성분 D의 함유량은, 액정 조성물의 중량에 기초하여 1 중량% 내지 99 중량%의 범위가 적합하고, 바람직하게는10 중량% 내지 97 중량%의 범위, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 95 중량%의 범위이다. 성분 D를 유전율 이방성이 음인 조성물에 첨가하는 경우, 성분 D의 함유량은 액정 조성물의 중량에 기초하여 30 중량% 이하가 바람직하다. 성분 D를 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능해진다.
성분 D의 바람직한 예로서, 화합물 (8-1) 내지 (8-64)를 들 수 있다. 이들 바람직한 화합물에 있어서, R14는 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; -X12는 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이다.
Figure pct00041
Figure pct00042
<성분 E의 화합물 >
성분 E는, 화합물 (9) 내지 (15)이다. 이들 화합물은, 2,3-다이플루오로-1,4-페닐렌과 같이, 래터럴 위치(lateral position)가 두 개의 할로젠으로 치환된 페닐렌을 갖는다.
Figure pct00043
성분 E는, 유전율 이방성이 음으로 크다. 성분 E는, IPS, VA, PSA 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에 사용된다. 성분 E의 함유량을 증가시킬수록 조성물의 유전율 이방성이 음으로 커지는데, 점도가 커진다. 따라서, 소자의 문턱값 전압의 요구값을 만족시키는 한, 함유량은 적은 것이 바람직하다. 유전율 이방성이 -5 정도인 것을 고려하면, 충분한 전압 구동을 시키려면, 함유량이 40 중량% 이상인 것이 바람직하다.
성분 E 중 화합물 (9)는 2환 화합물이므로, 주로 점도의 감소, 광학 이방성의 조정, 또는 유전율 이방성의 증가에 효과가 있다. 화합물 (10) 및 (11)은 3환 화합물이므로, 상한 온도를 높게 하거나 광학 이방성을 크게 하거나 유전율 이방성을 크게 하는 효과가 있다. 화합물 (12) 내지 (15)는, 유전율 이방성을 크게 하는 효과가 있다.
IPS, VA, PSA 등의 모드용의 조성물을 조제하는 경우에는, 성분 E의 함유량은, 액정 조성물의 중량에 기초하여, 바람직하게는 40 중량% 이상이고, 더 바람직하게는 50 중량% 내지 95 중량%의 범위이다. 성분 E를 유전율 이방성이 양인 조성물에 첨가하는 경우에는, 성분 E의 함유량이 액정 조성물의 중량에 기초하여 30 중량% 이하가 바람직하다. 성분 E를 첨가함으로써, 조성물의 탄성 상수를 조정하고, 소자의 전압-투과율 곡선을 조정하는 것이 가능해진다.
성분 E의 바람직한 예로서, 화합물 (9-1) 내지 (9-8), 화합물 (10-1) 내지 (10-17), 화합물 (11-1), 화합물 (12-1) 내지 (12-3), 화합물 (13-1) 내지 (13-11), 화합물 (14-1) 내지 (14-3) 및 화합물 (15-1) 내지 (15-3)을 들 수 있다. 이들 바람직한 화합물에 있어서, R15 및 R16은 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고; R17은 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있다.
Figure pct00044
Figure pct00045
<식 (16)의 중합성 화합물 >
액정 조성물은 하기 식 (16)으로 표시되는 중합성 화합물을 함유할 수도 있다. 이 화합물은 중합성 기를 갖는다.
Figure pct00046
화합물 (16)에 있어서, P1, P2 및 P3은 독립적으로, 중합성 기이다. 바람직한 P1, P2 또는 P3은, 하기 식 (P-1) 내지 식 (P-5) 중 어느 하나로 표시되는 기의 군에서 선택된 중합성 기이다. 더 바람직한 P1, P2 또는 P3은, 기 (P-1) 또는 기 (P-2)이다. 특히 바람직한 기 (P-1)은, -OCO-CH=CH2 또는 -OCO-C(CH3)=CH2이다. 기 (P-1) 내지 기 (P-5)의 물결선(波線)은, 결합하는 부위를 나타낸다.
Figure pct00047
기 (P-1) 내지 기 (P-5)에 있어서, M1, M2 및 M3은 독립적으로, 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이다. 바람직한 M1, M2 또는 M3은, 반응성을 올리기 위하여 수소 또는 메틸이다. 더 바람직한 M1은 메틸이고, 더 바람직한 M2 또는 M3은 수소이다.
Sp1, Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Sp1, Sp2 또는 Sp3은 단결합이다.
환 F 및 환 I는 독립적으로, 사이클로헥실, 사이클로헥센일, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-다이옥세인-2-일, 피리미딘-2-일 또는 피리딘-2-일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있다. 바람직한 환 F 또는 환 I는 페닐이다.
환 G는, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-다이일, 나프탈렌-1,3-다이일, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-1,5-다이일, 나프탈렌-1,6-다이일, 나프탈렌-1,7-다이일, 나프탈렌-1,8-다이일, 나프탈렌-2,3-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 나프탈렌-2,7-다이일, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일 또는 피리딘-2,5-다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있다. 특히 바람직한 환 G는, 1,4-페닐렌 또는 2-플루오로-1,4-페닐렌이다.
Z22 및 Z23은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)- 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다. 바람직한 Z22 및 Z23은, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO- 또는 -OCO-이다. 더 바람직한 Z22 또는 Z23은 단결합이다.
d는 0, 1 또는 2이다. 바람직한 d는 0 또는 1이다. e, f 및 g는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 그리고 , e, f 및 g의 합은 1 이상이다. 바람직한 e, f 또는 g는 1 또는 2이다.
<그 밖의 첨가제>
액정 조성물은 공지의 방법에 의해 조제된다. 예를 들면, 성분 화합물을 혼합하고, 그리고 가열에 의해 서로 용해시킨다. 용도에 따라, 이 조성물에 첨가물을 첨가할 수도 있다. 첨가물의 예는, 식 (1) 및 식 (16) 이외의 그 밖의 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열 안정제, 소포제 등이다. 이러한 첨가물은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 문헌에 기재되어 있다.
중합성 화합물은 액정 조성물 속에 중합체를 생성시킬 목적으로 첨가된다. 전극 사이에 전압을 인가한 상태에서 자외선을 조사하여, 중합성 화합물과 화합물 (1)을 공중합시킴으로써, 액정 조성물 속에 중합체를 생성시킨다. 이 때, 화합물 (1)은 극성기가 유리(또는 금속 산화물)의 기판 표면과 비공유 결합적으로 상호 작용한 상태에서 고정화된다. 이에 따라, 액정 분자의 배향을 제어하는 능력이 더 향상됨과 동시에, 극성 화합물이 액정 조성물 중에 새어나오는 것이 없어진다. 또한, 유리(또는 금속 산화물)의 기판 표면에 있어서도 적절한 프리틸트가 얻어지므로, 응답 시간이 단축되고, 또한 전압 유지율이 큰 액정 표시 소자가 얻어진다. 중합성 화합물의 바람직한 예는, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 바이닐(비닐) 화합물, 바이닐옥시 화합물, 프로펜일에터(프로페닐에테르), 에폭시 화합물(옥실레인(옥실란), 옥세테인(옥세탄)) 및 바이닐케톤이다. 더 바람직한 예는, 적어도 하나의 아크릴로일옥시를 갖는 화합물 및 적어도 하나의 메타크릴로일옥시를 갖는 화합물이다. 더 바람직한 예에는, 아크릴로일옥시와 메타크릴로일옥시 둘 모두를 갖는 화합물도 포함된다.
더 바람직한 예는 화합물 (16-1-1) 내지 (16-16)이다. 화합물 (16-1-1) 내지 (16-16)에 있어서, R25 내지 R31은 독립적으로, 수소 또는 메틸이고; v 및 x는 독립적으로, 0 또는 1이고; t 및 u는 독립적으로, 1 내지 10의 정수이고; L31 내지 L36은 독립적으로, 수소 또는 불소이고, L37 및 L38은 독립적으로, 수소, 불소 또는 메틸이다.
Figure pct00048
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(DAROCUR) 시리즈로부터 TPO, 1173 및 4265이고, 이가큐어(IRGACURE) 시리즈로부터 184, 369, 500, 651, 784, 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850 및 2959이다.
광 라디칼 중합 개시제의 추가예는, 4-메톡시페닐-2,4-비스(트라이클로로메틸)트라이아진(트리아진), 2-(4-뷰톡시스타이릴(부톡시스티릴)-5-트라이클로로메틸-1,3,4-옥사다이아졸, 9-페닐아크리딘, 9,10-벤즈페나진, 벤조페논/미힐러 케톤(Michler's ketone) 혼합물, 헥사아릴바이이미다졸/머캅토(메르캅토)벤즈이미다졸 혼합물, 1-(4-아이소(이소)프로필페닐)-2-하이드록시(히드록시)-2-메틸프로페인(프로판)-1-온, 벤질다이메틸케탈, 2-메틸-1-[4-(메틸싸이오(티오))페닐]-2-모포리노(모르포리노)프로페인-1-온, 2,4-다이에틸잔톤(크산톤)/p-다이메틸아미노벤조산(安息香酸) 메틸 혼합물, 벤조페논/메틸트라이에탄올아민 혼합물이다.
액정 조성물에 광 라디칼 중합 개시제를 첨가한 후, 전기장을 인가한 상태에서 자외선을 조사함으로써 중합을 행할 수 있다. 그러나, 미반응의 중합 개시제 또는 중합 개시제의 분해 생성물은, 소자에 화상의 번인(burn-in) 등의 표시 불량을 유발시킬지도 모른다. 이를 방지하기 위하여 중합 개시제를 첨가하지 않은 채 광 중합을 행할 수도 있다. 조사할 광의 바람직한 파장은 150 nm 내지 500 nm의 범위이다. 더 바람직한 파장은 250 nm 내지 450 nm의 범위이고, 가장 바람직한 파장은 300 nm 내지 400 nm의 범위이다.
중합성 화합물을 보관할 때, 중합을 방지하기 위하여 중합 금지제를 첨가할 수도 있다. 중합성 화합물은, 통상은 중합 금지제를 제거하지 않은 채 조성물에 첨가된다. 중합 금지제의 예는, 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논과 같은 하이드로퀴논 유도체, 4-t-뷰틸카테콜, 4-메톡시페놀, 페노싸이아진(티아진) 등이다.
광학 활성 화합물은, 액정 분자에 나선 구조를 유기(誘起)하여 필요한 비틀림각을 부여함으로써 역비틀림을 방지하는 효과를 갖는다. 광학 활성 화합물을 첨가함으로써, 나선 피치를 조정할 수 있다. 나선 피치의 온도 의존성을 조정할 목적으로 두 개 이상의 광학 활성 화합물을 첨가할 수도 있다. 광학 활성 화합물의 바람직한 예로서, 하기의 화합물 (Op-1) 내지 (Op-18)을 들 수 있다. 화합물 (Op-18)에 있어서, 환 J는 1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, R28은 탄소 수 1 내지 10의 알킬이다.
Figure pct00050
산화 방지제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여 유효하다. 산화 방지제의 바람직한 예로서, 하기의 화합물 (AO-1) 및 (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 위하여 유효하다. 자외선 흡수제의 바람직한 예는, 벤조페논 유도체, 벤조에이트 유도체, 트라이아졸 유도체 등이다. 구체적인 예로서 하기의 화합물 (AO-3) 및 (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-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥테인(DABCO)을 들 수 있다.
입체 장애가 있는 아민과 같은 광 안정제는, 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여 바람직하다. 광 안정제의 바람직한 예로서, 하기의 화합물 (AO-5) 및 (AO-6); TINUVIN 144, TINUVIN 765 및 TINUVIN 770DF(상품명: BASF사)를 들 수 있다. 열 안정제도 큰 전압 유지율을 유지하기 위하여 유효하고, 바람직한 예로서 IRGAFOS 168(상품명: BASF사)을 들 수 있다. 소포제는, 거품이 이는 것을 방지하기 위하여 유효하다. 소포제의 바람직한 예는, 다이메틸 실리콘(dimethyl silicone) 오일, 메틸페닐 실리콘(methylphenyl silicone) 오일 등이다.
Figure pct00051
화합물 (AO-1)에 있어서, R40은 탄소 수 1 내지 20의 알킬, 탄소 수 1 내지 20의 알콕시, -COOR41 또는 -CH2CH2COOR41이고, 여기서, R41은 탄소 수 1 내지 20의 알킬이다. 화합물 (AO-2) 및 (AO-5)에 있어서, R42는 탄소 수 1 내지 20의 알킬이다. 화합물 (AO-5)에 있어서, R43은 수소, 메틸, 또는 O·(산소 라디칼)이고, 환 G는 1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고, z는 1, 2 또는 3이다.
4. 액정 표시 소자
액정 조성물은, PC, TN, STN, OCB, PSA 등의 동작 모드를 가지며, 액티브 매트릭스 방식으로 구동하는 액정 표시 소자에 사용할 수 있다. 이 조성물은, PC, TN, STN, OCB, VA, IPS 등의 동작 모드를 가지며, 패시브 매트릭스 방식으로 구동하는 액정 표시 소자에도 사용할 수 있다. 이들 소자는, 반사형, 투과형, 반투과형의 어느 타입에도 적용을 할 수 있다.
이 조성물은 네마틱 액정을 마이크로캡슐화하여 제작한 NCAP(nematic curvilinear aligned phase) 소자, 액정 속에 3차원 그물코형 고분자를 형성하여 제작한 폴리머 분산형 액정 표시 소자(PDLCD), 그리고 폴리머 네트워크 액정 표시 소자(PNLCD)에도 사용할 수 있다. 중합성 화합물의 첨가량이 액정 조성물의 중량에 기초하여 약 10 중량% 이하일 때, PSA 모드의 액정 표시 소자가 제작된다. 바람직한 비율은 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%의 범위이다. 더 바람직한 비율은, 약 0.2 중량% 내지 약 1.0 중량%의 범위이다. PSA 모드의 소자는, 액티브 매트릭스, 패시브 매트릭스와 같은 구동 방식으로 구동시킬 수 있다. 이러한 소자는, 반사형, 투과형, 반투과형의 어느 타입에도 적용할 수 있다. 중합성 화합물의 첨가량을 늘림으로써, 고분자 분산(polymer dispersed) 모드의 소자도 제작할 수 있다.
고분자 지지 배향형의 소자에서는 조성물에 포함되는 중합체가 액정 분자를 배향시킨다. 극성 화합물은 액정 분자가 배열되는 것을 지원한다. 즉, 극성 화합물은 배향막 대신 사용할 수 있다. 이러한 소자를 제조하는 방법의 일예는 다음과 같다. 어레이 기판과 컬러 필터 기판이라 불리는 두 개의 기판을 갖는 소자를 준비한다. 이 기판은 배향막을 갖지 않는다. 이 기판 중 적어도 하나는 전극층을 갖는다. 액정성 화합물을 혼합하여 액정 조성물을 조제한다. 이 조성물에 중합성 화합물 및 극성 화합물을 첨가한다. 필요에 따라 첨가물을 추가로 첨가할 수도 있다. 이 조성물을 소자에 주입한다. 이 소자에 전압을 인가한 상태에서 광 조사한다. 자외선이 바람직하다. 광 조사에 의해 중합성 화합물을 중합시킨다. 이 중합에 의해, 중합체를 포함하는 조성물이 생성되고, PSA 모드를 갖는 소자가 제작된다.
이 과정에 있어서, 극성 화합물은 극성기가 기판 표면과 상호 작용하므로, 기판 위에 배열된다. 이 극성 화합물이 액정 분자를 배향시킨다. 전압을 인가했을 때, 전기장의 작용에 의해 액정 분자의 배향이 더 촉진된다. 이 배향에 따라 중합성 화합물도 배향된다. 이 상태에서 중합성 화합물이 자외선에 의해 중합되므로, 이 배향을 유지한 중합체가 생성된다. 이 중합체의 효과에 의해, 액정 분자의 배향이 추가적으로 안정화되므로, 소자의 응답 시간이 단축된다. 화상의 번인은 액정 분자의 동작 불량이므로, 이 중합체의 효과에 의해 번인도 동시에 개선되게 된다. 특히 본 발명의 화합물 (1)은 중합성의 극성 화합물이기 때문에, 액정 분자를 배향시킴과 아울러 다른 중합성 화합물과 공중합한다. 이에 따라 극성 화합물이 액정 조성물 중에 새어 나오는 것이 없어지기 때문에 전압 유지율이 큰 액정 표시 소자가 얻어진다.
실시예
이하, 실시예(합성예, 사용예를 포함함)에 의해, 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다. 본 발명은 사용예 1의 조성물과 사용예 2의 조성물의 혼합물을 포함한다. 본 발명은 각 사용예의 조성물 중 적어도 두 개를 혼합함으로써 조제한 혼합물도 포함한다.
1. 화합물 (1)의 실시예
특별히 기재가 없는 한, 반응은 질소 분위기 하에서 행하였다. 화합물 (1)은 실시예 1 등에 나타낸 순서에 의해 합성하였다. 합성한 화합물은 NMR 분석 등의 방법에 의해 동정하였다. 화합물 (1), 액정성 화합물, 조성물, 소자의 특성은 하기의 방법에 의해 측정하였다.
NMR 분석:
측정에는, 브루커 바이오스핀사(Bruker BioSpin K.K.) 제조의 DRX-500을 사용하였다. 1H- NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 측정은 실온에서, 500 MHz, 적산 횟수 16회의 조건으로 행하였다. 테트라메틸실레인을 내부 표준으로서 사용하였다. 19F- NMR의 측정에서는, CFCl3을 내부 표준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 행하였다. 핵 자기 공명 스펙트럼의 설명에 있어서, s는 1중선(singlet), d는 2중선(doublet), t는 3중선(triplet), q는 4중선(quartet), quin은 5중선(quintet), sex는 6중선(sextet), m은 다중선(multiplet), br은 광폭선(broad)인 것을 의미한다.
가스 크로마토 분석:
측정에는 시마즈 세이사쿠쇼(Shimadzu Corporation) 제조의 GC-2010형 가스 크로마토그래프를 사용하였다. 칼럼은 Agilent Technologies Inc. 제조의 캐필러리 칼럼(capillary column) DB-1(길이 60m, 내경 0.25 mm, 막 두께 0.25 μm)을 사용하였다. 캐리어 가스로는 헬륨(1 ml/분)을 사용하였다. 시료 기화실의 온도를 300℃, 검출기(FID) 부분의 온도를 300℃로 설정하였다. 시료는 아세톤에 용해하여, 1 중량%의 용액이 되도록 조제하고, 얻어진 용액 1 μl를 시료 기화실에 주입하였다. 기록계에는 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 GCSolution 시스템 등을 사용하였다.
HPLC 분석:
측정에는, 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 Prominence(LC-20AD; SPD-20A)를 사용하였다. 칼럼은 와이엠씨(YMC.CO., LTD.） 제조의 YMC-Pack ODS-A(길이 150 mm, 내경 4.6 mm, 입자 크기 5 μm)를 사용하였다. 용출액은 아세토나이트릴(아세토니트릴)과 물을 적당히 혼합하여 사용하였다. 검출기로는 UV 검출기, RI 검출기, CORONA 검출기 등을 적당히 사용하였다. UV 검출기를 사용한 경우, 검출 파장은 254 nm로 하였다. 시료는 아세토나이트릴에 용해하여, 0.1 중량%의 용액이 되도록 조제하고, 이 용액 1 μL를 시료실에 도입하였다. 기록계로는 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 C-R7Aplus를 사용하였다.
자외 가시 분광 분석:
측정에는, 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 PharmaSpec UV-1700을 사용하였다. 검출 파장은 190 nm 내지 700 nm로 하였다. 시료는 아세토나이트릴에 용해하여, 0.01 mmol/L의 용액이 되도록 조제하고, 석영 셀(광 경로 길이 1 cm)에 넣어 측정하였다.
측정 시료:
상 구조 및 전이 온도(투명점, 융점, 중합 개시 온도 등)를 측정할 때에는, 화합물 그 자체를 시료로서 사용하였다.
측정 방법:
특성의 측정은 하기의 방법으로 행하였다. 이들의 대부분은, 사단법인 전자정보기술산업협회(JEITA; Japan Electronics and Information Technology Industries Association)에서 심의 제정되는 JEITA 규격(JEITA·ED-2521B)에 기재된 방법, 또는 이를 수식한 방법이었다. 측정에 사용한 TN 소자에는, 박막 트랜지스터(TFT)를 장착하지 않았다.
(1) 상 구조
편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트(메틀러(Mettler)사 FP-52형 핫 스테이지)에 시료를 놓았다. 이 시료를, 3℃/분의 속도로 가열하면서 상 상태와 그 변화를 편광 현미경으로 관찰하고, 상의 종류를 특정하였다.
(2) 전이 온도(℃)
측정에는, 퍼킨엘머(PerkinElmer)사 제조의 주사 열량계, Diamond DSC 시스템 또는 에스에스아이 나노테크놀로지사(SII NanoTechnology Inc.) 제조의 고감도 시차 주사 열량계, X-DSC7000을 사용하였다. 시료는, 3℃/분의 속도로 승강온하고, 시료의 상 변화에 따른 흡열 피크 또는 발열 피크의 개시점을 외삽에 의해 구하고, 전이 온도를 결정하였다. 화합물의 융점, 중합 개시 온도도 이 장치를 사용하여 측정하였다. 화합물이 고체에서 스멕틱 상, 네마틱 상 등의 액정 상으로 전이되는 온도를 "액정 상의 하한 온도"로 약칭할 수 있다. 화합물이 액정 상에서 액체로 전이되는 온도를 "투명점"으로 약칭할 수 있다.
결정은 C로 표시하였다. 결정의 종류의 구별이 되는 경우에는, 각각을 C1, C2와 같이 표시하였다. 스멕틱 상은 S, 네마틱 상은 N으로 표시하였다. 스멕틱 상 중에서, 스멕틱 A상, 스멕틱 B상, 스멕틱 C상 또는 스멕틱 F상의 구별이 되는 경우에는, 각각 SA, SB, SC 또는 SF로 표시하였다. 액체(아이소트로픽)는 I로 표시하였다. 전이 온도는, 예를 들면, "C 50.0 N 100.0 I"와 같이 표기하였다. 이는, 결정에서 네마틱 상으로의 전이 온도가 50.0℃이고, 네마틱 상에서 액체로의 전이 온도가 100.0℃인 것을 나타낸다.
(3) 네마틱 상의 상한 온도(T NI 또는 NI; ℃)
편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 놓고, 1℃/분의 속도로 가열하였다. 시료의 일부가 네마틱 상에서 등방성 액체로 변화했을 때의 온도를 측정하였다. 네마틱 상의 상한 온도를 "상한 온도"로 약칭할 수 있다. 시료가 화합물 (1)과 모액정의 혼합물일 때에는, TNI의 기호로 나타내었다. 시료가 화합물 (1)과 성분 B, C, D와 같은 화합물의 혼합물일 때에는 NI의 기호로 나타내었다.
(4) 네마틱 상의 하한 온도(T C; ℃)
네마틱 상을 갖는 시료를 0℃, -10℃, -20℃, 30℃ 및 -40℃의 프리저(freezer) 속에 10일간 보관한 후, 액정 상을 관찰하였다. 예를 들면, 시료가 -20℃에서는 네마틱 상인 채이고, -30℃에서는 결정 또는 스멕틱 상으로 변화했을 때, Tc를
Figure pct00052
-20℃로 기재하였다. 네마틱 상의 하한 온도를 "하한 온도"로 약칭할 수 있다.
(5) 점도(벌크 점도; η; 20℃에서 측정; mPa·s)
측정에는 도쿄 게이키 가부시키가이샤(TOKYO KEIKI INC.) 제조의 E형 회전 점도계를 사용하였다.
(6) 광학 이방성(굴절률 이방성; 25℃에서 측정; Δn)
측정은, 파장 589 nm의 광을 사용하여, 접안경에 편광판을 장착한 아베 굴절계에 의해 행하였다. 주 프리즘의 표면을 일방향으로 러빙한 후, 시료를 주 프리즘에 적하(滴下)하였다. 굴절률(n∥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 평행할 때 측정하였다. 굴절률(n⊥)은 편광의 방향이 러빙의 방향과 수직일 때 측정하였다. 광학 이방성(Δn)의 값은 Δn=n∥―n⊥의 식으로부터 계산하였다.
(7) 비저항(ρ; 25℃에서 측정; Ωcm)
전극을 구비한 용기에 시료 1.0 mL를 주입하였다. 이 용기에 직류 전압(10V)을 인가하고, 10초 후의 직류 전류를 측정하였다. 비저항은 다음 식으로부터 산출하였다. (비저항)={(전압)×(용기의 전기 용량)}/{(직류 전류)×(진공의 유전율)}.
(8)~(12) 점도, 유전율 이방성, 탄성 상수, 문턱값 전압, 응답 시간
유전율 이방성이 양인 시료와 음인 시료에서는 특성의 측정법이 서로 다를 수 있다. 유전율 이방성이 양일 때의 측정법은 항 (8a) 내지 (12a)에 기재하였다. 유전율 이방성이 음인 경우는 항 (8b) 내지 (12b)에 기재하였다.
(8a) 점도(회전 점도; γ1; 20℃에서 측정; mPa·s)
양의 유전율 이방성의 시료: 측정은, M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)에 기재된 방법을 따랐다. 트위스트 각이 0도이고, 그리고 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 5 μm인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 16V부터 19.5V의 범위에서 0.5V마다 단계적으로 인가하였다. 0.2초의 무인가 후, 단 하나의 사각형 파(矩形波)(사각형 펄스; 0.2초)와 무인가(2초)의 조건으로 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정하였다. 이들 측정값과 M. Imai들의 논문, 40 페이지의 계산식 (8)로부터 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에서 필요한 유전율 이방성의 값은, 이 회전 점도를 측정한 소자를 사용하여, 아래에 기재한 방법으로 구하였다.
(8b) 점도(회전 점도; γ1; 25℃에서 측정; mPa·s)
음의 유전율 이방성의 시료: 측정은, M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995)에 기재된 방법을 따랐다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20 μm인 VA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 39 볼트 내지 50 볼트의 범위에서 1볼트마다 단계적으로 인가하였다. 0.2초의 무인가 후, 단 하나의 사각형 파(사각형 펄스; 0.2초)와 무인가(2초)의 조건으로 인가를 반복하였다. 이 인가에 의해 발생한 과도 전류(transient current)의 피크 전류(peak current)와 피크 시간(peak time)을 측정하였다. 이들 측정값과 M. Imai들의 논문, 40 페이지의 계산식(8)로부터 회전 점도의 값을 얻었다. 이 계산에 필요한 유전율 이방성은 하기의 유전율 이방성의 항에서 측정한 값을 사용하였다.
(9a) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정)
양의 유전율 이방성의 시료: 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9 μm이고, 그리고 트위스트 각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파(10V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에 있어서의 유전율(ε∥)을 측정하였다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에 있어서의 유전율(ε⊥)을 측정하였다. 유전율 이방성의 값은 Δε=ε∥―ε⊥의 식으로부터 계산하였다.
(9b) 유전율 이방성(Δε; 25℃에서 측정)
음의 유전율 이방성의 시료: 유전율 이방성의 값은 Δε=ε∥―ε⊥의 식으로부터 계산하였다. 유전율(ε∥ 및 ε⊥)은 다음과 같이 측정하였다.
1) 유전율(ε∥)의 측정: 잘 세정한 유리 기판에 옥타데실트라이에톡시실레인(0.16 mL)의 에탄올(20 mL) 용액을 도포하였다. 유리 기판을 스피너로 회전시킨 후, 150℃에서 1시간 가열하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4 μm인 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화되는 접착제로 밀폐하였다. 이 소자에 사인파(0.5V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 장축 방향에 있어서의 유전율 (ε∥)을 측정하였다.
2) 유전율(ε⊥)의 측정: 잘 세정한 유리 기판에 폴리이미드 용액을 도포하였다. 이 유리 기판을 소성한 후, 얻어진 배향막에 러빙 처리를 하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 9 μm이고, 트위스트 각이 80도인 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사인파 (0.5V, 1 kHz)를 인가하고, 2초 후에 액정 분자의 단축 방향에 있어서의 유전율 (ε⊥)을 측정하였다.
(10a) 탄성 상수(K; 25℃에서 측정; pN)
양의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 요코가와 휴렛 패커드 가부시키가이샤(YOKOGAWA·HEWLETT·PACKARD, LTD) 제조의 HP4284A형 LCR 미터를 사용하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20 μm인 수평 배향 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 0볼트 내지 20볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정하였다. 측정한 정전 용량(C)과 인가 전압(V)의 값을 "액정 디바이스 핸드북"(닛칸 고교 신문사), 75 페이지에 있는 식(2.98), 식(2.101)을 사용하여 피팅하고, 식(2.99)로부터 K11 및 K33의 값을 얻었다. 다음으로, 171 페이지에 있는 식(3.18)에, 앞에서 구한 K11 및 K33의 값을 사용하여 K22를 산출하였다. 탄성 상수 K는 이와 같이 하여 구한 K11, K22 및 K33의 평균값으로 표시하였다.
(10b) 탄성 상수(K 11 및 K 33; 25℃에서 측정; pN)
음의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 가부시키가이샤 도요 테크니카(TOYO Corporation) 제조의 EC-1형 탄성 상수 측정기를 사용하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 20 μm인 수직 배향 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 20볼트 내지 0볼트 전하를 인가하고, 정전 용량 및 인가 전압을 측정하였다. 정전 용량(C)와 인가 전압(V)의 값을, "액정 디바이스 핸드북"(닛칸 공업 신문사), 75페이지에 있는 식 (2.98), 식 (2.101)을 이용하여 피팅하고, 식 (2.100)으로부터 탄성 상수의 값을 얻었다.
(11a) 문턱값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V)
양의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 오쓰카 덴시 가부시키가이샤(Otsuka Electronics Co., Ltd.) 제조의 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로젠 램프였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 0.45/Δn(μm)이고, 트위스트 각이 80도인 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 인가하는 전압(32 Hz, 사각형 파)은 0V부터 10V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향에서 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성하였다. 문턱값 전압은 투과율이 90%가 되었을 때의 전압으로 표시하였다.
(11b) 문턱값 전압(Vth; 25℃에서 측정; V)
음의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 오쓰카 덴시 가부시키가이샤(Otsuka Electronics Co., Ltd.) 제조의 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로젠 램프였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 4 μm이고, 러빙 방향이 안티 패러렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 VA 소자에 시료를 넣고, 이 소자를 자외선으로 경화되는 접착제를 사용하여 밀폐하였다. 이 소자에 인가하는 전압(60 Hz, 사각형 파)은 0V부터 20V까지 0.02V씩 단계적으로 증가시켰다. 이 때, 소자에 수직 방향에서 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0%인 전압-투과율 곡선을 작성하였다. 문턱값 전압은 투과율이 10%가 되었을 때의 전압으로 표시하였다.
(12a) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms)
양의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 오쓰카 덴시 가부시키가이샤 제조의 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로젠 램프였다. 저역 통과 필터(Low-pass filter)는 5 kHz로 설정하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 5.0 μm이고, 트위스트각이 80도인 노멀리 화이트 모드(normally white mode)의 TN 소자에 시료를 넣었다. 이 소자에 사각형 파(60 Hz, 5V, 0.5초)를 인가하였다. 이 때, 소자에 수직 방향에서 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0%인 것으로 간주하였다. 상승 시간(τr; rise time; 밀리초)은, 투과율이 90%에서 10%로 변화하는 데 필요한 시간이다. 하강 시간(τf; fall time; 밀리초)은 투과율이 10%에서 90%로 변화하는 데 필요한 시간이다. 응답 시간은, 이와 같이 하여 구한 상승 시간과 하강 시간의 합으로 표시하였다.
(12b) 응답 시간(τ; 25℃에서 측정; ms)
음의 유전율 이방성의 시료: 측정에는 오쓰카 덴시 가부시키가이샤 제조의 LCD5100형 휘도계를 사용하였다. 광원은 할로젠 램프였다. 저역 통과 필터(Low-pass filter)는 5kHz로 설정하였다. 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 3.2 μm이고, 러빙 방향이 안티패러렐인 노멀리 블랙 모드(normally black mode)의 PVA 소자에 시료를 넣었다. 이 소자를 자외선으로 경화되는 접착제를 사용하여 밀폐하였다. 이 소자에 문턱값 전압을 약간 초과할 정도의 전압을 1분간 인가하고, 이어서 5.6V의 전압을 인가하면서 23.5 mW/cm2의 자외선을 8분간 조사하였다. 이 소자에 사각형 파(60Hz, 10V, 0.5초)를 인가하였다. 이 때, 소자에 수직 방향에서 광을 조사하고, 소자를 투과한 광량을 측정하였다. 이 광량이 최대가 되었을 때가 투과율 100%이고, 이 광량이 최소였을 때가 투과율 0%인 것으로 간주하였다. 응답 시간은 투과율이 90%에서 10%로 변화하는 데 필요한 시간(하강 시간; fall time; 밀리초)으로 표시하였다.
(13) 전압 유지율
아이 그래픽스 가부시키가이샤(EYE GRAPHICS CO.,LTD.) 제조 블랙 라이트, F40T10/BL(피크 파장 369 nm)을 사용하여 자외선을 조사함으로써, 중합성 화합물을 중합시켰다. 이 소자에 60℃에서 펄스 전압(1V에서 60 마이크로초)을 인가하여 충전하였다. 감쇄하는 전압을 고속 전압계로 1.67초 동안 측정하고, 단위 주기에 있어서의 전압 곡선과 가로축 사이의 면적 A를 구하였다. 면적 B는 감쇄하지 않았을 때의 면적이다. 전압 유지율은 면적 B에 대한 면적 A의 백분율로 표시하였다.
<화합물 (1)의 합성>
다음, 화합물 (1)의 합성 방법을 설명하기로 한다.
원료: 솔믹스(solmix)(등록 상표) A-11은, 에탄올(85.5%), 메탄올(13.4%)과 아이소프로판올(1.1%)의 혼합물로서, 일본 알코올 판매(주)(JAPAN ALCOHOL TRADING COMPANY LIMITED)에서 입수하였다.
[합성예 1]
화합물 (T-4)의 합성
Figure pct00053
제1 공정
파라폼 알데하이드(60.0g), DABCO(56.0g) 및 물(200 ml)을 반응기에 넣고, 실온에서 15분간 교반하였다. 화합물 (T-1)(50.0g)의 THF(400 ml) 용액을 적하하고, 실온에서 72시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 부어넣고, 수층(水層)을 아세트산 에틸로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하여, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 찌꺼기(殘渣)를 실리카 겔 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=2:1(용적비))로 정제하고, 화합물 (T-2)(44.1g;68%)를 얻었다.
제2 공정
화합물 (T-2)(44.1g), 이미다졸(25.0g)을 다이클로로메테인(400ml)을 반응기에 넣고, 0℃까지 냉각하였다. tert-뷰틸다이메틸클로로실레인(53g)의 다이클로로메테인 용액(200 ml)을 적하하고, 실온까지 승온시키면서 4시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 부어넣고, 수층을 다이클로로메테인으로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하여, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 찌꺼기를 실리카 겔 크로마토그래피(헵테인:아세트산 에틸=9:1(용적비))로 정제하고, 화합물 (T-3)(105g;84%)을 얻었다.
제3 공정
화합물 (T-3)(105g), THF(600 ml), 메탄올(150 ml) 및 물(100 ml)을 반응기에 넣고, 0℃로 냉각하였다. 거기에 수산화 리튬 일수화물(17.4g)을 가하고, 실온으로 되돌리면서 12시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 부어넣고, 6N 염산(20 ml)을 서서히 가하여 산성으로 만든 후, 수층을 아세트산 에틸로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하고, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하여, 화합물 (T-4)(34.0g;35%)를 얻었다.
[합성예 2]
화합물 (No. 16)의 합성
Figure pct00054
제1 공정
화합물 (T-5)(14.2g), (T-6)(25g), 염화 칼슘(11.3)을 반응기에 넣고, 6N 염산 10 ml를 서서히 첨가하였다. 그 후 하룻밤 교반하고, 물에 붓고 아세트산 에틸로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하여, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 헵테인으로 재결정하고, 화합물 (T-7)(20g)을 얻었다.
제2 공정
화합물 (T-7)(3.0g), 화합물 (T-4)(6.0g), DMAP(0.15g) 및 , 다이클로로메테인(150 ml)을 반응기에 넣고, 교반하면서 0℃까지 냉각하였다. DCC(4.0g)의 다이클로로메테인 용액(150 ml)을 적하하였다. 실온까지 승온시키면서 5시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 부어넣고, 수층을 다이클로로메테인으로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하여, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 찌꺼기를 실리카 겔 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=9:1(용적비))로 정제하고, 화합물 (T-8)(4.4)을 얻었다.
제3 공정
화합물 (T-8)(4.4g), 파라톨루엔설폰산 피리디늄염(2.9g), THF(100 ml)를 반응기에 넣고, 교반하면서 0℃까지 냉각하였다. TBAF(1N, THF 용액)(30 ml)를 적하하고, 실온까지 승온시키면서 3시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 부어넣고, 수층을 아세트산 에틸로 추출하였다. 함께 한 유기층을 물로 세정하여, 무수 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 용액을 감압 하에서 농축하고, 찌꺼기를 실리카 겔 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=1:1(용적비))로 정제하고, 추가로 헵테인으로부터의 재결정에 의해 정제하여, 화합물 (No. 16)(2g)을 얻었다.
얻어진 화합물 (No. 16)의 NMR 분석값은 이하와 같다.
1H-NMR: 화학 시프트δ (ppm; CDCl3): 7.23 (d, 1H), 7.20 (dd, 1H), 7.08 (d, 1H), 7.02 (d, 1H), 6.99 (dd, 1H), 6.88 (d, 1H), 6.49 (d, 2H), 6.03 (d, 2H), 4.44 (dd, 4H), 2.62 (s, 2H), 2.52 (q, 2H), 2.46 (q, 2H),, 2.23 (q, 2H), 1.94 (t, 2H), 1.80-0.80 (m, 36H).
화합물 (No. 16)의 물성은 다음과 같았다.
전이 온도: C 36.0 I.
[합성예 3]
화합물 (No. 11)의 합성
[합성예 2]에 있어서, (T-6) 대신 페놀을 사용하여 동일한 조작을 행함으로써, 화합물 (No. 11)을 합성하였다.
Figure pct00055
얻어진 화합물 (No. 11)의 NMR 분석값은 이하와 같다.
1H-NMR : 화학 시프트δ (ppm; CDCl3): 7.37 (d, 2H), 7.19 (d, 2H), 7.09 (d, 2H), 6.97 (d, 2H), 6.48 (d, 2H), 6.02 (d, 2H), 4.42 (dd, 4H), 2.62 (d, 2H), 2.28 (d, 2H), 1.94 (t, 2H), 1.80-0.80 (m, 30H).
화합물 (No. 11)의 물성은 다음과 같았다.
전이 온도: C 44.0 I.
<비교 화합물의 합성>
[비교예 1]
비교 화합물로서, 화합물 (S-1)을 합성하고, 특성을 측정하였다. 이 화합물을 비교예로서 선택한 이유는, 국제 공개 제2014/090362호 팸플릿에 기재되어 있고, 본 발명의 화합물과 유사하기 때문이다.
Figure pct00056
얻어진 비교 화합물 (S-1)의 NMR 분석값은 이하와 같다.
1H-NMR : 화학 시프트 δ (ppm; CDCl3): 7.57-7.52 (m, 2H), 7.45-7.42 (m, 2H), 7.36-7.30 (m, 1H), 7.04-6.95 (m, 2H), 4.75 (d, 6.0 Hz, 2H), 2.62 (t, J=7.8Hz, 2H), 1.75-1.64 (m, 3H), 0.98 (t, J=7.4Hz, 3H).
<수직 배향성의 비교 측정>
화합물 (No. 16)과 비교 화합물 (S-1)의 수직 배향성을 비교하였다. 덧붙여, 평가에는 조성물 (i) 및 중합성 화합물 (M-1-1)을 사용하였다.
조성물 (i)의 성분의 비율을 중량%로 나타내었다.
Figure pct00057
중합성 화합물 (M-1-1)을 이하에 나타내었다.
Figure pct00058
조성물 (i)에 중합성 화합물 (M-1-1)을 0.4 중량%의 비율로 첨가하였다. 여기에 화합물 (No. 16) 또는 비교 화합물 (S-1)을 0.5% 내지 3.0%의 비율로 첨가하였다. 이 혼합물을 두 장의 유리 기판의 간격(셀 갭)이 3.5 μm인 배향막을 갖지 않는 소자에 주입하였다. 이 소자를 편광 현미경에 세팅하고, 아래에서 소자에 광을 조사하고, 광 누설(빛샘)의 여부를 관찰하였다. 액정 분자가 충분히 배향되고, 광이 소자를 통과하지 않는 경우에는 수직 배향성이 "양호"라고 판단하였다. 소자를 통과한 광이 관찰된 경우에는 "불량"이라고 표시하였다.
비교 화합물 (S-1)에서는, 3.0%에서만 수직 배향성이 확인되었다. 한편, 화합물 (No.16)을 사용한 경우에서는 0.5%의 첨가로 수직 배향성이 확인되었고, 비교 화합물 (S-1)에 비하여 저농도에서 양호한 수직 배향성을 나타내었다. 이는, 화합물 (No.16)이 수직 배향을 유기하는 -OH기를 복수 개 가짐으로써, 수직 배향성이 강해졌기 때문이다. 따라서, 화합물 (No.16) 쪽이, 저농도에서 양호한 수직 배향성을 나타내는 우수한 화합물이라고 할 수 있다.
<그 밖의 화합물 (1)의 합성>
상기 실시예 1에 기재한 합성법에 준하여, 이하의 화합물 (No.1) 내지 (No. 20)을 합성하는 것이 가능하다.
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
Figure pct00062
2. 조성물의 실시예
실시예에 있어서의 화합물은 하기의 표 2의 정의에 기초하여 기호에 의해 표시하였다. 표 2에 있어서, 1,4-사이클로헥실렌에 관한 입체 배치는 트랜스이다. 기호 뒤에 있는 괄호 안의 번호는, 화합물의 번호에 대응한다. (-)의 기호는 그 밖의 액정성 화합물을 의미한다. 액정성 화합물의 비율(백분율)은 액정 조성물의 중량에 기초한 중량 백분율(중량%)이다. 마지막으로, 액정 조성물의 특성값을 정리하였다. 특성은 앞에 기재한 방법에 따라 측정하였고, 측정값을 (외삽하지 않고) 그대로 기재하였다.
Figure pct00063
[사용예 1]
2-HB-C (8-1) 6%
3-HB-C (8-1) 12%
3-HB-O2 (2-5) 15%
2-BTB-1 (2-10) 5%
3-HHB-F (6-1) 4%
3-HHB-1 (3-1) 7%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
3-HHB-3 (3-1) 12%
3-HHEB-F (6-10) 3%
5-HHEB-F (6-10) 6%
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) 7%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 0.05 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00064
NI=97.3℃; η=18.3 mPa·s; Δn=0.103; Δε=4.7.
[사용예 2]
3-HB-CL (5-2) 13%
3-HH-4 (2-1) 15%
3-HB-O2 (2-5) 8%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 6%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 24%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 22%
5-HBB(F)B-2 (4-5) 6%
5-HBB(F)B-3 (4-5) 6%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 11)을 0.3 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00065
NI=75.1℃; η=17.6 mPa·s; Δn=0.115; Δε=4.9.
[사용예 3]
7-HB(F,F)-F (5-4) 6%
3-HB-O2 (2-5) 7%
2-HHB(F)-F (6-2) 10%
3-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HHB(F)-F (6-2) 10%
2-HBB(F)-F (6-23) 9%
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) 5%
5-HBB-F (6-22) 5%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 4%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 8%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 1 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00066
NI=82.1℃; η=24.0 mPa·s; Δn=0.113; Δε=5.2.
[사용예 4]
5-HB-CL (5-2) 13%
3-HH-4 (2-1) 15%
3-HH-5 (2-1) 4%
3-HHB-F (6-1) 5%
3-HHB-CL (6-1) 3%
4-HHB-CL (6-1) 4%
3-HHB(F)-F (6-2) 9%
4-HHB(F)-F (6-2) 9%
5-HHB(F)-F (6-2) 8%
7-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HBB(F)-F (6-23) 5%
1O1-HBBH-5 (4-1) 3%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
4-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
5-HHBB(F,F)-F (7-6) 2%
3-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
4-HH2BB(F,F)-F (7-15) 3%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 11)을 3 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00067
NI=118.1℃; η=19.6 mPa·s; Δn=0.091; Δε=3.6.
[사용예 5]
3-HHB(F,F)-F (6-3) 11%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 8%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 7%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 7%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 20%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 20%
3-H2BB(F,F)-F (6-27) 13%
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) 3%
1O1-HBBH-5 (4-1) 3%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 5 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00068
NI=93.9℃; η=34.3 mPa·s; Δn=0.115; Δε=9.2.
[사용예 6]
5-HB-F (5-2) 15%
6-HB-F (5-2) 7%
7-HB-F (5-2) 7%
2-HHB-OCF3 (6-1) 6%
3-HHB-OCF3 (6-1) 7%
4-HHB-OCF3 (6-1) 6%
5-HHB-OCF3 (6-1) 5%
3-HH2B-OCF3 (6-4) 6%
5-HH2B-OCF3 (6-4) 4%
3-HHB(F,F)-OCF2H (6-3) 4%
3-HHB(F,F)-OCF3 (6-3) 5%
3-HH2B(F)-F (6-5) 3%
3-HBB(F)-F (6-23) 8%
5-HBB(F)-F (6-23) 10%
5-HBBH-3 (4-1) 4%
3-HB(F)BH-3 (4-2) 3%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 11)을 0.1 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00069
NI=87.5℃; η=14.9 mPa·s; Δn=0.092; Δε=4.4.
[사용예 7]
5-HB-CL (5-2) 15%
3-HH-4 (2-1) 5%
3-HHB-1 (3-1) 5%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 5%
3-HBB(F,F)-F (6-24) 20%
5-HBB(F,F)-F (6-24) 15%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 3%
5-HHEB(F,F)-F (6-12) 5%
2-HBEB(F,F)-F (6-39) 3%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
5-HBEB(F,F)-F (6-39) 5%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 4%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 0.5 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00070
NI=75.8℃; η=22.3 mPa·s; Δn=0.103; Δε=9.0.
[사용예 8]
3-HB-CL (5-2) 4%
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) 6%
3-HHB(F)-F (6-2) 5%
5-HHB(F)-F (6-2) 5%
3-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 8%
5-H4HB(F,F)-CF3 (6-21) 10%
5-H2HB(F,F)-F (6-15) 4%
5-H4HB(F,F)-F (6-21) 7%
2-H2BB(F)-F (6-26) 5%
3-H2BB(F)-F (6-26) 11%
3-HBEB(F,F)-F (6-39) 6%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 2 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00071
NI=71.9℃; η=26.3 mPa·s; Δn=0.098; Δε=8.5.
[사용예 9]
5-HB-CL (5-2) 14%
7-HB(F,F)-F (5-4) 4%
3-HH-4 (2-1) 10%
3-HH-5 (2-1) 4%
3-HB-O2 (2-5) 14%
3-HHB-1 (3-1) 8%
3-HHB-O1 (3-1) 5%
2-HHB(F)-F (6-2) 8%
3-HHB(F)-F (6-2) 8%
5-HHB(F)-F (6-2) 8%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 6%
3-H2HB(F,F)-F (6-15) 6%
4-H2HB(F,F)-F (6-15) 5%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 11)을 1.5 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00072
NI=72.9℃; η=15.1 mPa·s; Δn=0.074; Δε=3.0.
[사용예 10]
5-HB-CL (5-2) 6%
7-HB(F)-F (5-3) 6%
3-HH-4 (2-1) 7%
3-HH-5 (2-1) 10%
3-HB-O2 (2-5) 11%
3-HHEB-F (6-10) 8%
5-HHEB-F (6-10) 10%
3-HHEB(F,F)-F (6-12) 10%
4-HHEB(F,F)-F (6-12) 5%
3-GHB(F,F)-F (6-109) 6%
4-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
5-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
2-HHB(F,F)-F (6-3) 7%
3-HHB(F,F)-F (6-3) 4%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 0.5 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00073
NI=72.6℃; η=19.1 mPa·s; Δn=0.069; Δε=5.9.
[사용예 11]
1V2-BEB(F,F)-C (8-15) 10%
3-HB-C (8-1) 13%
2-BTB-1 (2-10) 8%
5-HH-VFF (2-1) 30%
3-HHB-1 (3-1) 5%
VFF-HHB-1 (3-1) 8%
VFF2-HHB-1 (3-1) 11%
3-H2BTB-2 (3-17) 5%
3-H2BTB-3 (3-17) 5%
3-H2BTB-4 (3-17) 5%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 1 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00074
NI=84.1℃; η=13.9 mPa·s; Δn=0.131; Δε=8.8.
[사용예 12]
5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-41) 6%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 5%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 8%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 5%
3-HH-V (2-1) 38%
3-HH-V1 (2-1) 5%
3-HHEH-5 (3-13) 3%
3-HHB-1 (3-1) 5%
V-HHB-1 (3-1) 4%
V2-BB(F)B-1 (3-6) 5%
1V2-BB-F (5-1) 3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F (6-97) 10%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 3%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 11)을 3 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00075
NI=84.7℃; η=17.0 mPa·s; Δn=0.113; Δε=8.0
[사용예 13]
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-75) 6%
5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-41) 3%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 4%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 5%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F (7-47) 4%
3-HH-V (2-1) 35%
3-HH-V1 (2-1) 7%
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) 5%
1V2-BB-F (5-1) 3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F (6-97) 7%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F (6-113) 6%
3-HHBB(F,F)-F (7-6) 4%
상기의 조성물에 하기의 화합물 (No. 16)을 0.05 중량%의 비율로 첨가하였다.
Figure pct00076
NI=82.5℃; η=18.3 mPa·s; Δn=0.109; Δε=9.4.
화합물 (1)은 화학적으로 높은 안정성, 액정 분자를 배향시키는 높은 능력, 액정 조성물에 대한 높은 용해도를 가지며, 그리고 액정 표시 소자에 사용한 경우의 전압 유지율이 크다. 화합물 (1)을 포함하는 액정 조성물은, 높은 상한 온도, 낮은 하한 온도, 작은 점도, 적절한 광학 이방성, 양 또는 음으로 큰 유전율 이방성, 큰 비저항, 자외선에 대한 높은 안정성, 열에 대한 높은 안정성, 큰 탄성 상수 등의 특성 중 적어도 하나를 충족시킨다. 이 조성물을 포함하는 액정 표시 소자는, 소자를 사용할 수 있는 넓은 온도 범위, 짧은 응답 시간, 큰 전압 유지율, 낮은 문턱값 전압, 큰 콘트라스트 비, 긴 수명 등의 특성을 가지므로 액정 프로젝터, 액정 텔레비전 등에 사용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 하기 식 (1)로 표시되는 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pct00077

    식 (1)에 있어서,
    R1은, 수소, -Sp2-P2, -Sp3-P3 또는 탄소 수 1 내지 15의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
    환 A1, 환 A4 및 환 A5는 독립적으로, 사이클로헥실렌, 사이클로헥센일렌, 페닐렌, 나프틸렌, 데카하이드로나프틸렌, 테트라하이드로나프틸렌, 테트라하이드로피란다이일, 1,3-다이옥세인다이일, 피리미딘다이일 또는 피리딘다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 사이클로헥실렌 또는 페닐렌이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 불소, 염소, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 2 내지 12의 알켄일, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 탄소 수 2 내지 11의 알켄일옥시로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    Z1, Z4 및 Z5는 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1)로 표시되는 중합성 기이고;
    [화학식 2]
    Figure pct00078

    식 (P-1)에 있어서,
    M1 및 M2는 독립적으로, 수소, 할로젠, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이고;
    R4는 하기 식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)중 어느 하나로 표시되는 기에서 선택되는 기이고;
    [화학식 3]
    Figure pct00079

    식 (1a), 식 (1b) 및 식 (1c)에 있어서,
    Sp5 및 Sp6은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
    S1은 >CH- 또는 >N-이고;
    S2는 >C< 또는 >Si<이고;
    X1은 -OH, -NH2, -OR5, -N(R5)2, -COOH, -SH, -B(OH)2 또는 -Si(R5)3으로 표시되는 기이고, 여기서, R5는 수소 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬이고, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
    a, b 및 c는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    d 및 e는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    d 및 e의 합은 2, 3 또는 4이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    식 (P-1)에 있어서, R4가 식 (1a) 또는 식 (1b)로 표시되는 기인, 화합물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    식 (P-1)에 있어서, R4가 식 (1a)로 표시되고, 식 (1)에 있어서, b 및 c가 0이고, d 및 e의 합은 2, 3 또는 4인, 화합물.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 식 (1-1)로 표시되는, 화합물.
    [화학식 4]
    Figure pct00080

    식 (1-1)에 있어서,
    P2 및 P3은 독립적으로 하기 식 (P-1-1)로 표시되는 중합성 기이고;
    [화학식 5]
    Figure pct00081

    식 (P-1-1)에 있어서,
    M1 및 M2은 독립적으로, 수소, 불소 또는, 메틸이고;
    Sp5은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -NH-, -CO-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 할로젠으로 치환될 수도 있고;
    Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 3의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고;
    R1, 환 A1, 환 A2, 환 A3, Z1 및 a는 청구항 1에서 정의되는 바와 같다.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 화합물의 적어도 하나를 함유하는, 액정 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    하기 식 (2) 내지 식 (4) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 6]
    Figure pct00082

    식 (2) 내지 식 (4)에 있어서,
    R11 및 R12는 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    환 B1, 환 B2, 환 B3 및 환 B4는 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌, 2,5-다이플루오로-1,4-페닐렌 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
    Z11, Z12 및 Z13은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 -COO-이다.
  7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    하기 식 (5) 내지 식 (7) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 7]
    Figure pct00083

    식 (5) 내지 식 (7)에 있어서,
    R13은 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    X11은 불소, 염소, -OCF3, -OCHF2, -CF3, -CHF2, -CH2F, -OCF2CHF2 또는 -OCF2CHFCF3이고;
    환 C1, 환 C2 및 환 C3은 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
    Z14, Z15 및 Z16은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O- 또는 -(CH2)4-이고;
    L11 및 L12는 독립적으로, 수소 또는 불소이다.
  8. 청구항 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 식 (8)로 표시되는 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 8]
    Figure pct00084

    식 (8)에 있어서,
    R14는 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    X12는 -C≡N 또는 -C≡C-C≡N이고;
    환 D1은 1,4-사이클로헥실렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일 또는 피리미딘-2,5-다이일이고;
    Z17은 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -COO-, -CF2O-, -OCF2- 또는 -CH2O-이고;
    L13 및 L14는 독립적으로, 수소 또는 불소이고;
    i는 1, 2, 3 또는 4이다.
  9. 청구항 5 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 식 (9) 내지 식 (15) 중 어느 하나로 표시되는 화합물의 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 추가로 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 9]
    Figure pct00085

    식 (9) 내지 식 (15)에 있어서,
    R15 및 R16은 독립적으로, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    R17은 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 10의 알킬 또는 탄소 수 2 내지 10의 알켄일이고, 이 알킬 및 알켄일에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 수소는 불소로 치환될 수도 있고;
    환 E1, 환 E2, 환 E3 및 환 E4는 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 적어도 하나의 수소가 불소로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일이고;
    환 E5 및 환 E6은 독립적으로, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌, 테트라하이드로피란-2,5-다이일 또는 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일이고;
    Z18, Z19, Z20 및 Z21은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -COO-, -CH2O-, -OCF2- 또는 -OCF2CH2CH2-이고;
    L15 및 L16은 독립적으로, 불소 또는 염소이고;
    S11은 수소 또는 메틸이고;
    X는 -CHF- 또는 -CF2-이고;
    j, k, m, n, p, q, r 및 s는 독립적으로, 0 또는 1이고, k, m, n 및 p의 합은 1 또는 2이고, q, r 및 s의 합은 0, 1, 2 또는 3이고, t는 1, 2 또는 3이다.
  10. 청구항 5 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 식 (16)으로 표시되는 중합성 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 10]
    Figure pct00086

    식 (16)에 있어서,
    환 F 및 환 I는 독립적으로, 사이클로헥실, 사이클로헥센일, 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 테트라하이드로피란-2-일, 1,3-다이옥세인-2-일, 피리미딘-2-일 또는 피리딘-2-일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있고;
    환 G는, 1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-1,2-다이일, 나프탈렌-1,3-다이일, 나프탈렌-1,4-다이일, 나프탈렌-1,5-다이일, 나프탈렌-1,6-다이일, 나프탈렌-1,7-다이일, 나프탈렌-1,8-다이일, 나프탈렌-2,3-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 나프탈렌-2,7-다이일, 테트라하이드로피란-2,5-다이일, 1,3-다이옥세인-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일 또는 피리딘-2,5-다이일이고, 이들 환에 있어서, 적어도 하나의 수소는, 할로젠, 탄소 수 1 내지 12의 알킬, 탄소 수 1 내지 12의 알콕시 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 12의 알킬로 치환될 수도 있고;
    Z22 및 Z23은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-, -C(CH3)=CH-, -CH=C(CH3)- 또는 -C(CH3)=C(CH3)-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    P1, P2 및 P3은 독립적으로, 중합성 기이고;
    Sp1, Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있고;
    d는 0, 1 또는 2이고;
    e, f 및 g는 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고, 그리고 e, f 및 g의 합은 1 이상이다.
  11. 청구항 10에 있어서,
    식 (16)에 있어서, P1, P2 및 P3이 독립적으로, 하기 식 (P-1) 내지 식 (P-5) 중 어느 하나로 표시되는 기의 군에서 선택된 중합성 기인, 액정 조성물.
    [화학식 11]
    Figure pct00087

    식 (P-1) 내지 식 (P-5)에 있어서, M1, M2 및 M3은 독립적으로, 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이다.
  12. 청구항 5 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 식 (16-1) 내지 식 (16-7) 중 어느 하나로 표시되는 중합성 화합물의 군에서 선택된 적어도 하나의 중합성 화합물을 함유하는, 액정 조성물.
    [화학식 12]
    Figure pct00088

    식 (16-1) 내지 식 (16-7)에 있어서, P4, P5 및 P6은 독립적으로, 하기 식 (P-1) 내지 식 (P-3)중 어느 하나로 표시되는 기의 군에서 선택된 중합성 기이고, 여기서 M1, M2 및 M3은 독립적으로, 수소, 불소, 탄소 수 1 내지 5의 알킬 또는 적어도 하나의 수소가 할로젠으로 치환된 탄소 수 1 내지 5의 알킬이고;
    [화학식 13]
    Figure pct00089

    L21, L22, L23, L24, L25, L26, L27 및 L28은 독립적으로, 수소, 불소 또는 메틸이고;
    Sp1, Sp2 및 Sp3은 독립적으로, 단결합 또는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌이고, 이 알킬렌에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCOO-로 치환될 수도 있고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 이들 기에 있어서, 적어도 하나의 수소는 불소 또는 염소로 치환될 수도 있다.
  13. 청구항 5 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    그 밖의 중합성 화합물, 중합 개시제, 중합 금지제, 광학 활성 화합물, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열 안정제 및 소포제의 적어도 하나를 추가로 함유하는, 액정 조성물.
  14. 청구항 5 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 액정 조성물을 적어도 하나 함유하는 액정 표시 소자.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110475839A (zh) * 2017-05-31 2019-11-19 捷恩智株式会社 液晶组合物及液晶显示元件
JP2019189667A (ja) * 2018-04-18 2019-10-31 Jnc株式会社 液晶組成物および液晶表示素子
JP2021095386A (ja) * 2019-12-16 2021-06-24 Jnc株式会社 化合物、液晶組成物および液晶表示素子

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5035076A (ko) 1973-08-01 1975-04-03
WO2012038026A1 (de) 2010-09-25 2012-03-29 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen und flüssigkristalline medien mit homöotroper ausrichtung
WO2012104008A1 (de) 2011-02-05 2012-08-09 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen mit homöotroper ausrichtung
WO2013004372A1 (en) 2011-07-07 2013-01-10 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5493689B2 (ja) * 2008-12-10 2014-05-14 Ｊｎｃ株式会社 重合性液晶組成物およびホモジニアス配向液晶フィルム
JP5454084B2 (ja) * 2008-12-16 2014-03-26 Ｊｎｃ株式会社 重合性液晶組成物およびホメオトロピック配向液晶フィルム
TWI534134B (zh) * 2010-05-10 2016-05-21 捷恩智股份有限公司 聚合性化合物
TW201144412A (en) * 2010-05-12 2011-12-16 Jnc Corp Liquid crystal composition and liquid crystal display device
CN103562782B (zh) * 2011-03-31 2016-06-15 日产化学工业株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶显示元件及液晶显示元件的制造方法
CN103106953B (zh) * 2013-02-06 2014-11-26 南昌欧菲光科技有限公司 导电膜及其制备方法以及包含该导电膜的触摸屏
WO2015080218A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 Dic株式会社 重合性化合物、組成物、重合体、光学異方体、液晶表示素子及び有機ｅｌ素子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5035076A (ko) 1973-08-01 1975-04-03
WO2012038026A1 (de) 2010-09-25 2012-03-29 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen und flüssigkristalline medien mit homöotroper ausrichtung
WO2012104008A1 (de) 2011-02-05 2012-08-09 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallanzeigen mit homöotroper ausrichtung
WO2013004372A1 (en) 2011-07-07 2013-01-10 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
WO2014090362A1 (en) 2012-12-12 2014-06-19 Merck Patent Gmbh Liquid-crystalline medium
WO2014094959A1 (en) 2012-12-17 2014-06-26 Merck Patent Gmbh Liquid-crystal displays and liquid-crystalline media having homeotropic alignment

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