KR20170040316A - 음성 광학 분산도를 갖는 중합성 lc 매질 및 중합체 필름 - Google Patents

음성 광학 분산도를 갖는 중합성 lc 매질 및 중합체 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 음성 광학 분산도(negative optical dispersion)를 갖는 중합성 LC 매질, 이런 물질로부터 수득가능한 음성 광학 분산도를 갖는 중합체 필름, 및 상기 중합성 LC 물질 및 중합체 필름의 광학, 전기 광학, 전자, 반도체 또는 발광 콤포넌트 또는 장치에서의 용도에 관한 것이다.

Description

음성 광학 분산도를 갖는 중합성 LC 매질 및 중합체 필름{POLYMERISABLE LC MEDIUM AND POLYMER FILM WITH NEGATIVE OPTICAL DISPERSION}
본 발명은, 음성 광학 분산도(negative optical dispersion)를 갖는 중합성 LC 매질, 이런 물질로부터 수득가능한 음성 광학 분산도를 갖는 중합체 필름, 및 상기 중합성 LC 물질 및 중합체 필름의 광학, 전기 광학, 전자, 반도체 또는 발광 콤포넌트 또는 장치에서의 용도에 관한 것이다.
종래 기술에서는 액정(LC) 디스플레이에서의 무색수차(achromatic) 광학 위상차판(retarder) 또는 보상기로서 사용하기에 적합한 음성 광학 위상차 분산도를 갖는 개선된 복굴절성 광학 필름을 기술한다. 예컨대, WO 2008/119427 A1은 음성 광학 분산도를 갖는 복굴절성 중합체 필름을 기술하며, 이는 음성 광학 분산 성분으로서 하기 구조를 갖는 화합물 또는 이의 유도체를 포함하는 중합성 LC 물질로부터 수득가능하다.
Figure pct00001
WO 2008/119427 A1에 개시된 중합성 LC 물질 중의 음성 분산 성분의 비는 예컨대 고형분 총량(즉, 용매 불포함)의 50 내지 60 %이다.
그러나, 종래 기술에 따른 음성 분산 화합물의 큰 부피 특성은 전형적으로, 정렬하기 어렵거나 어닐링 온도에 대해 좁은 공정 윈도우를 갖는 배합물을 제공하며, 이는 대량 생산에 편리하지 않다.
또한, 종래 기술에 따른 음성 분산 배합물의 내구성은 표준 양성 분산 배합물에 비해 열등하다.
따라서, 종래 기술에서 개시된 음성 분산도 물질은 추가 개선의 여지가 여전히 남아 있다. 예컨대, 중합성 혼합물 중의 통상적으로 고가인 음성 분산 화합물의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 광학 위상차 필름의 위상차는 필름의 복굴절률 및 필름 두께의 곱으로 주어지고 평면 패널 디스플레이 제품에서 보다 얇은 필름이 일반적으로 바람직하기 때문에, 동일한 위상차를 성취하면서 필름 두께가 감소될 수 있도록 필름의 복굴절률을 증가시키는 것이 바람직하다.
음성 분산도를 갖는 필름은 예컨대 A 플레이트 또는 C 플레이트 위상차판으로서 사용될 수 있다. 양성 A 플레이트 위상차판은, 예컨대 OLED 패널에서, 원형 편광기에 사용되어 반사율을 감소시켜 콘트라스트 비를 증가시키는데 적합하다. 양성 C 플레이트 위상차판은, 예컨대 IPS 방식 LCD 보상기 필름에서의 콤포넌트로서 사용하기에 적합하다.
또한, 필름 제조에 사용되는 음성 분산 화합물 및 이를 포함하는 중합성 LC 매질은 양호한 열 특성, 특히 적당한(modest) 융점, LC 호스트 및 유기 용매에서의 양호한 용해도, 및 적절한 외삽된 등명점을 보여야 하고, 추가로, 우수한 광학 특성을 보여야 한다. 또한, 이는 대규모 제조 공정으로 상업적으로 실시가능한 1/4 파(wave) 필름의 제조에 적합해야 한다.
본 발명의 목적은, 종래 기술 물질의 단점을 갖지 않으며 전술 및 후술되는 장점을 갖는, 개선된 중합체 필름, 및 이의 제조를 위한 중합성 LC 매질을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 당업자가 이용가능한, 음성 분산도를 갖는 중합체 필름 및 물질의 풀(pool)을 확장하는 것이다. 다른 목적은, 하기 상세한 설명으로부터 당업자들에게 자명하다.
이러한 목적들은, 본 발명에서 청구되는 바와 같은 중합성 LC 매질 및 중합체 필름을 제공함으로써 성취될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명은, 하나 이상의 하기 화학식 A의 화합물 및 하나 이상의 하기 화학식 Ⅰ의 화합물을 포함하는 중합성 액정(LC) 매질에 관한 것이다:
[화학식 A]
Figure pct00002
[상기 식에서,
P는 서로 독립적으로, 중합성 기(바람직하게는 하기에서 P로 제시된 의미들 중 하나를 가짐)이고, 보다 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 3-에틸옥세탄, 에폭시, 바이닐옥시 또는 스티렌 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고, 바람직하게는 하기 Sp'에 제시된 의미들 중 하나를 갖고,
La는, 여러 번 존재하는 경우는 서로 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알케닐, 알카이닐, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 (여기서, 알킬 및 알콕시와 상이한 상기 기는 탄소 원자 2 개 이상을 함유하고, 분지쇄 기는 탄소 원자 3 개 이상을 함유한다) 또는 임의적으로 할로겐화된 탄소 원자 1 개 내지 5 개의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다],
[화학식 I]
Figure pct00003
[상기 식에서,
U1 및 U2는 서로 독립적으로,
Figure pct00004
및
Figure pct00005
및 이들의 거울상으로부터 선택되며, 이 때 고리 U1 및 U2는 각각 축(axial) 결합에 의해 -(B)q- 기에 결합되고, 이들 고리 내의 1 또는 2 개의 비-인접 CH2 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체되고, 고리 U1 및 U2는 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환되고,
Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, CH 또는 SiH이고,
Q3는 C 또는 Si이고,
B는, 각 경우에서 서로 독립적으로, -C≡C-, -CY1=CY2- 또는 임의적으로 치환된 방향족 또는 헤테로방향족 기이고,
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN 또는 R0이고,
q는 1 내지 10의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이고,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로, 비-방향족, 방향족 또는 헤테로방향족 카보환형 또는 헤테로환형 기로부터 선택되고, 이들은 임의적으로 하나 이상의 기 R5로 치환되고, 각각의 -(A1-Z1)m-U1-(Z2-A2)n- 및 -(A3-Z3)o-U2-(Z4-A4)p-는 비-방향족 기보다 많은 방향족 기를 함유하지 않고, 바람직하게는 하나 초과의 방향족 기를 함유하지 않고,
Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합이고,
R0 및 R00는 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
m 및 n은 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
o 및 p는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
R1 내지 R5는 서로 독립적으로, H, 할로겐, -CN, -NC, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X0, -C(=O)R0, -NH2, -NR0R00, -SH, -SR0, -SO3H, -SO2R0, -OH, -NO2, -CF3, -SF5, P-Sp-, 임의적으로 치환된 실릴, 또는 임의적으로 치환되고 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 1 내지 40의 카빌 또는 하이드로카빌으로부터 선택된 동일하거나 상이한 기이거나, 또는 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 P 또는 P-Sp-로 치환되고, 이 때 상기 화합물은, P 또는 P-Sp-를 나타내거나 또는 P 또는 P-Sp-로 치환된 기 R1 내지 R5를 하나 이상 포함하고,
P는 중합성 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이다].
종래 기술의 배합물에 비해, 본 발명에 따른 중합성 액정 매질에서 요구되는 화학식 Ⅰ의 음성 분산 화합물의 양은 현저히 감소하고, 화학식 A의 낮은 분산도 반응성 메소젠을 사용함으로써 매질에서 동일한 분산도 값이 유지된다.
화학식 Ⅰ의 음성 분산 화합물의 감소된 양은 화학식 A의 낮은 분산도 반응성 메소젠의 사용과 함께, 개선된 내구성, 더 넓은 어닐링 온도 공정 윈도우 및 더 낮은 비용의 배합물을 유도한다.
대안적으로, 화학식 Ⅰ의 음성 분산 화합물의 도판트 수준은 동일한 수준으로 유지될 수 있고, 화학식 A의 낮은 분산도 반응성 메소젠을 사용함으로써, 매질의 분산도는 더욱 감소될 수 있다.
따라서, 특히 본 발명은 음성 위상차 분산도(negative retardation dispersion)(즉, R450/R550 < 1, 바람직하게는 < 0.9, 특히 < 0.8이며, 이 때 R450은 450 nm 파장에서의 축상 광학 위상차(optical on-axis retardation)이고, R550은 550 nm 파장에서의 축상 광학 위상차이다)를 갖는, 전술 및 후술되는 중합성 LC 매질 또는 중합체 필름에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 전술 및 후술되는 중합성 LC 매질 및 중합체 필름의, 광학, 전자 및 전기 광학 콤포넌트 및 장치, 바람직하게는 음성 광학 분산도를 갖는 광학 필름, 위상차판 또는 보상기에서의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 전술 및 후술되는 중합성 LC 매질을, 바람직하게는 그의 LC 상(phase)에서 배향된 상태로 중합시킴에 의해 수득가능하거나 수득되는, 박막 형태의 복굴절성 중합체 필름에 관한 것이다.
특히 본 발명은 전술 및 후술되는 중합체 필름에 관한 것으로서, 이는 A 플레이트 또는 C 플레이트, 바람직하게는 양성 A 플레이트(+A 플레이트) 또는 양성 C 플레이트(+C 플레이트)이다.
본 발명은 또한, 전술 및 후술되는 중합성 LC 매질 또는 중합체 필름을 포함하는 광학, 전자 또는 전기 광학 콤포넌트 또는 장치에 관한 것이다.
상기 장치 및 콤포넌트는, 비제한적으로, 전기 광학 디스플레이, LCD, 광학 필름, 위상차판, 보상기, 편광기, 빔 스플리터, 반사 필름, 정렬 층, 칼라 필터, 홀로그램 소자, 고온 스탬핑 포일, 착색된 이미지, 장식용 또는 보안 마킹, LC 안료, 접착제, 비선형 광학(NLO) 장치, 광학 정보 저장 장치, 전자 장치, 유기 반도체, 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET), 집적 회로(IC), 박막 트랜지스터(TFT), 라디오 주파수 식별(RFID) 택(tag), 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 발광 트랜지스터(OLET), 전기발광 디스플레이, 유기 광전(OPVO) 장치, 유기 태양 전지(O-SC), 유기 레이저 다이오드(O-레이저), 유기 집적 회로(O-IC), 조명 장치, 센서 장치, 전극 물질, 광전도체, 광검출기, 전자사진 기록 장치, 축전기, 전자 주입층, 쇼트키(Schottky) 다이오드, 평탄화 층, 정전기방지 필름, 전도성 기판, 전도성 패턴, 광전도체, 전자사진 제품, 전자사진 기록장치, 유기 메모리 장치, 바이오센서 및 바이오칩을 포함한다.
도 1a는 비교예 1의 혼합물에 대한 상이한 입사각에서의 위상차 대 파장을 나타낸다.
도 1b는 비교예 1의 혼합물에 대한 상이한 파장에서의 위상차 대 시야각을 나타낸다.
도 2a는 실시예 1의 혼합물에 대한 상이한 입사각에서의 위상차 대 파장을 나타낸다.
도 2b는 실시예 1의 혼합물에 대한 상이한 파장에서의 위상차 대 시야각을 나타낸다.
도 3a는 비교예 2의 혼합물에 대한 상이한 입사각에서의 위상차 대 파장을 나타낸다.
도 3b는 비교예 2의 혼합물에 대한 상이한 파장에서의 위상차 대 시야각을 나타낸다.
도 4a는 실시예 2의 혼합물에 대한 상이한 입사각에서의 위상차 대 파장을 나타낸다.
도 4b는 실시예 2의 혼합물에 대한 상이한 파장에서의 위상차 대 시야각을 나타낸다.
용어 및 정의
"액정 또는 메소젠성 화합물"이란 용어는, 칼라미틱(막대형 또는 보드/라스(lath)형) 또는 디스코틱(디스크형) 메소젠성 기 하나 이상을 포함하는 화합물을 의미한다. "메소젠성 기"란 용어는, 액정(LC) 상 거동을 유도할 수 있는 능력을 갖는 기를 의미한다. 메소젠성 기를 포함하는 화합물 자체가 LC 상 거동을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물 중에서만 LC 상 거동을 나타내거나, 메소젠성 화합물 또는 물질 또는 이들의 혼합물이 중합되는 경우에 LC 상 거동을 나타낼 수도 있다. 단순함을 위해, "액정"이란 용어는, 이후 메소젠성 물질 및 LC 물질 모두에 대해 사용된다. 이러한 정의에 대한 개요는 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]을 참조한다.
칼라미틱 메소젠성 기는 일반적으로, 서로 직접 연결되거나 또는 연결 기를 통해 연결된 방향족 또는 비-방향족 환형 기 하나 이상으로 이루어진 메소젠성 코어를 포함하며, 임의적으로, 상기 메소젠성 코어의 말단에 부착된 말단 기를 포함하고, 임의적으로, 상기 메소젠성 코어의 장측(long side)에 부착된 측면 기 하나 이상을 포함하며, 이 때 상기 말단 기 및 측면 기는 일반적으로, 예컨대 카빌 또는 하이드로카빌 기, 극성 기(예컨대, 할로겐, 나이트로, 하이드록시 등) 또는 중합성 기로부터 선택된다.
"반응성 메소젠(RM)"이란 용어는, 중합성 메소젠 또는 액정 화합물을 의미한다.
또한, 하나의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 "단일반응성" 화합물로서 지칭되며, 2 개의 중합성 기를 갖는 화합물은 "이반응성" 화합물로서 지칭되고, 2 개보다 많은 중합성 기를 갖는 화합물을 "다중반응성" 화합물로서 지칭된다. 또한, 중합성 기를 갖지 않는 화합물은 "비-반응성" 화합물로서 지칭된다.
중합성 기(P)는, 중합 반응(예를 들면, 라디칼 또는 이온 쇄 중합), 중부가 또는 중축합에 참여할 수 있거나, 중합체 유사 반응 중에 예를 들어 축합 또는 부가에 의해 중합체 주쇄에 그래프팅될 수 있는 기이다.
중합은, 당업자에게 공지되고 문헌, 예를 들어 문헌[D. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59]에 기술된 방법에 따라 수행될 수 있다.
사슬 중합 반응, 예컨대, 라디칼, 양이온성 또는 음이온성 중합을 위한 중합성 기가 특히 바람직하다. C-C 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 중합성 기, 및 개환 반응에 의한 중합이 가능한 중합성 기, 예컨대, 옥세탄 또는 에폭사이드가 매우 바람직하다.
적합하고 바람직한 중합성 기는, 비제한적으로, CH2=CW1-C00-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00006
, CH2=CW2-(O)k1-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 및 W4W5W6Si-로부터 선택되고,
이 때, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히, H, F, Cl 또는 CH3이고,
W2 및 W3은 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히, H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고,
W4, W5 및 W6은 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고,
W7 및 W8은 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬이고,
Phe은, 바람직하게는 임의적으로, 상기 정의된 바와 같은(P-Sp-의 의미는 제외) L 기 하나 이상으로 치환되는 1,4-페닐렌이고,
k1 및 k2는 서로 독립적으로, 0 또는 1이다.
매우 바람직한 중합성 기는, CH2=CW1-C00-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00007
, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, HO-CW2W3-, HS-CW2W3-, HW2N-, HO-CW2W3-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN-, 및 W4W5W6Si-로부터 선택되고,
이 때, W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히, H, F, Cl 또는 CH3이고,
W2 및 W3은 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히, H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고,
W4, W5 및 W6은 서로 독립적으로, Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고,
W7 및 W8은 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬이고,
Phe은, 바람직하게는 임의적으로, 상기 정의된 바와 같은(P-Sp-의 의미는 제외) L 기 하나 이상으로 치환되는 1,4-페닐렌이고,
k1 및 k2는 서로 독립적으로, 0 또는 1이다.
가장 바람직한 중합성 기는, CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00008
및
Figure pct00009
로부터 선택된다.
"스페이서 기"란 용어는, 선행기술에 공지되어 있으며, 적합한 스페이서 기는 당업자에게 공지되어 있다(예컨대, 문헌[Pure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)] 참조). 상기 스페이서 기(Sp)는 바람직하게는, P-Sp-가 P-Sp'-X'이 되도록 화학식 Sp'-X'으로부터 선택되고, 여기서
Sp'은, 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 12의 알킬렌이고, 이 때, 하나 이상의 비-인접 CH2 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -SiR0R00-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR0-CO-O-, -O-CO-NR0-, -NR0-CO-NR0-, -CH=CH- 또는 -C≡C-으로 임의적으로 대체되고,
X'은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY1=CY2-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일결합이고,
R0 및 R00는 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이다.
X'은 바람직하게는, -O-, -S-CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0- 또는 단일 결합이다.
전형적인 Sp' 기는, 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR0R00-O)p1-이되, 단, p1은 2 내지 12의 정수이며, q1은 1 내지 3의 정수이고, R0 및 R00는 상기 제시된 의미를 갖는다.
바람직한 Sp' 기는 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌-싸이오에틸렌, 에틸렌-N-메틸-이미노에틸렌, 1-메틸렌알킬렌, 에틸렌, 프로페닐렌 및 부테닐렌이다. 카이랄 스페이서 기도 바람직하다.
스페이서 기 Sp 없이 상기 중합성 기가 상기 메소젠성 기에 직접 부착된 화합물도 바람직하다.
2 개 이상의 P-Sp- 기를 갖는 화합물의 경우, 상기 중합성 기 P와 상기 스페이서 기 Sp는 동일하거나 상이할 수 있다.
"필름"이란 용어는, 기계적 안정성을 갖는 강성 또는 가요성, 자가-지지형 또는 자립형 필름뿐만 아니라, 지지하는 기재 상의 또는 2 개의 기재들 사이의 코팅 또는 층도 포함한다.
"카빌 기"란 용어는, 임의의 비-탄소 원자가 없는 하나 이상의 탄소 원자(예컨대, -C≡C-)를 포함하거나, 또는 임의적으로, 하나 이상의 비-탄소 원자, 예를 들어 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge과 결합된 하나 이상의 탄소 원자(예컨대, 카보닐 등)를 포함하는 임의의 1가 또는 다가 유기 라디칼 부분을 의미한다. "하이드로카빌 기"란 용어는, 추가적으로 하나 이상의 H 원자를 함유하고, 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자(예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는 카빌 기를 지칭한다. 탄소수 3 이상의 쇄를 포함하는 카빌 또는 하이드로카빌 기는 또한 선형, 분지형 및/또는 환형(예컨대, 스파이로 및/또는 융합된 고리)일 수 있다.
분자 수준에서, 액정의 복굴절률은 분극률의 이방성에 좌우된다(Δα=α∥-α⊥). "분극률"이란, 원자 또는 분자 내에서의 전자 분포가 뒤틀릴 수 있는 용이성을 의미한다. 분극률은, 전자의 수가 많을수록, 확산 전자 구름이 많을수록 증가한다. 분극률은, 예를 들어 문헌[Jap. J. Appl. Phys. 42, (2003) p.3463]에 기술된 방법을 사용하여 계산될 수 있다.
주어진 파장에서 액정 또는 복굴절성 물질의 "광학 위상차(optical retardation)" R(λ)(nm)은, 하기 수학식 1에 따라, 상기 파장(λ)에서의 복굴절률 Δn(λ) 및 층 두께 d(nm)의 곱으로서 정의된다.
Figure pct00010
광학 위상차 R은, 복굴절성 물질을 통과하는 경우, S-편광된 광 및 P-편광된 광이 이동한 광학 경로 길이(nm)의 차를 나타낸다. "축상(on-axis)" 위상차란, 샘플 표면에 수직으로 입사한 경우의 위상차를 의미한다.
"음성 (광학) 분산도"란 용어는, 역상 복굴절률 분산도를 나타내는 복굴절성 또는 액정 물질 또는 층을 지칭하며, 이 때, 복굴절률(Δn)의 크기는 파장(λ)에 따라 증가하며(즉, │Δn(450)│<│Δn(550)│, 또는 Δn(450)/Δn(550) < 1), Δn(450) 및 Δn(550)은 각각, 450 nm 및 550 nm의 파장에서 측정된, 물질의 복굴절률이다. 반대로, "양성 (광학) 분산도"란, │Δn(450)│>│Δn(550)│, 또는 Δn(450)/Δn(550) > 1인 물질 또는 층을 의미한다. 예를 들어, 문헌[A. Uchiyama, T. Yatabe "Control of Wavelength Dispersion of Birefringence for Oriented Copolycarbonate Films Containing Positive and Negative Birefringent Units". J. Appl. Phys. Vol. 42, pp. 6941-6945 (2003)]을 참조한다.
주어진 파장에서의 광학 위상차는, 상기 수학식 1 [R(λ)=Δn(λ)·d]에 기술된 바와 같이 복굴절률과 층 두께의 곱으로서 정의되기 때문에, 상기 광학 분산도는, Δn(450)/Δn(550) 비에 의한 "복굴절률 분산도" 또는 R(450)/R(550) 비에 의한 "위상차 분산도"로서 표현될 수 있으며, 이 때, R(450) 및 R(550)는 각각, 450 nm 및 550 nm의 파장에서 측정된, 물질의 위상차이다. 층 두께 d는 파장에 따라 변하지 않기 때문에, R(450)/R(550)은 Δn(450)/Δn(550)과 동일하다. 따라서, 음성 또는 역상 분산도를 갖는 물질 또는 층은 R(450)/R(550) < 1 또는 │R(450)│<│R(550)│이고, 양성 또는 정상(normal) 분산도를 갖는 물질 또는 층은 R(450)/R(550) > 1 또는 │R(450)│>│R(550)│이다.
본 발명에서, 달리 언급되지 않는 한, "광학 분산도"란, 위상차 분산도, 즉, R(450)/R(550) 비이다.
용어 "높은 분산도"는, 분산도의 절대값이 1로부터 큰 편차를 보이는 것을 의미하는 반면, "낮은 분산도"는, 분산도의 절대값이 1로부터 작은 편차를 보이는 것을 의미한다. 따라서 "높은 음성 분산도"는, 분산도 값이 1보다 상당히 적음을 의미하고, "낮은 음성 분산도"는, 분산도 값이 1보다 단지 약간만 적음을 의미한다.
물질의 위상차(R(λ))는 분광 타원편광계, 예를 들어, 제이.에이.울람 캄파니(J. A. Woolam Co.)에서 제조된 M2000 분광 타원편광계를 사용하여 측정될 수 있다. 이 장비는, 복굴절성 샘플의 광학 위상차(nm)를 측정할 수 있다(예를 들어, 전형적으로 370 nm 내지 2000 nm 범위의 파장에 대한 쿼츠(Quartz)). 이러한 데이터로부터, 물질의 분산도(R(450)/R(550) 또는 Δn(450)/Δn(550))를 계산할 수 있다.
이러한 측정을 수행하는 방법은, 문헌[National Physics Laboratory (London, UK) by N. Singh in October 2006 and entitled "Spectroscopic Ellipsometry, Part 1 -Theory and Fundamentals, Part 2 - Practical Examples and Part 3 - measurements"]에 제시되어 있다. 문헌[Retardation Measurement (RetMeas) Manual (2002) and Guide to WVASE (2002) (Woollam Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer) published by J. A. Woollam Co. lnc (Lincoln, NE, USA)]에 기술된 측정 절차에 따랐다. 달리 언급하지 않는 한, 본 발명에 기술된 물질, 필름 및 장치의 위상차를 결정하는 데 상기 방법을 이용하였다.
용어 "A 플레이트"는 층의 평면에 평행하게 배향된 이상 축(extraordinary axis)을 갖는 일축 복굴절성 물질의 층을 이용하는 광학 위상차판을 지칭한다. 용어 "C 플레이트"는 층의 평면에 수직으로 배향된 이상 축을 갖는 일축 복굴절성 물질의 층을 이용하는 광학 위상차판을 지칭한다. 일정한 배향(uniform orientation)을 갖는 광학적 일축 복굴절성 액정 물질을 포함하는 A/C 플레이트에서, 필름의 광학 축은 이상 축의 방향에 의해 주어진다. 양성 복굴절률을 갖는 광학적 일축 복굴절성 물질을 포함하는 A(또는 C) 플레이트는 또한 "양성 A(또는 C) 플레이트" 또는 "+A(또는 +C) 플레이트"로 지칭된다. 음성 복굴절률을 갖는 광학적 일축 복굴절성 물질, 예컨대 디스코틱 이방성 물질을 포함하는 A(또는 C) 플레이트는 또한 디스코틱 물질의 배향에 따라 "음성 A(또는 C) 플레이트" 또는 "-A(또는 -C) 플레이트"로 지칭된다. 스펙트럼의 UV 부분에서 반사 밴드를 갖는 콜레스테릭 칼라미틱(cholesteric calamitic) 물질로부터 제조된 필름은 또한 음성 C 플레이트의 광학 성질을 갖는다.
발명의 상세한 설명
바람직하게는, 상기 중합성 LC 매질은, 바람직하게는 1 개, 2 개, 또는 그 이상의 화학식 A의 화합물, 보다 바람직하게는 1 개의 화학식 A의 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 상기 중합성 LC 매질에서 화학식 A의 화합물의 양은 전체로서 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 내지 35 중량%의 범위 내이다.
바람직하게는, 상기 중합성 LC 매질은, 바람직하게는 1 개, 2 개 또는 그 이상의 화학식 Ⅰ의 화합물, 보다 바람직하게는 1 개의 화학식 Ⅰ의 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 상기 중합성 LC 매질에서 화학식 Ⅰ의 화합물의 양은 전체로서 50 중량% 미만, 특히 25 내지 45 중량%의 범위, 특별히 30 내지 40 중량% 범위 내이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 화학식 A의 화합물은 하기 하위구조식으로부터 선택된다:
Figure pct00011
상기 식에서,
파라미터 P는 화학식 A에 대해 상기 제시된 의미들 중 하나를 갖고,
x, y, z는 서로 독립적으로 0이거나, 1 내지 12의 동일하거나 상이한 정수이다.
또한, 상기 화학식 A의 화합물이 하기 하위구조식으로부터 선택되는 중합성 LC 매질이 바람직하다.
Figure pct00012
Figure pct00013
추가의 바람직한 실시양태에서, 상기 화학식 A의 화합물은 화학식 A2 또는 A6의 화합물, 특히 화학식 A2의 화합물의 군 중에서 선택된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 화학식 Ⅰ에서 연결 기 B를 형성하는 하위 군은 120° 이상, 바람직하게는 180°의 범위 내의 결합 각을 갖는 기로부터 선택되는 것이 바람직하다. 매우 바람직한 것은 -C≡C- 기 또는 파라-위치에 인접한 기가 연결된 2가 방향족 기, 예컨대, 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,6-다이일 또는 싸이에노[3,2-b]싸이오펜-2,5-다이일이다.
추가의 가능한 하위 군은 -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N- 및 -CH=CR0을 포함하고, 이 때, Y1, Y2, R0는 상기 제시된 의미들을 갖는다.
바람직하게는 상기 연결 기, 또는 화학식 I에서의 -(B)q-는, -C≡C-, 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 및 임의적으로 치환된 9H-플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 기로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다.
매우 바람직하게는 상기 연결 기, 또는 화학식 I에서의 -(B)q-는, -C≡C-, -C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-,
Figure pct00014
으로부터 선택되고, 이 때 r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고, L은 후술되는 의미를 갖는다.
본 발명의 게스트 화합물에서, 화학식 Ⅰ의 U1 및 U2와 같이 상기 연결 기가 부착된 상기 메소젠성 기의 비-방향족 고리는 바람직하게는
Figure pct00015
로부터 선택되며, 이 때 R5는 화학식 Ⅰ에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, 화학식 I에서의 방향족 기 A1 내지 A4는 단핵성(즉, 단지 하나의 방향족 고리만 가짐; 예컨대, 페닐 또는 페닐렌)이거나, 다핵성(즉, 2 개 이상의 융합된 고리를 가짐; 예컨대, 나프틸 또는 나프틸렌)일 수 있다. 융합된 고리를 포함하고 임의적으로 치환될 수 있는 탄소수 25 이하의 일환형, 이환형 또는 삼환형 방향족 또는 헤테로방향족 기가 특히 바람직하다.
바람직한 방향족 기는 비제한적으로, 벤젠, 바이페닐렌, 트라이페닐렌, [1,1':3',1'']터페닐-2'-일렌, 나프탈렌, 안트라센, 바이나프틸렌, 페난트렌, 파이렌, 다이하이드로파이렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤즈파이렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스파이로바이플루오렌 등을 포함한다.
바람직한 헤테로방향족 기는 비제한적으로, 5원 고리, 예컨대, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 푸란, 싸이오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 아이속사졸, 1,2-싸이아졸, 1,3-싸이아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-싸이아다이아졸, 1,2,4-싸이아다이아졸, 1,2,5-싸이아다이아졸, 1,3,4-싸이아다이아졸; 6원 고리, 예컨대, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진; 및 융합된 시스템, 예컨대, 카바졸, 인돌, 아이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프트이미다졸, 페난트르이미다졸, 피리드이미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 안트르옥사졸, 페난트르옥사졸, 아이속사졸, 벤조싸이아졸, 벤조푸란, 아이소벤조푸란, 다이벤조푸란, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조아이소퀴놀린, 아크리딘, 페노싸이아진, 펜옥사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살인, 펜아진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]싸이오펜, 티에노[3,2b]싸이오펜, 다이티에노싸이오펜, 다이티에노피리딘, 아이소벤조싸이오펜, 다이벤조싸이오펜, 벤조싸이아다이아조싸이오펜; 또는 이들의 조합을 포함한다.
화학식 I의 화합물에서, 비-방향족 카보환형 및 헤테로환형 고리 A1 내지 A4는, 포화된("완전히 포화된"으로도 지칭됨) 것들, 즉, 단일 결합으로 연결된 C 원자 또는 헤테로원자만 함유하는 것들; 및 불포화된("부분적으로 포화된"으로도 지칭됨) 것들, 즉, 이중 결합으로 연결된 C 원자 또는 헤테로 원자를 포함하는 것들을 포함한다. 또한, 비-방향족 고리는, 바람직하게는 Si, O, N 및 S로부터 선택된 헤테로 원자를 하나 이상 포함할 수 있다.
비-방향족 카보환형 및 헤테로환형 기는 단핵성(즉, 단지 하나의 고리를 가짐; 예컨대, 사이클로헥산)이거나, 다핵성(즉, 2 개 이상의 융합된 고리를 가짐; 예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 완전히 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 융합된 고리를 임의적으로 포함하고 임의적으로 치환되는 탄소수 25 이하의 단환형, 이환형 또는 삼환형 비-방향족 기가 바람직하다. 5원, 6원, 7원 또는 8원 카보환형 고리가 매우 바람직하며, 이 때, 하나 이상의 비인접 C 원자는 임의적으로 Si로 대체되고/되거나, 하나 이상의 비인접 CH 기는 임의적으로 N으로 대체되고/되거나, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 임의적으로 -O- 및/또는 -S-로 대체되고, 이들은 모두 임의적으로 치환된다.
바람직한 비-방향족 기는 비제한적으로 5원 고리, 예컨대, 사이클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로싸이오푸란, 피롤리딘; 6원 고리, 예컨대, 사이클로헥산, 실리난, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로싸이오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이싸이안, 피페리딘; 7원 고리, 예컨대, 사이클로헵탄; 및 융합된 시스템, 예컨대, 바이사이클로[2.2.2]옥탄, 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단; 또는 이들의 조합을 포함한다.
바람직하게는, 비-방향족 및 방향족 고리, 또는 화학식 I에서의 A1 내지 A4는, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 및 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환되는 1,4-페닐렌으로부터 선택된다.
m 및 p가 1이고, n 및 o가 1 또는 2인 화학식 I의 화합물이 매우 바람직하다. 또한, m 및 p가 1 또는 2이고, n 및 o가 0인 화학식 I의 화합물도 바람직하다. 또한, m, n, o 및 p가 2인 화합물도 바람직하다.
상기 화학식 I의 화합물에서, 메소젠성 기의 방향족 및 비-방향족 환형 기를 연결하는 상기 연결 기, 또는 Z1 내지 Z4는 바람직하게는, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-, -CH=CH-, -CR0R00- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는, -COO-, -OCO- 및 단일 결합으로부터 선택된다.
바람직하게는, 상기 화학식 Ⅰ의 화합물에서, 고리 상의 치환기, 예컨대 L은 바람직하게, P-Sp-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=0)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6의 아릴 또는 헤테로아릴, 및 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시로부터 선택되며, 이 때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고, R0 및 R00는 화학식 I에서 정의된 바와 같고, X는 할로겐이다.
바람직한 치환기는, F, Cl, CN, NO2, 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시로부터 선택되며, 이 때 알킬 기는 임의적으로 퍼플루오르화되거나, P-Sp-이다.
매우 바람직한 치환기는, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 특히, F, Cl, CN, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, OCH3, COCH3 또는 OCF3, 가장 바람직하게는, F, Cl, CH3, C(CH3)3, OCH3, COCH3 또는 P-Sp-로부터 선택된다.
Figure pct00016
는 바람직하게는,
Figure pct00017
이고, 이 때 L은 각각 독립적으로, 상기 제시된 의미들 중 하나를 갖는다.
바람직하게는, 상기 카빌 및 하이드로카빌 기, 예컨대 화학식 I에서의 R1 내지 R5는 바람직하게는, 비-치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는 탄소수 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬로부터 선택되고, 이 때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 임의적으로, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -SiR0R00-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -SO2-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00-, -CY1=CY2- 또는 -C≡C-로 대체되고, 이 때 Y1 및 Y2는 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이고, R0 및 R00는 서로 독립적으로, H 또는 임의적으로 치환되는 탄소수 1 내지 20의 지방족 또는 방향족 탄화수소이다.
매우 바람직하게는, 상기 카빌 및 하이드로카빌 기는, C1-C20-알킬, C1-C20-옥사알킬, C1-C20-알콕시, C2-C20-알켄일, C2-C20-알카인일, C1-C20-싸이오알킬, C1-C20-실릴, C1-C20-에스터, C1-C20-아미노, C1-C20-플루오로알킬로부터 선택된다.
알킬 또는 알콕시(즉, 말단 CH2 기가 -O-로 대체된 경우) 라디칼은, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8의 직쇄가 바람직하며, 따라서, 예를 들어, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 또한 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트라이데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트라이데콕시 또는 테트라데콕시가 바람직하다.
옥사알킬(즉, 하나의 CH2가 -O-로 대체된 경우)은 바람직하게는, 예를 들어, 직쇄 2-옥사프로필(즉, 메톡시메틸), 2-옥사부틸(즉, 에톡시메틸), 3-옥사부틸(즉, 2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐, 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.
하나 이상의 CH2 기가 -CH=CH-로 대체된 알킬 기는, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 탄소수 2 내지 10의 직쇄가 바람직하며, 따라서, 바이닐, 프로프-1- 또는 프로프-2-엔일, 부트-1-, 부트-2- 또는 부트-3-엔일, 펜트-1-, 펜트-2-, 펜트-3- 또는 펜트-4-엔일, 헥스-1-, 헥스-2-, 헥스-3-, 헥스-4- 또는 헥스-5-엔일, 헵트-1-, 헵트-2-, 헵트-3-, 헵트-4-, 헵트-5- 또는 헵트-6-엔일, 옥트-1-, 옥트-2-, 옥트-3-, 옥트-4-, 옥트-5-, 옥트-6- 또는 옥트-7-엔일, 노느-1-, 노느-2-, 노느-3-, 노느-4-, 노느-5-, 노느-6-, 노느-7- 또는 노느-8-엔일, 데크-1-, 데크-2-, 데크-3-, 데크-4-, 데크-5-, 데크-6-, 데크-7-, 데크-8- 또는 데크-9-엔일이 바람직하다.
특히 바람직한 알켄일 기는, C2-C7-1E-알켄일, C4-C7-3E-알켄일, C5-C7-4-알켄일, C6-C7-5-알켄일 및 C7-6-알켄일, 특히, C2-C7-1E-알켄일, C4-C7-3E-알켄일 및 C5-C7-4-알켄일이다. 특히 바람직한 알켄일 기의 예는 바이닐, 1E-프로펜일, 1E-부텐일, 1E-펜텐일, 1E-헥센일, 1E-헵텐일, 3-부텐일, 3E-펜텐일, 3E-헥센일, 3E-헵텐일, 4-펜텐일, 4Z-헥센일, 4E-헥센일, 4Z-헵텐일, 5-헥센일, 6-헵텐일 등이다. 일반적으로, 탄소수 5 이하의 기가 바람직하다.
하나의 CH2 기가 -O-로 대체되고, 하나의 CH2 기는 -CO-로 대체된 알킬 기에서, 이러한 라디칼들은 바람직하게는 인접한다. 따라서, 이러한 라디칼들은 함께, 카보닐옥시 기(-CO-O-) 또는 옥시카보닐 기(-O-CO-)를 형성한다. 바람직하게는, 이 기가 직쇄이고, 2 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는다. 따라서, 아세틸옥시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 펜타노일옥시, 헥사노일옥시, 아세틸옥시메틸, 프로피오닐옥시메틸, 부티릴옥시메틸, 펜타노일옥시메틸, 2-아세틸옥시에틸, 2-프로피오닐옥시에틸, 2-부티릴옥시에틸, 3-아세틸옥시프로필, 3-프로피오닐옥시프로필, 4-아세틸옥시부틸, 메톡시카보닐, 에톡시카보닐, 프로폭시카보닐, 부톡시카보닐, 펜톡시카보닐, 메톡시카보닐메틸, 에톡시카보닐메틸, 프로폭시카보닐메틸, 부톡시카보닐메틸, 2-(메톡시카보닐)에틸, 2-(에톡시카보닐)에틸, 2-(프로폭시카보닐)에틸, 3-(메톡시카보닐)프로필, 3-(에톡시카보닐)프로필, 4-(메톡시카보닐)-부틸이 바람직하다.
2 개 이상의 CH2 기가 -O- 및/또는 -COO-로 대체된 알킬기는, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있다. 직쇄이고, 3 내지 12 개의 C 원자를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 비스-카복시메틸, 2,2-비스-카복시-에틸, 3,3-비스-카복시-프로필, 4,4-비스-카복시-부틸, 5,5-비스-카복시-펜틸, 6,6-비스-카복시-헥실, 7,7-비스-카복시-헵틸, 8,8-비스-카복시-옥틸, 9,9-비스-카복시-노닐, 10,10-비스-카복시-데실, 비스-(메톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(메톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스-(메톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(메톡시카보닐)-부틸, 5,5-비스-(메톡시카보닐)-펜틸, 6,6-비스-(메톡시카보닐)-헥실, 7,7-비스-(메톡시카보닐)-헵틸, 8,8-비스-(메톡시카보닐)-옥틸, 비스-(에톡시카보닐)-메틸, 2,2-비스-(에톡시카보닐)-에틸, 3,3-비스-(에톡시카보닐)-프로필, 4,4-비스-(에톡시카보닐)-부틸, 5,5-비스-(에톡시카보닐)-헥실이 바람직하다.
CN 또는 CF3로 일치환된 알킬 또는 알켄일은 바람직하게는 직쇄이다. CN 또는 CF3에 의한 치환은 임의의 바람직한 위치에서 일어날 수 있다.
할로겐으로 적어도 일치환된 알킬 또는 알켄일 기는 바람직하게는 직쇄이다. 할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이고, 다중 치환의 경우에는, F가 바람직하다. 생성 기는 또한, 퍼플루오르화된 기를 포함한다. 일치환의 경우, F 또는 Cl 치환기는 임의의 목적하는 위치에서 존재할 수 있지만, 바람직하게는 ω-위치에 존재한다. 말단 F 치환기를 갖는 특히 바람직한 직쇄 기의 예는 플루오로메틸, 2-플루오르에틸, 3-플루오르프로필, 4-플루오르부틸, 5-플루오르펜틸, 6-플루오르헥실 및 7-플루오르헵틸이다. 그러나, F의 다른 위치가 배제되는 것은 아니다.
R0 및 R00는 바람직하게는, H, 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬로부터 선택된다.
-CY1=CY2-는 바람직하게는, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -CH=C(CN)-이다.
할로겐은 F, Cl, Br 또는 I, 바람직하게는 F 또는 Cl이다.
R1 내지 R5는 비카이랄 또는 카이랄 기일 수 있다. 특히 바람직한 카이랄 기는 예를 들어, 2-부틸(=1-메틸프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히, 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로르프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸옥틸옥시이다. 2-헥실, 2-옥틸, 2-옥틸옥시, 1,1,1-트라이플루오로-2-헥실, 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸 및 1,1,1-트라이플루오로-2-옥틸옥시가 매우 바람직하다.
바람직한 비카이랄 분지쇄 기는 아이소프로필, 아이소부틸(즉, 메틸프로필), 아이소펜틸(즉, 3-메틸부틸), 아이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸부톡시이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은, 2 개 이상의 중합성 기 P 또는 P-Sp-(다작용성 중합성 기)로 치환된 하나 이상의 말단 기, 예컨대 R1 내지 R4, 또는 치환체, 예컨대 R5를 포함한다. 이러한 유형의 적합한 다작용성 중합성 기는 예를 들어 미국 특허 제 7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 제 2006/0172090 A1 호에 개시되어 있다. 하기 화학식 P1 내지 P9로부터 선택된 다작용성 기를 하나 이상 포함하는 화합물이 매우 바람직하다:
Figure pct00018
상기 식에서,
알킬은, 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이고, 이 때 하나 이상의 비-인접 CH2 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, 임의적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -SiR0R00-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -SO2-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00-, -CY1=CY2- 또는 -C≡C-으로 대체되고, R0 및 R00는 상기 제시된 의미를 갖거나 단일 결합을 나타내고,
a 및 b는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고,
X'은 상기 정의된 바와 같고,
P1 내지 P5는 서로 독립적으로, 상기 P에 대해 제시된 의미들 중 하나를 갖는다.
매우 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위구조식들의 화합물이다:
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
상기 식에서, R1 내지 R5, A1 내지 A4, Z1 내지 Z4, m, n, o, p 및 q는 상기 제시된 의미들 중 하나를 갖는다.
하기 하위구조식의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
상기 식에서,
Z는 상기 제시된 Z1의 의미들 중 하나를 갖고,
R은 상기 제시된 R1의 의미들 중 하나를 갖되, P-Sp-와는 상이하고,
P, Sp, L 및 r은 상기 정의된 바와 같고,
상기 메소젠성 기의 상기 벤젠 고리는 임의적으로 상기 정의된 바와 같은 L 기 하나 이상으로 치환된다.
상기 화학식 Ⅰ의 화합물이 화학식 I25 또는 I26의 화합물 군으로부터 선택되고, 특히 이 때 Z는 -COO-를 나타내고, r은 각 경우 0이고, P, Sp는 상기 정의 된 바와 같은 중합성 액정 매질이 또한 바람직하다.
이들 바람직한 화합물에서 P-Sp-는 바람직하게는, P-Sp'-X'이고, X'은 바람직하게는 -O-, -COO- 또는 -OCOO-이다.
화학식 I의 화합물 및 이의 적합한 합성 방법은 WO 2008/119427 A1에 개시되어 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 중합성 LC 물질에 추가의 중합성 화합물을 첨가할 수 있다. 이 화합물은 바람직하게는 메소젠 또는 액정이다. 보다 바람직하게는, 상기 LC 물질은, 반응성 메소젠(RM), 가장 바람직하게는 단일반응성 또는 이반응성 RM으로부터 선택된 추가의 화합물 하나 이상을 포함한다.
상기 추가의 RM은, 그 자체로 공지되고 유기 화학의 표준 연구(예컨대, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 방법에 의해 제조될 수 있다. 적합한 RM은 예를 들어, 국제 특허 공개 제 WO 93/22397 호, 유럽 특허 제 0 261 712 호, 독일 특허 제 195 04 224 호, 국제 특허 공개 제 WO 95/22586 호, 국제 특허 공개 제 WO 97/00600 호, 미국 특허 제 5,518,652 호, 미국 특허 제 5,750,051 호, 미국 특허 제 5,770,107 호 및 미국 특허 제 6,514,578 호에 개시되어 있다. 특히 적합하고 바람직한 RM의 예를 하기 목록에 나타낸다:
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
상기 식에서,
P0는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 상기 P에서 제시된 의미들 중 하나를 갖는 중합성 기이고, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 3-에틸옥세탄, 에폭시, 바이닐, 바이닐옥시 또는 스타이렌 기이고,
Sp0은 상기 Sp'에서 제시된 의미들 중 하나를 갖는 스페이서 기이고,
X0은 상기 X'에서 제시된 의미들 중 하나를 갖고,
Sp0-X0은 바람직하게는 -(CH2)p1-, -(CH2)p1-O-, -(CH2)p1-CO-O-, 및 -(CH2)p1-O-CO-O-로부터 선택되며, 여기서 p1은 1 내지 12의 정수이고, 이 때 이들 기는, 존재하는 경우, O-원자를 통해 인접 고리에 연결되고,
A0 및 B0는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 임의적으로 1, 2, 3 또는 4 개의 L 기로 치환되는 1,4-페닐렌, 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고,
Z0는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
R0는, 임의적으로 플루오르화된 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 1 내지 15의 알킬, 알콕시, 싸이오알킬, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이거나, Y0 또는 P-Sp0-X0-을 나타내고,
Y0는, F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, SF5, 임의적으로 플루오르화된 탄소수 1 내지 4의 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 단일-, 올리고- 또는 폴리-플루오르화된 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 알콕시이고,
X00은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR01-, -NR01-CO-, -NR01-CO-NR01-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR01-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
R01은 H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
R*는, 탄소수 4 이상, 바람직하게는 4 내지 12의 카이랄 알킬 또는 알콕시 기, 예컨대, 2-메틸부틸, 2-메틸옥틸, 2-메틸부톡시 또는 2-메틸옥톡시이고,
Ch는, 콜레스테릴, 에스트라다이올 또는 터페노이드 라디칼, 예컨대 멘틸 또는 사이트로넬릴로부터 선택된 카이랄 기이고,
L은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, F, Cl, CN, SCN, SF5 또는 임의적으로 단일- 또는 폴리플루오르화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시(이 때, 알킬 및 알콕시가 아닌 기는 2 개 이상의 탄소 원자를 함유하고, 분지쇄 기는 3 개 이상의 탄소 원자를 함유함), 또는 임의적으로 할로겐화된 탄소수 1 내지 5의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
u는 0 또는 1이고,
v 및 w는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고,
벤젠 및 나프탈렌 고리는, 하나 이상의 동일하거나 상이한 L 기로 추가로 치환될 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 중합성 LC 호스트 콤포넌트가 비카이랄 화합물만 함유하고, 카이랄 화합물은 함유하지 않는다.
또한, 바람직하게는, 상기 중합성 LC 호스트 콤포넌트가, 화학식 MR3, MR4, MR7, MR8, MR9, MR10, MR18, MR27, MR28, DR1, DR5, DR6, DR7, DR8 및 DR9로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 중합성 LC 호스트 콤포넌트가, 하기 화학식으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
상기 식에서,
P0 및 R0는 상기 정의된 바와 같고, R0은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 알콕시 또는 알킬카보닐이고,
L은 H 또는 CH3이고,
x 및 y는 서로 독립적으로, 0이거나 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고,
z는 각 경우에서 서로 독립적으로 0 또는 1이되, 인접 x 또는 y가 0인 경우 z는 0이다.
또한, 바람직하게는, 상기 중합성 LC 호스트 콤포넌트는 하기 화학식들로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00044
Figure pct00045
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
Figure pct00049
상기 식에서,
L은 H 또는 CH3이다.
전술된 RM 및 이들의 합성법은 종래 기술로부터 공지되어 있다. 예컨대, DR1a1 및 DR1a2는 문헌[D. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol . Chem, 1991, 192, 59]에 기재되어 있고, 화합물 MR10a1 및 MR10a2는 US 6,183,822에 기재되어 있고, 화합물 MR7a1 및 MR7a2는 US 5,720,900에 기재되어 있다.
바람직하게는, 상기 중합성 물질의 중합성 화합물은, 바람직하게는 낮은 복굴절률을 갖는, 단일반응성 또는 이반응성 RM으로부터 선택된다.
0.01 내지 0.2, 매우 바람직하게는 0.04 내지 0.16의 복굴절률 절대값을 갖는 중합성 물질이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 중합체 LC 필름의 일반적인 제조는, 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 문헌[D. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem., 1991, 192, 59]에 기술되어 있다. 전형적으로, 중합성 LC 물질은 코팅되거나, 또는 다르게 기판 상에 적용되며, 여기서, 상기 물질은 일정한 배향으로 정렬되고, 선택된 온도에서, 예를 들어, 열 또는 화학선에 노출되어, 바람직하게는 광-중합에 의해, 매우 바람직하게는 UV-광중합에 의해, 동일 반응계에서 LC 상으로 중합되어, LC 분자들의 정렬을 고정한다. 필요한 경우, 추가적인 수단, 예컨대, LC 물질의 전단(shearing) 또는 어닐링, 기판의 표면 처리 또는 LC 물질에 계면활성제 첨가에 의해 일정한 정렬이 촉진될 수 있다.
기판, 예를 들어, 유리 또는 석영 시트 또는 플라스틱 필름이 사용될 수 있기 때문에, 중합 전 및/또는 동안 및/또는 후에, 상기 코팅된 물질의 상부 상에 제 2 기판을 놓을 수도 있다. 중합 후, 기판은 제거될 수도 있고, 제거되지 않을 수도 있다. 화학선 조사에 의한 경화의 경우, 2개의 기판을 사용하면, 하나 이상의 기판은, 중합에 사용되는 화학선에 대해 투과성이어야 한다. 등방성 또는 복굴절성 기판이 사용될 수 있다. 중합 후, 중합된 필름으로부터 기판이 제거되지 않는 경우에는, 바람직하게는 등방성 기판이 사용된다.
적합하고 바람직한 플라스틱 기판은 예를 들어, 폴리에스터의 필름, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-나프탈레이트(PEN), 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트라이아세틸셀룰로스(TAC)의 필름, 매우 바람직하게는 PET 또는 TAC 필름이다. 복굴절성 기판으로서는, 예를 들어, 일축 연신된 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. PET 필름은, 예를 들어, 듀퐁 테이진 필름스(DuPont Teijin Fims)로부터 멜리넥스(Melinex, 등록상표)라는 상표명 하에 시판된다.
상기 중합성 물질은 통상적인 코팅 기술, 예컨대, 스핀 코팅 또는 블레이드 코팅에 의해 상기 기판 상에 적용될 수 있다. 이는 또한, 당업자에게 공지된 통상적인 인쇄 기술, 예를 들면, 스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 릴-투-릴 인쇄, 레터 프레스 인쇄, 그라비어 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 음각(intaglio) 인쇄, 패드 인쇄, 히트-실(heat-seal) 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 스탬프 또는 인쇄 판에 의한 인쇄에 의해 적용될 수도 있다.
또한, 상기 중합성 물질을 적절한 용매에 용해시키는 것도 가능하다. 이어서, 스핀 코팅 또는 인쇄 또는 다른 공지된 기술에 의해, 상기 용액을 상기 기판 상에 코팅하거나 인쇄하고, 중합 전에, 상기 용매를 증발시켜 제거한다. 많은 경우, 상기 용매의 증발을 촉진하기 위해, 상기 혼합물을 가열하는 것이 적합하다. 용매로서는, 예를 들어, 표준 유기 용매가 사용될 수 있다. 상기 용매는 예를 들어, 케톤, 예컨대, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤 또는 사이클로헥산온; 아세테이트, 예컨대, 메틸, 에틸 또는 부틸 아세테이트 또는 메틸 아세토아세테이트; 알코올, 예컨대, 메탄올, 에탄올 또는 아이소프로필 알코올; 방향족 용매, 예컨대, 톨루엔 또는 자일렌; 할로겐화된 탄화수소, 예컨대, 다이- 또는 트라이-클로로메탄; 글라이콜 또는 이의 에스터, 예컨대, PGMEA(프로필 글라이콜 단일메틸 에터 아세테이트), γ-부티로락톤 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 용매들의 2원, 3원 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다.
상기 중합성 LC 물질의 일정한 정렬, 예컨대 평면 정렬(A 플레이트의 경우) 또는 호메오트로픽, 즉, 수직 정렬(C 플레이트의 경우)은, 예를 들어, 상기 기판을 러빙(rubbing) 처리함으로써, 코팅 동안 또는 후에 상기 물질을 전단함으로써, 중합 전에 상기 물질을 어닐링함으로써, 배향 층을 적용함으로써, 상기 코팅된 물질에 자기 또는 전기 장을 적용함으로써, 또는 상기 물질에 표면-활성 화합물을 첨가함으로써 성취될 수 있다. 정렬 기술에 대한 검토는 예를 들어 문헌[I. Sage, "Thermotropic Liquid Crystals", edited by G. W. Gray, John Wiley & Sons, 1987, pages 75-77] 및 [T. Uchida and H. Seki, "Liquid Crystals - Applications and Uses Vol. 3", edited by B. Bahadur, World Scientific Publishing, Singapore 1992, pages 1-63]에 제시되어 있다. 정렬 물질 및 기술에 대한 검토는 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 (1981 ), pages 1-77]에 제시되어 있다.
LC 분자들의 특정 표면 정렬을 촉진시키는 계면활성제를 하나 이상 포함하는 중합성 물질이 특히 바람직하다. 적합한 계면활성제는 예를 들어, 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 , 1-77 (1981 )]에 기술되어 있다. 평면 정렬에 바람직한 정렬제는 예를 들어, 비이온성 계면활성제, 바람직하게는 플루오로탄소 계면활성제, 예컨대, 시판되는 플루오라드(Fluorad) FC-171(등록상표, 쓰리엠 캄파니(3M Co.)), 테고 트윈(Tego Twin) 4100(등록상표, 에보닉(Evonik)) 또는 조닐(Zonyl) FSN(등록상표, 듀퐁(DuPont)), 영국 특허 제 2 383 040 호에 기술된 바와 같은 다중블록 계면활성제 또는 유럽 특허 제 1 256 617 호에 기술된 바와 같은 중합성 계면활성제이다. 바람직하게는, 중합성 LC 물질 중의 계면활성제의 총 농도는 0.05 내지 3%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 1%이다.
또한, 상기 기판 상에 정렬 층을 적용하고, 상기 정렬 층 상에 중합성 물질을 제공하는 것도 가능하다. 적합한 배향 층은 당분야에 공지되어 있으며, 예를 들어, 러빙된 폴리이미드, 또는 미국 특허 제 5,602,661 호, 미국 특허 제 5,389,698 호 또는 미국 특허 제 6,717,644 호에 기술된 바와 같은 광정렬에 의해 제조된 정렬 층이다.
러빙된 폴리이미드(PI)는 예컨대 평면형 정렬을 유도하기 위해 사용될 수 있는 반면, 비처리된 유리 기판은 예컨대 호메오트로픽 정렬을 유도하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 중합 전에, 고온, 바람직하게는 중합 온도에서, 상기 중합성 LC 물질을 어닐링시킴으로써 배향을 유도하거나 개선시킬 수도 있다.
중합은, 예를 들어, 상기 중합성 물질을 열 또는 화학선에 노출시킴으로써 성취된다. "화학선"이란, 광, 예컨대, UV 광, IR 광 또는 가시광을 갖는 방사선; X-선 또는 감마선을 갖는 방사선; 또는 고에너지 입자, 예컨대, 이온 또는 전자를 갖는 방사선을 의미한다. 바람직하게는, 중합이 UV 방사선에 의해 수행된다. 화학선을 위한 공급원으로서, 예를 들어, 단일 UV 램프 또는 UV 램프들의 세트가 사용될 수 있다. 고출력 램프를 사용하는 경우, 경화 시간이 감소될 수 있다. 화학선을 위한, 다른 가능한 공급원은 레이저, 예컨대, UV, IR 또는 가시광 레이저이다.
중합은 바람직하게는, 상기 화학선의 파장에서 흡수하는 개시제의 존재 하에 수행된다. 이러한 목적을 위해, 상기 중합성 LC 물질은 바람직하게는, 하나 이상의 개시제를, 바람직하게는 0.01 내지 10 %, 매우 바람직하게는 0.05 내지 5 %의 농도로 포함한다. 예를 들어, UV 광에 의한 중합의 경우, UV 조사 하에 분해되어, 중합 반응을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제가 사용될 수 있다. 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 중합하는 경우, 바람직하게는 라디칼 광개시제가 사용된다. 바이닐, 에폭사이드 또는 옥세탄 기를 중합하는 경우, 바람직하게는 양이온성 광개시제가 사용된다. 또한, 가열되는 경우 분해되어, 중합을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 열 중합 개시제를 사용할 수도 있다. 전형적인 라디칼 광개시제는, 예를 들어, 시판되는 이르가큐어(Irgacure, 등록상표) 또는 다로큐어(Darocure, 등록상표)(스위스 바젤, 시바 가이기 아게(Ciba Geigy AG)이다. 전형적인 양이온성 광개시제는, 예를 들어, UVI 6974(유니온 카바이드(Union Carbide))이다.
상기 중합성 물질은 또한, 바람직하지 않은 자발적인 중합을 방지하기 위한, 하나 이상의 안정화제 또는 저해제, 예를 들면, 시판되는 이르가녹스(Irganox, 등록상표)(스위스 바젤, 시바 가이기 아게)를, 바람직하게는 0.005 내지 1 %, 매우 바람직하게는 0.01 내지 0.2 %의 농도로 포함한다.
경화 시간은, 특히, 상기 중합성 물질의 반응성, 코팅된 층의 두께, 중합 개시제의 유형 및 UV 램프의 출력에 좌우된다. 경화 시간은 바람직하게는 5 분 이하, 매우 바람직하게는 3분 이하, 가장 바람직하게는 1 분 이하이다. 대량 생산을 위해서는, 30 초 이하의 짧은 경화 시간이 바람직하다.
적합한 UV 복사선 파워는 바람직하게는 5 내지 200 mWcm-2의 범위, 보다 바람직하게는 10 내지 175 mWcm-2의 범위, 가장 바람직하게는 15 내지 150 mWcm-2의 범위 내이다.
적용된 UV 복사선과 관련하여 및 시간의 함수로서, 적합한 UV 조사량은 바람직하게는 25 내지 7200 mJcm-2의 범위, 보다 바람직하게는 500 내지 7200 mJcm-2의 범위, 가장 바람직하게는 3000 내지 7200 mJcm-2의 범위 내이다.
바람직하게는, 비활성 기체 대기, 예컨대, 질소 또는 아르곤 하에 중합이 수행된다. 상기 중합성 물질은 또한, 중합을 위해 사용되는 방사선의 파장에 대해 조정된 흡수 최대를 갖는 염료, 예컨대, 4,4''-아족시 아니솔 또는 티누빈(Tinuvin, 등록상표) 염료(스위스 바젤 소재의 시바 가이기 아게)를 하나 이상 포함할 수도 있다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 물질은 하나 이상의 단일반응성 중합성 비-메소젠성 화합물을 바람직하게는 0 내지 50 %, 매우 바람직하게는 0 내지 20 %의 양으로 포함한다. 전형적인 예는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 중합성 물질은, 상기 이반응성 또는 다중반응성 중합성 메소젠성 화합물과 다르게 또는 추가적으로, 하나 이상의 이반응성 또는 다중반응성 중합성 비-메소젠성 화합물을 바람직하게는 0 내지 50 %, 매우 바람직하게는 0 내지 20 %의 양으로 포함한다. 이반응성 비-메소젠성 화합물의 전형적인 예는, 탄소수 1 내지 20의 알킬 기를 갖는 알킬다이아크릴레이트 또는 알킬다이메타크릴레이트이다. 다중반응성 비-메소젠성 화합물의 전형적인 예는 트라이메틸프로판트라이메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트이다.
또한, 상기 중합체 필름의 물리적 특성을 개질하기 위해, 하나 이상의 쇄 전달제를 상기 중합성 물질에 첨가하는 것도 가능하다. 싸이올 화합물, 예를 들면, 일작용성 싸이올(예컨대, 도데칸 싸이올) 또는 다작용성 싸이올(예컨대, 트라이메틸프로판 트라이(3-머캅토프로피오네이트)가 특히 바람직하다. 예를 들어, 국제 특허 공개 제 WO 96/12209 호, 국제 특허 공개 제 WO 96/25470 호 또는 미국 특허 제 6,420,001 호에 개시된 바와 같은 메소젠성 또는 LC 싸이올이 매우 바람직하다. 쇄 전달제를 사용함으로써, 자유 중합체 쇄의 길이 및/또는 중합체 필름 중의 2 개의 가교결합 사이의 중합체 쇄들 간의 거리를 제어할 수 있다. 쇄 전달제의 양이 증가되면, 상기 중합체 필름 중의 중합체 쇄 길이가 감소한다.
또한, 상기 중합성 물질은, 중합체성 결합제, 또는 중합체성 결합제를 형성할 수 있는 하나 이상의 단량체, 및/또는 하나 이상의 분산 보조제를 포함할 수 있다. 적합한 결합제 및 분산 보조제는, 예를 들어, 국제 특허 공개 제 WO 96/02597 호에 개시되어 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 중합성 물질이 결합제 또는 분산 보조제를 함유하지 않는다.
상기 중합성 물질은 추가적으로, 하나 이상의 첨가제, 예를 들면, 촉매, 감광제, 안정화제, 저해제, 쇄-전달제, 공-반응 단량체, 표면-활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 또는 나노입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 중합체 필름 및 물질은, 예를 들어 LCD에서, 큰 시야각에서 콘트라스트 및 명도를 개선하고 색도를 감소시키기 위한 위상차 또는 보상 필름으로서 사용될 수 있다. 이는, LCD의 스위칭가능한 LC 셀 외부에 사용되거나, 스위칭가능한 LC 셀을 형성하고 스위칭가능한 LC 매질을 함유하는 기판들, 일반적으로, 유기 기판들 사이에 사용될 수 있다(셀-내 적용).
입사 빔(λ)의 파장의 함수로서 중합체 필름의 광학 위상차(δ(λ))는 하기 식 (6)에 의해 제시된다.
δ(λ) = (2πΔn·d)/λ (6)
상기 식에서, (Δn)은 필름의 복굴절이고, (d)는 필름의 두께이고, λ는 입사 광의 파장이다.
스넬리우스(Snellius)의 법칙에 따르면, 입사 빔의 방향의 함수로서 복굴절률은 하기와 같이 정의된다.
Δn = sinθ / sinΨ (7)
상기 식에서, sinθ는 필름 내의 광축의 입사각 또는 경사 각(tilt angle)이고, sinΨ은 상응하는 반사 각이다.
이러한 법칙에 기반하여, 상기 복굴절률 및 그에 따른 광학 위상차는 필름의 두께 및 필름 내 광학 축의 경사각에 좌우된다(베렉(Berek)의 보상기 참조). 따라서, 당업자는 상이한 광학 위상차 또는 상이한 복굴절률이 중합체 필름 내 액정 분자의 배향을 조정하여 유도될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 중합체 필름은 또한, 예컨대 WO 2006/039980 A1에 기술된 바와 같은 다른 액정 또는 RM 물질에 대한 배향 막으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이는, 스위칭가능한 액정 매질의 정렬을 유도하거나 개선시키기 위해, 또는 상부에 코팅된 중합성 액정 물질의 후속 층을 정렬시키기 위해 LCD에서 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 중합된 액정 필름의 스택(stack)을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 중합체 필름의 두께는 바람직하게는 0.3 내지 5 ㎛, 매우 바람직하게는 0.5 내지 3 ㎛, 가장 바람직하게는 0.7 내지 2.5 ㎛이다. 정렬 층으로서 사용되기 위해서는, 0.05 내지 1 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 0.4 ㎛의 두께를 갖는 박막이 바람직하다.
본 발명의 중합체 필름 및 물질은, 통상적인 LC 디스플레이, 예를 들면, 수직 정렬을 갖는 디스플레이, 예컨대, DAP(정렬된 상의 변형), ECB(전기적으로 제어되는 복굴절), CSH(칼라 수퍼 호메오트로픽), VA(수직 정렬), VAN 또는 VAC(수직 정렬된 네마틱 또는 콜레스테릭), MVA(다중-도메인 수직 정렬), PVA(패턴화된 수직 정렬) 또는 PSVA(중합체 안정화된 수직 정렬) 방식과 같은 수직 정렬을 갖는 디스플레이; OCB(광학적으로 보상된 벤드 셀 또는 광학적으로 보상된 복굴절), R-OCB(반사성 OCB), HAN(하이브리드 정렬된 네마틱) 또는 파이-셀(π-셀) 방식 같은 벤드 또는 하이브리드 정렬을 갖는 디스플레이; TN(비틀린 네마틱), HTN(고도로 비틀린(highly twisted) 네마틱), STN(초비틀린 네마틱), AMD-TN(활성 매트릭스 구동식 TN) 방식과 같은 비틀린 정렬을 갖는 디스플레이; IPS(평면 내 스위칭) 방식의 디스플레이, 또는 광학적 등방성 상에서의 스위칭을 갖는 디스플레이에 사용될 수 있다.
본 발명의 층, 필름 및 물질은, 바람직하게는 광학 일축 필름(A-플레이트, C-플레이트, 음성 C-플레이트, O-플레이트), 비틀린 광학 위상차판(예컨대, 비틀린 1/4 파 포일(QWF)), 무색수차 위상차판, 무색수차 QWF 또는 1/2 파 포일(HWF) 및 광학 이축 필름으로부터 선택된 다양한 유형의 광학 필름에 사용될 수 있다. 상기 층 및 물질 중의 LC 상 구조는 콜레스테릭, 스멕틱, 네마틱 및 청색 상으로부터 선택될 수 있다. 상기 층 중의 LC 물질의 정렬은, 호메오트로픽, 스플레이(splayed), 경사(tilted), 평면 및 청색-상 정렬로부터 선택될 수 있다. 상기 층들은 일정하게 배향되거나, 상이한 배향 패턴을 나타낼 수 있다.
상기 필름은, LCD의 시야각 개선용 광학 보상기로서, 또는 명도 증진 물질의 콤포넌트로서, 또한, 반사형 또는 반사투과형 LCD의 무색수차 위상차판으로서 사용될 수 있다. 추가의 바람직한 제품 및 장치는 다음을 포함한다:
- 다중 파장에서, 유사한 상 이동(phase shift)을 필요로 하는 광전자 장치의 위상차 콤포넌트, 예컨대 결합식 CD/DVD/HD-DVD/블루-레이(Blu-Ray), 예컨대 판독, 기록 또는 재기록 데이터 저장 시스템,
- 카메라와 같은 광학 장치용 무색수차 위상차판,
- OLED 및 LCD를 포함한 디스플레이용 무색수차 위상차판.
본 발명은 바람직한 실시양태를 특히 참조하여 전술 및 후술되었다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 개질이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
달리 언급되지 않는 한, 전술 및 후술되는 모든 %는 중량%이다. 모든 온도는 섭씨로 주어진다. "m.p."는 융점을 나타내고, "cl.p"는 등명점을 나타내고, "Tg"는 유리 전이 온도를 나타낸다. 또한, "C"는 결정질 상태, "N"은 네마틱 상, "S"는 스멕틱 상이고, "I"는 등방성 상을 나타낸다. 상기 기호들 사이 또는 뒤의 데이터는 전이 온도를 나타낸다. "Δn"은, 550 nm 및 20 ℃에서 측정된 광학 이방성을 나타낸다(Δn = ne - n0; 이 때, n0는 길이방향 분자 축에 대해 평행한 굴절률을 나타내고, ne는 길이방향 분자 축에 수직인 굴절률을 나타냄). 광학 데이터 및 전광 데이터는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 20 ℃에서 측정된다.
신규한 단일 화합물의 굴절률 측정 방법:
20 ℃에서 아베(Abbe) 굴절계를 사용하고 550 nm 파장의 광을 사용하여, 메르크 카게아아(Merck KGaA)에서 상품 코드 ZLI4792 하에 시판되는 액정 혼합물의 굴절률을 측정한다. 이어서, 10 중량%의 시험 화합물로 상기 혼합물을 도핑하고, 굴절률을 재측정한다. 100 %로 외삽하여, 시험 화합물의 굴절률을 수득한다.
달리 언급되지 않는 한, 상기 및 하기 제시되는 바와 같은 중합성 LC 물질의 성분들의 %는, 중합성 혼합물의 고형분의 총량(즉, 용매는 포함되지 않음)을 지칭한다.
전술 및 후술되는 화합물 또는 이들의 혼합물의 다수는 시판된다. 이들 화합물은 모두, 그 자체로 공지되거나 문헌(예컨대, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]와 같은 표준 연구)에 기술된 바와 같은 방법에 의해, 상기 반응에 대하여 공지되고 적합한 반응 조건 하에 정확하게 제조될 수 있다. 또한 그 자체로 공지된 변형체를 사용할 수도 있지만 여기서는 언급하지 않는다. 본원에서 달리 명확히 명시하지 않는 한, 본원에서 사용된 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구 범위에서, "포함하다" 및 "함유하다"라는 표현 및 이 표현의 변형, 예를 들어 "포함하는" 및 "포함한다"는 "포함하지만 이에 한정되지 않음"을 의미하고, 다른 구성 요소를 배제하려 하지 않는다(배제하지 않는다). 한편, "포함하다"라는 표현은 "이루어지는"이라는 용어를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구 범위에서, "수득가능한" 및 "수득된"이라는 표현 및 이 표현의 변형은 "포함하지만 이에 한정되지 않음"을 의미하고, 다른 구성 요소를 배제하려 하지 않는다(배제하지 않는다). 한편, "수득가능한"이라는 단어는 또한 "수득된"이라는 용어를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 범위 내에서 본 발명의 전술한 실시양태에 대한 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 명세서에서 개시된 각각의 특징을 동일하게, 동등하게, 또는 유사한 목적으로 제공하는 다른 특징들은, 달리 언급되지 않는 한 대체될 수 있다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 개시된 각각의 특징은 동등한 또는 유사한 특징의 일반적인 시리즈의 단지 하나의 예이다.
이러한 특징 및/또는 단계 중 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고는, 본 명세서에 개시된 모든 특징은 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징은 본 발명의 모든 양상에 적용 가능하며, 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 비-필수 조합으로 기술된 특징들은 별도로 사용될 수 있다(조합하지 않을 수 있다).
전술한 특징들, 특히 바람직한 실시양태의 특징들 중 다수는, 본 발명의 실시 양태의 부분으로서가 아니라 그 자체로 발명임을 알 수 있을 것이다. 본원에서 청구된 임의의 발명에 부가하여 또는 대안으로서 이러한 특징에 대해 독립적인 보호가 추구될 수 있다.
하기 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 기술하는데, 이는 단지 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
실시예
하기 혼합물의 제조를 위해, 하기 화합물 및 약어가 사용된다:
Figure pct00050
LC242는 바스프 아게(독일 루드빅샤펜 소재)로부터 상업적으로 입수가능한 중합성 카이랄 물질이다.
고분자 필름 제조를 위한 일반적 방법:
먼저, 톨루엔/사이클로헥산 용액(7:3) 중 상응하는 LC 매질의 33.3 중량% 용액을 제조하였다.
그 용액을 30 초 동안 3000 rpm으로, 러빙된 폴리이미드로 코팅된 유리 슬라이드 상에 스핀 코팅하였고, 여기서 이는 호메오트로픽 정렬되었다.
상기 샘플을, 온도 조절되는 핫 플레이트 상에서, 제시된 온도에서 60 초 동안 어닐링하였다.
상기 샘플을 질소 분위기 하에 60 초 동안 20 ℃로 냉각시킨 후, 20 ℃에서 60 초 동안 UV 경화(365nm 필터, 80mW/cm2)시켰다.
위상차는, 20 ℃ 온도 및 400 내지 700 nm 범위의 파장에서, 20 °간격으로 -40 ° 내지 60 °의 입사각에서 측정되었다.
비교예 1
550 nm에서 등명점이 81 ℃이고 복굴절률이 0.06인 하기 혼합물을 배합하였다(중량% 단위).
Figure pct00051
상기 혼합물은 69 내지 61 ℃ 범위의 온도에서 어닐링될 수 있다.
엘립소미터(ellipsometer)를 사용하여, 도 1a 및 1b에 도시된 위상차 프로파일(상이한 파장에서의 위상차 분산도 및 위상차 대 시야각)을 측정하였고, 표면 프로파일러를 사용하여 두께 2.29 μm를 측정하였다.
상이한 입사각에서의 위상차 분산도는 하기 표 1에 기재되어 있다.
[표 1]
Figure pct00052
상기 폴리머 필름의 내구성을 시험하기 위해, 필름을 80 ℃의 온도에 최대 169 시간 동안 노출시켰다. 표 1.1은 내구성 시험 결과를 요약한 것이다.
[표 1.1]
Figure pct00053
실시예 1
550 nm에서 등명점이 81 ℃이고 복굴절률이 0.06인 하기 혼합물을 배합하였다(중량% 단위).
Figure pct00054
상기 혼합물은 80 내지 51 ℃ 범위의 온도에서 어닐링될 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시된 위상차 프로파일(상이한 파장에서의 위상차 분산도 및 위상차 대 시야각)은 엘립소미터를 사용하여 측정하였고, 두께 2.29 μm는 표면 프로파일러를 사용하여 측정하였다.
상이한 입사각에서의 위상차 분산도는 하기 표 2에 기재되어 있다.
[표 2]
Figure pct00055
상기 폴리머 필름의 내구성을 시험하기 위해, 필름을 80 ℃의 온도에 최대 169 시간 동안 노출시켰다. 표 2.1은 내구성 시험 결과를 요약한 것이다.
[표 2.1]
Figure pct00056
비교예 2
550 nm에서 등명점이 83 ℃이고 복굴절률이 0.06인 하기 혼합물을 배합하였다(중량% 단위).
Figure pct00057
상기 혼합물은 71 내지 65 ℃ 범위의 온도에서 어닐링될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 위상차 프로파일(상이한 파장에서의 위상차 분산도 및 위상차 대 시야각)은 엘립소미터를 사용하여 측정하였고, 두께 2.29 μm는 표면 프로파일러를 사용하여 측정하였다.
상이한 입사각에서의 위상차 분산도는 하기 표 3에 기재되어 있다.
[표 3]
Figure pct00058
상기 폴리머 필름의 내구성을 시험하기 위해, 필름을 80 ℃의 온도에 최대 260 시간 동안 노출시켰다. 표 3.1은 내구성 시험 결과를 요약한 것이다.
[표 3.1]
Figure pct00059
실시예 2
550 nm에서 등명점이 76 ℃이고 복굴절률이 0.06인 하기 혼합물을 배합하였다(중량% 단위).
Figure pct00060
상기 혼합물은 70 내지 52 ℃ 범위의 온도에서 어닐링될 수 있다.
도 4a 및 4b에 도시된 위상차 프로파일(상이한 파장에서의 위상차 분산도 및 위상차 대 시야각)은 엘립소미터를 사용하여 측정하였고, 두께 2.29 μm는 표면 프로파일러를 사용하여 측정하였다.
상이한 입사각에서의 위상차 분산도는 하기 표 4에 기재되어 있다.
[표 4]
Figure pct00061
상기 폴리머 필름의 내구성을 시험하기 위해, 필름을 80 ℃의 온도에 최대 260 시간 동안 노출시켰다. 표 4.1은 내구성 시험 결과를 요약한 것이다.
[표 4.1]
Figure pct00062
분산도 제어
각각 1.00 중량%의 이르가큐어® 369, 0.08 중량%의 이르가녹스® 1076, 1.00 중량%의 조닐 FSO® 100을 포함하는 하기 혼합물을 배합하였다(중량% 단위).
Figure pct00063
R450/R550의 값에서 알 수 있듯이, RM 1은 강한 음성 분산도 효과를 달성하기 위해 필요하며, RM 1을 사용함으로써 0.79 정도로 낮은 분산도를 달성할 수 있었다.

Claims (17)

  1. 하나 이상의 하기 화학식 A의 화합물 및 하나 이상의 하기 화학식 I의 화합물을 포함하는 중합성 LC 매질:
    [화학식 A]
    Figure pct00064

    [상기 식에서,
    P는 서로 독립적으로, 중합성 기이고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    La는, 여러 번 존재하는 경우는 서로 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는 임의적으로 단일- 또는 다중플루오르화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알케닐, 알카이닐, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시, 또는 임의적으로 할로겐화된 탄소수 1 내지 5의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고,
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다],
    [화학식 I]
    Figure pct00065

    [상기 식에서,
    U1 및 U2는 서로 독립적으로,
    Figure pct00066
    및
    Figure pct00067
    이들의 거울상으로부터 선택되며, 이 때 고리 U1 및 U2는 각각 축(axial) 결합에 의해 -(B)q- 기에 결합되고, 이들 고리 내의 1 또는 2 개의 비-인접 CH2 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체되고, 고리 U1 및 U2는 임의적으로 하나 이상의 L 기로 치환되고,
    Q1 및 Q2는 서로 독립적으로, CH 또는 SiH이고,
    Q3는 C 또는 Si이고,
    B는, 각 경우에서 서로 독립적으로, -C≡C-, -CY1=CY2- 또는 임의적으로 치환된 방향족 또는 헤테로방향족 기이고,
    Y1 및 Y2는 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN 또는 R0이고,
    q는 1 내지 10의 정수이고,
    A1 내지 A4는 서로 독립적으로, 비-방향족, 방향족 또는 헤테로방향족 카보환형 또는 헤테로환형 기로부터 선택되고, 이들은 임의적으로 하나 이상의 기 R5로 치환되고, 각각의 -(A1-Z1)m-U1-(Z2-A2)n- 및 -(A3-Z3)o-U2-(Z4-A4)p-는 비-방향족 기보다 많은 방향족 기를 함유하지 않고,
    Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 또는 단일 결합이고,
    R0 및 R00는 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
    m 및 n은 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
    o 및 p는 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
    R1 내지 R5는 서로 독립적으로, H, 할로겐, -CN, -NC, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X0, -C(=O)R0, -NH2, -NR0R00, -SH, -SR0, -SO3H, -SO2R0, -OH, -NO2, -CF3, -SF5, P-Sp-, 임의적으로 치환된 실릴, 또는 임의적으로 치환되고 임의적으로 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 1 내지 40의 카빌 또는 하이드로카빌으로부터 선택된 동일하거나 상이한 기이거나, 또는 P 또는 P-Sp-를 나타내거나 P 또는 P-Sp-로 치환되고, 이 때 상기 화합물은, P 또는 P-Sp-를 나타내거나 또는 P 또는 P-Sp-로 치환된 기 R1 내지 R5를 하나 이상 포함하고,
    P는 중합성 기이고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A의 화합물이 하기 하위구조식으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질:
    Figure pct00068

    상기 식에서,
    파라미터 P는 제 1 항에서 제시된 의미들 중 하나를 갖고,
    x, y, z는 서로 독립적으로 0이거나, 1 내지 12의 동일하거나 상이한 정수이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연결 기, 또는 화학식 I에서의 -(B)q-는, -C≡C-, -C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-,
    Figure pct00069
    으로부터 선택되고, 이 때
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
    L은 P-Sp-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=0)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 1 내지 12의 아릴, 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시로부터 선택되며, 이 때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고, R0 및 R00는 제 1 항에서 정의된 바와 같고, X는 할로겐인 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 기가 부착된 상기 메소젠성 기의 상기 비-방향족 고리, 또는 화학식 I에서의 U1 및 U2가
    Figure pct00070

    로부터 선택되며, 이 때 R5는 제 1 항에서 제시된 의미들 중 하나를 갖는, 중합성 LC 매질.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향족 및 비-방향족 기, 또는 화학식 I에서의 A1 내지 A4가, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 및 임의적으로 제 3 항에서 정의된 바와 같은 L 기 하나 이상으로 치환되는 1,4-페닐렌으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메소젠성 기의 상기 방향족 및 비-방향족 환형 기를 연결하는 연결 기, 또는 화학식 I에서의 Z1 내지 Z4가, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CR0R00- 또는 단일 결합으로부터 선택되고, 이 때 R0, R00, Y1 및 Y2는 제 1 항에서 제시된 의미들을 갖는 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 중합성 화합물이 하기 하위구조식들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질:
    Figure pct00071

    Figure pct00072

    Figure pct00073

    Figure pct00074

    Figure pct00075

    상기 식에서,
    R1 내지 R5, A1 내지 A4, Z1 내지 Z4, B, m, n, o, p 및 q는 제 1 항에서 제시된 의미를 갖는다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 중합성 화합물이 하기 하위구조식들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질:
    Figure pct00076

    Figure pct00077

    Figure pct00078

    Figure pct00079

    Figure pct00080

    Figure pct00081

    Figure pct00082

    Figure pct00083

    Figure pct00084

    상기 식에서,
    Z는 제 1 항에서 제시된 Z1의 의미들 중 하나를 갖고,
    R은 제 1 항에서 제시된 R1의 의미들 중 하나를 갖되, P-Sp-와는 상이하고,
    P, Sp, L 및 r은 제 1 항에서 정의된 바와 같고,
    상기 메소젠성 기의 상기 벤젠 고리는 임의적으로 제 1 항에서 정의된 바와 같은 L 기 하나 이상으로 치환된다.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 I의 중합성 화합물이 하위구조식 I25 또는 I26으로부터 선택되고, 이 때 Z는 -COO-를 나타내고, r은 각 경우 0이고, R은 제 1 항에서 제시된 R1의 의미들 중 하나를 갖되, P-Sp-와는 상이하고, P, Sp는 제 1 항에서 정의된 바와 같은 것을 특징으로 하는, 중합성 LC 매질.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은, 하나 이상의 화학식 I의 화합물 및 하나 이상의 화학식 A의 화합물, 및 임의로 중합 가능하고/하거나 메소젠성 또는 액정인 하나 이상의 추가의 화합물을 포함하는, 중합성 LC 매질.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 중합성 LC 매질을 그의 LC 상(phase)에서 배향된 상태로 중합시킴에 의해 수득가능한, 박막 형태의 중합체 필름.
  12. 제 11 항에 따른 중합체 필름 또는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 중합성 LC 매질의, 광학, 전자 또는 전기 광학 장치, 또는 이들의 콤포넌트(component)에서의 용도.
  13. 제 11 항에 따른 중합체 필름 또는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 중합성 LC 물질을 포함하는 광학, 전자 또는 전기 광학 장치, 또는 이들의 콤포넌트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 콤포넌트가, A-플레이트, C-플레이트, 음성 C-플레이트 또는 O-플레이트로부터 선택된 광학 일축(optically uniaxial) 필름, 비틀린 광학 위상차판, 비틀린 1/4 파(wave) 포일(QWF), 광학 2축 필름, 무색수차(achromatic) 위상차판, 무색수차 QWF 또는 1/2 파 포일(HWF), 콜레스테릭, 스멕틱, 네마틱 또는 청색 상을 갖는 필름, 호메오트로픽, 스플레이(splayed), 경사(tilted), 평면 또는 청색 상 정렬을 갖고 균일하게 배향되거나 상이한 배향 패턴을 나타내는 필름인 것을 특징으로 하는, 광학 콤포넌트.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 광학 콤포넌트가, LCD의 시야각 증진용 광학 보상 필름, 명도 증진 필름의 콤포넌트, 또는 반사형 또는 반사투과형 LCD의 무색수차 부재(element)인 것을 특징으로 하는, 광학 콤포넌트.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치 또는 콤포넌트가, 전기 광학 디스플레이, LCD, 광학 필름, 편광기, 보상기, 빔 스플리터, 반사 필름, 정렬 층, 칼라 필터, 홀로그램 소자, 고온 스탬핑 포일, 착색된 이미지, 장식용 또는 보안 마킹, LC 안료, 접착제, 비선형 광학(NLO) 장치, 광학 정보 저장 장치, 전자 장치, 유기 반도체, 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET), 집적 회로(IC), 박막 트랜지스터(TFT), 라디오 주파수 식별(RFID) 택(tag), 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 발광 트랜지스터(OLET), 전기발광 디스플레이, 유기 광전(OPVO) 장치, 유기 태양 전지(O-SC), 유기 레이저 다이오드(O-레이저), 유기 집적 회로(O-IC), 조명 장치, 센서 장치, 전극 물질, 광전도체, 광검출기, 전자사진 기록 장치, 축전기, 전자 주입층, 쇼트키(Schottky) 다이오드, 평탄화 층, 정전기방지 필름, 전도성 기판, 전도성 패턴, 광전도체, 전자사진 제품, 전자사진 기록장치, 유기 메모리 장치, 바이오센서, 바이오칩, 다중 파장에서 유사한 상 이동(phase shift)을 필요로 하는 광전자 장치, 결합형(combined) CD/DVD/HD-DVD/블루-레이(Blu-Ray), 판독, 기록 또는 재기록 데이터 저장 시스템, 또는 카메라로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 콤포넌트.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치 또는 콤포넌트가, 전기 광학 디스플레이, LCD, 광학 필름, 편광기, 보상기, 빔 스플리터, 반사 필름, 정렬 층, 칼라 필터, 홀로그램 소자, 고온 스탬핑 포일, 착색된 이미지, 장식용 또는 보안 마킹, LC 안료, 접착제, 비선형 광학(NLO) 장치, 광학 정보 저장 장치, 전자 장치, 유기 반도체, 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET), 집적 회로(IC), 박막 트랜지스터(TFT), 라디오 주파수 식별(RFID) 택(tag), 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 발광 트랜지스터(OLET), 전기발광 디스플레이, 유기 광전(OPVO) 장치, 유기 태양 전지(O-SC), 유기 레이저 다이오드(O-레이저), 유기 집적 회로(O-IC), 조명 장치, 센서 장치, 전극 물질, 광전도체, 광검출기, 전자사진 기록 장치, 축전기, 전자 주입층, 쇼트키(Schottky) 다이오드, 평탄화 층, 정전기방지 필름, 전도성 기판, 전도성 패턴, 광전도체, 전자사진 제품, 전자사진 기록장치, 유기 메모리 장치, 바이오센서, 바이오칩으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 장치 또는 콤포넌트.


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