KR20180074751A - 광학 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 중합성 화합물과 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법 - Google Patents

광학 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 중합성 화합물과 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법 Download PDF

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아이코 요시다
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Abstract

본 발명의 과제는, 내구성이 우수한 광학 이방성층을 갖는 광학 필름, 그것을 이용한 편광판 및 화상 표시 장치와 그에 이용되는 중합성 화합물 및 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 광학 필름은, 적어도 광학 이방성층을 갖는 광학 필름으로서, 광학 이방성층이, 특정 구조를 갖는 중합성 화합물과, 소정의 구조를 갖는 액정성 화합물과, 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층인, 광학 필름이다.

Description

광학 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 중합성 화합물과 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법
본 발명은, 광학 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 중합성 화합물에 관한 것이다.
광학 보상 시트나 위상차 필름 등의 광학 필름은, 화상 착색 해소나 시야각 확대를 위하여, 다양한 화상 표시 장치에서 이용되고 있다.
광학 필름으로서는 연신 복굴절 필름이 사용되고 있었지만, 최근 연신 복굴절 필름 대신에, 액정성 화합물로 이루어지는 광학 이방성층을 갖는 광학 필름을 사용하는 것이 제안되고 있다.
이와 같은 광학 필름으로서, 소정의 중합성 화합물 및 중합 개시제를 함유하는 조성물을 이용하여 형성되는 광학 필름이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-270108호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2012-077055호 특허문헌 3: 국제 공개공보 제2014/010325호
본 발명자들은, 특허문헌 1~3에 기재된 광학 필름에 대하여 검토한바, 사용하는 중합성 액정 화합물이나 중합 개시제의 종류, 경화 온도 등의 중합 조건에 따라서는, 형성된 광학 이방성층이 고온 고습하에 노출된 경우에 있어서, 복굴절률이 변화되어 버린다는 내구성의 문제가 있는 것을 밝혔다.
따라서, 본 발명은, 내구성이 우수한 광학 이방성층을 갖는 광학 필름, 그것을 이용한 편광판 및 화상 표시 장치와 그에 이용되는 중합성 화합물 및 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 사이클로헥세인환을 갖는 소정의 액정성 화합물과 함께, 사이클로헥세인환을 갖는 특정 중합성 화합물을 병용함으로써, 형성되는 광학 이방성층의 내구성이 양호해지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 이하의 구성에 의하여 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 발견했다.
[1] 적어도 광학 이방성층을 갖는 광학 필름으로서,
광학 이방성층이, 후술하는 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물과, 후술하는 식 (II)로 나타나고, 또한 후술하는 식 (I)에 해당하지 않는 액정성 화합물과, 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층인, 광학 필름.
[2] 광학 이방성층이, 하기 식 (1)을 충족시키는, [1]에 기재된 광학 필름.
0.75<Re(450)/Re(550)<1.00 ···(1)
여기에서, 식 (1) 중, Re(450)은, 광학 이방성층의 파장 450nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타내고, Re(550)은, 광학 이방성층의 파장 550nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타낸다.
[3] 액정성 화합물이, 역파장 분산성을 나타내는 액정성 화합물인, [1] 또는 [2]에 기재된 광학 필름.
[4] 후술하는 식 (I) 중의 m 및 n이 모두 1인, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[5] 후술하는 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[6] 후술하는 식 (I) 중의 L1, L2, L3 및 L4가, 모두 -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[7] 후술하는 식 (I) 중의 Sp1 및 Sp2가, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로부터 선택되는 연결기인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[8] 후술하는 식 (I) 중의 R1 및 R2가, 식 (R-1)로 나타나는 아크릴로일기, 또는 식 (R-1)로 나타나는 메타크릴로일기인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[9] 후술하는 식 (I) 중의 Ar1이, 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[10] 중합 개시제가 옥심형의 중합 개시제인, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.
[11] [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름과 편광자를 갖는, 편광판.
[12] [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름, 또는 [11]에 기재된 편광판을 갖는, 화상 표시 장치.
[13] 후술하는 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물.
[14] 후술하는 식 (I) 중의 m 및 n이 모두 1인, [13]에 기재된 중합성 화합물.
[15] 후술하는 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인, [13] 또는 [14]에 기재된 중합성 화합물.
[16] 후술하는 식 (I) 중의 L1, L2, L3 및 L4가, 모두 -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인, [13] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 중합성 화합물.
[17] 후술하는 식 (I) 중의 Sp1 및 Sp2가, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로부터 선택되는 연결기인, [13] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 중합성 화합물.
[18] 후술하는 식 (I) 중의 R1 및 R2가, 식 (R-1)로 나타나는 아크릴로일기, 또는 식 (R-1)로 나타나는 메타크릴로일기인, [13] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 중합성 화합물.
[19] 후술하는 식 (I) 중의 Ar1이, 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인, [13] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 중합성 화합물.
[20] 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드와 페놀계 화합물을, 페놀계 화합물의 몰 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 몰 당량의 비율을 1.5 이상 10 이하로 하여, 공액산의 산해리 상수 pKa가 7 이상 30 이하가 되는 염기의 존재하에서 반응시키는 반응 공정과,
반응 공정에서 얻어지는 반응 생성물을 가수분해함으로써, 후술하는 식 (Ia) 또는 (IIa)로 나타나는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터를 얻는 가수분해 공정을 갖는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 내구성이 우수한 광학 이방성층을 갖는 광학 필름, 그것을 이용한 편광판 및 화상 표시 장치와 그에 이용되는 중합성 화합물 및 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는, 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1b는, 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1c는, 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
[광학 필름]
본 발명의 광학 필름은, 적어도 광학 이방성층을 갖는 광학 필름으로서, 광학 이방성층이, 후술하는 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물(이하, "중합성 화합물 (I)"이라고도 약칭함)과, 후술하는 식 (II)로 나타나고, 또한 후술하는 식 (I)에 해당하지 않는 액정성 화합물(이하, "액정성 화합물 (II)라고도 약칭함")과, 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층인, 광학 필름이다.
본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 액정성 화합물 (II)와 함께 중합성 화합물 (I)을 이용함으로써, 형성되는 광학 이방성층의 내구성이 양호해진다.
이것은, 상세하게는 명확하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.
먼저, 액정성 화합물의 구조에 포함되는 에스터 결합은, 중합 후, 즉 광학 이방성층이 형성된 후에 있어서도 존재하게 되지만, 본 발명자들은, 이 에스터 결합 등의 가수분해성의 결합이 고온 고습 환경하에 있어서 가수분해됨으로써, 중합성기에 의하여 고정화된 액정성 화합물의 일부가 유리하여 가동성을 가져, 복굴절률이 변화해 버린다고 추측하고 있다.
이로 인하여, 본 발명에 있어서는, 중합성 화합물 (I)을 이용함으로써, 후술하는 식 (I) 중의 Ar1이 나타내는 방향환, 즉 후술하는 식 (Ar-1)~(Ar-4) 중 어느 하나로 나타나는 방향환의 2 이상의 치환기에서 유래하는 입체 장애에 의하여, 고온 고습 환경하에 있어서도 광학 이방성층의 내부에 수분이 침입하기 어려워져, 그 결과, 가수분해가 발생하기 어려워졌기 때문에, 내구성이 향상되었다고 생각된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c(이하, 이들 도면을 특별히 구별할 필요가 없는 경우는 "도 1"이라고 약칭함)는, 각각 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
또한, 도 1은 모식도이며, 각층의 두께의 관계나 위치 관계 등은 반드시 실제의 것과 일치하는 것은 아니고, 도 1에 나타내는 지지체, 배향막 및 하드 코트층은, 모두 임의의 구성 부재이다.
도 1에 나타내는 광학 필름(10)은, 지지체(16)와, 배향막(14)과, 광학 광학 이방성층(12)을 이 순서로 갖는다.
또, 광학 필름(10)은, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 지지체(16)의 배향막(14)이 마련된 측과는 반대 측에 하드 코트층(18)을 갖고 있어도 되고, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 광학 이방성층(12)의 배향막(14)이 마련된 측과는 반대 측에 하드 코트층(18)을 갖고 있어도 된다.
이하, 본 발명의 광학 필름에 이용되는 다양한 부재에 대하여 상세하게 설명한다.
〔광학 이방성층〕
본 발명의 광학 필름이 갖는 광학 이방성층은, 중합성 화합물 (I)과, 액정성 화합물 (II)와, 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층이다.
<중합성 화합물 (I)>
광학 이방성층을 형성하는 중합성 액정 조성물은, 하기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pct00001
상기 식 (I) 중, 2개의 사이클로헥세인환은, 모두 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기를 나타내고 있지만, 각 사이클로헥세인환에 있어서의 결합손의 방향이 반대(트랜스형)인 것을 나타내는 것이다.
이로 인하여, 상기 식 (I) 중의 좌측의 사이클로헥세인환과 L2의 결합 방향과, 우측의 사이클로헥세인환과 L3의 결합 방향의 관계는 특별히 한정되지 않고, 상기 식 (I)로 나타나는 구조는, 이하에 나타내는 구조 중 어느 것이어도 된다.
[화학식 2]
Figure pct00002
여기에서, 상기 식 (I) 중, m 및 n은, 각각 독립적으로 0~2의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 2~4의 정수를 나타낸다. 또한, m 또는 n의 수에 따라 복수가 되는 Z1, Z2, L1 및 L4는 모두, 서로 동일해도 되고 달라도 된다.
본 발명에 있어서는, 용해성이 우수하고, 제조 적성이 향상되는 이유에서, m 및 n이 모두 1인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (I) 중, Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 되는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타내고, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
상기 아릴렌기는, 탄소수 6~20의 아릴렌기인 것이 바람직하고, 탄소수 6~10의 아릴렌기인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 아릴렌기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 1,4-페닐렌기, 나프탈렌-2,6-다이일기, 테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 1,4-페닐렌기가 바람직하다.
또, 상기 헤테로아릴렌기는, 탄소수 2~9의 헤테로아릴렌기인 것이 바람직하다. 이와 같은 헤테로아릴렌기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 피리딘환, 퀴놀린환, 아이소퀴놀린환, 피리미딘환, 피라진환, 싸이오펜환, 퓨란환, 옥사졸환, 싸이아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 옥사다이아졸환, 싸이아다이아졸환, 트라이아졸환, 및 이들이 축환하여 형성되는 축환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 환 구조를 구성하는 2개의 탄소 원자로부터 수소를 각각 1개씩 제거하여 얻어지는 기 등을 들 수 있다.
또, Z1 및 Z2가 나타내는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기가 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 예를 들면 알킬기, 알콕시기, 할로젠 원자 등을 들 수 있다.
알킬기로서는, 예를 들면 탄소수 1~18의 직쇄상, 분기쇄상 또는 환상의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기, 사이클로헥실기 등)가 보다 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기인 것이 더 바람직하다.
알콕시기로서는, 예를 들면 탄소수 1~18의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, n-뷰톡시기, 메톡시에톡시기 등)가 보다 바람직하며, 메톡시기 또는 에톡시기인 것이 더 바람직하다.
할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 불소 원자, 염소 원자인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 액정성을 발현하는 이유에서, 상기 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인 것이 바람직하고, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 1,4-페닐렌기인 것이 보다 바람직하다.
또, 상기 식 (I) 중, L1, L2, L3 및 L4는, 각각 독립적으로 단결합, -O-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)2OC(=O)-, -C(=O)O(CH2)2-, -NH-, -N(CH3)-, -S-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -OC(=O)O-, -C(=O)N(R3)-, -N(R3)C(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -CH2C(=O)O-, -OC(=O)CH2-, -CH=CH-C(=O)O-, -OC(=O)-CH=CH-, -CH=N-, -N=CH-, 및 -N=N-으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타내고, R3은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.
R3이 나타내는 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기, tert-뷰틸기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있으며, 탄소수 1~12의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알킬기가 보다 바람직하다.
또, R3이 나타내는 아릴기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 페닐기, 2,6-다이에틸페닐기, 나프틸기, 바이페닐기 등을 들 수 있으며, 탄소수 6~12의 아릴기가 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 용해성이 우수하고, 제조 적성이 향상되는 이유에서, 상기 식 (I) 중의 L1, L2, L3 및 L4가, 모두 -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 식 (I) 중의 L2가, R1의 방향으로부터 -C(=O)O-인 것이 바람직하고, 상기 식 (I) 중의 L2가, R1의 방향으로부터 -OC(=O)-인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (I) 중, Sp1 및 Sp2는, 각각 독립적으로 단결합, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 및 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타낸다.
Sp1 및 Sp2가 나타내는 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기(치환 전의 알킬렌기도 포함함)로서는, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기가 바람직하고, 구체적으로는, 펜틸렌기, 헥실렌기, 옥틸렌기, 데실렌기 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 액정성을 발현하는 이유에서, 상기 식 (I) 중의 Sp1 및 Sp2가, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기(연결기)인 것이 바람직하고, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기(연결기)인 것이 보다 바람직하며, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 또는 2개가 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환되고, 또한 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개가 -O-로 치환된 기(연결기)인 것이 더 바람직하다.
또, 상기 식 (I) 중, R1 및 R2는, 각각 독립적으로 하기 식 (R-1)~(R-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 중합성기를 나타낸다. 또한, 하기 식 (R-1)~(R-5) 중, *는 Sp1 또는 Sp2와의 결합 위치를 나타낸다.
이들 중, 중합 적성의 관점에서, 상기 식 (I) 중의 R1 및 R2는, 하기 식 (R-1)로 나타나는 아크릴로일기, 또는 하기 식 (R-1)로 나타나는 메타크릴로일기인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pct00003
또, 상기 식 (I) 중, Ar1은, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-4)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방향환을 나타낸다. 또한, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-4) 중, *1은 L2와의 결합 위치를 나타내고, *2는 L3과의 결합 위치를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pct00004
상기 식 (Ar-1)~(Ar-4) 중, X1, X2, X3 및 X4는, 각각 독립적으로 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기, 할로젠 원자, 사이아노기, 나이트로기, -CO2R4, -NR5R6 또는 SR5를 나타내고, R4, R5 및 R6은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기로서는, 탄소수 1~15의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알킬기가 보다 바람직하며, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기, tert-펜틸기(1,1-다이메틸프로필기), tert-뷰틸기, 1,1-다이메틸-3,3-다이메틸-뷰틸기가 더 바람직하고, 메틸기, 에틸기, tert-뷰틸기가 특히 바람직하다.
탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기로서는, 예를 들면 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기, 사이클로데실기, 메틸사이클로헥실기, 에틸사이클로헥실기 등의 단환식 포화 탄화 수소기; 사이클로뷰텐일기, 사이클로펜텐일기, 사이클로헥센일기, 사이클로헵텐일기, 사이클로옥텐일기, 사이클로데센일기, 사이클로펜타다이엔일기, 사이클로헥사다이엔일기, 사이클로옥타다이엔일기, 사이클로데카다이엔 등의 단환식 불포화 탄화 수소기; 바이사이클로[2.2.1]헵틸기, 바이사이클로[2.2.2]옥틸기, 트라이사이클로[5.2.1.02,6]데실기, 트라이사이클로[3.3.1.13,7]데실기, 테트라사이클로[6.2.1.13,6.02,7]도데실기, 아다만틸기 등의 다환식 포화 탄화 수소기 등을 들 수 있다.
탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 페닐기, 2,6-다이에틸페닐기, 나프틸기, 바이페닐기 등을 들 수 있으며, 탄소수 6~12의 아릴기(특히 페닐기)가 바람직하다.
할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자인 것이 바람직하다.
한편, R4, R5 및 R6이 나타내는 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기, tert-뷰틸기 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 원료의 입수성의 관점에서, 상기 식 (I) 중의 Ar1이, 상기 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서는, 용해성, 제조 적성, 액정성의 발현, 중합 적성 등의 관점에서, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)은, 하기 식 (IA)~(ID) 중 어느 하나로 나타나는 중합성 화합물인 것이 바람직하고, 하기 식 (IA)로 나타나는 중합성 화합물인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 5]
Figure pct00005
여기에서, 상기 식 (IA)~식 (ID) 중, Sp1 및 Sp2 및 X1, X2, X3 및 X4는, 각각 상술한 식 (I)에 있어서 설명한 것과 동의이다.
또, 상기 식 (IA)~식 (ID) 중, R7은, 수소 원자, 알킬기, 알콕시기 또는 할로젠 원자를 나타내고, 알킬기, 알콕시기 및 할로젠 원자로서는, 예를 들면 상술한 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 복수의 R7은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
또, R8은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)로서는, 예를 들면 하기 식 (I-1)~(I-18)로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 6]
Figure pct00006
여기에서, 상기 식 (I-1)~(I-18)로 나타내는 R에는, R에 인접하는 탄소 원자와의 결합을 포함시켜 표기하고 있다. 이로 인하여, 예를 들면 상기 식 (I-1)로 나타나는 화합물의 구조는 이하와 같이 된다.
[화학식 7]
Figure pct00007
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)의 다른 구체예로서는, 하기 식 (I-19)~(I-28)로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 8]
Figure pct00008
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)의 다른 구체예로서는, 하기 식 (I-29)~(I-40)으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 하기 식 중, "tBu"는 tert-뷰틸기를 나타내고, "Me"는 메틸기를 나타내며, "Et"는 에틸기를 나타내고, "OMe"는 메톡시기를 나타내며, "OEt"는 에톡시기를 나타내고, *는 벤젠환과의 결합 위치를 나타낸다. 이들은, 후술하는 예시 화합물에서도 동일하다.
[화학식 9]
Figure pct00009
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)의 다른 구체예로서는, 하기 식 (I-41)~(I-53)으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 하기 식 중의 아크릴로일옥시기에 인접하는 기는, 프로필렌기(메틸기가 에틸렌기로 치환된 기)를 나타내고, 메틸기의 위치가 다른 위치 이성체의 혼합물을 나타낸다.
[화학식 10]
Figure pct00010
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)의 다른 구체예로서는, 하기 식 (I-54)~(I-66)으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 11]
Figure pct00011
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I)의 다른 구체예로서는, 하기 식 (I-67)~(I-86)으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 12]
Figure pct00012
[화학식 13]
Figure pct00013
<액정성 화합물 (II)>
광학 이방성층을 형성하는 중합성 액정 조성물은, 하기 식 (II)로 나타나고, 또한 상술한 식 (I)에 해당하지 않는 액정성 화합물 (II)를 포함한다. 또한, 본 발명에 있어서는, 하기 식 (II)로 나타나고, 또한 상술한 식 (I)에도 해당하는 화합물은, 중합성 화합물 (I)에 해당하는 것으로 한다.
[화학식 14]
Figure pct00014
여기에서, 상기 식 (II) 중, Ar2는, s가의 방향족기를 나타낸다.
또, L5는, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-를 나타내고, A는, 탄소수 6 이상의 방향환, 또는 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환을 나타낸다.
또, Sp3은, 단결합, 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)-, 혹은 -CO-로 치환된 2가의 연결기를 나타내고, Q는, 중합성기를 나타낸다.
또, r은 0~2의 정수를 나타내고, s는 1 또는 2의 정수를 나타내며, r 또는 s의 수에 따라 복수가 되는 L5, A, Sp3 및 Q는 모두, 서로 동일해도 되고 달라도 된다.
상기 식 (II) 중, Ar2가 나타내는 방향족기란, 방향족성을 갖는 환을 포함하는 기를 말하고, 예를 들면 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향환을 갖는 s가의 기 등을 들 수 있다. 여기에서, 방향족 탄화 수소환으로서는, 예를 들면 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트롤린환 등을 들 수 있으며, 방향족 복소환으로서는, 예를 들면 퓨란환, 피롤환, 싸이오펜환, 피리딘환, 싸이아졸환, 벤조싸이아졸환 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 벤젠환, 싸이아졸환, 벤조싸이아졸환이 바람직하다.
또, 상기 식 (II) 중, A가 나타내는 탄소수 6 이상의 방향환으로서는, 예를 들면 상술한 Ar2에 포함되는 방향환을 들 수 있으며, 그 중에서도 벤젠환(예를 들면, 1,4-페닐기 등)이 바람직하다. 마찬가지로 상기 식 (II) 중, A가 나타내는 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환으로서는, 예를 들면 사이클로헥세인환, 사이클로헥센환 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 사이클로헥세인환(예를 들면, 사이클로헥세인-1,4-다이일기 등)이 바람직하다.
또, 상기 식 (II) 중, Sp3이 나타내는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기로서는, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기 등을 적합하게 들 수 있다.
또, 상기 식 (II) 중, Q가 나타내는 중합성기로서는, 예를 들면 (메트)아크릴로일기, 바이닐기, 스타이릴기, 알릴기 등을 들 수 있다. 또한, "(메트)아크릴로일기"란, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 나타내는 표기이다.
본 발명에 있어서는, 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물로서는, 강직한 메소젠과 유연한 측쇄가 의사적으로 상분리함으로써 스멕틱성을 발현하기 쉬워지고, 또한 충분한 강직성을 나타내는 이유에서, 벤젠환 및 사이클로헥세인환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 환 구조를 적어도 3개 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물로서는, 광학 이방성층의 내구성이 보다 양호해지는 이유에서, 중합성기(예를 들면, (메트)아크릴로일기, 바이닐기, 스타이릴기, 알릴기 등)를 2개 이상 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물이, 역파장 분산성을 나타내는 액정성 화합물인 것이 바람직하다.
여기에서, 본 명세서에 있어서 "역파장 분산성"의 액정성 화합물이란, 이것을 이용하여 제작된 위상차 필름의 특정 파장(가시광 범위)에 있어서의 면내의 리타데이션(Re)값을 측정했을 때에, 측정 파장이 커짐에 따라 Re값이 동등 또는 높아지는 것을 말한다.
역파장 분산성을 나타내는 액정성 화합물로서는, 상기 식 (II) 중의 Ar2가 하기 식 (II-1), (II-2), (II-3) 또는 (II-4)로 나타나는 2가의 방향환기인 화합물이 바람직하다.
[화학식 15]
Figure pct00015
상기 식 (II-1)~(II-4) 중, Q1은, N 또는 CH를 나타내고, Q2는, -S-, -O-, 또는 -NR11-을 나타내며, R11은, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내고, Y1은, 치환기를 가져도 되는, 탄소수 6~12의 방향족 탄화 수소기, 또는 탄소수 3~12의 방향족 복소환기를 나타낸다.
R11이 나타내는 탄소수 1~6의 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, 및 n-헥실기 등을 들 수 있다.
Y1이 나타내는 탄소수 6~12의 방향족 탄화 수소기로서는, 예를 들면 페닐기, 2,6-다이에틸페닐기, 나프틸기 등의 아릴기를 들 수 있다.
Y1이 나타내는 탄소수 3~12의 방향족 복소환기로서는, 예를 들면 싸이엔일기, 싸이아졸일기, 퓨릴기, 피리딜기 등의 헤테로아릴기를 들 수 있다.
또, Y1이 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 할로젠 원자, 알킬기, 할로젠화 알킬기, 알켄일기, 아릴기, 사이아노기, 아미노기, 나이트로기, 나이트로소기, 카복시기, 탄소수 1~6의 알킬설핀일기, 탄소수 1~6의 알킬설폰일기, 탄소수 1~6의 플루오로알킬기, 탄소수 1~6의 알콕시기, 탄소수 1~6의 알킬설판일기, 탄소수 1~6의 N-알킬아미노기, 탄소수 2~12의 N,N-다이알킬아미노기, 탄소수 1~6의 N-알킬설파모일기, 탄소수 2~12의 N,N-다이알킬설파모일기, 또는 이들을 조합한 기 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (II-1)~(II-4) 중, Z1, Z2 및 Z3은, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기, 할로젠 원자, 사이아노기, 나이트로기, -NR12R13, 또는 -SR14를 나타내고, R12~R14는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내며, Z1 및 Z2는, 서로 결합하여 방향환을 형성해도 된다.
탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기로서는, 탄소수 1~15의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알킬기가 보다 바람직하며, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기, tert-펜틸기(1,1-다이메틸프로필기), tert-뷰틸기, 1,1-다이메틸-3,3-다이메틸-뷰틸기가 더 바람직하고, 메틸기, 에틸기, tert-뷰틸기가 특히 바람직하다.
탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기로서는, 예를 들면 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기, 사이클로데실기, 메틸사이클로헥실기, 에틸사이클로헥실기 등의 단환식 포화 탄화 수소기; 사이클로뷰텐일기, 사이클로펜텐일기, 사이클로헥센일기, 사이클로헵텐일기, 사이클로옥텐일기, 사이클로데센일기, 사이클로펜타다이엔일기, 사이클로헥사다이엔일기, 사이클로옥타다이엔일기, 사이클로데카다이엔 등의 단환식 불포화 탄화 수소기; 바이사이클로[2.2.1]헵틸기, 바이사이클로[2.2.2]옥틸기, 트라이사이클로[5.2.1.02,6]데실기, 트라이사이클로[3.3.1.13,7]데실기, 테트라사이클로[6.2.1.13,6.02,7]도데실기, 아다만틸기 등의 다환식 포화 탄화 수소기 등을 들 수 있다.
탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 페닐기, 2,6-다이에틸페닐기, 나프틸기, 바이페닐기 등을 들 수 있으며, 탄소수 6~12의 아릴기(특히 페닐기)가 바람직하다.
할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자인 것이 바람직하다.
한편, R5~R7이 나타내는 탄소수 1~6의 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, 및 n-헥실기 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (II-2) 중, A1 및 A2는, 각각 독립적으로 -O-, -N(R15)-, -S-, 및 -CO-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, R15는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
R15가 나타내는 치환기로서는, 상기 식 (II-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (II-2) 중, X는, 수소 원자 또는 치환기가 결합하고 있어도 되는 제14~16족의 비금속 원자를 나타낸다.
또, X가 나타내는 제14~16족의 비금속 원자로서는, 예를 들면 산소 원자, 황 원자, 치환기를 갖는 질소 원자, 치환기를 갖는 탄소 원자를 들 수 있으며, 치환기로서는, 상기 식 (II-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (II-3)~(II-4) 중, Ax는, 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다.
또, 상기 식 (Ar-3)~(Ar-4) 중, Ay는, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다.
여기에서, Ax 및 Ay에 있어서의 방향환은, 치환기를 갖고 있어도 되고, Ax와 Ay가 결합하여 환을 형성하고 있어도 된다.
또, Q3은, 수소 원자, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
Ax 및 Ay로서는, 특허문헌 3(국제 공개공보 제2014/010325호)의 [0039]~[0095] 단락에 기재된 것을 들 수 있다.
또, Q3이 나타내는 탄소수 1~6의 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, 및 n-헥실기 등을 들 수 있으며, 치환기로서는, 상기 식 (II-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (II-1)~(II-4)로 나타나는 액정성 화합물의 바람직한 예를 이하에 나타내지만, 이들 액정성 화합물에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 식 중의 1,4-사이클로헥실렌기는, 모두 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기이다.
[화학식 16]
Figure pct00016
[화학식 17]
Figure pct00017
[화학식 18]
Figure pct00018
또한, 상기 식 중, "*"는 결합 위치를 나타낸다.
[화학식 19]
Figure pct00019
[화학식 20]
Figure pct00020
[화학식 21]
Figure pct00021
[화학식 22]
Figure pct00022
[화학식 23]
Figure pct00023
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물로서는, 액정 분자 간에 전자적 상호작용이 기능함으로써 광학 이방성층의 내구성이 보다 양호해지는 이유에서, 상기 식 (II) 중의 Ar2가 상술한 일반식 (II-2)로 나타나는 화합물이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 식 (II) 중의 n이 2이며, Ar2가 하기 식 (2a)로 나타나는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 24]
Figure pct00024
여기에서, 상기 식 (2a) 중, *는 결합 위치를 나타내고, R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
상기 식 (II) 중의 n이 2이며, Ar2가 상기 식 (2a)로 나타나는 화합물로서는, 예를 들면 하기 식 L-1로 나타나는 화합물이나, 하기 식 L-2로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다. 하기 식 L-1로 나타나는 화합물(액정성 화합물 L-1), 하기 식 L-2로 나타나는 화합물(액정성 화합물 L-2), 하기 식 L-3으로 나타나는 화합물(액정성 화합물 L-3), 하기 식 L-4로 나타나는 화합물(액정성 화합물 L-4), 하기 식 L-5로 나타나는 화합물(액정성 화합물 L-5) 등을 들 수 있다. 또한, 하기 식 L-1 및 L-2 중의 아크릴로일옥시기에 인접하는 기는, 프로필렌기(메틸기가 에틸렌기로 치환된 기)를 나타내고, 액정성 화합물 L-1 및 L-2는, 메틸기의 위치가 다른 위치 이성체의 혼합물을 나타낸다. 또, 하기 식 L-1~L-5 중, 1,4-사이클로헥실렌기는, 모두 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기이다.
[화학식 25]
Figure pct00025
Figure pct00026
<중합 개시제>
광학 이방성층을 형성하는 중합성 액정 조성물은, 중합 개시제를 포함한다.
사용하는 중합 개시제는, 자외선 조사에 의하여 중합 반응을 개시 가능한 광중합 개시제인 것이 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 α-카보닐 화합물(미국 특허공보 제2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에터(미국 특허공보 제2448828호 기재), α-탄화 수소 치환 방향족 아실로인 화합물(미국 특허공보 제2722512호 기재), 다핵 퀴논 화합물(미국 특허공보 제3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트라이아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합(미국 특허공보 제3549367호 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물(일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국 특허공보 제4239850호 기재) 및 옥사다이아졸 화합물(미국 특허공보 제4212970호 기재), 아실포스핀옥사이드 화합물(일본 공고특허공보 소63-40799호, 일본 공고특허공보 평5-29234호, 일본 공개특허공보 평10-95788호, 일본 공개특허공보 평10-29997호 기재) 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 광학 이방성층의 내구성이 보다 양호해지는 이유에서, 중합 개시제가 옥심형의 중합 개시제인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 하기 식 (III)으로 나타나는 중합 개시제인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 26]
Figure pct00027
여기에서, 상기 식 (III) 중, X는, 수소 원자 또는 할로젠 원자를 나타내고, Y는, 1가의 유기기를 나타낸다.
또, Ar3은, 2가의 방향족기를 나타내고, L6은, 탄소수 1~12의 2가의 유기기를 나타내며, R10은, 탄소수 1~12의 알킬기를 나타낸다.
상기 식 (III) 중, X가 나타내는 할로젠 원자로서는, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 염소 원자인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (III) 중, Ar3이 나타내는 2가의 방향족기로서는, 상기 식 (II) 중의 Ar2로서 예시한 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향환을 갖는 2가의 기 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (III) 중, L6이 나타내는 탄소수 1~12의 2가의 유기기로서는, 예를 들면 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 들 수 있으며, 구체적으로는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 등을 적합하게 들 수 있다.
또, 상기 식 (III) 중, R10이 나타내는 탄소수 1~12의 알킬기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 적합하게 들 수 있다.
또, 상기 식 (III) 중, Y가 나타내는 1가의 유기기로서는, 예를 들면 벤조페논 골격((C6H5)2CO)을 포함하는 관능기를 들 수 있다. 구체적으로는, 하기 식 (2a) 및 하기 식 (2b)로 나타나는 기와 같이, 말단의 벤젠환이 무치환 또는 1치환인 벤조페논 골격을 포함하는 관능기가 바람직하다.
[화학식 27]
Figure pct00028
여기에서, 상기 식 (3a) 및 상기 식 (3b) 중, *는 결합 위치, 즉 상기 식 (III)에 있어서의 카보닐기의 탄소 원자와의 결합 위치를 나타낸다.
상기 식 (III)으로 나타나는 옥심형의 중합 개시제로서는, 예를 들면 하기 식 S-1로 나타나는 화합물이나, 하기 식 S-2로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 28]
Figure pct00029
본 발명에 있어서는, 상기 중합 개시제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 중합성 액정 조성물의 고형분의 0.01~20질량%인 것이 바람직하고, 0.5~5질량%인 것이 보다 바람직하다.
<다른 중합성 화합물>
광학 이방성층을 형성하는 중합성 액정 조성물은, 상술한 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 (I) 이외에, 다른 중합성 화합물을 포함하고 있어도 된다.
여기에서, 다른 중합성 화합물이 갖는 중합성기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 (메트)아크릴로일기, 바이닐기, 스타이릴기, 알릴기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, (메트)아크릴로일기를 갖고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 광학 이방성층의 내구성이 보다 향상되는 이유에서, 중합성기를 2~4개 갖는 다른 중합성 화합물인 것이 바람직하고, 중합성기를 2개 갖는 다른 중합성 화합물인 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 다른 중합성 화합물로서는, 일본 공개특허공보 2014-077068호의 [0030]~[0033] 단락에 기재된 식 (M1), (M2), (M3)으로 나타나는 화합물을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는, 동 공보의 [0046]~[0055] 단락에 기재된 구체예를 들 수 있다.
<유기 용매>
광학 이방성층을 형성하는 중합성 액정 조성물은, 광학 이방성층을 형성하는 작업성 등의 관점에서, 유기 용매를 함유하는 것이 바람직하다.
유기 용매로서는, 구체적으로는, 예를 들면 케톤류(예를 들면, 아세톤, 2-뷰탄온, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온 등), 에터류(예를 들면, 다이옥세인, 테트라하이드로퓨란 등), 지방족 탄화 수소류(예를 들면, 헥세인 등), 지환식 탄화 수소류(예를 들면, 사이클로헥세인 등), 방향족 탄화 수소류(예를 들면, 톨루엔, 자일렌, 트라이메틸벤젠 등), 할로젠화 탄소류(예를 들면, 다이클로로메테인, 다이클로로에테인, 다이클로로벤젠, 클로로톨루엔 등), 에스터류(예를 들면, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 뷰틸 등), 물, 알코올류(예를 들면, 에탄올, 아이소프로판올, 뷰탄올, 사이클로헥산올 등), 셀로솔브류(예를 들면, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 등), 셀로솔브아세테이트류, 설폭사이드류(예를 들면, 다이메틸설폭사이드 등), 아마이드류(예를 들면, 다이메틸폼아마이드, 다이메틸아세트아마이드 등) 등을 들 수 있으며, 이들을 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
본 발명에 있어서는, 광학 이방성층의 형성 방법으로서는, 예를 들면 상술한 중합성 화합물 (I), 액정성 화합물 (II) 및 중합 개시제와 임의의 다른 중합성 화합물 및 유기 용매 등을 함유하는 중합성 액정 조성물을 이용하여, 원하는 배향 상태로 한 후에, 중합에 의하여 고정화하는 방법 등을 들 수 있다.
여기에서, 중합 조건은 특별히 한정되지 않지만, 광조사에 의한 중합에 있어서는, 자외선을 이용하는 것이 바람직하다. 조사량은, 10mJ/cm2~50J/cm2인 것이 바람직하고, 20mJ/cm2~5J/cm2인 것이 보다 바람직하며, 30mJ/cm2~3J/cm2인 것이 더 바람직하고, 50~1000mJ/cm2인 것이 특히 바람직하다. 또, 중합 반응을 촉진하기 위하여, 가열 조건하에서 실시해도 된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 광학 이방성층은, 후술하는 임의의 지지체 상이나, 후술하는 본 발명의 편광판에 있어서의 편광자 상에 형성할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 광학 이방성층의 내구성이 보다 향상되는 이유에서, 광학 이방성층이, 상술한 중합성 액정 조성물을 스멕틱상으로 배향한 후에 중합(배향을 고정화)하여 얻어지는 층인 것이 바람직하다. 이것은, 스멕틱상이, 네마틱상에 비하여 액정 분자의 무게중심이 정렬되어 있기 때문에, 에스터 결합의 주위의 구조에 의하여, 상술한 가수분해를 받기 어렵기 때문이라고 생각된다.
또, 본 발명의 광학 필름이 갖는 광학 이방성층은, 우수한 시야각 특성을 부여하는 관점에서, 하기 식 (1)을 충족시키는 것이 바람직하다.
0.75<Re(450)/Re(550)<1.00 ···(1)
여기에서, 식 (1) 중, Re(450)은, 광학 이방성층의 파장 450nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타내고, Re(550)은, 광학 이방성층의 파장 550nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타낸다.
또, 면내 리타데이션의 값은, Axo Scan(0PMF-1, Axometrics사제)와 부속의 소프트웨어를 사용하여, 측정 파장의 광을 이용하여 측정한 값을 말한다.
본 발명에 있어서는, 상기 광학 이방성층의 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 0.1~10μm인 것이 바람직하고, 0.5~5μm인 것이 보다 바람직하다.
〔지지체〕
본 발명의 광학 필름은, 상술한 바와 같이, 광학 이방성층을 형성하기 위한 기재로서 지지체를 갖고 있어도 된다.
이와 같은 지지체는, 투명한 것이 바람직하고, 구체적으로는, 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 지지체로서는, 예를 들면 유리 기판이나 폴리머 필름을 들 수 있으며, 폴리머 필름의 재료로서는, 셀룰로스계 폴리머; 폴리메틸메타크릴레이트, 락톤환 함유 중합체 등의 아크릴산 에스터 중합체를 갖는 아크릴계 폴리머; 열가소성 노보넨계 폴리머; 폴리카보네이트계 폴리머; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터계 폴리머; 폴리스타이렌, 아크릴로나이트릴·스타이렌 공중합체(AS 수지) 등의 스타이렌계 폴리머; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 폴리머; 염화 바이닐계 폴리머; 나일론, 방향족 폴리아마이드 등의 아마이드계 폴리머; 이미드계 폴리머; 설폰계 폴리머; 폴리에터설폰계 폴리머; 폴리에터에터케톤계 폴리머; 폴리페닐렌설파이드계 폴리머; 염화 바이닐리덴계 폴리머; 바이닐알코올계 폴리머; 바이닐뷰티랄계 폴리머; 아릴레이트계 폴리머; 폴리옥시메틸렌계 폴리머; 에폭시계 폴리머; 또는 이들 폴리머를 혼합한 폴리머를 들 수 있다.
또, 후술하는 편광자가 이와 같은 지지체를 겸하는 양태여도 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 지지체의 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 5~60μm인 것이 바람직하고, 5~30μm인 것이 보다 바람직하다.
〔배향막〕
본 발명의 광학 필름은, 상술한 임의의 지지체를 갖는 경우, 지지체와 광학 이방성층의 사이에, 배향막을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 지지체가 배향막을 겸하는 양태여도 된다.
배향막은, 일반적으로는 폴리머를 주성분으로 한다. 배향막용 폴리머 재료로서는, 다수의 문헌에 기재가 있어, 다수의 시판품을 입수할 수 있다.
본 발명에 있어서 이용되는 폴리머 재료는, 폴리바이닐알코올 또는 폴리이미드, 및 그 유도체가 바람직하다. 특히 변성 또는 미변성의 폴리바이닐알코올이 바람직하다.
본 발명에 사용 가능한 배향막에 대해서는, 예를 들면 국제 공개공보 제01/88574호의 43페이지 24행~49페이지 8행에 기재된 배향막; 일본 특허공보 제3907735호의 단락 [0071]~[0095]에 기재된 변성 폴리바이닐알코올; 일본 공개특허공보 2012-155308호에 기재된 액정 배향제에 의하여 형성되는 액정 배향막 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 배향막의 형성 시에 배향막 표면에 접촉하지 않음으로써 면 형상 악화를 방지하는 것이 가능해지는 이유에서, 배향막으로서는 광배향막을 이용하는 것도 바람직하다.
광배향막으로서는 특별히 한정은 되지 않지만, 국제 공개공보 제2005/096041호의 단락 [0024]~[0043]에 기재된 폴리아마이드 화합물이나 폴리이미드 화합물 등의 폴리머 재료; 일본 공개특허공보 2012-155308호에 기재된 광배향성기를 갖는 액정 배향제에 의하여 형성되는 액정 배향막; Rolic Technologies사제의 상품명 LPP-JP265CP 등을 이용할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 배향막의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 지지체에 존재할 수 있는 표면 요철을 완화하여 균일한 막두께의 광학 이방성층을 형성한다는 관점에서, 0.01~10μm인 것이 바람직하고, 0.01~1μm인 것이 보다 바람직하며, 0.01~0.5μm인 것이 더 바람직하다.
〔하드 코트층〕
본 발명의 광학 필름은, 필름의 물리적 강도를 부여하기 위하여, 하드 코트층을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 지지체의 배향막이 마련된 측과는 반대 측에 하드 코트층을 갖고 있어도 되고(도 1(b) 참조), 광학 이방성층의 배향막이 마련된 측과는 반대 측에 하드 코트층을 갖고 있어도 된다(도 1(c) 참조).
하드 코트층으로서는 일본 공개특허공보 2009-98658호의 단락 [0190]~[0196]에 기재된 것을 사용할 수 있다.
〔다른 광학 이방성층〕
본 발명의 광학 필름은, 상술한 중합성 화합물 (I), 액정성 화합물 (II) 및 중합 개시제와 임의의 다른 중합성 화합물 및 유기 용매 등을 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층(이하, 본 단락에 있어서 형식적으로 "본 발명의 광학 이방성층"이라고 함)과는 별개로, 다른 광학 이방성층을 갖고 있어도 된다.
즉, 본 발명의 광학 필름은, 본 발명의 광학 이방성층과 다른 광학 이방성층의 적층 구조를 갖고 있어도 된다.
이와 같은 다른 광학 이방성층은, 상술한 액정성 화합물 (II) 이외의 액정성 화합물을 포함하는 광학 이방성층이면 특별히 한정되지 않는다.
여기에서, 일반적으로, 액정성 화합물은 그 형상으로부터, 봉상 타입과 원반상 타입으로 분류할 수 있다. 또한 각각 저분자와 고분자 타입이 있다. 고분자란 일반적으로 중합도가 100 이상인 것을 가리킨다(고분자 물리·상전이 다이내믹스, 도이 마사오 저, 2페이지, 이와나미 쇼텐, 1992). 본 발명에서는, 어느 액정성 화합물을 이용할 수도 있지만, 봉상 액정성 화합물 또는 디스코틱 액정성 화합물(원반상 액정성 화합물)을 이용하는 것이 바람직하다. 2종 이상의 봉상 액정성 화합물, 2종 이상의 원반상 액정성 화합물, 또는 봉상 액정성 화합물과 원반상 액정성 화합물의 혼합물을 이용해도 된다. 상술한 액정성 화합물의 고정화를 위하여, 중합성기를 갖는 봉상 액정성 화합물 또는 원반상 액정성 화합물을 이용하여 형성하는 것이 보다 바람직하고, 액정성 화합물이 1분자 중에 중합성기를 2 이상 갖는 것이 더 바람직하다. 액정성 화합물이 2종류 이상의 혼합물인 경우에는, 적어도 1종류의 액정성 화합물이 1분자 중에 2 이상의 중합성기를 갖고 있는 것이 바람직하다.
봉상 액정성 화합물로서는, 예를 들면 일본 공표특허공보 평11-513019호의 청구항 1이나 일본 공개특허공보 2005-289980호의 단락 [0026]~[0098]에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있으며, 디스코틱 액정성 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-108732호의 단락 [0020]~[0067]이나 일본 공개특허공보 2010-244038호의 단락 [0013]~[0108]에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
〔자외선 흡수제〕
본 발명의 광학 필름은, 외광(특히 자외선)의 영향을 고려하여, 자외선(UV) 흡수제를 포함하는 것이 바람직하고, 지지체에 자외선 흡수제를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
자외선 흡수제로서는, 자외선 흡수성을 발현할 수 있는 것으로, 공지의 것을 모두 사용할 수 있다. 그와 같은 자외선 흡수제 중, 자외선 흡수성이 높고, 전자 화상 표시 장치에서 이용되는 자외선 흡수능(자외선 차단능)을 얻기 위하여 벤조트라이아졸계 또는 하이드록시페닐트라이아진계의 자외선 흡수제가 바람직하다. 또, 자외선의 흡수폭을 넓게 하기 위하여, 최대 흡수 파장이 다른 자외선 흡수제를 2종 이상 병용할 수 있다.
[편광판]
본 발명의 편광판은, 상술한 본 발명의 광학 필름과 편광자를 갖는 것이다.
〔편광자〕
본 발명의 편광판이 갖는 편광자는, 광을 특정 직선 편광으로 변환하는 기능을 갖는 부재이면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 흡수형 편광자 및 반사형 편광자를 이용할 수 있다.
흡수형 편광자로서는, 아이오딘계 편광자, 이색성 염료를 이용한 염료계 편광자, 및 폴리엔계 편광자 등이 이용된다. 아이오딘계 편광자 및 염료계 편광자에는, 도포형 편광자와 연신형 편광자가 있으며, 모두 적용할 수 있지만, 폴리바이닐알코올에 아이오딘 또는 이색성 염료를 흡착시켜, 연신하여 제작되는 편광자가 바람직하다.
또, 기재 상에 폴리바이닐알코올층을 형성한 적층 필름의 상태에서 연신 및 염색을 실시함으로써 편광자를 얻는 방법으로서, 일본 특허공보 제5048120호, 일본 특허공보 제5143918호, 일본 특허공보 제5048120호, 일본 특허공보 제4691205호, 일본 특허공보 제4751481호, 일본 특허공보 제4751486호를 들 수 있으며, 이들 편광자에 관한 공지의 기술도 바람직하게 이용할 수 있다.
반사형 편광자로서는, 복굴절이 다른 박막을 적층한 편광자, 와이어 그리드형 편광자, 선택 반사역을 갖는 콜레스테릭 액정과 1/4 파장판을 조합한 편광자 등이 이용된다.
그 중에서도, 후술하는 수지층과의 밀착성이 보다 우수한 점에서, 폴리바이닐알코올계 수지(-CH2-CHOH-를 반복 단위로서 포함하는 폴리머. 특히, 폴리바이닐알코올 및 에틸렌-바이닐알코올 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나)를 포함하는 편광자인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 편광자의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 3μm~60μm인 것이 바람직하고, 5μm~30μm인 것이 보다 바람직하며, 5μm~15μm인 것이 더 바람직하다.
〔점착제층〕
본 발명의 편광판은, 본 발명의 광학 필름에 있어서의 광학 이방성층과 편광자의 사이에, 점착제층이 배치되어 있어도 된다.
광학 이방성층과 편광자의 적층을 위하여 이용되는 점착제층으로서는, 예를 들면 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 저장 탄성률 G＇와 손실 탄성률 G"의 비(tanδ=G"/G＇)가 0.001~1.5인 물질을 나타내고, 이른바, 점착제나 크리프하기 쉬운 물질 등이 포함된다. 본 발명에 이용할 수 있는 점착제로서는, 예를 들면 폴리바이닐알코올계 점착제를 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
[화상 표시 장치]
본 발명의 화상 표시 장치는, 본 발명의 광학 필름 또는 본 발명의 편광판을 갖는, 화상 표시 장치이다.
본 발명의 화상 표시 장치에 이용되는 표시 소자는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 액정 셀, 유기 일렉트로 루미네선스(이하, "EL"이라고 약칭함) 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등을 들 수 있다.
이들 중, 액정 셀, 유기 EL 표시 패널인 것이 바람직하고, 액정 셀인 것이 보다 바람직하다. 즉, 본 발명의 화상 표시 장치로서는, 표시 소자로서 액정 셀을 이용한 액정 표시 장치, 표시 소자로서 유기 EL 표시 패널을 이용한 유기 EL 표시 장치인 것이 바람직하고, 액정 표시 장치인 것이 보다 바람직하다.
〔액정 표시 장치〕
본 발명의 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 장치는, 상술한 본 발명의 편광판과 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 액정 셀의 양측에 마련되는 편광판 중, 프론트 측의 편광판으로서 본 발명의 편광판을 이용하는 것이 바람직하고, 프론트 측 및 리어 측의 편광판으로서 본 발명의 편광판을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
이하에, 액정 표시 장치를 구성하는 액정 셀에 대하여 상세하게 설명한다.
<액정 셀>
액정 표시 장치에 이용되는 액정 셀은, VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Bend) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, 또는 TN(Twisted Nematic)인 것이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
TN 모드의 액정 셀에서는, 전압 무인가 시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수평 배향하고, 또한 60~120°로 비틀림 배향하고 있다. TN 모드의 액정 셀은, 컬러 TFT 액정 표시 장치로서 가장 많이 이용되고 있으며, 다수의 문헌에 기재가 있다.
VA 모드의 액정 셀에서는, 전압 무인가 시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수직으로 배향하고 있다. VA 모드의 액정 셀에는, (1) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가 시에 실질적으로 수직으로 배향시키고, 전압 인가 시에 실질적으로 수평으로 배향시키는 좁은 의미의 VA 모드의 액정 셀(일본 공개특허공보 평2-176625호 기재)에 더하여, (2) 시야각 확대를 위하여, VA 모드를 멀티 도메인화한(MVA 모드의) 액정 셀(SID97, Digest of tech. Papers(예고집) 28(1997) 845 기재), (3) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가 시에 실질적으로 수직 배향시키고, 전압 인가 시에 비틀림 멀티 도메인 배향시키는 모드(n-ASM 모드)의 액정 셀(일본 액정 토론회의 예고집 58~59(1998) 기재) 및 (4) SURVIVAL 모드의 액정 셀(LCD 인터내셔널 98로 발표)이 포함된다. 또, PVA(Patterned Vertical Alignment)형, 광배향형(Optical Alignment), 및 PSA(Polymer-Sustained Alignment) 중 어느 것이어도 된다. 이들 모드의 상세에 대해서는, 일본 공개특허공보 2006-215326호, 및 일본 공표특허공보 2008-538819호에 상세한 기재가 있다.
IPS 모드의 액정 셀은, 봉상 액정 분자가 기판에 대하여 실질적으로 평행하게 배향하고 있어, 기판면에 평행한 전계가 인가됨으로써 액정 분자가 평면적으로 응답한다. IPS 모드는 전계 무인가 상태에서 흑색 표시가 되며, 상하 한 쌍의 편광판의 흡수축은 직교하고 있다. 광학 보상 시트를 이용하여, 경사 방향에서의 흑색 표시 시의 누출광을 저감시켜, 시야각을 개량하는 방법이, 일본 공개특허공보 평10-54982호, 일본 공개특허공보 평11-202323호, 일본 공개특허공보 평9-292522호, 일본 공개특허공보 평11-133408호, 일본 공개특허공보 평11-305217호, 일본 공개특허공보 평10-307291호 등에 개시되어 있다.
〔유기 EL 표시 장치〕
본 발명의 화상 표시 장치의 일례인 유기 EL 표시 장치로서는, 예를 들면 시인 측으로부터, 본 발명의 편광판과, λ/4 기능을 갖는 판(이하, "λ/4판"이라고도 함)과, 유기 EL 표시 패널을 이 순서로 갖는 양태를 적합하게 들 수 있다.
여기에서, "λ/4 기능을 갖는 판"이란, 어느 특정 파장의 직선 편광을 원편광으로(또는 원편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 판을 말하고, 예를 들면 λ/4판이 단층 구조인 양태로서는, 구체적으로는, 연신 폴리머 필름이나, 지지체 상에 λ/4 기능을 갖는 광학 이방성층을 마련한 위상차 필름 등을 들 수 있으며, 또 λ/4판이 복층 구조인 양태로서는, 구체적으로는, λ/4판과 λ/2판을 적층하여 이루어지는 광대역 λ/4판을 들 수 있다.
또, 유기 EL 표시 패널은, 전극 간(음극 및 양극 간)에 유기 발광층(유기 일렉트로 루미네선스층)을 협지하여 이루어지는 유기 EL 소자를 이용하여 구성된 표시 패널이다. 유기 EL 표시 패널의 구성은 특별히 제한되지 않고, 공지의 구성이 채용된다.
[중합성 화합물]
본 발명의 중합성 화합물은, 상술한 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물이며, 상술한 본 발명의 광학 필름이 갖는 광학 이방성층에 있어서 설명한 중합성 화합물 (I)과 동일하다.
[모노아릴에스터의 제조 방법]
본 발명의 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터(이하, 간단히 "모노아릴에스터"라고도 약칭함)의 제조 방법은, 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드와 페놀계 화합물을, 페놀계 화합물의 몰 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 몰 당량의 비율을 1.5 이상 10 이하로 하여, 공액산의 산해리 상수 pKa가 7 이상 30 이하가 되는 염기의 존재하에서 반응시키는 반응 공정과, 상기 반응 공정에서 얻어지는 반응 생성물을 가수분해함으로써, 후술하는 식 (Ia) 또는 식 (IIa)로 나타나는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터를 얻는 가수분해 공정을 갖는 제조 방법이다.
여기에서, 본 발명의 모노아릴에스터의 제조 방법으로 얻어지는 "1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터"는, 상술한 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 또는 상술한 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물의 합성에 이용하는 중간 생성물로서 유용한 화합물이다.
〔반응 공정〕
본 발명의 모노아릴에스터의 제조 방법이 갖는 반응 공정은, 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드와 페놀계 화합물을 반응시키는 공정이다.
본 발명에 있어서는, 상기 반응 공정은, 페놀계 화합물의 몰 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 몰 당량의 비율을 1.5 이상 10 이하로 하여, 공액산의 산해리 상수 pKa가 7 이상 30 이하가 되는 염기의 존재하에서 행한다.
<출발 원료>
상기 반응 공정에서 이용하는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드로서는, 후술하는 식 (Ia) 또는 식 (IIa)로 나타나는 모노아릴에스터를 합성하는 관점에서, 트랜스-1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드를 이용한다.
한편, 상기 반응 공정에서 이용하는 페놀계 화합물로서는, 후술하는 식 (Ia) 또는 식 (IIa)로 나타나는 모노아릴에스터를 합성하는 관점에서, 하기 식 (Ib) 또는 하기 식 (IIb)로 나타나는 화합물을 이용한다.
[화학식 29]
여기에서, 상기 식 (Ib) 중, g는, 0~1의 정수를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, 용해성이 우수하고, 제조 적성이 향상되는 이유에서, g가 0인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (Ib) 중, X5는, 치환기를 나타내고, k는, 0~4의 정수를 나타낸다. k가 2~4의 정수인 경우, 복수의 X5는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
치환기로서는, 상술한 식 (I) 중의 Z1로 설명한 것과 마찬가지로, 예를 들면 알킬기, 알콕시기, 할로젠 원자 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ib) 중, Z1은, 치환기를 갖고 있어도 되는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기가 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 상술한 식 (I) 중의 Z1로 설명한 것과 동일하다.
또, 액정성을 발현하는 이유에서, 상기 식 (Ib) 중의 Z1이, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인 것이 바람직하고, 치환기를 갖고 있어도 되는 1,4-페닐렌기인 것이 보다 바람직하다.
또, 상기 식 (Ib) 중, L1은, 단결합, -O-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)2OC(=O)-, -C(=O)O(CH2)2-, -NH-, -N(CH3)-, -S-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -OC(=O)O-, -C(=O)N(R3)-, -N(R3)C(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -CH2C(=O)O-, -OC(=O)CH2-, -CH=CH-C(=O)O-, -OC(=O)-CH=CH-, -CH=N-, -N=CH-, 및 -N=N-으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타내고, R3은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, R3이 나타내는 알킬기 및 R3이 나타내는 아릴기로서는, 상술한 식 (I) 중의 L1로 설명한 것과 동일하다.
또, 용해성이 우수하고, 제조 적성이 향상되는 이유에서, 상기 식 (Ib) 중의 L1이, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (Ib) 중, Sp1은, 단결합, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 및 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, Sp1이 나타내는 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기(치환 전의 알킬렌기도 포함함)로서는, 상술한 식 (I) 중의 Sp1로 설명한 것과 동일하다.
또, 액정성을 발현하는 이유에서, 상기 식 (Ib) 중의 Sp1이, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기(연결기)인 것이 바람직하고, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기(연결기)인 것이 보다 바람직하며, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 또는 2개가 -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환되고, 또한 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개가 -O-로 치환된 기(연결기)인 것이 더 바람직하다.
또, 상기 식 (Ib) 중, R1은, 하기 식 (R-1)~(R-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 중합성기를 나타낸다. 하기 식 (R-1)~(R-5) 중, *는 Sp1과의 결합 위치를 나타낸다.
[화학식 30]
Figure pct00031
한편, 상기 식 (IIb) 중, h는, 0~1의 정수를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, 용해성이 우수하고, 제조 적성이 향상되는 이유에서, h가 0인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (IIb) 중, X6은, 치환기를 나타내고, p는, 0~4의 정수를 나타낸다. p가 2~4의 정수인 경우, 복수의 X6은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
치환기로서는, 상술한 식 (I) 중의 Z1로 설명한 것과 마찬가지로, 예를 들면 알킬기, 알콕시기, 할로젠 원자 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (IIb) 중, L5는, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-를 나타내고, A는, 탄소수 6 이상의 방향환, 또는 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환을 나타낸다.
본 발명에 있어서는, A가 나타내는 탄소수 6 이상의 방향환 및 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환으로서는, 상술한 식 (II) 중의 A로 설명한 것과 동일하다.
또, 상기 식 (IIb) 중, Sp3은, 단결합, 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)-, 혹은 -CO-로 치환된 2가의 연결기를 나타내고, Q는, 중합성기를 나타낸다.
본 발명에 있어서는, Sp3이 나타내는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기로서는, 상술한 식 (II) 중의 Sp3으로 설명한 것과 동일하다.
<반응 조건>
상기 반응 공정은, 상술한 바와 같이, 페놀계 화합물의 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 당량의 비율을 1.5 이상 10 이하로 하여, 공액산의 산해리 상수 pKa가 7 이상 30 이하가 되는 염기의 존재하에서 행한다.
여기에서, 산해리 상수 pKa란, 수용액 중에서의 pKa를 의미하고, 예를 들면 화학 편람(II)(개정 4판, 1993년, 일본 화학회 편, 마루젠 가부시키가이샤)에 기재된 것이며, 이 값이 낮을수록 산강도가 큰 것을 나타내고 있다. 수용액 중에서의 산해리 상수 pKa는, 구체적으로는, 무한 희석 수용액을 이용하여 25℃에서의 산해리 상수를 측정함으로써 실측할 수 있고, 또 하기 소프트웨어 패키지 1을 이용하여, 하메트의 치환기 상수 및 공지 문헌값의 데이터베이스에 근거한 값을, 계산에 의하여 구할 수도 있다. 본 명세서 중에 기재한 pKa의 값은, 모두 이 소프트웨어 패키지를 이용하여 계산에 의하여 구한 값을 나타내고 있다.
<소프트웨어 패키지 1>
Advanced Chemistry Development(ACD/Labs) Software V8.14 for Solaris(1994-2007ACD/Labs).
본 발명의 모노아릴에스터의 제조 방법에 있어서는, 상기 반응 공정을 거침으로써, 모노아릴에스터체의 생성이 우선되며, 다이아릴에스터체의 생성이 억제되어, 후술하는 가수분해 공정에 의하여 원하는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터를 효율적으로 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 반응 공정은, 페놀계 화합물의 몰 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 몰 당량의 비율을 1.6~3.0으로 하는 것이 바람직하고, 1.7~2.5로 하는 것이 보다 바람직하다.
또, 상기 반응 공정은, 공액산의 산해리 상수 pKa가 8 이상 20 이하가 되는 염기의 존재하에서 행하는 것이 바람직하고, 공액산의 산해리 상수 pKa가 9 이상 13 이하가 되는 염기의 존재하에서 행하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 염기로서는, 구체적으로는, 예를 들면 트라이에틸아민, N-에틸다이아이소프로필아민, N-메틸모폴린, 트라이뷰틸아민, N-메틸피페리딘, N-뷰틸다이메틸아민 등을 들 수 있다.
〔가수분해 공정〕
본 발명의 모노아릴에스터의 제조 방법이 갖는 가수분해 공정은, 상기 반응 공정에서 얻어지는 반응 생성물을 가수분해함으로써, 하기 식 (Ia) 또는 식 (IIa)로 나타나는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터를 얻는 공정이다.
[화학식 31]
Figure pct00032
여기에서, 상기 식 (Ia) 중의 R1, Sp1, Z1, L1, g, X5 및 k는 모두, 상술한 식 (Ib)에 있어서 설명한 것과 동일하다.
또, 상기 식 (IIa) 중의 Q, Sp3, A, L5, h, X6 및 p는 모두, 상술한 식 (IIb)에 있어서 설명한 것과 동일하다.
실시예
이하에 실시예에 근거하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 실시예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
〔중합성 화합물 (I-1)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-1)을 합성했다. 또한, 화합물 (I-1)은, 상술한 식 (I-1)로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 32]
Figure pct00033
<화합물 (I-1B)의 합성>
석신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸)(I-1A) 182g(839mmol), 아세트산 에틸 600mL, N,N-다이메틸아세트아마이드 150mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 680mg을 혼합하여, 내온을 5℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이온일 642mL(879mmol)를 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 5℃에서 1시간 교반한 후, 2-(4-하이드록시페닐)에탄올 111g(800mmol)의 N,N-다이메틸아세트아마이드 220mL 용액을 첨가했다. 그 후, 실온에서 12시간 교반한 후, 물 400mL를 첨가하여 분액을 행했다. 모은 유기층을 1N 염산수, 포화 중조수, 포화 식염수로 세정한 후, 무수 황산 나트륨으로 건조했다. 황산 나트륨을 여과 분리하고, 로터리 에바포레이터로 용매를 제거하여, 투명한 오일인 화합물 (I-1B)를 255g(758mmol) 얻었다(수율 95%).
얻어진 화합물 (I-1B)의 1H-NMR(nuclear magnetic resonance)을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 2.63(s, 4H), 2.85(t, 2H), 4.25(t, 2H), 4.28-4.40(m, 4H), 5.75(br s, 1H), 5.86(dd, 1H), 6.14(dd, 1H), 6.45(dd, 1H), 6.78-6.80(m, 2H), 7.02-7.10(m, 2H)
<화합물 (I-1C)의 합성>
1,4-트랜스-사이클로헥세인다이카복실산 305g(1.77mol), 메테인설폰산 클로라이드 74.2g(648mmol), 테트라하이드로퓨란 576mL, N,N-다이메틸아세트아마이드 576mL를, 실온에서 혼합했다. 얻어진 혼합물에 내온이 30℃ 이상으로 상승하지 않도록, 트라이에틸아민 72g(708mmol)을 적하하고, 그 후 실온에서 2시간 교반했다. 이 반응액에, 화합물 (I-1B) 198g(589mmol)과 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 12mg의 테트라하이드로퓨란 50mL 용액을 첨가했다. 그 후, N,N-다이메틸아미노피리딘 1.4g(11mmol)을 첨가한 후, 트라이에틸아민 72g(708mmol)을 내온이 30℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 그 후, 실온에서 12시간 교반한 후, 물 57mL를 첨가하고 반응을 정지했다. 얻어진 반응액을, 1.8wt% 중조수 5.7L 중에 적하하고, 석출한 고형분을 여과에 의하여 모았다. 얻어진 고형분을 1.6L의 메탄올과 혼합한 후, 물 1.9L를 첨가하여, 다시 석출한 고형분을 여과에 의하여 모았다. 얻어진 고형분을 건조시킨 후, 아세트산 에틸 1.6L에 용해시켰다. 얻어진 용액에 헥세인 1.9L를 천천히 첨가하여, 재결정을 행하고, 침전한 결정을 여과에 의하여 모음으로써 백색 고체 (I-1C) 202g을 얻었다(수율 70%). 얻어진 백색 고체 (I-1C)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
이때, 불순물로서 사이클로헥세인다이카복실산의 다이에스터체가 잔존하지만, 다음 공정에서 제거할 수 있기 때문에, 혼합물의 상태로 다음 공정에 사용했다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 1.40-1.73(m, 4H), 2.08-2.31(m, 4H), 2.31-2.45(m, 1H), 2.45-2.70(m, 1H), 2.63(m, 4H), 2.93(t, 2H), 4.29(t, 2H), 4.29-4.40(m, 4H), 5.86(dd, 1H), 6.15(dd, 1H), 6.44(dd, 1H), 6.95-7.05(m, 2H), 7.17-7.25(m, 2H)
<화합물 (I-1)의 합성>
화합물 (I-1C)(순도 74.15%) 67.44g, 아세트산 에틸 280ml, N,N-다이메틸아세트아마이드 75ml, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 300mg을 혼합하여, 내온을 0℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이온일 12.04g을 내온 0~5℃에서 적하했다. 5℃에서 60분간 교반한 후, 화합물 트라이메틸하이드로퀴논 6.38g, 아세트산 에틸 10ml의 용액을 내온 0~8℃에서 적하했다. 그 후, N,N-다이메틸아미노피리딘 1.54g을 첨가하고, N,N-다이아이소프로필에틸아민 26.14g을 내온 0~10℃에서 적하했다. 내온 15~20℃에서 4시간 교반한 후, 아세토나이트릴 200ml, 물 200ml, 농염산 21ml를 첨가하여 세정했다. 유기층을 포화 식염수 200ml로 세정, 분액하고, 계속해서 포화 식염수 100ml, 7.5wt% 중조수 10ml로 세정, 분액했다. 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조하여, 실리카젤(와코 젤 C-200) 19g을 첨가하고 60분간 교반했다. 황산 마그네슘 및 실리카젤을 여과 분리하여 용매를 감압 유거한 후, 메탄올을 이용하여 재결정을 행하여, 화합물 (I-1) 37.8g(수율 80%)을 얻었다.
얻어진 화합물 (I-1)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 8H), 1.62-1.76(m, 8H), 2.05(s, 3H), 2.06(s, 3H), 2.10(s, 3H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4sH), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 6.73(s, 1H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
<화합물 (I-1C)의 합성>
하기 스킴에 따라, 상기 화합물 (I-1)을 합성에 이용하는 상기 화합물 (I-1C)를 합성했다. 그 결과, 상술한 스킴과 비교하여, 불순물인 사이클로헥세인다이카복실산의 다이에스터체의 생성이 억제되는 것을 알 수 있었다.
[화학식 33]
Figure pct00034
구체적으로는, 화합물 (I-1B) 8.41g(25.0mmol), 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 60mg, 트랜스-1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드 9.41g(45.0mmol), 및 테트라하이드로퓨란(THF) 40ml를 혼합한 후, N-에틸다이아이소프로필아민(iPr2NEt)〔pKa값: 11〕3.88g(30.0mmol)을 5℃~10℃에서 30분 동안 적하했다.
이어서, 5℃~10℃에서 1시간 교반한 후, 탄산 나트륨수 20ml를, 30분 동안 적하하고, 30분간 교반했다.
이어서, 분액한 후, 유기층에 아세트산 에틸 18ml를 첨가하고, 탄산 나트륨수로 2회, 희염산수로 1회 세정했다. 용매를 감압 유거한 후, 에탄올/헵테인 혼합 용매를 이용하여 재결정을 행하여, 화합물 (I-1C) 10.89g(조수율(粗收率) 88.8%)를 얻었다. 고속 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography: HPLC)로, 정제한 화합물 I-1C를 이용하여 정량한 결과, 순도는 81.6%이며, 수율은 72.5%였다. 또, HPLC로부터, 화합물 I-1C/다이에스터체의 비는 91/9였다.
〔중합성 화합물 (I-2)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-2)를 합성했다. 또한, 화합물 (I-2)는, 상술한 식 (I-2)로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 34]
Figure pct00035
<화합물 (I-2A)의 합성>
메타크릴산 2-하이드록시에틸(I-2a) 40g(307mmol), 다이클로로메테인 300mL, N,N-다이메틸아미노피리딘 3.8g(30.7mmol), 무수 석신산 33.8g(338mmol), 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 200mg을 혼합하여, 내온을 40℃까지 가열했다. 12시간 교반한 후, 실온으로 냉각하여 물 300mL를 첨가하고 1시간 교반하여, 분액을 행했다. 모은 유기층을 1N 염산수, 포화 식염수로 세정한 후, 무수 황산 나트륨으로 건조했다. 황산 나트륨을 여과 분리하고, 로터리 에바포레이터로 용매를 제거하여, 투명한 오일인 화합물 (I-2A)를 64g(278mmol) 얻었다(수율 91%).
<화합물 (I-2B)의 합성>
화합물 (I-2A) 30g(130mmol), 아세트산 에틸 50mL, N,N-다이메틸아세트아마이드 15mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 100mg을 혼합하여, 내온을 5℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이온일 10.0mL(137mmol)를 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 5℃에서 1시간 교반한 후, 2-(4-하이드록시페닐)에탄올 18.0g(130mmol)의 N,N-다이메틸아세트아마이드 100mL 용액을 첨가했다. 그 후, 실온에서 12시간 교반한 후, 물 100mL를 첨가하여 분액을 행했다. 모은 유기층을 1N 염산수, 포화 중조수, 포화 식염수로 세정한 후, 무수 황산 나트륨으로 건조했다. 황산 나트륨을 여과 분리하고, 로터리 에바포레이터로 용매를 제거하여, 투명한 오일인 화합물 (I-2B)를 44.1g(126mmol) 얻었다(수율 97%).
<화합물 (I-2C)의 합성>
1,4-트랜스-사이클로헥세인다이카복실산 14.7g(85.6mol), 메테인설폰산 클로라이드 3.60g(31.4mmol), 테트라하이드로퓨란 28mL, N,N-다이메틸아세트아마이드 28mL를, 실온에서 혼합했다. 얻어진 혼합물에 내온이 30℃ 이상으로 상승하지 않도록, 트라이에틸아민 3.2g(31.6mmol)을 적하하고, 그 후 실온에서 2시간 교반했다. 이 반응액에, 화합물 (I-2B) 10g(28.5mmol)과 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 50mg의 테트라하이드로퓨란 10mL 용액을 첨가했다. 그 후, N,N-다이메틸아미노피리딘 171mg(1.4mmol)을 첨가한 후, 트라이에틸아민 3.2g(31.6mmol)을 내온이 30℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 그 후, 실온에서 12시간 교반한 후, 물 7mL를 첨가하여 반응을 정지했다. 얻어진 반응액을, 1.8wt% 중조수 275mL 중에 적하하고, 석출한 고형분을 여과에 의하여 모았다. 얻어진 고형분을 80mL의 메탄올과 혼합한 후, 물 92mL를 첨가하여, 다시 석출한 고형분을 여과에 의하여 모았다. 얻어진 고형분을 건조시킨 후, 아세트산 에틸 80mL에 용해시켰다. 얻어진 용액에 헥세인 92mL를 천천히 첨가하여, 재결정을 행하고, 침전한 결정을 여과에 의하여 모음으로써 백색 고체 (I-2C) 9.8g(19.4mmol)을 얻었다(수율 68%). 이때, 불순물로서 사이클로헥세인다이카복실산의 다이에스터체가 잔존하지만, 다음 공정에서 제거할 수 있기 때문에, 혼합물의 상태로 다음 공정에 사용했다.
<화합물 (I-2)의 합성>
화합물 (I-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-2C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (I-2)를 합성했다(수율 80%).
얻어진 화합물 (I-2)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 8H), 1.62-1.76(m, 8H), 1.95(s, 6H), 2.05(s, 3H), 2.06(s, 3H), 2.10(s, 3H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.59(s, 2H), 6.12(s, 2H), 6.73(s, 1H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
〔중합성 화합물 (I-3)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-3)을 합성했다. 또한, 화합물 (I-3)은, 상술한 식 (I-3)으로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 35]
Figure pct00036
<화합물 (I-3A)의 합성>
화합물 (I-2A)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-2a)를 화합물 (I-3a)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-2A)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-3A)를 합성했다(수율 92%).
<화합물 (I-3B)의 합성>
화합물 (I-1B)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1A)를 화합물 (I-3A)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1B)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-3B)를 합성했다(수율 94%).
<화합물 (I-3C)의 합성>
화합물 (I-1C)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1B)를 화합물 (I-3B)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1C)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-3C)를 합성했다(수율 70%).
<화합물 (I-3)의 합성>
화합물 (I-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-3C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (I-3)을 합성했다(수율 88%).
얻어진 화합물 (I-3)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 1.45-1.72(m, 8H), 1.72-1.80(m, 8H), 2.05(s, 3H), 2.06(s, 3H), 2.10(s, 3H), 2.10-2.30(m, 8H), 2.33-2.45(m, 2H), 2.47-2.65(m, 2H), 2.62(s, 8H), 2.93(t, 4H), 4.10-4.22(m, 8H), 4.30(t, 4H), 5.83(dd, 2H), 6.12(dd, 2H), 6.41(dd, 2H), 6.73(s, 1H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
〔중합성 화합물 (I-4)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-4)를 합성했다. 또한, 화합물 (I-4)는, 상술한 식 (I-4)로 나타나는 화합물과 상술한 식 (I-5)로 나타나는 화합물의 혼합물로서 얻어지는 화합물이다.
[화학식 36]
Figure pct00037
<화합물 (I-4A)의 합성>
화합물 (I-2A)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-2a)를 화합물 (I-4a)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-2A)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-4A)를 합성했다(수율 99%).
<화합물 (I-4B)의 합성>
화합물 (I-1B)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1A)를 화합물 (I-4A)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1B)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-4B)를 합성했다(수율 91%).
<화합물 (I-4C)의 합성>
화합물 (I-1C)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1B)를 화합물 (I-4B)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1C)와 동일한 방법으로, 화합물 (I-4C)를 합성했다(수율 67%).
<화합물 (I-4)의 합성>
화합물 (I-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-4C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (I-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (I-4)를 합성했다(수율 80%).
얻어진 화합물 (I-4)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 6H), 1.62-1.76(m, 8H), 2.05(s, 3H), 2.06(s, 3H), 2.10(s, 3H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 6.73(s, 1H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
〔중합성 화합물 (I-5)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-5)를 합성했다.
또한, 하기 스킴 중, 화합물 (I-5A)는, 상술한 중합성 화합물 (I-4)의 합성에 이용한 화합물 (I-4A)와 동일한 혼합물이다.
또, 화합물 (I-5)은, 상술한 식 (I-41)로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 37]
Figure pct00038
<화합물 (I-5)의 합성>
화합물 (I-5A)(74.54%) 5.10g(7.5mmol), 아세트산 에틸 21ml, N,N-다이메틸아세트아마이드 5ml, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 10.6mg을 혼합하여, 내온을 0℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이온일 0.94g(7.9mol)을 내온 0~5℃에서 적하했다. 5℃에서 60분간 교반한 후, 화합물 (I-5B)인 다이메틸하이드로퀴논 0.44g(3.2mmol), 테트라하이드로퓨란 5.6ml, 피리딘 1.45g(18.3mmol)의 용액을 내온 0~8℃에서 적하했다. 5℃에서 60분간 교반한 후, N,N-다이메틸아미노피리딘 39.2mg, N,N-다이아이소프로필에틸아민 2.07g(16.0mmol)을 내온 0~10℃에서 적하했다. 내온 15~20℃에서 1.5시간 교반한 후, 아세트산 에틸 5ml, 물 19ml, 농염산 1.6ml를 첨가하여 세정했다. 유기층을 15wt% 식염수 15ml로 세정, 분액하고, 계속해서 15wt% 식염수 15ml로 세정, 분액했다. 유기층에 무수 황산 마그네슘 1.56g을 첨가하여 30분 교반한 후, 실리카젤(와코 젤 C-200) 1.56g을 첨가하여 30분간 교반했다. 그 후, 활성탄을 0.5g 첨가하여 추가로 30분간 교반했다. 황산 마그네슘, 실리카젤, 및 활성탄을 여과 분리하여 용매를 감압 유거한 후, 메탄올 30ml를 이용하여 재결정을 행하여, 화합물 (I-5) 1.2g(수율 34.2%)을 얻었다.
얻어진 화합물 (I-5)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 1.26(m, 6H), 1.64-1.70(m, 8H), 2.09(s, 6H), 2.27-2.30(m, 8H), 2.57-2.63(m, 12H), 2.94(t, J=6.0Hz, 4H), 4.12-4.26(m, 4H), 4.29(t, J=6.0Hz, 4H), 5.17-5.30(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 6.86(s, 2H), 7.01(d, J=9.0Hz, 4H), 7.22(d, J=9.0Hz, 4H)
〔중합성 화합물 (I-6)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-6)을 합성했다.
또한, 하기 스킴 중, 화합물 (I-6A)는, 상술한 중합성 화합물 (I-4)의 합성에 이용한 화합물 (I-4A)와 동일한 혼합물이다.
또, 화합물 (I-6)은, 상술한 식 (I-43)으로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 38]
Figure pct00039
<화합물 (I-6)의 합성>
화합물 (I-6A)(74.54%) 9.78g(14.4mmol), 다이클로로메테인 15ml, 클로로폼 4ml, N,N-다이메틸아미노피리딘 44mg(0.36mmol), 1-(3-다이메틸아미노프로필)-3-에틸카보다이이미드 염산염 4.16g(21.7mmol)을 첨가하고 실온에서 10분 교반했다. 그 후, 화합물 (I-6B)인 테트라메틸하이드로퀴논 0.6g(3.61mmol)을 첨가하고, 추가로 5시간 교반했다. 얻어진 용액에 헥세인 50mL, 1 규정 염산 150mL를 첨가하여, 유기층을 세정 후, 분액했다. 유기층을 15% 식염수 100ml로 세정, 분액한 후, 추가로 유기층을 15% 식염수 100ml로 세정, 분액했다. 용매를 감압 유거하여, 아세트산 에틸 40ml, 무수 황산 마그네슘 1.56g을 첨가하여 30분 교반한 후, 실리카젤(와코 젤 C-200) 1.56g을 첨가하여 30분간 교반했다. 그 후, 황산 마그네슘 및 실리카젤을 여과 분리하여 용매를 감압 유거한 후, 메탄올 50ml를 이용하여 재결정을 행했다. 그 후, 실리카젤 칼럼(헥세인/아세트산 에틸=1/2)을 행하여, 화합물 (I-6) 1.3g(수율 31.6%)을 얻었다.
얻어진 화합물 (I-6)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 1.26(m, 6H), 1.64-1.70(m, 8H), 2.09(s, 12H), 2.27-2.30(m, 8H), 2.57-2.63(m, 12H), 2.94(t, J=6.0Hz, 4H), 4.12-4.26(m, 4H), 4.29(t, J=6.0Hz, 4H), 5.17-5.30(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 7.01(d, J=9.0Hz, 4H), 7.22(d, J=9.0Hz, 4H)
〔중합성 화합물 (I-7)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (I-7)을 합성했다. 또한, 화합물 (I-7)은, 상술한 식 (I-66)으로 나타나는 화합물과 동일한 화합물이다.
[화학식 39]
Figure pct00040
<화합물 (I-7A)의 합성>
화합물 (I-7A)는, 일본 공개특허공보 2010-031223호의 [0244]~[0246] 단락에 기재된 방법으로 합성했다.
<화합물 (I-7)의 합성>
화합물 (I-7A) 5.82g(14.4mmol), 다이클로로메테인 15ml, 클로로폼 4ml, N,N-다이메틸아미노피리딘 44mg(0.36mmol), 1-(3-다이메틸아미노프로필)-3-에틸카보다이이미드 염산염 4.16g(21.7mmol)을 첨가하고 실온에서 10분 교반했다. 그 후, 트라이메틸하이드로퀴논 0.6g(3.94mmol)을 첨가하고, 추가로 5시간 교반했다. 얻어진 용액에 헥세인 50mL, 1 규정 염산 150mL를 첨가하고, 유기층을 세정 후, 분액했다. 유기층을 15% 식염수 100ml로 세정, 분액한 후, 추가로 유기층을 15% 식염수 100ml로 세정, 분액했다. 용매를 감압 유거하여, 아세트산 에틸 40ml, 무수 황산 마그네슘 1.56g을 첨가하여 30분 교반한 후, 실리카젤(와코 젤 C-200) 1.56g을 첨가하여 30분간 교반했다. 그 후, 황산 마그네슘 및 실리카젤을 여과 분리하여 용매를 감압 유거한 후, 메탄올 50ml를 이용하여 재결정을 행했다. 그 후, 실리카젤 칼럼(헥세인/아세트산 에틸=1/2)을 행하여, 화합물 (I-7) 1.0g(수율 26.6%)을 얻었다.
얻어진 화합물 (I-7)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.43-1.54(m, 8H), 1.62-1.76(m, 16H), 2.06(s, 3H), 2.08(s, 3H), 2.15(s, 3H), 2.27(m, 4H), 3.97(t, 4H), 4.06(t, 4H), 5.59(d, 2H), 6.05(t, 2H), 6.27(d, 2H), 6.97(s, 1H), 6.88(d, 4H), 6.96(d, 4H)
〔중합성 화합물 (X-1)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-1)을 합성했다.
[화학식 40]
Figure pct00041
<화합물 (X-1)의 합성>
화합물 (I-1C)까지는 화합물 (I-1)과 동일하게 합성했다.
화합물 (I-1C)(순도 74.54%) 14.51g(0.021mol), 아세트산 에틸 62ml, N,N-다이메틸아세트아마이드 15ml, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 32.4mg을 혼합하여, 내온을 0℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이온일 2.66g(0.022mol)을 내온 0~5℃에서 적하했다. 5℃에서 60분간 교반한 후, 하이드로퀴논 1.0g(0.009mol), 아세트산 에틸 10ml의 용액을 내온 0~8℃에서 적하했다. 그 후, N,N-다이아이소프로필에틸아민 5.77g(0.045mol)을 내온 0~10℃에서 적하했다. 내온 15~20℃에서 4.5시간 교반한 후, 내온을 0℃까지 냉각했다. 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]-7-운데센 3.04g(0.020mol)을 내온 0~5℃에서 적하했다. 내온 15~20℃에서 1.3시간 교반한 후, 아세트산 에틸 150ml, 물 100ml, 농염산 10ml를 첨가하여 세정했다. 유기층을 포화 식염수 100ml로 세정, 분액하고, 계속해서 포화 식염수 100ml, 7.5wt% 중조수 50ml로 세정, 분액했다. 또한 포화 식염수 100ml로 세정한 후, 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조하고, 실리카젤(와코 젤 C-200) 10g을 첨가하고 60분간 교반했다. 황산 마그네슘 및 실리카젤을 여과 분리하여 용매를 감압 유거한 후, 메탄올 100ml를 이용하여 재결정을 행하여, 화합물 (X-1) 3.0g(수율 30.4%)을 얻었다.
얻어진 화합물 (X-1)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 8H), 1.62-1.76(m, 8H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 7.00-7.03(m, 4H), 7.10(s, 4H), 7.21-7.24(m, 4H)
〔중합성 화합물 (X-2)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-2)를 합성했다.
[화학식 41]
Figure pct00042
<화합물 (X-2)의 합성>
화합물 (I-2C)까지는 화합물 (I-2)와 동일하게 합성했다.
화합물 (X-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-2C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (X-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (X-2)를 합성했다(수율 80%).
얻어진 화합물 (X-2)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 8H), 1.62-1.76(m, 8H), 1.95(s, 6H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.59(s, 2H), 6.12(s, 2H), 7.00-7.03(m, 4H), 7.10(s, 4H), 7.21-7.24(m, 4H)
〔중합성 화합물 (X-3)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-3)을 합성했다.
[화학식 42]
Figure pct00043
<화합물 (X-3)의 합성>
화합물 (I-3C)까지는 화합물 (I-3)과 동일하게 합성했다.
화합물 (X-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-3C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (X-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (X-3)을 합성했다(수율 88%).
얻어진 화합물 (X-3)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 1.45-1.72(m, 8H), 1.72-1.80(m, 8H), 2.10-2.30(m, 8H), 2.33-2.45(m, 2H), 2.47-2.65(m, 2H), 2.62(s, 8H), 2.93(t, 4H), 4.10-4.22(m, 8H), 4.30(t, 4H), 5.83(dd, 2H), 6.12(dd, 2H), 6.41(dd, 2H), 7.00-7.03(m, 4H), 7.10(s, 4H), 7.21-7.24(m, 4H)
〔중합성 화합물 (X-4)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-4)를 합성했다.
[화학식 43]
Figure pct00044
<화합물 (X-4)의 합성>
화합물 (I-4C)까지는 화합물 (I-4)와 동일하게 합성했다.
화합물 (X-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-4C)로 변경한 것 이외에는 화합물 (X-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (X-4)를 합성했다(수율 80%).
얻어진 화합물 (X-4)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.26-1.30(m, 6H), 1.64-1.70(m, 8H), 2.27-2.30(m, 8H), 2.57-2.63(m, 12H), 2.94(t, J=6.0Hz, 4H), 4.12-4.26(m, 4H), 4.29(t, J=6.0Hz, 4H), 5.17-5.40(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 7.00-7.03(m, 4H), 7.10(s, 4H), 7.21-7.24(m, 4H)
〔중합성 화합물 (X-5)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-5)를 합성했다.
[화학식 44]
Figure pct00045
<화합물 (X-5)의 합성>
화합물 (X-1)의 합성법에 있어서의 하이드로퀴논을 메틸하이드로퀴논으로 변경한 것 이외에는 화합물 (X-1)과 동일한 방법으로 화합물 (X-5)를 얻었다(수율 68%).
얻어진 화합물 (X-5)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.32(m, 8H), 1.62-1.76(m, 8H), 2.18(s, 3H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.54-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 6.90-7.00(m, 3H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
〔중합성 화합물 (X-6)의 합성〕
하기 스킴에 따라, 화합물 (X-6)을 합성했다.
[화학식 45]
Figure pct00046
<화합물 (X-6)의 합성>
화합물 (I-4C)까지는 화합물 (I-4)와 동일하게 합성했다.
화합물 (X-1)의 합성법에 있어서의, 화합물 (I-1C)를 화합물 (I-4C)로 변경하고, 하이드로퀴논을 메틸하이드로퀴논으로 변경한 것 이외에는, 화합물 (X-1)과 동일한 방법으로, 화합물 (X-6)을 합성했다(수율 62%).
얻어진 화합물 (X-6)의 1H-NMR을 이하에 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)σ(ppm): 1.25-1.30(m, 6H), 1.60-1.75(m, 8H), 2.18(s, 3H), 2.21-2.37(m, 8H), 2.52-2.68(m, 12H), 2.94(t, 4H), 4.10-4.24(m, 4H), 4.29(t, 4H), 5.15-5.25(m, 2H), 5.82-5.88(m, 2H), 6.07-6.18(m, 2H), 6.38-6.46(m, 2H), 6.90-7.00(m, 3H), 7.01(d, 4H), 7.23(d, 4H)
[실시예 1]
<광배향막 P-1의 형성>
일본 공개특허공보 2001-141926호의 실시예 1에 따라, 연신한 폴리바이닐알코올 필름에 아이오딘을 흡착시킴으로써 제작한 막두께 20μm의 편광자 1의 편측의 면에, 일본 공개특허공보 2012-155308호의 실시예 3의 기재를 참고로 제작한 광배향용 도포액 1을 2번째 바를 이용하여 도포했다.
도포 후, 건조에 의하여 용제를 제거하여, 광이성화 조성물층 1을 형성했다.
얻어진 광이성화 조성물층 1을 편광 자외선 조사(500mJ/cm2, 750W 초고압 수은 램프 사용)함으로써, 광배향막 P-1을 형성했다.
<광학 이방성층 1의 형성>
광배향막 P-1 상에, 하기 조성의 광학 이방성층용 도포액 1을 스핀 코트법에 따라 도포하여, 액정 조성물층 1을 형성했다.
형성한 액정 조성물층 1을 핫플레이트 상에서 일단 네마틱상(Ne상)까지 가열한 후, 60℃로 냉각함으로써, 스멕틱 A상(SmA상)으로 배향을 안정화시켰다.
그 후, 60℃인 상태로 자외선 조사에 의하여 배향을 고정화하고 광학 이방성층을 형성하여, 광학 필름을 제작했다.
------------------------------------------------------------------
광학 이방성층용 도포액 1
------------------------------------------------------------------
·하기 액정성 화합물 L-1 43.75질량부
·하기 액정성 화합물 L-2 43.75질량부
·상기 중합성 화합물 (I-1) 12.50질량부
·하기 중합 개시제 S-1(옥심형) 3.00질량부
·레벨링제(하기 화합물 T-1) 0.20질량부
·메틸에틸케톤 219.30질량부
------------------------------------------------------------------
[화학식 46]
Figure pct00047
[실시예 2]
실시예 1에서 사용한 중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (I-2)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
[실시예 3]
실시예 1에서 사용한 중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (I-3)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
[실시예 4]
실시예 1에서 사용한 중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (I-4)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
[실시예 5]
실시예 1에서 사용한 중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (I-5)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
[실시예 6]
실시예 1에서 사용한 중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (I-6)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
[실시예 7]
실시예 1에 있어서, 광학 이방성층용 도포액 1 대신에, 하기 조성의 광학 이방성층용 도포액 2를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
-------------------------------------------------------------------
광학 이방성층용 도포액 2
-------------------------------------------------------------------
·하기 액정성 화합물 L-6 87.50질량부
·상기 중합성 화합물 (I-7) 12.50질량부
·상기 중합 개시제 S-1(옥심형) 3.00질량부
·레벨링제(상기 화합물 T-1) 0.20질량부
·메틸에틸케톤 219.30질량부
-------------------------------------------------------------------
[화학식 47]
Figure pct00048
[실시예 8]
실시예 1에 있어서, 광학 이방성층용 도포액 1 대신에, 하기 조성의 광학 이방성층용 도포액 3을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
-------------------------------------------------------------------
광학 이방성층용 도포액 3
-------------------------------------------------------------------
·하기 액정성 화합물 L-7 87.50질량부
·상기 중합성 화합물 (I-7) 12.50질량부
·상기 중합 개시제 S-1(옥심형) 3.00질량부
·레벨링제(상기 화합물 T-1) 0.20질량부
·메틸에틸케톤 219.30질량부
-------------------------------------------------------------------
[화학식 48]
Figure pct00049
[비교예 1]
중합성 화합물 (I-1)을 사용하지 않고, 액정성 화합물 L-1 및 액정성 화합물 L-2의 사용량을 각각 50.0질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 2]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-1)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 3]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-2)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 4]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-3)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 5]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-4)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 6]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-5)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 7]
중합성 화합물 (I-1) 대신에, 중합성 화합물 (X-6)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 8]
중합성 화합물 (I-7)을 사용하지 않고, 액정성 화합물 L-6의 사용량을 100질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
[비교예 9]
중합성 화합물 (I-7)을 사용하지 않고, 액정성 화합물 L-7의 사용량을 100질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 8과 동일한 방법으로, 광학 필름을 제작했다.
상술한 각 실시예 및 비교예에서 제작한 각 광학 필름을 50℃의 온수 중에 30분 이상 침지하여, 연화된 편광자 1을 제거하고 광학 이방성층을 단리했다.
각 광학 이방성층에 대하여, Axo Scan(0PMF-1, Axometrics사제)을 이용하여, 파장 450nm와 550nm의 면내 리타데이션을 측정하여, Re(450)/Re(550)을 산출했다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
<내구성>
상술한 각 실시예 및 비교예에서 제작한 각 광학 필름에 대하여, 유리판 상에 광학 이방성층 측을 유리 측으로 하여 점착제를 통하여 첩합했다.
Axo Scan(0PMF-1, Axometrics사제)을 이용하여, 리타데이션값의 내구성을 하기의 지표로 평가했다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 시험 조건은, 하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 60℃ 상대 습도 90%의 환경하에 1000시간 방치하는 시험과, 85℃ 상대 습도 85%의 환경하에 120시간 방치하는 시험을 행했다. 또, 85℃ 상대 습도 85%의 환경하에 1000시간 방치하는 시험에 있어서 "A"라고 평가되면, 내구성은 양호하다고 판단할 수 있다.
A: 초기의 위상차값에 대한 시험 후의 값의 변화량이 초기의 값의 5% 미만
B: 초기의 위상차값에 대한 시험 후의 값의 변화량이 초기의 값의 5% 이상 10% 미만
C: 초기의 위상차값에 대한 시험 후의 값의 변화량이 초기의 값의 10% 이상
[표 1]
Figure pct00050
표 1에 나타내는 결과로부터, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물을 이용하지 않는 경우는, 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물을 이용한 경우이더라도, 내구성이 뒤떨어지는 것을 알 수 있었다(비교예 1, 8 및 9).
또, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 대신에, 상기 식 (I) 중의 Ar1의 구조만 상이한 다른 중합성 화합물을 이용한 경우에는, 비교예 1보다 내구성은 약간 개선되지만, 불충분하다는 것을 알 수 있었다(비교예 2~7).
이에 대하여, 상기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물 및 상기 식 (II)로 나타나는 액정성 화합물을 이용한 경우에는, 모두 내구성이 양호해지는 것을 알 수 있었다(실시예 1~8).
10 광학 필름
12 광학 이방성층
14 배향막
16 지지체
18 하드 코트층

Claims (20)

  1. 적어도 광학 이방성층을 갖는 광학 필름으로서,
    상기 광학 이방성층이, 하기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물과, 하기 식 (II)로 나타나고, 또한 하기 식 (I)에 해당하지 않는 액정성 화합물과, 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 층인, 광학 필름.
    [화학식 1]
    Figure pct00051

    여기에서, 상기 식 (I) 중, m 및 n은, 각각 독립적으로 0~2의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 2~4의 정수를 나타낸다.
    또, Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 되는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타내고, m이 2인 경우의 복수의 Z1은, 각각 동일해도 되고 달라도 되며, n이 2인 경우의 복수의 Z2는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다. 단, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
    또, L1, L2, L3 및 L4는, 각각 독립적으로 단결합, -O-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)2OC(=O)-, -C(=O)O(CH2)2-, -NH-, -N(CH3)-, -S-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -OC(=O)O-, -C(=O)N(R3)-, -N(R3)C(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -CH2C(=O)O-, -OC(=O)CH2-, -CH=CH-C(=O)O-, -OC(=O)-CH=CH-, -CH=N-, -N=CH-, 및 -N=N-으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타내고, R3은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다. m이 2인 경우의 복수의 L1은, 각각 동일해도 되고 달라도 되며, n이 2인 경우의 복수의 L4는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
    또, Sp1 및 Sp2는, 각각 독립적으로 단결합, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 및 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타낸다.
    또, R1 및 R2는, 각각 독립적으로 하기 식 (R-1)~(R-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 중합성기를 나타낸다.
    또, Ar1은, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-4)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방향환을 나타낸다.
    [화학식 2]
    Figure pct00052

    여기에서, 상기 식 (R-1)~(R-5) 중, *는 Sp1 또는 Sp2와의 결합 위치를 나타낸다.
    또, 상기 식 (Ar-1)~(Ar-4) 중, X1, X2, X3 및 X4는, 각각 독립적으로 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기, 할로젠 원자, 사이아노기, 나이트로기, -CO2R4, -NR5R6 또는 SR5를 나타내고, R4, R5 및 R6은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내며, *1은 L2와의 결합 위치를 나타내고, *2는 L3과의 결합 위치를 나타낸다.
    [화학식 3]
    Figure pct00053

    여기에서, 상기 식 (II) 중, Ar2는, s가의 방향족기를 나타낸다.
    또, L5는, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-를 나타내고, A는, 탄소수 6 이상의 방향환, 또는 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환을 나타낸다.
    또, Sp3은, 단결합, 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)-, 혹은 -CO-로 치환된 2가의 연결기를 나타내며, Q는, 중합성기를 나타낸다.
    r은 0~2의 정수를 나타내고, s는 1 또는 2의 정수를 나타내며, r 또는 s의 수에 따라 복수가 되는 L5, A, Sp3 및 Q는 모두, 서로 동일해도 되고 달라도 된다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 이방성층이, 하기 식 (1)을 충족시키는, 광학 필름.
    0.75<Re(450)/Re(550)<1.00 ···(1)
    여기에서, 식 (1) 중, Re(450)은, 상기 광학 이방성층의 파장 450nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타내고, Re(550)은, 상기 광학 이방성층의 파장 550nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타낸다.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 액정성 화합물이, 역파장 분산성을 나타내는 액정성 화합물인, 광학 필름.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 m 및 n이 모두 1인, 광학 필름.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인, 광학 필름.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 L1, L2, L3 및 L4가, 모두 -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인, 광학 필름.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Sp1 및 Sp2가, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로부터 선택되는 연결기인, 광학 필름.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 R1 및 R2가, 상기 식 (R-1)로 나타나는 아크릴로일기, 또는 상기 식 (R-1)로 나타나는 메타크릴로일기인, 광학 필름.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Ar1이, 상기 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인, 광학 필름.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합 개시제가 옥심형의 중합 개시제인, 광학 필름.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름과 편광자를 갖는, 편광판.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름, 또는 청구항 11에 기재된 편광판을 갖는, 화상 표시 장치.
  13. 하기 식 (I)로 나타나는 중합성 화합물.
    [화학식 4]
    Figure pct00054

    여기에서, 상기 식 (I) 중, m 및 n은, 각각 독립적으로 0~2의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 2~4의 정수를 나타낸다.
    또, Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 되는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타내고, m이 2인 경우의 복수의 Z1은, 각각 동일해도 되고 달라도 되며, n이 2인 경우의 복수의 Z2는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다. 단, Z1 및 Z2 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
    또, L1, L2, L3 및 L4는, 각각 독립적으로 단결합, -O-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)2OC(=O)-, -C(=O)O(CH2)2-, -NH-, -N(CH3)-, -S-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -OC(=O)O-, -C(=O)N(R3)-, -N(R3)C(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -CH2C(=O)O-, -OC(=O)CH2-, -CH=CH-C(=O)O-, -OC(=O)-CH=CH-, -CH=N-, -N=CH-, 및 -N=N-으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타내고, R3은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다. m이 2인 경우의 복수의 L1은, 각각 동일해도 되고 달라도 되며, n이 2인 경우의 복수의 L4는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
    또, Sp1 및 Sp2는, 각각 독립적으로 단결합, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 및 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타낸다.
    또, R1 및 R2는, 각각 독립적으로 하기 식 (R-1)~(R-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 중합성기를 나타낸다.
    또, Ar1은, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-4)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방향환을 나타낸다.
    [화학식 5]
    Figure pct00055

    여기에서, 상기 식 (R-1)~(R-5) 중, *는 Sp1 또는 Sp2와의 결합 위치를 나타낸다.
    또, 상기 식 (Ar-1)~(Ar-4) 중, X1, X2, X3 및 X4는, 각각 독립적으로 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화 수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화 수소기, 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화 수소기, 할로젠 원자, 사이아노기, 나이트로기, -CO2R4, -NR5R6 또는 SR5를 나타내고, R4, R5 및 R6은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내며, *1은 L2와의 결합 위치를 나타내고, *2는 L3과의 결합 위치를 나타낸다.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 m 및 n이 모두 1인, 중합성 화합물.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Z1 및 Z2가, 모두 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기인, 중합성 화합물.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 L1, L2, L3 및 L4가, 모두 -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-인, 중합성 화합물.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Sp1 및 Sp2가, 탄소수 5~15의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로부터 선택되는 연결기인, 중합성 화합물.
  18. 청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 R1 및 R2가, 상기 식 (R-1)로 나타나는 아크릴로일기, 또는 상기 식 (R-1)로 나타나는 메타크릴로일기인, 중합성 화합물.
  19. 청구항 13 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식 (I) 중의 Ar1이, 상기 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인, 중합성 화합물.
  20. 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드와 페놀계 화합물을, 페놀계 화합물의 몰 당량에 대한 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 다이클로라이드의 몰 당량의 비율을 1.5 이상 10 이하로 하여, 공액산의 산해리 상수 pKa가 7 이상 30 이하가 되는 염기의 존재하에서 반응시키는 반응 공정과,
    상기 반응 공정에서 얻어지는 반응 생성물을 가수분해함으로써, 하기 식 (Ia) 또는 (IIa)로 나타나는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터를 얻는 가수분해 공정을 갖는 1,4-사이클로헥세인다이카복실산 모노아릴에스터의 제조 방법.
    [화학식 6]
    Figure pct00056

    여기에서, 상기 식 (Ia) 중, g는, 0~1의 정수를 나타낸다.
    또, X5는, 치환기를 나타내고, k는, 0~4의 정수를 나타낸다. k가 2~4의 정수인 경우, 복수의 X5는, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
    또, Z1은, 치환기를 갖고 있어도 되는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 아릴렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
    또, L1은, 단결합, -O-, -CH2O-, -OCH2-, -(CH2)2OC(=O)-, -C(=O)O(CH2)2-, -NH-, -N(CH3)-, -S-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -OC(=O)O-, -C(=O)N(R3)-, -N(R3)C(=O)-, -C(=O)S-, -SC(=O)-, -CH2C(=O)O-, -OC(=O)CH2-, -CH=CH-C(=O)O-, -OC(=O)-CH=CH-, -CH=N-, -N=CH-, 및 -N=N-으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타내고, R3은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.
    또, Sp1은, 단결합, 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 및 탄소수 1~20의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -C(=O)-, -OC(=O)- 또는 -C(=O)O-로 치환된 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 연결기를 나타낸다.
    또, R1은, 하기 식 (R-1)~(R-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 중합성기를 나타낸다. 하기 식 (R-1)~(R-5) 중, *는 Sp1과의 결합 위치를 나타낸다.
    [화학식 7]
    Figure pct00057

    여기에서, 상기 식 (IIa) 중, h는, 0~1의 정수를 나타낸다.
    또, X6은, 치환기를 나타내고, p는, 0~4의 정수를 나타낸다. p가 2~4의 정수인 경우, 복수의 X6은, 각각 동일해도 되고 달라도 된다.
    또, L5는, 단결합, -COO-, 또는 -OCO-를 나타내고, A는, 탄소수 6 이상의 방향환, 또는 탄소수 6 이상의 사이클로알킬렌환을 나타낸다.
    또, Sp3은, 단결합, 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)-, 혹은 -CO-로 치환된 2가의 연결기를 나타내고, Q는, 중합성기를 나타낸다.
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