KR20200105898A - 중합성 액정 조성물, 광학 이방성막, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 용해 후의 안정성이 우수하여, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있는 중합성 액정 조성물, 광학 이방성막, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 중합성 액정 조성물은, 하기 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물과, 하기 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물을 함유하는, 중합성 액정 조성물이다.
L1-SP1-D3-G3-G1-D1-Ar-D2-G2-G4-D4-SP2-L2 …(1)
L1-SP1-D3-A3-A1-D1-Ar-D2-A2-A4-D4-SP2-L2 …(2)
L1-SP1-D3-G3-G1-D1-Ar-D2-G2-G4-D4-SP2-L2 …(1)
L1-SP1-D3-A3-A1-D1-Ar-D2-A2-A4-D4-SP2-L2 …(2)
Description
본 발명은, 중합성 액정 조성물, 광학 이방성막, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
역파장 분산성을 나타내는 중합성 화합물은, 넓은 파장 범위에서의 정확한 광선 파장의 변환이 가능해지는 것, 및 높은 굴절률을 갖기 때문에 위상차 필름을 박막화할 수 있는 것 등의 특징을 갖고 있기 때문에, 활발히 연구되고 있다.
또, 역파장 분산성을 나타내는 중합성 화합물로서는, 일반적으로 T형의 분자 설계 지침이 채택되고 있으며, 분자 장축의 파장을 단파장화하고, 분자 중앙에 위치하는 단축의 파장을 장파장화할 것이 요구되고 있다.
그 때문에, 분자 중앙에 위치하는 단축의 골격(이하, "역파장 분산 발현부"라고도 함)과, 분자 장축의 연결에는, 흡수 파장이 없는 사이클로알킬렌 골격을 이용하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3 참조).
본 발명자들은, 특허문헌 1~3에 기재된 역파장 분산성을 나타내는 중합성 화합물에 대하여 검토한바, 중합성 화합물의 종류에 따라서는, 용해 후의 안정성이 뒤떨어지는 경우가 있어, 그 결과, 면상(面狀)이 양호한 광학 이방성막을 제작하는 것이 곤란해지는 경우가 있는 것을 명확히 했다.
따라서, 본 발명은, 용해 후의 안정성이 우수하여, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있는 중합성 액정 조성물, 광학 이방성막, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 역파장 분산성을 나타내는 중합성 화합물로서, 분자 장축(측쇄)에 포함되는 환 구조의 일부가 상이한 2종의 중합성 액정 화합물을 병용한 중합성 액정 조성물이, 용해 후의 안정성이 우수하여, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 이하의 구성에 의하여 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 알아냈다.
[1] 후술하는 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물과, 후술하는 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물을 함유하는, 중합성 액정 조성물.
[2] 후술하는 식 (1) 및 (2) 중의 D1 및 D2가, 모두, -CO-O-*이고, *는, Ar과의 결합 위치를 나타내는, [1]에 기재된 중합성 액정 조성물.
[3] 후술하는 식 (1) 및 (2) 중의 D3 및 D4가, 모두, -CO-O-*이고, *는, SP1 또는 SP2와의 결합 위치를 나타내는, [1] 또는 [2]에 기재된 중합성 액정 조성물.
[4] 후술하는 식 (1) 및 (2) 중의 L1 및 L2가, 모두, 중합성기를 나타내는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 중합성 액정 조성물.
[5] 후술하는 식 (2) 중의 A1 및 A3이, 어느 일방이 사이클로헥세인환을 나타내고, 타방이 벤젠환을 나타내는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 중합성 액정 조성물.
[6] 후술하는 식 (2) 중의 A2 및 A4가, 모두, 사이클로헥세인환을 나타내는, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 중합성 액정 조성물.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 광학 이방성막.
[8] [7]에 기재된 광학 이방성막을 갖는 광학 필름.
[9] [8]에 기재된 광학 필름과, 편광자를 갖는, 편광판.
[10] [8]에 기재된 광학 필름, 또는 [9]에 기재된 편광판을 갖는, 화상 표시 장치.
본 발명에 의하면, 용해 후의 안정성이 우수하여, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있는 중합성 액정 조성물, 광학 이방성막, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치를 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.
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.
또, 본 명세서에 있어서, 표기되는 2가의 기(예를 들면, -O-CO-)의 결합 방향은, 결합 위치를 명기하고 있는 경우를 제외하고, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 후술하는 식 (1) 중의 D1이 -CO-O-인 경우, Ar 측에 결합하고 있는 위치를 *1, G1 측에 결합하고 있는 위치를 *2로 하면, D1은, *1-CO-O-*2여도 되고, *1-O-CO-*2여도 된다.
[중합성 액정 조성물]
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 하기 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물(이하, "중합성 액정 화합물 (1)"이라고도 약기함)과, 하기 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물(이하, "중합성 액정 화합물 (2)"이라고도 약기함)을 함유하는 중합성 액정 조성물이다.
L1-SP1-D3-G3-G1-D1-Ar-D2-G2-G4-D4-SP2-L2
…(1)
L1-SP1-D3-A3-A1-D1-Ar-D2-A2-A4-D4-SP2-L2
…(2)
본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 측쇄에 포함되는 환 구조의 일부가 상이한, 중합성 액정 화합물 (1) 및 중합성 액정 화합물 (2)를 병용한 중합성 액정 조성물이, 용해 후의 안정성이 우수하여, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있다.
이것은, 상세하게는 명확하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.
즉, 후술하는 비교예 1~3의 결과로부터, 중합성 액정 화합물 (1)을 단독으로 배합하면, 용해 후의 안정성이 뒤떨어지는 것을 알 수 있다. 이것은, 중합성 액정 화합물 (1)은, 단독으로는 결정성이 높고, 용해성이 낮은 결정 구조를 채택하는 화합물이기 때문이라고 생각된다.
그 때문에, 중합성 액정 화합물 (1)과 함께, 중합성 액정 화합물 (2)를 배합한 중합성 액정 조성물은, 서로 구조가 유사하여, 중합성 액정 화합물 (1)을 패킹해 나갈 때에, 중합성 액정 화합물 (2)가 혼입되어, 패킹이 저해되기 때문에, 용해 후의 안정성이 개선되고, 그 결과, 양호한 면상의 광학 이방성막을 형성할 수 있었다고 생각된다.
이하, 본 발명의 중합성 액정 조성물의 각 성분에 대하여 상세하게 설명한다.
〔중합성 액정 화합물 (1)〕
본 발명의 중합성 액정 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물 (1)은, 하기 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물이다.
L1-SP1-D3-G3-G1-D1-Ar-D2-G2-G4-D4-SP2-L2
…(1)
상기 식 (1) 중, G1, G2, G3 및 G4는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 되는 사이클로헥세인환을 나타낸다.
또, 상기 식 (1) 중, D1, D2, D3 및 D4는, 각각 독립적으로, 단결합, 또는 -CO-, -O-, -S-, -C(=S)-, -CR1R2-, -CR3=CR4-, -NR5-, 혹은 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어지는 2가의 연결기를 나타내고, R1~R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
또, 상기 식 (1) 중, SP1 및 SP2는, 각각 독립적으로, 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, 치환기를 나타낸다.
또, 상기 식 (1) 중, L1 및 L2는, 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L1 및 L2 중 적어도 일방은 중합성기를 나타낸다. 단, Ar이, 하기 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인 경우는, L1 및 L2와 하기 식 (Ar-3) 중의 L3 및 L4 중 적어도 1개가 중합성기를 나타낸다.
상기 식 (1) 중, G1, G2, G3 및 G4가 나타내는 사이클로헥세인환은, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기인 것이 바람직하다.
또, 상기 식 (1) 중, G1, G2, G3 및 G4가 나타내는 사이클로헥세인환이 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 후술하는 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (1) 중, D1, D2, D3 및 D4가 나타내는 2가의 연결기로서는, 예를 들면 -CO-O-, -C(=S)O-, -CR1R2-, -CR1R2-CR1R2-, -O-CR1R2-, -CR1R2-O-CR1R2-, -CO-O-CR1R2-, -O-CO-CR1R2-, -CR1R2-O-CO-CR1R2-, -CR1R2-CO-O-CR1R2-, -NR5-CR1R2-, 및 -CO-NR5- 등을 들 수 있다. R1, R2 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
이들 중, 합성하기 쉽고, 또 액정성이 발현되기 쉬운 이유에서, 상기 식 (1) 중의 D1 및 D2가, 모두, -CO-O-*인 것이 바람직하다. 또한, *는 Ar과의 결합 위치를 나타낸다.
또, 동일한 이유에서, 상기 식 (1) 중의 D3 및 D4가, 모두, -O-, -CO-O-*, -CO-NR5-*인 것이 바람직하고, -CO-O-*인 것이 보다 바람직하다. 또한, *는 SP1 또는 SP2와의 결합 위치를 나타낸다.
상기 식 (1) 중, SP1 및 SP2가 나타내는 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기로서는, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 뷰틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 메틸헥실렌기, 헵틸렌기 등을 적합하게 들 수 있다. 또한, SP1 및 SP2는, 상술한 바와 같이, 탄소수 1~12의 직쇄상 혹은 분기상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2- 중 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)-, 혹은 -CO-로 치환된 2가의 연결기여도 되고, Q로 나타나는 치환기로서는, 후술하는 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (1) 중, L1 및 L2가 나타내는 1가의 유기기로서는, 예를 들면 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 알킬기는, 직쇄상, 분기상 또는 환상이어도 되지만, 직쇄상이 바람직하다. 알킬기의 탄소수는, 1~30이 바람직하고, 1~20이 보다 바람직하며, 1~10이 더 바람직하다. 또, 아릴기는, 단환이어도 되고 다환이어도 되지만 단환이 바람직하다. 아릴기의 탄소수는, 6~25가 바람직하고, 6~10이 보다 바람직하다. 또, 헤테로아릴기는, 단환이어도 되고 다환이어도 된다. 헤테로아릴기를 구성하는 헤테로 원자의 수는 1~3이 바람직하다. 헤테로아릴기를 구성하는 헤테로 원자는, 질소 원자, 황 원자, 산소 원자가 바람직하다. 헤테로아릴기의 탄소수는 6~18이 바람직하고, 6~12가 보다 바람직하다. 또, 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 무치환이어도 되고, 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로서는, 후술하는 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (1) 중, L1 및 L2 중 적어도 일방이 나타내는 중합성기는, 특별히 한정되지 않지만, 라디칼 중합 또는 양이온 중합 가능한 중합성기가 바람직하다.
라디칼 중합성기로서는, 일반적으로 알려져 있는 라디칼 중합성기를 이용할 수 있으며, 적합한 것으로서, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 들 수 있다. 이 경우, 중합 속도는 아크릴로일기가 일반적으로 빠른 것이 알려져 있으며, 생산성 향상의 관점에서 아크릴로일기가 바람직하지만, 메타크릴로일기도 중합성기로서 동일하게 사용할 수 있다.
양이온 중합성기로서는, 일반적으로 알려져 있는 양이온 중합성을 이용할 수 있으며, 구체적으로는, 지환식 에터기, 환상 아세탈기, 환상 락톤기, 환상 싸이오에터기, 스파이로오쏘에스터기, 및 바이닐옥시기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 지환식 에터기, 또는 바이닐옥시기가 적합하고, 에폭시기, 옥세탄일기, 또는 바이닐옥시기가 특히 바람직하다.
특히 바람직한 중합성기의 예로서는 하기를 들 수 있다.
[화학식 1]
상기 식 (1) 중, L1 및 L2로서는, 가교 후의 막 강도가 향상되는 이유에서, 모두 중합성기인 것이 바람직하고, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기인 것이 보다 바람직하다.
한편, 상기 식 (1) 중, Ar은, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방향환을 나타낸다. 또한, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-5) 중, *는, 상기 식 (1) 중의 D1 또는 D2와의 결합 위치를 나타낸다.
[화학식 2]
여기에서, 상기 식 (Ar-1) 중, Q1은, N 또는 CH를 나타내고, Q2는, -S-, -O-, 또는 -N(R6)-을 나타내며, R6은, 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.
R6이 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, 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, 탄소수 1~4의 알킬기인 것이 더 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기인 것이 특히 바람직하다.
알콕시기로서는, 예를 들면 탄소수 1~18의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1~8의 알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, n-뷰톡시기, 메톡시 에톡시기 등)가 보다 바람직하며, 탄소수 1~4의 알콕시기인 것이 더 바람직하고, 메톡시기 또는 에톡시기인 것이 특히 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.
또, 상기 식 (Ar-1)~(Ar-5) 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, -OR7, -NR8R9, 또는 -SR10을 나타내고, R7~R10은, 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, R7~R10이 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 (Ar-2) 및 (Ar-3) 중, A3 및 A4는, 각각 독립적으로, -O-, -N(R11)-, -S-, 및 -CO-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, R11은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
R11이 나타내는 치환기로서는, 상기 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ar-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, 구체적으로는, 예를 들면 알킬기, 알콕시기, 알킬 치환 알콕시기, 환상 알킬기, 아릴기(예를 들면, 페닐기, 나프틸기 등), 사이아노기, 아미노기, 나이트로기, 알킬카보닐기, 설포기, 수산기 등을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ar-3) 중, D5 및 D6은, 각각 독립적으로, 단결합, 또는 -CO-, -O-, -S-, -C(=S)-, -CR1R2-, -CR3=CR4-, -NR5-, 혹은 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어지는 2가의 연결기를 나타내고, R1~R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
여기에서, 2가의 연결기로서는, 상기 식 (1) 중의 D1~D4에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ar-3) 중, SP3 및 SP4는, 각각 독립적으로, 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, 치환기를 나타낸다. 치환기로서는, 상기 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ar-3) 중, L3 및 L4는, 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L3 및 L4와 상기 식 (1) 중의 L1 및 L2 중 적어도 1개가 중합성기를 나타낸다.
1가의 유기기로서는, 상기 식 (1) 중의 L1 및 L2에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또, 중합성기로서는, 상기 식 (1) 중의 L1 및 L2에 있어서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또, 상기 식 (Ar-4)~(Ar-5) 중, Ax는, 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 방향환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다.
또, 상기 식 (Ar-4)~(Ar-5) 중, Ay는, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 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 2(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 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물로서는, 구체적으로는, 예를 들면 하기 식 (I-1)~(I-8), (II-n), (III-n) 및 (IV-1)~(IV-5) 중 어느 하나로 나타나는 코어(*-Ar-*)와 하기 식 (M-101)~(M-105) 중 어느 하나로 나타나는 측쇄(L1-SP1-D3-G3-G1-D1-*, 또는 *-D2-G2-G4-D4-SP2-L2)를 조합한 화합물을 들 수 있으며, 그 중에서도, 하기 표 1에 나타내는 화합물 (1-1)~(1-12)를 적합하게 들 수 있다. 코어 및 측쇄의 구조 중, *는, 코어와 측쇄의 결합 위치를 나타낸다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 하기 식 (II-n)은, 식 중의 n이 2인 경우를 식 (II-2)로 나타나는 구조를 말한다. 하기 식 (III-n)에 대해서도 동일하다.
[화학식 3]
[화학식 4]
[표 1]
〔중합성 액정 화합물 (2)〕
본 발명의 중합성 액정 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물 (2)는, 하기 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물이다.
L1-SP1-D3-A3-A1-D1-Ar-D2-A2-A4-D4-SP2-L2
…(2)
상기 식 (2) 중, D1, D2, D3 및 D4, SP1 및 SP2, L1 및 L2, 및 Ar은, 각각, 상기 식 (1)에 있어서 설명한 것과 동일하고, 적합 양태도 동일하다.
또, 상기 식 (2) 중, A1, A2, A3 및 A4는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 되는 사이클로헥세인환, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 6원 불포화환을 나타낸다. 단, A1 및 A3 중 적어도 일방은, 치환기를 갖고 있어도 되는 6원 불포화환을 나타낸다.
상기 식 (2) 중, A1, A2, A3 및 A4가 나타내는 사이클로헥세인환은, 상기 식 (1) 중의 G1, G2, G3 및 G4로서 설명한 것과 동일하다.
또, 상기 식 (2) 중, A1, A2, A3 및 A4가 나타내는 6원 불포화환으로서는, 벤젠환, 사이클로헥세인환, 및 사이클로헥사다이엔환을 들 수 있다.
또, 사이클로헥세인환 및 6원 불포화환이 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 상술한 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
상기 식 (2) 중, A1, A2, A3 및 A4 중, A1 및 A3 중 적어도 일방은, 치환기를 갖고 있어도 되는 6원 불포화환을 나타내지만, 역파장 분산성을 높이는 관점에서, A1 및 A3 중 어느 일방이 사이클로헥세인환을 나타내고, 타방이 벤젠환을 나타내는 것이 바람직하며, A1 및 A3 중 어느 일방이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기를 나타내고, 타방이 1,4-페닐렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
또, 역파장 분산성을 높이는 관점에서, 상기 식 (2) 중의 A2 및 A4가, 모두, 사이클로헥세인환을 나타내는 것이 바람직하고, 트랜스-1,4-사이클로헥실렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물로서는, 구체적으로는, 예를 들면 상술한 식 (I-1)~(I-8), (II-n), (III-n) 및 (IV-1)~(IV-5) 중 어느 하나로 나타나는 코어(*-Ar-*)와, 상술한 식 (M-101)~(M-105) 및 하기 식 (M-1-1)~(M-1-6), (M-2-1), (M-3-1), (M-4-1), (M-4-2) 및 (M-5-1) 중 어느 하나로 나타나는 측쇄(L1-SP1-D3-A3-A1-D1-*, 또는 *-D2-A2-A4-D4-SP2-L2)를 조합한 화합물을 들 수 있으며, 그 중에서도, 하기 표 2에 나타내는 화합물 (2-1-1)~(2-12-2)를 적합하게 들 수 있다. 코어 및 측쇄의 구조 중, *는, 코어와 측쇄의 결합 위치를 나타낸다.
또한, 하기 식 (M-1-5), (M-1-6), (M-2-1), (M-3-1), (M-4-1) 및 (M-4-2)는, 각각, 이하에 나타내는 2개의 구조가 혼합된 측쇄를 나타낸다.
[화학식 5]
[화학식 6]
[표 2]
본 발명에 있어서는, 중합성 액정 화합물 (2)의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 중합성 액정 화합물 (1) 및 중합성 액정 화합물 (2)의 합계 질량에 대하여, 0.05~15질량%인 것이 바람직하고, 내구성이 양호해지는 이유에서, 0.1~10질량%인 것이 보다 바람직하다.
〔다른 중합성 화합물〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 용해성을 저해하지 않는 한, 상술한 중합성 액정 화합물 (1) 및 (2) 이외에, 중합성기를 1개 이상 갖는 다른 중합성 화합물을 포함하고 있어도 된다.
여기에서, 다른 중합성 화합물이 갖는 중합성기는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 바이닐기, 스타이릴기, 알릴기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일기, 메타크릴로일기를 갖고 있는 것이 바람직하다.
다른 중합성 화합물로서는, 형성되는 광학 이방성막의 습열 내구성이 보다 향상되는 이유에서, 중합성기를 1개~4개 갖는 다른 중합성 화합물인 것이 바람직하고, 중합성기를 2개 갖는 다른 중합성 화합물인 것이 보다 바람직하다.
다른 중합성 화합물로서는, 일본 공개특허공보 2016-053709호의 [0073]~[0074]단락에 기재된 화합물을 들 수 있다.
또, 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.
또, 다른 중합성 화합물로서는, 일본 공개특허공보 2014-198814호에 기재된 식 (1)~(3)의 구조의 것도 바람직하게 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 동 공보의 [0020]~[0035], [0042]~[0050], [0056]~[0057]단락에 기재된 구체예를 들 수 있다.
이와 같은 다른 중합성 화합물을 함유하는 경우의 함유량은, 상술한 중합성 액정 화합물 (1) 및 중합성 액정 화합물 (2)를 포함하는 합계 질량에 대하여, 60질량% 미만인 것이 바람직하고, 50질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 2~40질량%인 것이 더 바람직하다.
〔중합 개시제〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 중합 개시제를 함유하고 있는 것이 바람직하다.
사용하는 중합 개시제는, 자외선 조사에 의하여 중합 반응을 개시 가능한 광중합 개시제인 것이 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 α-카보닐 화합물(미국 특허공보 제2367661호, 동2367670호의 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, 동2951758호의 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 소63-040799호, 일본 공고특허공보 평5-029234호, 일본 공개특허공보 평10-095788호, 일본 공개특허공보 평10-029997호 기재) 등을 들 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 중합 개시제가 옥심형의 중합 개시제인 것도 바람직하고, 그 구체예로서는, 국제 공개공보 제2017/170443호의 [0049]~[0052]단락에 기재된 개시제를 들 수 있다.
〔용매〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 광학 이방성막을 형성하는 작업성 등의 관점에서, 용매를 함유하는 것이 바람직하다.
용매로서는, 구체적으로는, 예를 들면 케톤류(예를 들면, 아세톤, 2-뷰탄온, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온 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.
〔레벨링제〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 광학 이방성막의 표면을 평활하게 유지하고, 배향 제어를 용이하게 하는 관점에서, 레벨링제를 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 레벨링제로서는, 첨가량에 대한 레벨링 효과가 높은 이유에서, 불소계 레벨링제 또는 규소계 레벨링제인 것이 바람직하고, 삼출(블룸, 블리드)을 일으키기 어려운 관점에서, 불소계 레벨링제인 것이 보다 바람직하다.
레벨링제로서는, 구체적으로는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-069471호의 [0079]~[0102]단락의 기재에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2013-047204호에 기재된 일반식 (I)로 나타나는 화합물(특히 [0020]~[0032]단락에 기재된 화합물), 일본 공개특허공보 2012-211306호에 기재된 일반식 (I)로 나타나는 화합물(특히 [0022]~[0029]단락에 기재된 화합물), 일본 공개특허공보 2002-129162호에 기재된 일반식 (I)로 나타나는 액정 배향 촉진제(특히 [0076]~[0078] 및 [0082]~[0084]단락에 기재된 화합물), 일본 공개특허공보 2005-099248호에 기재된 일반식 (I), (II) 및 (III)으로 나타나는 화합물(특히 [0092]~[0096]단락에 기재된 화합물) 등을 들 수 있다. 또한, 후술하는 배향 제어제로서의 기능을 겸비해도 된다.
〔배향 제어제〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 필요에 따라, 배향 제어제를 함유할 수 있다.
배향 제어제에 의하여, 호모지니어스 배향 외에, 호메오트로픽 배향(수직 배향), 경사 배향, 하이브리드 배향, 콜레스테릭 배향 등의 다양한 배향 상태를 형성할 수 있고, 또 특정 배향 상태를 보다 균일하고 보다 정밀하게 제어하여 실현할 수 있다.
호모지니어스 배향을 촉진하는 배향 제어제로서는, 예를 들면 저분자의 배향 제어제나, 고분자의 배향 제어제를 이용할 수 있다.
저분자의 배향 제어제로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2002-020363호의 [0009]~[0083]단락, 일본 공개특허공보 2006-106662호의 [0111]~[0120]단락, 및 일본 공개특허공보 2012-211306 공보의 [0021]~[0029]단락의 기재를 참조할 수 있으며, 이 내용은 본원 명세서에 원용된다.
또, 고분자의 배향 제어제로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2004-198511호의 [0021]~[0057]단락, 및 일본 공개특허공보 2006-106662호의 [0121]~[0167]단락을 참조할 수 있으며, 이 내용은 본원 명세서에 원용된다.
또, 호메오트로픽 배향을 형성 또는 촉진하는 배향 제어제로서는, 예를 들면 보론산 화합물, 오늄염 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 일본 공개특허공보 2008-225281호의 [0023]~[0032]단락, 일본 공개특허공보 2012-208397호의 [0052]~[0058]단락, 일본 공개특허공보 2008-026730호의 [0024]~[0055]단락, 일본 공개특허공보 2016-193869호의 [0043]~[0055]단락 등에 기재된 화합물을 참조할 수 있으며, 이 내용은 본원 명세서에 원용된다.
한편, 콜레스테릭 배향은, 본 발명의 중합성 조성물에 카이랄제를 첨가함으로써 실현할 수 있고, 그 카이랄성의 방향에 의하여 콜레스테릭 배향의 선회 방향을 제어할 수 있다. 또한, 카이랄제의 배향 규제력에 따라 콜레스테릭 배향의 피치를 제어할 수 있다.
배향 제어제를 함유하는 경우의 함유량은, 중합성 액정 조성물 중의 전고형분 질량에 대하여 0.01~10질량%인 것이 바람직하고, 0.05~5질량%인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 이 범위이면, 원하는 배향 상태를 실현하면서, 석출이나 상분리(相分離), 배향 결함 등이 없고, 균일하고 투명성이 높은 광학 이방성막을 얻을 수 있다.
이들 배향 제어제는, 또한 중합성 관능기, 특히 본 발명의 중합성 액정 조성물을 구성하는 중합성 액정 화합물과 중합 가능한 중합성 관능기를 부여할 수 있다.
〔그 외의 성분〕
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 상술한 성분 이외의 성분을 함유해도 되고, 예를 들면 상술한 중합성 액정 화합물 이외의 액정 화합물, 계면활성제, 틸트각 제어제, 배향 조제(助劑), 가소제, 및 가교제 등을 들 수 있다.
[광학 이방성막]
본 발명의 광학 이방성막은, 상술한 본 발명의 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 광학 이방성막이다.
광학 이방성막의 형성 방법으로서는, 예를 들면 상술한 본 발명의 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 이방성막은, 후술하는 본 발명의 광학 필름에 있어서의 임의의 지지체 상이나, 후술하는 본 발명의 편광판에 있어서의 편광자 상에 형성할 수 있다.
본 발명의 광학 이방성막은, 하기 식 (3)을 충족시키고 있는 것이 바람직하다.
0.50<Re(450)/Re(550)<1.00
…(3)
여기에서, 상기 식 (3) 중, Re(450)은, 광학 이방성막의 파장 450nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타내고, Re(550)은, 광학 이방성막의 파장 550nm에 있어서의 면내 리타데이션을 나타낸다. 또한, 본 명세서에 있어서, 리타데이션의 측정 파장을 명기하고 있지 않은 경우는, 측정 파장은 550nm로 한다.
또, 면내 리타데이션 및 두께 방향의 리타데이션의 값은, AxoScan OPMF-1(옵토 사이언스사제)을 이용하고, 측정 파장의 광을 이용하여 측정한 값을 말한다.
구체적으로는, AxoScan OPMF-1에서, 평균 굴절률((Nx+Ny+Nz)/3)과 막두께(d(μm))를 입력함으로써,
지상축 방향(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d
가 산출된다.
또한, R0(λ)는, AxoScan OPMF-1로 산출되는 수치로서 표시되는 것이며, Re(λ)를 의미하고 있다.
본 발명의 광학 이방성막은, 포지티브 A 플레이트 또는 포지티브 C 플레이트인 것이 바람직하고, 포지티브 A 플레이트인 것이 보다 바람직하다.
여기에서, 포지티브 A 플레이트(양의 A 플레이트)와 포지티브 C 플레이트(양의 C플레이트)는 이하와 같이 정의된다.
필름면 내의 지상축 방향(면내에서의 굴절률이 최대가 되는 방향)의 굴절률을 nx, 면내의 지상축과 면내에서 직교하는 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, 포지티브 A 플레이트는 식 (A1)의 관계를 충족시키는 것이며, 포지티브 C 플레이트는 식 (C1)의 관계를 충족시키는 것이다. 또한, 포지티브 A 플레이트는 Rth가 양의 값을 나타내고, 포지티브 C 플레이트는 Rth가 음의 값을 나타낸다.
식 (A1) nx>ny≒nz
식 (C1) nz>nx≒ny
또한, 상기 "≒"이란, 양자(兩者)가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 양자가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다.
"실질적으로 동일"이란, 포지티브 A 플레이트에서는, 예를 들면 (ny-nz)×d(단, d는 필름의 두께임)가, -10~10nm, 바람직하게는 -5~5nm인 경우도 "ny≒nz"에 포함되고, (nx-nz)×d가, -10~10nm, 바람직하게는 -5~5nm인 경우도 "nx≒nz"에 포함된다. 또, 포지티브 C 플레이트에서는, 예를 들면 (nx-ny)×d(단, d는 필름의 두께임)가, 0~10nm, 바람직하게는 0~5nm인 경우도 "nx≒ny"에 포함된다.
본 발명의 광학 이방성막이 포지티브 A 플레이트인 경우, λ/4판으로서 기능하는 관점에서, Re(550)이 100~180nm인 것이 바람직하고, 120~160nm인 것이 보다 바람직하며, 130~150nm인 것이 더 바람직하고, 130~140nm인 것이 특히 바람직하다.
여기에서, "λ/4판"이란, λ/4 기능을 갖는 판이며, 구체적으로는, 어느 특정 파장의 직선 편광을 원 편광으로(또는 원 편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 판이다.
[광학 필름]
본 발명의 광학 필름은, 본 발명의 광학 이방성막을 갖는 광학 필름이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c(이하, 이들 도면을 특별히 구별을 필요로 하지 않는 경우는 "도 1"이라고 약기함)는, 각각 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다.
또한, 도 1은 모식도이고, 각 층의 두께의 관계나 위치 관계 등은 반드시 실제의 것과는 일치하는 것은 아니며, 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 이방성막(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 이방성막(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 이방성막〕
본 발명의 광학 필름이 갖는 광학 이방성막은, 상술한 본 발명의 광학 이방성막이다.
본 발명의 광학 필름에 있어서는, 상기 광학 이방성막의 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 이방성막을 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 이방성막의 사이에, 배향막을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 지지체가 배향막을 겸하는 양태여도 된다.
배향막은, 일반적으로는 폴리머를 주성분으로 한다. 배향막용 폴리머 재료로서는, 다수의 문헌에 기재가 있으며, 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 제 01/088574호의 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 면상 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 이방성막을 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 1b 참조), 광학 이방성막의 배향막이 마련된 측과는 반대 측에 하드 코트층을 갖고 있어도 된다(도 1c 참조).
하드 코트층으로서는 일본 공개특허공보 2009-098658호의 단락 [0190]~[0196]에 기재된 것을 사용할 수 있다.
〔다른 광학 이방성막〕
본 발명의 광학 필름은, 본 발명의 광학 이방성막과는 별도로, 다른 광학 이방성막을 갖고 있어도 된다.
즉, 본 발명의 광학 필름은, 본 발명의 광학 이방성막과 다른 광학 이방성막과의 적층 구조를 갖고 있어도 된다.
이와 같은 다른 광학 이방성막은, 상술한 중합성 액정 화합물 (1) 및 중합성 액정 화합물 (2) 중 어느 일방 또는 양방을 배합하지 않고, 상술한 다른 중합성 화합물(특히, 액정 화합물)을 이용하여 얻어지는 광학 이방성막이면 특별히 한정되지 않는다.
여기에서, 일반적으로, 액정 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 마사오저, 2페이지, 이와나미 쇼텐, 1992). 본 발명에서는, 어떤 액정 화합물도 이용할 수 있지만, 봉상 액정 화합물 또는 디스코틱 액정 화합물(원반상 액정 화합물)을 이용하는 것이 바람직하다. 2종 이상의 봉상 액정 화합물, 2종 이상의 원반상 액정 화합물, 또는 봉상 액정 화합물과 원반상 액정 화합물의 혼합물을 이용해도 된다. 상술한 액정 화합물의 고정화를 위하여, 중합성기를 갖는 봉상 액정 화합물 또는 원반상 액정 화합물을 이용하여 형성하는 것이 보다 바람직하며, 액정 화합물이 1분자 중에 중합성기를 2 이상 갖는 것이 더 바람직하다. 액정 화합물이 2종류 이상의 혼합물인 경우에는, 적어도 1종류의 액정 화합물이 1분자 중에 2 이상의 중합성기를 갖고 있는 것이 바람직하다.
봉상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공표특허공보 평11-513019호의 청구항 1이나 일본 공개특허공보 2005-289980호의 단락 [0026]~[0098]에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있으며, 디스코틱 액정 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 바람직하다.
자외선 흡수제는, 본 발명의 광학 이방성막에 함유되어 있어도 되고, 본 발명의 광학 필름을 구성하는 광학 이방성막 이외의 부재에 함유되어 있어도 된다. 광학 이방성막 이외의 부재로서는, 예를 들면 지지체를 적합하게 들 수 있다.
자외선 흡수제로서는, 자외선 흡수성을 발현할 수 있는 종래 공지의 것을 모두 사용할 수 있다. 이와 같은 자외선 흡수제 중, 자외선 흡수성이 높고, 화상 표시 장치에서 이용되는 자외선 흡수능(자외선 컷능)을 얻는 관점에서, 벤조트라이아졸계 또는 하이드록시페닐트라이아진계의 자외선 흡수제를 이용하는 것이 바람직하다.
또, 자외선의 흡수폭을 넓히기 위하여, 최대 흡수 파장이 상이한 자외선 흡수제를 2종 이상 병용할 수 있다.
자외선 흡수제로서는, 구체적으로는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2012-018395호의 [0258]~[0259]단락에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2007-072163호의 [0055]~[0105]단락에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
또, 시판품으로서 Tinuvin400, Tinuvin405, Tinuvin460, Tinuvin477, Tinuvin479, 및 Tinuvin1577(모두 BASF사제) 등을 이용할 수 있다.
[편광판]
본 발명의 편광판은, 상술한 본 발명의 광학 필름과, 편광자를 갖는 것이다.
또, 본 발명의 편광판은, 상술한 본 발명의 광학 이방성막이 λ/4판(포지티브 A 플레이트)인 경우, 원 편광판으로서 이용할 수 있다.
또, 본 발명의 편광판은, 상술한 본 발명의 광학 이방성막이 λ/4판(포지티브 A 플레이트)인 경우, λ/4판의 지상축과 후술하는 편광자의 흡수축이 이루는 각이 30~60°인 것이 바람직하고, 40~50°인 것이 보다 바람직하며, 42~48°인 것이 더 바람직하고, 45°인 것이 특히 바람직하다.
여기에서, λ/4판의 "지상축"은, λ/4판의 면내에 있어서 굴절률이 최대가 되는 방향을 의미하고, 편광자의 "흡수축"은, 흡광도가 가장 높은 방향을 의미한다.
〔편광자〕
본 발명의 편광판이 갖는 편광자는, 광을 특정 직선 편광으로 변환하는 기능을 갖는 부재이면 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 흡수형 편광자 및 반사형 편광자를 이용할 수 있다.
흡수형 편광자로서는, 아이오딘계 편광자, 이색성(二色性) 염료를 이용한 염료계 편광자, 및 폴리엔계 편광자 등이 이용된다. 아이오딘계 편광자 및 염료계 편광자에는, 도포형 편광자와 연신형 편광자가 있고, 모두 적용할 수 있지만, 폴리바이닐알코올에 아이오딘 또는 이색성 염료를 흡착시켜, 연신하여 제작되는 편광자가 바람직하다.
또, 기재 상에 폴리바이닐알코올층을 형성한 적층 필름 상태에서 연신 및 염색을 실시함으로써 편광자를 얻는 방법으로서, 일본 특허공보 제5048120호, 일본 특허공보 제5143918호, 일본 특허공보 제4691205호, 일본 특허공보 제4751481호, 일본 특허공보 제4751486호를 들 수 있으며, 이들의 편광자에 관한 공지의 기술도 바람직하게 이용할 수 있다.
반사형 편광자로서는, 복굴절이 상이한 박막을 적층한 편광자, 와이어 그리드형 편광자, 선택 반사역을 갖는 콜레스테릭 액정과 1/4 파장판을 조합한 편광자 등이 이용된다.
그 중에서도, 밀착성이 보다 우수한 점에서, 폴리바이닐알코올계 수지(-CH2-CHOH-를 반복 단위로서 포함하는 폴리머, 특히, 폴리바이닐알코올 및 에틸렌-바이닐알코올 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개)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 이방성막과, 편광자의 사이에, 점착제층이 배치되어 있어도 된다.
광학 이방성막과 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 않으며, 예를 들면 액정 셀, 유기 일렉트로 루미네선스(이하, "EL"이라고 약기함) 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, 프런트 측의 편광판으로서 본 발명의 편광판을 이용하는 것이 바람직하고, 프런트 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(豫稿集)) 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 98에서 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 배향되어 있고, 기판면에 평행한 전계가 인가됨으로써 액정 분자가 평면적으로 응답한다. IPS 모드는 전계 무인가 상태에서 흑색 표시가 되고, 상하 한 쌍의 편광판의 흡수축은 직교하고 있다. 광학 보상 시트를 이용하여, 경사 방향에서의 흑색 표시 시의 누출광을 저감시켜, 시야각을 개량하는 방법이, 일본 공개특허공보 평10-054982호, 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, 편광자와, 본 발명의 광학 이방성막으로 이루어지는 λ/4판(포지티브 A 플레이트)과, 유기 EL 표시 패널을 이 순서로 갖는 양태를 적합하게 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 않으며, 공지의 구성이 채용된다.
실시예
이하에 실시예에 근거하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 절차 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 실시예에 의하여 한정적으로 해석되어서는 안된다.
<화합물 (I-1)의 합성>
하기 식 (I-1)로 나타나는 화합물 (I-1)의 합성은, Justus Liebigs Annalen der Chemie, 726, 103-109(1969)에 기재된 방법을 참고로 하여 행했다.
[화학식 7]
<화합물 (I-4)의 합성>
하기 식 (I-4)로 나타나는 화합물 (I-4)의 합성은, 벤조퀴논을 2-t-뷰틸벤조퀴논으로 변경한 것 이외에는, 화합물 (I-1)과 동일한 방법으로 합성했다.
[화학식 8]
<화합물 (S-1-c)의 합성>
[화학식 9]
상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 4,4-바이페닐다이카복실산 다이메틸(S-1-a) 125g(0.462mol)을, 아세트산 1000mL에 첨가하고, 팔라듐 탄소 촉매(wet품) 12.5g을 첨가한 후에, 130℃, 2MPa로 오토클레이브 내에서 접촉 수소화 반응시켰다.
반응 종료 후, 실온(23℃)까지 냉각한 후에, 여과로 촉매를 제거했다.
이어서, 아세트산을 감압 증류 제거한 후, 아세트산 에틸, 및 탄산 수소 나트륨 수용액을 첨가했다. 그 후, 교반하여, 분액하여 수층을 제거하고, 또한 유기층을 10% 식염수로 세정했다. 이 용액에 황산 나트륨을 첨가하여 건조하고, 용매를 농축함으로써, 4,4’-다이사이클로헥세인다이카복실산 다이메틸(S-1-b)(130g)을 얻었다.
이 이상의 정제는 행하지 않고, 이어서, 4,4’-다이사이클로헥세인다이카복실산 다이메틸(130g), 수산화 칼륨 펠릿(Aldrich제, 순도 90%) 86.3g, 큐멘 1300mL, 및 폴리에틸렌글라이콜 2000(도쿄 가세이 고교사제) 10mL를 혼합하고, 딘 스타크관을 장착하여 120℃에서 가열 교반했다. 메탄올을 증류 제거한 후에, 외설(外設)을 180℃로 하여, 용매를 증류 제거하면서 20시간 가열 환류를 계속했다. NMR(Nuclear Magnetic Resonance)에서 반응 진행을 확인하고, 반응 종료 후, 냉각하여, 반응액에 에탄올 1300mL를 첨가하여, 석출되어 있는 칼륨염을 여과 채취했다.
이어서, 이 칼륨염을 물 1300ml에 용해하고, 빙랭하에서 농염산을 계의 pH가 3이 될 때까지 첨가하여, 석출한 카복실산을 여과 채취하며, 조체(粗體)를 회수했다.
회수한 조체를 아세톤 500mL에 현탁하고, 50℃에서 30분 교반한 후에, 실온으로 냉각하여, 여과 채취하며, 다이사이클로헥세인다이카복실산(S-1-c)의 결정을 93.9g(수율 80%) 얻었다.
[화학식 10]
상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 화합물 (S-1-c) 10.0g(39.3mmol), N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc) 50mL, 트라이에틸아민 8.0ml(78.6mmol), 및 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 433mg을 실온(23℃)에서 혼합했다.
혼합물에, 4-메틸설폰일옥시뷰틸아크릴레이트 9.61g(43.2mmol)을 첨가하고, 100℃에서 5시간 교반했다. 실온까지 냉각한 후, 1N 염산수 30ml, 톨루엔 50ml를 첨가하고, 40℃에서 교반 후, 분액을 행했다. 유기층을, 5% 탄산 수소 나트륨 수용액, 1% 탄산 수소 나트륨 수용액, 1% 탄산 수소 나트륨 수용액으로 순차적으로 세정한 후에, 용매를 감압 증류 제거했다. 잔사에 헥세인 40mL를 첨가하고, 결정을 석출시킨 후에 5℃까지 냉각하고, 빙수하에서 30분간 교반한 후에, 조체를 여과 채취했다. 얻어진 조체를 헥세인 40mL에 현탁시켜, 30분 교반한 후에, 여과 채취하여, 송풍 건조함으로써, 화합물 (S-1-d)을 5.39g 얻었다(수율 36%).
〔중합성 액정 화합물 (1-1)의 합성〕
[화학식 11]
상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 화합물 (S-1-d) 12.90g(33.9mmol), 톨루엔 40mL, N,N-다이메틸폼아마이드(DMF) 2.82g, 및 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 15mg을 실온에서 혼합하고, 내온을 5℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이오닐(SOCl2) 3.94g(33.1mmol)을 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 20℃에서 30분 교반한 후, 분리한 하층을 제거했다. 내온을 5℃까지 냉각하고, 화합물 (I-1) 3.83g(15.4mmol)의 테트라하이드로퓨란(THF) 용액(100ml)을 첨가했다. N,N-다이아이소프로필에틸아민(DIPEA) 8.57g(66.3mmol)을 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하한 후, 실온에서 2시간 교반했다. 교반 후, 아이소프로필알코올 100mL, 물 50mL를 순서대로 적하하여, 반응을 정지하고, 석출된 결정을 여과 분리했다. 얻어진 조체를 THF90mL에 용해시킨 후에, 아이소프로필알코올 200mL를 첨가하고, 재결정함으로써 중합성 액정 화합물 (1-1) 13.5g(13.9mmol)을 얻었다(수율 90%).
〔중합성 액정 화합물 (1-3)의 합성〕
[화학식 12]
상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 화합물 (S-1-d) 2.53g(6.65mmol), 톨루엔 8mL, N,N-다이메틸폼아마이드(DMF) 0.5mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 33mg을 실온에서 혼합하고, 내온을 5℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이오닐(SOCl2) 0.58ml(7.98mmol)를 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 20℃에서 30분 교반한 후, 분리한 하층을 제거했다. 내온을 5℃까지 냉각하고, 화합물 (I-4) 0.92g(3.02mmol)의 테트라하이드로퓨란(THF) 용액(10ml)을 첨가했다. N,N-다이아이소프로필에틸아민(DIPEA) 2.90ml(16.6mmol)를 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하한 후, 30℃에서 2시간 교반했다. 교반 후, 1N 염산수 15ml, 아세트산 에틸 15ml를 첨가하여, 반응을 정지하고, 분액을 행했다. 유기층을 10% 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조하고, 용매를 감압 증류 제거하여 농축했다. 얻어진 농축액에 내온 40℃에서 아이소프로필알코올 30mL를 적하하고, 그 후 내온 5℃까지 냉각함으로써 결정을 석출시켜, 여과 분리했다. 얻어진 조체를 아세트산 에틸 10mL에 용해시킨 후에, 아이소프로필알코올 35mL를 첨가하고, 재결정함으로써, 중합성 액정 화합물 (I-3) 2.65g(2.58mmol)을 얻었다(수율 85%).
〔중합성 액정 화합물 (1-9)의 합성〕
일본 공개특허공보 2010-084032호의 [0161]~[0163]단락에 기재된 방법에 따라, 하기 식으로 나타나는 중합성 액정 화합물 (1-9)를 합성했다.
[화학식 13]
<화합물 (S-2-c)의 합성>
[화학식 14]
상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 염화 알루미늄 60.0g과 아세틸클로라이드 30.0g을 이황화 탄소 120mL의 현탁액을 -50℃로 냉각하고, 사이클로헥세인 30.0g을 적하했다. -20℃ 이하에서 15분 교반한 후, 용액 부분을 제거하고, 벤젠 300mL를 첨가하여, 45℃에서 3시간 교반했다. 반응액을 빙랭하여, 1N 염산 100mL로 반응을 정지하고, 유기층을 1N 염산 및 10% NaOH 수용액으로 세정했다. 반응액을 황산 마그네슘으로 건조한 후, 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 화합물 (S-2-a) 32.0g을 얻었다.
염화 알루미늄 17.3g과 다이클로로에테인 100mL를 5~10℃로 냉각하고, 화합물 (S-2-a) 12.9g을 첨가했다. 5~10℃에서 아세틸클로라이드 5.1g을 적하하고, 5-10℃에서 1시간 교반했다. 물 100mL를 첨가하여, 반응을 정지하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조했다. 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 화합물 (S-2-b) 9.3g(수율 60%)을 얻었다.
차아염소산 나트륨 75.0g과 수산화 나트륨 13.9g의 용해액에 테트라뷰틸암모늄클로라이드 0.28g 및 황산 나트륨 2.8g을 첨가한 후, 화합물 (S-2-b) 8.6g을 첨가하고, 60℃에서 3시간 교반했다. 실온까지 냉각 후, 30% 황산에 의하여, pH를 2로 조정하고, 석출한 카복실산을 여과 채취하여, 조체를 회수했다. 회수한 조체를 아세톤 50mL에 현탁하고, 50℃에서 30분 교반한 후에, 실온으로 냉각하여, 여과 채취하며, 화합물 (S-2-c) 7.8g(수율 90%) 얻었다.
<화합물 (S-2-d)의 합성>
[화학식 15]
이어서, 상기 스킴에 나타내는 바와 같이, 화합물 (S-2-c) 5.0g(20mmol), N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc) 50mL, 트라이에틸아민 5.6ml(40mmol), 및 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 43mg을 실온에서 혼합했다. 혼합물에, 4-메틸설폰일옥시뷰틸아크릴레이트 4.9g(22mmol)을 첨가하고, 100℃에서 5시간 교반했다. 실온까지 냉각한 후, 1N 염산수 12.5ml, 톨루엔 25ml를 첨가하고, 40℃에서 교반 후, 분액을 행했다. 유기층을, 5% 탄산 수소 나트륨 수용액, 1% 탄산 수소 나트륨 수용액, 1% 탄산 수소 나트륨 수용액으로 순차적으로 세정한 후에, 용매를 감압 증류 제거했다. 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 화합물 (S-2-d)를 2.6g 얻었다(수율 35%).
〔중합성 액정 화합물 (2-1-7)의 합성〕
[화학식 16]
화합물 (S-2-d) 1.0g(2.7mmol), 아세트산 에틸(EA) 10mL, N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc) 3mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 5mg을 실온에서 혼합하고, 내온을 5℃까지 냉각했다. 혼합물에, 염화 싸이오닐(SOCl2) 0.24mL(3.2mmol)를 내온이 10℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 5℃에서 1시간 교반한 후, 화합물 (I-1) 0.30g(1.2mmol)의 테트라하이드로퓨란(THF) 용액(5ml)을 첨가했다. N,N-다이아이소프로필에틸아민(DIPEA) 0.94ml(5.4mmol)를 적하한 후, 실온에서 6시간 교반했다. 교반 후, 1N 염산수 10ml, 아세트산 에틸 10ml를 첨가하여, 반응을 정지하고, 분액을 행했다. 유기층을 10% 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조하고, 용매를 감압 증류 제거했다. 얻어진 조체를 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 중합성 액정 화합물 (2-1-7) 1.0g(1.1mmol)을 얻었다(수율 88%).
<화합물 (S-1-e)의 합성>
[화학식 17]
화합물 (S-1-d) 30.0g(79mmol), 화합물 (I-1) 39.2g(158mmol), 테트라하이드로퓨란 525mL, 클로로폼 175mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 0.44g을 실온에서 혼합하고, 1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필)카보다이이미도 염산염 22.7g(119mmol)을 첨가했다. 다이메틸아미노피리딘 1.44g을 첨가하고, 실온에서 3시간 교반했다. 1N 염산수 220ml, 아세트산 에틸 220ml를 첨가하여, 반응을 정지하고, 분액을 행했다. 유기층을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 순차적으로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조했다. 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 조체를 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 화합물 (S-1-e) 25.0g(41mmol)을 얻었다(수율 52%).
〔중합성 액정 화합물 (2-1-5)의 합성〕
[화학식 18]
화합물 (S-1-e) 1.63g(2.7mmol), 화합물 (S-2-d) 1.0g(2.7mmol), 테트라하이드로퓨란 20mL, 클로로폼 6mL, 2,6-다이-t-뷰틸-4-메틸페놀 15mg을 실온에서 혼합하고, 1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필)카보다이이미도 염산염 0.61g(3.2mmol)을 첨가했다. 다이메틸아미노피리딘 0.05g을 첨가하고, 실온에서 3시간 교반했다. 1N 염산수 10ml, 아세트산 에틸 10ml를 첨가하여, 반응을 정지하고, 분액을 행했다. 유기층을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 순차적으로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조했다. 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 조체를 실리카젤 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 중합성 액정 화합물 (2-1-5) 2.2g(2.3mmol)을 얻었다(수율 85%).
〔중합성 액정 화합물 (2-3-1)의 합성〕
화합물 (S-1-e)의 합성에 이용한 화합물 (I-1)을 화합물 (I-4)로 대체한 것 이외에는, 중합성 액정 화합물 (2-1-5)와 동일한 방법으로, 하기 식으로 나타나는 중합성 액정 화합물 (2-3-1)을 합성했다.
[화학식 19]
〔중합성 액정 화합물 (2-9-2)의 합성〕
화합물 (I-1) 대신에, 일본 공개특허공보 2010-084032호의 [0161]단락에 기재된 화합물 I을 이용한 것 이외에는, 중합성 액정 화합물 (2-1-7)과 동일한 방법으로, 하기 식으로 나타나는 중합성 액정 화합물 (2-9-2)를 합성했다.
[화학식 20]
〔용해성〕
합성한 중합성 액정 화합물의 용해성의 측정을 이하에 나타내는 방법으로 행했다. 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타낸다. 또한, 하기 3 및 표 4 중, 실시예 1~8의 용해성의 평가는, 하기 표 3 및 표 4 중에 기재하는 중합성 액정 화합물을 하기 표 3 및 표 4 중에 기재된 비율로 혼합한 혼합물로 평가했다.
먼저, 10mL의 샘플 병에 중합성 액정 화합물을 총량으로서 1.0g 칭량하고, 고형분이 40질량%가 될 때까지 용매를 1.5g 첨가했다. 그 후, 50℃에서 손으로 잘 흔들어 섞고, 실온(23℃)에서 10분간 방치한 후, 육안으로 관찰하여 클리어하면 종료하고, 용해성 40질량%로 판정했다.
한편, 용해 잔사가 있으면 고형분이 35질량%가 되도록 용매를 첨가했다(+0.36g). 그 후, 50℃에서 손으로 잘 흔들어 섞고, 실온(23℃)에서 10분간 방치한 후, 육안으로 관찰하여 클리어하면 종료하고, 35질량%로 판정했다.
또, 용해 잔사가 더 있으면 30질량%가 되도록 용매를 첨가했다. 동일한 조작을 5질량% 단위로 행하여, 5질량%가 될 때까지 반복하고, 용해 잔사가 있는 경우는 용해성 5질량% 미만(<5질량%)으로 판정하고, 종료했다. 용해성 측정의 용매로서, CPN(사이클로펜탄온)을 사용했다.
A: CPN에 대한 용해성이 20% 이상
B: CPN에 대한 용해성이 10% 이상 20% 미만
C: CPN에 대한 용해성이 5% 이상 10% 미만
D: CPN에 대한 용해성이 5% 이하
〔용해 안정성〕
실시예 및 비교예에서 합성한 중합성 액정 화합물의 용해 안정성의 측정을 이하에 나타내는 방법으로 행했다. 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타낸다. 또한, 하기 3 및 표 4 중, 실시예 1~8의 용해 안정성의 평가는, 하기 표 3 및 표 4 중에 기재하는 중합성 액정 화합물을 하기 표 3 및 표 4 중에 기재된 비율로 혼합한 혼합물로 평가했다.
구체적으로는, 10mL의 샘플 병에 중합성 액정 화합물을 총량으로서 1.0g 칭량하고, 소정의 고형분(표 3에서는 15질량%, 표 4에서는 30질량%)이 될 때까지 용매를 첨가한 후, 50℃에서 손으로 잘 흔들어 섞고, 실온(23℃)에서 10분간 방치한 후, 육안으로 관찰했다.
그 후, 용해액이 들어간 샘플 병을 23℃에서 28일간 경시(經時)시켰다. 액을 제작하여 14일 후 및 28일 후에 석출의 유무를 육안으로 확인했다.
용해 안정성 측정의 용매로서, CPN(사이클로펜탄온)을 사용했다.
A: 석출은 보이지 않고, 액은 클리어함.
B: 석출물은 보이지 않지만, 액에 약간의 탁함이 있음.
C: 약간의 석출물이 보임.
D: 대량의 석출물이 보임.
E: 액 전체가 고화되어 있음.
[실시예 1~8 및 비교예 1~3]
〔광학 필름의 제작〕
하기의 조성을 갖는 중합성 조성물(광학 이방성막용 도포액)을 조제하여, 러빙 처리된 폴리이미드 배향막(닛산 가가쿠 고교(주)제 SE-150) 포함 유리 기판에 스핀 코트에 의하여 도포했다. 도막을 200℃에서 배향 처리하여, 액정층을 형성했다. 그 후, 135℃까지 냉각하여 1000mJ/cm2의 자외선 조사에 의한 배향 고정화를 행하고, 광학 이방성막을 형성하여, 파장 분산 측정용 광학 필름을 얻었다.
------------------------------------------------------------------
광학 이방성막용 도포액
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·중합성 액정 화합물 (1)(하기 표 3 또는 하기 표 4에 기재된 화합물)
·중합성 액정 화합물 (2)(하기 표 3 또는 하기 표 4에 기재된 화합물)
·광중합 개시제(이르가큐어819, BASF사제)
0.45질량부
·하기 함불소 화합물 A
0.12질량부
·사이클로펜탄온
85.00질량부
------------------------------------------------------------------
여기에서, 상기 중합성 액정성 화합물 (1) 및 (2)의 함유량은, 합계로 15질량부이며, 각각을 하기 표 3 및 하기 표 4에 나타내는 비율(%)로 배합했다.
또한, 하기 표 4 중, 중합성 액정성 화합물 (1)로서의 중합성 액정 화합물 (1-1)과 (1-3)의 혼합비는 1:1이며, 중합성 액정성 화합물 (2)로서의 중합성 액정 화합물 (2-1-5)와 (2-3-1)의 혼합비는 1:1이다.
[화학식 21]
〔면상〕
제작한 광학 필름에 대하여, 면상을 편광 현미경 및 육안으로 확인하고, 이하의 기준으로 평가했다.
A: 휘점(輝點)이나 줄무늬상의 결함은 보이지 않음
B: 휘점이나 줄무늬상의 결함이 일부 보임
C: 휘점이나 줄무늬상의 결함이 많음
D: 전체면에 결함 발생, 또는 배향하지 않음
[표 3]
[표 4]
상기 표 3 및 표 4에 나타내는 결과로부터, 중합성 액정 화합물 (2)를 배합하지 않는 경우, 즉, 중합성 액정 화합물 (1)의 단품으로는, 용해 안정성이 뒤떨어지는 것을 알 수 있었다(비교예 1~3).
이에 반하여, 중합성 액정 화합물 (1) 및 중합성 액정 화합물 (2)의 혼합물은, 용해 안정성이 양호해지고, 이것을 이용하여 형성한 광학 필름의 면상도 양호해지는 것을 알 수 있었다(실시예 1~8).
Claims (10)
- 하기 식 (1)로 나타나는 중합성 액정 화합물과, 하기 식 (2)로 나타나는 중합성 액정 화합물을 함유하는, 중합성 액정 조성물.
L1-SP1-D3-G3-G1-D1-Ar-D2-G2-G4-D4-SP2-L2 …(1)
L1-SP1-D3-A3-A1-D1-Ar-D2-A2-A4-D4-SP2-L2 …(2)
상기 식 (1) 중, G1, G2, G3 및 G4는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 되는 사이클로헥세인환을 나타낸다.
상기 식 (2) 중, A1, A2, A3 및 A4는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 되는 사이클로헥세인환, 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 6원 불포화환을 나타낸다. 단, A1 및 A3 중 적어도 일방은, 치환기를 갖고 있어도 되는 6원 불포화환을 나타낸다.
상기 식 (1) 및 (2) 중, D1, D2, D3 및 D4는, 각각 독립적으로, 단결합, 또는 -CO-, -O-, -S-, -C(=S)-, -CR1R2-, -CR3=CR4-, -NR5-, 혹은 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어지는 2가의 연결기를 나타내고, R1~R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
또, SP1 및 SP2는, 각각 독립적으로, 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, 치환기를 나타낸다.
또, L1 및 L2는, 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L1 및 L2 중 적어도 일방은 중합성기를 나타낸다. 단, Ar이, 하기 식 (Ar-3)으로 나타나는 방향환인 경우는, L1 및 L2와 하기 식 (Ar-3) 중의 L3 및 L4 중 적어도 1개가 중합성기를 나타낸다.
또, Ar은, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-5)로 나타나는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방향환을 나타낸다.
[화학식 1]
여기에서, 상기 식 (Ar-1)~(Ar-5) 중, *는, D1 또는 D2와의 결합 위치를 나타낸다.
또, Q1은, N 또는 CH를 나타낸다.
또, Q2는, -S-, -O-, 또는 -N(R6)-을 나타내고, R6은, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
또, Y1은, 치환기를 가져도 되는, 탄소수 6~12의 방향족 탄화 수소기, 또는 탄소수 3~12의 방향족 복소환기를 나타낸다.
또, 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, -OR7, -NR8R9, 또는 -SR10을 나타내고, R7~R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내며, Z1 및 Z2는, 서로 결합하여 방향환을 형성해도 된다.
또, A3 및 A4는, 각각 독립적으로, -O-, -N(R11)-, -S-, 및 -CO-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, R11은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
또, X는, 수소 원자 또는 치환기가 결합하고 있어도 되는 제14~16족의 비금속 원자를 나타낸다.
또, D5 및 D6은, 각각 독립적으로, 단결합, 또는 -CO-, -O-, -S-, -C(=S)-, -CR1R2-, -CR3=CR4-, -NR5-, 혹은 이들 중 2개 이상의 조합으로 이루어지는 2가의 연결기를 나타내고, R1~R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
또, SP3 및 SP4는, 각각 독립적으로, 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, 치환기를 나타낸다.
또, L3 및 L4는, 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L3 및 L4와 상기 식 (1) 또는 (2) 중의 L1 및 L2 중 적어도 1개가 중합성기를 나타낸다.
또, Ax는, 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 방향환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다.
또, Ay는, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 방향족 탄화 수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 방향환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다.
또, 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. - 청구항 1에 있어서,
상기 식 (1) 및 (2) 중의 D1 및 D2가, 모두, -CO-O-*이고, *는, Ar과의 결합 위치를 나타내는, 중합성 액정 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 식 (1) 및 (2) 중의 D3 및 D4가, 모두, -CO-O-*이고, *는, SP1 또는 SP2와의 결합 위치를 나타내는, 중합성 액정 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식 (1) 및 (2) 중의 L1 및 L2가, 모두, 중합성기를 나타내는, 중합성 액정 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식 (2) 중의 A1 및 A3이, 어느 일방이 사이클로헥세인환을 나타내고, 타방이 벤젠환을 나타내는, 중합성 액정 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식 (2) 중의 A2 및 A4가, 모두, 사이클로헥세인환을 나타내는, 중합성 액정 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 중합성 액정 조성물을 중합하여 얻어지는 광학 이방성막.
- 청구항 7에 기재된 광학 이방성막을 갖는 광학 필름.
- 청구항 8에 기재된 광학 필름과, 편광자를 갖는, 편광판.
- 청구항 8에 기재된 광학 필름, 또는 청구항 9에 기재된 편광판을 갖는, 화상 표시 장치.
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