JP6042538B2 - 重合性液晶化合物、これを含む液晶組成物及び光学異方体 - Google Patents

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Description

本発明は重合性液晶化合物、これを含む液晶組成物及び光学異方体に関する。
位相遅延器(phase retarder)はこれを通過する光の偏光状態を変化させる光学素子の一種であって波長板(wave plate)ともいう。電磁波が位相遅延器を通過すると偏光方向(電場ベクター方向)が光軸に平行または垂直な二つの成分(正常光線と異常光線)の合計になり、位相遅延器の複屈折と厚さによって二つの成分のベクター合計が変わるようになるので通過した後の偏光方向が変わるようになる。
最近、位相遅延器などに使用される光学フィルムの製造に関する大きいイッシュの一つは少ない費用で高性能のフィルムを製造することである。光学フィルムの製造時に高い複屈折率を有する液晶化合物を用いる場合、少量の液晶化合物でも必要とする位相差値の実現が可能なためである。また、このような液晶化合物を用いる場合、より薄い薄層のフィルムを製造することができるためである。
従って高い複屈折率を有する液晶化合物を得るための研究が活発に行われているが、以前の液晶化合物はフィルムにコーティングされる場合、膜の配向性問題などによって産業界に実際適用することに限界があるのが実情である。
KR10−2010−0126182A
よって、本発明は高い複屈折率を有しながらもコーティング時の配向性に優れた重合性液晶化合物を提供するためのものである。
また、本発明は前記化合物を含む重合性液晶組成物を提供するためのものである。
また、本発明は前記重合性液晶組成物の重合体を含む光学異方体を提供するためのものである。
本発明によれば、下記の化学式1で示される重合性液晶化合物が提供される:
前記化学式1で、
Aは炭素数1乃至10のアルキル基であり;
、D、G及びGはそれぞれ独立的に単一結合または2価の連結基であって、前記D、D、G及びGのうちの少なくとも一つはイミン基であり;
及びEはそれぞれ独立的にベンゼン環またはナフタレン環であって、前記E及びEのうちの少なくとも一つはナフタレン環であり;
及びJはそれぞれ独立的に炭素数1乃至10のアルキレン基であり;
及びLはそれぞれ独立的に水素または重合性基である。
また、本発明の他の実施形態によれば、前記化学式1で示される化合物を含む重合性液晶組成物が提供される。
そして、本発明のまた他の実施形態によれば、前記重合性液晶化合物の硬化物または重合体を含む光学異方体が提供される。
本発明による重合性液晶化合物は高い複屈折率を有するだけでなくコーティング時の配向性に優れ、厚さが薄いながらも光学的物性に優れた光学異方体の製造を可能にする。
本発明の一実施例及び比較例による化合物を含む位相差フィルムに対して光漏れ程度を確認するために試験例2の方法で撮影した写真である。 本発明の一実施例及び比較例による化合物を含む位相差フィルムに対して光漏れ程度を確認するために試験例2の方法で撮影した写真である。
以下、本発明の実施形態による重合性液晶化合物、これを含む液晶組成物及び光学異方体について説明する。
これに先立ち、本明細書全体で明示的な言及がない限り、専門用語は単に特定実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。
そして、ここで使用される単数形態は文句がこれと明確に反対の意味を示さない限り複数形態も含む。
また、明細書で使用される‘含む’の意味は特定特性、領域、整数、段階、動作、要素または成分を具体化し、他の特定特性、領域、整数、段階、動作、要素、または成分の付加を除外させるのではない。
一方、‘重合性液晶化合物’は重合性官能基を有する液晶化合物であって、前記重合性液晶化合物を少なくとも1種含有する液晶組成物を液晶状態で配向させた後、その状態で紫外線などの活性エネルギー線を照射すれば、液晶分子の配向構造を固定化した重合物を得ることができる。このように得られた重合物は屈折率、誘電率、磁化率、弾性率、熱膨張率などの物理的性質の異方性を有しているので、例えば位相差板、偏光板、偏光プリズム、輝度向上フィルム、光繊維の被覆材などの光学異方体として応用可能である。そして、このような重合物の異方性以外にも、例えば、透明性、強度、塗布性、溶解度、結晶化度、耐熱性などの物性も重要である。
本発明者らは液晶化合物に対する研究を重ねた結果、下記の化学式1のような化学構造を有する重合性液晶化合物、特にアルキル置換基が導入された中心ベンゼン環を有し、主鎖に少なくとも一つのイミン連結基とナフタレン環連結基を同時に有する重合性液晶化合物は高い複屈折率を有するだけでなくコーティング時の配向性に優れ、厚さが薄いながらも光学的物性に優れた光学異方体の製造を可能にするのを確認し、本発明を完成した。
このような本発明の一実施形態によれば、下記の化学式1で示される重合性液晶化合物が提供される:
前記化学式1で、
Aは炭素数1乃至10のアルキル基であり;
、D、G及びGはそれぞれ独立的に単一結合または2価の連結基であって、前記D、D、G及びGのうちの少なくとも一つはイミン基であり;
及びEはそれぞれ独立的にベンゼン環またはナフタレン環であって、前記E及びEのうちの少なくとも一つはナフタレン環であり;
及びJはそれぞれ独立的に炭素数1乃至10のアルキレン基であり;
及びLはそれぞれ独立的に水素基または重合性基である。
前記化学式1で示される重合性液晶化合物はメソゲンに縮合環が導入された化合物に少なくとも一つのイミン連結基が導入された構造を有し得るものであって、これによって高い複屈折率を示しながらもコーティング時に優れる配向性を示すことができる。
本発明によれば、前記化学式1でAは化合物の中心ベンゼン環に結合された置換基であって、重合性液晶化合物がより優れた配向性を有するようにし、これを用いて製造された位相差フィルムの光漏れ現象が少なくなるようにすることができる。一実施形態によれば、前記Aは炭素数1乃至10のアルキル基であり、好ましくは炭素数1乃至6のアルキル基、より好ましくは炭素数1乃至3のアルキル基であり得る。
そして、前記化学式1でD、D、G及びGはそれぞれ独立的に単一結合または2価の連結基であり得る。ここで、前記‘2価の連結基’は−CH=N−、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−(CH−、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、または−C≡C−であり得;前記Rはそれぞれ独立的に水素または炭素数1乃至10のアルキル基であり得る。特に、本発明によれば、前記D、D、G及びGのうちの少なくとも一つはイミン基(−CH=N−)であり、好ましくは、前記DとD、またはGとGはそれぞれイミン基であり得る。前記一実施形態の重合性液晶化合物は少なくとも一つのイミン基を含むことによって、8.0ppm乃至8.5ppmのδで少なくとも一つのピークを有するH NMRスペクトルを示すことができる。
また、前記化学式1で、E及びEはそれぞれ独立的にベンゼン環またはナフタレン環であって、前記E及びEのうちの少なくとも一つはナフタレン環であり得、好ましくは前記E及びEはそれぞれナフタレン環であり得る。
つまり、前記一実施形態の重合性液晶化合物はアルキル置換基が導入された中心ベンゼン環を有し、特に主鎖に少なくとも一つのイミン連結基とナフタレン環連結基が同時に導入された構造を有する。これによって前記一実施形態の重合性液晶化合物はこれら置換基及び連結基による上昇作用によってより高い複屈折率を示すことができるだけでなく、これを含む組成物のコーティング時に優れた配向性を示すことができ、厚さが薄いながらも光学的物性に優れた光学異方体の製造を可能にする。
一方、前記化学式1で前記J及びJはそれぞれ独立的に炭素数1乃至10のアルキレン基であり得、好ましくは炭素数2乃至9のアルキレン基、より好ましくは炭素数3乃至6のアルキレン基であり得る。
そして、前記化学式1で前記L及びLはそれぞれ独立的に水素または重合性基であり得、ここで前記‘重合性基’は不飽和結合または(メタ)アクリレート基などのように架橋または重合可能な任意の官能基を意味すると定義される。本発明によれば、前記L及びLはそれぞれ独立的に水素基、アクリレート基、メタクリレート基、エポキシ基などであり得る。
前記化学式1で示される重合性液晶化合物の具体的な例としては下記の化学式2a及び2bが挙げられる。下記の化学式2a及び2bでR及びRはそれぞれ独立的に炭素数1乃至10のアルキル基であり得、nはそれぞれ1乃至10の整数であり得る。但し、本発明の重合性液晶化合物を以下の例示化合物のみに限定するのではない。
一方、前記化学式1で示される重合性液晶化合物は公知の反応を応用して製造でき、より詳細な製造方法については本明細書の実施例部分で詳述する。
一方、本発明の他の実施形態によれば、前記化学式1で示される化合物を含む重合性液晶組成物が提供される。
本発明による前記組成物は重合性液晶単量体である化学式1で示される化合物を含むものであって、前記化学式1で示される化合物を単独または2種以上を組み合わせて、単独重合または共重合させることができる。
そして、前記組成物は前記化学式1で示される化合物以外に、任意の液晶化合物をさらに含むことができ、前記任意の液晶化合物は重合性を有するか有しないものであり得る。ここで、前記任意の液晶化合物としてはエチレン性不飽和結合を有する液晶化合物、光学活性基を有する化合物、棒状液晶化合物などが例として挙げられる。
この時、前記任意の液晶化合物はそれらの構造によって適切な量で混合でき、好ましくは本発明による前記化学式1で示される化合物が全体単量体重量の60重量%以上で含まれるようにすることが、前述の目的達成の側面からより有利である。
また、前記重合性液晶組成物には必要によって溶媒、重合開始剤、保存安定剤、液晶配向調剤、染料、顔料などがさらに添加され、前記添加剤は本発明の属する技術分野における通常の成分であり得るので、その構成を特に限定しない。
一方、本発明のまた他の実施形態によれば、前記化学式1の重合性液晶化合物の硬化物または重合体を含む光学異方体が提供される。
前記光学異方体は前記化学式1の重合性液晶化合物の末端重合性基の少なくとも一部が付加重合または架橋されている硬化物または重合体を含むものであり得る。
特に、本発明による光学異方体は前述した重合性液晶化合物の硬化物または重合体を含むことによって、高い位相差値を示しながらも光漏れ現象が無いか最小化することができる。また、本発明による光学異方体は、以前のラミネート型光学異方体に比べて、厚さが薄いながらもより単純化された工程で製造できる。
一方、前記光学異方体は前記重合性液晶組成物を支持体上に塗布及び乾燥し、液晶化合物を配向させた後、紫外線などを照射して重合させることによって製造できる。
ここで、前記支持体は特に限定されないが、好ましくはガラス板、ポリエチレンテレフタレートフィルム、セルロース系フィルムなどを用いることができる。そして、前記重合性液晶組成物を支持体に塗布する方法としては公知の方法が特別な制限なしに適用でき、例えば、ロールコーティング法、スピンコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法などが適用できる。
また、前記重合性液晶組成物を配向させる方法としては形成された組成物層をラビング(rubbing)処理するか、形成された組成物層に磁場や電場などを印加する方法など公知の方法が適用できる。
そして、前記光学異方体は用途によってその厚さが調節され、好ましくは0.01乃至100μmの範囲で調節できる。
このような本発明の光学異方体は液晶表示装置の位相差フィルム、光学補償板、配向膜、偏光板、視野角拡大板、反射フィルム、カラーフィルター、ホログラフィック素子、光偏光プリズム、光ヘッドなどの光学素子として用いることができる。
以下、本発明による具体的な実施例を通じて、発明の作用及び効果をより詳しく述べることにする。但し、このような実施例は発明の例示として提示されたものに過ぎず、これによって発明の権利範囲が決められるのではない。
実施例1:化合物3−aの合成
前記Scheme1で化合物1−aである2−メチルベンゼン−1,4−ジアミン(2−methylbenzene−1,4−diamine)[Journal of Chemical Research, 2005, 2, 123]約8gをエタノール約80mlに溶かした後、約90℃で加熱した。ここに、化合物2である6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド(6−hydroxy−2−naphthaldehyde)約40gをエタノール約150mlに溶かした溶液を滴加し、約8時間還流攪拌した。反応混合物を常温に冷却させて固体生成物を得て、これをエタノールでろ過した後に真空乾燥して約24gの化合物3−a(R=メチル)を得た。
実施例2:化合物3−bの合成
化合物1−aの代わりに化合物1−bである2−エチルベンゼン−1,4−ジアミン(2−ethylbenzene−1、4−diamine)を使用したことを除いて、実施例1と同様な方法及び条件で約31gの化合物3−b(R=エチル)を得た。
実施例3:化合物4−aの合成
実施例1による化合物3−a約10g、3−クロロプロパノール約6.6g、及びポタシウムカーボネート約13gをアセトンに溶かした後、約24時間還流攪拌した。反応混合物を常温に冷却した後、ろ過して固体を除去し減圧蒸留した。そして、カラムクロマトグラフィー精製を通じて約11.5gの化合物4−a(R=メチル、n=3)を得た。
実施例4:化合物4−bの合成
3−クロロプロパノールの代わりに6−クロロヘキサノールを使用したことを除いて、実施例3と同様な方法及び条件で約10.4gの化合物4−b(R=メチル、n=6)を得た。
実施例5:化合物4−cの合成
化合物3−aの代わりに実施例2による化合物3−bを使用したことを除いて、実施例3と同様な方法及び条件で約12gの化合物4−c(R=エチル、n=3)を得た。
実施例6:化合物4−dの合成
化合物3−aの代わりに実施例2による化合物3−bを使用し、3−クロロプロパノールの代わりに6−クロロヘキサノールを使用したことを除いて、実施例3と同様な方法及び条件で約12.5gの化合物4−d(R=エチル、n=6)を得た。
実施例7:化合物RM−01の合成
実施例3による化合物4−a約10gをジメチルアセトアミド約100mlに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここにアクリロイルクロライド約3.3gを30分にわたって滴加し、常温で約2時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテルで希釈した後、塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。これから有機部分を収去し、化学的に乾燥した後、減圧蒸留して溶媒を除去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー精製して約11gの化合物RM−01(R=メチル、n=3)を得た。
前記化合物RM−01に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.39(2H、s)、8.28(2H、s)、7.96(2H、d)、7.84(2H、m)、7.60(2H、m)、7.10(7H、m)、6.41(2H、dd)、6.03(2H、dd)、5.82(2H、dd)、4.12(4H、m)、4.03(4H、m)、2.36(3H、s)、1.98(2H、m)
そして、化合物RM−01の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、温度が上昇することによって約167℃で結晶相のネマチック相に変化し、約181℃を超過する時に等方性液晶相が示された。このような方式で、化合物RM−01が約167℃乃至181℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例8:化合物RM−02の合成
化合物4−aの代わりに実施例4による化合物4−bを使用したことを除いて、実施例7と同様な方法及び条件で約10.2gの化合物RM−02(R=メチル、n=6)を得た。
前記化合物RM−02に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.38(2H、s)、8.26(2H、s)、7.91(2H、d)、7.81(2H、m)、7.62(2H、m)、7.16(7H、m)、6.44(2H、dd)、6.05(2H、dd)、5.81(2H、dd)、4.14(4H、m)、4.06(4H、m)、2.34(3H、s)、1.71(4H、m)、1.57(4H、m)、1.29(8H、m)
そして、化合物RM−02の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−02は約170℃乃至185℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例9:化合物RM−03の合成
化合物4−aの代わりに実施例5による化合物4−cを使用したことを除いて、実施例7と同様な方法及び条件で約11.9gの化合物RM−03(R=エチル、n=3)を得た。
前記化合物RM−03に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.40(2H、s)、8.27(2H、s)、7.91(2H、d)、7.82(2H、m)、7.57(2H、m)、7.11(7H、m)、6.42(2H、dd)、6.03(2H、dd)、5.84(2H、dd)、4.11(4H、m)、4.00(4H、m)、2.53(2H、s)、1.94(2H、m)、1.24(3H、m)
そして、化合物RM−03の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−03は約148℃乃至161℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例10:化合物RM−04の合成
化合物4−aの代わりに実施例6による化合物4−dを使用したことを除いて、実施例7と同様な方法及び条件で約10.3gの化合物RM−04(R=エチル、n=6)を得た。
前記化合物RM−04に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.41(2H、s)、8.29(2H、s)、7.95(2H、d)、7.84(2H、m)、7.62(2H、m)、7.16(7H、m)、6.43(2H、dd)、6.01(2H、dd)、5.81(2H、dd)、4.14(4H、m)、4.04(4H、m)、2.58(3H、s)、1.71(4H、m)、1.54(4H、m)、1.22(8H、m)
そして、化合物RM−04の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−04は約178℃乃至189℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例11:化合物6−aの合成
前記Scheme2で化合物5−a[Journal of Medicinal Chemistry, 2008, 51, 17, 5176]約8gをエタノール約80mlに溶かした後、約90℃で加熱した。ここに、化合物2である6−ヒドロキシ−2−ナフトアルデヒド(6−hydroxy−2−naphthaldehyde)約40gをエタノール約150mlに溶かした溶液を滴加し、約8時間還流攪拌した。反応混合物を常温に冷却させて固体生成物を得て、これをエタノールでろ過した後に真空乾燥して約22gの化合物6−a(n=3)を得た。
実施例12:化合物6−bの合成
化合物5−aの代わりに化合物5−b[Organic & Biomolecular Chemistry, 2008, 6, 7, 1176]を使用したことを除いて、実施例11と同様な方法及び条件で約27gの化合物6−b(n=6)を得た。
実施例13:化合物8−aの合成
実施例11による化合物6−a(n=3)約10g、化合物7−a(R=メチル)である2−メチルテレフタル酸(2−methylterephthalic acid)[Chem. COmm., 2011, 47, 18, 5244]約2.9g、及びEDC(N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミドヒドロクロリド(N−(3−dimethylaminopropyl)−N’−ethylcarbodiimide hydrochloride))約6.5gをジクロロメタンに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここにジメチルアミノピリジン約0.4gとジイソプロピルエチルアミン約8gを添加した後、約3時間攪拌した。前記反応溶液をジクロロメタンで希釈した後、1N塩酸とブラインで洗浄し化学的に乾燥させた。そして、ろ過と減圧蒸留を通じて反応物を得て、これをカラムクロマトグラフィーで精製して約10.5gの化合物8−a(R=メチル、n=3)を得た。
実施例14:化合物8−bの合成
化合物6−aの代わりに実施例12による化合物6−b(n=6)を使用したことを除いて、実施例13と同様な方法及び条件で約12.4gの化合物8−b(R=メチル、n=6)を得た。
実施例15:化合物8−cの合成
化合物7−aの代わりに化合物7−bである2−エチルテレフタル酸(2−ethylterephthalic acid)を使用したことを除いて、実施例13と同様な方法及び条件で約11.5gの化合物8−c(R=エチル、n=3)を得た。
実施例16:化合物8−cの合成
化合物6−aの代わりに実施例12による化合物6−b(n=6)を使用し、化合物7−aの代わりに化合物7−bである2−エチルテレフタル酸(2−ethylterephthalic acid)を使用したことを除いて、実施例13と同様な方法及び条件で約10.4gの化合物8−d(R=エチル、n=6)を得た。
実施例17:化合物RM−05の合成
実施例13による化合物8−a約10gとPPTS(ピリジニウムパラトルエンスルホネート)約0.4gをテトラヒドロフランに溶かし約2時間還流攪拌した。その後、減圧蒸留を通じて反応溶液の溶媒を除去し、ジクロロメタンで希釈した後、ブラインで洗浄した。これから得られた有機層を化学的に乾燥し、減圧蒸留して白色固体化合物を得た。
前記白色固体化合物をジメチルアセトアミド約100mlに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここにアクリロイルクロライド約3.3gを30分にわたって滴加し、常温で約2時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテルで希釈した後、塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。これから有機部分を収去(回収?)し、化学的に乾燥した後、減圧蒸留して溶媒を除去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー精製して約9.5gの化合物RM−05(R=メチル、n=3)を得た。
前記化合物RM−05に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.26(2H、s)、8.12(5H、m)、7.91(2H、m)、7.77(2H、m)、7.64(2H、m)、6.99(4H、m)、6.41(2H、dd)、6.02(2H、dd)、5.83(2H、dd)、4.11(4H、m)、3.53(4H、m)、2.35(3H、s)、1.91(2H、m)
そして、化合物RM−05の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−05は約153℃乃至177℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例18:化合物RM−06の合成
化合物8−aの代わりに実施例14による化合物8−bを使用したことを除いて、実施例17と同様な方法及び条件で約10.1gの化合物RM−06(R=メチル、n=6)を得た。
前記化合物RM−06に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.23(2H、s)、8.10(5H、m)、7.89(2H、m)、7.74(2H、m)、7.61(2H、m)、6.94(4H、m)、6.38(2H、dd)、6.00(2H、dd)、5.80(2H、dd)、4.12(4H、m)、3.53(4H、m)、2.34(3H、s)、1.61(8H、m)、1.29(8H、m)
そして、化合物RM−06の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−06は約150℃乃至184℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例19:化合物RM−07の合成
化合物8−aの代わりに実施例15による化合物8−cを使用したことを除いて、実施例17と同様な方法及び条件で約9.8gの化合物RM−07(R=エチル、n=3)を得た。
前記化合物RM−07に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.25(2H、s)、8.10(5H、m)、7.91(2H、m)、7.74(2H、m)、7.61(2H、m)、7.01(4H、m)、6.42(2H、dd)、6.01(2H、dd)、5.86(2H、dd)、4.14(4H、m)、3.51(4H、m)、2.54(5H、s)、1.94(2H、m)、1.21(3H、m)
そして、化合物RM−07の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−07は約164℃乃至180℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
実施例20:化合物RM−08の合成
化合物8−aの代わりに実施例16による化合物8−dを使用したことを除いて、実施例17と同様な方法及び条件で約11.0gの化合物RM−08(R=エチル、n=6)を得た。
前記化合物RM−08に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.26(2H、s)、8.12(5H、m)、7.89(2H、m)、7.75(2H、m)、7.64(2H、m)、6.95(4H、m)、6.38(2H、dd)、6.01(2H、dd)、5.81(2H、dd)、4.15(4H、m)、3.53(4H、m)、2.53(2H、s)、1.62(8H、m)、1.28(8H、m)、1.20(3H、m)
そして、化合物RM−08の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−08は約178℃乃至202℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
比較例1:化合物10−aの合成
前記Scheme3で化合物9であるメチル6−ヒドロキシ−2−ナフトエート(methyl6−hydroxy−2−naphthoate)約100g、3−クロロプロパノール約94g、及びポタシウムカーボネート約182gをアセトンに溶かした後、約24時間還流攪拌した。反応混合物を常温に冷却した後、ろ過して固体を除去し減圧蒸留した。そして、カラムクロマトグラフィー精製を通じて約132gの化合物10−a(n=3)を得た。
比較例2:化合物10−bの合成
3−クロロプロパノールの代わりに6−クロロヘキサノールを使用したことを除いて、比較例1と同様な方法及び条件で約110gの化合物10−b(n=6)を得た。
比較例3:化合物11−aの合成
比較例1による化合物10−a約120gとPPTS(ピリジニウムパラトルエンスルホネート)約21gをジクロロメタンに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここに3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(3,4−dihydro−2H−pyran)約42gをジクロロメタンに溶かして滴加した後、約12時間攪拌した。そして、前記反応溶液をブラインで洗浄し化学的に乾燥させた後、減圧蒸留して約145gの化合物11−a(n=3)を得た。
比較例4:化合物11−bの合成
化合物10−aの代わりに比較例2による化合物10−bを使用したことを除いて、比較例3と同様な方法及び条件で約110gの化合物11−b(n=6)を得た。
比較例5:化合物12−aの合成
比較例3による化合物11−a約140gをメタノールに溶かした後、ソジウムヒドロキシド(2M、300ml)を添加し、約2時間還流攪拌し、減圧蒸留した。前記反応物を水とジクロロメタンに溶かした後、3M塩酸を用いてpHを5に調節した。これから有機層を分離して化学的に乾燥した後に減圧蒸留し、ヘキサンで洗浄して約107gの白色固体である化合物12−a(n=3)を得た。
比較例6:化合物12−bの合成
化合物11−aの代わりに比較例4による化合物11−bを使用したことを除いて、比較例5と同様な方法及び条件で約89gの化合物12−b(n=6)を得た。
比較例7:化合物14−aの合成
比較例5による化合物12−a約12.1g、化合物13であるヒドロキノン(hydroquinone)約3g、及びEDC(N−(3−ジメチルアミノプロピル)−N’−エチルカルボジイミドヒドロクロリド)約7.2gをジクロロメタンに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここにジメチルアミノピリジン約0.9gとジイソプロピルエチルアミン約9gを添加し、約3時間攪拌した。前記反応溶液をジクロロメタンで希釈した後、1N塩酸とブラインで洗浄し化学的に乾燥させた。そして、ろ過と減圧蒸留を通じて反応物を得て、これをカラムクロマトグラフィーで精製して約10.5gの化合物14−a(n=3)を得た。
比較例8:化合物14−bの合成
化合物12−aの代わりに比較例6による化合物12−bを使用したことを除いて、比較例7と同様な方法及び条件で約11.5gの化合物14−b(n=6)を得た。
比較例9:化合物RM−09の合成
比較例7による化合物14−a約10gとPPTS(ピリジニウムパラトルエンスルホネート)約0.4gをテトラヒドロフランに溶かし、約2時間還流攪拌した。その後、減圧蒸留を通じて反応溶液の溶媒を除去し、ジクロロメタンで希釈した後、ブラインで洗浄した。これから得られた有機層を化学的に乾燥し、減圧蒸留して白色固体化合物を得た。
前記白色固体化合物をジメチルアセトアミド約90mlに溶かした後、約0℃に冷却させた。ここにアクリロイルクロライド約7gを30分にかけて滴加し、常温で約2時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテルで希釈した後、塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。これから有機部分を収去し、化学的に乾燥した後、減圧蒸留して溶媒を除去した。得られた生成物をカラムクロマトグラフィー精製して約12.0gの化合物RM−09(n=3)を得た。
前記化合物RM−09に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.52(2H、s)、8.20(2H、d)、7.75(2H、d)、7.60(2H、d)、7.22(4H、s)、7.02(4H、m)、6.44(2H、dd)、6.09(2H、dd)、5.90(2H、dd)、4.04(4H、m)、3.95(4H、m)、1.99(4H、m)
そして、化合物RM−09の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−08は約190℃乃至205℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
比較例10:化合物RM−10の合成
化合物14−aの代わりに比較例8による化合物14−bを使用したことを除いて、比較例9と同様な方法及び条件で約11.1gの化合物RM−10(n=6)を得た。
前記化合物RM−10に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.50(2H、s)、8.19(2H、d)、7.73(2H、d)、7.62(2H、d)、7.24(4H、s)、7.00(4H、m)、6.45(2H、dd)、6.07(2H、dd)、5.91(2H、dd)、4.14(4H、m)、4.04(4H、m)、1.75(4H、m)、1.51(4H、m)、1.29(8H、m)
そして、化合物RM−10の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−10は約201℃乃至212℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
比較例11:化合物16の合成
化合物2の代わりに化合物15である4−ヒドロキシベンズアルデヒド(4−hydroxybenzaldehyde)を使用したことを除いて、実施例1と同様な方法及び条件で約22gの化合物16を得た。
比較例12:化合物17の合成
化合物3−aの代わりに比較例11による化合物16を使用したことを除いて、実施例3と同様な方法及び条件で約15.3gの化合物17を得た。
比較例13:化合物RM−11の合成
化合物4−aの代わりに比較例12による化合物17を使用したことを除いて、実施例7と同様な方法及び条件で約12gの化合物RM−11を得た。
前記化合物RM−11に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.39(2H、s)、7.85(4H、m)、7.30(2H、m)、7.06(4H、m)、6.46(1H、d)、6.27(2H、dd)、6.05(2H、dd)、5.59(2H、dd)、4.20(8H、m)、2.36(3H、s)、2.10(4H、m)
そして、化合物RM−11の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−11は約103℃乃至132℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
比較例14:化合物19の合成
化合物13の代わりに化合物18である2−メチルベンゼン−1,4−ジオール(2−methylbenzene−1,4−diol)を使用したことを除いて、比較例7と同様な方法及び条件で約15gの化合物19を得た。
比較例15:化合物RM−12の合成
化合物14−aの代わりに比較例14による化合物19を使用したことを除いて、比較例9と同様な方法及び条件で約9gの化合物RM−12を得た。
前記化合物RM−12に対するNMRスペクトルは次の通りである。
H NMR(CDCl、標準物質TMS)δ(ppm):8.64(2H、s)、8.32(2H、d)、7.92(4H、d)、7.88(4H、d)、7.42(3H、m)、6.43(2H、dd)、6.04(2H、dd)、5.92(2H、dd)、4.16(4H、m)、4.03(4H、m)、2.15(3H、s)、1.75(4H、m)、1.49(4H、m)、1.29(8H、m)
そして、化合物RM−12の組織を偏光顕微鏡で観察して相転移温度を測定した。その結果、化合物RM−12は約198℃乃至210℃の温度範囲でネマチック相を形成するということが確認された。
製造例1〜8(位相差フィルムの製造)
全体組成物100重量部を基準に、前記化合物RM−01を25重量部、光開始剤としてイルガキュア(Irgacure)907(スイスのチバ−ガイギー(Ciba−Geigy)社製造)を5重量部、CPO(cyclopentanone)を残部含む重合性液晶組成物を製造した。
前記液晶組成物をロールコーティング方法でノルボルネン系光配向物質がコーティングされたCOP(シクロオレフィンポリマー)フィルムの上にコーティングした後、約90℃で2分間乾燥して液晶化合物が配向されるようにした。その後、前記フィルムに200mW/cmの高圧水銀灯を光源とする非偏光UVを照射して液晶の配向状態を固定させて位相差フィルムを製造した。
前記のような方法で、化合物RM−01の代わりに化合物RM−02乃至RM−08のうちのいずれか一つを含む組成物を製造し、これを使用して位相差フィルムをそれぞれ製造した。
比較製造例1〜4(位相差フィルムの製造)
化合物RM−01の代わりに比較例による化合物RM−09、RM−10、RM−11、またはRM−12を使用したことを除いて、製造例1〜8と同様な方法で位相差フィルムをそれぞれ製造した。
参考例
化合物RM−01の代わりに下記の化学式10で表示される重合性液晶化合物(RM257、製造会社:XI'AN RUILIAN MODERN Co., Ltd)を使用したことを除いて、製造例1〜8と同様な方法で位相差フィルムを製造した。
試験例1
製造例1〜8、比較製造例1〜2及び参考例によるそれぞれの位相差フィルムに対して、定量的な位相差値をAxoscan(Axomatrix社製造)を用いて測定した。このとき、独立的に厚さを測定し、得られた値から△n値を求め、その結果を下記表1に示した。
試験例2
直交状態で配置された偏光板の間に製造例1〜8、比較製造例1〜4及び参考例によるそれぞれの位相差フィルムを配置した後、ECLIPSE LV100POL(NIKON社製造)を用いて撮影する方法で光漏れ程度を確認した。撮影結果は各化合物別に図1及び図2に示した。
前記表1を通じて分かるように、前記化合物RM−09、RM−10、またはRM−12を含む位相差フィルムの場合、製造過程で化合物の配向が均等でなく正確な複屈折率を測定できなかった。また、主鎖にイミン連結基を含むがナフタレン環を含まない化合物RM−11の場合、配向性は良好であったが、複屈折率が化合物RM257と類似の水準で低く示された。
それに比べて、製造例1〜8による化合物RM−01乃至RM−08を含む位相差フィルムは既存のフィルムより相対的に高い複屈折率を有すると確認された。
さらに、図1及び図2を通じて分かるように、製造例1〜8による化合物RM−01乃至RM−08を含む位相差フィルムは比較製造例1〜4及び参考例のフィルムに比べて光漏れ現象もほとんど示されないと確認された。

Claims (10)

  1. 下記の化学式1で示される重合性液晶化合物:
    前記化学式1で、
    Aは炭素数1乃至10のアルキル基であり;
    、D、G及びGはそれぞれ独立的に単結合または2価の連結基であって、前記D、D、G及びGのうちの少なくとも一つはイミン基あり;
    及びEはそれぞれ独立的にベンゼン環またはナフタレン環であって、前記E及びEのうちの少なくとも一つはナフタレン環であり;
    及びJはそれぞれ独立的に炭素数1乃至10のアルキレン基であり;
    及びLはそれぞれ独立的に重合性基である。
  2. 8.0ppm乃至8.5ppmのδで少なくとも一つのピークを有するH NMRスペクトルを示す請求項1に記載の重合性液晶化合物。
  3. 前記D、D、G及びGはそれぞれ独立的に単結合、−CH=N−、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CHCH−、−(CH−、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、または−C≡C−であり;前記Rはそれぞれ独立的に水素または炭素数1乃至10のアルキル基であり;
    前記D、D、G及びGのうちの少なくとも一つはイミン基(−CH=N−)である請求項1に記載の重合性液晶化合物。
  4. 前記E及びEはそれぞれナフタレン環である請求項1に記載の重合性液晶化合物。
  5. 前記L及びLはそれぞれ独立的にアクリレート基、メタクリレート基、またはエポキシ基である請求項1に記載の重合性液晶化合物。
  6. 請求項1による化合物を含む重合性液晶組成物。
  7. 重合開始剤及び溶媒をさらに含む請求項6に記載の重合性液晶組成物。
  8. 請求項1による化学式1の重合性液晶化合物の硬化物または重合体を含む光学異方体。
  9. 前記化学式1の重合性液晶化合物の末端重合性基の少なくとも一部が付加重合または架橋されている硬化物または重合体を含む請求項8に記載の光学異方体。
  10. 請求項8による光学異方体を含む液晶表示装置用光学素子。
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