CN112020663A - 固化膜形成用组合物、取向材及相位差材 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是提供对于形成具备优异的液晶取向性和密合性的固化膜而言有用的固化膜形成用组合物、使用由该固化膜形成用组合物获得的固化膜而制成的取向材以及相位差材。解决手段是下述固化膜形成用组合物、以及由该固化膜形成用组合物获得的固化膜、使用该固化膜而制成的取向材以及相位差材,上述固化膜形成用组合物含有:(A)具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物;(B)交联剂;(C)具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物;以及(D)交联催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及形成使液晶分子取向的固化膜的固化膜形成用组合物、固化膜、光学膜、取向材以及相位差材。特别是本发明涉及圆偏振光眼镜方式的3D显示器所使用的形成了图案的相位差材、和作为有机EL显示器的防反射膜使用的圆偏振光板所使用的相位差材、以及对于制作该相位差材而言有用的固化膜形成用组合物、固化膜、光学膜、取向材以及相位差材。
背景技术
在圆偏振光眼镜方式的3D显示器的情况下,通常在液晶面板等形成图像的显示元件上配置相位差材。该相位差材中,相位差特性不同的2种相位差区域分别多个、规则地配置,构成形成了图案的相位差材。另外,以下,在本说明书中,将这样的以配置相位差特性不同的多个相位差区域的方式被图案化了的相位差材称为图案化相位差材。
图案化相位差材例如如专利文献1所公开地那样,可以通过将由聚合性液晶形成的相位差材料进行光学图案形成来制作。由聚合性液晶形成的相位差材料的光学图案形成利用在液晶面板的取向材形成中已知的光取向技术。即,在基板上设置由光取向性的材料形成的涂膜,对其照射偏振光方向不同的2种偏振光。于是,作为形成了液晶的取向控制方向不同的2种液晶取向区域的取向材而获得光取向膜。在该光取向膜上涂布包含聚合性液晶的溶液状的相位差材料,实现聚合性液晶的取向。然后,将被取向了的聚合性液晶固化而形成图案化相位差材。
有机EL显示器的防反射膜由直线偏振光板、1/4波长相位差板构成,将朝向图像显示面板的面板面的外来光通过直线偏振光板而转变为直线偏振光,接着通过1/4波长相位差板而转变为圆偏振光。这里由该圆偏振光形成的外来光虽然在图像显示面板的表面等反射,但是在该反射时偏振光面的旋转方向逆转。其结果,该反射光与到来时相反,通过1/4波长相位差板,转变为通过直线偏振光板被遮光的方向的直线偏振光后,接着通过直线偏振光板被遮光,其结果,向外部的出射被显著抑制。
关于该1/4波长相位差板,在专利文献2中提出了通过将1/2波长板、1/4波长板组合而构成1/4波长相位差板,从而通过逆分散特性构成该光学膜的方法。在该方法的情况下,可以在供于彩色图像显示的宽波长带中,使用采用正分散特性的液晶材料通过逆分散特性而构成光学膜。
此外近年来,作为能够应用于该相位差层的液晶材料,提出了具备逆分散特性的液晶材料(专利文献3、4)。根据这样的逆分散特性的液晶材料,代替将1/2波长板、1/4波长板组合而通过2层相位差层构成1/4波长相位差板,可以通过单层构成相位差层而确保逆分散特性,由此可以通过简易构成来实现能够在宽波长带中确保所希望的相位差的光学膜。
为了使液晶取向,使用了取向层。作为取向层的形成方法,已知例如摩擦法、光取向法,光取向法在不产生作为摩擦法的问题的静电、灰尘,可以进行定量的取向处理的控制方面是有用的。
对于使用了光取向法的取向材形成,作为能够利用的光取向性的材料,已知侧链具有肉桂酰基和查耳酮基等光二聚化部位的丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂等。报导了这些树脂通过进行偏振光UV照射而显示控制液晶的取向的性能(以下,也称为液晶取向性。)(参照专利文献5~专利文献7。)。
此外,对取向层除了液晶取向能力以外还要求耐溶剂性。例如,有时取向层在相位差材的制造过程中暴露于热、溶剂。如果取向层暴露于溶剂,则可能液晶取向能力显著降低。
因此,例如在专利文献8中,为了获得稳定的液晶取向能力,提出了含有具有能够通过光进行交联反应的结构和通过热进行交联的结构的聚合物成分的液晶取向剂、和含有具有能够通过光进行交联反应的结构的聚合物成分和通过热进行交联的结构的化合物的液晶取向剂。
此外,对取向层还要求与液晶层的密合性。在取向层与形成在其上的液晶层的密合力不充分的情况下,例如,在相位差膜制造时的卷绕工序等中,有时上述液晶层剥离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-49865号公报
专利文献2:日本特开平10-68816号公报
专利文献3:美国专利第8119026号说明书
专利文献4:日本特开2009-179563号公报
专利文献5:日本专利第3611342号公报
专利文献6:日本特开2009-058584号公报
专利文献7:日本特表2001-517719号公报
专利文献8:日本专利第4207430号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是基于以上认识、研究结果而提出的。即,本发明的目的是提供用于形成具有优异的耐溶剂性,可以以高灵敏度使聚合性液晶取向,与液晶层的密合性优异的取向材的形成所使用的固化膜的固化膜形成用组合物。
此外,本发明的目的是提供具有上述固化膜的光学膜、使用该固化膜或光学膜而制成的取向材以及相位差材。
本发明的其它目的和优点由以下记载而变得明确。
用于解决课题的手段
本发明的第1方案涉及一种固化膜形成用组合物,其含有:
(A)成分:具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或具有光取向性基和热交联性基的聚合物;
(B)成分:交联剂;
(C)成分:具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物;以及
(D)成分:交联催化剂。
在本发明的第1方案中,优选(A)成分的光取向性基为具有能够进行光二聚化或光异构化的结构的官能团。
在本发明的第1方案中,优选(A)成分的光取向性基为肉桂酰基或具有偶氮苯结构的基团。
在本发明的第1方案中,优选进一步含有(E)成分:具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物。
在本发明的第1方案中,优选作为(C)成分的聚合物包含具有羟基的结构单元和具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元,该具有羟基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100摩尔%为20摩尔%以上,并且该具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100%为20摩尔%以上。
在本发明的第1方案中,优选作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计为5:95~60:40。
在本发明的第1方案中,优选作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计为5:95~90:10。
在本发明的第1方案中,优选上述固化膜形成用组合物基于(A)成分和(C)成分的合计量100质量份,含有5质量份~500质量份的(B)成分。
本发明的第2方案涉及一种固化膜,其由本发明的第1方案的固化膜形成用组合物获得。
本发明的第3方案涉及一种光学膜,其具有本发明的第2方案的固化膜。
本发明的第4方案涉及一种取向材,其使用本发明的第2方案的固化膜而制成。
本发明的第5方案涉及一种相位差材,其使用本发明的第2方案的固化膜而制成。
发明的效果
根据本发明,可以提供具有优异的耐溶剂性,可以以高灵敏度使聚合性液晶取向,且与液晶层的密合性优异的固化膜,以及适合于其形成的固化膜形成用组合物。
此外,根据本发明,可以提供具有上述固化膜的光学膜、和使用固化膜或光学膜而制成的取向材以及相位差材。
具体实施方式
如上述那样,要求具有优异的耐溶剂性,可以以高灵敏度使聚合性液晶取向,且与液晶层的密合性优异的固化膜(取向材)。而且,要求适合于那样的性能的固化膜(取向材)的形成的固化膜形成用组合物。
本发明人为了响应上述要求,进行了深入研究,结果发现,由具有特定组成的固化膜形成用组合物获得的固化膜具有优异的耐溶剂性,可以以高灵敏度使聚合性液晶取向,能够作为与液晶层的密合性优异的取向材利用。
以下,举出成分等的具体例对本发明的固化膜形成用组合物进行详细地说明。进而,对使用了本发明的固化膜形成用组合物的本发明的固化膜和取向材、以及使用该取向材而制成的相位差材和液晶显示元件等进行说明。
<固化膜形成用组合物>
本发明的固化膜形成用组合物含有:作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物;作为(B)成分的交联剂;作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物;以及作为(D)成分的交联催化剂。此外,可以含有作为(E)成分的具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物。进一步,只要不损害本发明的效果,就可以含有其它添加剂。进一步,可以含有溶剂。
以下,说明各成分的详细内容。
[(A)成分]
本发明的固化膜形成用组合物中的(A)成分为具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物。即(A)成分为对由本发明的固化膜形成用组合物获得的固化膜赋予光取向性的成分,在本说明书中,将(A)成分也称为光取向成分。
<具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物>
作为(A)成分的低分子化合物为与成为基础的后述作为(C)成分的聚合物相比为低分子量的光取向成分。
在本发明的固化膜形成用组合物中,作为(A)成分的低分子化合物可以为具有光取向性基,并且进一步具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的一个基团的化合物。
另外,在本发明中,所谓光取向性基,一般是指发挥通过光照射而进行取向的性质的官能团,代表地是指进行光二聚化或光异构化的结构部位的官能团。作为其它光取向性基,可举出例如发生光弗利斯重排反应的官能团(例示化合物:苯甲酸酯化合物等)、发生光分解反应的基团(例示化合物:环丁烷环等)等。
作为(A)成分的低分子化合物中可以作为光取向性基而具有的进行光二聚化的结构部位,是指通过光照射而形成二聚体的部位,作为其具体例,可举出肉桂酰基、查耳酮基、香豆素基、蒽基等。它们之中从可见光区域的透明性高、光二聚化反应性高考虑,优选为肉桂酰基。
此外,作为(A)成分的低分子化合物中可以作为光取向性基而具有的进行光异构化的结构部位,是指通过光照射而变为顺式体和反式体的结构部位,作为其具体例,可举出由偶氮苯结构、茋结构等形成的部位。它们之中从反应性高考虑,优选为偶氮苯结构。
具有光取向性基和选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的一个基团的低分子化合物例如为下述式所示的化合物。
在上述式中,A1和A2各自独立地表示氢原子或甲基。
X11为选自碳原子数1~18的亚烷基、亚苯基、亚联苯基或它们的组合中的1~3个取代基经由选自单键、醚键、酯键、酰胺键、脲键、氨基甲酸酯键、氨基键、羰基键或它们的组合中的1种或2种以上键而结合而成的结构,可以是上述取代基经由上述键而分别多个连接而成的结构。
X12表示氢原子、卤原子、氰基、碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基或环己基。此时,碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基和环己基可以经由共价键、醚键、酯键、酰胺键或脲键而2种以上基团结合。
X13表示羟基、巯基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~10的烷硫基、苯氧基、联苯基氧基或苯基。
X14表示单键、碳原子数1~20的亚烷基、2价芳香族环基、或2价脂肪族环基。这里碳原子数1~20的亚烷基可以为支链状也可以为直链状。
X15表示羟基、羧基、酰胺基、氨基或烷氧基甲硅烷基。但是,在X14为单键时,X15为羟基或氨基。
X表示单键、氧原子或硫原子。但是,在X14为单键时,X也为单键。
另外,在这些取代基中包含苯环的情况下,该苯环可以经选自碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤原子、三氟甲基和氰基中的相同或不同的1个或多个取代基取代。
在上述式中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18各自独立地表示氢原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤原子、三氟甲基或氰基。
作为作为(A)成分的具有光取向性基和羟基的低分子化合物的具体例,例如作为上述式[A11]~[A15]所示的化合物以及除该式以外的化合物,可举出例如,4-(8-羟基辛基氧基)肉桂酸甲酯、4-(6-羟基己基氧基)肉桂酸甲酯、4-(4-羟基丁基氧基)肉桂酸甲酯、4-(3-羟基丙基氧基)肉桂酸甲酯、4-(2-羟基乙基氧基)肉桂酸甲酯、4-羟基甲基氧基肉桂酸甲酯、4-羟基肉桂酸甲酯、4-(8-羟基辛基氧基)肉桂酸乙酯、4-(6-羟基己基氧基)肉桂酸乙酯、4-(4-羟基丁基氧基)肉桂酸乙酯、4-(3-羟基丙基氧基)肉桂酸乙酯、4-(2-羟基乙基氧基)肉桂酸乙酯、4-羟基甲基氧基肉桂酸乙酯、4-羟基肉桂酸乙酯、4-(8-羟基辛基氧基)肉桂酸苯酯、4-(6-羟基己基氧基)肉桂酸苯酯、4-(4-羟基丁基氧基)肉桂酸苯酯、4-(3-羟基丙基氧基)肉桂酸苯酯、4-(2-羟基乙基氧基)肉桂酸苯酯、4-羟基甲基氧基肉桂酸苯酯、4-羟基肉桂酸苯酯、4-(8-羟基辛基氧基)肉桂酸联苯酯、4-(6-羟基己基氧基)肉桂酸联苯酯、4-(4-羟基丁基氧基)肉桂酸联苯酯、4-(3-羟基丙基氧基)肉桂酸联苯酯、4-(2-羟基乙基氧基)肉桂酸联苯酯、4-羟基甲基氧基肉桂酸联苯酯、4-羟基肉桂酸联苯酯、肉桂酸8-羟基辛酯、肉桂酸6-羟基己酯、肉桂酸4-羟基丁酯、肉桂酸3-羟基丙酯、肉桂酸2-羟基乙酯、肉桂酸羟基甲酯、4-(8-羟基辛基氧基)偶氮苯、4-(6-羟基己基氧基)偶氮苯、4-(4-羟基丁基氧基)偶氮苯、4-(3-羟基丙基氧基)偶氮苯、4-(2-羟基乙基氧基)偶氮苯、4-羟基甲基氧基偶氮苯、4-羟基偶氮苯、4-(8-羟基辛基氧基)查耳酮、4-(6-羟基己基氧基)查耳酮、4-(4-羟基丁基氧基)查耳酮、4-(3-羟基丙基氧基)查耳酮、4-(2-羟基乙基氧基)查耳酮、4-羟基甲基氧基查耳酮、4-羟基查耳酮、4’-(8-羟基辛基氧基)查耳酮、4’-(6-羟基己基氧基)查耳酮、4’-(4-羟基丁基氧基)查耳酮、4’-(3-羟基丙基氧基)查耳酮、4’-(2-羟基乙基氧基)查耳酮、4’-羟基甲基氧基查耳酮、4’-羟基查耳酮、7-(8-羟基辛基氧基)香豆素、7-(6-羟基己基氧基)香豆素、7-(4-羟基丁基氧基)香豆素、7-(3-羟基丙基氧基)香豆素、7-(2-羟基乙基氧基)香豆素、7-羟基甲基氧基香豆素、7-羟基香豆素、6-羟基辛基氧基香豆素、6-羟基己基氧基香豆素、6-(4-羟基丁基氧基)香豆素、6-(3-羟基丙基氧基)香豆素、6-(2-羟基乙基氧基)香豆素、6-羟基甲基氧基香豆素、6-羟基香豆素、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-羟基甲基氧基苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-羟基苯甲酰]肉桂酸甲酯、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-羟基甲基氧基苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-羟基苯甲酰]肉桂酸乙酯、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-羟基甲基氧基苯甲酰]肉桂酸叔丁酯、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-羟基甲基氧基苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-羟基苯甲酰]肉桂酸苯酯、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-羟基甲基氧基苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-[4-羟基苯甲酰]肉桂酸联苯酯、4-苯甲酰肉桂酸8-羟基辛酯、4-苯甲酰肉桂酸6-羟基己酯、4-苯甲酰肉桂酸4-羟基丁酯、4-苯甲酰肉桂酸3-羟基丙酯、4-苯甲酰肉桂酸2-羟基乙酯、4-苯甲酰肉桂酸羟基甲酯、4-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]查耳酮、4-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]查耳酮、4-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]查耳酮、4-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]查耳酮、4-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]查耳酮、4-(4-羟基甲基氧基苯甲酰)查耳酮、4-(4-羟基苯甲酰)查耳酮、4’-[4-(8-羟基辛基氧基)苯甲酰]查耳酮、4’-[4-(6-羟基己基氧基)苯甲酰]查耳酮、4’-[4-(4-羟基丁基氧基)苯甲酰]查耳酮、4’-[4-(3-羟基丙基氧基)苯甲酰]查耳酮、4’-[4-(2-羟基乙基氧基)苯甲酰]查耳酮、4’-(4-羟基甲基氧基苯甲酰)查耳酮、4’-(4-羟基苯甲酰)查耳酮等。
作为作为(A)成分的、具有光取向性基和羧基的低分子化合物的具体例,可举出肉桂酸、阿魏酸、4-甲氧基肉桂酸、4-丙氧基肉桂酸、3,4-二甲氧基肉桂酸、香豆素-3-甲酸、4-(N,N-二甲基氨基)肉桂酸等。
作为作为(A)成分的、具有光取向性基和酰胺基的低分子化合物的具体例,可举出肉桂酸酰胺、4-甲基肉桂酸酰胺、4-乙基肉桂酸酰胺、4-甲氧基肉桂酸酰胺、4-乙氧基肉桂酸酰胺等。
作为作为(A)成分的、具有光取向性基和氨基的低分子化合物的具体例,可举出4-氨基肉桂酸甲酯、4-氨基肉桂酸乙酯、3-氨基肉桂酸甲酯、3-氨基肉桂酸乙酯等。
作为作为(A)成分的、具有光取向性基和烷氧基甲硅烷基的低分子化合物的具体例,可举出4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基氧基)肉桂酸甲酯、4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氧基)肉桂酸甲酯、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基氧基)肉桂酸乙酯、4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氧基)肉桂酸乙酯、4-(3-三甲氧基甲硅烷基己基氧基)肉桂酸甲酯、4-(3-三乙氧基甲硅烷基己基氧基)肉桂酸甲酯、4-(3-三甲氧基甲硅烷基己基氧基)肉桂酸乙酯和4-(3-三乙氧基甲硅烷基己基氧基)肉桂酸乙酯等。
作为作为(A)成分的低分子化合物,进一步优选为在下述式(1)所示的光取向性部位与热反应性部位结合而成的基团上经由间隔基而结合了聚合性基的化合物。
(式中,R101表示羟基、氨基、羟基苯氧基、羧基苯氧基、氨基苯氧基、氨基羰基苯氧基、苯基氨基、羟基苯基氨基、羧基苯基氨基、氨基苯基氨基、羟基烷基氨基或双(羟基烷基)氨基,X101表示可以经任意取代基取代的亚苯基,这些取代基的定义中的苯环可以经取代基取代。)
作为苯环可以经取代基取代的情况下的取代基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基等烷基;三氟甲基等卤代烷基;甲氧基、乙氧基等烷氧基;碘原子、溴原子、氯原子、氟原子等卤原子;氰基;硝基等。
在上述R101中,优选为羟基和氨基,特别优选为羟基。
作为间隔基,为选自直链状亚烷基、支链亚烷基、环状亚烷基和亚苯基中的二价基团,或为该二价基团多个结合而成的基团。在该情况下,作为构成间隔基的二价基团彼此的键、间隔基与上述式(1)所示的基团的键、间隔基与聚合性基的键,可举出单键、酯键、酰胺键、脲键或醚键。在上述二价基团为多个的情况下,二价基团彼此可以相同也可以不同,在上述键为多个的情况下,键彼此可以相同也可以不同。
作为那样的作为(A)成分的在光取向性部位与热反应性部位结合而成的基团上结合了聚合性基的低分子化合物的具体例,可举出4-(6-甲基丙烯酰氧基己基-1-氧基)肉桂酸、4-(6-丙烯酰氧基己基-1-氧基)肉桂酸、4-(3-甲基丙烯酰氧基丙基-1-氧基)肉桂酸、4-(4-(3-甲基丙烯酰氧基丙基-1-氧基)丙烯酰氧基)苯甲酸、4-(4-(6-甲基丙烯酰氧基己基-1-氧基)苯甲酰氧基)肉桂酸、4-(6-甲基丙烯酰氧基己基-1-氧基)肉桂酰胺、4-(6-甲基丙烯酰氧基己基-1-氧基)-N-(4-氰基苯基)肉桂酰胺、4-(6-甲基丙烯酰氧基己基-1-氧基)-N-双羟基乙基肉桂酰胺等。
作为(A)成分的低分子量的光取向成分可以举出以上具体例,但不限定于此。
如以上那样在本发明中,作为(A)成分,可以使用低分子量的化合物。此外,(A)成分也可以为分别1种以上低分子量的化合物的混合物。
<具有光取向性基和热交联性基的聚合物>
在本发明的固化膜形成用组合物中,(A)成分的聚合物为具有光取向性基的聚合物,即具有进行光二聚化或光异构化的结构部位的官能团作为光取向性基的聚合物,特别优选为至少具有光二聚化部位的丙烯酸系共聚物。期望为进一步除了光二聚化部位以外,还具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的一个基团(以下,包含这些基团在内也称为热交联部位)的丙烯酸系共聚物。
在本发明中,所谓丙烯酸系共聚物,是指将丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等具有不饱和双键的单体聚合而获得的共聚物。
作为(A)成分的具有光二聚化部位和热交联部位的丙烯酸系共聚物(以下,也称为特定共聚物。)只要为具有这样的结构的丙烯酸系共聚物即可,对构成丙烯酸系共聚物的高分子的主链的骨架和侧链的种类等没有特别限定。
作为光二聚化部位,可举出肉桂酰基、查耳酮基、香豆素基、蒽基等。它们之中从可见光区域中的透明性高、和光二聚化反应性高考虑优选为肉桂酰基。作为更优选的肉桂酰基和包含肉桂酰基结构的取代基,可举出下述式[1]或式[2]所示的结构。另外在本说明书中,关于肉桂酰基中的苯环为萘环的基团,也包含于“肉桂酰基”和“包含肉桂酰基结构的取代基”。
在上述式[1]中,X1表示氢原子、碳原子数1~18的烷基、苯基或联苯基。此时,苯基和联苯基可以经卤原子和氰基中的任意者取代。
在上述式[2]中,X2表示氢原子、氰基、碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基、环己基。此时,碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基、环己基可以经由选自共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键、氨基甲酸酯键、氨基键、羰基键或它们的组合中的1种或2种以上键而多种结合。
在上述式[1]和式[2]中,A表示式[A1]、式[A2]、式[A3]、式[A4]、式[A5]和式[A6]中的任一者。
在上述式[A1]、式[A2]、式[A3]、式[A4]、式[A5]和式[A6]中,R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37和R38各自独立地表示氢原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、卤原子、三氟甲基或氰基。
热交联部位为通过加热而与作为(B)成分的交联剂结合的部位,作为其具体例,可举出羟基、羧基、酰胺基、氨基、烷氧基甲硅烷基等。
作为(A)成分的丙烯酸系共聚物优选重均分子量为3,000~200,000。如果重均分子量超过200,000而过大,则有时在溶剂中的溶解性降低而操作性降低,另一方面,如果重均分子量小于3,000而过小,则有时在热固化时变得固化不足而耐溶剂性降低或耐热性降低。
关于作为(A)成分的具有光二聚化部位和热交联部位的丙烯酸系共聚物的合成方法,将具有光二聚化部位的单体、与具有热交联部位的单体进行共聚的方法是简便的。
作为具有光二聚化部位的单体,可举出例如,具有肉桂酰基、查耳酮基、香豆素基、蒽基等的单体。它们之中从可见光区域中的透明性高和光二聚化反应性高考虑特别优选为具有肉桂酰基的单体。
其中更优选为具有上述式[1]或式[2]所示的结构的肉桂酰基和包含肉桂酰基结构的取代基的单体。如果举出那样的单体的具体例,则为下述式[3]或式[4]所示的单体。
在上述式[3]中,X1表示氢原子、碳原子数1~18的烷基、苯基或联苯基。此时,苯基和联苯基可以经卤原子和氰基中的任意者取代。
L1和L2各自独立地表示共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键或氨基甲酸酯键。
在上述式[4]中,X2表示氢原子、氰基、碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基、环己基。此时,碳原子数1~18的烷基、苯基、联苯基、环己基可以经由选自共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键、氨基甲酸酯键、氨基键、羰基键或它们的组合中的1种或2种以上键而多种结合。
在上述式[3]和式[4]中,X3和X5各自独立地表示单键、碳原子数1~20的亚烷基、2价芳香族环、2价脂肪族环。这里碳原子数1~20的亚烷基可以为支链状也可以为直链状。
在上述式[3]和式[4]中,X4表示聚合性基。作为该聚合性基的具体例,可举出例如,丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基等。
在上述式[3]和式[4]中,A与上述同样地表示式[A1]、式[A2]、式[A3]、式[A4]、式[A5]和式[A6]中的任一者。
作为具有热交联部位的单体,可举出例如,丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸2,3-二羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3-二羟基丙酯、二甘醇单丙烯酸酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、己内酯2-(丙烯酰氧基)乙酯、己内酯2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、聚(乙二醇)乙基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯、5-丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧酸-6-内酯、5-甲基丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧酸-6-内酯等具有羟基的单体;丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、N-(羧基苯基)马来酰亚胺、N-(羧基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羧基苯基)丙烯酰胺等具有羧基的单体;羟基苯乙烯、N-(羟基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羟基苯基)丙烯酰胺、N-(羟基苯基)马来酰亚胺、N-(羟基苯基)马来酰亚胺等具有酚性羟基的单体;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等具有酰胺基的单体;甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等具有烷氧基甲硅烷基的单体;甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二乙基氨基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯等具有氨基的单体等。
为了获得特定共聚物而使用的具有光二聚化部位的单体和具有热交联部位的单体的使用量优选基于为了获得特定共聚物而使用的全部单体的合计量,具有光二聚化部位的单体为40质量%~95质量%,具有热交联部位的单体为5质量%~60质量%。通过使具有光二聚化部位的单体含量为40质量%以上,从而可以赋予高灵敏度以及良好的液晶取向性。另一方面,通过为95质量%以下,从而可以赋予充分的热固性,可以维持高灵敏度以及良好的液晶取向性。
此外,在本发明的固化膜形成用组合物中,在获得特定共聚物时,可以并用能够与具有光二聚化部位和热交联部位(以下,将它们也称为特定官能团)的单体共聚的单体(以下,也称为具有非反应性官能团的单体)。
作为那样的单体的具体例,可举出丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、丙烯酰胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯系化合物和乙烯基化合物等。
以下,举出上述单体的具体例,但本发明不限定于此。
作为上述丙烯酸酯化合物,可举出例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸萘酯、丙烯酸蒽酯、丙烯酸蒽甲酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片基酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三甘醇丙烯酸酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸3-甲氧基丁酯、2-甲基-2-金刚烷基丙烯酸酯、2-丙基-2-金刚烷基丙烯酸酯、8-甲基-8-三环癸基丙烯酸酯、和8-乙基-8-三环癸基丙烯酸酯等。
作为上述甲基丙烯酸酯化合物,可举出例如,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸萘酯、甲基丙烯酸蒽酯、甲基丙烯酸蒽甲酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三甘醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯、甲基丙烯酸3-甲氧基丁酯、2-甲基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯、γ-丁内酯甲基丙烯酸酯、2-丙基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯、8-甲基-8-三环癸基甲基丙烯酸酯、和8-乙基-8-三环癸基甲基丙烯酸酯等。
作为上述乙烯基化合物,可举出例如,甲基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、乙烯基萘、乙烯基咔唑、烯丙基缩水甘油基醚、3-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷、1,2-环氧基-5-己烯、和1,7-辛二烯单环氧化物等。
作为上述苯乙烯系化合物,可举出例如,苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、和溴苯乙烯等。
作为上述马来酰亚胺系化合物,可举出例如,马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、和N-环己基马来酰亚胺等。
获得本发明的固化膜形成用组合物所使用的特定共聚物的方法没有特别限定,可举出例如,在使具有特定官能团的单体(具有光二聚化部位的单体和具有热交联部位的单体)、根据需要具有非反应性官能团的单体和聚合引发剂等共存的溶剂中,在50℃~110℃的温度下进行聚合反应而获得的方法。此时,所使用的溶剂只要是能够溶解具有特定官能团的单体、根据需要使用的具有非反应性官能团的单体和聚合引发剂等,就没有特别限定。作为具体例,可举出后述溶剂所记载的溶剂。
这样操作而获得的特定共聚物通常为溶解于溶剂的溶液的状态,在本发明中可以作为(A)成分的聚合物溶液而直接使用。
此外,可以将如上述那样操作而获得的特定共聚物的溶液在***、水等的搅拌下投入使其再沉淀,将生成的沉淀物进行了过滤/洗涤后,在常压或减压下进行常温或加热干燥,从而制成特定共聚物的粉体。通过这样的操作,可以将与特定共聚物共存的聚合引发剂、未反应单体除去,其结果,可获得精制了的特定共聚物的粉体。在通过一次操作不能充分精制的情况下,只要将所得的粉体再溶解于溶剂,反复进行上述操作即可。
在本发明的固化膜形成用组合物中,可以直接使用上述特定共聚物的粉体作为(A)成分的聚合物,或也可以将该粉体再溶解于例如后述溶剂而以溶液的状态使用。
此外,作为(A)成分的聚合物,也可以使用使肉桂酸衍生物与侧链具有环氧基的聚合物反应而获得的聚合物。
侧链具有环氧基的聚合物可以为例如具有环氧基的聚合性不饱和化合物的聚合物或具有环氧基的聚合性不饱和化合物与其它聚合性不饱和化合物的共聚物。
作为具有环氧基的聚合性不饱和化合物的具体例,可以举出例如丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-3,4-环氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧丁酯、丙烯酸-6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚等。
作为其它聚合性不饱和化合物,可以举出(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、二环不饱和化合物类、马来酰亚胺化合物类、不饱和芳香族化合物、共轭二烯系化合物、不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐、除这些以外的聚合性不饱和化合物。
作为它们的具体例,作为甲基丙烯酸烷基酯,可以举出例如甲基丙烯酸羟基甲酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2,3-二羟基丙酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基糖苷、甲基丙烯酸4-羟基苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸正月桂基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸正硬脂基酯等;作为丙烯酸烷基酯,可以举出例如丙烯酸甲酯、丙烯酸异丙酯等;作为甲基丙烯酸环状烷基酯,可以举出例如甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-甲基环己酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基甲基丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片基酯、甲基丙烯酸胆甾烷基酯等;作为丙烯酸环状烷基酯,可以举出例如丙烯酸环己酯、丙烯酸2-甲基环己酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片基酯、丙烯酸胆甾烷基酯等;作为甲基丙烯酸芳基酯,可以举出甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苄酯等;作为丙烯酸芳基酯,可以举出例如丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等;作为不饱和二羧酸二酯,可以举出例如马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等;
作为二环不饱和化合物类,可以举出例如二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羟基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(羟基甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基甲基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯等;作为马来酰亚胺化合物类,可以举出例如苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺、苄基马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸酯、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺等;作为不饱和芳香族化合物,可以举出例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯等;作为共轭二烯系化合物,可以举出1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等;作为不饱和单羧酸,可以举出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等;作为不饱和二羧酸,可以举出马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等;作为不饱和二羧酸酐,可以举出上述不饱和二羧酸的各酐;作为除上述以外的聚合性不饱和化合物,可以举出例如丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、1,1-二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯等。
侧链具有环氧基的聚合物中的具有环氧基的聚合性不饱和化合物的共聚比例优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上。
侧链具有环氧基的聚合物的合成可以通过优选在溶剂中,在适当的聚合引发剂的存在下的公知的自由基聚合法进行。
作为侧链具有环氧基的聚合物,可以使用市售品。作为这样的市售品,可举出例如EHPE3150、EHPE3150CE(以上,(株)ダイセル制)、UG-4010、UG-4035、UG-4040、UG-4070(以上,东亚合成(株)制ARUFON系列)、ECN-1299(旭化成(株)制)、DEN431、DEN438(以上,ダウケミカル社制)、jER-152(三菱ケミカル(株)制)、エピクロンN-660、N-665、N-670、N-673、N-695、N-740、N-770、N-775(以上,DIC(株)(旧大日本インキ化学工業(株))制)、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-104S(以上,日本化药(株)制)等。
作为肉桂酸衍生物,可举出具有羧基的肉桂酸衍生物等,可以举出例如下述式(1-1)~(1-5)中的任一式所示的化合物等。
(式中,R1表示氢原子、卤原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基等。)
此外,作为具有羧基的肉桂酸衍生物,也适合使用在上述式[3]所示的单体中,X1为氢原子的化合物。
上述式(1-1)~(1-5)所示的化合物可以将有机化学的常规方法适当组合来合成。
上述侧链具有环氧基的聚合物与肉桂酸衍生物的反应生成物可以如上述那样通过使具有环氧基的聚合物与肉桂酸衍生物优选在催化剂的存在下,优选在适当的有机溶剂中反应来合成。
在反应时使用的肉桂酸衍生物的使用比例相对于具有环氧基的聚合物所包含的环氧基1摩尔,优选为0.01~1.5摩尔,更优选为0.05~1.3摩尔,进一步优选为0.1~1.1摩尔。
作为这里可以使用的催化剂,可以使用有机碱或作为促进环氧化合物与酸酐的反应的所谓固化促进剂而公知的化合物。
作为上述有机碱,可以举出例如如乙基胺、二乙基胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯那样的伯~仲有机胺;如三乙胺、三-正丙基胺、三-正丁基胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、二氮杂二环十一碳烯那样的叔有机胺;如四甲基氢氧化铵那样的季有机胺等。这些有机碱之中,优选为如三乙胺、三-正丙基胺、三-正丁基胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶那样的叔有机胺;如四甲基氢氧化铵那样的季有机胺。
作为上述固化促进剂,可以举出例如如苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、环己基二甲基胺、三乙醇胺那样的叔胺;如2-甲基咪唑、2-正庚基咪唑、2-正十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羟基甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二〔(2’-氰基乙氧基)甲基〕咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-正十一烷基咪唑偏苯三酸盐、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑偏苯三酸盐、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑偏苯三酸盐、2,4-二氨基-6-〔2’-甲基咪唑基-(1’)〕乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-(2’-正十一烷基咪唑基)乙基均三嗪、2,4-二氨基-6-〔2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)〕乙基均三嗪、2-甲基咪唑的异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑的异氰脲酸加成物、2,4-二氨基-6-〔2’-甲基咪唑基-(1’)〕乙基均三嗪的异氰脲酸加成物那样的咪唑化合物;如二苯基膦、三苯基膦、亚磷酸三苯酯那样的有机磷化合物;
如苄基三苯基氯化四-正丁基溴化甲基三苯基溴化乙基三苯基溴化正丁基三苯基溴化四苯基溴化乙基三苯基碘化乙基三苯基乙酸四-正丁基O,O-二乙基二硫代磷酸盐、四-正丁基苯并***盐、四-正丁基四氟硼酸盐、四-正丁基四苯基硼酸盐、四苯基四苯基硼酸盐那样的季盐;1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳烯-7、其有机酸盐那样的二氮杂二环烯烃;如辛酸锌、辛酸锡、乙酰丙酮铝配位化合物那样的有机金属化合物;如四乙基溴化铵、四-正丁基溴化铵、四乙基氯化铵、四-正丁基氯化铵那样的季铵盐;如三氟化硼、硼酸三苯酯那样的硼化合物;如氯化锌、氯化锡那样的金属卤素化合物;双氰胺、胺与环氧树脂的加成物等胺加成型促进剂等高熔点分散型潜在性固化促进剂;将上述咪唑化合物、有机磷化合物、季盐等固化促进剂的表面用聚合物进行被覆而得的微胶囊型潜在性固化促进剂;胺盐型潜在性固化剂促进剂;路易斯酸盐、布朗斯台德酸盐等高温解离型的热阳离子聚合型潜在性固化促进剂等潜在性固化促进剂等。
它们之中,优选为如四乙基溴化铵、四-正丁基溴化铵、四乙基氯化铵、四-正丁基氯化铵那样的季铵盐。
作为催化剂的使用比例,相对于具有环氧基的聚合物100质量份,优选为100质量份以下,更优选为0.01~100质量份,进一步优选为0.1~20质量份。
作为上述有机溶剂,可以举出例如烃化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、酰胺化合物、醇化合物等。它们之中,醚化合物、酯化合物、酮化合物、醇化合物从原料和生成物的溶解性以及生成物的精制的进行容易性的观点考虑是优选的。溶剂以固体成分浓度(反应溶液中的除溶剂以外的成分的质量在溶液的总质量中所占的比例)优选成为0.1质量%以上,更优选成为5~50质量%的量使用。
反应温度优选为0~200℃,更优选为50~150℃。反应时间优选为0.1~50小时,更优选为0.5~20小时。
这样操作而获得含有具有环氧基的聚合物与肉桂酸衍生物的反应生成物的溶液。该溶液可以直接供于固化膜形成用组合物的调制,也可以在将溶液中所包含的聚合物分离后供于固化膜形成用组合物的调制,或也可以将分离了的聚合物进行了精制后供于固化膜形成用组合物的调制。
此外,在本实施方式中,作为(A)成分的丙烯酸系共聚物可以为多种特定共聚物的混合物。
如以上那样在本发明中,作为(A)成分,可以使用高分子量的特定共聚物。此外,(A)成分可以为1种以上特定共聚物的混合物。
[(B)成分]
本发明的固化膜形成用组合物含有交联剂作为(B)成分。更详细而言,(B)成分为与上述(A)成分和(C)成分反应的交联剂。(B)成分与作为(A)成分的化合物或聚合物的热交联性基、以及(C)成分所包含的羟基结合。进而,本发明的固化膜形成用组合物可以制成固化膜而形成光反应效率高的取向材。
关于作为(B)成分的交联剂,可举出环氧化合物、羟甲基化合物和异氰酸酯化合物等化合物,但优选为羟甲基化合物。其中,关于作为(B)成分的交联剂,优选为具有2个以上能够与上述(A)成分的能够热交联的官能团形成交联的基团的化合物,优选为例如具有2个以上羟甲基或烷氧基甲基的交联剂。作为具有这些基团的化合物,可举出例如,烷氧基甲基化甘脲、烷氧基甲基化苯胍胺和烷氧基甲基化三聚氰胺等羟甲基化合物。
作为上述羟甲基化合物的具体例,可举出例如,烷氧基甲基化甘脲、烷氧基甲基化苯胍胺、烷氧基甲基化三聚氰胺、四(烷氧基甲基)双酚和四(羟基甲基)双酚等化合物。
作为烷氧基甲基化甘脲的具体例,可举出例如,1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(丁氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-四(羟基甲基)甘脲、1,3-双(羟基甲基)脲、1,1,3,3-四(丁氧基甲基)脲、1,1,3,3-四(甲氧基甲基)脲、1,3-双(羟基甲基)-4,5-二羟基-2-咪唑啉酮、和1,3-双(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啉酮等。作为市售品,可举出三井サイテック(株)制甘脲化合物(商品名:サイメル(注册商标)1170、パウダーリンク(注册商标)1174)等化合物、甲基化脲树脂(商品名:UFR(注册商标)65)、丁基化脲树脂(商品名:UFR(注册商标)300、U-VAN10S60、U-VAN10R、U-VAN11HV)、DIC(株)(旧大日本インキ化学工業(株))制脲/甲醛系树脂(高缩合型,商品名:ベッカミン(注册商标)J-300S、ベッカミンP-955、ベッカミンN)等。
作为烷氧基甲基化苯胍胺的具体例,可举出例如,四甲氧基甲基苯胍胺等。作为市售品,可举出三井サイテック(株)制(商品名:サイメル(注册商标)1123)、(株)三和ケミカル制(商品名:ニカラック(注册商标)BX-4000、ニカラックBX-37、ニカラックBL-60、ニカラックBX-55H)等。
作为烷氧基甲基化三聚氰胺的具体例,可举出例如,六甲氧基甲基三聚氰胺等。作为市售品,可举出三井サイテック(株)制甲氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:サイメル(注册商标)300、サイメル301、サイメル303、サイメル350)、丁氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:マイコート(注册商标)506、マイコート508)、(株)三和ケミカル制甲氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:ニカラック(注册商标)MW-30、ニカラックMW-22、ニカラックMW-11、ニカラックMW-100LM、ニカラックMS-001、ニカラックMX-002、ニカラックMX-730、ニカラックMX-750、ニカラックMX-035)、丁氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:ニカラック(注册商标)MX-45、ニカラックMX-410、ニカラックMX-302)等。
作为四(烷氧基甲基)双酚和四(羟基甲基)双酚的例子,可举出四(烷氧基甲基)双酚A、四(羟基甲基)双酚A等。
此外,作为(B)成分的交联剂可以为使这样的氨基的氢原子被羟甲基或烷氧基甲基取代了的三聚氰胺化合物、脲化合物、甘脲化合物和苯胍胺化合物缩合而获得的化合物。可举出例如,由美国专利第6323310号说明书所记载的三聚氰胺化合物和苯胍胺化合物制造的高分子量的化合物。作为上述三聚氰胺化合物的市售品,可举出商品名:サイメル(注册商标)303(三井サイテック(株)制)等,作为上述苯胍胺化合物的市售品,可举出商品名:サイメル(注册商标)1123(三井サイテック(株)制)等。
进一步,作为(B)成分的交联剂,也可以使用:使用N-羟基甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基甲基丙烯酰胺、N-乙氧基甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基甲基丙烯酰胺等被羟基甲基(即羟甲基)或烷氧基甲基取代了的丙烯酰胺化合物或甲基丙烯酰胺化合物而制造的聚合物。
作为那样的聚合物,可举出例如,聚(N-丁氧基甲基丙烯酰胺)、N-丁氧基甲基丙烯酰胺与苯乙烯的共聚物、N-羟基甲基甲基丙烯酰胺与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、N-乙氧基甲基甲基丙烯酰胺与甲基丙烯酸苄酯的共聚物、和N-丁氧基甲基丙烯酰胺与甲基丙烯酸苄酯与甲基丙烯酸2-羟基丙酯的共聚物等。
此外,作为那样的聚合物,也可以使用具有N-烷氧基甲基和包含C=C双键的聚合性基的聚合物。
作为包含C=C双键的聚合性基,可举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基、马来酰亚胺基等。
获得上述那样的聚合物的方法没有特别限定。如果举出一例,则预先通过自由基聚合等聚合方法而生成具有特定官能团2的丙烯酸系聚合物。接着,通过使该特定官能团2、与末端具有不饱和键的化合物(以下,称为特定化合物。)反应,从而可以向作为(B)成分的聚合物导入包含C=C双键的聚合性基。
这里,所谓特定官能团2,是指羧基、缩水甘油基、羟基、具有活性氢的氨基、酚性羟基或异氰酸酯基等官能团、或选自它们中的多种官能团。通过将具有这些基团的单体聚合,可以获得具有特定官能团2的丙烯酸系聚合物。
在上述反应中,特定官能团2、与特定化合物所具有的官能团并且参与反应的基团的优选的组合为羧基与环氧基、羟基与异氰酸酯基、酚性羟基与环氧基、羧基与异氰酸酯基、氨基与异氰酸酯基、或羟基与酰氯等。进一步,更优选的组合为羧基与甲基丙烯酸缩水甘油酯中的环氧基、或羟基与甲基丙烯酸异氰酸酯基乙酯中的异氰酸酯基。
作为具有羧基的单体,可举出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、N-(羧基苯基)马来酰亚胺、N-(羧基苯基)甲基丙烯酰胺和N-(羧基苯基)丙烯酰胺等。
作为具有缩水甘油基的单体,可举出例如,甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油基醚、3-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷、1,2-环氧基-5-己烯和1,7-辛二烯单环氧化物等。
作为具有羟基的单体,可举出例如,丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸2,3-二羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3-二羟基丙酯、二甘醇单丙烯酸酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、己内酯2-(丙烯酰氧基)乙酯、己内酯2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、聚(乙二醇)乙基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)乙基醚甲基丙烯酸酯、5-丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧酸-6-内酯和5-甲基丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧酸-6-内酯等。
作为具有氨基的单体,可举出例如,丙烯酸2-氨基乙酯和甲基丙烯酸2-氨基甲酯等。
作为具有酚性羟基的单体,可举出例如,羟基苯乙烯、N-(羟基苯基)丙烯酰胺、N-(羟基苯基)甲基丙烯酰胺和N-(羟基苯基)马来酰亚胺等。
作为具有异氰酸酯基的单体,可举出例如,丙烯酰基乙基异氰酸酯、甲基丙烯酰基乙基异氰酸酯和间四甲基二甲苯异氰酸酯等。
这样的聚合物的重均分子量(聚苯乙烯换算值)为1,000~500,000,优选为2,000~200,000,更优选为3,000~150,000,进一步优选为3,000~50,000。
这些交联剂可以单独使用或组合使用2种以上。
本发明的固化膜形成用组合物中的作为(B)成分的交联剂的含量基于(A)成分和(C)成分的合计量100质量份,优选为5质量份~500质量份,更优选为10质量份~400质量份。在交联剂的含量过小的情况下,由固化膜形成用组合物获得的固化膜的耐溶剂性降低,液晶取向性降低。另一方面,在交联剂的含量过大的情况下有时液晶取向性和保存稳定性降低。
[(C)成分]
本发明的固化膜形成用组合物所含有的(C)成分为具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基作为单元结构的聚合物(以下,也称为特定共聚物2)。
作为包含C=C双键的聚合性基,可举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基、马来酰亚胺基等。
作为获得作为(C)成分的聚合物的方法,可以使用在上述(B)成分中描述过的获得具有包含C=C双键的聚合性基的聚合物的方法。即,可举出:在制造具有羧基的聚合物后,使其与具有包含C=C双键的聚合性基和环氧基的单体反应的方法;以及在制造了在上述(A)成分的章节中例示过的具有环氧基的聚合物后,使其与具有包含C=C双键的聚合性基和羧基的单体反应的方法。
作为获得具有羧基的聚合物的方法,可举出例如,在使具有羧基的单体、和根据需要除此以外的单体和聚合引发剂等共存的溶剂中,在50℃~110℃的温度下进行聚合反应,从而获得具有羧基的聚合物的方法。此时,所使用的溶剂只要是能够溶解上述具有羧基的单体、根据需要使用的该除此以外的单体和聚合引发剂等的溶剂,就没有特别限定。作为具体例,记载于后述的[溶剂]项。
作为获得具有环氧基的聚合物的方法,可举出例如,通过在使具有环氧基的单体、和根据需要除此以外的单体和聚合引发剂等共存的溶剂中,在50℃~110℃的温度下进行聚合反应,从而获得具有环氧基的聚合物的方法。此时,所使用的溶剂只要是能够溶解上述具有环氧基的单体、根据需要使用的该除此以外的单体和聚合引发剂等的溶剂,就没有特别限定。作为具体例,记载于后述的[溶剂]项。
作为具有包含C=C双键的聚合性基和羧基的单体,可举出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)琥珀酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)琥珀酸酯、N-(羧基苯基)马来酰亚胺、N-(羧基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羧基苯基)丙烯酰胺和ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯。作为这些单体,可以使用例如,作为“ライトエステルHO-MS”、“ライトアクリレートHOA-MS(N)”、“ライトアクリレートHOA-HH(N)”和“ライトアクリレートHOA-MPL(N)”(以上,共荣社化学株式会社制,商品名)、アロニックスM-5300、アロニックスM-5400(以上,东亚合成(株)制,商品名)而市售的物质。
作为具有包含C=C双键的聚合性基和环氧基的单体,可举出例如,甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯缩水甘油基醚、烯丙基缩水甘油基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、3-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷、1,2-环氧基-5-己烯和1,7-辛二烯单环氧化物等。
这里,在作为(C)成分的聚合物的制造中,成为原料的具有环氧基的单体和具有羧基的单体中的至少一者优选选择在聚合性基、与选自环氧基和羧基中的基团之间具有间隔基的单体。通过选择这样的原料,从而所得的本发明的固化膜与液晶层的密合性变得更加良好。
具有间隔基和羧基的单体的优选的结构为下述(SC-1)和(SC-2)中的任一者。
式中,X4表示聚合性基,作为该聚合性基的具体例,可举出例如,丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基等。L1表示共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键或氨基甲酸酯键。Q1和Q3各自独立地表示碳原子数2~10的亚烷基,Q2表示具有来源于二羧酸酐的结构的二价基团。n表示自然数1~10。
作为这样的具有间隔基和羧基的单体,优选为单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)邻苯二甲酸酯、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)六氢邻苯二甲酸酯、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)琥珀酸酯、单-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)琥珀酸酯和ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯。此外,也优选为具有羧基的多官能丙烯酸酯。作为市售的物质,可以使用例如,作为“ライトエステルHO-MS”、“ライトアクリレートHOA-MS(N)”、“ライトアクリレートHOA-HH(N)”和“ライトアクリレートHOA-MPL(N)”(以上,共荣社化学株式会社制,商品名)、アロニックスM-5300、アロニックスM-5400(以上,东亚合成(株)制,商品名)而市售的物质。
具有间隔基和环氧基的单体的优选的结构由下述(SE-1)表示。
式中,X4表示聚合性基,作为该聚合性基的具体例,可举出例如,丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基等。L1表示共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键或氨基甲酸酯键。Q1表示碳原子数2~10的亚烷基。
作为这样的具有间隔基和环氧基的单体,可举出例如,4-羟基丁基甲基丙烯酸酯缩水甘油基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚等。
作为用于与聚合物所具有的环氧基接枝的具有包含C=C双键的聚合性基和羧基的单体,也优选为下述的(SC-3)所示的、具有羧基的多官能丙烯酸酯。
式中,X4表示聚合性基,作为该聚合性基的具体例,可举出例如,丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基、马来酰亚胺基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基等。L1表示共价键、醚键、酯键、酰胺键、脲键或氨基甲酸酯键。Q4表示(m+1)价有机基,m表示自然数2~10。
作为这样的化合物,可以使用作为アロニックスM-510、M-520(以上,东亚合成(株)制,商品名)而市售的物质。
通过上述方法而获得的聚合物结果成为也具有羟基的聚合物,但在想要进一步向该聚合物导入羟基的情况下,也可以在制造具有羧基的聚合物或具有环氧基的聚合物时,共聚上述具有羟基的单体。
此外,在本发明中,在获得作为(C)成分的聚合物时,可以并用其它单体。
作为那样的其它单体的具体例,可举出在上述(A)成分的章节中例示的丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、马来酰亚胺系化合物、丙烯酰胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯系化合物和乙烯基化合物等。
在(C)成分的聚合物中,具有羟基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100摩尔%优选为20摩尔%以上,进一步优选为40摩尔%以上。在合计小于20摩尔%的情况下有时固化变得不充分,对取向性带来不良影响。
这里,在(C)成分的聚合物中包含具有2个以上羟基的结构单元的情况下,所谓具有羟基的结构单元的比例,是指相对于聚合物的全部结构单元100摩尔%的(具有羟基的结构单元的摩尔数)×(该结构单元所包含的羟基的数)。
在(C)成分的聚合物中,具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100摩尔%优选为20摩尔%以上,进一步优选为40摩尔%以上。在合计小于20摩尔%的情况下,有时与液晶层的密合性变得不充分。
这里,在(C)成分的聚合物中包含具有2个以上包含C=C双键的聚合性基的结构单元的情况下,所谓具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元的比例,是指相对于聚合物的全部结构单元100摩尔%的(具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元的摩尔数)×(该结构单元所包含的包含C=C双键的聚合性基的数)。
通过以上方法而获得的作为(C)成分的例子的丙烯酸系聚合物通常为溶解于溶剂的溶液的状态,在本发明中可以作为(C)成分的溶液而直接使用。
此外,可以通过将通过上述方法而获得的作为(C)成分的聚合物的溶液投入到搅拌下的***、水等中使其再沉淀,将生成的沉淀物进行了过滤/洗涤后,在常压或减压下进行常温干燥或加热干燥,从而可以制成作为(C)成分的聚合物的粉体。通过上述操作,可以将与作为(C)成分的聚合物共存的聚合引发剂和未反应的单体除去,其结果,可获得作为精制了的(C)成分的例子的聚合物的粉体。在通过一次操作不能充分精制的情况下,只要使所得的粉体再溶解于溶剂,反复进行上述操作即可。
在形成本发明的光学膜中的表面的固化膜的固化膜形成用组合物中,作为(C)成分的聚合物可以以粉体形态,或以将精制了的粉末再溶解于后述溶剂的溶液形态使用。
此外,在形成本发明的光学膜中的表面的固化膜的固化膜形成用组合物中,(C)成分可以为作为(C)成分的例子而示出的多种聚合物的混合物。
这样的聚合物的重均分子量为1,000~500,000,优选为2,000~200,000,更优选为3,000~150,000,进一步优选为3,000~50,000。
关于本发明的固化膜形成用组合物中的(C)成分的含量,作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计优选为5:95~60:40。在作为(C)成分的聚合物的含量过小的情况下,可能由固化膜形成用组合物获得的固化膜的耐溶剂性和耐热性降低,光取向时的取向灵敏度降低。另一方面,在作为(C)成分的聚合物的含量过大的情况下有时光取向性和保存稳定性降低。
此外,关于本发明的固化膜形成用组合物中的(C)成分的含量,作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计优选为5:95~90:10。在作为(C)成分的聚合物的含量过小的情况下,可能与液晶层的密合性降低。另一方面,在作为(C)成分的聚合物的含量过大的情况下有时光取向性降低。
[(D)成分]
形成本发明的光学膜中的表面的固化膜的固化膜形成用组合物除了上述(A)成分和(B)成分和(C)成分以外,进一步含有交联催化剂作为(D)成分。
关于作为(D)成分的交联催化剂,可举出例如,酸或热产酸剂。该(D)成分在使用了形成本发明的光学膜中的表面的固化膜的固化膜形成用组合物的固化膜的形成中,对于热固化反应的促进是有效的。
在使用酸或热产酸剂作为(D)成分的情况下,(D)成分只要是含有磺酸基的化合物、盐酸或其盐、在预烘烤或后烘烤时热分解而产生酸的化合物即在温度80℃~250℃下热分解而产生酸的化合物,就没有特别限定。
作为那样的化合物,可举出例如,盐酸、甲磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸、戊烷磺酸、辛烷磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、樟脑磺酸、三氟甲磺酸、对苯酚磺酸、2-萘磺酸、均三甲苯磺酸、对二甲苯-2-磺酸、间二甲苯-2-磺酸、4-乙基苯磺酸、1H,1H,2H,2H-全氟辛烷磺酸、全氟(2-乙氧基乙烷)磺酸、五氟乙烷磺酸、九氟丁烷-1-磺酸、十二烷基苯磺酸等磺酸或其水合物、盐等。
此外,作为通过热而产生酸的化合物,可以举出例如,双(甲苯磺酰基氧基)乙烷、双(甲苯磺酰基氧基)丙烷、双(甲苯磺酰基氧基)丁烷、对硝基苄基甲苯磺酸酯、邻硝基苄基甲苯磺酸酯、1,2,3-亚苯基三(甲基磺酸酯)、对甲苯磺酸吡啶盐、对甲苯磺酸吗啉盐、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸丙酯、对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸异丁酯、对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸苯乙酯、氰基甲基对甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基对甲苯磺酸酯、2-羟基丁基对甲苯磺酸酯、N-乙基-4-甲苯磺酰胺、和下述式[TAG-1]~式[TAG-41]所示的化合物等。
本发明的固化膜形成用组合物中的(D)成分的含量相对于作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物、和作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为0.01质量份~20质量份,优选为0.01质量份~10质量份,更优选为0.05质量份~8质量份,进一步优选为0.1质量份~6质量份。通过使(D)成分的含量为0.01质量份以上,从而可以赋予充分的热固性和耐溶剂性,也可以赋予相对于曝光的高灵敏度。此外,通过为20质量份以下,可以使固化膜形成用组合物的保存稳定性良好。
[(E)成分]
本发明的组合物可以进一步含有具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物作为(E)成分。
关于作为(E)成分的聚合物,可举出例如,丙烯酸系聚合物、氨基甲酸酯改性丙烯酸系聚合物、聚酰胺酸、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、聚酯多元羧酸、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚亚烷基亚胺、聚烯丙基胺、纤维素类(纤维素或其衍生物)、苯酚酚醛清漆树脂等具有直链结构或支链结构的聚合物、环糊精类等环状聚合物等。
其中,作为丙烯酸系聚合物,能够应用将丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等具有不饱和双键的单体聚合而获得的聚合物。作为其合成方法,将在上述(A)成分、上述(B)成分和(C)成分的章节中例示的选自具有羟基的单体、具有羧基的单体、具有酰胺基的单体、具有氨基的单体和具有烷氧基甲硅烷基的单体中的具有至少一个基团的单体、与根据需要其以外的单体通过在上述(A)成分、上述(B)成分和(C)成分的章节中记载的方法进行(共)聚合的方法是简便的。
作为(E)成分的例子的丙烯酸系聚合物的重均分子量优选为3,000~200,000,更优选为4,000~150,000,进一步优选为5,000~100,000。
作为作为(E)成分的优选的一例的聚醚多元醇,可举出使氧化丙烯、聚乙二醇、聚丙二醇等与聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇、双酚A、三甘醇、山梨糖醇等多元醇加成而得的聚醚多元醇。作为聚醚多元醇的具体例,可举出(株)ADEKA制アデカポリエーテルP系列、G系列、EDP系列、BPX系列、FC系列、CM系列、日油(株)制ユニオックス(注册商标)HC-40、HC-60、ST-30E、ST-40E、G-450、G-750、ユニオール(注册商标)TG-330、TG-1000、TG-3000、TG-4000、HS-1600D、DA-400、DA-700、DB-400、ノニオン(注册商标)LT-221、ST-221、OT-221等。
作为作为(E)成分的优选的一例的聚酯多元醇,可举出使乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等二醇与己二酸、癸二酸、间苯二甲酸等多元羧酸反应而得的聚酯多元醇。作为聚酯多元醇的具体例,可举出DIC(株)制ポリライト(注册商标)OD-X-286、OD-X-102、OD-X-355、OD-X-2330、OD-X-240、OD-X-668、OD-X-2108、OD-X-2376、OD-X-2044、OD-X-688、OD-X-2068、OD-X-2547、OD-X-2420、OD-X-2523、OD-X-2555、OD-X-2560、(株)クラレ制ポリオールP-510、P-1010、P-2010、P-3010、P-4010、P-5010、P-6010、F-510、F-1010、F-2010、F-3010、P-1011、P-2011、P-2013、P-2030、N-2010、PNNA-2016等。
作为作为(E)成分的优选的一例的聚己内酯多元醇,可举出以三羟甲基丙烷、乙二醇等多元醇作为引发剂而使ε-己内酯开环聚合而得的聚己内酯多元醇。作为聚己内酯多元醇的具体例,可举出DIC(株)制ポリライト(注册商标)OD-X-2155、OD-X-640、OD-X-2568、(株)ダイセル制プラクセル(注册商标)205、L205AL、205U、208、210、212、L212AL、220、230、240、303、305、308、312、320等。
作为作为(E)成分的优选的一例的聚碳酸酯多元醇,可举出使三羟甲基丙烷、乙二醇等多元醇与碳酸二乙酯、碳酸二苯酯、碳酸亚乙酯等反应而得的聚碳酸酯多元醇。作为聚碳酸酯多元醇的具体例,可举出(株)ダイセル制プラクセル(注册商标)CD205、CD205PL、CD210、CD220、(株)クラレ制的C-590、C-1050、C-2050、C-2090、C-3090等。
作为作为(E)成分的优选的一例的纤维素,可举出羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素等羟基烷基纤维素类、羟基乙基甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、羟基乙基乙基纤维素等羟基烷基烷基纤维素类和纤维素等,优选为例如,羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素等羟基烷基纤维素类。
作为作为(E)成分的优选的一例的环糊精,可举出α-环糊精、β-环糊精和γ环糊精等环糊精、甲基-α-环糊精、甲基-β-环糊精以及甲基-γ-环糊精等甲基化环糊精、羟基甲基-α-环糊精、羟基甲基-β-环糊精、羟基甲基-γ-环糊精、2-羟基乙基-α-环糊精、2-羟基乙基-β-环糊精、2-羟基乙基-γ-环糊精、2-羟基丙基-α-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-γ-环糊精、3-羟基丙基-α-环糊精、3-羟基丙基-β-环糊精、3-羟基丙基-γ-环糊精、2,3-二羟基丙基-α-环糊精、2,3-二羟基丙基-β-环糊精、2,3-二羟基丙基-γ-环糊精等羟基烷基环糊精等。
作为作为(E)成分的优选的一例的氨基甲酸酯改性丙烯酸系聚合物,作为市售品,可举出大成ファインケミカル(株)制アクリット(注册商标)8UA-017、8UA-239、8UA-239H、8UA-140、8UA-146、8UA-585H、8UA-301、8UA-318、8UA-347A、8UA-347H、8UA-366等。
作为作为(E)成分的优选的一例的苯酚酚醛清漆树脂,可举出例如,苯酚-甲醛缩聚物等。
在本发明的组合物中,作为(E)成分的聚合物可以以粉体形态,或以将进行了精制的粉末再溶解于后述溶剂的溶液形态使用。
此外,在本发明的组合物中,(E)成分可以为作为(E)成分而例示的多种聚合物的混合物。
本发明的固化膜形成用组合物中的(E)成分的含量基于(A)成分和(C)成分的合计量100质量份为5质量份~500质量份。
[(F)成分]
本发明的组合物在使用聚合物作为(A)成分的情况下,可以进一步含有低分子光取向成分作为(F)成分。通过含有低分子光取向成分,从而取向膜表层的光取向性基的存在量增加,发挥提高取向灵敏度的效果。
作为那样的低分子光取向成分,可举出在本说明书的(A)成分的项中例示的式[3]所示的单体、式[4]所示的单体、式[3]所示的单体的基X4被置换成氢原子的化合物、式[4]所示的单体的基X4被置换成氢原子的化合物、上述式(1-1)~(1-5)的任一式所示的具有羧基的肉桂酸衍生物。
此外,在本发明的组合物中,(F)成分可以为作为(F)成分而例示的多种化合物的混合物。
使本发明的固化膜形成用组合物含有(F)成分的情况下的含量基于作为(A)成分的聚合物和作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为5质量份~500质量份。
[其它添加剂]
只要不损害本发明的效果,本发明的固化膜形成用组合物就可以含有其它添加剂。
作为其它添加剂,例如,可以含有敏化剂。敏化剂在形成本发明的光学膜中的表面的固化膜时,在促进其光反应方面是有效的。
作为敏化剂,可举出二苯甲酮、蒽、蒽醌和噻吨酮等的衍生物以及硝基苯基化合物等。它们之中特别优选为作为二苯甲酮的衍生物的N,N-二乙基氨基二苯甲酮、和作为硝基苯基化合物的2-硝基芴、2-硝基芴酮、5-硝基苊、4-硝基联苯、4-硝基肉桂酸、4-硝基茋、4-硝基二苯甲酮、5-硝基吲哚。
这些敏化剂不特别限定于上述敏化剂。它们能够单独使用或将2种以上化合物并用。
在本发明的实施方式中,敏化剂的使用比例相对于(A)成分100质量份优选为0.1质量份~20质量份,更优选为0.2质量份~10质量份。在该比例过小的情况下,有时不能充分获得作为敏化剂的效果,在过大的情况下,有时所形成的固化膜的透射率降低或涂膜粗糙。
此外,只要不损害本发明的效果,本发明的固化膜形成用组合物就可以含有硅烷偶联剂、表面活性剂、流变调节剂、颜料、染料、保存稳定剂、消泡剂、抗氧化剂等作为其它添加剂。
[溶剂]
本发明的固化膜形成用组合物往往以溶解于溶剂的溶液状态使用。此时所使用的溶剂为能够溶解(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分、根据需要的(E)成分、(F)成分和/或其它添加剂的溶剂,只要是具有那样的溶解能力的溶剂,则其种类和结构等没有特别限定。
如果举出溶剂的具体例,则可举出例如,乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚、丙二醇丙基醚乙酸酯、环戊基甲基醚、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、2-丁酮、3-甲基-2-戊酮、2-戊酮、2-庚酮、γ-丁内酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、和N-甲基-2-吡咯烷酮等。
这些溶剂可以单独使用一种,或以二种以上的组合使用。这些溶剂之中,丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、甲基乙基酮、环己酮、2-庚酮、丙二醇丙基醚、丙二醇丙基醚乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯和3-乙氧基丙酸甲酯由于成膜性良好且安全性高,因此是更优选的。
<固化膜形成用组合物的调制>
本发明的固化膜形成用组合物为具有光取向性的热固性的固化膜形成用组合物。本发明的固化膜形成用组合物如上述那样含有:作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物;作为(B)成分的交联剂;作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物;以及作为(D)成分的交联催化剂。根据需要,含有:作为(E)成分的具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物;和/或作为(F)成分的低分子光取向成分。而且,只要不损害本发明的效果,就可以含有其它添加剂,进一步,可以含有溶剂。
本发明的固化膜形成用组合物的优选例如下所述。
[1]:一种固化膜形成用组合物,作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物与作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物的含有比以质量比计为5:95~60:40,含有:基于作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为1质量份~500质量份、优选5质量份~500质量份的作为(B)成分的交联剂;以及相对于作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为0.01质量份~20质量份的作为(D)成分的交联催化剂。
[2]:一种固化膜形成用组合物,作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物与作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物的含有比以质量比计为5:95~60:40,含有:基于作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为1质量份~500质量份、优选5质量份~500质量份的作为(B)成分的交联剂;以及相对于作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为0.01质量份~20质量份的作为(D)成分的交联催化剂;以及溶剂,进一步含有:基于作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为5质量份~500质量份的作为(E)成分的具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物。
[3]:一种固化膜形成用组合物,作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的聚合物与作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物的含有比以质量比计为5:95~90:10,含有:基于作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为1质量份~500质量份、优选5质量份~500质量份的作为(B)成分的交联剂;以及相对于作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为0.01质量份~20质量份的作为(D)成分的交联催化剂。
[4]:一种固化膜形成用组合物,作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的聚合物与作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物的含有比以质量比计为5:95~90:10,含有:基于作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为1质量份~500质量份、优选5质量份~500质量份的作为(B)成分的交联剂;以及相对于作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为0.01质量份~20质量份的作为(D)成分的交联催化剂;以及溶剂,进一步含有:基于作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的合计量100质量份为5质量份~500质量份的作为(E)成分的具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物。
以下详述以溶液形式使用本发明的固化膜形成用组合物的情况下的配合比例、调制方法等。
关于本发明的固化膜形成用组合物中的固体成分的比例,只要各成分均匀地溶解于溶剂,就没有特别限定,但为1质量%~80质量%,优选为2质量%~60质量%,更优选为3质量%~40质量%。这里,所谓固体成分,是指从固化膜形成用组合物的全部成分中除去溶剂后的成分。
本发明的固化膜形成用组合物的调制方法没有特别限定。作为调制法,可举出例如,在溶解于溶剂的(C)成分的溶液中以规定的比例混合(A)成分和(B)成分、(D)成分、根据需要的(E)成分、和/或(F)成分,制成均匀的溶液的方法,或者在该调制法的适当阶段,根据需要进一步添加其它添加剂进行混合的方法。
在本发明的固化膜形成用组合物的调制中,可以直接使用通过溶剂中的聚合反应而获得的特定共聚物和/或特定共聚物2的溶液。在该情况下,例如,在调制了作为(C)成分的丙烯酸系聚合物的溶液中,加入(A)成分、(B)成分、(D)成分、根据需要的(E)成分、(F)成分和/或其它添加剂制成均匀的溶液。此时,以浓度调整作为目的,可以进一步追加投入溶剂。此时,在(C)成分的调制过程中使用的溶剂、与固化膜形成用组合物的浓度调整所使用的溶剂可以相同,此外也可以不同。
此外,调制而成的固化膜形成用组合物的溶液优选在使用孔径为0.2μm左右的过滤器等进行了过滤后使用。
如以上那样,本发明的固化膜形成用组合物含有作为(A)成分的具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或聚合物、作为(B)成分的交联剂、作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物、和作为(D)成分的交联催化剂而构成。
因此,由本发明的固化膜形成用组合物形成的固化膜,在(A)成分为低分子化合物的情况下,起因于(C)成分的性质,此外在(A)成分为聚合物的情况下,起因于(A)成分、(B)成分和(C)成分的性质,其内部变为亲水性而形成,以使膜结构稳定化。而且,固化膜中的作为(A)成分的低分子化合物或聚合物的光取向性基大部分存在于固化膜的表面附近。更具体而言,作为(A)成分的低分子化合物或聚合物形成亲水性的热反应部朝向固化膜的内部侧,疏水性的光反应部朝向表面侧的结构,同时大部分存在于固化膜的表面附近。其结果,本发明的固化膜实现了使存在于表面附近的(A)成分的光反应性基的比例增加的结构。而且,本发明的固化膜在作为取向材使用的情况下,可以提高用于光取向的光反应的效率,可以具有优异的取向灵敏度。进一步,可以成为适合于图案化相位差材的形成的取向材,使用其而制造的图案化相位差材具有优异的图案形成性。
此外,本发明的固化膜形成用组合物如上述那样含有作为(C)成分的具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物。因此,在由本发明的固化膜形成用组合物获得的固化膜的内部,可以在作为(A)成分的低分子化合物或聚合物的由光取向性基引起的光反应前,进行与(C)成分的由热反应引起的交联反应。其结果,在作为取向材使用的情况下,可以使对涂布在其上的聚合性液晶、其溶剂的耐性提高。
此外,关于作为(C)成分的聚合物,在使用了由本发明的固化膜形成用组合物获得的固化膜作为取向材的情况下,以增强与形成在其上的被固化了的聚合性液晶的层之间的密合性的方式起作用。
<固化膜、取向材和相位差材>
通过棒涂、旋涂、流涂、辊涂、狭缝涂布、狭缝后旋涂、喷墨涂布、印刷等将本发明的固化膜形成用组合物的溶液涂布在基板(例如,硅/二氧化硅被覆基板、氮化硅基板、被覆了金属例如铝、钼、铬等的基板、玻璃基板、石英基板、ITO基板等)、膜(例如,三乙酰纤维素(TAC)膜、环烯烃聚合物膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、丙烯酸系膜等树脂膜)等上而形成涂膜,然后,用电热板或烘箱等进行加热干燥,从而可以形成固化膜。
作为加热干燥的条件,只要固化反应进行到由固化膜形成的取向材的成分不溶出于涂布在其上的聚合性液晶溶液的程度即可,例如,采用从温度60℃~200℃、时间0.4分钟~60分钟的范围中适当选择的加热温度和加热时间。加热温度和加热时间优选为70℃~160℃,0.5分钟~10分钟。
使用本发明的固化膜形成用组合物而形成的固化膜的膜厚例如为0.05μm~5μm,可以考虑所使用的基板的高低差、光学性质、电性质来适当选择。
这样操作而形成的固化膜可以通过进行偏振光UV照射而作为取向材,即,使包含聚合性液晶等具有液晶性的化合物取向的构件起作用。
作为偏振光UV的照射方法,通常使用150nm~450nm的波长的紫外光~可见光,在室温或加热了的状态下,从垂直或斜向照射直线偏振光来进行。
使用由本发明的固化膜形成用组合物获得的固化膜而形成的取向材由于具有耐溶剂性和耐热性,因此在该取向材上涂布了由聚合性液晶溶液形成的相位差材料后,进行加热直到该液晶的相转变温度为止从而使相位差材料为液晶状态,在取向材上进行取向。进而,可以使成为所希望的取向状态的相位差材料直接固化,形成带有具有光学各向异性的层的相位差材。
作为相位差材料,可以使用例如,具有聚合性基的液晶单体和含有该液晶单体的组合物等。进而,在形成取向材的基板为膜的情况下,具有本实施方案的相位差材的膜作为相位差膜变得有用。形成这样的相位差材的相位差材料成为液晶状态,有在取向材上形成水平取向、胆甾醇型取向、垂直取向、混合取向等取向状态的相位差材料,可以分别根据所必要的相位差特性而区分使用。
此外,在制造3D显示器所使用的图案化相位差材的情况下,对由本发明的固化膜形成用组合物通过上述方法形成的固化膜,经由线与间隙图案的掩模从规定基准例如以+45度的方向进行偏振光UV曝光,接着,取下掩模后以-45度的方向曝光偏振光UV,形成形成了液晶的取向控制方向不同的2种液晶取向区域的取向材。然后,在涂布了由聚合性液晶溶液形成的相位差材料后,进行加热直到液晶的相转变温度从而使相位差材料为液晶状态。成为液晶状态的聚合性液晶在形成了2种液晶取向区域的取向材上取向,形成与各液晶取向区域分别对应的取向状态。进而,使实现了那样的取向状态的相位差材料直接固化,将上述取向状态固定化,可以获得相位差特性不同的2种相位差区域分别多个、规则地配置了的图案化相位差材。
此外,使用由本发明的固化膜形成用组合物获得的固化膜而制成的取向材也能够作为液晶显示元件的液晶取向膜利用。例如,使用具有如上述那样操作而形成的、本发明的取向材的2块基板,在隔着隔离物以两基板上的取向材彼此相对的方式粘合后,在这些基板之间注入液晶,可以制造液晶取向了的液晶显示元件。
因此,本发明的固化膜形成用组合物可以适合用于各种相位差材(相位差膜)、液晶显示元件等的制造。
实施例
以下,举出本发明的实施例具体地说明本发明,但本发明不限定于此而解释。
[在实施例中使用的简写符号]
在以下实施例中使用的简写符号的含义如下所述。
<原料>
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
AIBN:α,α’-偶氮二异丁腈
BMAA:N-丁氧基甲基丙烯酰胺
HEMA:甲基丙烯酸2-羟基乙酯
<A成分>
CIN1:
CIN2:
CIN3:
CIN4:
CIN5:
CIN6:
EHPE3150((株)ダイセル制,环氧当量180g/eq):
<B成分>
HMM:下述结构式所示的三聚氰胺交联剂[サイメル(CYMEL)(注册商标)303(三井サイテック(株)制)]
TM:5,5’-(1-甲基亚乙基)双(2-羟基-1,3-苯二甲醇)(商品名:TM-BIP-A,旭有机材工业(株)制)
<D成分>
PTSA:对甲苯磺酸·一水合物
<E成分>
PEPO:聚酯多元醇聚合物(具有下述结构单元的己二酸/二甘醇共聚物。分子量4,800。)
(在上述式中,R表示亚烷基。)
<溶剂>
PM:丙二醇单甲基醚
BA:乙酸丁酯
EA:乙酸乙酯
MEK:甲基乙基酮
CH:环己酮
<聚合物的分子量的测定>
聚合例中的丙烯酸系(共)聚合物的分子量使用(株)Shodex社制常温凝胶渗透色谱(GPC)装置(GPC-101),(株)Shodex社制柱(KD-803,KD-805)如以下那样操作而进行了测定。
另外,下述数均分子量(以下,称为Mn。)和重均分子量(以下,称为Mw。)利用聚苯乙烯换算值表示。
柱温度:40℃
洗脱液:四氢呋喃
流速:1.0mL/分钟
标准曲线制作用标准样品:昭和电工(株)制标准聚苯乙烯(分子量约197,000、55,100、12,800、3,950、1,260、580)。
<A成分的合成>
<合成例1>
将GMA 15.0g、作为聚合催化剂的AIBN 0.8g溶解于四氢呋喃63.0g,在加热回流下反应20小时从而获得了丙烯酸系聚合物溶液。将丙烯酸系聚合物溶液慢慢滴加于***500.0g而使固体析出,进行过滤和减压干燥从而获得了丙烯酸系聚合物(P-1)。所得的丙烯酸系聚合物的Mn为6,500,Mw为11,000。
<合成例2>
使在合成例1中获得的具有环氧基的丙烯酸系聚合物(P-1)10.0g、CIN1 11.3g、作为反应催化剂的苄基三乙基氯化铵0.4g溶解于PM 50.8g,在120℃下反应20小时。将该溶液慢慢滴加于***500g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PA-1)。测定所得的聚合物的环氧值,确认到环氧基消失了。
<合成例3>
使在合成例1中获得的具有环氧基的丙烯酸系聚合物(P-1)10.0g、CIN1 6.3g、CIN5 5.4g、作为反应催化剂的苄基三乙基氯化铵0.4g溶解于PM 50.6g,在120℃下反应20小时。将该溶液慢慢滴加于***500g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PA-2)。测定所得的聚合物的环氧值,确认到环氧基消失了。
<合成例4>
将CIN6 15.0g、HEMA 1.4g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM 121.6g、CH30.4,在加热回流下反应20小时从而获得了含有丙烯酸系共聚物(PA-3)10质量%的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为9,000,Mw为22,000。
<合成例5>
使具有环氧基的聚合物EHPE3150((株)ダイセル制)10.0g、CIN1 9.9g、作为反应催化剂的苄基三乙基氯化铵0.4g溶解于PM 47.2g,在120℃下反应20小时。将该溶液慢慢滴加于***500g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PA-4)。测定所得的聚合物的环氧值,确认到环氧基消失了。
<合成例6>
使在合成例1中获得的具有环氧基的丙烯酸系聚合物(P-1)5.2g、CIN2 12.0g、作为反应催化剂的乙基三苯基溴化0.1g、作为阻聚剂的二丁基羟基甲苯0.2g溶解于PM70.0g,在100℃下反应20小时。将该溶液慢慢滴加于***1000g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PA-5)。测定所得的聚合物的环氧值,确认到环氧基消失了。
<B成分的合成>
<合成例7>
将BMAA 100.0g、作为聚合催化剂的AIBN 4.2g溶解于PM 193.5g,在90℃下反应20小时从而获得了丙烯酸系聚合物溶液。所得的丙烯酸系聚合物的Mn为2,700,Mw为3,900。将丙烯酸系聚合物溶液慢慢滴加于己烷2000.0g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PB-1)。
<合成例8>
将BMAA 32.0g、GMA 8.0g、作为聚合催化剂的AIBN 0.8g溶解于四氢呋喃204.0g,在60℃下反应20小时从而获得了丙烯酸系共聚物溶液。将丙烯酸系共聚物溶液慢慢滴加于己烷1000.0g而使固体析出,进行过滤和减压干燥从而获得了丙烯酸系共聚物(P-2)。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为7,000,Mw为18,000。
<合成例9>
使在合成例8中获得的丙烯酸系共聚物(P-2)10.0g、丙烯酸2.2g、二丁基羟基甲苯0.2g、作为反应催化剂的苄基三乙基氯化铵10mg溶解于PM60g,在90℃下反应20小时。将该溶液慢慢滴加于己烷500g而使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了具有丙烯酰基的聚合物(PB-2)。进行1H-NMR分析,确认到聚合物(PB-2)具有丙烯酰基。
<C成分的合成>
<合成例10>
使在合成例1中获得的丙烯酸系聚合物(P-1)5.0g、含有丙烯酰基的羧酸(东亚合成株式会社,商品名“アロニックスM-5300”,丙烯酸ω-羧基聚己内酯(聚合度n≒2))9.2g、二丁基羟基甲苯0.2g、作为反应催化剂的乙基三苯基溴化0.1g溶解于PM 34g,在80℃下反应20小时,获得了含有具有丙烯酰基的聚合物(PC-1)30质量%的溶液。进行1H-NMR分析,确认到聚合物(PC-1)具有丙烯酰基。测定环氧值,确认到聚合物的环氧基消失了。
<合成例11>
使在合成例1中获得的丙烯酸系聚合物(P-1)5.0g、丙烯酸2.2g、二丁基羟基甲苯0.2g、作为反应催化剂的乙基三苯基溴化0.1g溶解于PM 17g,在80℃下反应20小时,获得了含有具有丙烯酰基的聚合物(PC-2)30质量%的溶液。进行1H-NMR分析,确认到聚合物(PC-2)具有丙烯酰基。测定环氧值,确认到聚合物的环氧基消失了。
<合成例12>
使在合成例1中获得的丙烯酸系聚合物(P-1)5.0g、含有丙烯酰基的羧酸(东亚合成株式会社,商品名“アロニックスM-5300”,丙烯酸ω-羧基聚己内酯(聚合度n≒2))5.3g、乙酸0.7g、二丁基羟基甲苯0.2g、作为反应催化剂的乙基三苯基溴化0.1g溶解于PM26g,在80℃下反应20小时,获得了含有具有丙烯酰基的聚合物(PC-3)30质量%的溶液。进行1H-NMR分析,确认到聚合物(PC-3)具有丙烯酰基。测定环氧值,确认到聚合物的环氧基消失了。
<E成分的合成>
<合成例13>
使在合成例1中获得的丙烯酸系聚合物(P-1)5.0g、丙酸2.2g、二丁基羟基甲苯0.2g、作为反应催化剂的乙基三苯基溴化0.1g溶解于PM 34g,在80℃下反应20小时,获得了含有不具有丙烯酰基的聚合物(PE-1)30质量%的溶液。测定环氧值,确认到聚合物的环氧基消失了。
<聚合性液晶溶液的调制>
加入聚合性液晶LC242(BASF社制)29.0g、作为聚合引发剂的イルガキュア907(BASF社制)0.9g、作为流平剂的BYK-361N(BYK社制)0.2g、作为溶剂的甲基异丁基酮而获得了固体成分浓度为30质量%的聚合性液晶溶液(RM-1)。
<实施例1>
将作为(A)成分的CIN120质量份、作为(B)成分的在上述合成例7中获得的丙烯酸系聚合物(PB-1)80质量份、作为(C)成分的在上述合成例10中获得的含有丙烯酸系聚合物(PC-1)30质量%的溶液的换算成丙烯酸系聚合物(PC-3)相当于100质量份的量、作为(D)成分的PTSA 3质量份进行混合,在其中加入PM、BA和EA,调制出溶剂组成为PM:BA:EA=30:70:30(质量比),固体成分浓度为5.0质量%的固化膜(取向材)形成用组合物(A-1)。
<实施例2~12和比较例1~3>
使各成分的种类和量分别如表1所记载的那样,除此以外,与实施例1同样地实施,分别调制出固化膜(取向材)形成用组合物A-2~A-15。
[表1]
<实施例13~25和比较例4~6>
[取向性的评价]
使用棒式涂布机将实施例1~12和比较例1~3的各固化膜(各取向材)形成用组合物以湿膜厚4μm涂布在TAC膜上或实施了臭氧处理的COP膜上。分别在温度110℃下在热循环式烘箱中进行60秒加热干燥,在膜上分别形成了固化膜。对该各固化膜将313nm的直线偏振光以20mJ/cm2的曝光量垂直照射,形成了取向材。在膜上的取向材上,使用棒式涂布机将聚合性液晶溶液(RM-1)以湿膜厚6μm进行了涂布。将该涂膜在温度90℃的电热板上干燥60秒后,以300mJ/cm2进行曝光,制作出相位差材。将制作的膜上的相位差材用一对偏振光板夹入,观察相位差材中的相位差特性的出现状况,将相位差没有缺陷地出现的情况设为○,将相位差不出现的情况设为×而记载于“取向性”的栏。评价结果汇总示于之后的表2中。
[密合性的评价]
使用棒式涂布机将实施例1~12和比较例1~3的各固化膜(各取向材)形成用组合物以湿膜厚4μm涂布在TAC膜上或实施了臭氧处理的COP膜上。分别在温度110℃下在热循环式烘箱中进行60秒加热干燥,在膜上分别形成了固化膜。对该各固化膜将313nm的直线偏振光以20mJ/cm2的曝光量垂直照射,形成了取向材。在膜上的取向材上,使用棒式涂布机将聚合性液晶溶液(RM-1)以湿膜厚6μm进行了涂布。将该涂膜在温度90℃的电热板上干燥60秒后,以300mJ/cm2进行曝光,制作出相位差材。对该相位差材以纵横1mm间隔以成为10×10块的方式用割刀引入切口。在该切口上使用透明胶带进行了玻璃纸胶带剥离试验。评价结果设为“密合性”,将100块全部不剥落而残留的情况设为○,将即使1块剥落的情况设为×。评价结果汇总示于后面的表2中。
[表2]
表2
固化膜形成用组合物 | 基材 | 取向性 | 密合性 | |
实施例13 | A-1 | TAC | ○ | ○ |
实施例14 | A-2 | TAC | ○ | ○ |
实施例15 | A-3 | TAC | ○ | ○ |
实施例16 | A-4 | TAC | ○ | ○ |
实施例17 | A-5 | TAC | ○ | ○ |
实施例18 | A-6 | TAC | ○ | ○ |
实施例19 | A-7 | TAC | ○ | ○ |
实施例20 | A-8 | TAC | ○ | ○ |
实施例21 | A-9 | TAC | ○ | ○ |
实施例22 | A-10 | TAC | ○ | ○ |
实施例23 | A-11 | TAC | ○ | ○ |
实施例24 | A-12 | TAC | ○ | ○ |
实施例25 | A-2 | COP | ○ | ○ |
比较例4 | A-13 | TAC | ○ | × |
比较例5 | A-14 | TAC | ○ | × |
比较例6 | A-15 | TAC | ○ | × |
如表2所示那样,在实施例13~25中获得的相位差材显示出良好的取向性和密合性。
与此相对,在比较例4~6中获得的相位差材虽然显示出良好的取向性,但得不到充分的密合性。
<实施例26>
将作为(A)成分的在上述合成例2中获得的丙烯酸系聚合物(PA-1)80质量份、作为(B)成分的HMM 30质量份、作为(C)成分的在上述合成例10中获得的含有丙烯酸系聚合物(PC-1)30质量%的溶液的换算成丙烯酸系聚合物(PC-3)相当于20质量份的量、作为(D)成分的PTSA 3质量份进行混合,在其中加入PM、BA和EA,调制出溶剂组成为PM∶BA∶EA=30∶70∶30(质量比),固体成分浓度为5.0质量%的固化膜(取向材)形成用组合物(B-1)。
<实施例27~37和比较例7~9>
使各成分的种类和量分别如表3所记载的那样,除此以外,与实施例26同样地实施,分别调制出固化膜(取向材)形成用组合物B-2~B-15。
[表3]
<实施例38~50和比较例10~12>
关于实施例26~37和比较例7~9的各固化膜(各取向材)形成用组合物,通过与实施例13~25和比较例4~6的固化膜(各取向材)形成用组合物涉及的[取向性的评价]和[密合性的评价]同样的方法,实施了[取向性的评价]和[密合性的评价]。将它们的评价结果示于表4中。
[表4]
表4
固化膜形成用组合物 | 基材 | 取向性 | 密合性 | |
实施例38 | B-1 | TAC | ○ | ○ |
实施例39 | B-2 | TAC | ○ | ○ |
实施例40 | B-3 | TAC | ○ | ○ |
实施例41 | B-4 | TAC | ○ | ○ |
实施例42 | B-5 | TAC | ○ | ○ |
实施例43 | B-6 | TAC | ○ | ○ |
实施例44 | B-7 | TAC | ○ | ○ |
实施例45 | B-8 | TAC | ○ | ○ |
实施例46 | B-9 | TAC | ○ | ○ |
实施例47 | B-10 | TAC | ○ | ○ |
实施例48 | B-11 | TAC | ○ | ○ |
实施例49 | B-12 | TAC | ○ | ○ |
实施例50 | B-1 | COP | ○ | ○ |
比较例1O | B-13 | TAC | ○ | × |
比较例11 | B-14 | TAC | ○ | × |
比较例12 | B-15 | TAC | ○ | × |
如表4所示那样,在实施例38~50中获得的相位差材显示出良好的取向性和密合性。
与此相对,在比较例10~12中获得的相位差材虽然显示出良好的取向性,但得不到充分的密合性。
产业可利用性
由本发明的固化膜形成用组合物形成的固化膜作为用于形成液晶显示元件的液晶取向膜、设置在液晶显示元件的内部、外部的光学各向异性膜的取向材是非常有用的。特别是,本发明的固化膜形成用组合物作为3D显示器的图案化相位差材所使用的固化膜的形成材料是适合的。进一步,本发明的固化膜形成用组合物作为形成薄膜晶体管(TFT)型液晶显示元件、有机EL元件等各种显示器中的保护膜、平坦膜和绝缘膜等固化膜的材料,特别是形成TFT型液晶显示元件的层间绝缘膜、滤色器的保护膜或有机EL元件的绝缘膜等的材料也是适合的。
Claims (13)
1.一种固化膜形成用组合物,其含有:
(A)成分:具有光取向性基和热交联性基的低分子化合物或具有光取向性基和热交联性基的聚合物;
(B)成分:交联剂;
(C)成分:具有羟基、和包含C=C双键的聚合性基的聚合物;以及
(D)成分:交联催化剂。
2.根据权利要求1所述的固化膜形成用组合物,(A)成分的光取向性基为具有能够进行光二聚化或光异构化的结构的官能团。
3.根据权利要求1或2所述的固化膜形成用组合物,(A)成分的光取向性基为肉桂酰基。
4.根据权利要求1或2所述的固化膜形成用组合物,(A)成分的光取向性基为具有偶氮苯结构的基团。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的固化膜形成用组合物,其进一步含有(E)成分:具有选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的至少一个基团的聚合物。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的固化膜形成用组合物,作为(C)成分的聚合物包含具有羟基的结构单元和具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元,该具有羟基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100摩尔%为20摩尔%以上,并且该具有包含C=C双键的聚合性基的结构单元的比例相对于该聚合物的全部结构单元100%为20摩尔%以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的固化膜形成用组合物,作为(A)成分的低分子化合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计为5:95~60:40。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的固化膜形成用组合物,作为(A)成分的聚合物与作为(C)成分的聚合物的含有比以质量比计为5:95~90:10。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的固化膜形成用组合物,基于(A)成分和(C)成分的合计量100质量份,含有5质量份~500质量份的(B)成分。
10.一种固化膜,其由权利要求1~9中任一项所述的固化膜形成用组合物获得。
11.一种光学膜,其具有权利要求10所述的固化膜。
12.一种取向材,其使用权利要求10所述的固化膜而制成。
13.一种相位差材,其使用权利要求10所述的固化膜而制成。
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