CN110461965A - 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形成作为取向材使用,在其上配置了聚合性液晶的层时显示优异的液晶取向性和光透射性的固化膜的固化膜形成用组合物。解决手段是含有(A)具有光二聚化部位和自交联部位的聚合物的固化膜形成用组合物、以使用该组合物而获得作为特征的取向材、以使用该组合物而获得作为特征的相位差材。
Description
技术领域
本发明涉及成为使液晶分子取向的光取向用液晶取向剂的固化膜形成用组合物、由该固化膜形成用组合物获得的取向材以及相位差材。特别是本发明涉及成为对于制作圆偏振光眼镜方式的3D显示器所使用的进行了图案形成的相位差材、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而言有用的光取向用液晶取向剂的固化膜形成用组合物、由该固化膜形成用组合物获得的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。关于该相位差材,相位差特性不同的2种相位差区域分别多个规则地配置,构成进行了图案形成的相位差材。另外,以下,在本说明书中,将以配置这样的相位差特性不同的多个相位差区域的方式进行了图案化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,可以通过将包含聚合性液晶的相位差材料进行光学图案形成来制作。包含聚合性液晶的相位差材料的光学图案形成利用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,向其照射偏振光方向不同的2种偏振光。进而,制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,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,将进行了取向的聚合性液晶固化而形成图案化相位差材。
有机EL显示器的防反射膜通过直线偏振光板、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成直线偏振光,接着通过1/4波长相位差板而转变成圆偏振光。这里基于该圆偏振光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,转变成被直线偏振光板遮光的方向的直线偏振光后,接着被直线偏振光板遮光,其结果,向外部的出射显著被抑制。
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的波长带域中,使用基于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波长板组合并通过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,由此可以通过简易的构成来实现能够在宽的波长带域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、尘埃方面、能够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,对取向层除了要求液晶取向能力以外,还要求耐溶剂性。例如,取向层在相位差材的制造过程中有时暴露于热、溶剂。如果取向层被暴露于溶剂,则液晶取向能力可能显著降低。
因此,例如在专利文献8中提出了为了获得稳定的液晶取向能力,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。
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
如以上那样,相位差材在作为取向材的光取向膜上叠层被固化了的聚合性液晶的层而构成。因此,需要开发出能够同时实现优异的液晶取向性与耐溶剂性的取向材。
然而,根据本发明人的研究,可知侧链具有肉桂酰基、查耳酮基等光二聚化部位的丙烯酸系树脂在应用于相位差材的形成的情况下得不到充分的特性。特别是,为了向这些树脂照射偏振光UV而形成取向材,使用该取向材制作包含聚合性液晶的相位差材,需要大的偏振光UV曝光量。该偏振光UV曝光量与通常的对于使液晶面板用的液晶取向而言充分的偏振光UV曝光量(例如,30mJ/cm2左右。)相比显著变多。
作为偏振光UV曝光量变多的理由,可举出在形成相位差材的情况下,与液晶面板用的液晶不同,聚合性液晶在溶液的状态下被使用,涂布在取向材上。
在想要使用侧链具有肉桂酰基等光二聚化部位的丙烯酸系树脂等形成取向材,使聚合性液晶取向的情况下,在该丙烯酸系树脂等中,通过光二聚化反应进行光交联。进而,直到对聚合性液晶溶液的耐性表现为止,需要进行大的曝光量的偏振光照射。为了使液晶面板的液晶取向,通常,只要仅将光取向性的取向材的表面进行二聚化反应即可。然而,如果想要使用上述丙烯酸系树脂等现有材料使取向材表现耐溶剂性,则需要进行反应直到取向材的内部为止,需要更多的曝光量。其结果,具有现有材料的取向灵敏度变得非常小这样的问题。
此外,为了使作为上述现有材料的树脂表现这样的耐溶剂性,已知添加交联剂的技术。然而,可知在通过交联剂进行了热固化反应后,在所形成的涂膜的内部形成3维结构,光反应性降低。即,取向灵敏度大幅降低,即使在现有材料中添加交联剂而使用,也得不到所希望的效果。
因此,要求使取向材的取向灵敏度提高,并能够降低偏振光UV曝光量的光取向技术、和成为该取向材的形成所使用的光取向用液晶取向剂的固化膜形成用组合物。而且,要求可以高效率地提供相位差材的技术。
本发明的目的是基于以上认识、研究结果而提出的。即,本发明的目的是提供成为用于提供具有优异的耐溶剂性,并能够以高灵敏度使聚合性液晶取向的取向材的光取向用液晶取向剂的固化膜形成用组合物。
本发明的其它目的和优点由以下记载明确了。
用于解决课题的方法
本发明人等为了达到上述目的,反复进行了深入研究,结果发现,通过选择以含有(A)具有光二聚化部位和自交联部位的聚合物的固化膜形成用组合物作为基础的固化膜形成用材料,能够形成具有优异的耐溶剂性,能够以高灵敏度使聚合性液晶取向的固化膜,从而完成了本发明。
即,本发明中,作为第1观点,涉及一种固化膜形成用组合物,其含有(A)具有光二聚化部位和自交联部位的聚合物。
作为第2观点,涉及第1观点所述的固化膜形成用组合物,(A)成分的自交联部位为羟甲基或烷氧基甲基。
作为第3观点,涉及第1观点或第2观点所述的固化膜形成用组合物,其还含有(B)具有2个以上选自羟甲基、烷氧基甲基、羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的至少1种基团的单体或聚合物。
作为第4观点,涉及第1观点~第3观点中任一项所述的固化膜形成用组合物,其还含有(C)交联催化剂。
作为第5观点,涉及第1观点~第4观点中任一项所述的固化膜形成用组合物,其含有(D)具有1个以上聚合性基团、以及至少1个选自羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的基团A或至少1个与该基团A反应的基团的化合物。
作为第6观点,涉及第3观点~第5观点中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有1质量份~400质量份的(B)成分。
作为第7观点,涉及第4观点~第6观点中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有0.01质量份~20质量份的(C)成分。
作为第8观点,涉及第5观点~第7观点中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有1质量份~100质量份的(D)成分。
作为第9观点,涉及一种固化膜,其特征在于,是使第1观点~第8观点中任一项所述的固化膜形成用组合物固化而获得的。
作为第10观点,涉及一种取向材,其特征在于,是使第1观点~第8观点中任一项所述的固化膜形成用组合物固化而获得的。
作为第11观点,涉及一种相位差材,其特征在于,是使用由第1观点~第8观点中任一项所述的固化膜形成用组合物获得的固化膜而形成的。
发明的效果
根据本发明,可以提供具有优异的耐溶剂性,并能够以高灵敏度使聚合性液晶取向的固化膜、和适合于其形成的固化膜形成用组合物。
根据本发明,可以提供液晶取向性和光透射性优异的取向材、和能够进行高精度的光学图案形成的相位差材。
具体实施方式
<固化膜形成用组合物>
本发明的固化膜形成用组合物含有(A)具有光二聚化部位和自交联部位的聚合物。本发明的固化膜形成用组合物除了上述(A)成分以外,也可以还含有具有2个以上选自羟甲基、烷氧基甲基、羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的至少1种基团的单体或聚合物作为(B)成分。可以进一步还含有交联催化剂作为(C)成分。可以还含有具有1个以上聚合性基团、以及至少1个选自羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的基团A或至少1个与该基团A反应的基团的化合物作为(D)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。
以下,说明各成分的详细内容。
<(A)成分>
(A)成分为具有光二聚化部位和自交联部位的丙烯酸系共聚物。
在本发明中,作为丙烯酸系共聚物,可以应用将丙烯酸酯、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共聚物。
(A)成分的具有光二聚化部位和自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。
所谓光二聚化部位,是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。它们之中优选为具有可见光区域中的高透明性和光二聚化反应性的肉桂酰基。将更优选的肉桂酰基的结构示于下述式[1]或式[2]中。
上述式中,X1表示氢原子、碳原子数1~18的烷基、苯基或联苯基。此时,苯基和联苯基可以被卤原子、烷基、烷氧基和氰基中的任意基团取代。X2表示氢原子、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、环己基可以经由单键、醚键、酯键、酰胺键、脲键而与苯环结合。
所谓自交联部位,为能够彼此结合而形成交联结构的部位,可举出烷氧基甲基酰胺基、羟基甲基酰胺基、烷氧基甲硅烷基、和封闭异氰酸酯基等。
(A)成分的丙烯酸系共聚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。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,操作性降低,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,耐溶剂性和耐热性降低。
如上述那样,作为(A)成分的侧链具有光二聚化部位和自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、与具有自交联性基的单体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、香豆素基或蒽基等的单体。它们之中特别优选为具有可见光区域中的透明性和光二聚化反应性良好的肉桂酰基的单体。
特别是更优选为具有上述式[1]或式[2]所示的结构的肉桂酰基的单体。将那样的单体的具体例示于下述式[3]或式[4]中。
在上述式中,X1表示氢原子、碳原子数1~18的烷基、苯基或联苯基。此时,苯基和联苯基可以被卤原子、烷基、烷氧基和氰基中的任意基团取代。X2表示氢原子、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单键、醚键、酯键、酰胺键或脲键而与苯环结合。X3和X5各自独立地表示单键、碳原子数1~20的亚烷基、芳香族环基、或脂肪族环基。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,可以被羟基取代,可以被选自醚键、酯键、酰胺键、脲键和氨基甲酸酯键中的至少一种键中断。X4和X6表示聚合性基团。作为该聚合性基团的具体例,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、丙烯酰胺基和甲基丙烯酰胺基等。
作为具有自交联部位的单体,可举出例如,N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等被羟基甲基或烷氧基甲基取代了的(甲基)丙烯酰胺化合物;丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙基酯、丙烯酸3-三乙氧基甲硅烷基丙基酯、甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙基酯、甲基丙烯酸3-三乙氧基甲硅烷基丙基酯等具有三烷氧基甲硅烷基的单体;甲基丙烯酸2-(0-(1’-甲基亚丙基氨基)羧基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-(3,5-二甲基吡唑基)羰基氨基)乙酯等具有封闭异氰酸酯基的单体等。另外,所谓(甲基)丙烯酰胺,是指丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺两者。
此外,在本发明中,在获得特定共聚物时,除了具有光二聚化部位和自交联部位(以下,也称为特定官能团)的单体以外,还可以并用能够与该单体共聚的单体。
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、马来酰亚胺化合物、丙烯酰胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯化合物和乙烯基化合物等。
以下,举出上述单体的具体例,但不限定于此。
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2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸2,3-二羟基丙酯、二甘醇单丙烯酸酯、己内酯2-(丙烯酰氧基)乙酯、聚(乙二醇)乙基醚丙烯酸酯、5-丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯、丙烯酸、单-(2-(丙烯酰氧基)乙基)苯二甲酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸异丙酯、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、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸2-甲氧基乙基酯、丙烯酸甲氧基三甘醇酯、丙烯酸2-乙氧基乙基酯、丙烯酸2-氨基乙基酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸3-甲氧基丁基酯、丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。
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2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、甲基丙烯酸4-羟基丁酯、甲基丙烯酸2,3-二羟基丙酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、己内酯2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、5-甲基丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异丙酯、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、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙基酯、甲基丙烯酸甲氧基三甘醇酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙基酯、甲基丙烯酸2-氨基甲基酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸3-甲氧基丁基酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、γ-丁内酯甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和甲基丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。
作为上述丙烯酰胺化合物,可举出例如,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-(羧基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羧基苯基)丙烯酰胺、N-(羟基苯基)甲基丙烯酰胺、和N-(羟基苯基)丙烯酰胺等。
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-5-己烯、和单环氧化1,7-辛二烯等。
作为上述苯乙烯化合物,可举出例如,苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。
作为上述马来酰亚胺化合物,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、N-(羟基苯基)马来酰亚胺、N-(羧基苯基)马来酰亚胺、和N-环己基马来酰亚胺等。
关于为了获得特定聚合物而使用的各单体的使用量,基于全部单体的合计量,优选为25~90摩尔%的具有光二聚化部位的单体、10~75摩尔%的具有自交联部位的单体、0~65摩尔%的不具有特定官能团的单体。如果具有光二聚化部位的单体的含量少于25摩尔%,则难以赋予高灵敏度并且良好的液晶取向性。如果具有自交联部位的单体的含量少于10摩尔%,则难以赋予充分的热固性,难以维持高灵敏度并且良好的液晶取向性。
获得本发明所使用的特定共聚物的方法没有特别限定,例如,在使具有特定官能团的单体、根据需要的不具有特定官能团的单体和聚合引发剂等共存的溶剂中,在50~110℃的温度下通过聚合反应而获得。此时,所使用的溶剂只要溶解具有特定官能团的单体、根据需要使用的不具有特定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,记载于后述的<溶剂>中。
通过上述方法获得的特定共聚物通常为溶解于溶剂的溶液的状态。
此外,可以将通过上述方法获得的特定共聚物的溶液投入到搅拌下的乙醚、水等中使其再沉淀,将生成的沉淀物过滤/洗涤后,在常压或减压下,进行常温干燥或加热干燥,制成特定共聚物的粉体。通过上述操作,可以将与特定共聚物共存的聚合引发剂和未反应的单体除去,其结果,获得纯化的特定共聚物的粉体。在通过一次操作不能充分纯化的情况下,只要使所得的粉体再溶解于溶剂,重复进行上述操作即可。
在本发明中,特定共聚物可以以粉体形态、或以将纯化的粉末再溶解于后述的溶剂中的溶液形态使用。
此外,在本发明中,(A)成分的特定共聚物可以为多种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也可以含有具有2个以上选自羟甲基、烷氧基甲基、羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的至少1种基团的单体或聚合物作为(B)成分。
作为具有2个以上羟甲基、烷氧基甲基的单体或聚合物,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,可举出日本サイテック·インダストリーズ(株)(旧三井サイテック(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业(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,可举出四甲氧基甲基苯胍胺等。作为市售品,可举出日本サイテック·インダストリーズ(株)(旧三井サイテック(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,可举出日本サイテック·インダストリーズ(株)(旧三井サイテック(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。
此外,可以为这样的使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,美国专利第6323310号所记载的由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(以上,日本サイテック·インダストリーズ(株)(旧三井サイテック(株))制)等。
进一步,作为(B)成分的具有2个以上羟甲基、烷氧基甲基的聚合物,也可以使用下述聚合物: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双键的聚合性基团的聚合物。
作为包含C=C双键的聚合性基团,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,生成具有特定官能团的丙烯酸系聚合物。接着,通过使该特定官能团、与末端具有不饱和键的化合物(以下,称为特定化合物。)反应,可以向作为(B)成分的聚合物中导入包含C=C双键的聚合性基团。
这里,所谓特定官能团,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。
在上述反应中,特定官能团、与为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、或羟基与甲基丙烯酸乙基异氰酸酯。
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。
此外,作为(B)成分的具有2个以上选自羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的至少1种基团的单体或聚合物,可举出例如,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、三聚氰胺甲醛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。
优选可举出丙烯酸系聚合物、羟基烷基环糊精类、纤维素类、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇以及聚己内酯多元醇。
作为(B)成分为聚合物的情况下的优选一例的丙烯酸系聚合物,只要为将丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯基化合物等具有不饱和双键的单体聚合而获得的聚合物,并且为通过使包含具有特定官能团的单体的单体或其混合物聚合而获得的聚合物即可,关于构成丙烯酸系聚合物的高分子的主链的骨架和侧链的种类等,没有特别限定。
作为具有特定官能团的单体,可举出具有聚乙二醇酯基的单体、具有碳原子数2~5的羟基烷基酯基的单体、具有酚性羟基的单体、具有羧基的单体、具有氨基的单体、具有烷氧基甲硅烷基和乙酰乙酰基(acetoacetyl group)所示的基团的单体。
作为上述的具有聚乙二醇酯基的单体,可举出H-(OCH2CH2)n-OH的单丙烯酸酯或单甲基丙烯酸酯。该n的值为2~50,优选为2~10。
作为上述的具有碳原子数2~5的羟基烷基酯基的单体,可举出例如,甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、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。
作为上述的具有酚性羟基的单体,可举出例如,对羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯、邻羟基苯乙烯。
作为上述的具有羧基的单体,可举出例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基苯甲酸。
作为上述的侧链具有氨基的单体,可举出例如,丙烯酸2-氨基乙酯、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯和甲基丙烯酸氨基丙酯。
作为上述的侧链具有烷氧基甲硅烷基的单体,可举出例如,3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷和烯丙基三乙氧基硅烷等。
此外,在本实施方式中,在合成作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物时,只要不损害本发明的效果,就可以并用不具有羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基所示的基团中的任一种基团的单体。
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、马来酰亚胺化合物、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯化合物和乙烯基化合物等。
作为丙烯酸酯化合物,可举出例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、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、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸2-甲氧基乙基酯、丙烯酸甲氧基三甘醇酯、丙烯酸2-乙氧基乙基酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸3-甲氧基丁基酯、丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。
作为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、甲基丙烯酸异丙酯、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、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙基酯、甲基丙烯酸甲氧基三甘醇酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙基酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸3-甲氧基丁基酯、甲基丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸2-丙基-2-金刚烷基酯、甲基丙烯酸8-甲基-8-三环癸基酯、和甲基丙烯酸8-乙基-8-三环癸基酯等。
作为马来酰亚胺化合物,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。
作为苯乙烯化合物,可举出例如,苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。
作为乙烯基化合物,可举出例如,乙烯基醚、甲基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、2-羟基乙基乙烯基醚、苯基乙烯基醚、和丙基乙烯基醚等。
关于为了获得作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物而使用的具有特定官能团的单体的使用量,基于为了获得作为(B)成分的丙烯酸系聚合物而使用的全部单体的合计量,优选为2摩尔%以上。在具有特定官能团的单体过小的情况下,所得的固化膜的耐溶剂性易于变得不充分。
获得作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物的方法没有特别限定,例如,在使包含具有特定官能团的单体的单体、根据需要的不具有特定官能团的单体、和聚合引发剂等共存的溶剂中,在50℃~110℃的温度下通过聚合反应而获得。此时,所使用的溶剂只要溶解具有特定官能团的单体、和根据需要所使用的不具有特定官能团的单体以及聚合引发剂等,就没有特别限定。作为具体例,记载于后述的[溶剂]的项中。
通过以上方法获得的作为(B)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。
此外,可以将通过上述方法获得的作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物的溶液投入到搅拌下的乙醚、水等中使其再沉淀,将生成的沉淀物过滤/洗涤后,在常压或减压下,进行常温干燥或加热干燥,制成作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物的粉体。通过上述操作,可以将与作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物共存的聚合引发剂和未反应的单体除去,其结果,获得纯化了的作为(B)成分的例子的丙烯酸系聚合物的粉体。在通过一次操作不能充分纯化的情况下,只要使所得的粉体再溶解于溶剂,重复进行上述操作即可。
作为(B)成分的优选例的丙烯酸系聚合物的重均分子量优选为3000~200000,更优选为4000~150000,进一步优选为5000~100000。如果重均分子量超过200000而过大,则有时在溶剂中的溶解性降低、操作性降低,如果重均分子量小于3000而过小,则有时在热固化时变得固化不足,耐溶剂性降低。另外,重均分子量为通过凝胶渗透色谱(GPC),使用聚苯乙烯作为标准试样而获得的值。以下,在本说明书中也同样。
接下来,作为(B)成分的优选一例的聚醚多元醇,可举出对聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇、双酚A、三甘醇、山梨糖醇等多元醇加成了氧化丙烯、聚乙二醇、聚丙二醇等的聚醚多元醇。作为聚醚多元醇的具体例,可举出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(B)成分的优选一例的聚酯多元醇,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、クラレ制多元醇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(B)成分的优选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制ポリライト(注册商标)OD-X-2155、OD-X-640、OD-X-2568、ダイセル化学制プラクセル(注册商标)205、L205AL、205U、208、210、212、L212AL、220、230、240、303、305、308、312、320等。
作为(B)成分的优选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,可举出ダイセル化学制プラクセル(注册商标)CD205、CD205PL、CD210、CD220、クラレ制的C-590、C-1050、C-2050、C-2090、C-3090等。
作为(B)成分的优选一例的纤维素,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(B)成分的优选一例的环糊精,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(B)成分的优选一例的三聚氰胺甲醛树脂,为将三聚氰胺与甲醛缩聚而获得的树脂,由下述式表示。
在上述式中,R21表示氢原子或碳原子数1~4的烷基,n为表示重复单元的数目的自然数。
从保存稳定性的观点考虑,三聚氰胺甲醛树脂优选在三聚氰胺与甲醛的缩聚时生成的羟甲基被烷基化。
获得三聚氰胺甲醛树脂的方法没有特别限定,一般通过将三聚氰胺与甲醛混合,使用碳酸钠、氨等形成弱碱性后在60℃~100℃下进行加热来合成。进一步可以通过与醇反应而将羟甲基烷氧基化。
三聚氰胺甲醛树脂的重均分子量优选为250~5000,更优选为300~4000,进一步优选为350~3500。如果重均分子量超过5000而过大,则有时在溶剂中的溶解性降低,操作性降低,如果重均分子量小于250而过小,则有时在热固化时变得固化不足,耐溶剂性的提高效果不能充分表现。
在本发明的实施方式中,作为(B)成分的优选一例的三聚氰胺甲醛树脂可以以液体形态使用、或以将纯化了的液体再溶解于后述的溶剂的溶液形态使用。
作为(B)成分的优选一例的苯酚酚醛清漆树脂,可举出例如,苯酚-甲醛缩聚物等。
在本实施方式的固化膜形成用组合物中,(B)成分的聚合物可以以粉体形态使用、或以将纯化了的粉末再溶解于后述的溶剂的溶液形态使用。
此外,在本实施方案的固化膜形成用组合物中,(B)成分可以为作为(B)成分例示的单体和聚合物的多种混合物。
含有本发明的固化膜形成用组合物中的(B)成分的情况下的含量,相对于作为(A)成分的聚合物100质量份,优选为400质量份以下,更优选为10质量份~380质量份,进一步优选为40质量份~360质量份。在(B)成分的含量过大的情况下,液晶取向性易于降低。
<(C)成分>
本发明的固化膜形成用组合物除了上述(A)成分以外,还可以还含有交联催化剂作为(C)成分。
作为(C)成分的交联催化剂,可以适合使用例如,酸或热产酸剂。该(C)成分在促进本发明的固化膜形成用组合物的热固化反应中是有效的。
关于(C)成分,具体而言,作为上述酸,可举出含有磺酸基的化合物、盐酸或其盐。而且作为上述热产酸剂,只要是在加热处理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。
作为上述酸的具体例,可举出例如,盐酸或其盐;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、十二烷基苯磺酸等含有磺酸基的化合物或其水合物、盐等。
此外,作为通过热而产生酸的化合物,可举出例如,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-对甲苯磺酰胺、以及下述式所示的化合物等。
含有本发明的固化膜形成用组合物中的(C)成分的情况下的含量,相对于作为(A)成分的聚合物100质量份,优选为0.01质量份~20质量份,更优选为0.1质量份~15质量份,进一步优选为0.5质量份~10质量份。通过使(C)成分的含量为0.01质量份以上,可以赋予充分的热固性和耐溶剂性。然而,在多于20质量份的情况下,有时组合物的保存稳定性降低。
<(D)成分>
本发明也可以含有具有1个以上聚合性基团、和至少1个选自羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的基团A或至少1个与该基团A反应的基团的化合物作为(D)成分。其成为使所形成的固化膜的粘接性提高的成分(以下,也称为密合提高成分。)。
在使用由含有(D)成分的本实施方式的固化膜形成用组合物形成的固化膜作为取向材的情况下,为了使取向材与聚合性液晶的层的密合性提高,可以使聚合性液晶的聚合性官能团与取向材的交联反应部位通过共价键进行连接。其结果,将在本实施方式的取向材上叠层固化了的聚合性液晶而成的本实施方式的相位差材即使在高温高湿的条件下,也可以维持强密合性,可以显示对剥离等的高耐久性。
作为(D)成分,优选为具有选自羟基和N-烷氧基甲基中的基团、和聚合性基团的单体和聚合物。
作为这样的(D)成分,可举出具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物、具有N-烷氧基甲基和(甲基)丙烯酰基的化合物、具有N-烷氧基甲基和(甲基)丙烯酰基的聚合物等。以下,分别显示具体例。
作为(D)成分的一例,可以举出含有羟基的多官能丙烯酸酯(以下,也称为含有羟基的多官能丙烯酸酯。)。
作为(D)成分的例子的含有羟基的多官能丙烯酸酯,可以举出例如,季戊四醇三丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯等。
作为(D)成分的一例,也可举出具有1个丙烯酰基和1个以上羟基的化合物。举出这样的、具有1个丙烯酰基和1个以上羟基的化合物的优选例。另外,(D)成分的化合物不限定于以下的化合物例。
(在上述式中,R11表示氢原子或甲基,m表示1~10的整数。)
此外,作为(D)成分的化合物,可举出1分子中具有至少1个包含C=C双键的聚合性基团和至少1个N-烷氧基甲基的化合物。
作为包含C=C双键的聚合性基团,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N-烷氧基甲基的N,即氮原子,可举出酰胺的氮原子、硫代酰胺的氮原子、脲的氮原子、硫脲的氮原子、氨基甲酸酯的氮原子、与含氮杂环的氮原子的邻位结合的氮原子等。因此,作为N-烷氧基甲基,可举出在选自酰胺的氮原子、硫代酰胺的氮原子、脲的氮原子、硫脲的氮原子、氨基甲酸酯的氮原子、与含氮杂环的氮原子的邻位结合的氮原子等中的氮原子上结合了烷氧基甲基的结构。
作为(D)成分,只要是具有上述基团的成分即可,优选可举出例如下述的式(X1)所示的化合物。
(式中,R31表示氢原子或甲基,R32表示氢原子、或直链或支链的碳原子数1~10的烷基)
作为上述碳原子数1~10的烷基,可举出例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、正庚基、1-甲基-正己基、2-甲基-正己基、3-甲基-正己基、1,1-二甲基-正戊基、1,2-二甲基-正戊基、1,3-二甲基-正戊基、2,2-二甲基-正戊基、2,3-二甲基-正戊基、3,3-二甲基-正戊基、1-乙基-正戊基、2-乙基-正戊基、3-乙基-正戊基、1-甲基-1-乙基-正丁基、1-甲基-2-乙基-正丁基、1-乙基-2-甲基-正丁基、2-甲基-2-乙基-正丁基、2-乙基-3-甲基-正丁基、正辛基、1-甲基-正庚基、2-甲基-正庚基、3-甲基-正庚基、1,1-二甲基-正己基、1,2-二甲基-正己基、1,3-二甲基-正己基、2,2-二甲基-正己基、2,3-二甲基-正己基、3,3-二甲基-正己基、1-乙基-正己基、2-乙基-正己基、3-乙基-正己基、1-甲基-1-乙基-正戊基、1-甲基-2-乙基-正戊基、1-甲基-3-乙基-正戊基、2-甲基-2-乙基-正戊基、2-甲基-3-乙基-正戊基、3-甲基-3-乙基-正戊基、正壬基、正癸基等。
作为上述式(X1)所示的化合物的具体例,可举出N-羟基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等被羟基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。另外,所谓(甲基)丙烯酰胺,是指甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺两者。
作为(D)成分的具有包含C=C双键的聚合性基团和N-烷氧基甲基的化合物的其它方案,优选可举出例如下述的式(X2)所示的化合物。
式中,R51表示氢原子或甲基。
R52表示碳原子数2~20的烷基、碳原子数5~6的1价脂肪族环基、或包含碳原子数5~6的脂肪族环的1价脂肪族基,结构中可以包含醚键。
R53表示直链或支链的碳原子数2~20的亚烷基、碳原子数5~6的2价脂肪族环基、或包含碳原子数5~6的脂肪族环的2价脂肪族基,结构中可以包含醚键。
R54表示直链或支链的碳原子数1~20的2价~9价脂肪族基、碳原子数5~6的2价~9价脂肪族环基、或包含碳原子数5~6的脂肪族环的2价~9价脂肪族基,这些基团的一个亚甲基或不相邻的多个亚甲基可以被醚键置换。
Z表示>NCOO-、或-OCON<(这里“-”表示结合键为1个。此外,“>”“<”表示结合键为2个,并且,表示对任何1个结合键结合有烷氧基甲基(即-OR52基)。)。
r为2以上且9以下的自然数。
作为R53的定义中的碳原子数2~20的亚烷基的具体例,可举出从碳原子数2~20的烷基进一步去掉了1个氢原子后的2价基。
此外,作为R54的定义中的碳原子数1~20的2价~9价脂肪族基的具体例,可举出从碳原子数1~20的烷基进一步去掉了1~8个氢原子后的2价~9价基。
碳原子数1的烷基为甲基,此外作为碳原子数2~20的烷基的具体例,可举出乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、环戊基、环己基、它们的一种或多种在直到碳原子数20为止的范围内结合而得的基团、这些基团的一个亚甲基或不相邻的多个亚甲基被醚键置换的基团等作为一例。
它们之中,优选为碳原子数2~10的亚烷基,R53为亚乙基,且R54为亚己基的情况从原料的获得性等方面考虑是特别优选的。
作为R52的定义中的碳原子数1~20的烷基的具体例,可举出R53的定义中的碳原子数2~20的烷基的具体例和甲基。它们之中,优选为碳原子数1~6的烷基,特别优选为甲基、乙基、正丙基或正丁基。
作为r,可举出2以上且9以下的自然数,其中,优选为2~6。
含有本发明的实施方式的固化膜形成用组合物中的(D)成分的情况下的含量,相对于作为(A)成分的聚合物100质量份,优选为1质量份~100质量份,进一步优选为5质量份~70质量份。通过使(D)成分的含量为1质量份以上,能够对所形成的固化膜赋予充分的密合性。然而,在多于100质量份的情况下,液晶取向性易于降低。
此外,在本实施方式的固化膜形成用组合物中,(D)成分可以为(D)成分的多种化合物的混合物。
<溶剂>
本发明的固化膜形成用组合物主要以溶解于溶剂的溶液状态使用。此时所使用的溶剂只要能够溶解(A)成分和根据需要的(B)成分、(C)成分、(D)成分和/或后述的其它添加剂即可,其种类和结构等没有特别限定。
作为溶剂的具体例,可举出例如,甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、2-甲基-1-丁醇、正戊醇、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、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、丙二醇单乙基醚、丙二醇丙基醚、丙二醇丙基醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、异丁基甲基酮、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、环戊基甲基醚、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。
在使用本发明的固化膜形成用组合物,在树脂膜上形成固化膜而制造取向材的情况下,从为树脂膜显示耐性的溶剂这样的方面考虑,优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-甲基-1-丁醇、2-庚酮、异丁基甲基酮、二甘醇、丙二醇、丙二醇单甲基醚、环戊基甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。
这些溶剂可以单独使用1种或以2种以上的组合使用。
<其它添加剂>
进一步,本发明的固化膜形成用组合物中,只要不损害本发明的效果,就可以根据需要含有密合改进剂、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。
<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含有(A)成分的聚合物,根据需要含有(B)成分的聚合物、(C)成分的交联催化剂和(D)成分的密合促进剂,而且进一步只要不损害本发明的效果就可以含有其它添加剂的组合物。而且通常,它们作为溶解于溶剂的溶液的形态使用。
本发明的固化膜形成用组合物的优选例如下所述。
[1]:含有(A)成分的固化膜形成用组合物。
[2]:含有(A)成分、基于(A)成分100质量份为1~400质量份的(B)成分、以及溶剂的固化膜形成用组合物。
[3]:含有(A)成分、基于(A)成分100质量份为1~400质量份的(B)成分、相对于作为(A)成分的聚合物100质量份为0.01质量份~20质量份的(C)成分、溶剂的固化膜形成用组合物。
[4]:含有(A)成分、基于(A)成分100质量份为1~400质量份的(B)成分、相对于作为(A)成分的聚合物100质量份为0.01质量份~20质量份的(C)成分、相对于作为(A)成分的聚合物100质量份为1质量份~100质量份的(D)成分、以及溶剂的固化膜形成用组合物。
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%~60质量%,优选为2质量%~50质量%,更优选为2质量%~20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(A)成分的溶液中根据需要以规定的比例混合(B)成分、(C)成分、(D)成分等,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(聚合物)的溶液。在该情况下,例如,在(A)成分的溶液中与上述同样地根据需要加入(B)成分、(C)成分、(D)成分等而制成均匀的溶液。此时,可以以浓度调整作为目的而进一步追加投入溶剂。此时,(A)成分的生成过程中使用的溶剂、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,调制出的固化膜形成用组合物的溶液优选使用孔径为0.2μm左右的过滤器等过滤后使用。
<固化膜、取向材和相位差材>
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)、膜基板(例如,三乙酰纤维素(TAC)膜、聚碳酸酯(PC)膜、环烯烃聚合物(COP)膜、环烯烃共聚物(COC)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、丙烯酸系膜、聚乙烯膜等树脂膜)等上,通过棒涂、旋涂、流涂、辊涂、狭缝涂布、狭缝涂布之后旋涂、喷墨涂布、印刷等涂布本发明的固化膜形成用组合物的溶液而形成涂膜,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。该固化膜可以直接作为取向材而应用。
作为加热干燥的条件,只要以固化膜(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,通过交联剂进行交联反应即可,采用例如,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。
使用本发明的固化性组合物形成的固化膜(取向材)的膜厚为例如,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。
由本发明的固化膜组合物形成的取向材具有耐溶剂性和耐热性,因此可以在该取向材上涂布具有垂直取向性的聚合性液晶溶液等相位差材料,在取向材上使其取向。进而,通过使形成了取向状态的相位差材料直接固化,可以作为具有光学各向异性的层而形成相位差材。进而,在形成取向材的基板为膜的情况下,作为相位差膜变得有用。
此外,也可以使用具有如上述那样操作而形成的本发明的取向材的2片基板,经由隔离物以两基板上的取向材彼此相对的方式使其粘合后,在这些基板之间注入液晶,制成液晶取向了的液晶显示元件。
这样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。
[实施例中使用的简写符号]
以下的实施例中使用的简写符号的含义如下所述。
<原料>
CIN1
CIN2
CIN3
CIN4
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
MMA:甲基丙烯酸甲酯
<B成分>
HCM:下述的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)]
<C成分>
PTSA:对甲苯磺酸·一水合物
<D成分>
D-1:下述的结构式所示的具有羟基和丙烯酰基的化合物
D-2:下述的结构式所示的具有N-烷氧基甲基和丙烯酰基的化合物
<溶剂>
实施例和比较例的各树脂组合物含有溶剂,作为该溶剂,使用了丙二醇单甲基醚(PM)、环己酮(CH)。
<聚合物的分子量的测定>
聚合例中的丙烯酸系共聚物的分子量使用(株)Shodex社制常温凝胶渗透色谱(GPC)装置(GPC-101)、Shodex社制柱(KD-803,KD-805)如以下那样操作而测定。
另外,下述的数均分子量(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:昭和电工社制标准聚苯乙烯(分子量约197,000,55,100,12,800,3,950,1,260,580)。
<参考例1>CIN1的合成
按照日本特表2013-514449号公报所记载的合成方法,合成CIN1。
<参考例2>CIN2的合成
将GMA 8.3g(58.4mmol)、4-甲氧基肉桂酸20.7g(116.2mmol)、二丁基羟基甲苯0.2g、三苯基乙基溴化0.3g、二烷80mL混合,在90℃下加热3天。在反应结束后,将二烷减压蒸馏除去后,加入乙酸乙酯150mL,将不溶物过滤分离后,加入碳酸氢钠水溶液100mL洗涤3次,将过剩的甲氧基肉桂酸除去。将乙酸乙酯减压蒸馏除去,获得了目标物质的CIN216.5g(收率:88%)。
<参考例3>CIN3的合成
按照国际公开小册子WO2013/191251所记载的合成方法,合成CIN3。
<参考例4>CIN4的合成
按照Macromolecules,39,9357-9364(2006)所记载的合成方法,合成CIN4。
<A成分的合成>
<聚合例1>
将CIN115.0g、BMAA 1.7g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM 123.4g、CH30.9g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-1)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为10,000,Mw为29,000。
<聚合例2>
将CIN215.0g、BMAA 1.7g、作为聚合催化剂的AIBN 0.5g溶解于PM 155.9g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-2)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为8,400,Mw为18,000。
<聚合例3>
将CIN315.0g、BMAA 1.4g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM 120.3g、CH30.1g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-3)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为18,000,Mw为55,000。
<聚合例4>
将CIN415.0g、BMAA 1.8g、作为聚合催化剂的AIBN 0.9g溶解于PM 111.5g、CH47.8g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-4)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为9,000,Mw为20,000。
<聚合例5>
将CIN3 10.0g、BMAA 3.0g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM 96.6g、CH24.2g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-5)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为8,000,Mw为20,000。
<聚合例6>
将CIN3 15.0g、BMAA 0.9g、HEMA 0.7g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM122.4g、CH 30.6g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-6)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为11,000,Mw为32,000。
<聚合例7>
将CIN3 15.0g、HEMA 1.2g、作为聚合催化剂的AIBN 0.4g溶解于PM 118.4g、CH29.6g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-7)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为10,000,Mw为35,000。
<聚合例8>
将CIN2 15.0g、HEMA 1.5g、作为聚合催化剂的AIBN 0.5g溶解于PM 122.4g、CH30.6g,在80℃下反应20小时,从而获得了含有10重量%的丙烯酸系共聚物(PA-8)的溶液。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为8,700,Mw为28,000。
<B成分的合成>
<聚合例9>
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缓慢地滴加到己烷2000.0g中使固体析出,进行过滤和减压干燥,从而获得了聚合物(PB-1)。
<聚合例10>
将MMA 30.0g、HEMA 3.0g、作为聚合催化剂的AIBN 0.3g溶解于PM146.0g,在80℃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缓慢地滴加到己烷1000.0g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(PB-2)。所得的丙烯酸系共聚物的Mn为18,000,Mw为32,800。
<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、作为溶剂的环戊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>
加入上述聚合例1中获得的含有丙烯酸系共聚物(PA-1)的溶液的换算成丙烯酸系共聚物(PA-1)相当于100质量份的量、和5质量份的对甲苯磺酸·一水合物,在其中加入PM和CH,制成溶剂组成为PM:CH=80:20(质量比)、固体成分浓度为5.0质量%的溶液。通过将该溶液用孔径1μm的过滤器过滤,从而调制出液晶取向剂用组合物A-1。
<实施例2~10和比较例1~3>
使作为A成分的丙烯酸系共聚物、以及其它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,分别调制出液晶取向剂用组合物A-2~A-13。
<实施例11~20和比较例4~6>
[取向性的评价]
在TAC膜上使用棒式涂布机以湿膜厚4μm涂布实施例1~10和比较例1~3的各取向剂用组合物。分别在温度110℃下在热循环式烘箱中进行120秒加热干燥,在TAC膜上分别形成了固化膜。向该各固化膜以20mJ/cm2的曝光量垂直照射313nm的直线偏振光,形成了取向材。在TAC膜上的取向材上,使用棒式涂布机以湿膜厚6μm涂布聚合性液晶溶液(RM-1)。将该涂膜在温度90℃的电热板上干燥60秒后,以300mJ/cm2曝光,制作相位差材。用一对偏振光板夹入制作的基板上的相位差材,观察相位差材的相位差特性的表现状况,将相位差没有缺陷地表现的情况设为○,将相位差不表现的情况设为×而记载于“取向性”的栏。评价结果之后汇总示于表2中。
表2
如表2所示那样,实施例11~20中获得的相位差材显示出良好的取向性。与此相对,比较例4~6中获得的相位差材得不到良好的取向性。
产业可利用性
本发明涉及的固化膜形成用组合物作为形成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内部、外部的光学各向异性膜的取向材的材料是非常有用的,特别是,作为面向用作IPS-LCD、有机EL显示器的防反射膜的圆偏振光板的相位差材的材料是适合的。
Claims (11)
1.一种固化膜形成用组合物,其含有(A)具有光二聚化部位和自交联部位的聚合物。
2.根据权利要求1所述的固化膜形成用组合物,(A)成分的自交联部位为羟甲基或烷氧基甲基。
3.根据权利要求1或2所述的固化膜形成用组合物,其还含有(B)具有2个以上选自羟甲基、烷氧基甲基、羟基、羧基、酰胺基、氨基、和烷氧基甲硅烷基中的至少1种基团的单体或聚合物。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的固化膜形成用组合物,其还含有(C)交联催化剂。
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,其还含有(D)具有1个以上聚合性基团、以及至少1个选自羟基、羧基、酰胺基、氨基和烷氧基甲硅烷基中的基团A或至少1个与该基团A反应的基团的化合物。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有1质量份~400质量份的(B)成分。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有0.01质量份~20质量份的(C)成分。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的固化膜形成用组合物,其相对于(A)成分100质量份,含有1质量份~100质量份的(D)成分。
9.一种固化膜,其特征在于,是使权利要求1~8中任一项所述的固化膜形成用组合物固化而获得的。
10.一种取向材,其特征在于,是使权利要求1~8中任一项所述的固化膜形成用组合物固化而获得的。
11.一种相位差材,其特征在于,是使用由权利要求1~8中任一项所述的固化膜形成用组合物获得的固化膜而形成的。
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