JP2009251411A - Method for manufacturing optical film, and liquid crystal display element using the film - Google Patents

Method for manufacturing optical film, and liquid crystal display element using the film Download PDF

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Tomoo Hirai
知生 平井
Takashi Seki
隆史 關
Yoshihiro Kumagai
吉弘 熊谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical film excellent in heat resistance and mechanical strength. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the optical film includes a step to apply a photo-polymerizable liquid crystal composition to a substrate, subsequently to align the liquid crystal with heat treatment, and to immobilize the aligned state by irradiating actinic ray, and is characterized in that an inequality of Tm-T0>30°C holds, when the temperature of the substrate just before irradiation of the actinic ray is represented by T0(°C), and the maximum temperature of the substrate during irradiation is represented by Tm(°C). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶ディスプレイ分野、光学分野、オプトエレクトロニクス分野等で有用な光学フィルムおよびその製造方法並びに該フィルムを用いた液晶表示素子に関する。   The present invention relates to an optical film useful in the liquid crystal display field, optical field, optoelectronic field, and the like, a method for producing the same, and a liquid crystal display element using the film.

液晶物質をフィルム材料とする液晶性フィルムは、液晶ディスプレイ用等の光学フィルムとして有用であるが、ディスプレイの高精細化に伴い、液晶性フィルムに要求される品質基準は近年ますます厳しくなっている。
一方、液晶ディスプレイの駆動モードも従来のTNモード、STNモードに加えて、応答速度や視野角が改良されたOCB(optically compensated bend)型、VA(vertical alignment)モードやIPS(in-plane switching)モードも実使用され始め、各駆動モードに適合する光学フィルム(位相差フィルム)が求められている。位相差フィルムとしては、透明プラスチックフィルムを一軸延伸や二軸延伸したフィルムや、液晶化合物を配向させた液晶性フィルムなどがある。
液晶性フィルムは、条件を選定することにより様々な液晶の配向形態を得ることができ、さらに薄膜化も可能であることから注目されている。
Liquid crystalline films that use liquid crystal as a film material are useful as optical films for liquid crystal displays, etc., but the quality standards required for liquid crystalline films have become increasingly strict in recent years as the display becomes more precise. .
On the other hand, the drive mode of the liquid crystal display is an OCB (optically compensated bend) type with improved response speed and viewing angle, VA (vertical alignment) mode and IPS (in-plane switching) in addition to the conventional TN mode and STN mode. The mode has begun to be actually used, and an optical film (retardation film) suitable for each driving mode is required. Examples of the retardation film include a film obtained by uniaxially or biaxially stretching a transparent plastic film, and a liquid crystalline film in which a liquid crystal compound is aligned.
The liquid crystalline film is attracting attention because various liquid crystal alignment forms can be obtained by selecting the conditions, and the film can be made thinner.

液晶性フィルムには、重合性の低分子液晶化合物(モノマー)を用いるもの(特許文献1および2)などや、高分子液晶化合物であっても架橋前は溶融粘度が比較的低い側鎖型高分子液晶化合物を用いるものなど(特許文献3および4)が知られている。
特許文献1および2では、予期せざる熱重合を避けるために液晶相発現温度が室温付近にあるモノマーを主とする組成物を用いて室温付近で光重合を行わせる方法が開示されているが、室温付近に液晶相発現温度を有する化合物は数が多くなく、市場の要求に必ずしも応じきれない問題がある。
また、特許文献3は、加熱下の光照射で重合を行わせているが、被重合物の温度変化については全く記載されてなく、光(UV)照射に伴う温度上昇により液晶相温度を越えて等方相温度になる虞がある。一方、特許文献4ではガラス状態でUV照射を行っているが、ガラス状態では分子の動きが凍結されており重合度(架橋度)が向上しがたい。
一方、光照射時の温度変動を考慮した技術も知られている(特許文献5および6)が、使用する液晶化合物や塗布膜厚に合わせた調整が必要であり、また許容される温度変動幅も小さく精密な温度制御も必要とされる。
特開平8−231958号公報 特開2002−145830号公報 特開2000−144133号公報 特開2002−333524号公報 特開平8−043624号公報 特開2007−148098号公報
For the liquid crystal film, those using a polymerizable low-molecular liquid crystal compound (monomer) (Patent Documents 1 and 2) and the like, and even a high-molecular liquid crystal compound is a side chain type polymer having a relatively low melt viscosity before crosslinking. Those using molecular liquid crystal compounds are known (Patent Documents 3 and 4).
Patent Documents 1 and 2 disclose a method of performing photopolymerization near room temperature using a composition mainly composed of a monomer having a liquid crystal phase expression temperature near room temperature in order to avoid unexpected thermal polymerization. However, there are not many compounds having a liquid crystal phase expression temperature near room temperature, and there is a problem that the demands of the market cannot always be met.
Moreover, although patent document 3 is made to superpose | polymerize by the light irradiation under a heating, it is not described at all about the temperature change of a to-be-polymerized object, and exceeds liquid crystal phase temperature by the temperature rise accompanying light (UV) irradiation. There is a risk of an isotropic phase temperature. On the other hand, in Patent Document 4, UV irradiation is performed in a glass state, but in the glass state, the movement of molecules is frozen, and it is difficult to improve the degree of polymerization (degree of crosslinking).
On the other hand, a technique that takes into account temperature fluctuations during light irradiation is also known (Patent Documents 5 and 6), but it is necessary to adjust the liquid crystal compound to be used and the coating film thickness, and the allowable temperature fluctuation range. Small and precise temperature control is also required.
JP-A-8-231958 JP 2002-145830 A JP 2000-144133 A JP 2002-333524 A JP-A-8-043624 JP 2007-148098 A

本発明は、煩雑かつ精密な温度制御も必要でなく前記課題を解決し、耐熱性および機械的強度に優れた光学フィルムの製造方法、および当該フィルムを搭載した液晶表示素子を提供するものである。   The present invention solves the above-mentioned problems without requiring complicated and precise temperature control, and provides a method for producing an optical film excellent in heat resistance and mechanical strength, and a liquid crystal display element equipped with the film. .

本発明者らは前記課題について鋭意検討を行い、光重合性液晶組成物を配向させた後に、該配向状態をUV等の活性光線の照射により固定化する処理の条件に着目した。その検討の結果、活性光線の照射を受ける直前および照射中の配向基板の温度がある特定の条件を満たす場合に前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors diligently studied the above-mentioned problem, and after aligning the photopolymerizable liquid crystal composition, focused on the conditions of the treatment for fixing the alignment state by irradiation with actinic rays such as UV. As a result of the study, the present inventors have found that the above problem can be solved when the temperature of the alignment substrate just before receiving irradiation with active light and during the irradiation satisfies certain conditions, and have completed the present invention.

すなわち、前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
〔1〕 基板上に光重合性液晶組成物を塗布後、熱処理により配向させ、該配向状態を活性光線の照射により固定化する工程を含み、該活性光線の照射を受ける直前の基板温度をT0(℃)、照射中の基板の最高温度をTm(℃)とした時、Tm−T0>30℃であることを特徴とする光学フィルムの製造方法。
That is, the means for solving the above problems are as follows.
[1] A step of applying a photopolymerizable liquid crystal composition on a substrate, aligning it by heat treatment, and fixing the alignment state by irradiation with actinic rays, and setting the substrate temperature immediately before receiving the actinic rays to T0 (.Degree. C.), Tm-T0> 30.degree. C., where Tm (.degree. C.) is the maximum temperature of the substrate being irradiated.

〔2〕 前記光重合性液晶組成物のガラス転移点をTg(℃)とした時、Tg−20℃≦T0≦Tg+20℃であることを特徴とする上記〔1〕に記載の光学フィルムの製造方法。 [2] Production of optical film as described in [1] above, wherein Tg-20 ° C. ≦ T0 ≦ Tg + 20 ° C. when the glass transition point of the photopolymerizable liquid crystal composition is Tg (° C.). Method.

〔3〕 前記光重合性液晶組成物が、カチオン重合性基を有する側鎖型高分子液晶性化合物を少なくとも含有することを特徴とする上記〔1〕または〔2〕に記載の光学フィルムの製造方法。 [3] The production of an optical film as described in [1] or [2] above, wherein the photopolymerizable liquid crystal composition contains at least a side chain polymer liquid crystalline compound having a cationic polymerizable group. Method.

〔4〕 前記基板に配向膜が設けられていることを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。 [4] The method for producing an optical film according to any one of [1] to [3], wherein an alignment film is provided on the substrate.

〔5〕 配向状態が固定化された液晶層を、前記基板とは異なる基材上に転写する工程を含むことを特徴とする上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。 [5] The optical film as described in any one of [1] to [4] above, which includes a step of transferring a liquid crystal layer in which the alignment state is fixed onto a base material different from the substrate. Production method.

〔6〕 前記配向状態がホモジニアス配向、ハイブリッド配向、またはホメオトロピック配向であることを特徴とする上記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。 [6] The method for producing an optical film as described in any one of [1] to [5], wherein the alignment state is homogeneous alignment, hybrid alignment, or homeotropic alignment.

〔7〕 上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の製造方法により製造された光学フィルム。 [7] An optical film produced by the production method according to any one of [1] to [6].

〔8〕 上記〔7〕に記載の光学フィルムを使用した液晶表示素子。 [8] A liquid crystal display device using the optical film according to [7].

本発明によれば、耐熱性、機械的強度、製造効率に優れた光学フィルムの製造方法、および当該光学フィルムを用いた液晶表示素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the optical film excellent in heat resistance, mechanical strength, and manufacturing efficiency, and the liquid crystal display element using the said optical film can be provided.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられる基板(配向基板)としては、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、ポリ(シクロオレフィン)等のフィルムが例示できる。これら基板は、一軸延伸または二軸延伸されたフィルムや易接着性や易剥離性等の表面処理が施されたフィルムであってもよい。これらのフィルムは、製造方法によっては、後述する光重合性液晶組成物中の液晶分子に対して十分な配向能を示し、そのまま配向基板として用いることができるものもあるが、多くはラビング、延伸、偏光照射、斜め光照射などの操作を行うことで配向能を発現、もしくは強化させて用いる。また、必要に応じ、これらの基板フィルム上に、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルシンナメート、シランカップリング剤などの配向膜を設けて、所望の配向能を発現させることもできる。これらの中で好ましい配向膜はポリビニルアルコール(PVA)である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Examples of the substrate (alignment substrate) used in the present invention include polyimide, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, polyarylate, triacetyl cellulose, poly (cycloolefin), and the like. This film can be exemplified. These substrates may be a uniaxially or biaxially stretched film or a film that has been subjected to a surface treatment such as easy adhesion or easy peelability. Depending on the production method, these films may exhibit sufficient alignment ability with respect to liquid crystal molecules in the photopolymerizable liquid crystal composition to be described later, and can be used as an alignment substrate as they are. The alignment ability is expressed or enhanced by performing operations such as irradiation with polarized light and irradiation with oblique light. Further, if necessary, an alignment film such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl cinnamate, and silane coupling agent may be provided on these substrate films to express desired alignment ability. Among these, a preferred alignment film is polyvinyl alcohol (PVA).

前記PVAを配向膜として用いる場合、そのケン化度は75%以上、好ましくは80%以上である。ケン化度が75%未満の場合には、膜が吸湿しやすくなり液晶の配向に弊害が生じるおそれがあり、配向膜の耐摩耗性も低下することから好ましくない。   When the PVA is used as an alignment film, the degree of saponification is 75% or more, preferably 80% or more. If the saponification degree is less than 75%, the film tends to absorb moisture, which may cause adverse effects on the alignment of the liquid crystal, and the wear resistance of the alignment film is also deteriorated.

前記PVAの構造中の水酸基単位とアセチル基単位の配列に特に制限はなく、ランダムに分布していても、ブロック的に分布していても良い。更に、該PVAは、前記水酸基単位やアセチル基単位とともにそれ以外の構造単位を有する変性PVAであっても良い。該変性PVAとしては、前記水酸基単位やアセチル基単位以外の構造単位として、炭化水素基、カルボニル基、カルボキシル基を有するものなどが例示できる。炭化水素基を有するものとしては、主鎖の末端をアルキルチオ変性させたものや、水酸基に対しエステル結合、エーテル結合、あるいはアセタール結合を介して炭化水素基を有する構造を連結したものなどを挙げることができる。   The arrangement of the hydroxyl unit and the acetyl group unit in the structure of the PVA is not particularly limited, and may be distributed randomly or in a block manner. Furthermore, the PVA may be a modified PVA having other structural units in addition to the hydroxyl unit or acetyl group unit. Examples of the modified PVA include those having a hydrocarbon group, a carbonyl group, or a carboxyl group as structural units other than the hydroxyl unit and the acetyl group unit. Examples of those having a hydrocarbon group include those in which the end of the main chain is alkylthio-modified, and those in which a structure having a hydrocarbon group is linked to a hydroxyl group via an ester bond, an ether bond, or an acetal bond. Can do.

前記PVAの溶液を調製する溶媒は、PVAを溶解できる溶媒であれば特に制限はなく、通常は水が使用されるが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールやこれらの混合物を併用してもよい。また、溶解を促進するために加温してもよい。
溶解に使用される水としては、(多価)金属イオンを多量に含む水は好ましくなく、イオン交換水が好ましく、より好ましくは電気伝導度が10μS/cm以下の水である。(多価)金属イオンを含む水は、PVAと反応して不溶性化合物を生成する恐れがあり好ましくない。
The solvent for preparing the PVA solution is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving PVA. Usually, water is used, but a lower alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol or a mixture thereof is used in combination. Also good. Moreover, you may heat in order to accelerate | stimulate melt | dissolution.
As water used for dissolution, water containing a large amount of (polyvalent) metal ions is not preferable, ion-exchanged water is preferable, and water having an electric conductivity of 10 μS / cm or less is more preferable. Water containing (polyvalent) metal ions is not preferred because it may react with PVA to form an insoluble compound.

該PVA溶液中の全PVAの濃度は、目的とする膜厚にもよるので一概には言えないが、通常1〜10質量%である。
該PVA溶液には、塗布や液晶の配向に悪影響を及ぼさないような界面活性剤、消泡剤、レベリング剤等の添加剤を添加してもよい。また、PVA膜の強化を目的に、アルデヒド類、ジアルデヒド類、ジアルデヒドでんぷん類、メチロール化合物、ホウ酸やホウ砂などの架橋剤などを溶液中に加えても良い。また、目的に応じ他のポリマーや他の化合物の添加も可能である。
The concentration of total PVA in the PVA solution depends on the target film thickness and cannot be generally stated, but is usually 1 to 10% by mass.
You may add additives, such as surfactant, an antifoamer, and a leveling agent which do not have a bad influence on application | coating or the orientation of a liquid crystal to this PVA solution. For the purpose of strengthening the PVA film, aldehydes, dialdehydes, dialdehyde starches, methylol compounds, cross-linking agents such as boric acid and borax may be added to the solution. Also, other polymers and other compounds can be added depending on the purpose.

PVAを配向膜として用いる場合の、配向膜の形成工程について説明する。
基板上に配向膜を形成するために使用される塗布方式は特に制限はなく、特に大面積の配向膜の塗布方法は、フレキソ印刷方式、ディスペンサー方式、グラビアコート方式、マイクログラビア方式、スクリーン印刷方式、リップコート方式、ダイコート方式など挙げることができる。これらの中でグラビアコート方式、リップコート方式やダイコート方式が好ましい。
An alignment film forming process in the case of using PVA as an alignment film will be described.
The coating method used to form the alignment film on the substrate is not particularly limited, and the coating method for the large-area alignment film is particularly a flexographic printing method, a dispenser method, a gravure coating method, a micro gravure method, and a screen printing method. Lip coat method, die coat method and the like. Among these, a gravure coating method, a lip coating method and a die coating method are preferable.

このようにして得られた基板、もしくは配向膜が形成された基板は、そのまま基板として使用しても良いし、必要に応じてラビング処理を施すことも可能である。
ラビング処理は、長尺フィルムの長尺方向(以下、MD)に対して所定の任意の角度、好ましくは0度〜±45度の角度でラビングするものである。なお、この角度(ラビング角度)はラビング面を上からみたときにMDから時計回り方向の角度を正とする。
The substrate thus obtained or the substrate on which the alignment film is formed may be used as it is, or may be rubbed as necessary.
In the rubbing treatment, rubbing is performed at a predetermined arbitrary angle with respect to the longitudinal direction (hereinafter referred to as MD) of the long film, preferably at an angle of 0 ° to ± 45 °. In addition, this angle (rubbing angle) is positive when the rubbing surface is viewed from the top in a clockwise direction from the MD.

ラビング処理は、任意の方法で行うことができる。たとえばその一つの方法として図1により説明すると、配向基板としての長尺フィルム(12)をMDに搬送するステージ(11)上に、長尺フィルム(12)およびそのMDに対して任意の角度でラビングロール(10)を配置し、該長尺フィルム(12)を搬送しながら該ラビングロール(10)を回転させ、該フィルム(12)表面をラビング処理する。ラビングロール(10)とステージ(11)の移動方向とが成す角度は自在に調整し得る機構である。ラビングロール表面には、綿、ポリエステル、レーヨン等からなる繊維を用いて製造されたラビング布が貼付してある。   The rubbing process can be performed by any method. For example, referring to FIG. 1 as one of the methods, the long film (12) as the alignment substrate is placed on the stage (11) that conveys the long film (12) to the MD at an arbitrary angle with respect to the long film (12) and the MD. A rubbing roll (10) is disposed, and the rubbing roll (10) is rotated while conveying the long film (12), so that the surface of the film (12) is rubbed. The angle formed by the rubbing roll (10) and the moving direction of the stage (11) is a mechanism that can be freely adjusted. A rubbing cloth manufactured using fibers made of cotton, polyester, rayon or the like is attached to the surface of the rubbing roll.

ラビング処理では、配向基板表面の硬度を勘案して、配向基板表面を一定方向に擦ることが大切である。かかる観点から、ラビング圧力、ラビングロールの回転数などを適宜に設定する。通常は、配向基板を0.5〜100m/分、好ましくは1〜30m/分の速度で移送させ、ラビングロール回転数は周速比として0〜1000、好ましくは0〜200の範囲から選択される。ラビング圧力は、わずかにラビング布表面が接する程度でよく、ラビング布の毛先の押し込み程度が100μm〜5000μm、好ましくは100μm〜2000μm程度とすることができる。必要により、ラビングされた表面は加圧気体の吹き付けや粘着ロールとの接触等により清浄化処理を行ってもよい。   In the rubbing treatment, it is important to rub the alignment substrate surface in a certain direction in consideration of the hardness of the alignment substrate surface. From this point of view, the rubbing pressure, the number of rotations of the rubbing roll, etc. are set appropriately. Usually, the alignment substrate is transferred at a speed of 0.5 to 100 m / min, preferably 1 to 30 m / min, and the rubbing roll rotation speed is selected from the range of 0 to 1000, preferably 0 to 200 as the peripheral speed ratio. The The rubbing pressure may be such that the surface of the rubbing cloth is slightly in contact, and the pushing-in degree of the bristles of the rubbing cloth may be about 100 μm to 5000 μm, preferably about 100 μm to 2000 μm. If necessary, the rubbed surface may be subjected to a cleaning treatment by spraying pressurized gas, contacting with an adhesive roll, or the like.

本発明における光重合性液晶組成物については、当該組成物が液晶性を示せばよく、当該組成物を構成する個々の成分が総て液晶性を示す必要はない。
光重合性液晶組成物を構成する成分としては、低分子液晶性化合物や高分子液晶性化合物が使用されるが、好ましくは高分子液晶性化合物であり、より好ましくは反応性基を有する高分子液晶性化合物であり、更に好ましくは反応性基を有する側鎖型高分子液晶性化合物である。反応性基としては、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、ビニルオキシ基、オキシラン基、オキセタニル基、シンナモイル基など付加重合性基が好ましいが、条件を選定することにより、水酸基、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基などを挙げることができる。
液晶分子の形態としては、棒状でも円盤状であってもよいが、棒状の液晶分子が好ましい。
About the photopolymerizable liquid crystal composition in this invention, the said composition should just show liquid crystallinity, and it is not necessary for each component which comprises the said composition to show liquid crystallinity entirely.
As a component constituting the photopolymerizable liquid crystal composition, a low-molecular liquid crystalline compound or a high-molecular liquid crystalline compound is used, preferably a high-molecular liquid crystalline compound, more preferably a polymer having a reactive group. A liquid crystal compound, more preferably a side chain polymer liquid crystal compound having a reactive group. As the reactive group, an addition polymerizable group such as a vinyl group, a (meth) acryloyl group, a vinyloxy group, an oxirane group, an oxetanyl group, or a cinnamoyl group is preferable, but by selecting conditions, a hydroxyl group, an amino group, an acid anhydride can be selected. Group, carboxyl group and the like.
The liquid crystal molecules may be rod-shaped or disk-shaped, but rod-shaped liquid crystal molecules are preferred.

また、他に前記低分子液晶性化合物や高分子液晶性化合物と混和しうる非液晶性の高分子化合物、非液晶性の低分子化合物、各種活性化剤や各種の添加剤、例えば界面活性剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、染料、顔料等を本発明の主旨を逸脱しない範囲で添加することができる。界面活性剤は、例えば光学フィルムの表面平滑性を向上させるために用いられ、具体的にはフッ素系、アクリル系、シリコン系のものを挙げることができる。   In addition, other non-liquid crystalline polymer compounds, non-liquid crystalline low molecular compounds, various activators and various additives such as surfactants that are miscible with the low-molecular liquid crystalline compounds and high-molecular liquid crystalline compounds. Leveling agents, antifoaming agents, antioxidants, dyes, pigments and the like can be added without departing from the scope of the present invention. The surfactant is used, for example, to improve the surface smoothness of the optical film, and specific examples include fluorine-based, acrylic-based, and silicon-based surfactants.

前記の低分子液晶性化合物としては、(メタ)アクリロイル基やビニルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等の重合性基を有する低分子液晶性化合物を挙げることができる。   Examples of the low-molecular liquid crystalline compound include low-molecular liquid crystalline compounds having a polymerizable group such as a (meth) acryloyl group, a vinyloxy group, an oxiranyl group, and an oxetanyl group.

前記の高分子液晶性化合物は、主鎖型と側鎖型とに大別される。
主鎖型高分子液晶性化合物としては、いずれも液晶性を示すポリエステル、ポリエステリアミド、ポリアミド、ポリカーボネート等が例示されるが、なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移点などの面から液晶性ポリエステルが好ましく、カチオン重合性基を結合した主鎖型液晶性ポリエステルが特に好ましい。
The polymer liquid crystalline compounds are roughly classified into main chain types and side chain types.
Examples of the main chain type polymer liquid crystalline compound include polyesters, polyester amides, polyamides, polycarbonates, etc., which exhibit liquid crystallinity, among others, from the viewpoint of ease of synthesis, orientation, glass transition point, etc. Liquid crystalline polyester is preferable, and main chain type liquid crystalline polyester having a cationic polymerizable group bonded thereto is particularly preferable.

主鎖型液晶性ポリエステルは、芳香族ジオール単位(以下、構造単位(A)という。)、芳香族ジカルボン酸単位(以下、構造単位(B)という。)および芳香族ヒドロキシカルボン酸単位(以下、構造単位(C)という。)のうち少なくとも2種を必須単位として含む主鎖型液晶性ポリエステルであって、主鎖末端の少なくとも一方にカチオン重合性基を有する構造単位を含むことを特徴とする主鎖型液晶性ポリエステルである。
以下に、構造単位(A)、(B)および(C)に付いて順次説明する。
The main chain type liquid crystalline polyester includes an aromatic diol unit (hereinafter referred to as a structural unit (A)), an aromatic dicarboxylic acid unit (hereinafter referred to as a structural unit (B)) and an aromatic hydroxycarboxylic acid unit (hereinafter referred to as a structural unit (B)). A main-chain liquid crystalline polyester containing at least two of the structural units (C) as essential units, and including a structural unit having a cationically polymerizable group at least at one end of the main chain. Main chain type liquid crystalline polyester.
Hereinafter, the structural units (A), (B), and (C) will be sequentially described.

構造単位(A)を導入するための化合物としては下記一般式で表される化合物が好ましく、具体的には、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン等若しくはそれらの置換体、4,4’―ビフェノール、2,2’,6,6’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール、2,6−ナフタレンジオールなどが挙げられ、特に、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン等若しくはそれらの置換体が好ましい。   The compound for introducing the structural unit (A) is preferably a compound represented by the following general formula, specifically, catechol, resorcin, hydroquinone or the like or a substituted product thereof, 4,4′-biphenol, 2, 2 ', 6,6'-tetramethyl-4,4'-biphenol, 2,6-naphthalenediol and the like can be mentioned, and in particular, catechol, resorcin, hydroquinone and the like or substituted products thereof are preferable.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

ただし、式中の−Xは、−H、−CH、−C、−CHCHCH、−CH(CH、−CHCHCHCH、−CHCH(CH)CH、−CH(CH)CHCH、−C(CH、−OCH、−OC、−OC、−OCH、−F、−Cl、−Br、−NO、または−CNのいずれかの基であり、特に下記式で表される化合物が好ましい。 However, -X in the formula, -H, -CH 3, -C 2 H 5, -CH 2 CH 2 CH 3, -CH (CH 3) 2, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 3, -CH 2 CH (CH 3) CH 3 , -CH (CH 3) CH 2 CH 3, -C (CH 3) 3, -OCH 3, -OC 2 H 5, -OC 6 H 5, -OCH 2 C 6 H 5 , —F, —Cl, —Br, —NO 2 , or —CN, particularly preferably a compound represented by the following formula.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

構造単位(B)を導入するための化合物としては下記一般式で表される化合物が好ましく、具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等若しくはそれらの置換体、4,4'−スチルベンジカルボン酸若しくはその置換体、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4'−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられ、特に、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等若しくはそれらの置換体が好ましい。   The compound for introducing the structural unit (B) is preferably a compound represented by the following general formula, specifically, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid or the like, or a substituted product thereof, 4,4′-stilbene Examples thereof include dicarboxylic acid or a substituted product thereof, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid and the like, and terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid and the like, or a substituted product thereof are particularly preferable.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

ただし、式中の−Xは、−H、−CH、−C、−CHCHCH、−CH(CH、−CHCHCHCH、−CHCH(CH)CH、−CH(CH)CHCH、−C(CH、−OCH、−OC、−OC、−OCH、−F、−Cl、−Br、−NO、または−CNのいずれかの基を表す。 However, -X in the formula, -H, -CH 3, -C 2 H 5, -CH 2 CH 2 CH 3, -CH (CH 3) 2, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 3, -CH 2 CH (CH 3) CH 3 , -CH (CH 3) CH 2 CH 3, -C (CH 3) 3, -OCH 3, -OC 2 H 5, -OC 6 H 5, -OCH 2 C 6 H 5 , -F, -Cl, -Br, -NO 2 , or -CN.

構造単位(C)を導入するための化合物としては下記一般式で表される化合物が好ましく、具体的には、ヒドロキシ安息香酸若しくはその置換体、4'−ヒドロキシ−4−ビフェニルカルボン酸若しくはその置換体、4'−ヒドロキシ−4−スチルベンカルボン酸若しくはその置換体、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、4−ヒドロキシ桂皮酸などが挙げられ、特に、ヒドロキシ安息香酸およびその置換体、4'−ヒドロキシ−4−ビフェニルカルボン酸若しくはその置換体、4'−ヒドロキシ−4−スチルベンカルボン酸若しくはその置換体が好ましい。   The compound for introducing the structural unit (C) is preferably a compound represented by the following general formula, specifically, hydroxybenzoic acid or a substituted product thereof, 4′-hydroxy-4-biphenylcarboxylic acid or a substituted product thereof. , 4′-hydroxy-4-stilbene carboxylic acid or a substituted product thereof, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, 4-hydroxycinnamic acid and the like. In particular, hydroxybenzoic acid and a substituted product thereof, 4′-hydroxy -4-Biphenylcarboxylic acid or a substituted product thereof, 4′-hydroxy-4-stilbenecarboxylic acid or a substituted product thereof is preferred.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

ただし、式中の−X、−X1、−X2は、それぞれ個別に、−H、−CH、−C、−CHCHCH、−CH(CH、−CHCHCHCH、−CHCH(CH)CH、−CH(CH)CHCH、−C(CH、−OCH、−OC、−OC、−OCH、−F、−Cl、−Br、−NO、または−CNのいずれかの基を表す。 However, -X in the formula, -X 1, -X 2 are each individually, -H, -CH 3, -C 2 H 5, -CH 2 CH 2 CH 3, -CH (CH 3) 2, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 , -CH 2 CH (CH 3) CH 3, -CH (CH 3) CH 2 CH 3, -C (CH 3) 3, -OCH 3, -OC 2 H 5, -OC 6 H 5, represents -OCH 2 C 6 H 5, -F , -Cl, -Br, any group of -NO 2, or -CN,.

主鎖型液晶性ポリエステルは、構造単位として、(A)芳香族ジオール単位、(B)芳香族ジカルボン酸単位、および(C)芳香族ヒドロキシカルボン酸単位のうちから少なくとも2種と、好ましくはさらに主鎖末端の少なくとも一方にカチオン重合性基を有する構造単位(以下、構造単位(D)という。)を含み、サーモトロピック液晶性を示すものであればよく、他の構造単位はこれら条件を満足する限り特に限定されるものではない。   The main-chain liquid crystalline polyester has, as structural units, at least two of (A) aromatic diol units, (B) aromatic dicarboxylic acid units, and (C) aromatic hydroxycarboxylic acid units, preferably further Any structural unit may be used as long as it includes a structural unit having a cationically polymerizable group (hereinafter referred to as structural unit (D)) at least at one end of the main chain and exhibits thermotropic liquid crystallinity. Other structural units satisfy these conditions. As long as it does, it is not specifically limited.

主鎖型液晶性ポリエステルを構成する構造単位(A)、(B)および(C)の全構造単位に占める割合は、構造単位(A)、(B)および(C)がジオールあるいはジカルボン酸あるいはヒドロキシカルボン酸として全モノマーの仕込み量に対して占める質量和の比率で表した場合、通常20〜99%、好ましくは30〜95%、特に好ましくは40〜90%の範囲である。20%より少ない場合には、液晶性を発現する温度領域が極端に狭くなるおそれがあり、また99%を越える場合には、カチオン重合性基を有する単位が相対的に少なくなり、配向保持能、機械的強度の向上が得られない恐れがある。   The proportion of the structural units (A), (B) and (C) constituting the main chain type liquid crystalline polyester in the total structural units is such that the structural units (A), (B) and (C) are diols or dicarboxylic acids or When it represents with the ratio of the mass sum occupied with respect to the preparation amount of all the monomers as hydroxycarboxylic acid, it is 20 to 99% normally, Preferably it is 30 to 95%, Most preferably, it is the range of 40 to 90%. If the amount is less than 20%, the temperature range in which the liquid crystallinity is exhibited may be extremely narrow. If the amount exceeds 99%, the number of units having a cationic polymerizable group is relatively small, and the orientation retention ability is reduced. The mechanical strength may not be improved.

次にカチオン重合性基を有する構造単位(D)について説明する。カチオン重合性基としては、オキシラニル基、オキセタニル基、およびビニルオキシ基からなる群から選ばれる官能基が好ましく、特にオキセタニル基が好ましい。構造単位(D)を導入するための化合物としては、下記の一般式に示すごとく、フェノール性水酸基あるいはカルボキシル基を有する芳香族化合物に、オキシラニル基、オキセタニル基、およびビニルオキシ基から選ばれるカチオン重合性を有する官能基が結合した化合物である。また、芳香環と上記カチオン重合性基との間には、適当なスペーサー部分を有していても良い。   Next, the structural unit (D) having a cationic polymerizable group will be described. As the cationic polymerizable group, a functional group selected from the group consisting of an oxiranyl group, an oxetanyl group, and a vinyloxy group is preferable, and an oxetanyl group is particularly preferable. As a compound for introducing the structural unit (D), as shown in the following general formula, an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group, a cationic polymerizability selected from an oxiranyl group, an oxetanyl group, and a vinyloxy group Is a compound having a functional group bonded thereto. Moreover, you may have a suitable spacer part between an aromatic ring and the said cation polymeric group.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

ただし、式中の−X、−X1、−X2、−Y、−Zは、各構造単位毎にそれぞれ独立に以下に示すいずれかの基を表す。
(1)−X、−X、−X:−H、−CH、−C、−CHCHCH、−CH(CH、−CHCHCHCH、−CHCH(CH)CH、−CH(CH)CHCH、−C(CH、−OCH、−OC、−OC、−OCH、−F、−Cl、−Br、−NO、または−CN
(2)−Y:単結合、−(CH−、−O−、−O−(CH−、−(CH−O−、−O−(CH−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−(CH−、−CO−O−(CH−、−(CH−O−CO−、−(CH−CO−O−、−O−(CH−O−CO−、−O−(CH−CO−O−、−O−CO−(CH−O−、−CO−O−(CH−O−、−O−CO−(CH−O−CO−、−O−CO−(CH−CO−O−、−CO−O−(CH−O−CO−、または−CO−O−(CH−CO−O−(ただし、nは1〜12の整数を示す。)
(3)Z:

Figure 2009251411
However, -X in the formula, -X 1, -X 2, -Y, -Z represents any of the following groups each independently for each structural unit.
(1) -X, -X 1, -X 2: -H, -CH 3, -C 2 H 5, -CH 2 CH 2 CH 3, -CH (CH 3) 2, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 3, -CH 2 CH (CH 3) CH 3, -CH (CH 3) CH 2 CH 3, -C (CH 3) 3, -OCH 3, -OC 2 H 5, -OC 6 H 5, - OCH 2 C 6 H 5, -F , -Cl, -Br, -NO 2 or -CN,
(2) -Y: single bond, - (CH 2) n - , - O -, - O- (CH 2) n -, - (CH 2) n -O -, - O- (CH 2) n - O -, - O-CO - , - CO-O -, - O-CO- (CH 2) n -, - CO-O- (CH 2) n -, - (CH 2) n -O-CO- , — (CH 2 ) n —CO—O—, —O— (CH 2 ) n —O—CO—, —O— (CH 2 ) n —CO—O—, —O—CO— (CH 2 ) n -O -, - CO-O- (CH 2) n -O -, - O-CO- (CH 2) n -O-CO -, - O-CO- (CH 2) n -CO-O- , -CO-O- (CH 2) n -O-CO- or -CO-O- (CH 2) n -CO-O-, ( where, n is an integer of 1-12.)
(3) Z:
Figure 2009251411

構造単位(D)の中では、カチオン重合性基もしくはカチオン重合性基を含む置換基とフェノール性水酸基あるいはカルボキシル基の結合位置は、これらの基が結合する骨格がベンゼン環の場合は1,4−の位置関係を、ナフタレン環の場合は2,6−の位置関係を、ビフェニル骨格、スチルベン骨格の場合は4,4'−の位置関係にあるものが液晶性の点から好ましい。より具体的には、4−ビニルオキシ安息香酸、4−ビニルオキシフェノール、4−ビニルオキシエトキシ安息香酸、4−ビニルオキシエトキシフェノール、4−グリシジルオキシ安息香酸、4−グリシジルオキシフェノール、4−(オキセタニルメトキシ)安息香酸、4−(オキセタニルメトキシ)フェノール、4'−ビニルオキシ−4−ビフェニルカルボン酸、4'−ビニルオキシ−4−ヒドロキシビフェニル、4'−ビニルオキシエトキシ−4−ビフェニルカルボン酸、4'−ビニルオキシエトキシ−4−ヒドロキシビフェニル、4'−グリシジルオキシ−4−ビフェニルカルボン酸、4'−グリシジルオキシ−4−ヒドロキシビフェニル、4'−オキセタニルメトキシ−4−ビフェニルカルボン酸、4'−オキセタニルメトキシ−4−ヒドロキシビフェニル、6−ビニルオキシ−2−ナフタレンカルボン酸、6−ビニルオキシ−2−ヒドロキシナフタレン、6−ビニルオキシエトキシ−2−ナフタレンカルボン酸、6−ビニルオキシエトキシ−2−ヒドロキシナフタレン、6−グリシジルオキシ−2−ナフタレンカルボン酸、6−グリシジルオキシ−2−ヒドロキシナフタレン、6−オキセタニルメトキシ−2−ナフタレンカルボン酸、6−オキセタニルメトキシ−2−ヒドロキシナフタレン、4−ビニルオキシ桂皮酸、4−ビニルオキシエトキシ桂皮酸、4−グリシジルオキシ桂皮酸、4−オキセタニルメトキシ桂皮酸、4'−ビニルオキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−ビニルオキシ−3'−メトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−ビニルオキシ−4−ヒドロキシスチルベン、4'−ビニルオキシエトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−ビニルオキシエトキシ−3'−メトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−ビニルオキシエトキシ−4−ヒドロキシスチルベン、4'−グリシジルオキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−グリシジルオキシ−3'−メトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−グリシジルオキシ−4−ヒドロキシスチルベン、4'−オキセタニルメトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−オキセタニルメトキシ−3'−メトキシ−4−スチルベンカルボン酸、4'−オキセタニルメトキシ−4−ヒドロキシスチルベンなどが好ましい。   In the structural unit (D), the binding position of the cationic polymerizable group or the substituent containing the cationic polymerizable group and the phenolic hydroxyl group or carboxyl group is 1, 4 when the skeleton to which these groups are bonded is a benzene ring. From the viewpoint of liquid crystallinity, a positional relationship of-, a 2,6- positional relationship in the case of a naphthalene ring, and a 4,4'- positional relationship in the case of a biphenyl skeleton or a stilbene skeleton are preferable. More specifically, 4-vinyloxybenzoic acid, 4-vinyloxyphenol, 4-vinyloxyethoxybenzoic acid, 4-vinyloxyethoxyphenol, 4-glycidyloxybenzoic acid, 4-glycidyloxyphenol, 4- (oxetanyl) Methoxy) benzoic acid, 4- (oxetanylmethoxy) phenol, 4′-vinyloxy-4-biphenylcarboxylic acid, 4′-vinyloxy-4-hydroxybiphenyl, 4′-vinyloxyethoxy-4-biphenylcarboxylic acid, 4′- Vinyloxyethoxy-4-hydroxybiphenyl, 4′-glycidyloxy-4-biphenylcarboxylic acid, 4′-glycidyloxy-4-hydroxybiphenyl, 4′-oxetanylmethoxy-4-biphenylcarboxylic acid, 4′-oxetanylmethoxy- 4-hydroxybi Enyl, 6-vinyloxy-2-naphthalenecarboxylic acid, 6-vinyloxy-2-hydroxynaphthalene, 6-vinyloxyethoxy-2-naphthalenecarboxylic acid, 6-vinyloxyethoxy-2-hydroxynaphthalene, 6-glycidyloxy-2 -Naphthalenecarboxylic acid, 6-glycidyloxy-2-hydroxynaphthalene, 6-oxetanylmethoxy-2-naphthalenecarboxylic acid, 6-oxetanylmethoxy-2-hydroxynaphthalene, 4-vinyloxycinnamic acid, 4-vinyloxyethoxycinnamic acid, 4-glycidyloxycinnamic acid, 4-oxetanylmethoxycinnamic acid, 4'-vinyloxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4'-vinyloxy-3'-methoxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4'-vinyloxy-4-hydroxystilbene 4 '-Vinyloxyethoxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4'-vinyloxyethoxy-3'-methoxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4'-vinyloxyethoxy-4-hydroxystilbene, 4'-glycidyloxy-4- Stilbenecarboxylic acid, 4′-glycidyloxy-3′-methoxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4′-glycidyloxy-4-hydroxystilbene, 4′-oxetanylmethoxy-4-stilbenecarboxylic acid, 4′-oxetanylmethoxy- 3′-methoxy-4-stilbene carboxylic acid, 4′-oxetanylmethoxy-4-hydroxystilbene and the like are preferable.

カチオン重合性基を有する構造単位(D)の主鎖型液晶性ポリエステルを構成する全構造単位に占める割合は、同様に構造単位(D)をカルボン酸あるいはフェノールとして仕込み組成中の重量割合で表した場合、通常1〜60%、好ましくは5〜50%の範囲である。1%よりも少ない場合には、配向保持能、機械的強度の向上が得られない恐れがあり、また60%を越える場合には、結晶性が上がることにより液晶温度範囲が狭まり、どちらの場合も好ましくない。   The ratio of the structural unit (D) having a cationic polymerizable group to the total structural units constituting the main-chain liquid crystalline polyester is similarly expressed by the weight ratio in the composition charged with the structural unit (D) as carboxylic acid or phenol. When used, it is usually 1 to 60%, preferably 5 to 50%. If it is less than 1%, there is a possibility that the improvement of the orientation holding ability and the mechanical strength may not be obtained. If it exceeds 60%, the crystallinity is increased and the liquid crystal temperature range is narrowed. Is also not preferable.

(A)〜(D)の各構造単位は、それぞれ1つまたは2つのカルボキシル基あるいはフェノール性水酸基を有しているが、(A)〜(D)の有するカルボキシル基、フェノール性水酸基は、仕込みの段階においてそれぞれの官能基の当量数の総和を概ねそろえることが望ましい。すなわち、構造単位(D)が遊離のカルボキシル基を有する単位である場合には、((A)のモル数×2)=((B)のモル数×2)+((D)のモル数)、構造単位(D)が遊離のフェノール性水酸基を有する単位である場合には、((A)のモル数×2)+((D)のモル数)=((B)のモル数×2)なる関係を概ね満たすことが望ましい。この関係式から大きく外れる仕込み組成の場合には、カチオン重合に関わる単位以外のカルボン酸あるいはフェノール、もしくはそれらの誘導体が分子末端となることになり、十分なカチオン重合性が得られないばかりか、これら酸性の残基が存在することにより、プロセス上の望む段階以外で重合反応や分解反応が起きてしまうおそれがあり好ましくない。   Each structural unit of (A) to (D) has one or two carboxyl groups or phenolic hydroxyl groups, but the carboxyl groups and phenolic hydroxyl groups of (A) to (D) are charged. It is desirable that the total number of equivalents of the respective functional groups be roughly aligned at this stage. That is, when the structural unit (D) is a unit having a free carboxyl group, (number of moles of (A) × 2) = (number of moles of (B) × 2) + number of moles of (D) ), When the structural unit (D) is a unit having a free phenolic hydroxyl group, (number of moles of (A) × 2) + (number of moles of (D)) = (number of moles of (B) × 2) It is desirable to generally satisfy the relationship In the case of a charged composition greatly deviating from this relational expression, carboxylic acid or phenol other than the unit involved in cationic polymerization, or a derivative thereof becomes the molecular end, and not only sufficient cationic polymerizability cannot be obtained, The presence of these acidic residues is not preferable because a polymerization reaction or a decomposition reaction may occur at a stage other than the desired stage in the process.

主鎖型液晶性ポリエステルは、(A)、(B)、(C)および(D)以外の構造単位を含有することができる。含有することができる他の構造単位としては、特に限定はなく当該分野で公知の化合物(モノマー)を使用することができる。例えば、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸およびこれら化合物にハロゲン基やアルキル基を導入した化合物や、ビフェノール、ナフタレンジオール、脂肪族ジオールおよびこれら化合物にハロゲン基やアルキル基を導入した化合物等を挙げることができる。   The main chain type liquid crystalline polyester can contain structural units other than (A), (B), (C) and (D). Other structural units that can be contained are not particularly limited, and compounds (monomers) known in the art can be used. For example, naphthalene dicarboxylic acid, biphenyl dicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acid, compounds in which halogen groups or alkyl groups are introduced into these compounds, biphenols, naphthalenediol, aliphatic diols, and compounds in which halogen groups or alkyl groups are introduced into these compounds Etc.

主鎖型液晶性ポリエステルの分子量は、フェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(質量比60/40)中、30℃で測定した対数粘度ηが0.03〜0.50dl/gであることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.15dl/gである。ηが0.03dl/gより小さい場合には、主鎖型液晶性ポリエステルの溶液粘度が低く、フィルム化する際に均一な塗膜が得られない恐れがある。また、0.50dl/gより大きい場合には、液晶配向時に要する配向処理温度が高くなり、配向と架橋が同時に起こり配向性を低下させる危険性がある。   The molecular weight of the main-chain liquid crystalline polyester is preferably such that the logarithmic viscosity η measured at 30 ° C. in a phenol / tetrachloroethane mixed solvent (mass ratio 60/40) is 0.03 to 0.50 dl / g. Preferably it is 0.05-0.15 dl / g. When η is smaller than 0.03 dl / g, the solution viscosity of the main-chain liquid crystalline polyester is low, and there is a possibility that a uniform coating film cannot be obtained when forming into a film. On the other hand, if it is larger than 0.50 dl / g, the alignment treatment temperature required for aligning the liquid crystal becomes high, and there is a risk that the alignment and the crosslinking occur simultaneously to deteriorate the alignment.

本発明において、主鎖型液晶性ポリエステルの分子量制御は専ら仕込み組成により決定される。具体的には分子両末端を封印する形で反応する1官能性モノマー、すなわち前記した構造単位(D)を導入するための化合物の、全仕込み組成における相対的な含有量により、得られる主鎖型液晶性ポリエステルの平均的な重合度(構造単位(A)〜(D)の平均結合数)が決定される。したがって、所望の対数粘度を有する主鎖型液晶性ポリエステルを得るためには、仕込みモノマーの種類に応じて仕込み組成を調整する必要がある。   In the present invention, the molecular weight control of the main chain type liquid crystalline polyester is determined solely by the charged composition. Specifically, the main chain obtained by the relative content in the total charge composition of the monofunctional monomer that reacts in the form of sealing both ends of the molecule, that is, the compound for introducing the structural unit (D) described above. The average degree of polymerization of the liquid crystal polyester (average number of bonds of the structural units (A) to (D)) is determined. Therefore, in order to obtain a main-chain liquid crystalline polyester having a desired logarithmic viscosity, it is necessary to adjust the charged composition according to the type of charged monomer.

主鎖型液晶性ポリエステルの合成方法としては、通常のポリエステルを合成する際に用いられる方法を採ることができ、特に限定されるものではない。例えば、カルボン酸単位を酸クロリドやスルホン酸無水物などに活性化し、それを塩基の存在下でフェノール単位と反応させる方法(酸クロリド法)、カルボン酸単位とフェノール単位をDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)などの縮合剤を用いて直接縮合させる方法、フェノール単位をアセチル化して、これとカルボン酸単位とを溶融条件下で脱酢酸重合する方法などを用いることが出来る。ただし、溶融条件下での脱酢酸重合を用いる場合には、カチオン重合性基を有するモノマー単位が反応条件下で重合や分解反応を起こすおそれがあるため、反応条件を厳密に制御する必要がある場合が多く、場合によっては適当な保護基を用いたり、あるいは一度別な官能基を有する化合物を反応させておいてから、後でカチオン重合性基を導入するなどの方法を採ることが望ましい場合もある。また、重合反応により得られた粗主鎖型液晶性ポリエステルを、再結晶、再沈などの方法により精製してもよい。   As a method for synthesizing the main-chain liquid crystalline polyester, a method used when synthesizing a normal polyester can be adopted, and the method is not particularly limited. For example, a method in which a carboxylic acid unit is activated to an acid chloride or a sulfonic acid anhydride and reacted with a phenol unit in the presence of a base (acid chloride method), a carboxylic acid unit and a phenol unit are converted into DCC (dicyclohexylcarbodiimide), etc. A method of directly condensing using a condensing agent of the above, a method of acetylating a phenol unit, and deaceticating polymerization of this with a carboxylic acid unit under melting conditions can be used. However, in the case of using deacetic acid polymerization under melting conditions, it is necessary to strictly control the reaction conditions because the monomer unit having a cationic polymerizable group may cause polymerization or decomposition reaction under the reaction conditions. In many cases, it is desirable to use a method such as using an appropriate protective group or reacting a compound having another functional group once and then introducing a cationically polymerizable group later. There is also. The crude main chain type liquid crystalline polyester obtained by the polymerization reaction may be purified by a method such as recrystallization or reprecipitation.

このようにして得られた主鎖型液晶性ポリエステルは、NMR(核磁気共鳴法)などの分析手段により、それぞれのモノマーがどのような比率で主鎖型液晶性ポリエステル中に存在するかを同定することができる。特に、カチオン重合性基の量比から、主鎖型液晶性ポリエステルの平均結合数を算出する事ができる。   The main-chain liquid crystalline polyester thus obtained is identified by the analytical means such as NMR (nuclear magnetic resonance method) at what ratio each monomer is present in the main-chain liquid crystalline polyester. can do. In particular, the average number of bonds of the main-chain liquid crystalline polyester can be calculated from the amount ratio of the cationic polymerizable group.

前記カチオン重合性基を含む主鎖型液晶性ポリエステルに他の化合物を配合することも、本発明の範囲を超えない限り可能である。例えば、本発明に用いる主鎖型液晶性ポリエステルと混和しうる他の高分子化合物や各種低分子化合物等を添加しても良い。かかる低分子化合物は、液晶性を有していても有していなくとも良く、架橋性の主鎖型液晶性ポリエステルと反応できる重合性基を有していてもいなくとも良い。重合性基を有する液晶性化合物を用いることが好ましく、例えば以下のものを例示できる。   It is also possible to mix other compounds with the main-chain liquid crystalline polyester containing the cationic polymerizable group as long as the scope of the present invention is not exceeded. For example, you may add the other high molecular compound miscible with the main chain type liquid crystalline polyester used for this invention, various low molecular weight compounds, etc. Such low molecular weight compounds may or may not have liquid crystallinity, and may or may not have a polymerizable group capable of reacting with a crosslinkable main chain liquid crystalline polyester. It is preferable to use a liquid crystalline compound having a polymerizable group, and examples thereof include the following.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

ここで、nは2〜12の整数を、また−V−および−Wはそれぞれ以下のいずれかの基を表す。
−V−: 単結合、−O−、−O−Cm2m−O−(ただし、mは2〜12の整数)
−W:

Figure 2009251411
Here, n represents an integer of 2 to 12, and -V- and -W each represents one of the following groups.
-V-: single bond, -O -, - O-C m H 2m -O- ( although, m is an integer from 2 to 12)
-W:
Figure 2009251411

前記の側鎖型高分子液晶性化合物としては、ポリ(メタ)アクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン等が挙げられ、中でも下記一般式(1)で表される反応性基を結合したポリ(メタ)アクリレートが好ましい。   Examples of the side chain polymer liquid crystalline compound include poly (meth) acrylate, polymalonate, polysiloxane, and the like. Among them, poly (meth) acrylate bonded with a reactive group represented by the following general formula (1) Is preferred.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

式(1)において、Rは、それぞれ独立に、水素またはメチル基を表し、Rは、それぞれ独立に、水素、メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、シアノ基、ブロモ基、クロロ基、フルオロ基またはカルボキシル基を表し、Rは、それぞれ独立に、水素、メチル基またはエチル基を表し、Rは、炭素数1から24までの炭化水素基を表し、Lは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、pは、1から10までの整数を表し、qは、0から10までの整数を表し、a、b、c、d、eおよびfは、ポリマー中の各ユニットのモル比(a+b+c+d+e+f=1.0、ただし、c+d+e=0ではない)を表す。 In the formula (1), each R 3 independently represents hydrogen or a methyl group, and each R 4 independently represents hydrogen, methyl group, ethyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, nonyl Group, decyl group, dodecyl group, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, decyloxy group, dodecyloxy group, cyano group, bromo group, chloro group Group, a fluoro group or a carboxyl group, R 5 independently represents hydrogen, a methyl group or an ethyl group, R 6 represents a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and L 2 represents Independently, it represents a single bond, —O—, —O—CO—, —CO—O—, —CH═CH— or —C≡C—, and p represents an integer of 1 to 10 Q represents an integer from 0 to 10, and a, b, c, d, e and f are the molar ratio of each unit in the polymer (a + b + c + d + e + f = 1.0, but not c + d + e = 0) Represents.

式(1)で表される側鎖型高分子液晶性化合物を構成する各成分のモル比は、a+b+c+d+e+f=1.0、c+d+e≠0であり、かつ、液晶性を示すことが必要である。この要件を満たせば各成分のモル比は任意でよいが、以下のとおりであることが好ましい。
a:好ましくは0〜0.80、より好ましくは0.05〜0.50
b:好ましくは0〜0.90、より好ましくは0.10〜0.70
c:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
d:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
e:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
f:好ましくは0〜0.30、より好ましくは0.01〜0.10
これらのポリ(メタ)アクリレート中の各成分は、上記の条件を満たせば、6種類の成分すべてが存在する必要もない。
The molar ratio of each component constituting the side chain type polymer liquid crystalline compound represented by the formula (1) is a + b + c + d + e + f = 1.0, c + d + e ≠ 0, and it is necessary to exhibit liquid crystallinity. The molar ratio of each component may be arbitrary as long as this requirement is satisfied, but is preferably as follows.
a: Preferably 0 to 0.80, more preferably 0.05 to 0.50
b: preferably 0 to 0.90, more preferably 0.10 to 0.70
c: preferably 0 to 0.50, more preferably 0.10 to 0.30
d: preferably 0 to 0.50, more preferably 0.10 to 0.30
e: preferably 0 to 0.50, more preferably 0.10 to 0.30
f: Preferably 0 to 0.30, more preferably 0.01 to 0.10
Each component in these poly (meth) acrylates does not need to be present in all six types as long as the above conditions are satisfied.

また、Rは、好ましくは、水素、メチル基、ブチル基、メトキシ基、シアノ基、ブロモ基、フルオロ基であり、特に好ましくは、水素、メトキシ基またはシアノ基であり、Lは、好ましくは、単結合、−O−、−O−CO−または−CO−O−であり、Rは、好ましくは、炭素数2、3、4、5、6、7、8,10,12および18の炭化水素基を表す。 R 4 is preferably hydrogen, methyl group, butyl group, methoxy group, cyano group, bromo group or fluoro group, particularly preferably hydrogen, methoxy group or cyano group, and L 2 is preferably Is a single bond, —O—, —O—CO— or —CO—O—, and R 6 preferably has 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 10, 12 and 18 hydrocarbon groups are represented.

さらに、一般式(1)で表される側鎖型高分子液晶性化合物は、各成分a〜fのモル比や配向形態により複屈折率が変化するが、ネマチック配向をとった場合の複屈折率は0.001〜0.300であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.25である。   Furthermore, the birefringence of the side chain type polymer liquid crystalline compound represented by the general formula (1) varies depending on the molar ratio of each component a to f and the orientation form, but the birefringence when nematic orientation is taken. The rate is preferably 0.001 to 0.300, more preferably 0.05 to 0.25.

上記の側鎖型高分子液晶性化合物の各成分に該当するそれぞれの(メタ)アクリル化合物は、通常の有機化学の合成方法により得ることができる。オキセタニル基を有する(メタ)アクリル化合物は、後述する式(7)、(8)および(9)に該当する化合物の合成に類似した方法により容易に得ることができる。   Each (meth) acrylic compound corresponding to each component of the above-mentioned side chain polymer liquid crystalline compound can be obtained by an ordinary organic chemical synthesis method. The (meth) acrylic compound having an oxetanyl group can be easily obtained by a method similar to the synthesis of compounds corresponding to formulas (7), (8) and (9) described later.

上記の側鎖型高分子液晶性化合物は、各成分に該当する上記方法で得られたそれぞれの(メタ)アクリル化合物の(メタ)アクリル基をラジカル重合またはアニオン重合により共重合することにより容易に合成することができる。重合条件は特に限定されるものではなく、通常の条件を採用することができる。   Said side chain type polymer liquid crystalline compound can be easily obtained by copolymerizing the (meth) acrylic group of each (meth) acrylic compound obtained by the above method corresponding to each component by radical polymerization or anionic polymerization. Can be synthesized. Polymerization conditions are not particularly limited, and normal conditions can be employed.

ラジカル重合の例としては、各成分に該当する(メタ)アクリル化合物をジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどの溶媒に溶かし、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)や過酸化ベンゾイル(BPO)などを開始剤として、60〜120℃で数時間反応させる方法が挙げられる。また、液晶相を安定に出現させるために、臭化銅(I)/2,2’−ビピリジル系や2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシ・フリーラジカル(TEMPO)系などを開始剤としたリビングラジカル重合を行い、分子量分布を制御する方法も有効である。これらのラジカル重合は脱酸素条件下に行う必要がある。   As an example of radical polymerization, a (meth) acrylic compound corresponding to each component is dissolved in a solvent such as dimethylformamide (DMF) or diethylene glycol dimethyl ether, and 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN) or benzoyl peroxide is dissolved. The method of making it react for several hours at 60-120 degreeC by using (BPO) etc. as an initiator is mentioned. Moreover, in order to make the liquid crystal phase appear stably, copper bromide (I) / 2,2′-bipyridyl series, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy free radical (TEMPO) series, etc. are used. A method of controlling the molecular weight distribution by conducting living radical polymerization as an initiator is also effective. These radical polymerizations need to be performed under deoxygenated conditions.

アニオン重合の例としては、各成分に該当する(メタ)アクリル化合物をテトラヒドロフラン(THF)などの溶媒に溶かし、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物、グリニャール試薬などの強塩基を開始剤として反応させる方法が挙げられる。また、開始剤や反応温度を最適化することでリビングアニオン重合とし、分子量分布を制御することもできる。これらのアニオン重合は、脱水かつ脱酸素条件で行う必要がある。   An example of anionic polymerization is a method in which a (meth) acrylic compound corresponding to each component is dissolved in a solvent such as tetrahydrofuran (THF) and reacted with a strong base such as an organic lithium compound, an organic sodium compound, or a Grignard reagent as an initiator. Can be mentioned. In addition, the molecular weight distribution can be controlled by optimizing the initiator and the reaction temperature for living anionic polymerization. These anionic polymerizations need to be performed under dehydration and deoxygenation conditions.

側鎖型高分子液晶性化合物は、重量平均分子量が1,000〜200,000であるものが好ましく、3,000〜50,000のものが特に好ましい。この範囲外では強度が不足したり、配向性が悪化したりして好ましくない。   The side chain polymer liquid crystalline compound preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000, particularly preferably 3,000 to 50,000. Outside this range, the strength is insufficient or the orientation is deteriorated.

本発明において、上記の側鎖型高分子液晶性化合物からなる光重合性液晶組成物は下記一般式(2)で表されるジオキセタン化合物を含有することが好ましい。   In the present invention, the photopolymerizable liquid crystal composition composed of the above-mentioned side chain polymer liquid crystal compound preferably contains a dioxetane compound represented by the following general formula (2).

Figure 2009251411
Figure 2009251411

式(2)において、Rは、それぞれ独立に、水素、メチル基またはエチル基を表し、Lは、それぞれ独立に、単結合または−(CH−(nは1〜12の整数)を表し、Xは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−O−CO−または−CO−O−を表し、Mは、式(3)または式(4)で表されるいずれかであり、式(3)および式(4)中のPは、それぞれ独立に式(5)から選ばれる基を表し、Pは式(5)または式(6)から選ばれる基を表し、Lは、それぞれ独立に単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−O−CO−または−CO−O−を表す。 In the formula (2), each R 7 independently represents hydrogen, a methyl group or an ethyl group, and each L 3 independently represents a single bond or — (CH 2 ) n — (n is an integer of 1 to 12) X 1 represents each independently a single bond, —O—, —O—CO— or —CO—O—, and M 1 is represented by formula (3) or formula (4). In formulas (3) and (4), P 1 represents a group independently selected from formula (5), and P 2 represents a group selected from formula (5) or formula (6). And L 4 each independently represents a single bond, —CH═CH—, —C≡C—, —O—, —O—CO— or —CO—O—.

−P−L−P−L−P− (3)
−P−L−P− (4)

Figure 2009251411
Figure 2009251411
-P 1 -L 4 -P 2 -L 4 -P 1- (3)
-P 1 -L 4 -P 1- (4)
Figure 2009251411
Figure 2009251411

式(5)および式(6)において、Etはエチル基を、iPrはイソプロピル基を、nBuはノルマルブチル基を、tBuはターシャリーブチル基をそれぞれ表す。   In the formulas (5) and (6), Et represents an ethyl group, iPr represents an isopropyl group, nBu represents a normal butyl group, and tBu represents a tertiary butyl group.

より具体的には、M基から見て左右のオキセタニル基を結合している連結基は異なっても(非対称型)同一でも(対称型)よく、特に2つのLが異なる場合や他の連結基の構造によっては液晶性を示さないこともあるが、使用には制約とならない。 More specifically, the linking groups connecting the left and right oxetanyl groups as viewed from the M 1 group may be different (asymmetric) or the same (symmetric), particularly when two L 3 are different or other Depending on the structure of the linking group, it may not exhibit liquid crystallinity, but it is not a restriction for use.

一般式(2)で表される化合物は、M、LおよびXの組み合わせから多くの化合物を例示することができるが、好ましくは、下記の化合物を挙げることができる。 The compound represented by the general formula (2) can be exemplified by many compounds from the combination of M 1 , L 3 and X 1 , and preferably the following compounds can be mentioned.

Figure 2009251411
Figure 2009251411

これらの化合物は有機化学における通常の合成方法に従って合成することができ、合成方法は特に限定されるものではない。
合成にあたっては、オキセタニル基がカチオン重合性を有するため、強い酸性条件下では、重合や開環などの副反応を起こすことを考慮して、反応条件を選ぶ必要がある。なお、オキセタニル基は類似のカチオン重合性官能基であるオキシラニル基などと比べて、副反応を起こす可能性が低い。さらに、類似したアルコール、フェノール、カルボン酸などの各種化合物をつぎつぎに反応させることもあり、適宜保護基の活用を考慮してもよい。
These compounds can be synthesized according to a usual synthesis method in organic chemistry, and the synthesis method is not particularly limited.
In the synthesis, since the oxetanyl group has cationic polymerizability, it is necessary to select reaction conditions in consideration of causing side reactions such as polymerization and ring opening under strong acidic conditions. The oxetanyl group is less likely to cause a side reaction than an oxiranyl group that is a similar cationically polymerizable functional group. Furthermore, various compounds such as similar alcohols, phenols, carboxylic acids and the like may be reacted one after another, and utilization of protecting groups may be considered as appropriate.

より具体的な合成方法としては、例えば、ヒドロキシ安息香酸を出発化合物として、ウィリアムソンのエーテル合成法等によりオキセタニル基を結合させ、次いで得られた化合物と本発明に適したジオールとを、酸クロリド法やカルボジイミドによる縮合法等を用いて結合させる方法や、逆に予めヒドロキシ安息香酸の水酸基を適当な保護基で保護し、本発明に適したジオールと縮合後、保護基を脱離させ、適当なオキセタニル基を有する化合物(オキセタン化合物)、例えばハロアルキルオキセタン等と水酸基とを反応させる方法などが挙げられる。   As a more specific synthesis method, for example, hydroxybenzoic acid is used as a starting compound, an oxetanyl group is bound by Williamson's ether synthesis method, etc., and then the resulting compound and a diol suitable for the present invention are combined with an acid chloride. Or by condensing using a carbodiimide condensation method or the like, or conversely protecting the hydroxyl group of hydroxybenzoic acid with an appropriate protecting group in advance, condensing with a diol suitable for the present invention, removing the protecting group, and Examples thereof include a method of reacting a hydroxyl group with a compound having an oxetanyl group (oxetane compound), for example, a haloalkyloxetane or the like.

オキセタン化合物と水酸基との反応は、用いられる化合物の形態や反応性により適した反応条件を選定すればよいが、通常、反応温度は−20℃〜180℃、好ましくは10℃〜150℃が選ばれ、反応時間は10分〜48時間、好ましくは30分〜24時間である。これらの範囲外では反応が充分に進行しなかったり、副反応が生じたりして好ましくない。また、両者の混合割合は、水酸基1当量につき、オキセタン化合物0.8〜1.2当量が好ましい。   For the reaction between the oxetane compound and the hydroxyl group, a reaction condition suitable for the form and reactivity of the compound used may be selected. Usually, the reaction temperature is -20 ° C to 180 ° C, preferably 10 ° C to 150 ° C. The reaction time is 10 minutes to 48 hours, preferably 30 minutes to 24 hours. Outside these ranges, the reaction does not proceed sufficiently or side reactions occur, which is not preferable. Moreover, the mixing ratio of both is preferably 0.8 to 1.2 equivalents of the oxetane compound per equivalent of hydroxyl group.

反応は、無溶媒でも可能であるが、通常は適当な溶媒下で行われる。使用される溶媒は目的とする反応を妨害しなければ特に制限はなく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル、安息香酸エチル等のエステル類、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類やこれらの混合物が挙げられる。   The reaction can be carried out without solvent, but is usually carried out in a suitable solvent. The solvent used is not particularly limited as long as it does not interfere with the intended reaction. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, Examples include ketones such as methyl isobutyl ketone, ethers such as dibutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, esters such as ethyl acetate and ethyl benzoate, halogenated hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane, and mixtures thereof. .

本発明において用いられる光重合性液晶組成物は、前記の低分子液晶性化合物または高分子液晶性化合物を少なくとも10質量%以上、好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上含み、液晶性を示す組成物である。低分子液晶性化合物または高分子液晶性化合物の含有量が10質量%未満では組成物中に占める前記の液晶性を示す化合物の濃度が低くなり、組成物が液晶性を示さなくなる場合があり好ましくない。   The photopolymerizable liquid crystal composition used in the present invention contains at least 10% by mass, preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more of the low molecular liquid crystal compound or the high molecular liquid crystal compound. It is a composition showing properties. When the content of the low-molecular liquid crystalline compound or the high-molecular liquid crystalline compound is less than 10% by mass, the concentration of the compound exhibiting liquid crystallinity in the composition is low, and the composition may not exhibit liquid crystallinity. Absent.

本発明において用いられる光重合性液晶組成物では、前述のように低分子液晶性化合物または高分子液晶性化合物の他に、液晶性を損なわずに混和し得る種々の化合物を含有することができる。含有することができる化合物としては、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等のラジカル重合性基やオキセタニル基、オキシラニル基、ビニルオキシ基などのカチオン重合性基を有する各種の重合性化合物、カルボキシル基、アミノ基、イソシアナート基などの反応性基を有する化合物、フィルム形成能を有する各種の高分子化合物などを配合することもできる。また、前述のように界面活性剤、消泡剤、レベリング剤などを、さらに反応性の官能基を有する化合物や低分子または高分子液晶を用いた場合は、それぞれの官能基に適した反応開始剤や活性化剤、増感剤等を本発明の目的を逸脱しない範囲内で添加してもよい。   The photopolymerizable liquid crystal composition used in the present invention can contain various compounds that can be mixed without impairing liquid crystallinity in addition to the low-molecular liquid crystalline compound or the high-molecular liquid crystalline compound as described above. . Examples of the compound that can be contained include various polymerizable compounds having a radical polymerizable group such as a vinyl group and a (meth) acryloyl group and a cationic polymerizable group such as an oxetanyl group, an oxiranyl group, and a vinyloxy group, a carboxyl group, and an amino group. A compound having a reactive group such as a group or an isocyanate group, or various polymer compounds having film-forming ability can also be blended. In addition, if a surfactant, antifoaming agent, leveling agent, etc., as well as a compound having a reactive functional group or a low molecular or high molecular liquid crystal is used as described above, a reaction start suitable for each functional group is started. You may add an agent, an activator, a sensitizer, etc. within the range which does not deviate from the objective of this invention.

反応性基を有する光重合性液晶組成物は、所望の配向を実現させた後、当該反応性基を反応させるに適した条件下で反応を行わしめ、架橋や分子量増大等により、目的とする光学フィルムの耐熱性や機械的強度等の向上に寄与させることができる。   The photopolymerizable liquid crystal composition having a reactive group is made to have a desired orientation by realizing a desired alignment and then performing a reaction under conditions suitable for reacting the reactive group, by crosslinking, increasing molecular weight, and the like. It can contribute to the improvement of the heat resistance and mechanical strength of the optical film.

前記の重合性化合物としては、得られる光学フィルムの、場合により次なる加工工程での加工性や接着性を向上しうる化合物が好ましく、特にオキセタニル基を有する(メタ)アクリレート類が好ましくい。これらの(メタ)アクリレートとしては、一般式(7)、(8)および(9)で表される化合物が挙げられる。   As said polymeric compound, the compound which can improve the workability and adhesiveness in the next processing process of the optical film obtained by a case is preferable, and the (meth) acrylates which have an oxetanyl group are especially preferable. Examples of these (meth) acrylates include compounds represented by general formulas (7), (8) and (9).

Figure 2009251411
Figure 2009251411

上記式(7)、式(8)および式(9)において、Rは、それぞれ独立に、水素またはメチル基を表し、Rは、それぞれ独立に、水素、メチル基またはエチル基を表し、Lは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−O−CO−または−CO−O−を表し、mは、それぞれ独立に、1から10までの整数であり、nは、それぞれ独立に、0から10までの整数を表す。 In the above formula (7), formula (8) and formula (9), each R 1 independently represents hydrogen or a methyl group, each R 2 independently represents hydrogen, a methyl group or an ethyl group, L 1 each independently represents a single bond, —O—, —O—CO— or —CO—O—, m is each independently an integer of 1 to 10, and n is each independently Represents an integer from 0 to 10.

これらの式(7)、(8)および(9)に該当する具体的な化合物は種々挙げることができるが、必ずしも液晶性を有する必要はない。より具体的には、下記の化合物を例示することができる。

Figure 2009251411
Various specific compounds corresponding to these formulas (7), (8) and (9) can be mentioned, but they do not necessarily have liquid crystallinity. More specifically, the following compounds can be exemplified.
Figure 2009251411

これらのオキセタニル基を有する(メタ)アクリレートの合成法も特に制限されるものではなく、通常の有機化学の合成法で用いられる方法を適用することによって合成することができる。
例えば、ウィリアムソンのエーテル合成や、縮合剤を用いたエステル合成などの手段でオキセタニル基を持つ部位と(メタ)アクリロイル基を持つ部位を結合させることで、オキセタニル基と(メタ)アクリロイル基と全く異なる2つの反応性基を持つオキセタニル基を有する(メタ)アクリレートを合成することができる。ただし反応にあたっては、オキセタニル基がカチオン重合性を有するため、強い酸性条件下では、重合や開環などの副反応を起こすことを考慮して、反応条件を選ぶ必要があるが、これらの反応条件は上述の一般式(2)で表される化合物の合成で述べた範囲等から適宜選択すればよい。
The method for synthesizing these (meth) acrylates having an oxetanyl group is not particularly limited, and can be synthesized by applying a method used in ordinary organic chemistry synthesis methods.
For example, by combining a site with an oxetanyl group and a site with a (meth) acryloyl group by means such as Williamson's ether synthesis or ester synthesis using a condensing agent, the oxetanyl group and the (meth) acryloyl group are completely A (meth) acrylate having an oxetanyl group having two different reactive groups can be synthesized. However, in the reaction, since the oxetanyl group has cationic polymerizability, it is necessary to select reaction conditions in consideration of causing side reactions such as polymerization and ring opening under strong acidic conditions. May be appropriately selected from the range described in the synthesis of the compound represented by the general formula (2).

前記の反応開始剤としては、一般のラジカル重合に使用される有機過酸化物類や各種の光重合開始剤などが例示される。
光重合開始剤には、適当な光により開裂してラジカルを発生する光ラジカル開始剤、適当な光により開裂してカチオンを発生する光カチオン発生剤を挙げることができる。また必要によっては適当な温度に加熱されることによりカチオンを発生できる熱カチオン発生剤なども使用することができる。
Examples of the reaction initiator include organic peroxides used in general radical polymerization and various photopolymerization initiators.
Examples of the photopolymerization initiator include a photo radical initiator that cleaves with appropriate light to generate radicals, and a photo cation generator that cleaves with appropriate light to generate cations. If necessary, a thermal cation generator that can generate cations when heated to an appropriate temperature can also be used.

光ラジカル開始剤としては、一般の紫外線(UV)硬化型塗料、UV硬化型接着剤、ネガ型レジスト等に使用される市販のベンゾフェノン誘導体類、ベンゾインエーテル類、アシルホスフィンオキシド類、トリアジン誘導体類、ビスイミダゾール誘導体類、有機過酸化物―アミン系等が挙げられる。これらは混合物として使用してもよく、必要によっては、ジメチルアミノ安息香酸エステルのようなアミノ基を有する化合物等を増感剤として添加してもよい。   As the photo radical initiator, commercially available benzophenone derivatives, benzoin ethers, acylphosphine oxides, triazine derivatives used for general ultraviolet (UV) curable paints, UV curable adhesives, negative resists, etc., Examples thereof include bisimidazole derivatives and organic peroxide-amine systems. These may be used as a mixture, and if necessary, a compound having an amino group such as dimethylaminobenzoate may be added as a sensitizer.

光カチオン発生剤としては、有機スルフォニウム塩系、ヨードニウム塩系、フォスフォニウム塩系などを例示することが出来る。これら化合物の対イオンとしては、アンチモネート、フォスフェート、ボレートなどが好ましく用いられる。具体的な化合物としては、ArSbF 、ArBF 、ArPF (ただし、Arはフェニル基または置換フェニル基を示す。)などが挙げられる。また、スルホン酸エステル類、トリアジン類、ジアゾメタン類、β−ケトスルホン、イミノスルホナート、ベンゾインスルホナートなども用いることができる。 Examples of the photocation generator include organic sulfonium salt systems, iodonium salt systems, and phosphonium salt systems. Antimonates, phosphates, borates and the like are preferably used as counter ions of these compounds. Specific examples of the compound include Ar 3 S + SbF 6 , Ar 3 P + BF 4 and Ar 2 I + PF 6 (wherein Ar represents a phenyl group or a substituted phenyl group). In addition, sulfonate esters, triazines, diazomethanes, β-ketosulfone, iminosulfonate, benzoinsulfonate, and the like can also be used.

また、熱カチオン発生剤としては、例えば、ベンジルスルホニウム塩類、ベンジルアンモニウム塩類、ベンジルピリジニウム塩類、ベンジルホスホニウム塩類、ヒドラジニウム塩類、カルボン酸エステル類、スルホン酸エステル類、アミンイミド類、五塩化アンチモン−塩化アセチル錯体、ジアリールヨードニウム塩−ジベンジルオキシ銅、ハロゲン化ホウ素−三級アミン付加物などを挙げることができる。   Examples of the thermal cation generator include benzylsulfonium salts, benzylammonium salts, benzylpyridinium salts, benzylphosphonium salts, hydrazinium salts, carboxylic acid esters, sulfonic acid esters, amine imides, antimony pentachloride-acetyl chloride complex , Diaryl iodonium salt-dibenzyloxy copper, boron halide-tertiary amine adduct, and the like.

これらの反応開始剤の光重合性液晶組成物中への添加量は、用いる液晶化合物を構成するメソゲン部分やスペーサ部分の構造、分子量、液晶の配向条件などにより異なるため一概には言えないが、液晶化合物に対し、通常100質量ppm〜20質量%、好ましくは1000質量ppm〜10質量%、より好ましくは0.5質量%〜8質量%の範囲である。100質量ppmよりも少ない場合には、反応開始剤から発生する活性種の量が十分でなく反応が進行しないおそれがあり、また20質量%よりも多い場合には、光重合性液晶組成物中に残存する反応開始剤の分解残存物等が多くなり着色したり、耐光性などが悪化するおそれがあるため好ましくない。   The amount of these reaction initiators added to the photopolymerizable liquid crystal composition cannot be generally described because it varies depending on the structure of the mesogen portion and spacer portion constituting the liquid crystal compound used, the structure of the spacer portion, the molecular weight, the alignment conditions of the liquid crystal, etc. It is 100 mass ppm-20 mass% normally with respect to a liquid crystal compound, Preferably it is 1000 mass ppm-10 mass%, More preferably, it is the range of 0.5 mass%-8 mass%. If the amount is less than 100 mass ppm, the amount of active species generated from the reaction initiator is not sufficient, and the reaction may not proceed. If the amount is more than 20 mass%, the photopolymerizable liquid crystal composition contains This is not preferable because the decomposition residue of the reaction initiator remaining in the substrate increases and may be colored or light resistance may deteriorate.

以下に、配向した液晶層の形成方法について説明するが、液晶層の形成方法としてはこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, a method for forming an aligned liquid crystal layer will be described, but the method for forming a liquid crystal layer is not limited thereto.

まず、本発明で用いられる光重合性液晶組成物を前記配向基板上に展開する。
光重合性液晶組成物を配向基板上に展開して液晶層を形成する方法としては、光重合性液晶組成物を溶融状態で直接配向膜基板上に塗布する方法や、光重合性液晶組成物の溶液を配向基板上に塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を留去させる方法が挙げられる。
First, the photopolymerizable liquid crystal composition used in the present invention is developed on the alignment substrate.
Examples of the method for forming the liquid crystal layer by spreading the photopolymerizable liquid crystal composition on the alignment substrate include a method in which the photopolymerizable liquid crystal composition is directly applied on the alignment film substrate in a molten state, and a photopolymerizable liquid crystal composition. A method of drying the coating film and distilling off the solvent after the above solution is applied on the alignment substrate.

溶液の調製に用いる溶媒に関しては、本発明の光重合性液晶組成物に使用される各種化合物を溶解でき適当な条件で留去できる溶媒であれば特に制限はなく、一般的にアセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン類、ブトキシエチルアルコール、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノール、ベンジルオキシエタノールなどのエーテルアルコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類、フェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド類、クロロホルム、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系などやこれらの混合系が好ましく用いられる。また、配向基板上に均一な塗膜を形成するために、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤などを溶液に添加してもよい。   The solvent used for preparing the solution is not particularly limited as long as it can dissolve various compounds used in the photopolymerizable liquid crystal composition of the present invention and can be distilled off under appropriate conditions. Generally, acetone, methyl ethyl ketone, Ketones such as isophorone and cyclohexanone, ether alcohols such as butoxyethyl alcohol, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyloxyethanol, glycol ethers such as ethylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, ethyl acetate, ethyl lactate, Esters such as γ-butyrolactone, phenols such as phenol and chlorophenol, amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, Chloroform, tetrachloroethane, halogenated such or a mixture of these systems, such as dichlorobenzene are preferably used. Further, in order to form a uniform coating film on the alignment substrate, a surfactant, an antifoaming agent, a leveling agent, or the like may be added to the solution.

光重合性液晶組成物を直接塗布する方法でも、溶液を塗布する方法でも、塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であれば、特に限定されることはなく公知の方法を採用することができる。例えば、フレキソ印刷方式、オフセット印刷方式、ディスペンサー方式、グラビアコート方式、マイクログラビア方式、スクリーン印刷方式、リップコート方式、ダイコート方式など挙げることができる。これらの中でグラビアコート方式、キスコート方式やリップコート方式とダイコート方式が好ましい。   The method of directly applying the photopolymerizable liquid crystal composition or the method of applying a solution is not particularly limited as long as the coating method ensures the uniformity of the coating film. Can be adopted. Examples thereof include a flexographic printing method, an offset printing method, a dispenser method, a gravure coating method, a micro gravure method, a screen printing method, a lip coating method, and a die coating method. Of these, gravure coating, kiss coating, lip coating and die coating are preferred.

光重合性液晶組成物の溶液を塗布する方法では、塗布後に溶媒を除去するための乾燥工程を入れることが好ましい。この乾燥工程は、塗膜の均一性が維持される方法であれば、特に限定されることなく公知の方法を採用することができる。例えば、ヒーター(炉)、温風吹きつけなどの方法が挙げられる。   In the method of applying the solution of the photopolymerizable liquid crystal composition, it is preferable to include a drying step for removing the solvent after the application. As long as the uniformity of a coating film is maintained, this drying process can employ | adopt a well-known method, without being specifically limited. For example, a method such as a heater (furnace) or hot air blowing may be used.

塗布膜厚は、用いる光重合性液晶組成物や得られた液晶層の用途等により調整されるため一概には決められないが、乾燥後の膜厚で0.1〜20μm、好ましくは0.3〜10μmである。また、本発明における光重合性液晶組成物は配向させることにより屈折率異方性を発現するため、塗布膜厚は単に膜厚のみで規定するだけでは必ずしも十分とは言えない。例えば、面内に異方性を持つネマチック配向液晶層やハイブリッドネマチック配向液晶層の場合、面内のリタデーション値Re(=屈折率異方性×実膜厚:Δnd)で規定するのが好ましい時もある。その時のRe値は10〜1000nm、好ましくは20〜800nmの範囲である。膜厚および/またはRe値がこの範囲外では、目的とする効果が得られない、配向が不十分になる、などして好ましくない。   The coating thickness is not generally determined because it is adjusted depending on the photopolymerizable liquid crystal composition to be used, the use of the obtained liquid crystal layer, and the like, but is 0.1 to 20 μm, preferably 0. 3 to 10 μm. In addition, since the photopolymerizable liquid crystal composition in the present invention exhibits refractive index anisotropy by being oriented, it is not always sufficient to simply define the coating film thickness only by the film thickness. For example, in the case of a nematic alignment liquid crystal layer or a hybrid nematic alignment liquid crystal layer having an in-plane anisotropy, it is preferable to specify the in-plane retardation value Re (= refractive index anisotropy × actual film thickness: Δnd). There is also. The Re value at that time is in the range of 10 to 1000 nm, preferably 20 to 800 nm. If the film thickness and / or the Re value are out of this range, the desired effect cannot be obtained and the orientation becomes insufficient.

また、厚み方向に異方性を持つホメオトロピック配向液晶層の場合、面内方向の屈折率をnxおよびny(nx≧ny)、厚み方向の屈折率をnz、厚みをd(nm)としたとき、Rth=((nx+ny)/2−nz)×dで定義される厚み方向のリタデーション値Rthで規定するのが好ましいときもある。そのときのRth値は−1000〜−10nm、好ましくは−600〜−20nmの範囲である。膜厚および/またはRth値がこの範囲外では、目的とする効果が得られない、配向が不十分になる、などして好ましくない。   In the case of a homeotropic alignment liquid crystal layer having anisotropy in the thickness direction, the refractive index in the in-plane direction is nx and ny (nx ≧ ny), the refractive index in the thickness direction is nz, and the thickness is d (nm). In some cases, it is preferable that the thickness is defined by a retardation value Rth in the thickness direction defined by Rth = ((nx + ny) / 2−nz) × d. The Rth value at that time is in the range of −1000 to −10 nm, preferably −600 to −20 nm. If the film thickness and / or Rth value is out of this range, the desired effect cannot be obtained and the orientation becomes insufficient.

続いて、配向基板上に形成された液晶層を、熱処理により液晶を配向させた後、活性光線の照射により反応性基を反応させ当該配向を固定化する。最初の熱処理では、使用した光重合性液晶組成物の液晶相発現温度範囲内で所望の温度に加熱することで、該光重合性液晶組成物が本来有する自己配向能により液晶を配向させる。熱処理の条件としては、用いる光重合性液晶組成物の液晶相挙動温度(転移温度)により最適条件や限界値が異なるため一概には言えないが、通常10〜300℃、好ましくは30℃〜250℃の範囲であり、該光重合性液晶組成物のガラス転移点(Tg)以上の温度、さらに好ましくはTgより20℃以上高い温度で熱処理するのが好ましい。あまり低温では、液晶配向が充分に進行しないおそれがあり、また高温では光重合性液晶組成物や配向基板に悪影響を与えるおそれがある。また、熱処理時間については、通常3秒〜30分、好ましくは10秒〜10分の範囲である。3秒より短い熱処理時間では、液晶配向が充分に完成しないおそれがあり、また30分を超える熱処理時間では、生産性が悪くなるため、どちらの場合も好ましくない。なお、熱処理は、用いた重合性液晶組成物の相転移温度によるが、等方相となる温度まで加熱後、液晶相温度範囲に維持することで行うこともできる。   Subsequently, the liquid crystal layer formed on the alignment substrate is aligned with liquid crystal by heat treatment, and then the reactive group is reacted by irradiation with active light to fix the alignment. In the first heat treatment, the liquid crystal is aligned by the self-alignment ability inherent in the photopolymerizable liquid crystal composition by heating to a desired temperature within the liquid crystal phase expression temperature range of the used photopolymerizable liquid crystal composition. The conditions for the heat treatment cannot be generally stated because the optimum conditions and limit values differ depending on the liquid crystal phase behavior temperature (transition temperature) of the photopolymerizable liquid crystal composition to be used, but are usually 10 to 300 ° C., preferably 30 to 250 ° C. It is preferable to perform the heat treatment at a temperature in the range of ° C. and higher than the glass transition point (Tg) of the photopolymerizable liquid crystal composition, more preferably 20 ° C. higher than Tg. If the temperature is too low, the liquid crystal alignment may not proceed sufficiently, and if the temperature is high, the photopolymerizable liquid crystal composition and the alignment substrate may be adversely affected. Moreover, about heat processing time, it is 3 seconds-30 minutes normally, Preferably it is the range of 10 seconds-10 minutes. If the heat treatment time is shorter than 3 seconds, the liquid crystal alignment may not be completed sufficiently, and if the heat treatment time exceeds 30 minutes, the productivity is deteriorated. In addition, although heat processing is based on the phase transition temperature of the polymeric liquid crystal composition used, it can also be performed by heating to the temperature used as an isotropic phase, and maintaining in a liquid crystal phase temperature range.

熱処理後に冷却操作を施す。具体的には、配向させた液晶層を含む基板フィルムを熱処理雰囲気中から、前記光重合性液晶組成物のTg以下の雰囲気中に取り出すことで、配向が保持される。   A cooling operation is performed after the heat treatment. Specifically, the alignment is maintained by taking out the substrate film including the aligned liquid crystal layer from the heat treatment atmosphere into an atmosphere of Tg or less of the photopolymerizable liquid crystal composition.

前記の方法により液晶層の配向を形成したのち、配向状態を保持しながら、前記光重合性液晶組成物中に含まれる反応開始剤の機能を発現させ、反応性基を反応させて3次元の架橋構造を形成することで、配向を固定化したり機械的強度を向上させたりする。   After forming the alignment of the liquid crystal layer by the above method, the function of the reaction initiator contained in the photopolymerizable liquid crystal composition is expressed while maintaining the alignment state, and the reactive group is reacted to form a three-dimensional By forming a crosslinked structure, the orientation is fixed or the mechanical strength is improved.

反応開始剤は活性光線の照射により開始剤の機能を発現する。該活性光線は、例えばUVを用いる。UV照射の方法としては、用いる反応開始剤の吸収波長領域にスペクトルを有するようなメタルハライドランプ、(超)高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、アークランプ、レーザーなどの光源からの光を照射し、反応開始剤を活性化させる。1平方センチメートルあたりの照射量としては、積算照射量として通常1〜2000mJ、好ましくは10〜1000mJの範囲である。ただし、当該反応開始剤の吸収領域と光源のスペクトルが著しく異なる場合や、光重合性液晶組成物自身に光源波長の吸収能がある場合などはこの限りではない。これらの場合には、適当な光増感剤や、吸収波長の異なる2種以上の反応開始剤を混合して用いるなどの方法を採ることもできる。また、活性光線照射源は単一であっても複数あってもよい。   The reaction initiator exhibits the function of the initiator by irradiation with actinic rays. For example, UV is used as the actinic ray. As a method of UV irradiation, light from a light source such as a metal halide lamp, a (super) high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp, an arc lamp, or a laser having a spectrum in the absorption wavelength region of the initiator used is irradiated. Activate the initiator. The dose per square centimeter is usually in the range of 1 to 2000 mJ, preferably 10 to 1000 mJ as the cumulative dose. However, this is not the case when the absorption region of the reaction initiator and the spectrum of the light source are significantly different, or when the photopolymerizable liquid crystal composition itself has the ability to absorb the light source wavelength. In these cases, an appropriate photosensitizer, or a mixture of two or more reaction initiators having different absorption wavelengths can be used. Moreover, the actinic ray irradiation source may be single or plural.

本発明の効果を発現するためには、前記活性光線の照射を以下の特定の条件で行うことが重要である。
本発明においては、前記活性光線の照射を受ける直前の基板温度をT0(℃)、照射中の基板の最高温度をTm(℃)とした時、Tm−T0>30℃となるように該活性光線を照射する。このようにすれば、前記光重合性液晶組成物中の反応性基の反応が促進され、3次元の架橋構造がより強固なものとなり、耐熱性および機械的強度に優れた光学フィルムを非常に高い製造効率で得ることができる。Tm−T0の上限は、未反応の重合性液晶組成物の等方相転移温度未満とするのが好ましいが、照射による架橋の進行につれて該組成物の液晶性が消失していくので必ずしも等方相転移温度未満である必要はない。
上記の基板温度は、活性光線が照射される表面の温度をいい、表面に貼り付けた微小な熱電対や放射温度計等を用いて測定することができる。
In order to exhibit the effect of the present invention, it is important to perform irradiation with the actinic ray under the following specific conditions.
In the present invention, when the substrate temperature immediately before receiving the actinic ray irradiation is T0 (° C.) and the maximum temperature of the substrate being irradiated is Tm (° C.), the activity is such that Tm−T0> 30 ° C. Irradiate light. In this way, the reaction of the reactive group in the photopolymerizable liquid crystal composition is promoted, the three-dimensional cross-linked structure becomes stronger, and an optical film excellent in heat resistance and mechanical strength can be obtained. It can be obtained with high production efficiency. The upper limit of Tm-T0 is preferably less than the isotropic phase transition temperature of the unreacted polymerizable liquid crystal composition, but is not always isotropic because the liquid crystallinity of the composition disappears as the crosslinking proceeds by irradiation. It need not be below the phase transition temperature.
The above substrate temperature refers to the temperature of the surface irradiated with actinic rays, and can be measured using a minute thermocouple or a radiation thermometer attached to the surface.

本発明において、前記温度T0(℃)と前記Tg(℃)の関係は、Tg−20℃≦T0≦Tg+20℃であることが好ましい。T0の下限としては、より好ましくはTg−15℃≦T0であり、さらに好ましくはTg−10℃≦T0である。またT0の上限としては、より好ましくはT0≦Tg+15℃であり、さらに好ましくはT0≦Tg+10℃である。T0が(Tg−20℃)未満の場合は、前記光重合性液晶組成物の架橋反応が十分に進行しないおそれがあり、T0が(Tg+20℃)より高い場合は、前記光重合性液晶組成物中の液晶分子の配向秩序が乱れるおそれがある。   In the present invention, the relationship between the temperature T0 (° C.) and the Tg (° C.) is preferably Tg−20 ° C. ≦ T0 ≦ Tg + 20 ° C. The lower limit of T0 is more preferably Tg−15 ° C. ≦ T0, and further preferably Tg−10 ° C. ≦ T0. The upper limit of T0 is more preferably T0 ≦ Tg + 15 ° C., and further preferably T0 ≦ Tg + 10 ° C. When T0 is less than (Tg−20 ° C.), there is a possibility that the crosslinking reaction of the photopolymerizable liquid crystal composition does not sufficiently proceed, and when T0 is higher than (Tg + 20 ° C.), the photopolymerizable liquid crystal composition. There is a possibility that the alignment order of the liquid crystal molecules inside is disturbed.

本発明における前記T0、Tmの前記条件を実現するためには、前記活性光線の照射前あるいは照射中に、液晶層を含む基板フィルムの加熱処理を適宜取り入れることができる。具体的には、長尺の基板フィルム面内を連続的かつ均一に加熱できるような面内精度の高い誘電加熱ドラム、温水加熱ドラムの採用が挙げられる。また、必要に応じ、遠赤外線ヒーター等の輻射熱による加熱、あるいは該活性光線照射装置内の雰囲気温度制御なども用いられ得る。   In order to realize the conditions of T0 and Tm in the present invention, a heat treatment of the substrate film including the liquid crystal layer can be appropriately incorporated before or during the irradiation with the actinic ray. Specifically, it is possible to employ a dielectric heating drum or a hot water heating drum with high in-plane accuracy so that the surface of a long substrate film can be continuously and uniformly heated. If necessary, heating by radiant heat such as a far-infrared heater or control of the ambient temperature in the actinic ray irradiation apparatus can be used.

本発明の方法により得られた液晶層は、十分強固な膜となる。具体的には、架橋反応によりメソゲンが3次元的に結合され、架橋前と比べて耐熱性(液晶配向保持の上限温度)が向上するのみでなく、耐スクラッチ性、耐摩耗性、耐クラック性などの機械的強度に関しても大幅に向上する。本発明は、容易に液晶配向という緻密な配向を制御し、熱的、機械的強度の向上を果たすという相反する目的を同時に達成できる方法を提供する意味で、工業的な意義が大きい。   The liquid crystal layer obtained by the method of the present invention becomes a sufficiently strong film. Specifically, the mesogen is three-dimensionally bonded by the crosslinking reaction, and not only the heat resistance (the upper limit temperature for maintaining the liquid crystal alignment) is improved as compared to before the crosslinking, but also the scratch resistance, wear resistance, and crack resistance. The mechanical strength such as is greatly improved. The present invention is industrially significant in that it provides a method that can easily control the precise alignment of liquid crystal alignment and simultaneously achieve the conflicting objectives of improving thermal and mechanical strength.

次いで、必要に応じて追加される液晶層の転写工程について説明する。
前記配向基板が、光学的に等方でない、あるいは得られた液晶層の最終的な使用波長領域において不透明である、もしくは該配向基板の膜厚が厚すぎて実際の使用に支障を生じるなどの問題がある場合、該配向基板上に形成された形態から、該配向基板と異なる基材、例えば、光学的に等方な、あるいは得られる液晶層が最終的に目的とする使用波長領域において透明なフィルム、もしくは液晶層を液晶セル基板などに貼合するまでの間、仮に支持しておくためのフィルム等の基材に転写する場合がある。
Next, the transfer process of the liquid crystal layer added as necessary will be described.
The alignment substrate is not optically isotropic, or is opaque in the final use wavelength region of the obtained liquid crystal layer, or the alignment substrate is too thick, causing trouble in actual use. When there is a problem, the substrate formed from the alignment substrate is different from the alignment substrate, for example, optically isotropic, or the obtained liquid crystal layer is finally transparent in the intended use wavelength region. Or a liquid crystal layer may be transferred to a base material such as a film for temporarily supporting until the liquid crystal layer is bonded to a liquid crystal cell substrate.

転写方法としては公知の方法を採用することができる。例えば、特開平4−57017号公報や特開平5−333313号公報に記載されているように、液晶層を粘着剤もしくは接着剤を介して、前記配向基板とは異なる基材を積層した後に、必要により当該粘着剤もしくは接着剤に硬化処理を施し、該積層体から該配向基板を剥離することで液晶層を転写する方法等を挙げることができる。   As a transfer method, a known method can be adopted. For example, as described in JP-A-4-57017 and JP-A-5-333313, after laminating a base material different from the alignment substrate through a pressure-sensitive adhesive or adhesive, A method of transferring the liquid crystal layer by performing a curing treatment on the pressure-sensitive adhesive or the adhesive as necessary and peeling the alignment substrate from the laminate can be exemplified.

前記の配向基板とは異なる基材としては、例えば、フジタック(富士フイルム(株)製品)、コニカタック(コニカミノルタオプト(株)製品)などのトリアセチルセルロースフィルム、TPXフィルム(三井化学(株)製品)、アートンフィルム(JSR(株)製品)、ゼオネックスフィルム(日本ゼオン(株)製品)、アクリプレンフィルム(三菱レーヨン(株)製品)などの透明フィルムが挙げられる。またシリコーン処理を施したり、表面に易剥離層を設けたりしたポリエチレンテレフタレートフィルムなどの仮支持フィルムなどが挙げられる。さらに必要によっては、延伸等により位相差機能を付与したフィルム、液晶配向層を含む各種の位相差フィルム、偏光素子、偏光板、各種ガラス等も挙げることができる。   Examples of the base material different from the alignment substrate include triacetyl cellulose films such as Fujitac (product of Fujifilm), Konicatak (product of Konica Minolta Opto), and TPX film (Mitsui Chemicals). Products), Arton Film (product of JSR Co., Ltd.), Zeonex Film (product of Nippon Zeon Co., Ltd.), Acryprene Film (product of Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and the like. Moreover, temporary support films, such as a polyethylene terephthalate film etc. which performed the silicone process or provided the easy peeling layer on the surface etc. are mentioned. Furthermore, if necessary, a film provided with a retardation function by stretching or the like, various retardation films including a liquid crystal alignment layer, a polarizing element, a polarizing plate, various glasses, and the like can be exemplified.

前記の位相差機能を付与したフィルムとしては、例えば、ポリマーフィルムを一軸延伸または二軸延伸したものが、液晶配向層を含む各種の位相差フィルムとしては液晶性高分子の塗布・配向膜等が挙げられる。   Examples of the film provided with the retardation function include those obtained by uniaxially stretching or biaxially stretching a polymer film, and various retardation films including a liquid crystal alignment layer include coating / alignment films of liquid crystalline polymers. Can be mentioned.

前記一軸延伸または二軸延伸を行うポリマーフィルムとしては、平滑な平面を有するとともに透過率の高いものが好ましく、例えば、有機高分子材料からなるフィルムやシートを挙げることができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムが挙げられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリシクロオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムも挙げられる。さらにスルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなども挙げられる。   As the polymer film for uniaxial stretching or biaxial stretching, a polymer film having a smooth plane and high transmittance is preferable, and examples thereof include films and sheets made of organic polymer materials, such as polyvinyl alcohol, Polyimide, polyphenylene oxide, polyether ketone, polyether ether ketone, polyester polymers such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, cellulose polymers such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, acrylic polymers such as polycarbonate polymers and polymethyl methacrylate The film which consists of transparent polymers, such as these, is mentioned. Also, styrene polymers such as polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer, olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, polycycloolefin, ethylene / propylene copolymer, vinyl chloride polymers, amide polymers such as nylon and aromatic polyamide. A film made of a transparent polymer such as In addition, films made of transparent polymers such as sulfone polymers, polyether sulfone polymers, vinylidene chloride polymers, vinyl butyral polymers, arylate polymers, polyoxymethylene polymers, epoxy polymers and blends of the above polymers are also included. It is done.

これらのなかでも、光学フィルムとして用いられるトリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン等のプラスチックフィルムが賞用される。有機高分子材料のフィルムとしては、特に、ゼオノア(商品名,日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(商品名,日本ゼオン(株)製)、アートン(商品名,JSR(株)製)などの環状構造を有するポリマー物質からなるプラスチックフィルムが好適に用いられる。上記記載のフィルムを一軸あるいは二軸延伸処理する手法や、特開平5−157911号公報に示されるような熱収縮フィルムにより延伸方向の位相差を小さくする手法により製造した位相差フィルム、また、特開2001−343529号公報に記載のポリマーフィルムも光学的に優れた特性を示す。なお、前記ポリマーフィルムは、例えば、前記樹脂組成物の押出成形物であってもよい。   Among these, plastic films such as triacetyl cellulose, polycarbonate, and polycycloolefin that are used as optical films are used. Examples of the organic polymer film include ZEONOR (trade name, manufactured by ZEON CORPORATION), ZEONEX (trade name, manufactured by ZEON CORPORATION), Arton (trade name, manufactured by JSR Corporation), etc. A plastic film made of a polymer material having a cyclic structure is preferably used. A retardation film produced by a method of uniaxially or biaxially stretching the above-described film, a method of reducing the retardation in the stretching direction by a heat shrink film as disclosed in JP-A-5-157911, The polymer film described in Kai 2001-343529 also exhibits optically excellent characteristics. The polymer film may be, for example, an extruded product of the resin composition.

転写に使用される粘着剤もしくは接着剤(以下、粘・接着剤ということがある)は光学グレードのものであれば特に制限はなく、例えば、アクリル系、エポキシ樹脂系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、ゴム系、ウレタン系およびこれらの混合物系や、熱硬化型および/または光硬化型、電子線硬化型等の各種反応性のものを挙げることができる。前記反応性のものの反応(硬化)条件は、粘・接着剤を構成する成分、粘度等や反応温度等の条件により変化するため、それぞれに適した条件を選択して行えばよい。例えば、光硬化型の場合は前述の液晶組成物層の光による固定化の場合と同様な光源を使用し同様な照射量でよく、電子線硬化型の場合の加速電圧は、通常10kV〜200kV、好ましくは20kV〜100kVである。   There is no particular limitation on the pressure-sensitive adhesive or adhesive used for transfer (hereinafter sometimes referred to as “sticky / adhesive”) as long as it is of optical grade. For example, acrylic, epoxy resin, ethylene-vinyl acetate copolymer Various reactive types such as a system, a rubber system, a urethane system and a mixture system thereof, a thermosetting type and / or a photocurable type, and an electron beam curable type can be exemplified. The reaction (curing) conditions for the reactive ones vary depending on the components constituting the adhesive / adhesive, the viscosity, the reaction temperature, and the like. Therefore, the conditions suitable for each may be selected. For example, in the case of the photo-curing type, the same light source may be used as in the case of fixing the liquid crystal composition layer with light, and the irradiation amount may be the same. The acceleration voltage in the case of the electron beam-curing type is usually 10 kV to 200 kV. It is preferably 20 kV to 100 kV.

本発明の光学フィルムは、前記光重合性液晶組成物中の各成分の構造や比率、配向膜の種類、および製造条件などを適宜選定することで、当該光学フィルムに含まれる液晶層の配向構造および/または相状態を制御することができる。該配向構造としては、ホモジニアス配向、ハイブリッド配向、ホメオトロピック配向などを形成することができ、該相状態としては、ネマチック相、スメクチック相などを形成することができ、それぞれの配向構造および/または相状態を固定化した光学フィルムを製造することが可能である。   The optical film of the present invention has an alignment structure of a liquid crystal layer included in the optical film by appropriately selecting the structure and ratio of each component in the photopolymerizable liquid crystal composition, the type of alignment film, and the manufacturing conditions. And / or the phase state can be controlled. As the alignment structure, homogeneous alignment, hybrid alignment, homeotropic alignment, and the like can be formed, and as the phase state, a nematic phase, a smectic phase, and the like can be formed, and each alignment structure and / or phase can be formed. It is possible to produce an optical film with a fixed state.

本発明の光学フィルムは、液晶表示素子用のλ/2フィルム、λ/4フィルム、色補償フィルム、位相差フィルム、視野角改良フィルムなどとして好適に用いることができる。
液晶表示素子としては、特に制限はないが、透過型、反射型、半透過型の各種液晶表示素子を挙げることができる。液晶セルにおける液晶配向によるモードとして例を挙げると、TN型、STN型、VA(vertical alignment)型、MVA(multi-domain vertical alignment)型、OCB(optically compensated bend)型、ECB(electrically controlled birefringence)型、HAN(hybrid-aligned nematic)型、IPS(in-plane switching)型などを挙げることができる。液晶配向については、セルの面内で単一の方向性を持つものでも良いし、配向が分割された液晶表示素子等にも用いることができる。さらに液晶セルに電圧を印加する方法で言えば、例えば、ITO電極などを用いるパッシブ方式、TFT(薄膜トランジスター)電極やTFD(薄膜ダイオード)電極などを用いるアクティブ方式等で駆動する液晶表示素子を挙げることができる。
The optical film of the present invention can be suitably used as a λ / 2 film, a λ / 4 film, a color compensation film, a retardation film, a viewing angle improving film or the like for a liquid crystal display element.
Although there is no restriction | limiting in particular as a liquid crystal display element, Various liquid crystal display elements of a transmissive type, a reflective type, and a semi-transmissive type can be mentioned. Examples of modes by liquid crystal alignment in a liquid crystal cell include TN type, STN type, VA (vertical alignment) type, MVA (multi-domain vertical alignment) type, OCB (optically compensated bend) type, ECB (electrically controlled birefringence). Type, HAN (hybrid-aligned nematic) type, IPS (in-plane switching) type, and the like. With respect to the liquid crystal alignment, it may have a single directionality within the plane of the cell, or may be used for a liquid crystal display element or the like in which the alignment is divided. Further, in terms of a method of applying a voltage to the liquid crystal cell, for example, a liquid crystal display element driven by a passive method using an ITO electrode or the like, an active method using a TFT (thin film transistor) electrode, a TFD (thin film diode) electrode, or the like. be able to.

本発明の光学フィルムは、それに含まれる液晶層の配向構造および/または相構造によって様々な用途に適用される。該液晶層がネマチック相もしくはハイブリッド配向したネマチック相を取るフィルムは、特に位相差フィルム、視野角改良フィルムとして好ましく用いられる。例えば、ネマチック相を固定化した光学フィルムは位相差フィルムとして機能し、STN型、TN型、OCB型、HAN型等の透過または反射型液晶表示装置の補償板として使用できる。スメクチック相を固定化した光学フィルムは回折フィルムなどに利用できる。ハイブリッド配向したネマチック相を固定化した光学フィルムは、正面から見たときのリタデーションを利用して、位相差フィルムや波長板として利用でき、リタデーションの視野角依存性の非対称性を活かして、TN型液晶表示装置の視野角改良フィルムに利用できる。また、ホメオトロピック配向を固定化した光学フィルムは、VA型、IPS型の液晶表示装置の視野角改良フィルムとして利用できる。   The optical film of the present invention is applied to various uses depending on the alignment structure and / or phase structure of the liquid crystal layer contained therein. A film in which the liquid crystal layer takes a nematic phase or a nematic phase that is hybrid-aligned is particularly preferably used as a retardation film or a viewing angle improving film. For example, an optical film in which a nematic phase is fixed functions as a retardation film, and can be used as a compensation plate for STN-type, TN-type, OCB-type, HAN-type transmissive or reflective liquid crystal display devices. An optical film in which a smectic phase is fixed can be used as a diffraction film. An optical film in which a hybrid-oriented nematic phase is fixed can be used as a retardation film or a wave plate by using retardation when viewed from the front, and by utilizing the asymmetry of the viewing angle dependency of retardation, a TN type It can be used for a viewing angle improving film of a liquid crystal display device. In addition, the optical film in which homeotropic alignment is fixed can be used as a viewing angle improving film for VA type and IPS type liquid crystal display devices.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下に実施例および比較例等で使用した分析方法等を記す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. The analysis methods used in Examples and Comparative Examples are described below.

(1)固形分濃度の測定
固形分濃度の測定は、ETAC社製オーブンHT310Sを使用し、得られたPVA組成物溶液をアルミトレーに計量し、空気中107℃で3時間乾燥し、前後の質量減少から求めた。
(2)分子量の測定
分子量は、化合物をテトラヒドロフランに溶解し、東ソー社製8020GPCシステムで、TSK−GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000を直列につなぎ、溶出液としてテトラヒドロフランを用いて測定した。分子量の較正にはポリスチレンスタンダードを用いた。
(3)相挙動の観察
相挙動は、メトラー社製ホットステージFP82HT上で試料を加熱しつつ、オリンパス光学(株)製BH2偏光顕微鏡で観察した。
なお、相転移温度は、Perkin−Elmer社製示差走査型熱量計DSC7により測定した。相挙動の記載において、Nmはネマチック相を、Isoは等方性液体相を表す。
(4)顕微鏡観察
得られた光学フィルムの液晶の配向状態を、オリンパス光学社製BH2偏光顕微鏡で観察した。
(5)光学フィルムのパラメータ測定
光学フィルムのリタデーション値(Δnd)およびその光入射角依存性は、波長550nmの光を用いて王子計測機器(株)製の自動複屈折率計(KOBRA−21ADH)で測定した。
なお、紫外線(UV)照射時の基板温度は放射温度計を用いて測定した。
(1) Measurement of solid content concentration The solid content concentration was measured using an ETAC oven HT310S. The obtained PVA composition solution was weighed on an aluminum tray and dried in air at 107 ° C for 3 hours. Obtained from mass loss.
(2) Measurement of molecular weight The molecular weight was measured by dissolving the compound in tetrahydrofuran, connecting TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000, and SuperH4000 in series with an 8020 GPC system manufactured by Tosoh Corporation and using tetrahydrofuran as an eluent. Polystyrene standards were used for molecular weight calibration.
(3) Observation of phase behavior The phase behavior was observed with a BH2 polarizing microscope manufactured by Olympus Optical Co., Ltd. while heating the sample on a hot stage FP82HT manufactured by Mettler.
The phase transition temperature was measured with a differential scanning calorimeter DSC7 manufactured by Perkin-Elmer. In the description of phase behavior, Nm represents a nematic phase, and Iso represents an isotropic liquid phase.
(4) Microscope observation The alignment state of the liquid crystal of the obtained optical film was observed with an Olympus BH2 polarizing microscope.
(5) Optical film parameter measurement The retardation value (Δnd) of the optical film and its light incident angle dependency are determined by using an automatic birefringence meter (KOBRA-21ADH) manufactured by Oji Scientific Instruments using light having a wavelength of 550 nm. Measured with
The substrate temperature at the time of ultraviolet (UV) irradiation was measured using a radiation thermometer.

[参考例1]
(PVA溶液の調製)
還流冷却器および攪拌機の付いたステンレススチール製500L槽にPVA((株)クラレ製 商品名PVA−117H:ケン化度99.3%以上、平均重合度1700)16.00kgおよび脱イオン水307.20kg(電気伝導度値;1μS/cm以下)を投入し、95℃で3時間加熱し攪拌溶解後、70℃まで冷却した。イソプロピルアルコール76.8kg(関東化学品 鹿一級 純度99%以上)を徐々に加え、65℃〜70℃で2時間攪拌し、透明な均一溶液を得た。
室温まで冷却し、前記槽からPVA溶液を濾過しながら抜き出した。濾過は、平均粒径1μmの粒子を捕集できるカートリッジフィルター(ADVANTEC、TCP−JX−S1FE(1μm))を使用し、濾過速度10kg/分で行い、固形分濃度約4質量%の溶液350kgを得た。
[Reference Example 1]
(Preparation of PVA solution)
In a 500 L stainless steel tank equipped with a reflux condenser and a stirrer, PVA (trade name PVA-117H, manufactured by Kuraray Co., Ltd .: saponification degree 99.3% or more, average polymerization degree 1700) 16.00 kg and deionized water 307. 20 kg (electrical conductivity value: 1 μS / cm or less) was added, heated at 95 ° C. for 3 hours, dissolved by stirring, and then cooled to 70 ° C. Isopropyl alcohol 76.8 kg (Kanto Chemicals, deer grade 1 purity 99% or more) was gradually added and stirred at 65 ° C. to 70 ° C. for 2 hours to obtain a transparent homogeneous solution.
It cooled to room temperature and extracted, filtering the PVA solution from the said tank. Filtration is performed using a cartridge filter (ADVANTEC, TCP-JX-S1FE (1 μm)) capable of collecting particles having an average particle diameter of 1 μm at a filtration rate of 10 kg / min, and 350 kg of a solution having a solid content concentration of about 4% by mass is obtained. Obtained.

[参考例2]
参考例1と同様にして、日本酢ビ・ポバール(株)製、商品名JL−18E(ケン化度83〜86%、平均重合度1800)を使用してPVA溶液を得た。
[Reference Example 2]
In the same manner as in Reference Example 1, a PVA solution was obtained using a product name JL-18E (saponification degree: 83-86%, average polymerization degree: 1800) manufactured by Nippon Vinegar Poval Co., Ltd.

[参考例3]
(光重合性液晶組成物溶液の調整)
光学フィルムの製造に使用する光重合性液晶組成物溶液を以下のようにして調製した。
下記式(10)で示される側鎖型液晶性ポリマーを通常のラジカル重合により合成した。分子量はポリスチレン換算で、数平均分子量(Mn)=8000、重量平均分子量(Mw)=15000であった。なお、下記式(10)はブロックコポリマーの形態で表示しているが、重合時のモノマー組成比(モル比)を表示するものである。
この側鎖型液晶性ポリマーの160gと、下記式(11)で示されるジオキセタン化合物の30gと、下記式(12)で示されるアクリル化合物の10gを、1800mlのγ−ブチロラクトンに溶かし、暗所でトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロアンチモネート50%プロピレンカーボネート溶液(アルドリッチ社製、試薬)20gを加えた後、孔径0.45μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して光重合性液晶組成物溶液を調製した。
[Reference Example 3]
(Preparation of photopolymerizable liquid crystal composition solution)
A photopolymerizable liquid crystal composition solution used for the production of the optical film was prepared as follows.
A side chain type liquid crystalline polymer represented by the following formula (10) was synthesized by ordinary radical polymerization. The molecular weight was, in terms of polystyrene, number average molecular weight (Mn) = 8000 and weight average molecular weight (Mw) = 15000. In addition, although following formula (10) is displayed with the form of a block copolymer, it represents the monomer composition ratio (molar ratio) at the time of superposition | polymerization.
160 g of this side chain type liquid crystalline polymer, 30 g of the dioxetane compound represented by the following formula (11), and 10 g of the acrylic compound represented by the following formula (12) were dissolved in 1800 ml of γ-butyrolactone, and in the dark. After adding 20 g of a triallylsulfonium hexafluoroantimonate 50% propylene carbonate solution (manufactured by Aldrich, reagent), the solution is filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.45 μm to obtain a photopolymerizable liquid crystal composition solution. Prepared.

Figure 2009251411
Figure 2009251411
Figure 2009251411
Figure 2009251411
Figure 2009251411
Figure 2009251411

[実施例1]
(配向膜形成)
幅650mm、長さ1000mのポリエチレンナフタレートフィルム(PEN:帝人デュポンフィルム(株)製、商品名Q51)に室温下、グラビアコーターにより乾燥膜厚が約1μmとなるように参考例1で得られたPVA溶液を連続的に塗布した。塗布膜の乾燥は、50℃、70℃、90℃および130℃に設定した熱風循環式乾燥機で連続的に行い、配向膜付き長尺フィルム(以下配向基板)を得た。
[Example 1]
(Alignment film formation)
It was obtained in Reference Example 1 so that a dry film thickness was about 1 μm by a gravure coater at room temperature on a polyethylene naphthalate film (PEN: manufactured by Teijin DuPont Films Co., Ltd., trade name Q51) having a width of 650 mm and a length of 1000 m. The PVA solution was applied continuously. The coating film was continuously dried with a hot air circulation drier set at 50 ° C., 70 ° C., 90 ° C. and 130 ° C. to obtain a long film with an alignment film (hereinafter referred to as an alignment substrate).

(ラビング処理)
図1に示す装置により、上記で得られた配向基板を20m/分の速度で搬送しながら、配向膜面をラビング布を巻き付けた直径150mmのラビングロールをフィルムのMDに対して45度に設定し、ラビング布の毛先の押し込みを500μmとして170rpmで回転させる(周速比4)ことにより連続的にラビングをし、ロールに巻き取りを行った。
(Rubbing process)
With the apparatus shown in FIG. 1, a rubbing roll having a diameter of 150 mm in which a rubbing cloth is wound around the alignment film surface is set to 45 degrees with respect to the MD of the film while the alignment substrate obtained above is conveyed at a speed of 20 m / min. Then, the rubbing cloth was rubbed continuously by rotating the bristles at 500 rpm and rotating at 170 rpm (peripheral speed ratio 4), and wound on a roll.

(光学フィルムの製造)
参考例3で得た光重合性液晶組成物溶液を、上記ラビング処理をした配向基板上に、ロールコーターを用いて配向・硬化後の液晶性組成物層厚が約1μmとなるように塗布し、60℃で乾燥後、130℃で2分間加熱処理をして液晶性組成物層を配向させた後、室温雰囲気中に取り出した。
得られた液晶層部分のみを配向基板からかきとり、DSCを用いてガラス転移点(Tg)を測定したところ、72℃であった。また、ホットステージ上での偏光顕微鏡観察より、Tg以上の温度でネマチック相を発現し、Nm−Iso転移温度は228℃であった。
ついで、高圧水銀ランプおよび金属ドラムを備え、配向基板を該ドラムに抱かせながら液晶層側から連続的にUV照射できる装置(以下UV装置)において、UV照射を受ける直前の配向基板の温度T0が55℃、照射中の配向基板の最高温度Tmが110℃になるように、該装置内雰囲気温度および該ドラム温度を調整した。このUV装置に、液晶層を有する配向基板を連続的に導入し、300mJ/cmのUVを照射して液晶層の配向を固定化した。
(Manufacture of optical films)
The photopolymerizable liquid crystal composition solution obtained in Reference Example 3 was applied on the rubbing-treated alignment substrate using a roll coater so that the liquid crystal composition layer thickness after alignment / curing was about 1 μm. After drying at 60 ° C., heat treatment was performed at 130 ° C. for 2 minutes to orient the liquid crystal composition layer, and then it was taken out in a room temperature atmosphere.
Only the liquid crystal layer portion thus obtained was scraped from the alignment substrate, and the glass transition point (Tg) was measured using DSC. Further, from observation with a polarizing microscope on a hot stage, a nematic phase was developed at a temperature of Tg or higher, and the Nm-Iso transition temperature was 228 ° C.
Next, in an apparatus (hereinafter referred to as UV apparatus) that includes a high-pressure mercury lamp and a metal drum and can continuously irradiate UV from the liquid crystal layer side while holding the alignment substrate on the drum, the temperature T0 of the alignment substrate immediately before receiving UV irradiation is The atmospheric temperature in the apparatus and the drum temperature were adjusted so that the maximum temperature Tm of the alignment substrate during irradiation was 110 ° C. at 55 ° C. An alignment substrate having a liquid crystal layer was continuously introduced into this UV device, and 300 mJ / cm 2 of UV was irradiated to fix the alignment of the liquid crystal layer.

基材であるPENフィルムは光学的に異方性を示すため、以下のようにして液晶層をアクリル系接着剤によりトリアセチルセルロース(TAC)フィルム上に転写した。
得られた液晶層を有する配向基板の液晶層上に、市販のUV硬化型接着剤(UV−3400、東亞合成(株)製)を接着剤層として5μm厚となるように塗布し、TACフィルムでラミネートして、TACフィルム側からUVを照射して接着剤層を硬化させた後、PENフィルムおよび配向膜層を剥離して、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
Since the PEN film as the substrate shows optical anisotropy, the liquid crystal layer was transferred onto the triacetyl cellulose (TAC) film with an acrylic adhesive as follows.
A commercially available UV curable adhesive (UV-3400, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was applied as an adhesive layer on the liquid crystal layer of the alignment substrate having the obtained liquid crystal layer to a thickness of 5 μm, and a TAC film After laminating and curing the adhesive layer by irradiating UV from the TAC film side, the PEN film and the alignment film layer were peeled off to obtain an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film). .

[実施例2]
実施例1において、T0を70℃、Tmを115℃にした以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Example 2]
In Example 1, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 1 except that T0 was 70 ° C. and Tm was 115 ° C.

[実施例3]
実施例1において、T0を85℃、Tmを120℃にした以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Example 3]
An optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 1 except that T0 was 85 ° C. and Tm was 120 ° C. in Example 1.

[実施例4]
実施例1において、参考例2で得られたPVA溶液を用いて配向膜を形成したこと、および配向膜面にラビング処理を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Example 4]
In Example 1, an optical film (liquid crystal) was formed in the same manner as in Example 1 except that the alignment film was formed using the PVA solution obtained in Reference Example 2 and the alignment film surface was not rubbed. Layer / adhesive layer / TAC film).

[実施例5]
実施例4において、T0を70℃、Tmを115℃にした以外は実施例4と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Example 5]
In Example 4, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 4 except that T0 was set to 70 ° C. and Tm was set to 115 ° C.

[実施例6]
実施例4において、T0を85℃、Tmを120℃にした以外は実施例4と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Example 6]
In Example 4, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 4 except that T0 was 85 ° C. and Tm was 120 ° C.

[比較例1]
実施例1において、T0を40℃、Tmを65℃にした以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 1]
In Example 1, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 1 except that T0 was 40 ° C. and Tm was 65 ° C.

[比較例2]
実施例1において、T0を70℃、Tmを90℃にした以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 1, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 1 except that T0 was 70 ° C. and Tm was 90 ° C.

[比較例3]
実施例1において、T0を100℃、Tmを115℃にした以外は実施例1と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 3]
In Example 1, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 1 except that T0 was set to 100 ° C. and Tm was set to 115 ° C.

[比較例4]
実施例4において、T0を40℃、Tmを65℃にした以外は実施例4と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 4]
In Example 4, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 4 except that T0 was 40 ° C. and Tm was 65 ° C.

[比較例5]
実施例4において、T0を70℃、Tmを90℃にした以外は実施例4と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 5]
In Example 4, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 4 except that T0 was 70 ° C. and Tm was 90 ° C.

[比較例6]
実施例4において、T0を100℃、Tmを115℃にした以外は実施例4と同様にして、光学フィルム(液晶層/接着剤層/TACフィルム)を得た。
[Comparative Example 6]
In Example 4, an optical film (liquid crystal layer / adhesive layer / TAC film) was obtained in the same manner as in Example 4 except that T0 was set to 100 ° C. and Tm was set to 115 ° C.

実施例1〜6および比較例1〜6で得られた光学フィルムについて、配向状態、および90℃の恒温槽で500時間経過させた後の耐熱性を評価した。
ホモジニアス配向状態は、クロスニコルさせた偏光顕微鏡下で光学フィルムを観察した場合にモノドメインでディスクリネーションやムラがないこと、また、ラビング軸を上下いずれかの偏光子と一致させた時に消光位を有すること、それ以外の場合では光の透過が観測されることで確認した。
ハイブリッド配向状態は、クロスニコルさせた偏光顕微鏡下で光学フィルムを観察した場合にモノドメインでディスクリネーションやムラがないこと、また、ラビング軸に沿ってΔndの光入射角依存性を測定した場合にその値が0nmになる角度がないこと、およびΔndの光入射角依存性が非対称になることで確認した。
ホメオトロピック配向状態は、クロスニコルさせた偏光顕微鏡下で光学フィルムを観察した場合にモノドメインでディスクリネーションやムラがないこと、正面からのΔndを測定した場合にその値がほぼ0nmであること、また、コノスコープにより正の一軸性屈折率構造が観察されることで確認した。
結果を表1に示す。

Figure 2009251411
About the optical film obtained in Examples 1-6 and Comparative Examples 1-6, the orientation state and the heat resistance after making it pass in a 90 degreeC thermostat for 500 hours were evaluated.
The homogenous alignment state indicates that there is no disclination or unevenness in the monodomain when the optical film is observed under a crossed Nicols polarizing microscope, and the extinction position is obtained when the rubbing axis is aligned with either the upper or lower polarizer. It was confirmed that light transmission was observed in other cases.
In the hybrid alignment state, there is no disclination or unevenness in the mono domain when the optical film is observed under a crossed Nicols polarizing microscope, and the light incident angle dependence of Δnd is measured along the rubbing axis. It was confirmed that there is no angle at which the value becomes 0 nm, and that the dependence of Δnd on the light incident angle is asymmetric.
The homeotropic alignment state is that there is no disclination or unevenness in the monodomain when the optical film is observed under a crossed Nicols polarizing microscope, and the value is approximately 0 nm when Δnd from the front is measured. Moreover, it confirmed by observing a positive uniaxial refractive index structure with a conoscope.
The results are shown in Table 1.
Figure 2009251411

[実施例7]
(楕円偏光板の作製)
実施例3で得られた液晶層を有する配向基板の液晶層上に、市販のUV硬化型接着剤(UV−3400、東亞合成(株)製)を接着剤層として5μm厚となるように塗布し、面内位相差140nmのゼオノアフィルムをラミネートしてゼオノアフィルム側から紫外線を照射して接着剤層を硬化させた後、PENフィルムおよび配向膜層を剥離して、ホメオトロピック配向液晶層/接着剤層/ゼオノアフィルムからなる積層体を得た。
得られた積層体のホメオトロピック配向液晶層側と一方の表面がTACフィルムで保護された偏光板の偏光素子側とを粘着剤で貼り合わせて楕円偏光板を得た。
(IPS型液晶表示装置の作製)
バックライト、バックライト側偏光板、IPS型液晶セル、視認側偏光板の順で配置された市販のIPS型の液晶テレビの視認側偏光板の替わりに、上記の楕円偏光板を配置した。すると本楕円偏光板を用いない場合に比べ、視野角が拡大し、斜めから見ても良好な画像が得られることが分かった。
[Example 7]
(Production of elliptically polarizing plate)
On the liquid crystal layer of the alignment substrate having the liquid crystal layer obtained in Example 3, a commercially available UV curable adhesive (UV-3400, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was applied as an adhesive layer to a thickness of 5 μm. Then, after laminating a ZEONOR film having an in-plane retardation of 140 nm and irradiating UV light from the ZEONOR film side to cure the adhesive layer, the PEN film and the alignment film layer were peeled off to form a homeotropic alignment liquid crystal layer / adhesion A laminate comprising an agent layer / zeonore film was obtained.
The homeotropic alignment liquid crystal layer side of the obtained laminate and the polarizing element side of the polarizing plate whose one surface was protected with a TAC film were bonded together with an adhesive to obtain an elliptically polarizing plate.
(Production of IPS liquid crystal display device)
Instead of the viewing side polarizing plate of a commercially available IPS type liquid crystal television arranged in the order of the backlight, the backlight side polarizing plate, the IPS type liquid crystal cell, and the viewing side polarizing plate, the above elliptical polarizing plate was arranged. Then, compared with the case where this elliptically polarizing plate is not used, it turned out that a viewing angle expands and a favorable image is obtained even if it sees from diagonally.

長尺フィルム状の配向基板をそのMDに対して任意の角度でラビングする装置の平面図である。It is a top view of the apparatus which rubs a long film-like orientation board | substrate at arbitrary angles with respect to the MD.

符号の説明Explanation of symbols

10 ラビングロール
11 配向基板を搬送するステージ
12 配向基板としての長尺フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rubbing roll 11 Stage 12 which conveys alignment board Long film as alignment board

Claims (8)

基板上に光重合性液晶組成物を塗布後、熱処理により配向させ、該配向状態を活性光線の照射により固定化する工程を含み、該活性光線の照射を受ける直前の基板温度をT0(℃)、照射中の基板の最高温度をTm(℃)とした時、Tm−T0>30℃であることを特徴とする光学フィルムの製造方法。   It includes a step of applying a photopolymerizable liquid crystal composition on a substrate, aligning it by heat treatment, and fixing the alignment state by irradiation with actinic rays, and setting the substrate temperature just before receiving the actinic rays to T0 (° C.) The method for producing an optical film, wherein Tm−T0> 30 ° C., where Tm (° C.) is the maximum temperature of the substrate being irradiated. 前記光重合性液晶組成物のガラス転移点をTg(℃)とした時、Tg−20℃≦T0≦Tg+20℃であることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。   2. The method for producing an optical film according to claim 1, wherein Tg−20 ° C. ≦ T0 ≦ Tg + 20 ° C. when the glass transition point of the photopolymerizable liquid crystal composition is Tg (° C.). 前記光重合性液晶組成物が、カチオン重合性基を有する側鎖型高分子液晶性化合物を少なくとも含有することを特徴とする請求項1または2に記載の光学フィルムの製造方法。   The method for producing an optical film according to claim 1 or 2, wherein the photopolymerizable liquid crystal composition contains at least a side-chain polymer liquid crystal compound having a cationic polymerizable group. 前記基板に配向膜が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。   The method for producing an optical film according to claim 1, wherein an alignment film is provided on the substrate. 配向状態が固定化された液晶層を、前記基板とは異なる基材上に転写する工程を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。   The method for producing an optical film according to claim 1, further comprising a step of transferring the liquid crystal layer in which the alignment state is fixed onto a base material different from the substrate. 前記配向状態がホモジニアス配向、ハイブリッド配向、またはホメオトロピック配向であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。   The method for producing an optical film according to claim 1, wherein the alignment state is homogeneous alignment, hybrid alignment, or homeotropic alignment. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により製造された光学フィルム。   The optical film manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-6. 請求項7に記載の光学フィルムを使用した液晶表示素子。   A liquid crystal display device using the optical film according to claim 7.
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