JP6012553B2 - Method for producing oriented film - Google Patents
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Description
本発明は、配向性フィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an oriented film.
従来から、液晶性化合物を一様に配向させる方法として、電場や磁場等の外場を利用して化合物を配向させる方法や、いわゆるラビング法、斜方蒸着法、マイクログルーブ法、LB膜法、光配向法等によって基板の液晶性化合物に接する面に異方性を付与することで基板自体に配向規制力を持たせ、これを利用して液晶性化合物を配向させる方法等が提案されてきた。そして、このような液晶性化合物を一様に配向させる方法を利用した液晶表示素子や配向性フィルムの製造方法として、工業的には、大面積化の観点や、処理時間や処理コストの面で優れているといった観点から、ラビング法(例えばポリイミド等の配向膜を綿やレーヨン等からなるベルベット状の布で擦る方法)を利用した方法が一般的に利用されてきた。 Conventionally, as a method for uniformly aligning a liquid crystal compound, a method of aligning a compound using an external field such as an electric field or a magnetic field, a so-called rubbing method, oblique deposition method, microgroove method, LB film method, A method has been proposed in which anisotropy is imparted to the surface of the substrate in contact with the liquid crystal compound by a photo-alignment method, etc., so that the substrate itself has an alignment regulating force and this is used to align the liquid crystal compound. . And as a manufacturing method of a liquid crystal display element and an alignment film using a method for uniformly aligning such a liquid crystalline compound, industrially, from the viewpoint of increasing the area, processing time and processing cost. From the standpoint of superiority, a method using a rubbing method (for example, a method of rubbing an alignment film such as polyimide with a velvet cloth made of cotton, rayon or the like) has been generally used.
しかしながら、ラビング法を利用して配向性フィルムを製造した場合には、その処理工程中に静電気が発生し易く、かかる静電気に起因して様々な問題が生じていた。例えば、静電気の発生により配向性フィルムの表面に異物が付着したり、配向欠陥が発生することで、そのフィルムを表示装置等に利用した場合において表示不良が発生するといった問題があった。また、ラビング法を利用して配向性フィルムを形成した場合、ラビング時の発塵やキズの発生等といった問題も生じていた。また、液晶表示素子の分野においては高精細化が進められてきており、より画素密度の高密度化が求められていることから、ラビング処理の均一性も要求され、ラビング法を利用して配向性フィルムを製造する場合には上記問題が製造歩留まりを低下させるものとなってきていた。そのため、近年では、ラビング法以外の方法で、効率よく大面積の配向性フィルムを製造できるような方法の出現が望まれている。 However, when an oriented film is manufactured by using a rubbing method, static electricity is easily generated during the treatment process, and various problems have arisen due to the static electricity. For example, foreign matter may adhere to the surface of the orientation film due to the generation of static electricity, or orientation defects may occur, resulting in display defects when the film is used in a display device or the like. Further, when the orientation film is formed by using the rubbing method, there are problems such as generation of dust and scratches during rubbing. Further, in the field of liquid crystal display elements, higher definition has been promoted, and since higher pixel density is required, uniformity of the rubbing process is also required, and alignment using the rubbing method is required. In the case of producing a conductive film, the above problem has been decreasing the production yield. Therefore, in recent years, the advent of a method capable of efficiently producing a large-area oriented film by a method other than the rubbing method is desired.
一方、配向性フィルムの製造方法の一つとして、1998年に発行されたChem. Mater(Vol.10,No.1)の第135頁〜第145頁に記載されたCornelus F. van Nostrumらの論文「Photoinduced Opposite Diffusion of Nematic and Isotropic Monomers during Patterned Photopolymerization(非特許文献1)」においては、ラビング処理を施した2枚の対向するガラススライドを含むセル中に2種のモノマーを含む混合物を満たし、格子状のフォトマスクを用いて前記混合物からなる層の一部を露光することにより、その露光部において重合体を配向させる方法が開示されている。 On the other hand, as one method for producing an oriented film, Chem. In the paper “Photoinduced Opposite Diffusion of Nematic and Isotropic Monomers during Patterned Photopolymerization” (Non-patent Document 1) of Cornelus F. van Nostrum et al. Fills a cell containing two opposed glass slides that have been rubbed with a mixture containing two monomers and exposes a portion of the mixture layer using a grid-like photomask. A method for orienting a polymer in the exposed area is disclosed.
また、2012年9月5日に発行された高分子学会予稿集(Polymer Preprints,vol.61,No.2,ページ:ROMBUNNO.1L05)に記載された、宍戸厚の論文「液晶高分子の光配向制御とソフトマターメカニクスの開拓(非特許文献2)」においては、4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル(A6CB)または4−アクリロイルオキシ−4’−シアノビフェニル(A0CB)とエチレングリコールジメタクリレートとをモノマーとして含む組成物をセル中に導入し、フォトマスクをかぶせて光を照射して光重合を行なうことにより、フォトマスクの境界部分に光学異方性を有するフィルムを得る方法が開示されている。 In addition, a paper by Atsushi Shishido “Light of liquid crystal polymer” described in the proceedings of Polymer Society of Japan (Polymer Preprints, vol.61, No.2, page: ROMBUNNO.1L05) published on September 5, 2012. In “Development of Orientation Control and Soft Matter Mechanics (Non-patent Document 2)”, 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl (A6CB) or 4-acryloyloxy-4′-cyanobiphenyl (A0CB) ) And ethylene glycol dimethacrylate as a monomer are introduced into a cell, and a photomask is applied to irradiate light to perform photopolymerization, whereby a film having optical anisotropy at the boundary portion of the photomask Is disclosed.
しかしながら、先ず、上記非特許文献1に記載の方法においては、格子状のフォトマスクを利用して部分的に重合体を形成しており、得られたフィルムにおいては配向領域が狭いものとなっていた。すなわち、上記非特許文献1に開示されている方法は部分的に配向したフィルムを製造する方法に過ぎず、大面積に連続して配向が形成されたような配向性フィルムを製造するといった技術的な思想は、上記非特許文献1には何ら記載されていなかった。また、上記非特許文献1において実際に使用されている製造方法においてはラビング処理を施した基板(ガラススライド)を用いている。このように、上記非特許文献1に開示されているような従来の方法は、大面積の配向性フィルムを効率よく製造することができるような方法ではなかった。 However, first, in the method described in Non-Patent Document 1, a polymer is partially formed using a lattice photomask, and the obtained film has a narrow orientation region. It was. That is, the method disclosed in Non-Patent Document 1 is merely a method for producing a partially oriented film, and a technical method for producing an oriented film in which orientation is continuously formed in a large area. The above idea was not described in Non-Patent Document 1 at all. Moreover, in the manufacturing method actually used in the said nonpatent literature 1, the board | substrate (glass slide) which performed the rubbing process is used. Thus, the conventional method as disclosed in Non-Patent Document 1 is not a method that can efficiently produce a large-area oriented film.
また、上記非特許文献1〜2に記載されているような従来の方法はいずれも、2種以上のモノマーを組み合わせて利用しており、配向を形成するメカニズムとしては、光重合時における、モノマーの分子拡散を利用する旨が説明されている。このように、上記非特許文献1〜2に記載されているような従来の方法はいずれも、2種以上のモノマーの分子拡散を利用する方法であり、2種以上のモノマーを必須成分として利用する方法である。一方、上記非特許文献1〜2のいずれにおいても、重合性を示す化合物(モノマー)として1種の化合物のみを利用することなど何ら記載も示唆もなされていない。 In addition, the conventional methods as described in Non-Patent Documents 1 and 2 above all use a combination of two or more monomers, and the mechanism for forming the orientation is the monomer at the time of photopolymerization. The use of molecular diffusion is explained. As described above, all of the conventional methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 above use molecular diffusion of two or more monomers, and use two or more monomers as essential components. It is a method to do. On the other hand, none of the above Non-Patent Documents 1 and 2 describes or suggests that only one type of compound is used as a compound (monomer) exhibiting polymerizability.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、重合性化合物としては1種の化合物のみを含有する重合性材料を配向性フィルムの材料に用いながら、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを効率よく製造することを可能とする配向性フィルムの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. As a polymerizable compound, a polymerizable material containing only one kind of compound is used as a material for an oriented film, and a large area is aligned. It aims at providing the manufacturing method of the orientation film which makes it possible to manufacture the orientation film in which this was formed efficiently.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、重合性化合物として、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみ含有する重合性材料からなる膜を用いて、前記膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、驚くべきことに、重合領域において該膜中に存在する液晶性を示す化合物(重合前の前記重合性化合物及び前記重合性化合物を重合後に得られる化合物のうちの少なくとも1種の化合物であって、液晶性を示す化合物)を配向させることが可能となり、ラビング処理を施していないような基板やセルを用いた場合においても、重合領域を移動させながら大面積に配向領域を効率よく形成することができ、これにより、重合性化合物としては1種の化合物のみを含有する重合性材料を配向性フィルムの材料に用いながら、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを効率よく製造することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention are composed of a polymerizable material containing only one polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization as the polymerizable compound. Surprisingly, polymerization is initiated by using the membrane to move the boundary of the region continuously toward the unpolymerized region after starting the polymerization of the polymerizable material from a partial region of the membrane. Compound exhibiting liquid crystallinity existing in the film in the region (compound that is at least one of the polymerizable compound before polymerization and the compound obtained after polymerizing the polymerizable compound and exhibits liquid crystallinity) Even when a substrate or cell that has not been rubbed is used, the alignment region can be efficiently formed in a large area while moving the polymerization region. As a polymerizable compound, it is possible to efficiently produce an oriented film in which an oriented region is formed in a large area while using a polymerizable material containing only one kind of compound as the material of the oriented film. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の配向性フィルムの製造方法は、重合性化合物として、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみ含有する重合性材料からなる膜を用いて、
前記膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより配向性フィルムを得ることを特徴とする方法である。
That is, the method for producing an oriented film of the present invention uses a film made of a polymerizable material containing only one type of polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization as a polymerizable compound.
After the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film, the boundary of the region is continuously directed toward the unpolymerized region at such a speed that the liquid crystalline compound existing in the film is oriented. It is the method characterized by obtaining an orientation film by moving it automatically.
上記本発明の配向性フィルムの製造方法においては、前記重合性材料の重合を光重合により行い、且つ、前記境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させるために、光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させることが好ましい。 In the method for producing an oriented film of the present invention, the polymerizable material is polymerized by photopolymerization, and the boundary is continuously moved toward the unpolymerized region. It is preferable that the boundary is continuously moved toward an unirradiated region.
さらに、上記本発明の配向性フィルムの製造方法においては、前記光重合の際にフォトマスクを利用し、前記フォトマスク及び/又は前記膜を連続的に移動させることにより前記光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させることが好ましい。また、このようなフォトマスクとしては、複数の略長方形状の開口部が各開口部の長辺が略平行となるようにして形成されたマスクであることが好ましい。 Furthermore, in the method for producing an oriented film of the present invention, a boundary of the light irradiation region is obtained by using a photomask during the photopolymerization and continuously moving the photomask and / or the film. Is preferably moved continuously toward an unirradiated region of light. In addition, as such a photomask, a plurality of substantially rectangular openings are preferably formed such that the long sides of each opening are substantially parallel.
また、上記本発明の配向性フィルムの製造方法においては、前記重合性材料からなる膜として予備重合された膜を用いることが好ましい。 In the method for producing an oriented film of the present invention, it is preferable to use a prepolymerized film as the film made of the polymerizable material.
また、上記本発明の配向性フィルムの製造方法においては、前記境界を移動させる速度が1×10−7〜4×10−1m/sであることが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of the orientation film of the said invention, it is preferable that the speed | rate which moves the said boundary is 1 * 10 < -7 > -4 * 10 < -1 > m / s.
さらに、上記本発明の配向性フィルムの製造方法においては、前記重合性化合物が、下記一般式(1)で表わされ且つ該式中のZ1、Z2、M1、M2、M3、L1、L2、p、q、rがそれぞれ以下に示すものである、下記化合物C11〜C17からなる群から選択される1種の化合物であることが好ましい。 Furthermore, in the method for producing an oriented film of the present invention, the polymerizable compound is represented by the following general formula (1) and Z 1 , Z 2 , M 1 , M 2 , M 3 in the formula: , L 1 , L 2 , p, q, and r are each preferably the following one compound selected from the group consisting of the following compounds C11 to C17.
ここで、前記重合性化合物として選択され得る化合物C11〜C17は、それぞれ、下記一般式(1):
Z1p−M1−L1−(M2−L2)q−M3−Z2r (1)
で表される化合物であって、
化合物C11は、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合及び炭素数1から12の直鎖アルキレン基のうちのいずれかであり、L3が単結合、エーテル基、エステル基及びカーボネート基のうちのいずれか(より好ましくはエーテル基)であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及び−COO−のうちのいずれか(より好ましくは単結合)であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C12は、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合若しくは炭素数1から12の直鎖アルキレン基のうちのいずれかであり、L3が単結合、エーテル基、エステル基及びカーボネート基のうちのいずれか(より好ましくはエーテル基)であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、M2が1,4−フェニレン基であり、L2が−OCO−であり、qが1であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C13は、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2及び3のうちのいずれかである。)で表される基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及びエステル基のいずれか(より好ましくは単結合)であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C14は、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C15は、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C16は、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2若しくは3である。)で表わされる基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物であり、
化合物C17は、Z1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、rが1である化合物である。
Here, the compounds C11 to C17 that can be selected as the polymerizable compound are represented by the following general formula (1):
Z 1 p-M 1 -L 1 - (M 2 -L 2) q-M 3 -Z 2 r (1)
A compound represented by:
In compound C11, Z 1 and Z 2 in formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is an acrylic group Any one of a group and a methacryl group, S 1 is any one of a single bond and a linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and L 3 is a single bond, an ether group, an ester group, and a carbonate group. Any one of these (more preferably an ether group), p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, and L 1 is any one of a single bond and —COO— (more preferably). Is a single bond), q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, and r is 1.
In the compound C12, Z 1 and Z 2 in the formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is acrylic Any one of a group and a methacryl group, S 1 is either a single bond or a linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and L 3 is a single bond, an ether group, an ester group, or a carbonate group. 1 (more preferably an ether group), p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is —COO—, and M 2 is 1,4-phenylene. A compound in which L 2 is —OCO—, q is 1, M 3 is a 1,4-phenylene group, and r is 1;
In the compound C13, Z 1 and Z 2 in the formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is acrylic Or a methacryl group, and S 1 is a group represented by the formula: (CH 2 CH 2 O) z (z is any one of 2 and 3), and L 3 Is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is either a single bond or an ester group (more preferably a single bond), and q is 0. , M 3 is a 1,4-phenylene group, and r is 1.
In compound C14, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A single bond, L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, q is 0, M 3 is 1, 4-phenylene group, and Z 2 is selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (more preferably Is a cyano group) and r is 1.
In compound C15, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, and q is 0 M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. A compound selected from one (more preferably a cyano group) and r is 1.
In compound C16, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A group represented by the formula: (CH 2 CH 2 O) z (z is 2 or 3), L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group. L 1 is a single bond, q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, or a carbon number of 1 to 12. A compound selected from an alkyl group and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (more preferably a cyano group), and r is 1.
In compound C17, Z 1 is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 has 1 to 12 carbon atoms A linear alkylene group, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is —COO—, q is 0, and M 3 Is a 1,4-phenylene group, and Z 2 is selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (More preferably a cyano group) and r is 1.
なお、上記本発明の配向性フィルムの製造方法によって、上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。ここで、上記目的が達成される理由を説明するために、前記重合性化合物として光重合性の化合物を用いた場合の本発明の好適な一実施形態を例に挙げて、図1〜4を参照しながら、本発明の配向性フィルムの製造方法において液晶性を示す化合物(重合前の重合性化合物及び重合後に得られる化合物のうちの少なくとも1種の化合物であって、液晶性を示す化合物)を配向させることが可能となる原理(本発明者らが推察する原理)を併せて説明する。また、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In addition, although the reason that the said objective is achieved by the manufacturing method of the orientation film of the said invention is not necessarily certain, the present inventors guess as follows. Here, in order to explain the reason why the above-described object is achieved, FIGS. 1 to 4 are taken by taking as an example a preferred embodiment of the present invention when a photopolymerizable compound is used as the polymerizable compound. While referring to, the compound which shows liquid crystallinity in the manufacturing method of the orientation film of this invention (The compound which is at least 1 sort (s) of the polymeric compound before superposition | polymerization, and the compound obtained after superposition | polymerization, and shows liquid crystallinity) The principle (the principle inferred by the present inventors) that makes it possible to orient the film will be described together. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、前記重合性化合物を含む重合性材料からなる膜に対して光重合を開始する前の状態を模式的に示す概略縦断面図である。また、図2は、光源から光を照射して膜の一部の領域から重合を開始した状態を模式的に示す概略縦断面図であり、図3は、図2中の重合領域の境界を未重合の領域に向けて移動させた後の状態を模式的に示す概略縦断面図であり、図4は、図3の重合領域の境界を未重合の領域に向けて移動させた後の状態を模式的に示す概略縦断面図である。なお、図中、点線Sは重合領域の境界を示しており、矢印Aは重合領域の境界Sを移動させる方向を概念的に示しており、矢印Lは光源から照射される光を概念的に示すものであり、A1は光Lが照射されて重合された領域(重合領域:露光部)を概念的に示し、A2は光Lが照射されていない未重合の領域(未重合領域:遮光部)を概念的に示し、A3は配向が形成されている領域を概念的に示す。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a state before starting photopolymerization on a film made of a polymerizable material containing the polymerizable compound. 2 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a state in which polymerization is started from a partial region of the film by irradiating light from a light source, and FIG. 3 shows the boundary of the polymerization region in FIG. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a state after being moved toward an unpolymerized region, and FIG. 4 is a state after the boundary of the polymerized region in FIG. 3 is moved toward the unpolymerized region. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows typically. In the figure, the dotted line S indicates the boundary of the overlapping region, the arrow A conceptually indicates the direction in which the boundary S of the overlapping region is moved, and the arrow L conceptually indicates the light emitted from the light source. A1 conceptually shows a region polymerized by irradiation with light L (polymerization region: exposed portion), and A2 shows an unpolymerized region not irradiated with light L (unpolymerized region: light shielding portion). ) Conceptually, and A3 conceptually indicates a region where orientation is formed.
このような図1〜4に示す実施形態において、光重合により配向性フィルムを製造する場合においては、先ず、図1に示すように、光源11と、光源11から照射される光を透過させることが可能な2枚の基板12と、前記2枚の基板12の間に配置した重合性材料からなる膜13と、光源11から照射される光を遮光することが可能なフォトマスク14とを準備し、前記2つの基板12のうちの一方の基板側に光源11を配置し、膜13の一部の領域のみに光源11からの光が照射されるように、膜13と光源11との間に、膜13の一部を遮光することが可能なフォトマスク14を配置する。次に、図2に示すように、光源11を点灯し、光源11から光Lを照射する。このようにして光Lを照射すると、遮光部A2では反応は進行せず未重合のままであるが、光が照射される露光部A1においては重合が進行する。このようにして一部の領域を露光して、膜13の一部の領域(露光部)A1から前記重合性材料の重合を開始する。そして、このようにして重合された領域(重合領域:露光部)A1においては、前記重合性材料中の前記重合性化合物(モノマー)が重合されて重合体(ポリマー)が形成される。そのため、重合領域(露光部)A1においては重合が進行しモノマーの濃度が減少する。これにより、重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2との間では膜中に存在するモノマーの濃度に偏りが生じる。なお、一般に、膜中において化合物の濃度に偏りが生じると、物質の拡散現象により濃度勾配を解消する方向に物質の拡散が生じる。そのため、上述のように光を照射すると、膜の材料に、重合性化合物として1種の化合物のみを含有する重合性材料を用いていても、重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sにおいて、モノマーの濃度に偏りが生じ、これにより濃度勾配を解消する方向に化合物(モノマー及び/又はポリマー)の拡散が誘起される。そして、未重合領域である遮光部A2から重合領域である露光部A1へは主にモノマーの流れが発生し、重合領域(露光部)A1から未重合領域(遮光部)A2へは主にポリマーの流れが発生するものと推察される。なお、このような化合物の流れとしては、より分子量が小さく動き易い化合物の流れがより大きくなる傾向にある。このようにして未重合領域A2と重合領域A1との間において化合物の流れが生じると、その流れにより、膜中の重合領域に存在する液晶性を示す化合物(重合領域に存在する重合前の重合性化合物(モノマー)及び重合後に得られる化合物(ポリマー)のうちの少なくとも1種の化合物であって、液晶性を示す化合物)には一種のずり応力が加わり、その液晶性を示す化合物が重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sの近傍の領域において配向し、配向領域A3が形成(誘起)される。なお、このような化合物の移動による流れが生じる方向は重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sに対して略垂直な方向となるため、液晶性を示す化合物が棒状のものである場合、通常、平均的な配向方向は境界Sに対して略垂直な方向となる。ここで、上記従来技術(非特許文献1)のように、図2に示す位置においてフォトマスク14を固定して境界Sの位置を固定した場合について検討すると、光重合が進行すると、重合領域A1の内部の粘性が増大していくことから、化合物の拡散が抑制されていき、配向領域は境界近傍の領域のみに限定され、光照射領域の境界から垂直な方向に概ね数十〜数百μm程度の領域に配向領域が形成されるに過ぎない。これに対して、図1〜4に示す本発明の好適な実施形態においては、図2〜図4に示すように、重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sを未重合領域A2に向けて移動させる(なお、本実施形態においては、フォトマスク14を連続的に移動させていくことにより、境界Sを未重合領域A2に向けて移動させる。)。そして、膜13の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後(図2参照)、重合領域の境界Sを未重合の領域A2に向けて連続的に移動させることにより(図2〜4参照)、境界Sの移動していく先々において(新たな位置で)、膜中に存在する化合物の拡散が誘起されていき、光重合と拡散誘起による配向とを連続的に引き起こすことが可能となる。この際、前記液晶性を示す化合物が配向するような速度で(前述の化合物(モノマー及び/又はポリマー)の移動により生じる一種のずり応力が、配向を形成するために前記液晶性を示す化合物に十分に加えられるような速度で)、境界Sを連続的に移動させることにより、拡散誘起による配向を連続的に生じさせることが可能である。そのため、本発明においては、前記液晶性を示す化合物が配向するような速度で、重合領域A1の境界Sを未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、配向領域を連続的に増大させることを可能としている。更には、前記液晶性を示す化合物を、前記ずり応力により配向させた場合において、一旦配向が始まると、液晶が持つ自己組織化能力によっても配向が増幅されるため、より効率よく配向が形成されることとなる。このように、上記非特許文献1〜2に記載のような従来技術においては重合性化合物として2種以上のモノマーを利用することが必須の構成となっていたが、本発明においては、重合性化合物としては1種の化合物のみを利用しているにもかかわらず、上述のように配向領域を連続的に増大させることが可能であるものと本発明者らは推察する。従って、本発明においては、重合性化合物として、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみ含有する重合性材料からなる膜を用いているにもかかわらず、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを効率よく製造することが可能であるものと本発明者らは推察する。また、本発明は、上述のように、重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sを未重合領域A2に向けて移動させることにより、移動して行く境界Sの近傍の領域に物質の拡散現象を順次連続的に引き起こして配向領域を連続的に増大させることを可能とする方法であるため、配向規制力を持たせるための前処理を施していない基板(例えばラビング処理を施していないような基板)等を用いた場合においても、効率よく配向性フィルムを製造することができる。そのため、ラビング処理により生じる発塵や静電気の問題、配向性フィルムへのほこりの付着や混入等の問題も効率よく回避することが可能であるばかりか、基板やセルに予め配向規制力を持たせるための前処理を施す必要もなく、作業性の点においても効率的な方法といえる。なお、図1〜4に示す例においては前記重合性化合物として光重合性の化合物を用いた場合を例にして、配向が形成される原理について説明しているが、本発明においては、重合領域(露光部)A1と未重合領域(遮光部)A2の境界Sを未重合領域A2に向けて移動させることにより生じる物質の拡散現象を利用して、膜中に配向を形成して配向領域を増大させることを可能とする方法であることから、前記重合性化合物としては、光重合性の化合物に限定されるものではなく、光重合性の化合物以外の化合物(例えば熱重合性の化合物等)を利用してもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, when producing an orientation film by photopolymerization, first, as shown in FIG. 1, the light emitted from the light source 11 and the light source 11 is transmitted. Two substrates 12 that can be used, a film 13 made of a polymerizable material disposed between the two substrates 12, and a photomask 14 that can block light emitted from the light source 11 are prepared. Then, the light source 11 is arranged on one of the two substrates 12, and the light from the light source 11 is irradiated only on a partial region of the film 13 between the film 13 and the light source 11. In addition, a photomask 14 capable of shielding a part of the film 13 is disposed. Next, as shown in FIG. 2, the light source 11 is turned on and the light L is emitted from the light source 11. When the light L is irradiated in this manner, the reaction does not proceed and remains unpolymerized in the light shielding portion A2, but the polymerization proceeds in the exposed portion A1 where the light is irradiated. In this way, a part of the region is exposed, and the polymerization of the polymerizable material is started from a part of the film 13 (exposed portion) A1. And in the area | region (polymerization area | region: exposure part) A1 superposed | polymerized in this way, the said polymeric compound (monomer) in the said polymeric material is superposed | polymerized, and a polymer (polymer) is formed. Therefore, in the polymerization region (exposed portion) A1, polymerization proceeds and the monomer concentration decreases. Thereby, the concentration of the monomer existing in the film is biased between the polymerization region (exposed portion) A1 and the unpolymerized region (light-shielding portion) A2. In general, when an uneven concentration of a compound occurs in a film, the substance diffuses in a direction to eliminate the concentration gradient due to the substance diffusion phenomenon. Therefore, when light is irradiated as described above, the polymerized region (exposed portion) A1 and the unpolymerized region (light-shielding) are used even if a polymerizable material containing only one kind of compound as the polymerizable compound is used as the film material. Part) At the boundary S of A2, the monomer concentration is biased, and this induces the diffusion of the compound (monomer and / or polymer) in the direction of eliminating the concentration gradient. Then, a monomer flow mainly occurs from the light-shielding portion A2 that is an unpolymerized region to the exposed portion A1 that is a polymerized region, and a polymer is mainly generated from the polymerized region (exposed portion) A1 to the unpolymerized region (light-shielding portion) A2. It is inferred that this flow will occur. As the flow of such a compound, the flow of a compound having a smaller molecular weight and being easy to move tends to be larger. When a flow of the compound is generated between the unpolymerized region A2 and the polymerization region A1 in this manner, the flow causes a compound exhibiting liquid crystallinity existing in the polymerization region in the film (polymerization before polymerization existing in the polymerization region). The compound (monomer) and the compound (polymer) obtained after the polymerization, which is a compound exhibiting liquid crystallinity) are subjected to a kind of shear stress, and the compound exhibiting the liquid crystallinity is a polymerization region. Orientation is performed in a region in the vicinity of the boundary S between the (exposed portion) A1 and the unpolymerized region (light-shielding portion) A2, and an alignment region A3 is formed (induced). Note that the direction in which the flow due to the movement of such a compound occurs is substantially perpendicular to the boundary S between the polymerization region (exposure portion) A1 and the non-polymerization region (light-shielding portion) A2. In the case of a rod-like one, the average orientation direction is usually a direction substantially perpendicular to the boundary S. Here, as in the above-described prior art (Non-patent Document 1), a case where the position of the boundary S is fixed by fixing the photomask 14 at the position shown in FIG. As the internal viscosity increases, the diffusion of the compound is suppressed, the orientation region is limited to the region near the boundary, and approximately several tens to several hundreds μm in the direction perpendicular to the boundary of the light irradiation region. Only an alignment region is formed in a certain region. In contrast, in the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4, as shown in FIGS. 2 to 4, a boundary S between the superposed region (exposure portion) A <b> 1 and the unpolymerized region (light-shielding portion) A <b> 2. Is moved toward the unpolymerized region A2 (in this embodiment, the boundary S is moved toward the unpolymerized region A2 by continuously moving the photomask 14). Then, after the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film 13 (see FIG. 2), the boundary S of the polymerization region is continuously moved toward the unpolymerized region A2 (FIG. 2). -4), at the point where the boundary S moves (at a new position), the diffusion of the compound existing in the film is induced, which continuously causes photopolymerization and orientation induced by diffusion. It becomes possible. At this time, the compound exhibiting liquid crystallinity is formed at a speed at which the compound exhibiting liquid crystallinity is aligned (a kind of shear stress generated by the movement of the above-described compound (monomer and / or polymer) causes the compound exhibiting liquid crystallinity to form alignment). By continuously moving the boundary S (at such a rate that it can be applied sufficiently), it is possible to produce a diffusion-induced orientation continuously. Therefore, in the present invention, the alignment region is continuously increased by continuously moving the boundary S of the polymerization region A1 toward the unpolymerized region at a speed at which the compound exhibiting liquid crystallinity is aligned. It is possible to make it. Further, when the compound exhibiting liquid crystallinity is aligned by the shear stress, once the alignment starts, the alignment is amplified by the self-organizing ability of the liquid crystal, so that the alignment is formed more efficiently. The Rukoto. As described above, in the conventional techniques as described in Non-Patent Documents 1 and 2 above, it has been essential to use two or more monomers as the polymerizable compound. The present inventors infer that the alignment region can be continuously increased as described above, even though only one compound is used as the compound. Therefore, in the present invention, a large area is used as the polymerizable compound, although a film made of a polymerizable material containing only one type of polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization is used. The present inventors speculate that it is possible to efficiently produce an orientation film in which an orientation region is formed. In addition, as described above, the present invention moves the boundary S between the overlap region (exposure portion) A1 and the unpolymerization region (light-shielding portion) A2 toward the unpolymerization region A2, thereby moving the boundary S that moves. Since this is a method that allows the diffusion region to be continuously increased by sequentially causing a substance diffusion phenomenon in a nearby region, a substrate that has not been subjected to a pretreatment for providing an alignment regulating force (for example, Even in the case of using a substrate that is not subjected to rubbing treatment, etc., an orientation film can be produced efficiently. Therefore, it is possible to efficiently avoid problems such as dust generation and static electricity caused by the rubbing process, and dust adhesion and mixing on the orientation film, and in addition, the substrate and the cell are previously provided with orientation regulation power. Therefore, it can be said that it is an efficient method in terms of workability. In the examples shown in FIGS. 1 to 4, the principle of forming the alignment is described by taking the case where a photopolymerizable compound is used as the polymerizable compound as an example. (Exposure part) By utilizing the diffusion phenomenon of the substance generated by moving the boundary S between A1 and the unpolymerized area (light-shielding part) A2 toward the unpolymerized area A2, the orientation area is formed by forming an orientation in the film. The polymerizable compound is not limited to a photopolymerizable compound, and is a compound other than a photopolymerizable compound (for example, a thermopolymerizable compound) because it is a method that enables increase. May be used.
また、本発明の配向性フィルムの製造方法においては、重合を開始した後に膜中において未重合領域から重合領域に移動する化合物を利用して、前記液晶性を示す化合物を配向させることから、その化合物が移動する方向(前記領域の境界にほぼ垂直な方向)に配向の方向を制御することが可能である。そのため、例えば、重合を光重合で行う場合にはマスクの形状に応じて様々な方向に配向を制御することも可能となる。 Further, in the method for producing an oriented film of the present invention, the compound exhibiting liquid crystallinity is oriented using a compound that moves from an unpolymerized region to a polymerized region in the film after the polymerization is started. It is possible to control the direction of orientation in the direction in which the compound moves (direction approximately perpendicular to the boundary of the region). Therefore, for example, when polymerization is performed by photopolymerization, the orientation can be controlled in various directions according to the shape of the mask.
ここで、そのような配向方向の制御に関して、図5に示す本発明に好適な他の実施形態を参酌して簡単に説明する。なお、図5(a)は、光源側(照射する光の光軸方向)から見た場合におけるフォトマスク14と基板12との光重合開始前の関係(光照射領域の境界Sを移動させる前の状態)を模式的に示す概略平面図であり、図5(b)は、光源側から見た場合におけるフォトマスク14と基板12との光重合開始後の関係(光照射領域の境界Sを矢印Aの方向に移動させた状態)を模式的に示す概略平面図である。図5中において、重合領域A1の境界Sは基板12の2辺に対して垂直となっており、図5(a)〜(b)に模式的に示すように境界Sを移動させた場合には、その境界Sに対してほぼ垂直に化合物の流れが生じ、境界Sに対してほぼ垂直に配向方向が制御される(図中の矢印Pは、境界Sに対して垂直な方向を概念的に説明するために示すものであり、化合物の流れは矢印Pとほぼ同じ方向及び/又はその180°反対側の方向に生じるものと推察される。)。一方、マスク14のエッジを斜めにして、境界Sが基板12の2辺に対して垂直以外の角度で接触するようにして境界Sを移動させた場合には、その斜めの境界Sに対してほぼ垂直、又は境界Sの移動速度が速い場合には、境界Sの移動方向のベクトルと境界Sに対して垂直方向のベクトルとのベクトル和の方向に配向方向が制御される。なお、このようにマスク14のエッジを斜めにした場合の配向方向の制御に関して、図6に示す本発明に好適な他の実施形態を参酌して、更に詳細に説明する。図6は、光源側(照射する光の光軸方向)から見た場合におけるフォトマスク14と基板12との関係を模式的に示す概略平面図である。図6に示すフォトマスク14はエッジが斜めに形成され、境界Sが基板12の2辺に対して垂直以外の角度をなすようにして接触するように配置されている。そして、このような境界Sを図中の矢印Aの方向に向けて連続的に移動させながら光重合を行う場合(例えばマスク14を矢印Aの方向に向けて連続的に移動させながら光重合を行う場合)、基本的に、膜中の化合物(モノマー及び/又はポリマー)の拡散誘起により、マスクの境界Sに対してほぼ垂直な方向に化合物の流れが生じる(図中の矢印Pは、境界Sに対して垂直な方向を概念的に説明するために示すものであり、化合物の流れは矢印Pとほぼ同じ方向及び/又はその180°反対側の方向に生じるものと推察される。)。そのため、このような境界Sを図中の矢印Aの方向に向けて連続的に移動させながら光重合を行なった場合、その斜めの境界Sに対してほぼ垂直な方向(矢印Pとほぼ同じ方向)に配向方向が制御されることとなる。なお、上述のように、境界Sの移動速度が速い場合には、境界Sの移動方向のベクトル(矢印Aで示す方向)と、境界Sに対して垂直方向のベクトル(矢印Pで示す方向)とのベクトル和の方向に配向方向が制御されることとなる。 Here, the control of the orientation direction will be briefly described with reference to another embodiment suitable for the present invention shown in FIG. FIG. 5A shows the relationship before starting photopolymerization between the photomask 14 and the substrate 12 (before moving the boundary S of the light irradiation region) when viewed from the light source side (the optical axis direction of the light to be irradiated). 5 (b) is a schematic plan view schematically showing the relationship between the photomask 14 and the substrate 12 after photopolymerization when viewed from the light source side (the boundary S of the light irradiation region). It is the schematic plan view which shows typically the state moved to the direction of arrow A). In FIG. 5, the boundary S of the overlapping region A1 is perpendicular to the two sides of the substrate 12, and when the boundary S is moved as schematically shown in FIGS. Is a flow of the compound substantially perpendicular to the boundary S, and the orientation direction is controlled substantially perpendicular to the boundary S (the arrow P in the figure conceptually indicates the direction perpendicular to the boundary S). It is assumed that the flow of the compound occurs in substantially the same direction as the arrow P and / or in the direction 180 ° opposite to that). On the other hand, when the edge of the mask 14 is inclined and the boundary S is moved so that the boundary S is in contact with the two sides of the substrate 12 at an angle other than perpendicular, the mask S 14 is moved with respect to the oblique boundary S. When the moving speed of the boundary S is almost vertical or the moving speed of the boundary S is high, the orientation direction is controlled in the direction of the vector sum of the vector of the moving direction of the boundary S and the vector perpendicular to the boundary S. The control of the alignment direction when the edge of the mask 14 is inclined in this way will be described in more detail with reference to another embodiment suitable for the present invention shown in FIG. FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing the relationship between the photomask 14 and the substrate 12 when viewed from the light source side (the optical axis direction of light to be irradiated). The photomask 14 shown in FIG. 6 is formed so that the edges are formed obliquely and the boundary S is in contact with the two sides of the substrate 12 at an angle other than perpendicular. Then, when photopolymerization is performed while continuously moving such a boundary S in the direction of arrow A in the drawing (for example, photopolymerization is performed while continuously moving the mask 14 in the direction of arrow A). Basically, the compound flows in a direction substantially perpendicular to the boundary S of the mask due to the diffusion induction of the compound (monomer and / or polymer) in the film (the arrow P in the figure indicates the boundary). The direction perpendicular to S is shown for conceptual description, and the compound flow is presumed to occur in substantially the same direction as the arrow P and / or in the direction opposite to 180 ° thereof). Therefore, when photopolymerization is performed while continuously moving such a boundary S in the direction of the arrow A in the figure, the direction substantially perpendicular to the oblique boundary S (the same direction as the arrow P) ), The orientation direction is controlled. As described above, when the moving speed of the boundary S is high, the vector of the moving direction of the boundary S (the direction indicated by the arrow A) and the vector perpendicular to the boundary S (the direction indicated by the arrow P) The orientation direction is controlled in the direction of the vector sum.
そのため、図5(a)〜(b)に模式的に示すように境界Sを移動させた場合と、図6に模式的に示すようにマスク14のエッジを斜めにして境界Sを移動させた場合とにおいては、異なる方向に配向方向が制御されることとなる。このように、光重合を採用する場合においては、マスク14のエッジの形状に応じて、異なる配向方向を有するフィルムを得ることも可能である。 Therefore, the boundary S is moved when the boundary S is moved as schematically shown in FIGS. 5A and 5B, and the edge of the mask 14 is inclined as schematically shown in FIG. In some cases, the orientation direction is controlled in different directions. Thus, in the case of employing photopolymerization, it is possible to obtain films having different orientation directions depending on the shape of the edge of the mask 14.
このように、本発明は、重合領域の境界を移動させながら物質の拡散現象を利用して配向を形成し、これにより配向領域を増大させることが可能とする方法であることから、所望の配向性を有し且つ大面積に配向領域が形成されている配向性フィルムを効率よく製造することが可能となるものと本発明者らは推察する。 As described above, the present invention is a method that allows the orientation region to be increased by utilizing the diffusion phenomenon of the substance while moving the boundary of the polymerization region, thereby increasing the orientation region. The present inventors speculate that it is possible to efficiently produce an orientation film having a property and having an orientation region formed in a large area.
本発明によれば、重合性化合物としては1種の化合物のみを含有する重合性材料を配向性フィルムの材料に用いながら、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを効率よく製造することを可能とする配向性フィルムの製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, while using a polymerizable material containing only one compound as the polymerizable compound as the material for the oriented film, an oriented film having an oriented region formed on a large area can be efficiently produced. It becomes possible to provide the manufacturing method of the orientation film which enables this.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
本発明の配向性フィルムの製造方法は、重合性化合物として、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみ含有する重合性材料からなる膜を用いて、
前記膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより配向性フィルムを得ることを特徴とする方法である。
The method for producing an oriented film of the present invention uses, as a polymerizable compound, a film made of a polymerizable material containing only one type of polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization.
After the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film, the boundary of the region is continuously directed toward the unpolymerized region at such a speed that the liquid crystalline compound existing in the film is oriented. It is the method characterized by obtaining an orientation film by moving it automatically.
このような重合性材料は、その材料中に、重合性化合物としては、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみを含有するものである。このように、本発明においては、重合性化合物としては1種の化合物のみを用いた重合性材料からなる膜を利用しながらも、大面積に十分に一様な配向が形成された配向性フィルムを得ることを可能とする。 Such a polymerizable material contains only one polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization as a polymerizable compound. As described above, in the present invention, an oriented film in which a sufficiently uniform orientation is formed in a large area while utilizing a film made of a polymerizable material using only one kind of compound as the polymerizable compound. Makes it possible to obtain
このような重合性化合物としては、1以上(より好ましくは1〜6)の重合性官能基を有するものが好ましい。このような重合性官能基の数が前記下限未満では、重合しないため、重合性化合物(モノマー)の濃度変化に由来して生じる化合物の拡散を利用した配向により、配向性フィルムを形成することが困難となる。また、このような重合性官能基の数が前記上限を超えると化合物の拡散よりも重合が速く進みすぎるため、拡散に伴う配向を形成することが困難となる傾向にある。 As such a polymerizable compound, those having one or more (more preferably 1 to 6) polymerizable functional groups are preferable. If the number of such polymerizable functional groups is less than the lower limit, polymerization does not occur, and thus an orientation film can be formed by orientation utilizing diffusion of a compound resulting from a change in the concentration of the polymerizable compound (monomer). It becomes difficult. Further, if the number of such polymerizable functional groups exceeds the upper limit, the polymerization proceeds faster than the diffusion of the compound, so that it tends to be difficult to form an orientation associated with the diffusion.
また、このような重合性官能基としては、特に制限されず、公知のものを適宜利用することができ、例えば、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタン基、エポキシ基、シンナモイル基、カルコン基、クマリン基等が挙げられ、中でも、化合物の合成の容易さ、取り扱い性等の観点から、ビニルエーテル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタン基、エポキシ基、シンナモイル基、カルコン基が好ましく、アクリル基、メタクリル基、オキセタン基、エポキシ基がより好ましい。 In addition, such a polymerizable functional group is not particularly limited, and a known functional group can be appropriately used. For example, a vinyl group, an allyl group, a vinyl ether group, an acrylic group, a methacryl group, an oxetane group, an epoxy group. , Cinnamoyl group, chalcone group, coumarin group and the like. Among them, vinyl ether group, acryl group, methacryl group, oxetane group, epoxy group, cinnamoyl group, chalcone group from the viewpoint of ease of synthesis of compound, handling property, etc. Are preferable, and an acrylic group, a methacryl group, an oxetane group, and an epoxy group are more preferable.
さらに、本発明においては、液晶が持つ自己組織化能力によって配向を増幅させるという観点から、重合性化合物は、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す化合物である必要がある(少なくとも重合後の膜中に存在する重合性化合物に由来する成分(重合性化合物そのもの、重合性化合物の重合物)が液晶性を示す必要がある)。なお、ここにいう「重合後に液晶性を示す化合物」とは、前記重合性化合物を重合させた場合に得られる化合物が液晶性を示すものであることをいう(重合性化合物の単独重合体(ポリマー)が液晶性を示す化合物であることをいう)。また、ここにいう「液晶性を示す化合物」としては、所定の温度範囲で液晶性を示すような化合物(いわゆるサーモトロピック液晶化合物)であることが好ましい。なお、このようなサーモトロピック液晶化合物としては、昇温及び降温を行った場合に液晶相の挙動を確認した場合に、昇温過程及び降温過程の両方で液晶性を示すエナンチオトロピック液晶化合物であっても、昇温過程及び降温過程のうちの一方の過程においてのみ液晶性を示すモノトロピック液晶化合物であってもよい。なお、本発明においては、重合前の前記重合性化合物(モノマー)及び前記重合性化合物を重合することにより得られる化合物(重合体:ポリマー)のうちの少なくとも1種を液晶性を示す化合物(液晶性を有する化合物)とすることにより、重合の開始により、膜中において化合物(モノマー及び/又はポリマー)の拡散が励起されると、前記液晶性を示す化合物にずり応力(せん断応力)を加えることが可能となり、これにより、一旦、前記液晶性を有する化合物の配向が始まると、液晶が持つ自己組織化能力によって配向が増幅されるため効率よく配向を形成することが可能である。 Furthermore, in the present invention, from the viewpoint of amplifying the alignment by the self-organization ability of the liquid crystal, the polymerizable compound needs to be a compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization (at least after polymerization). The component derived from the polymerizable compound present in the film (the polymerizable compound itself, a polymer of the polymerizable compound) needs to exhibit liquid crystallinity). As used herein, “a compound exhibiting liquid crystallinity after polymerization” means that a compound obtained by polymerizing the polymerizable compound exhibits liquid crystallinity (a homopolymer of a polymerizable compound ( Polymer) is a compound exhibiting liquid crystallinity). Further, the “compound exhibiting liquid crystallinity” mentioned here is preferably a compound exhibiting liquid crystallinity in a predetermined temperature range (so-called thermotropic liquid crystal compound). Note that such a thermotropic liquid crystal compound is an enantiotropic liquid crystal compound that exhibits liquid crystallinity in both the temperature rising process and the temperature lowering process when the behavior of the liquid crystal phase is confirmed when the temperature is raised and lowered. Alternatively, it may be a monotropic liquid crystal compound exhibiting liquid crystallinity only in one of the temperature rising process and the temperature falling process. In the present invention, at least one of the polymerizable compound (monomer) before polymerization and the compound (polymer: polymer) obtained by polymerizing the polymerizable compound is a compound exhibiting liquid crystallinity (liquid crystal If the diffusion of the compound (monomer and / or polymer) in the film is excited by the start of polymerization, a shear stress is applied to the compound exhibiting liquid crystallinity. Thus, once the alignment of the compound having liquid crystallinity is started, the alignment is amplified by the self-organizing ability of the liquid crystal, so that the alignment can be formed efficiently.
また、前記重合性化合物としては、下記一般式(1):
Z1p−M1−L1−(M2−L2)q−M3−Z2r (1)
[式中、Z1及びZ2はそれぞれ独立して、水素原子;ハロゲン原子(より好ましくはF、Cl、Br);CN;NO2;OCF3;炭素数1から18の直鎖又は分岐したアルキル基{なお、前記アルキル基は、前記アルキル基のうち、1個または複数の炭素が連続して結合することのない酸素原子、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CONR1−、−NR1CO−、−OCO−NR1−、又は−NR1COO−に置換されていても良い(式中:R1は水素原子、または炭素数1から6のアルキル基を表す。)。};炭素数1から18のアルコキシ基;及び、式:−L3−S1−F1
{式中:F1は下記式(F−1)から(F−20):
Moreover, as said polymeric compound, following General formula (1):
Z 1 p-M 1 -L 1 - (M 2 -L 2) q-M 3 -Z 2 r (1)
[Wherein, Z 1 and Z 2 are each independently a hydrogen atom; a halogen atom (more preferably F, Cl, Br); CN; NO 2 ; OCF 3 ; a linear or branched group having 1 to 18 carbon atoms. Alkyl group {in addition, the alkyl group is an oxygen atom, —COO—, —OCO—, —OCOO—, —CONR 1 —, in which one or a plurality of carbons are not continuously bonded. , —NR 1 CO—, —OCO—NR 1 —, or —NR 1 COO— may be substituted (wherein R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). . }; Alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms; and the formula: -L 3 -S 1 -F 1
{In the formula: F 1 represents the following formulas (F-1) to (F-20):
(式中、R2は水素原子、または炭素数1から6のアルキル基を表す。)、
で表わされる基のいずれかを表し、
S1は、単結合、炭素数1から18の直鎖または分岐したアルキレン基(なお、前記アルキレン基は、前記アルキレン基のうち、1個又は複数の炭素が、連続して結合することのない酸素原子、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CONR3−、−NR3CO−、−OCO−NR3−、または−NR3COO−に置換されていても良い(式中、R3は水素原子、または炭素数1から6のアルキル基を表す。)。)のうちのいずれかであり、
L3は、単結合、−O−、−S−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−CH2−CH2―、−CF2−CF2−、―COO−、−OCO−、−OCOO−、−CONR4−、−NR4CO−、−OCO−NR4−、−NR4COO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、または−C≡C−を表す(式中、R4は水素原子、または炭素数1から6のアルキル基を表す。)。}
で表わされる基のうちのいずれかを示し、
L1、L2は、それぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−OCH2−、−CH2O−、−CO−、−CH2−CH2―、−CF2−CF2−、―COO−、−OCO−、−CONR4−、−NR4CO−、−OCO−NR4−、−NR4COO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、または−C≡C−を表し(式中、R4は水素原子、または炭素数1から6のアルキル基を表す)、
M1およびM3は、それぞれ独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,6−ジイル基、1,3,4−ベンゼントルイル基、1,3,5−ベンゼントルイル基、1,3,4,5−ベンゼンテトライル基を表し、M2は、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−1,4−ジイル基または1,3−ジオキサン−2,6−ジイル基を表し、
M1、M2およびM3として選択される基に含まれる水素原子は、それぞれ独立してアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基で置換されていてもよく、
pおよびrはそれぞれ独立に1、2、または3を表し、
qは0、1、または2を表し、
Z1および/またはZ2が複数の場合は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
で表わされる化合物が好ましい。
(Wherein R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms),
Any one of the groups represented by
S 1 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms (in the alkylene group, one or a plurality of carbons in the alkylene group are not continuously bonded). oxygen atom, -COO -, - OCO -, - OCOO -, - CONR 3 -, - NR 3 CO -, - OCO-NR 3 -, or -NR 3 may be substituted with COO- (wherein, R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)).
L 3 represents a single bond, -O -, - S -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - CO -, - CH 2 -CH 2 -, - CF 2 -CF 2 -, - COO-, -OCO -, - OCOO -, - CONR 4 -, - NR 4 CO -, - OCO-NR 4 -, - NR 4 COO -, - CH = CH -, - CF = CF -, - CH = CH-COO -, -OCO-CH = CH-, or -C≡C- (wherein, R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). }
Any one of the groups represented by
L 1, L 2 are each independently a single bond, -O -, - S -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - CO -, - CH 2 -CH 2 -, - CF 2 -CF 2 -, - COO -, - OCO -, - CONR 4 -, - NR 4 CO -, - OCO-NR 4 -, - NR 4 COO -, - CH = CH -, - CF = CF -, - CH = CH—COO—, —OCO—CH═CH—, or —C≡C— (wherein R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms),
M 1 and M 3 are each independently 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, naphthalene-2,6. -Diyl group, naphthalene-1,4-diyl group, 1,3-dioxane-2,6-diyl group, 1,3,4-benzenetoluyl group, 1,3,5-benzenetoluyl group, 1,3,3 4,5-benzenetetrayl group, M 2 is 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, pyridine-2,5-diyl group, pyrimidine-2,5-diyl group, naphthalene- Represents a 2,6-diyl group, a naphthalene-1,4-diyl group or a 1,3-dioxane-2,6-diyl group;
The hydrogen atoms contained in the groups selected as M 1 , M 2 and M 3 may each independently be substituted with an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkoxy group, a halogen group, a cyano group or a nitro group. ,
p and r each independently represent 1, 2, or 3;
q represents 0, 1, or 2;
When there are a plurality of Z 1 and / or Z 2 , they may be the same or different. ]
The compound represented by these is preferable.
なお、前記重合性化合物としては、重合前及び/又は重合後において液晶性を示すものであればよいため、前記一般式(1)で表わされる化合物以外のものであっても、重合前及び/又は重合後において液晶性を示すものであれば好適に利用することができる。このような一般式(1)で表わされる化合物以外に使用可能な化合物としては、例えば、一般式(1)で表わされる構造以外の構造を有し、且つ、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタン基、エポキシ基、シンナモイル基、カルコン基、クマリン基等の官能基を有する化合物を適宜使用することができる。このような重合性化合物として利用可能な成分(例えば、重合前及び/又は重合後において液晶性を示す各種熱重合化合物や光重合化合物)は、市販されているものも多く、それらを適宜使用してもよい。 The polymerizable compound is not particularly limited as long as it exhibits liquid crystallinity before and / or after polymerization, and therefore, other than the compound represented by the general formula (1), Alternatively, any material that exhibits liquid crystallinity after polymerization can be suitably used. Examples of compounds that can be used other than the compound represented by the general formula (1) include a structure other than the structure represented by the general formula (1), and a vinyl group, an allyl group, a vinyl ether group, A compound having a functional group such as an acryl group, a methacryl group, an oxetane group, an epoxy group, a cinnamoyl group, a chalcone group, or a coumarin group can be appropriately used. Many of the components that can be used as such a polymerizable compound (for example, various thermal polymerization compounds and photopolymerization compounds exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization) are commercially available, and these are used appropriately. May be.
また、前記重合性材料に含有させる前記重合性化合物としては、重合時に重合領域と未重合領域の境界の位置の制御が容易であり、より効率よく所望の配向性を有するフィルムを形成することが可能となって、作業効率をより向上させることが可能であることから、光重合性の化合物を用いることが好ましい。すなわち、本発明においては、前記重合性化合物を光重合性の化合物とし、前記重合性材料の重合を光重合により行うことが好ましい。なお、ここで言う光重合性の化合物とは、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基、アクリル基、メタクリル基、オキセタン基、エポキシ基のように、光開始剤の存在により官能基が反応する化合物でもよいし、光開始剤がなくとも官能基が光により反応する化合物でもよい。光開始剤がなくても官能基が反応する光重合性化合物の例としては、シンナモイル基やカルコン基、クマリン基のような光2量化反応が可能な官能基を有する化合物等を例示することができる。 Moreover, as the polymerizable compound to be contained in the polymerizable material, it is easy to control the position of the boundary between the polymerized region and the unpolymerized region at the time of polymerization, and it is possible to form a film having a desired orientation more efficiently. Since it becomes possible and working efficiency can be further improved, it is preferable to use a photopolymerizable compound. That is, in the present invention, it is preferable that the polymerizable compound is a photopolymerizable compound and the polymerizable material is polymerized by photopolymerization. In addition, the photopolymerizable compound mentioned here is a compound in which a functional group reacts due to the presence of a photoinitiator such as vinyl group, allyl group, vinyl ether group, acrylic group, methacryl group, oxetane group, and epoxy group. Alternatively, a compound in which a functional group reacts with light without a photoinitiator may be used. Examples of photopolymerizable compounds that react with functional groups without a photoinitiator include compounds having functional groups capable of photodimerization such as cinnamoyl groups, chalcone groups, and coumarin groups. it can.
また、前記重合性化合物としては、より効率よく重合を進行させることが可能なモノマーであるといった観点や、より効率よく配向性フィルムを形成することが可能となるという観点から、前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1及びZ2がいずれも−L3−S1−F1で表わされる基であり(なお、Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、合成の容易さの観点からは、同一の基であることが好ましい。)、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が単結合若しくは炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3が単結合、エーテル基(−O−)、エステル基(−COO−、−OCO−)及びカーボネート基(−OCOO−)のうちのいずれか(より好ましくはエーテル基)であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及び−COO−のうちのいずれか(より好ましくは単結合)であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物C11、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1及びZ2がいずれも−L3−S1−F1で表わされる基であり(なお、Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、合成の容易さの観点からは、同一の基であることが好ましい。)、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が単結合若しくは炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3が単結合、エーテル基、エステル基及びカーボネート基のうちのいずれか(より好ましくはエーテル基)であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、M2が1,4−フェニレン基であり、L2が−OCO−であり、qが1であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物C12、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1およびZ2がいずれも−L3−S1−F1で表わされる基であり(なお、Z1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、合成の容易さの観点からは、同一の基であることが好ましい。)、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2若しくは3である。)で表わされる基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及びエステル基のいずれか(より好ましくは単結合)であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1である化合物C13、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1が−L3−S1−F1で表わされ、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が単結合であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物C14、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1が−L3−S1−F1で表わされ、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物C15、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1が−L3−S1−F1で表わされ、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2若しくは3である。)で表わされる基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物C16、及び、
前記一般式(1)で表される化合物であって、式中のZ1が−L3−S1−F1で表わされ、F1がアクリル基若しくはメタクリル基であり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種(より好ましくはシアノ基)であり、且つ、rが1である化合物C17、
がより好ましい。
Moreover, as said polymeric compound, from a viewpoint that it is a monomer which can advance superposition | polymerization more efficiently, and a viewpoint that it becomes possible to form an orientation film more efficiently, the said General formula (1) In which Z 1 and Z 2 are both groups represented by -L 3 -S 1 -F 1 (wherein Z 1 and Z 2 may be the same) They may be different and are preferably the same group from the viewpoint of ease of synthesis.), F 1 is an acryl group or a methacryl group, and S 1 is a single bond or a straight chain having 1 to 12 carbon atoms. A chain alkylene group, and L 3 is a single bond, an ether group (—O—), an ester group (—COO—, —OCO—) or a carbonate group (—OCOO—) (more preferably an ether group). ) And There is 1, a M 1 is 1,4-phenylene group, a one of L 1 is a single bond and -COO- (more preferably a single bond), q is 0, the M 3 A compound C11 which is a 1,4-phenylene group and r is 1;
The compound represented by the general formula (1), wherein Z 1 and Z 2 are both groups represented by -L 3 -S 1 -F 1 (wherein Z 1 and Z 2 are They may be the same or different, and are preferably the same group from the viewpoint of ease of synthesis.), F 1 is an acrylic group or a methacryl group, and S 1 is a single bond or a carbon number. 1 to 12 linear alkylene groups, L 3 is any one of a single bond, an ether group, an ester group and a carbonate group (more preferably an ether group), p is 1, and M 1 is 1 , 4-phenylene group, L 1 is —COO—, M 2 is 1,4-phenylene group, L 2 is —OCO—, q is 1, M 3 is 1,4 A compound C12 which is a -phenylene group and r is 1;
The compound represented by the general formula (1), wherein both Z 1 and Z 2 are groups represented by -L 3 -S 1 -F 1 (wherein Z 1 and Z 2 are They may be the same or different, and are preferably the same group from the viewpoint of ease of synthesis.), F 1 is an acrylic group or a methacryl group, and S 1 is represented by the formula: (CH 2 CH 2 O) z (z is 2 or 3), L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, and L 1 Is a single bond or an ester group (more preferably a single bond), q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, and r is 1, Compound C13,
A compound represented by the general formula (1), wherein Z 1 is represented by -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is an acrylic group or a methacryl group, and S 1 is a single group. A bond, L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, q is 0, and M 3 is 1,4. A phenylene group, and Z 2 is selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (more preferably A cyano group) and r is 1, a compound C14,
A compound represented by the general formula (1), wherein Z 1 is represented by -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is an acryl group or a methacryl group, and S 1 is carbon. A linear alkylene group of 1 to 12, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, and q is 0 Yes, M 3 is a 1,4-phenylene group, and Z 2 is selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms A compound C15 in which r is 1 (more preferably a cyano group) and r is 1;
A compound represented by the general formula (1), wherein Z 1 is represented by -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is an acrylic group or a methacryl group, and S 1 is represented by the formula : (CH 2 CH 2 O) z (z is 2 or 3), L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group. Yes, L 1 is a single bond, q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, or an alkyl having 1 to 12 carbon atoms. A compound C16 selected from the group consisting of a group and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (more preferably a cyano group), and r is 1, and
A compound represented by the general formula (1), wherein Z 1 is represented by -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is an acryl group or a methacryl group, and S 1 is carbon. A linear alkylene group of 1 to 12, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is —COO—, and q is 0 M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. Compound C17, which is one selected (more preferably a cyano group) and r is 1.
Is more preferable.
また、このような化合物C11〜17としては、4,4’−ビス(8−(メタ)アクリロイルオキシ−3,6−ジオキサオクチル−1−オキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(9−(メタ)アクリロイルオキシ)ノニルオキシビフェニル、4,4’−ビス(6−(メタ)アクリロイルオキシ)ヘキシロキシビフェニル、1,4−ビス(6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシロキシ)メチルヒドロキノン、4−(6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル、4−(9−(メタ)アクリロイルオキシノニルオキシ)−4’−シアノビフェニル、4−(5−(メタ)アクリロイルオキシ−3−オキサペンチル−1−オキシ)−4‘−シアノビフェニル、4−(8−(メタ)アクリロイルオキシ−3,6−ジオキサオクチル−1−オキシ)−4’−シアノビフェニル、4−シアノフェニル−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)ベンゾエートが好適なものとして挙げられる。 Examples of such compounds C11-17 include 4,4′-bis (8- (meth) acryloyloxy-3,6-dioxaoctyl-1-oxy) biphenyl, 4,4′-bis (9- (Meth) acryloyloxy) nonyloxybiphenyl, 4,4′-bis (6- (meth) acryloyloxy) hexyloxybiphenyl, 1,4-bis (6- (meth) acryloyloxyhexyloxy) methylhydroquinone, 4- (6- (meth) acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl, 4- (9- (meth) acryloyloxynonyloxy) -4′-cyanobiphenyl, 4- (5- (meth) acryloyloxy-3 -Oxapentyl-1-oxy) -4'-cyanobiphenyl, 4- (8- (meth) acryloyloxy-3,6-dioxao Chill-1-oxy) -4'-cyanobiphenyl, 4-cyanophenyl-4- (2-acryloyloxy ethoxy) benzoate are mentioned as preferred.
さらに、このような重合性材料は、その材料中に重合性化合物としては1種の化合物のみ(重合前及び/又は重合後において液晶性を示す重合性化合物を1種のみ)含有するものである。このような重合性材料においては、重合性化合物とともに、重合性を示す化合物以外の他の成分(重合性を示さない化合物)を本発明の効果を損なわない範囲において、適宜含有させてもよい。このような重合性材料に含有させることが可能な他の成分(重合性を示さない化合物)としては、各種溶媒、光重合開始剤、粘度調整剤、可塑剤、重合禁止剤、界面活性剤などを挙げることができる。なお、このように重合性材料中に他の成分(各種添加剤等)を含有させる場合において、前記重合性材料中の前記重合性材料の含有量はモル比で70モル%以上(より好ましくは80モル%以上)であることが好ましい。このような重合性材料の含有量が前記下限未満では、重合後の膜中の液晶性を示す化合物の量が低下し、配向を形成することが困難となる傾向にある。 Further, such a polymerizable material contains only one type of compound as the polymerizable compound (only one type of polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization). . In such a polymerizable material, in addition to the polymerizable compound, other components other than the compound exhibiting the polymerizable property (compound not exhibiting the polymerizable property) may be appropriately contained within a range not impairing the effects of the present invention. Other components (compounds that do not exhibit polymerizability) that can be contained in such a polymerizable material include various solvents, photopolymerization initiators, viscosity modifiers, plasticizers, polymerization inhibitors, surfactants, and the like. Can be mentioned. In addition, when other components (such as various additives) are contained in the polymerizable material as described above, the content of the polymerizable material in the polymerizable material is 70 mol% or more (more preferably). 80 mol% or more). When the content of the polymerizable material is less than the lower limit, the amount of the compound exhibiting liquid crystallinity in the polymerized film tends to be lowered, and it tends to be difficult to form an alignment.
また、前記重合性材料中の前記重合性化合物を光重合させる場合には、より効率よく重合を進行せしめることが可能となることから、前記重合性化合物とともに光重合開始剤を用いることが好ましい。このような光重合開始剤としては特に制限されず、公知のものを適宜利用することができ、市販のもの(例えば、BASF社製の商品名「イルガキュア651」等)を用いてもよい。また、このような光重合開始剤を用いる場合においては、その使用量は用いる重合性材料中の重合性化合物の種類や光の吸収波長、等に応じて適宜設計することができ、例えば、重合性材料中の全化合物に対して0.1〜10モル%としてもよい。なお、このような光重合開始剤の含有比率が前記下限未満では光重合開始剤を用いる効果が十分に得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると液晶性を低下させる傾向にあり、これにより良好な配向が効率よく得られなくなる傾向にある。 In addition, when the polymerizable compound in the polymerizable material is photopolymerized, it is preferable to use a photopolymerization initiator together with the polymerizable compound because the polymerization can proceed more efficiently. Such a photopolymerization initiator is not particularly limited, and known ones can be used as appropriate, and commercially available products (for example, trade name “Irgacure 651” manufactured by BASF) may be used. Further, in the case of using such a photopolymerization initiator, the amount used can be appropriately designed according to the type of polymerizable compound in the polymerizable material to be used, the light absorption wavelength, etc. It is good also as 0.1-10 mol% with respect to all the compounds in an electroconductive material. In addition, when the content ratio of such a photopolymerization initiator is less than the lower limit, the effect of using the photopolymerization initiator tends to be insufficient, and on the other hand, when the upper limit is exceeded, liquid crystallinity tends to be reduced, As a result, good orientation tends not to be obtained efficiently.
また、このような重合性材料からなる膜の形態(厚み等を含む大きさ)は、特に制限されず、目的の設計に応じて適宜その形態を変更することができ、例えば、厚みを0.1〜200μmとしてもよい。また、このような重合性材料からなる膜としては、基板上に前記重合性材料を塗布することにより得られる塗膜であってもよく、いわゆるセル中に重合性材料を導入してセルにより重合性材料を膜状としたものであってもよく、その膜の形成方法やその製造時の基板の使用の有無等も特に制限されず、公知の方法を適宜利用でき、その条件等は重合性材料中の重合性化合物の種類、重合の方式(光重合や熱重合)、最終製品の用途等に応じて適宜選択することができる。更に、前記重合性材料からなる膜を基板上やセル中に製造する場合において、用いる基板等は水平なものではなくてもよい。 Moreover, the form (size including thickness etc.) of such a polymerizable material is not particularly limited, and the form can be appropriately changed according to the target design. It is good also as 1-200 micrometers. In addition, the film made of such a polymerizable material may be a coating film obtained by applying the polymerizable material on a substrate, and the polymerizable material is introduced into a so-called cell and polymerized by the cell. The material may be in the form of a film, and the formation method of the film and the presence or absence of use of the substrate during the production are not particularly limited, and known methods can be used as appropriate, and the conditions and the like are polymerizable. It can be appropriately selected according to the kind of the polymerizable compound in the material, the polymerization method (photopolymerization or thermal polymerization), the use of the final product, and the like. Furthermore, when manufacturing the film | membrane which consists of said polymeric material on a board | substrate or in a cell, the board | substrate etc. to be used may not be horizontal.
また、このような重合性材料からなる膜としては、膜の形状や均一性を十分に維持しつつ配向性フィルムを形成するという観点から、2枚の基板の間に重合性材料の膜を配置して基板により膜を支持すること(例えば2枚の基板を含むセルを利用してセル中に膜を配置する等)や、1枚の基板上に前記重合性材料からなる膜を形成し、もう一方の面は気相界面としたものが好ましい。また、このような基板やセルの材料は特に制限されず、公知の材料(例えばガラスやプラスチック等)を適宜利用することができる。また、重合を光重合により行う場合において、前記膜の光の入射面側に基板が接触しているような場合には、その基板を介して光を入射させる必要があることから、該基板は少なくとも光重合に使用される波長の光を透過可能な材料からなるものとすることが好ましい。 In addition, as a film made of such a polymerizable material, a film of the polymerizable material is disposed between the two substrates from the viewpoint of forming an orientation film while sufficiently maintaining the shape and uniformity of the film. The film is supported by the substrate (for example, a film is disposed in the cell using a cell including two substrates), or the film made of the polymerizable material is formed on one substrate, The other surface is preferably a gas phase interface. Moreover, the material of such a substrate or cell is not particularly limited, and a known material (for example, glass or plastic) can be appropriately used. Further, in the case where the polymerization is performed by photopolymerization, in the case where the substrate is in contact with the light incident surface side of the film, it is necessary to make light incident through the substrate. It is preferable to be made of a material that can transmit at least light having a wavelength used for photopolymerization.
さらに、本発明においては、このような重合性材料からなる膜を用いて、該膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始する。なお、ここにいう「膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始する」には、例えば、当初より膜の一部分を重合を開始させるための領域として設定し、その領域から重合を開始する場合(例えば、光重合の場合に、予め光源からの光が照射される部分(露光部)に膜の一部が存在するような状態にし、その膜の露光部から前記重合性材料の重合を開始するような場合)の他、重合するための領域を徐々に形成させながら膜の一部の領域から重合を開始する場合(例えば、フォトマスクを用いる光重合の場合に、前記マスクで膜の全体を覆い、前記マスクで遮光されている部分に膜が全て入るような状態とした後、光の照射の際に膜を光の照射領域に徐々に露出させていき、膜の露光されている部分(膜の一部の領域)から重合を開始するような場合:なお、この場合、光の照射領域に前記液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記膜を導入(露出)させることが好ましい。)を含む。 Furthermore, in the present invention, polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film using a film made of such a polymerizable material. In addition, in the “starting the polymerization of the polymerizable material from a partial region of the film” mentioned here, for example, a part of the film is set as a region for starting the polymerization from the beginning, and the polymerization is started from the region. In the case of starting (for example, in the case of photopolymerization, a part of the film is previously present in a part (exposed part) irradiated with light from the light source, and the polymerizable material is exposed from the exposed part of the film. In the case of starting polymerization from a partial region of the film while gradually forming a region for polymerization (for example, in the case of photopolymerization using a photomask), After covering the entire film and putting it in a state where all the film enters the part shielded from light by the mask, the film is gradually exposed to the light irradiation region during light irradiation, and the film is exposed. Polymerization starts from the part of the film (part of the film) If such: It should be noted that including this case, introducing the film at a rate such that the compound in the irradiated region of the light indicating the liquid crystal is oriented (exposure) is to be preferred)..
このように、前記重合性材料からなる膜を一部の領域から重合する方法としては特に制限されるものではなく、公知の方法を適宜採用することができる。このような膜の一部の領域から重合を開始する方法としては、例えば、一部の領域に光(X線、電子線、紫外線、可視光線、赤外線(熱線)等)を照射して、その照射領域から重合を開始する光重合による方法や、一部の領域から加熱を開始して、その加熱領域から重合を開始する熱重合による方法等が挙げられる。このような重合の方法としては、重合させる領域の制御がより容易であるという観点や、取り扱いの容易さ、照射する光の照射強度や照射エネルギーの設定や管理の容易さの観点から、一部の領域に光を照射する光重合による方法を採用することが好ましい。なお、このような光重合において、光重合の対象物である膜をセル等で支持している場合において、光照射面側の基板等が透明でない場合には電子線を用いることで光重合することが可能であり、電子線の利用は基板が透明でない場合に有用である。 Thus, the method for polymerizing the film made of the polymerizable material from a partial region is not particularly limited, and a known method can be appropriately employed. As a method for starting polymerization from a partial region of such a film, for example, light (X-ray, electron beam, ultraviolet ray, visible light, infrared ray (heat ray), etc.) is irradiated on a partial region, Examples thereof include a photopolymerization method in which polymerization is started from an irradiation region, and a thermal polymerization method in which heating is started from a partial region and polymerization is started from the heating region. As such a polymerization method, in part from the viewpoint of easier control of the region to be polymerized, ease of handling, ease of setting and management of irradiation intensity and irradiation energy of light to be irradiated. It is preferable to employ a photopolymerization method in which light is irradiated to the region. In such photopolymerization, when the film that is the object of photopolymerization is supported by a cell or the like, if the substrate on the light irradiation surface side is not transparent, photopolymerization is performed by using an electron beam. And the use of electron beams is useful when the substrate is not transparent.
さらに、前記重合性材料の重合方法として光重合を採用する場合には、より効率よく重合反応を進行させることが可能となることから、紫外線又は可視光を利用することが好ましい。このような光を照射するための光源としては特に制限されず、光重合に利用可能な公知の光源を適宜利用することができ、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、LEDランプ等を利用してもよい。 Furthermore, when photopolymerization is employed as the polymerization method of the polymerizable material, it is preferable to use ultraviolet rays or visible light because the polymerization reaction can proceed more efficiently. A light source for irradiating such light is not particularly limited, and a known light source that can be used for photopolymerization can be used as appropriate. A lamp or the like may be used.
また、このような光重合の際に利用する光の照射波長としては特に限定は無く、化合物の吸収スペクトルと、光開始剤の推奨使用波長等を勘案して決定すればよい。また、例えば、重合性材料からなる膜が基板上に形成され、膜の一方の界面が周囲の雰囲気ガスに接触するような状態において重合を行う場合において、アクリル基やメタクリル基を含む化合物を用いてラジカル反応を利用する場合には、酸素が存在すると酸素阻害により重合が進み難い等といった観点から、窒素等の不活性ガス雰囲気下で重合を行うことが好ましい。オキセタン基やエポキシ基のようにカチオン反応を用いた酸素阻害の影響のない重合性官能基の場合には、特に不活性雰囲気下で重合を行う必要はなく、大気中で重合を行ってよい。一方、セルなどを用いて重合性材料からなる膜が、雰囲気ガスと接触しないような状態にある場合には、大気中において重合を開始してもよい。このように、本発明においては、重合性材料からなる膜が雰囲気ガスと接触する状態(膜の界面が気相と接触する状態)で重合を行ってもよく、重合性材料からなる膜が雰囲気ガスと接触しないような状態(膜の界面がセルの壁面(固相)と接触する状態)で重合を行ってもよい。 Moreover, there is no limitation in particular as the irradiation wavelength of the light utilized in such photopolymerization, What is necessary is just to consider and consider the absorption spectrum of a compound, the recommended use wavelength of a photoinitiator, etc. In addition, for example, when polymerization is performed in a state where a film made of a polymerizable material is formed on a substrate and one interface of the film is in contact with the surrounding atmospheric gas, a compound containing an acrylic group or a methacryl group is used. When a radical reaction is used, it is preferable to carry out the polymerization in an inert gas atmosphere such as nitrogen from the viewpoint that, when oxygen is present, it is difficult for the polymerization to proceed due to oxygen inhibition. In the case of a polymerizable functional group having no influence of oxygen inhibition using a cation reaction such as an oxetane group or an epoxy group, it is not necessary to perform polymerization in an inert atmosphere, and the polymerization may be performed in the air. On the other hand, when a film made of a polymerizable material using a cell or the like is not in contact with the atmospheric gas, the polymerization may be started in the air. Thus, in the present invention, the polymerization may be performed in a state where the film made of the polymerizable material is in contact with the atmospheric gas (the state where the interface of the film is in contact with the gas phase), and the film made of the polymerizable material is in the atmosphere. The polymerization may be performed in a state where it does not come into contact with the gas (a state where the interface of the film is in contact with the wall surface (solid phase) of the cell).
また、重合性材料の重合方法として光重合を採用する場合、加熱条件下で光照射を実施してもよく、その加熱温度は、使用する重合性材料の種類、重合反応の種類、液晶性、重合性材料の粘度、加熱の容易さ等を勘案して適宜選択することができるが、通常は室温(25℃程度)〜300℃程度とすることが好ましい。このような加熱温度が前記下限未満では重合性材料もしくはその中の1成分が結晶化するなどにより、重合反応や配向膜の形成を効率よく進行させることが困難となったり、重合性材料の粘度が高くなることによって、重合反応の速度が遅くなる等といった問題が生じる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、重合性化合物に光を照射する前に熱によって膜全体の重合が進行してしまい、配向性フィルムが得られなくなったり、空気中で反応を行う場合に重合性化合物が分解される可能性が高くなり、安定して配向性フィルムを得ることが困難となる傾向にある。 In addition, when photopolymerization is employed as a polymerization method for the polymerizable material, light irradiation may be performed under heating conditions, and the heating temperature is determined depending on the type of polymerizable material used, the type of polymerization reaction, the liquid crystallinity, Although it can select suitably considering the viscosity of a polymeric material, the ease of a heating, etc., Usually, it is preferable to set it as room temperature (about 25 degreeC)-about 300 degreeC. If the heating temperature is less than the lower limit, it may be difficult to efficiently advance the polymerization reaction or the formation of the alignment film due to crystallization of the polymerizable material or one of the components, or the viscosity of the polymerizable material. However, when the upper limit is exceeded, polymerization of the entire film proceeds by heat before irradiating the polymerizable compound with light. Therefore, the orientation film cannot be obtained, or when the reaction is performed in the air, the possibility that the polymerizable compound is decomposed increases and it becomes difficult to stably obtain the orientation film.
また、このような光重合の際には、0.1μW/cm2〜30mW/cm2の強度で光を照射することが好ましく、0.5μW/cm2〜10mW/cm2の強度で光を照射することがより好ましい。このような光の照度が前記下限未満では反応速度が遅くなるため、前記境界の移速度が遅くなり、生産性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合性化合物が拡散する速度よりも重合反応速度の方が速くなり過ぎることにより、化合物の拡散が十分に起こらず、配向性フィルムが得られなくなる傾向にある。 At the time of the photopolymerization, it is preferable to irradiate light at an intensity of 0.1μW / cm 2 ~30mW / cm 2 , the light intensity of 0.5μW / cm 2 ~10mW / cm 2 Irradiation is more preferable. If the illuminance of such light is less than the lower limit, the reaction rate is slow, so the transition speed of the boundary is slow, and the productivity tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the polymerizable compound diffuses. When the polymerization reaction rate is too high, the compound is not sufficiently diffused, and the orientation film tends to be not obtained.
さらに、このような光重合の際に、一部の領域から光を照射するための方法は特に制限されず、例えば、一部の領域のみに光を照射できるようにした光源を利用してもよく、あるいは、フォトマスクを利用して一部の領域から光を照射してもよいが、重合領域と未重合領域の制御がより容易となるため、フォトマスクを利用することが好ましい。 Furthermore, the method for irradiating light from a part of the region during such photopolymerization is not particularly limited. For example, a light source that can irradiate only part of the region can be used. Alternatively, light may be irradiated from a part of the region using a photomask, but it is preferable to use a photomask because the control of the polymerized region and the unpolymerized region becomes easier.
また、本発明においては、上述のようにして、前記重合性材料からなる膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後に、該膜中に存在する液晶性を示す化合物(重合前の前記重合性化合物(モノマー)及び/又は前記重合性化合物を重合後に得られる化合物(ポリマー)であって、液晶性を示す化合物)が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる。このようにして重合領域と未重合領域との境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、連続的に重合を行って、移動して行く境界の近傍の領域において、膜中の化合物(前記モノマー及び/又はポリマー)の物質の拡散現象を順次連続的に引き起こすことが可能となり、これにより配向領域を連続的に増大させて配向性フィルムを得ることが可能となる。なお、このように前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる際における重合条件は、前述の重合開始時の重合条件と同様の条件を採用すればよい。 In the present invention, as described above, after the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film made of the polymerizable material, the compound exhibiting liquid crystallinity existing in the film (polymerization) The previous polymerizable compound (monomer) and / or the compound (polymer) obtained after polymerization of the polymerizable compound, which is a compound exhibiting liquid crystallinity) is unpolymerized at the boundary of the region at such a rate that the liquid crystallinity is aligned. Move continuously towards the area. In this way, by continuously moving the boundary between the polymerized region and the unpolymerized region toward the unpolymerized region, the polymerization is continuously performed, and the region in the vicinity of the moving boundary is in the film. The diffusion phenomenon of the compound (the monomer and / or polymer) substance can be successively and continuously caused, whereby the orientation region can be continuously increased to obtain an orientation film. As the polymerization conditions for continuously moving the boundary of the region toward the unpolymerized region in this way, the same conditions as the polymerization conditions at the start of the polymerization described above may be employed.
ここで、前記境界を移動させる際の移動速度である「液晶性を示す化合物が配向するような速度」は、液晶性を示す化合物の種類、拡散移動する化合物の種類、重合して形成される化合物(重合物:ポリマー)の種類、重合性化合物の種類、重合時に採用する重合の条件(例えば光重合を採用する場合の光の照射条件等)等によっても、前記膜中の液晶性を示す化合物を配向させるために必要となる時間等が異なることから、一概に言えるようものではない。すなわち、本発明においては、重合領域と未重合領域とにおいて生じる化合物の濃度勾配に起因して、重合領域と未重合領域との境界の近傍において前記重合性材料中の化合物(主にモノマー及び/又はポリマー)の拡散移動(流れ)を引き起こし、前記重合性材料中に存在する液晶性を示す化合物に、一種のずり応力を付加して、前記境界の近傍において前記液晶性を示す化合物を配向させるため、「液晶性を示す化合物が配向するような速度」は、その液晶性を示す化合物の種類や拡散移動する化合物の種類等によって異なるものとなる。例えば、前記重合性化合物の重合速度が非常に速い場合、重合領域と未重合領域において膜中の化合物(モノマー及び/又はポリマー)の濃度勾配が急激に生じて、前記重合性化合物の重合領域への移動速度が非常に速いものとなる。このような場合には、前記境界の移動速度を比較的速くしても、前記重合性化合物の重合領域への移動に伴って生じるずり応力を、重合領域に存在する液晶性を示す化合物に十分に加えることができ、液晶性を示す化合物を十分に配向させることが可能となる。これに対して、例えば、前記重合性化合物の重合速度が遅く、重合領域と未重合領域において化合物の濃度勾配が穏やかに発生するような場合には、膜中の液晶性を示す化合物に十分にずり応力を付与するためには時間がかかるため、前記境界の移動速度を早くすると、前記境界の近傍において、十分に液晶性を示す化合物を配向させることが困難となる。このように、「液晶性を示す化合物が配向するような速度」は、液晶性を示す化合物の種類や拡散移動する化合物の種類、重合して形成される化合物(重合物)の種類、重合条件等に応じて適宜配向が生じるように決定すればよく、その速度の設定は適宜変更することができる。 Here, “the speed at which the compound exhibiting liquid crystallinity is oriented”, which is the moving speed when moving the boundary, is formed by polymerization, the type of compound exhibiting liquid crystallinity, the type of compound that diffuses and moves, and polymerization. The liquid crystallinity in the film is also exhibited depending on the type of compound (polymerized product: polymer), the type of polymerizable compound, the polymerization conditions employed during polymerization (eg, light irradiation conditions when photopolymerization is employed, etc.), etc. Since the time required to orient the compound is different, it cannot be generally stated. That is, in the present invention, due to the concentration gradient of the compound generated in the polymerized region and the unpolymerized region, the compound (mainly monomer and / or Or a polymer), causing a diffusion movement (flow) of the polymer, and applying a kind of shear stress to the compound exhibiting liquid crystallinity existing in the polymerizable material to align the compound exhibiting liquid crystallinity in the vicinity of the boundary. Therefore, the “speed at which a compound exhibiting liquid crystallinity is aligned” varies depending on the type of compound exhibiting liquid crystallinity, the type of compound that diffuses and moves, and the like. For example, when the polymerization rate of the polymerizable compound is very high, a concentration gradient of the compound (monomer and / or polymer) in the film suddenly occurs in the polymerized region and the unpolymerized region, leading to the polymerized region of the polymerizable compound. The moving speed of is very fast. In such a case, even if the moving speed of the boundary is relatively high, the shear stress generated by the movement of the polymerizable compound to the polymerization region is sufficient for the compound exhibiting liquid crystallinity existing in the polymerization region. It is possible to sufficiently align a compound exhibiting liquid crystallinity. On the other hand, for example, when the polymerization rate of the polymerizable compound is slow and a concentration gradient of the compound occurs gently in the polymerized region and the unpolymerized region, the compound exhibiting liquid crystallinity in the film is sufficient. Since it takes time to apply the shear stress, if the moving speed of the boundary is increased, it becomes difficult to orient a compound exhibiting sufficient liquid crystallinity in the vicinity of the boundary. Thus, “the speed at which a compound exhibiting liquid crystallinity is aligned” refers to the type of compound exhibiting liquid crystallinity, the type of compound that diffuses and moves, the type of compound formed by polymerization (polymerized product), and the polymerization conditions. It may be determined so that the orientation is appropriately generated according to the above, and the setting of the speed can be appropriately changed.
また、このような液晶性を示す化合物が配向するような速度(前記境界を移動させる移動速度)としては、1×10−7〜4×10−1m/sとすることが好ましく、1×10−6〜4×10−2m/sとすることがより好ましい。このような速度が前記下限未満では化合物の拡散よりも重合反応が早く進行するため、粘性が高くなることにより化合物の拡散移動が却って抑制されてしまい、液晶性を示す化合物にずり応力を十分に付与することができなくなり、広範囲を効率よく配向させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、速度が速くなり過ぎて、境界近傍において十分に化合物の拡散移動を行うことが困難となり、重合領域において配向を形成することが困難となる傾向にある。また、重合性材料として化合物C11〜17のうちの1種を利用する場合、前記重合性材料の重合に際して、0.1μW/cm2〜30mW/cm2の強度で照射する光重合法を採用する場合においては、前記液晶性を示す化合物が配向するような速度(前記境界を移動させる移動速度)は、配向性フィルムを効率よく形成することが可能であるという観点から、1×10−7〜4×10−1m/sに設定することが好ましい。 Moreover, it is preferable to set it as 1 * 10 < -7 > -4 * 10 < -1 > m / s as a speed | rate (moving speed which moves the said boundary) that such a compound which shows liquid crystallinity aligns, 1 *. It is more preferable to set it as 10 < -6 > -4 * 10 <-2 > m / s. When such a rate is less than the lower limit, the polymerization reaction proceeds faster than the diffusion of the compound, so that the diffusion transfer of the compound is suppressed by increasing the viscosity, and the shear stress is sufficiently applied to the compound exhibiting liquid crystallinity. Tends to become difficult to orient in a wide range, and on the other hand, if the upper limit is exceeded, the speed becomes too high, and the compound can sufficiently diffuse and move in the vicinity of the boundary. It becomes difficult and it tends to be difficult to form an orientation in the polymerization region. Also, when using the one of the compounds C11~17 as the polymerizable material, the polymerization of the polymerizable material, employing a photopolymerization method for irradiating an intensity of 0.1μW / cm 2 ~30mW / cm 2 In some cases, the speed at which the compound exhibiting liquid crystallinity is aligned (moving speed for moving the boundary) is 1 × 10 −7 to from the viewpoint that an alignment film can be efficiently formed. It is preferable to set to 4 × 10 −1 m / s.
また、前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる方法としては、特に制限されず、例えば、重合方法が熱重合である場合には、加熱領域を未重合の領域に連続的に移動させていくことが可能な方法を適宜採用すればよく、また、重合方法が光重合である場合には、光の照射領域を未照射の領域に連続的に移動させていくことが可能な方法を適宜採用すればよい。 In addition, the method of continuously moving the boundary of the region toward the unpolymerized region is not particularly limited. For example, when the polymerization method is thermal polymerization, the heating region is continuously connected to the unpolymerized region. It is only necessary to adopt a method that can be moved in an appropriate manner, and when the polymerization method is photopolymerization, the light irradiation region may be continuously moved to an unirradiated region. Any possible method may be adopted as appropriate.
また、このような領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる方法としては、境界の移動速度をより容易に制御でき、より効率よく配向領域を形成させることが可能であることから、前記重合性材料の重合を光重合により行い、且つ、前記境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させるために、光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させる方法を採用することが好ましい。また、光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させる方法としては、境界を移動させることが可能な方法であればよく特に制限されず、例えば、前記重合性材料からなる膜に対して、一部の領域のみに光を照射できるようにした光源自体を連続的に移動させるような方法や、前記光源を固定しつつ前記重合性材料の膜を連続的に移動させる方法、フォトマスクを利用し、フォトマスクを連続的に移動させる方法、更には、フォトマスクを利用し、フォトマスクを固定しつつ前記重合性材料の膜を連続的に移動させる方法を利用してもよい。 In addition, as a method of continuously moving the boundary of such a region toward an unpolymerized region, the moving speed of the boundary can be controlled more easily, and an alignment region can be formed more efficiently. From the above, in order to perform polymerization of the polymerizable material by photopolymerization, and to continuously move the boundary toward the unpolymerized region, the boundary of the light irradiation region is directed toward the unirradiated region of light. It is preferable to employ a method of continuous movement. Further, the method of continuously moving the boundary of the light irradiation region toward the non-irradiated region is not particularly limited as long as it is a method capable of moving the boundary. A method of continuously moving a light source itself that can irradiate light only to a part of a region made of a material, or a film of the polymerizable material continuously while fixing the light source A method of moving, a method of continuously moving a photomask using a photomask, and a method of continuously moving a film of the polymerizable material while fixing the photomask using a photomask May be.
また、このような光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させる方法の中でも、前記光重合の際にフォトマスクを利用して、前記フォトマスク及び/又は前記膜を連続的に移動させる方法(例えば、フォトマスクを利用し、そのフォトマスクを連続的に移動させる方法や、フォトマスクを利用し、そのフォトマスクを固定しつつ前記重合性材料の膜を連続的に移動させる方法等)を採用することが好ましい。このように、前記重合性材料の重合に光重合を採用し、フォトマスクを利用することで、前記光の照射領域の境界を光の未照射の領域に向けて連続的に移動させることを、より容易に達成することが可能である。 Further, among the methods of continuously moving the boundary of the light irradiation region toward the light non-irradiation region, using the photomask during the photopolymerization, the photomask and / or the A method of continuously moving the film (for example, using a photomask and continuously moving the photomask, or using a photomask and fixing the photomask while continuously coating the polymerizable material film) It is preferable to adopt a method such as a moving method. In this way, by adopting photopolymerization for the polymerization of the polymerizable material, by using a photomask, it is possible to continuously move the boundary of the light irradiation region toward the light non-irradiated region, It can be achieved more easily.
ここで、前記重合性材料の重合を光重合により行い、その光重合の際にフォトマスクを利用する場合の本発明の配向性フィルムの製造方法の好適な実施形態について、図1〜4を参照して簡単に説明する。図1〜4に示す好適な実施形態においては、先ず、膜13の一部の領域のみに光源11からの光が照射されるように膜13と光源11との間に光を遮蔽することが可能なフォトマスク14を配置した後(図1)、光源11から光を照射することにより膜13の一部の領域A1から前記重合性材料の重合を開始し(図2参照)、その後、液晶性を示す化合物が配向するような速度でフォトマスク14を連続的に移動させることにより、液晶性を示す化合物が配向するような速度で重合領域の境界Sを未重合の領域A2に向けて(矢印Aの方向に向けて)連続的に移動させて(図3〜4参照)、これにより配向性フィルムを得る。このように、前記重合性材料の重合に光重合を利用した場合には、フォトマスク14の移動させる方法のような簡便な方法で、重合領域と未重合領域の境界Sを移動させることを達成でき、配向性フィルムをより効率よく製造することが可能となる。なお、フォトマスクを利用する場合の本発明の配向性フィルムの製造方法の好適な実施形態について図1〜4を参照して説明したが、フォトマスクを利用する場合における本発明の配向性フィルムの製造方法の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記図1〜4に示す実施形態においては、重合領域と未重合領域の境界Sを移動させるために、フォトマスク14の移動させる方法を採用しているが、フォトマスク14を固定して膜13自体を移動させる方法を採用してもよい。また、上記図1〜4に示す実施形態においては、膜13の一部の領域R1に光が照射されるような状態とした後に前記重合性材料の重合を開始しているが、本発明の配向性フィルムの製造方法において採用可能な重合方法は、かかる実施形態において採用したような方法に制限されるものではなく、例えば、フォトマスクにより膜の全てを覆い、光の照射開始とともに、液晶性を示す化合物が配向するような速度でフォトマスク又は膜を連続的に移動させて、膜が前記速度で光の照射領域(露光部)に導入されていくようにすることにより、その光の照射領域(露光部)に導入された領域(膜の一部の領域)から重合を開始し、そのまま液晶性を示す化合物が配向するような速度で重合領域の境界を未重合の領域に向けて移動させて配向フィルムを得るような方法を採用してもよい。 Here, referring to FIGS. 1 to 4 for a preferred embodiment of the method for producing an oriented film of the present invention when the polymerizable material is polymerized by photopolymerization and a photomask is used for the photopolymerization. And explain briefly. In the preferred embodiment shown in FIGS. 1 to 4, first, light is shielded between the film 13 and the light source 11 so that only a part of the film 13 is irradiated with light from the light source 11. After disposing a possible photomask 14 (FIG. 1), polymerization of the polymerizable material is started from a partial area A1 of the film 13 by irradiating light from the light source 11 (see FIG. 2). By continuously moving the photomask 14 at such a speed that the compound exhibiting the property is aligned, the boundary S of the polymerization region is directed toward the unpolymerized region A2 at such a rate that the compound exhibiting the liquid crystallinity is aligned ( By moving continuously (in the direction of arrow A) (see FIGS. 3 to 4), an oriented film is obtained. Thus, when photopolymerization is used for the polymerization of the polymerizable material, the boundary S between the polymerized region and the unpolymerized region can be moved by a simple method such as a method of moving the photomask 14. It is possible to manufacture the oriented film more efficiently. In addition, although preferred embodiment of the manufacturing method of the orientation film of this invention when utilizing a photomask was described with reference to FIGS. 1-4, when the orientation film of this invention in the case of utilizing a photomask, it is. The embodiment of the manufacturing method is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 described above, a method of moving the photomask 14 is adopted to move the boundary S between the overlapped region and the unpolymerized region. A method of moving the film 13 itself may be employed. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the polymerization of the polymerizable material is started after the light is applied to a part of the region R <b> 1 of the film 13. The polymerization method that can be employed in the method for producing an oriented film is not limited to the method employed in such an embodiment. For example, the entire film is covered with a photomask, and the liquid crystallinity is exhibited along with the start of light irradiation. The photomask or film is continuously moved at such a speed that the compound showing the orientation is aligned, and the film is introduced into the light irradiation region (exposure portion) at the speed, thereby irradiating the light. Polymerization starts from the area (partial area of the film) introduced into the area (exposed area), and the boundary of the polymerized area moves toward the unpolymerized area at such a speed that the liquid crystalline compound is oriented as it is. Let orientation The method may be employed so as to obtain the beam.
また、前記重合性材料の重合を光重合により行い、その光重合の際にフォトマスクを利用する場合、フォトマスクのエッジ形状に応じて、配向方向を容易に制御することが可能である。以下、このようなフォトマスクのエッジ形状に応じた配向の制御に関して、図5及び6にそれぞれ示す実施形態を参照しながら簡単に説明する。例えば、フォトマスクとして、図5に示すようなフォトマスク14を用いた場合には、図5に示す境界Sに対してほぼ垂直な方向に化合物の流れが生じ、境界Sに対してほぼ垂直に配向方向が制御できる。また、フォトマスクとして、図6に示すようなエッジが斜め方向に形成されたフォトマスク14を利用した場合、基本的に、図6に示す境界Sに対してほぼ垂直な方向に化合物の流れが生じ、その斜めの境界Sに対してほぼ垂直、又は境界Sの移動速度が速い場合には境界Sの移動方向のベクトル(矢印A)と境界Sに対して垂直方向のベクトル(矢印P)とのベクトル和の方向に配向方向が制御できる。そのため、フォトマスクを利用した光重合を行なう場合には、フォトマスクのエッジ形状に応じて配向方向を所望の方向により容易に制御することが可能となる。従って、所望の配向方向を形成するために、フォトマスクのエッジ形状を適宜変更しながら利用してもよく、これにより簡便に配向方向を制御することが可能である。 When the polymerizable material is polymerized by photopolymerization and a photomask is used for the photopolymerization, the orientation direction can be easily controlled according to the edge shape of the photomask. Hereinafter, the control of the orientation according to the edge shape of the photomask will be briefly described with reference to the embodiments shown in FIGS. For example, when a photomask 14 as shown in FIG. 5 is used as a photomask, the compound flows in a direction substantially perpendicular to the boundary S shown in FIG. The orientation direction can be controlled. Further, when a photomask 14 having edges formed in an oblique direction as shown in FIG. 6 is used as a photomask, the flow of the compound is basically in a direction substantially perpendicular to the boundary S shown in FIG. Occurs, when the boundary S is substantially perpendicular to the oblique boundary S, or when the movement speed of the boundary S is high, a vector in the direction of movement of the boundary S (arrow A) and a vector in the direction perpendicular to the boundary S (arrow P) The orientation direction can be controlled in the direction of the vector sum. Therefore, when photopolymerization using a photomask is performed, the orientation direction can be easily controlled in a desired direction according to the edge shape of the photomask. Therefore, in order to form a desired alignment direction, it may be used while appropriately changing the edge shape of the photomask, which makes it possible to easily control the alignment direction.
また、前記重合性材料の重合を光重合により行い、その光重合の際にフォトマスクを利用する場合、前記フォトマスクとして、複数の略長方形状の開口部が、各開口部の長辺が略平行となるようにして形成されたフォトマスクを好適に利用することができる。以下、このような複数の略長方形状の開口部が各開口部の長辺が略平行となるように形成されたマスクを利用した場合における光重合の方法の好適な実施形態を、図7や図8を参照しながら簡単に説明する。図7及び図8は、それぞれ、光源側(照射する光の光軸方向)から見た場合におけるフォトマスク14と基板12との関係を模式的に示す概略平面図である。なお、これらの実施形態においては、開口部14Aを介して透過した光により基板12上に配置された膜の光重合が可能となるように、光源とフォトマスク14と基板12とが配置されている。 When the polymerizable material is polymerized by photopolymerization and a photomask is used for the photopolymerization, a plurality of substantially rectangular openings are used as the photomask, and the long sides of the openings are substantially the same. A photomask formed so as to be parallel can be preferably used. Hereinafter, a preferred embodiment of a photopolymerization method in the case of using a mask in which such a plurality of substantially rectangular openings are formed so that the long sides of each opening are substantially parallel will be described with reference to FIG. This will be briefly described with reference to FIG. 7 and 8 are schematic plan views schematically showing the relationship between the photomask 14 and the substrate 12 when viewed from the light source side (in the optical axis direction of the irradiated light). In these embodiments, the light source, the photomask 14 and the substrate 12 are disposed so that the film disposed on the substrate 12 can be photopolymerized by the light transmitted through the opening 14A. Yes.
このような図7及び図8に示すフォトマスク14は、複数の略長方形状の開口部14Aを有する。ここで、「略長方形状」とは、図7に示す開口部14Aのような長方形の形状の他、長方形の四隅が円弧状となっている形状、長方形の長辺又は短辺に対応する部分が円弧状の辺となっている形状、更には、図8に示す開口部14Aのような四隅の角度が90度ではない平行四辺形の形状(なお、このような形状の場合にも、四隅が円弧状のものや、長辺又は短辺に対応する部分が円弧状の辺となっている形状も含む。)をも含む概念である。このように、略長方形状の開口部とは、開口部が、長方形のように、長辺(円弧状の辺でもよい)に相当する辺が、短辺(円弧状の辺でもよい。)に相当する辺よりも長くなっている細長い形状であることを意図する表現である。 The photomask 14 shown in FIGS. 7 and 8 has a plurality of substantially rectangular openings 14A. Here, the “substantially rectangular shape” means a shape corresponding to a rectangular shape such as the opening portion 14A shown in FIG. 8 is a parallelogram shape in which the angle of the four corners is not 90 degrees as in the opening portion 14A shown in FIG. 8 (in this case, the four corners Includes arc-shaped ones and shapes in which a portion corresponding to a long side or a short side is an arc-shaped side). Thus, the substantially rectangular opening is such that the opening corresponds to a long side (which may be an arcuate side) and a short side (which may be an arcuate side), as in the case of a rectangle. It is an expression intended to be an elongated shape that is longer than the corresponding side.
このような開口部14Aの略長方形状(細長い形状)は特に制限されず、長辺の長さYが短辺の長さXよりも長ければよい。また、このような長辺の長さYと短辺の長さXとの比(Y/X)としては、2.0以上であることが好ましく、5.0〜2.0×105であることがより好ましい。 Such a substantially rectangular shape (elongate shape) of the opening 14A is not particularly limited, and the long side length Y may be longer than the short side length X. In addition, the ratio (Y / X) of the long side length Y to the short side length X is preferably 2.0 or more, and is 5.0 to 2.0 × 10 5 . More preferably.
また、このような開口部14Aの短辺の長さXとしては、重合させる際に用いる基板12や膜の大きさ等によっても異なるものであり、一概には言えないが、1μm〜10mmであることが好ましく、10μm〜1mmであることがより好ましい(なお、複数の開口部14Aの短辺の長さXの平均値も、同様の数値範囲となることが好ましい。)。このような開口部14Aの短辺の長さXが前記下限未満では、配向が生じ難くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、膜面内の配向が均一なフィルムが得られ難くなる傾向にある。 Further, the length X of the short side of the opening 14A varies depending on the substrate 12 used in the polymerization, the size of the film, and the like, and cannot be generally described, but is 1 μm to 10 mm. The average value of the length X of the short sides of the plurality of openings 14A is preferably in the same numerical range. When the length X of the short side of the opening 14A is less than the lower limit, the orientation tends to hardly occur. On the other hand, when the upper limit exceeds the upper limit, it is difficult to obtain a film having a uniform in-plane orientation. There is a tendency.
また、このような開口部14Aは、各開口部の長辺が略平行に配置されている。このように開口部14Aを、各開口部の長辺が略平行になるように配置することで、大面積に配向フィルムを形成する際に、その配向方向を一様な方向に制御することが可能となる。また、このような開口部14Aを有するマスクとしては、開口部14Aが周期的に形成されていることが好ましく、同様の形状の開口部14Aが周期的に形成されていることがより好ましい。このように、開口部14Aは周期的に形成されている場合、開口部14Aのピッチ(1つの開口部の中心から隣接する開口部の中心までの距離)は特に制限されるものではないが、1μm〜10mmであることが好ましく、10μm〜1mmであることがより好ましい(なお、複数の開口部14Aのピッチの平均値も、同様の数値範囲となることが好ましい。)。このような開口部14Aのピッチが前記下限未満では配向が生じ難くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、膜面内の配向が均一なフィルムが得られ難くなる傾向にある。なお、このような開口部を複数有するフォトマスクにおいて、開口部の数は2以上であればよく、特に制限されず、マスクや基板の大きさ等に応じて、その設計を適宜変更することができる。 In addition, in such an opening 14A, the long sides of the openings are arranged substantially in parallel. Thus, by arranging the opening 14A so that the long sides of each opening are substantially parallel, when forming an oriented film in a large area, the orientation direction can be controlled to be uniform. It becomes possible. Moreover, as such a mask having the openings 14A, the openings 14A are preferably formed periodically, and it is more preferable that the openings 14A having the same shape are formed periodically. Thus, when the openings 14A are formed periodically, the pitch of the openings 14A (the distance from the center of one opening to the center of the adjacent opening) is not particularly limited, It is preferably 1 μm to 10 mm, and more preferably 10 μm to 1 mm (note that the average value of the pitch of the plurality of openings 14 </ b> A is preferably in the same numerical range). When the pitch of the openings 14A is less than the lower limit, the orientation tends to be difficult to occur. On the other hand, when the pitch exceeds the upper limit, a film having a uniform in-plane orientation tends to be hardly obtained. Note that in such a photomask having a plurality of openings, the number of openings may be two or more and is not particularly limited, and the design may be changed as appropriate depending on the size of the mask and the substrate. it can.
このような複数の長方形状の開口部が略平行に形成されたマスク14を用いて、例えば、基板12を方向Aと反対側の方向又は同じ方向に向かって動かしながら、基板上に形成された膜に対して、開口部14Aを介して光を照射して光重合を行った場合、各開口部14Aごとに重合領域の境界が形成され、各境界をそれぞれ未重合の領域に向けて連続的に移動させることが可能となり、各開口部14Aごとにそれぞれ配向領域を形成していくことが可能となる。そのため、複数の長方形状の開口部が略平行に形成されたマスク14を用いた場合には、マスク及び/又は膜を、隣り合う開口部の間隔(距離)と同じ長さ移動させることにより、大面積に配向領域を形成することが可能となり、効率よく配向フィルムを形成することが可能となる。 Using such a mask 14 having a plurality of rectangular openings formed substantially in parallel, for example, the substrate 12 is formed on the substrate while moving the substrate 12 in the direction opposite to the direction A or in the same direction. When light polymerization is performed on the film by irradiating light through the opening 14A, a boundary of a polymerization region is formed for each opening 14A, and each boundary is continuously directed toward an unpolymerized region. Thus, it is possible to form an alignment region for each opening 14A. Therefore, when using a mask 14 in which a plurality of rectangular openings are formed substantially in parallel, the mask and / or film is moved by the same length as the interval (distance) between adjacent openings, An alignment region can be formed in a large area, and an alignment film can be formed efficiently.
また、このような複数の長方形状の開口部が略平行に形成されたマスク14を用いる場合においては、開口部14Aのエッジの形状に応じて、配向方向を制御することも可能であり、例えば、図7に示す実施形態において、前記膜(図示せず)が形成されている基板12を方向Aと反対側の方向(又は同じ方向)に向かって動かしながら光重合を行った場合、配向方向を開口部14Aの長辺に対して垂直な方向に制御することが可能である。また、図8に示す実施形態においては、例えば前記膜(図示せず)が形成されている基板12を方向Aと反対側の方向に向かって動かしながら(これにより境界Sを図中の矢印Aの方向に向けて連続的に移動させながら)光重合を行った場合、光源側から見た場合に、開口部14Aのエッジが基板12の2辺に対して斜め方向に形成されているため、重合により開口部14Aの長辺に対してほぼ垂直な方向に化合物の流れが生じ、その長辺に対してほぼ垂直、又は、基板12の移動速度が速い場合には、その境界Sの移動方向のベクトルと開口部14Aの長辺に対してほぼ垂直方向のベクトルとのベクトル和の方向に配向方向が制御できる。なお、図7〜8を参照して本発明に好適に採用することが可能な光重合の方法について説明したが、本発明において採用することが可能な光重合の方法は、これらの方法に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態においては基板12を移動させる方法を説明しているが、基板12を固定化し、マスクと光源とを移動させる方法等を適宜採用して光重合を行ってもよい。 Further, in the case of using the mask 14 in which such a plurality of rectangular openings are formed substantially in parallel, the orientation direction can be controlled according to the shape of the edge of the opening 14A. In the embodiment shown in FIG. 7, when the photopolymerization is performed while moving the substrate 12 on which the film (not shown) is formed in the direction opposite to the direction A (or the same direction), the orientation direction Can be controlled in a direction perpendicular to the long side of the opening 14A. Further, in the embodiment shown in FIG. 8, for example, the substrate 12 on which the film (not shown) is formed is moved in the direction opposite to the direction A (the boundary S is thereby indicated by the arrow A in the figure). When the photopolymerization is performed (while continuously moving in the direction of 2), the edge of the opening 14A is formed obliquely with respect to the two sides of the substrate 12 when viewed from the light source side. When the polymerization causes a compound flow in a direction substantially perpendicular to the long side of the opening 14A and the movement of the substrate 12 is fast or substantially perpendicular to the long side, or the movement direction of the boundary S The orientation direction can be controlled in the direction of the vector sum of the vector and the vector in the direction substantially perpendicular to the long side of the opening 14A. In addition, although the photopolymerization method which can be suitably employ | adopted for this invention was demonstrated with reference to FIGS. 7-8, the photopolymerization method which can be employ | adopted in this invention is limited to these methods. Is not to be done. For example, although the method of moving the substrate 12 has been described in the above-described embodiment, photopolymerization may be performed by appropriately adopting a method of fixing the substrate 12 and moving the mask and the light source.
また、本発明においては、重合性材料からなる膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、配向性フィルムを製造するが、このような配向性フィルムの製造に用いる重合性材料からなる膜として、予備重合を施した膜を利用してもよい。このような予備重合を施した膜を利用することにより、重合領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる速度をより速くしても十分に配向構造を形成することが可能となり、より効率よく大面積に配向性フィルムを形成することが可能となる傾向にある。なお、ここにいう「予備重合」とは、前記重合性材料の膜を、重合性化合物の流動性が損なわれない程度にわずかに重合させること(例えば予備重合及び本重合の双方に光重合を利用する場合、前記重合性材料の膜に対して、本重合よりも強度の弱い光を照射することで、流動性が損なわれない程度に膜中の重合性化合物をわずかに重合させること)をいう。 Further, in the present invention, after the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film made of the polymerizable material, the region having a liquid crystallinity existing in the film is oriented at a speed such that the region is aligned. An oriented film is manufactured by continuously moving the boundary toward an unpolymerized region, and a film subjected to pre-polymerization as a film made of a polymerizable material used for manufacturing such an oriented film. May be used. By using such a pre-polymerized film, it becomes possible to form a sufficiently oriented structure even if the speed of continuously moving the boundary of the polymerization region toward the unpolymerized region is increased. There is a tendency that an oriented film can be formed more efficiently in a large area. As used herein, “preliminary polymerization” means that the film of the polymerizable material is slightly polymerized to such an extent that the fluidity of the polymerizable compound is not impaired (for example, photopolymerization is performed for both prepolymerization and main polymerization). When using, the polymerizable compound in the film is slightly polymerized to such an extent that the fluidity is not impaired by irradiating the film of the polymerizable material with light having a lower intensity than the main polymerization. Say.
このように、本発明においては、重合領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させる速度をより速くして、なるべく短時間で配向性フィルムを形成させるという観点から、予備重合後の膜を好適に利用することができる。このような予備重合の方法としては、特に制限されず、例えば、予備重合に光重合を採用する場合には、フォトマスクを用いた予備的な重合であっても、フォトマスクを利用せずに行なう予備的な重合であってもよい。このように、前記予備重合は、例えば、複数の略長方形状の開口部が各開口部の長辺が略平行となるようにして形成されたフォトマスクを用いた光重合による予備的な重合であってもよい。 Thus, in the present invention, from the viewpoint of forming an oriented film in as short a time as possible by increasing the speed of continuously moving the boundary of the polymerization region toward the unpolymerized region, after pre-polymerization These films can be suitably used. Such a prepolymerization method is not particularly limited. For example, when photopolymerization is employed for the prepolymerization, even if the prepolymerization is performed using a photomask, the photomask is not used. It may be a preliminary polymerization. Thus, the preliminary polymerization is, for example, preliminary polymerization by photopolymerization using a photomask in which a plurality of substantially rectangular openings are formed so that the long sides of each opening are substantially parallel. There may be.
このような予備重合の際に、光重合を採用する場合には、0.001μW/cm2〜10mW/cm2の強度で光を照射することが好ましく、0.05μW/cm2〜1mW/cm2の強度で光を照射することがより好ましい。このような光の照度が前記下限未満では反応が不十分となり予備重合の効果が得られ難くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合性化合物の重合が進み過ぎた膜となり、前記重合性材料からなる膜の一部の領域から前記重合性材料の重合(重合性化合物の重合)を開始した後に、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させても、化合物の拡散が十分に起こらず、配向性フィルムが得られなくなる傾向にある。なお、このような予備重合の際に光重合を採用する場合、光重合の条件としては、前記光の照度に関する条件以外は、前記重合性材料の重合方法として説明した光重合の条件と同様の条件を採用することができる。 During such preliminary polymerization, when using the photopolymerization, it is preferable to irradiate light at an intensity of 0.001μW / cm 2 ~10mW / cm 2 , 0.05μW / cm 2 ~1mW / cm More preferably, the light is irradiated with an intensity of 2 . If the illuminance of light is less than the lower limit, the reaction tends to be inadequate and the effect of prepolymerization tends to be difficult to obtain. On the other hand, when the upper limit is exceeded, polymerization of the polymerizable compound proceeds excessively, resulting in the polymerization. After the polymerization of the polymerizable material (polymerization of the polymerizable compound) is started from a partial region of the film made of the polymerizable material, the liquid crystal compound existing in the film is aligned at a speed at which the compound is aligned. Even if the boundary is continuously moved toward the unpolymerized region, the compound is not sufficiently diffused and the oriented film tends to be not obtained. In addition, when adopting photopolymerization in the case of such prepolymerization, the photopolymerization conditions are the same as the photopolymerization conditions described as the polymerization method of the polymerizable material except for the conditions relating to the illuminance of the light. Conditions can be adopted.
このようにして、本発明においては、前記重合性材料からなる膜を用いて、前記膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、配向性フィルムを得ることを可能とする。なお、本発明の配向性フィルムの製造方法においては、重合を開始した後に膜中において未重合領域から重合領域に移動する化合物(前記モノマー及び/又は前記ポリマー)により生じる一種のずり応力を利用して、該膜中に存在する前記液晶性を示す化合物(前記モノマー及び/又は前記ポリマー)を配向させることから、基本的に、その化合物が移動する方向(前記領域の境界に垂直な方向)に配向の方向を制御することが可能であり、重合を光重合で行う場合にはマスクの形状に応じて様々な方向に配向を制御することや場所により配向方向を変えたパターン配向も可能となる。また、本発明は、重合性化合物としては、重合前及び重合後のうちの少なくとも一方において液晶性を示す、重合性の化合物(モノマー)を1種のみ含有する重合性材料からなる膜を用いながらも、重合領域の境界を移動させることにより配向を形成しつつ、配向領域を移動とともに増大させて配向性フィルムを得ることを可能とする方法である(重合性化合物を1種のみ利用した場合であっても重合領域の境界を移動させることで物質の拡散現象を利用することが可能となるため配向を形成できるものと本発明者らは推察している。)。 In this way, in the present invention, after the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film using the film made of the polymerizable material, the liquid crystal properties existing in the film are exhibited. By continuously moving the boundary of the region toward the unpolymerized region at such a speed that the compound is oriented, it is possible to obtain an oriented film. In the method for producing an oriented film of the present invention, a kind of shear stress generated by a compound (the monomer and / or the polymer) that moves from an unpolymerized region to a polymerized region in the film after polymerization is started is used. Since the compound (the monomer and / or the polymer) exhibiting liquid crystallinity existing in the film is aligned, basically, the compound moves in a direction (perpendicular to the boundary of the region). The orientation direction can be controlled, and when polymerization is performed by photopolymerization, the orientation can be controlled in various directions according to the shape of the mask and the pattern orientation can be changed depending on the location. . In the present invention, as the polymerizable compound, a film made of a polymerizable material containing only one type of polymerizable compound (monomer) exhibiting liquid crystallinity at least one of before polymerization and after polymerization is used. Is a method that makes it possible to obtain an orientation film by increasing the orientation region with movement while forming the orientation by moving the boundary of the polymerization region (in the case where only one kind of polymerizable compound is used). The present inventors presume that the orientation can be formed because the diffusion phenomenon of the substance can be utilized by moving the boundary of the polymerization region even if it exists.
また、本発明においては、重合性材料からなる膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより、配向性フィルムを製造するが、前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させて、膜中に配向領域を形成させた後においては、その重合性材料の重合反応を完了又は配向性フィルムをより十分に硬化させるために、例えば、重合が更に進行する温度条件下で膜を静置する等してもよい。なお、配向領域中に残存する未重合成分(重合性化合物)を更に効率よく重合させるために、形成された配向状態を維持可能な条件で、別途、光を照射したり、温度条件等を適宜変更したりして、重合を更に進行せしめる工程を別途施してよい。このように、本発明においては、重合領域の境界を移動させながら物質の拡散現象を利用して配向を形成するが、その境界の移動に伴う重合工程で膜中の成分を完全に重合させる必要はなく、前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させた後、その配向構造が維持されるようにしながら、重合を更に進行させる工程(後重合工程)を実施して、最終的に配向構造の固定化された配向性フィルムを得てもよい。なお、このような後重合工程の条件は特に制限されず、用いる重合性材料中の成分の種類等に応じて適宜変更しながら実施すればよい。 Further, in the present invention, after the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film made of the polymerizable material, the region having a liquid crystallinity existing in the film is oriented at a speed such that the region is aligned. The alignment film is manufactured by continuously moving the boundary of the region toward the unpolymerized region, but the boundary of the region is continuously moved toward the unpolymerized region, so that the alignment region is formed in the film. In order to complete the polymerization reaction of the polymerizable material or to fully cure the orientation film, for example, the film may be allowed to stand under a temperature condition where the polymerization further proceeds. Good. In addition, in order to more efficiently polymerize the unpolymerized component (polymerizable compound) remaining in the alignment region, light irradiation, temperature conditions, etc. are appropriately performed under conditions that can maintain the formed alignment state. For example, a process for further progressing the polymerization may be performed. As described above, in the present invention, the orientation is formed by utilizing the diffusion phenomenon of the substance while moving the boundary of the polymerization region, but it is necessary to completely polymerize the components in the film in the polymerization process accompanying the movement of the boundary. Rather, after continuously moving the boundary of the region toward the unpolymerized region, while maintaining the orientation structure, the step of further proceeding the polymerization (post-polymerization step), Finally, an oriented film having an oriented structure fixed may be obtained. The conditions for such a post-polymerization step are not particularly limited, and may be carried out while appropriately changing depending on the type of components in the polymerizable material to be used.
また、本発明の配向性フィルムの製造方法においては、基板に長尺の基板フィルム等を使用することで、ロール・ツー・ロールで長尺の配向性フィルムを製造することが可能である。 Moreover, in the manufacturing method of the orientation film of this invention, it is possible to manufacture a long orientation film by a roll-to-roll by using a long board | substrate film etc. for a board | substrate.
このようにして本発明の配向性フィルムの製造方法により得られる配向性フィルムは、大面積に前記液晶性を示す化合物の配向が形成されたフィルムとすることが可能であるため、偏光板や液晶ディスプレイ(LCD)に用いるための位相差フィルムとして利用したり、有機ELディスプレイの反射防止用円偏光板に用いるための位相差フィルムや3D用パターン位相差フィルムに利用することが可能である。 Thus, the orientation film obtained by the method for producing an orientation film of the present invention can be a film in which the orientation of the compound exhibiting liquid crystallinity is formed in a large area. It can be used as a retardation film for use in a display (LCD), a retardation film for use in an antireflection circularly polarizing plate of an organic EL display, or a 3D pattern retardation film.
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example.
(合成例1:A6CB及びそのホモポリマーの合成等)
〈A6CBの合成及びその特性評価〉
4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル(A6CB)は、以下に示す方法により合成した。すなわち、4−シアノー4‘−ヒドロキシビフェニル(100mmol)を120mLのN,N−ジメチルフォルムアミド(DMF)中に溶解して溶解液を得た。次に、前記溶解液に1−ブロモヘキサノール(110mmol)、炭酸カリウム(110mmol)及びヨウ化カリウム(触媒量:炭酸カルシウム1molに対して1mmolの割合)を加えて、100℃で5時間加熱攪拌した。次いで、加熱攪拌を中止して反応を終了せしめた後、得られた反応液を酢酸エチルで抽出し、形成された有機層を1規定の塩酸、飽和食塩水の順で洗浄した。次いで、洗浄後の有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、乾燥剤をろ過により取り除いた後、溶媒を減圧留去した。その後、シリカゲルクロマトグラフィーで目的物(4−シアノー4’−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ビフェニル)を分離、精製した後、クロロホルムとヘキサンで再結晶することにより白色固体状の化合物A(4−シアノー4’−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ビフェニル)21.3g(72mmol)を得た。
(Synthesis Example 1: Synthesis of A6CB and its homopolymer)
<Synthesis of A6CB and its characteristic evaluation>
4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl (A6CB) was synthesized by the method shown below. That is, 4-cyano-4′-hydroxybiphenyl (100 mmol) was dissolved in 120 mL of N, N-dimethylformamide (DMF) to obtain a solution. Next, 1-bromohexanol (110 mmol), potassium carbonate (110 mmol), and potassium iodide (amount of catalyst: 1 mmol with respect to 1 mol of calcium carbonate) were added to the solution, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 5 hours. . Next, the heating and stirring was stopped to complete the reaction, and the obtained reaction solution was extracted with ethyl acetate, and the formed organic layer was washed with 1N hydrochloric acid and saturated brine in this order. Next, the washed organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate, the desiccant was removed by filtration, and the solvent was distilled off under reduced pressure. Thereafter, the target product (4-cyano-4 ′-(6-hydroxyhexyloxy) biphenyl) is separated and purified by silica gel chromatography, and then recrystallized from chloroform and hexane to give a white solid compound A (4-cyano-). 21.3 g (72 mmol) of 4 ′-(6-hydroxyhexyloxy) biphenyl) was obtained.
次に、前記化合物A(50mmol)、トリエチルアミン20.7mL(150mmol)、THF30mLをナスフラスコ中で混合し、ヒドロキノン(触媒量:前記化合物1molに対して2mmolの割合)を加えて混合物を得た後、前記ナスフラスコを23℃の水浴に沈め、ナスフラスコ内部の雰囲気を窒素雰囲気とした後に、前記混合物に対して、窒素雰囲気下、攪拌しながら塩化アクリロイル(150mmol)をゆっくりと滴下して反応溶液を得た。このようにして窒素雰囲気下、48時間攪拌を行った後、前記反応溶液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を300mL加え、更に30分攪拌を行った。その後、得られた反応溶液をクロロホルムで抽出し、有機層を1規定の塩酸、飽和食塩水の順で洗浄した。次いで、得られた有機層から溶媒を室温で減圧留去し,シリカゲルクロマトグラフィーで目的物(4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル)を分離精製した後、メタノールで再結晶することにより、4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル9.8g(28mmol)を得た。なお、このようにして得られた化合物の構造をNMR及びIR測定により確認したところ、下記一般式(2)で表される4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニルであることが確認された。 Next, after compound A (50 mmol), triethylamine 20.7 mL (150 mmol), and THF 30 mL were mixed in an eggplant flask, hydroquinone (amount of catalyst: ratio of 2 mmol to 1 mol of the compound) was added to obtain a mixture. The eggplant flask was submerged in a 23 ° C. water bath, and the atmosphere inside the eggplant flask was changed to a nitrogen atmosphere. Then, acryloyl chloride (150 mmol) was slowly added dropwise to the mixture with stirring in a nitrogen atmosphere. Got. After stirring in this manner for 48 hours under a nitrogen atmosphere, 300 mL of a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to the reaction solution, followed by further stirring for 30 minutes. Thereafter, the obtained reaction solution was extracted with chloroform, and the organic layer was washed with 1N hydrochloric acid and saturated brine in this order. Subsequently, the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at room temperature, and the target product (4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl) was separated and purified by silica gel chromatography, and then re-reacted with methanol. By crystallizing, 9.8 g (28 mmol) of 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl was obtained. In addition, when the structure of the compound thus obtained was confirmed by NMR and IR measurement, it was 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl represented by the following general formula (2). It was confirmed.
このようにして得られた4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニルは、上記式(2)からも明らかなように、剛直なシアノビフェニル構造をメソゲンとして有する化合物である。また、示差走査熱量計(DSCエスアイアイ・ナノテクノロジー製DSC6220)を用いて、1℃/分の速度で昇温及び降温を行い、4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4‘−シアノビフェニルからなる液晶相の挙動を確認したところ、液晶性を示さず、昇温過程では69℃で結晶層から等方相へと相転移し、降温過程では53℃で等方相から結晶性へと相転移した。 The 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4'-cyanobiphenyl thus obtained is a compound having a rigid cyanobiphenyl structure as a mesogen, as is clear from the above formula (2). Moreover, using a differential scanning calorimeter (DSC 6220 manufactured by DSC SII NanoTechnology), the temperature was raised and lowered at a rate of 1 ° C./min to give 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl. As a result of confirming the behavior of the liquid crystal phase, the liquid crystal phase is not shown, and the phase transition from the crystal layer to the isotropic phase is 69 ° C. during the temperature rising process, and the phase is changed from isotropic phase to crystallinity at 53 ° C. during the temperature lowering process. Phase transition.
〈A6CBのホモポリマーの合成及びその特性評価〉
上述のようにして得られた4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル15mmolを35mLのN,N−ジメチルフォルムアミド(DMF)中に添加した後、更に、0.75mmolのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を熱重合開始剤として添加して、70℃の温度条件で6時間攪拌し、反応を進行せしめて重合溶液を得た。次に、反応終了後の前記重合溶液を0.5Lのメタノール中に投入し、ポリマーを析出させ、再度0.5Lのメタノール中で洗浄してから濾別して固形分を得た。次いで、得られた固形分を室温(25℃)で24時間真空乾燥することにより4.7gのポリマー(A6CBのホモポリマー)を得た。
<Synthesis of A6CB homopolymer and evaluation of its properties>
After adding 15 mmol of 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl obtained as described above into 35 mL of N, N-dimethylformamide (DMF), an additional 0.75 mmol of Azobisisobutyronitrile (AIBN) was added as a thermal polymerization initiator, and the mixture was stirred at a temperature of 70 ° C. for 6 hours to allow the reaction to proceed to obtain a polymerization solution. Next, the polymerization solution after completion of the reaction was put into 0.5 L of methanol to precipitate a polymer, washed again in 0.5 L of methanol, and then filtered to obtain a solid content. Subsequently, the obtained solid content was vacuum-dried at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to obtain 4.7 g of a polymer (A6CB homopolymer).
このようにして得られたポリマーに対してGPC測定を行ったところ、前記ポリマーの数平均分子量Mnは、ポリスチレン標準で換算したところ、8000g/molであることが確認された。更に、前記ポリマーを示差走査熱量計(DSC)を用いて示差走査熱量分析したところ、昇温過程では38℃においてガラス転移温度を示し、38〜126℃で液晶性を示し、降温過程では124〜29℃まで液晶性を示し、29℃においてガラス転移温度を示した。このような結果から、合成例1で得られた4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニルは、重合後に液晶性を示す化合物であることが分かった。 When GPC measurement was performed on the polymer thus obtained, it was confirmed that the number average molecular weight Mn of the polymer was 8000 g / mol when converted to polystyrene standards. Further, when the polymer was subjected to differential scanning calorimetry using a differential scanning calorimeter (DSC), it exhibited a glass transition temperature at 38 ° C. in the temperature rising process, liquid crystallinity at 38 to 126 ° C., and 124 to 124 in the temperature decreasing process. The liquid crystallinity was exhibited up to 29 ° C., and the glass transition temperature was exhibited at 29 ° C. From these results, it was found that 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4'-cyanobiphenyl obtained in Synthesis Example 1 is a compound exhibiting liquid crystallinity after polymerization.
(実施例1)
先ず、重合性化合物(モノマー)として合成例1で得られた4−(6−アクリロイルオキシヘキシロキシ)−4’−シアノビフェニル(A6CB:1官能アクリレート)を用いて、前記重合性化合物に対して、光重合開始剤としてイルガキュア651(BASF社製)を含有量が1モル%となる割合で添加し、得られた混合物をジクロロメタンに一旦溶解してから溶媒を留去することにより、重合性化合物としてはA6CBのみ(1種のみ)を含有する重合性材料を調製した。
Example 1
First, using 4- (6-acryloyloxyhexyloxy) -4′-cyanobiphenyl (A6CB: 1 functional acrylate) obtained in Synthesis Example 1 as a polymerizable compound (monomer), the polymerizable compound is , Irgacure 651 (manufactured by BASF) as a photopolymerization initiator was added at a ratio of 1 mol%, and the resulting mixture was once dissolved in dichloromethane, and then the solvent was distilled off to obtain a polymerizable compound. A polymerizable material containing only A6CB (only one type) was prepared.
次に、大きさ25mm角、厚さ1.1mmのソーダガラス基板2枚を、直径2μmのシリカ粒子を混合したエポキシ系接着剤をガラス基板の左右の端部(左右の平行な2辺)に縦25mm、幅2.5mmで塗って、貼り合わせることでセル厚2μmのガラスセル(該接着剤はスペーサーとしても機能する。該接着剤を塗っていない部分はそれぞれ開口部とした。)を作製した。なお、前記ソーダガラス基板は、中性洗剤、イオン交換水、アセトン、イソプロパノールの順に超音波洗浄を行った後、UVオゾン処理を行ったものを使用した。 Next, two soda glass substrates each having a size of 25 mm square and a thickness of 1.1 mm are mixed with epoxy adhesive mixed with silica particles having a diameter of 2 μm on the left and right ends (two parallel sides) A glass cell having a cell thickness of 2 μm was applied by applying and adhering them with a length of 25 mm and a width of 2.5 mm (the adhesive also functions as a spacer. The portions not applied with the adhesive were used as openings). did. The soda glass substrate used was subjected to UV ozone treatment after ultrasonic cleaning in the order of neutral detergent, ion-exchanged water, acetone and isopropanol.
次いで、前記ガラスセルをホットステージ(メトラートレド社製の商品名「FP−90、FP−82HT」)上に設置した後、100℃の温度条件で重合性材料を融解させつつ前記ガラスセルの一方の開口部から、前記ガラスセル中に毛細管現象により重合性材料を注入した後、100℃で10分保持して重合性材料の膜(膜の大きさ:縦20mm、横20mm、厚み2μm)を得た。次に、縦:30mm、横30mmの正方形の形状のフォトマスクを、前記ガラスセル中の前記膜の全体を覆うように(遮光部に膜が入るように)固定配置した。また、光源を、仮にマスクが存在しなかった場合に、膜の全面に光が照射されるような位置に配置した。次いで、光源から光の照射を開始し、光を照射しながら、前記マスクを20μm/sで移動させて、膜上に徐々に光照射領域を形成して行くことで、露光部(光照射部)に導入された膜の一部の領域から重合を開始し、そのままマスクを20μm/sで移動させ続けることで、光照射領域と光の未照射領域の境界を未照射領域に向けて20μm/sで移動させ続けて、100℃の温度条件下(加熱条件下)で光重合を行った。ここで、このようなマスクを移動させる工程を図5を参照して説明すると、マスク14を移動させる前のセルのソーダガラス基板12上の露光部A1を縦:5mm、横25mmの長方形の領域とし(該領域は重合性材料を注入していない側の開口部から縦に5mmの領域となっており、その領域中に前記膜は存在していない。また、ここにいう縦方向は、図中の矢印Aの示す方向をいう。)、また、マスクの移動方向は、図5(a)〜(b)に示すように、光照射領域A1の境界Sと垂直な方向(図中の矢印Aに示す方向)とした。なお、図5は、光源側(照射する光の光軸方向)から基板及びフォトマスクを見た状態を模式的に示す概略平面図である。また、このような光重合においては、光源として高圧水銀灯(ウシオ社製の商品名「SX−UI501HQ」)を用いるとともに、色ガラスフィルター(AGCテクノグラス社製、IRA−265、UV−D54C、ND(90%)、ND(40%))を組み合わせて使用し、照度1.0mW/cm2(ピーク波長:366nm)の紫外光を照射した。このようにして、マスクを用いて一部の領域から重合を開始し、重合領域と未重合領域の境界を移動させながら前記重合性材料を重合して、前記膜状の重合性材料の全領域に光を照射して光重合を行った。また、このような光重合を行なった後においては、前記ガラスセルを100℃の温度条件で10分間静置し、前記膜中の重合性化合物の重合を更に進行させた(後重合工程)。このような後重合工程を施した後、前記ガラスセルをホットステージから取り出してガラスセル中に形成されたフィルム(透明無着色、硬化後の厚み:1.7μm)を得た。 Next, after the glass cell was placed on a hot stage (trade names “FP-90, FP-82HT” manufactured by METTLER TOLEDO), one of the glass cells was melted while the polymerizable material was melted at 100 ° C. After injecting a polymerizable material into the glass cell by capillary action from the opening, a polymer material film (film size: length 20 mm, width 20 mm, thickness 2 μm) is maintained at 100 ° C. for 10 minutes. Obtained. Next, a photomask having a square shape with a length of 30 mm and a width of 30 mm was fixedly disposed so as to cover the entire film in the glass cell (so that the film enters the light shielding portion). In addition, the light source was arranged at a position where the entire surface of the film was irradiated with light if there was no mask. Next, light irradiation is started from a light source, and while the light is irradiated, the mask is moved at 20 μm / s to gradually form a light irradiation region on the film, thereby exposing an exposure unit (light irradiation unit). The polymerization is started from a partial region of the film introduced into (2), and the mask is kept moving at 20 μm / s as it is, so that the boundary between the light irradiation region and the light non-irradiation region is set to 20 μm / second. The photopolymerization was carried out under a temperature condition of 100 ° C. (heating condition) by continuing the movement at s. Here, the process of moving such a mask will be described with reference to FIG. 5. The exposure area A1 on the soda glass substrate 12 of the cell before moving the mask 14 is a rectangular area of 5 mm in length and 25 mm in width. (This region is a region of 5 mm vertically from the opening on the side where the polymerizable material is not injected, and the film does not exist in the region. The direction of movement of the mask is the direction perpendicular to the boundary S of the light irradiation area A1, as shown in FIGS. 5A to 5B (the arrow in the figure). (Direction shown in A). FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing a state in which the substrate and the photomask are viewed from the light source side (the optical axis direction of light to be irradiated). In such photopolymerization, a high-pressure mercury lamp (trade name “SX-UI501HQ” manufactured by Ushio Inc.) is used as a light source, and a colored glass filter (manufactured by AGC Techno Glass Co., IRA-265, UV-D54C, ND) is used. (90%) and ND (40%) were used in combination and irradiated with ultraviolet light having an illuminance of 1.0 mW / cm 2 (peak wavelength: 366 nm). In this way, polymerization is started from a partial region using a mask, the polymerizable material is polymerized while moving the boundary between the polymerized region and the unpolymerized region, and the entire region of the film-like polymerizable material is obtained. The photopolymerization was performed by irradiating light. Moreover, after performing such photopolymerization, the said glass cell was left still for 10 minutes on 100 degreeC temperature conditions, and superposition | polymerization of the polymeric compound in the said film | membrane was further advanced (post-polymerization process). After performing such a post-polymerization step, the glass cell was taken out from the hot stage to obtain a film (transparent uncolored, thickness after curing: 1.7 μm) formed in the glass cell.
このようにして得られたフィルムの特性を確認するため、直交に配置した2枚の偏光板の間に前記ガラスセルを挿入し、かかるガラスセルを回転させながら観察したところ、暗視野と明視野を有し、得られたフィルムは、約20mm角の領域で、ほぼ均一に配向した配向性フィルムであることが確認された。なお、暗視野となる方向は、直交に配置した2枚の偏光板の吸収軸に対して、平行又は垂直の方向であった(セルの回転により45°おきに明暗が現れた。)。また、偏光顕微鏡(オリンパス社製の商品名「BX50」)を用いて配向状態を確認したところ、得られたフィルムは均一に配向しており、微小領域においても配向が確認された。 In order to confirm the characteristics of the film thus obtained, the glass cell was inserted between two orthogonally arranged polarizing plates and observed while rotating the glass cell. And it was confirmed that the obtained film was an orientation film oriented almost uniformly in an area of about 20 mm square. The dark field direction was parallel or perpendicular to the absorption axes of the two polarizing plates arranged orthogonally (lightness and darkness appeared every 45 ° by the rotation of the cell). Further, when the orientation state was confirmed using a polarizing microscope (trade name “BX50” manufactured by Olympus Corporation), the obtained film was uniformly oriented, and the orientation was confirmed even in a minute region.
次に、得られたフィルム中の化合物の配向方向を確認するために、フォトマスクのマスクエッジと垂直な方向の吸収スペクトル(A⊥)と、フォトマスクのマスクエッジと平行な方向の吸収スペクトル(A//)を測定した。なお、吸収スペクトル測定には紫外可視分光光度計(日本分光製V−650ST)を用い、グランテーラープリズムを使用して偏光方向を調整した。 Next, in order to confirm the orientation direction of the compound in the obtained film, an absorption spectrum (A⊥) in a direction perpendicular to the mask edge of the photomask and an absorption spectrum in a direction parallel to the mask edge of the photomask ( A //) was measured. For the absorption spectrum measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (V-650ST manufactured by JASCO Corp.) was used, and the polarization direction was adjusted using a Grand Taylor prism.
このような吸収スペクトルの測定結果から、フォトマスクのマスクエッジと垂直な方向の吸収スペクトル(A⊥)の方が平行方向の吸収スペクトル(A//)よりも吸光度が大きいことが分かった。また、このような吸収スペクトルの測定結果から、分子の配向度を表すオーダーパラメータSを下記計算式(1):
S=(A⊥−A//)/(A⊥+2A//) (1)
[式中、A⊥は垂直方向の吸収スペクトルの強度を示し、A//は平行方向の吸収スペクトルの強度を示す。]
により求めたところ、オーダーパラメータSは0.22と非常に大きな値を示した。なお、オーダーパラメータSは測定波長330nmから345nmの間の1nm刻みの吸光度(A)のデータから、各波長のオーダーパラメータSを求めた後、平均した値から求めた。
From the measurement results of the absorption spectrum, it was found that the absorption spectrum (A⊥) in the direction perpendicular to the mask edge of the photomask has a higher absorbance than the absorption spectrum (A //) in the parallel direction. Further, from the measurement result of such an absorption spectrum, the order parameter S representing the degree of orientation of the molecule is calculated by the following calculation formula (1):
S = (A⊥−A //) / (A⊥ + 2A //) (1)
[Where A⊥ represents the intensity of the absorption spectrum in the vertical direction, and A // represents the intensity of the absorption spectrum in the parallel direction. ]
As a result, the order parameter S showed a very large value of 0.22. The order parameter S was obtained from the average value after obtaining the order parameter S for each wavelength from the absorbance (A) data in increments of 1 nm between the measurement wavelengths of 330 nm and 345 nm.
以上の結果から、実施例1で得られたフィルムにおいては、液晶性を有する化合物(A6CBの重合物)がフォトマスクのマスクエッジ(図5中の境界S)に対して垂直な方向に配向していることが分かった。更に、ベレックコンペンセーター(オリンパス製U−CBE)を用いてリタデーションΔndを確認したところ、波長546nmの光に対するΔndは130nmであった。なお、複屈折Δnを硬化後のフィルムの厚みとの関係から計算して求めたところ、波長546nmの光に対するΔnは0.076であった。得られた結果を表1に示す。 From the above results, in the film obtained in Example 1, the compound having liquid crystallinity (polymer of A6CB) was aligned in a direction perpendicular to the mask edge (boundary S in FIG. 5) of the photomask. I found out. Furthermore, when retardation Δnd was confirmed using a Belek compensator (Olympus U-CBE), Δnd for light having a wavelength of 546 nm was 130 nm. In addition, when birefringence (DELTA) n was calculated and calculated | required from the relationship with the thickness of the film after hardening, (DELTA) n with respect to the light of wavelength 546nm was 0.076. The obtained results are shown in Table 1.
上述のような結果からも明らかなように、実施例1で得られたフィルムにおいては、重合領域のほぼ全面に亘って一様に配向した配向性フィルムが形成されていることが確認され、本発明の配向性フィルムの製造方法によれば、重合性化合物としては1種の化合物のみを含有する重合性材料を配向性フィルムの材料に用いながら、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを製造することが可能となることが分かった。 As is clear from the results as described above, in the film obtained in Example 1, it was confirmed that an orientation film uniformly oriented over almost the entire polymerization region was formed. According to the method for producing an oriented film of the invention, an oriented film in which an oriented region is formed in a large area while using a polymerizable material containing only one compound as the polymerizable compound as the oriented film material. It has been found that it is possible to produce
以上説明したように、本発明によれば、重合性化合物としては1種の化合物のみを含有する重合性材料を配向性フィルムの材料に用いながら、大面積に配向領域が形成された配向性フィルムを効率よく製造することを可能とする配向性フィルムの製造方法を提供することが可能となる。このように、本発明の配向性フィルムの製造方法は、大面積に配向領域を形成可能である点において特に優れた方法であるため、例えば、偏光板や液晶ディスプレイ(LCD)に用いるための位相差フィルム、有機ELディスプレイの反射防止用円偏光板に用いるための位相差フィルム、3D用パターン位相差フィルム等として利用するための配向フィルムの製造方法等として有用である。 As described above, according to the present invention, an orientation film in which an orientation region is formed in a large area while a polymerizable material containing only one kind of compound is used as a material for the orientation film. It becomes possible to provide the manufacturing method of the orientation film which enables it to manufacture efficiently. As described above, the method for producing an oriented film of the present invention is a particularly excellent method in that an oriented region can be formed in a large area. It is useful as a method for producing an alignment film for use as a retardation film, a retardation film for use in an antireflection circularly polarizing plate for organic EL displays, a 3D pattern retardation film, and the like.
11:光源、12:基板、13:重合性材料からなる膜、14:フォトマスク、14A:開口部、X:開口部14Aの短辺の長さ、Y:開口部14Aの長辺の長さ、S:重合領域の境界、A:重合領域の境界Sを移動させる方向を概念的に示す矢印、P:重合領域の境界Sに垂直な方向を概念的に示す矢印、L:光源から照射される光、A1:光が照射されて重合された領域(重合領域:露光部)、A2:光が照射されていない未重合の領域(未重合領域:遮光部)、A3:配向が形成されている領域。 11: light source, 12: substrate, 13: film made of polymerizable material, 14: photomask, 14A: opening, X: length of short side of opening 14A, Y: length of long side of opening 14A , S: boundary of the polymerization region, A: arrow conceptually indicating the direction in which the boundary S of the polymerization region is moved, P: arrow conceptually indicating the direction perpendicular to the boundary S of the polymerization region, L: irradiated from the light source Light, A1: region irradiated with light (polymerized region: exposed portion), A2: unpolymerized region not irradiated with light (unpolymerized region: light-shielding portion), A3: orientation formed Area.
Claims (7)
前記膜の一部の領域から前記重合性材料の重合を開始した後、該膜中に存在する液晶性を示す化合物が配向するような速度で前記領域の境界を未重合の領域に向けて連続的に移動させることにより配向性フィルムを得ることを特徴とする配向性フィルムの製造方法。 As a polymerizable compound, using a film made of a polymerizable material containing only one type of polymerizable compound exhibiting liquid crystallinity before and / or after polymerization,
After the polymerization of the polymerizable material is started from a partial region of the film, the boundary of the region is continuously directed toward the unpolymerized region at such a speed that the liquid crystalline compound existing in the film is oriented. A method for producing an oriented film, characterized in that an oriented film is obtained by moving the film.
Z1p−M1−L1−(M2−L2)q−M3−Z2r (1)
で表わされ且つ式中のZ1、Z2、M1、M2、M3、L1、L2、p、q、rがそれぞれ以下に示すものである化合物C11〜C17[化合物C11において、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合及び炭素数1から12の直鎖アルキレン基のうちのいずれかであり、L3が単結合、エーテル基、エステル基及びカーボネート基のうちのいずれかであり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及び−COO−のうちのいずれかであり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1であり、
化合物C12において、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合及び炭素数1から12の直鎖アルキレン基のうちのいずれかであり、L3が単結合、エーテル基、エステル基及びカーボネート基のうちのいずれかであり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、M2が1,4−フェニレン基であり、L2が−OCO−であり、qが1であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1であり、
化合物C13において、式(1)中のZ1及びZ2は同一であっても異なっていてもよく、それぞれ式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2及び3のうちのいずれかである。)で表わされる基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合及びエステル基のいずれかであり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、且つ、rが1であり、
化合物C14において、式(1)中のZ1は式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が単結合であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種であり、且つ、rが1であり、
化合物C15において、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種であり、且つ、rが1であり、
化合物C16において、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が式:(CH2CH2O)z(zは2及び3のうちのいずれかである。)で表わされる基であり、L3が単結合であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が単結合であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種であり、且つ、rが1であり、
化合物C17において、式(1)中のZ1が式:−L3−S1−F1で表わされる基であり、F1がアクリル基及びメタクリル基のうちのいずれかであり、S1が炭素数1から12の直鎖アルキレン基であり、L3がエーテル基であり、pが1であり、M1が1,4−フェニレン基であり、L1が−COO−であり、qが0であり、M3が1,4−フェニレン基であり、Z2が水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキル基及び炭素数1〜12のアルコキシ基の中から選択される1種であり、且つ、rが1である。]からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であること、
を特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の配向性フィルムの製造方法。 The polymerizable compound is represented by the following general formula (1):
Z 1 p-M 1 -L 1 - (M 2 -L 2) q-M 3 -Z 2 r (1)
Embedded image and in the formula, Z 1 , Z 2 , M 1 , M 2 , M 3 , L 1 , L 2 , p, q, r are respectively the following compounds C11 to C17 [in compound C11: Z 1 and Z 2 in the formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is an acryl group and a methacryl group. Any one of the groups, S 1 is any one of a single bond and a linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and L 3 is any one of a single bond, an ether group, an ester group, and a carbonate group. Any one, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is any one of a single bond and —COO—, q is 0, and M 3 is 1 , 4-phenylene group and r is 1.
In the compound C12, Z 1 and Z 2 in the formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is acrylic Any one of a group and a methacryl group, S 1 is any one of a single bond and a linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and L 3 is a single bond, an ether group, an ester group, and a carbonate group. P is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is —COO—, M 2 is a 1,4-phenylene group, and L 2 is -OCO-, q is 1, M 3 is a 1,4-phenylene group, and r is 1.
In the compound C13, Z 1 and Z 2 in the formula (1) may be the same or different, and each is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , and F 1 is acrylic Or a methacryl group, S 1 is a group represented by the formula: (CH 2 CH 2 O) z (z is any one of 2 and 3), and L 3 is A single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is either a single bond or an ester group, q is 0, and M 3 is 1,4- A phenylene group and r is 1,
In compound C14, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is one of an acrylic group and a methacryl group, and S 1 is A single bond, L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, q is 0, M 3 is 1, 4-phenylene group, Z 2 is one selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, And r is 1,
In compound C15, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is a single bond, and q is 0 M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. One selected, and r is 1,
In Compound C16, Z 1 in Formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is any one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A group represented by the formula: (CH 2 CH 2 O) z (z is any one of 2 and 3), L 3 is a single bond, p is 1, M 1 is 1 , 4-phenylene group, L 1 is a single bond, q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, carbon One selected from an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and r is 1.
In compound C17, Z 1 in formula (1) is a group represented by the formula: -L 3 -S 1 -F 1 , F 1 is one of an acryl group and a methacryl group, and S 1 is A linear alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, L 3 is an ether group, p is 1, M 1 is a 1,4-phenylene group, L 1 is —COO—, and q is 0, M 3 is a 1,4-phenylene group, and Z 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms. And r is 1. At least one compound selected from the group consisting of:
The manufacturing method of the orientation film as described in any one of Claims 1-6 characterized by these.
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