JP6205870B2 - 光配向性基を有する高分子組成物、該高分子組成物から作製される液晶配向膜及び該液晶配向膜から作製される位相差板を備えた光デバイス - Google Patents
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Description
[3]第一成分の光配向性ポリマーに含まれる光配向性基が光二量化又は光異性化する構造を有する官能基である、項[1]又は[2]に記載の光配向性高分子組成物。
[29]項[1]〜[27]のいずれかに記載の光配向性高分子組成物を用いて作製される位相差板を備えた光デバイス。
本発明の光配向性高分子組成物は、第一成分として光配向性基並びに水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基を有しかつ該極性基と反応性を有する基を有さない光配向性ポリマーと、第二成分として上記極性基との反応性を有する基を有するポリマーとを含有することに特徴がある。ここで、同一ポリマー中に光配向性基と極性基の両方を有する場合がある。
上記第一成分となるポリマーの重量平均分子量は、本発明の効果を発現する限り特に制限はないが、好ましくは500000以下、より好ましくは200000以下であり、好ましくは1000以上、より好ましくは5000以上である。なお、本発明のポリマーの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)により、標準物質(標準ポリスチレン)に対する相対値として求めた値である。
第二成分として含まれるポリマーは、水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応性を有する基を有することに特徴がある。
上記水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応性を有する基を含有するモノマーから導かれる構成単位(典型的には、上記式(I−1−1)、(I−2−1)、及び(I−3−1)で表される構成単位)の含有量は、第二成分となるポリマーの総重量に対して、通常5重量%以上99.99重量%以下であり、好ましくは20〜95重量%、より好ましくは30〜90重量%である。該極性基と反応性を有する基の含有量が多すぎると、光配向性高分子組成物から作製される光配向膜の配向感度、膜の濡れ性などが低下することがある。
上記第二成分となるポリマーの重量平均分子量は、本発明の効果を発現する限り特に制限はないが、好ましくは500000以下、より好ましくは200000以下、さらに好ましくは100000以下であり、好ましくは1000以上、より好ましくは5000以上である。
上記第一成分が上記式(I−1−1)、(I−2−1)及び(I−3−1)から選ばれる少なくとも1つの構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーである場合には、上記第二成分としては上記式(II−1−1)、(II−2−1)、及び(II−3−1)で表される構成単位を含むポリマーであることが好ましい。
熱ラジカル重合開始剤は、分解温度以上に加熱することにより、ラジカルを発生させる重合開始剤である。熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド類(メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等)、ジアシルパーオキサイド類(アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等)、ハイドロパーオキサイド類(過酸化水素、tert−ブチルハイドパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド類 (ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド等)、パーオキシケタール類(ジブチルパーオキシ シクロヘキサン等)、アルキルパーエステル類(パーオキシネオデカン酸−tert−ブチルエステル、 パーオキシピバリン酸−tert−ブチルエステル、パーオキシ 2−エチルシクロヘキサン酸−tert−アミルエステル等)、過硫酸塩類(過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル2,2′−アゾビスイソブチレート、及び2,2′−ジ(2−ヒドロキシエチル)アゾビスイソブチロニトリル等)が挙げられる。これら熱ラジカル重合開始剤は、1種単独で用いることもできるし、2種以上組み合わせて用いることもできる。
ベンゼン、トルエン、キシレン、及びエチルベンゼンなどの芳香族化合物;
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、及びシクロヘプタンなどの脂肪族化合物;
メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、及びエチレングリコール等のアルコール;
ジブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン及びジオキサン等のエーテル;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びシクロペンタノン等のケトン;
酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル及びγ−ブチロラクトン等のエステル;
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール系溶剤;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等のグリコールエーテル系溶剤などが挙げられる。なお、これら有機溶媒は、1種を単独で使用することもできるし、あるいは2種以上組み合わせて使用することもできる。
四塩化炭素、クロロホルム、塩化ブチル、1,1,1−トリクロロエタン及び1,1,1−トリブロモオクタン等のハロゲン化アルキル;
α−メチルスチレン、α−メチルスチレンダイマー等の低活性モノマー類;
などが挙げられる。これら連鎖移動剤の使用量は、連鎖移動剤の活性、モノマーとの組み合わせ、溶媒、重合温度等により適宜設定できるが、通常、使用するモノマーの全モル数に対して0.01モル%〜50モル%程度である。
トリフルオロメタンスルフォネート[WPAG−336:和光純薬工業社製]、ジフェニル−2,4,6−トリメチルフェニルスルフォニウム p−トルエンスルフォネート[WPAG−367:和光純薬工業社製]、ビス([炭素原子数10〜14の]アルキルフェニル)ヨードニウム ヘキサフルオロフォスフェート[WPI−113:和光純薬工業社製];4‐イソブチルフェニル(4−メチルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート[イルガキュア 250:BASF社製]などが挙げられる。これら光酸発生剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせまたは光増感剤などと組み合わせて用いてもよい。
上記高分子分散剤としては、例えば、アクリル系高分子分散剤、スチレン系高分子分散剤、ポリエチレンイミン系高分子分散剤及びウレタン系高分子分散剤などが挙げられる。上記塗布性向上剤としては、例えば、シリコーン樹脂などが挙げられる。上記密着性向上剤としては、例えば、シランカップリング剤などが挙げられる。上記紫外線吸収剤としては、例えば、アルコキシベンゾフェノン類などが挙げられる。上記凝集防止剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。上記アルカリ溶解性促進剤としては、例えば、有機カルボン酸などが挙げられる。
カップリング剤は、基板との密着性を向上させるために使用する。上記カップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤;アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤;及びテトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等のチタネート系カップリング剤などが挙げられる。カップリング剤の添加量は、光配向性高分子組成物中に含まれる溶剤を除いた成分(固形分)100重量部に対し、通常10重量部以下である。
溶剤を含む光配向性高分子組成物を、基材等に塗布し、溶剤を除去して積層膜を得た後、これに偏光等の光を照射することにより、光配向膜を得ることができる。基材等への塗布は、スピンコーティング法、グラビアコーター法、リバースグラビア法、メイヤーバーコーター法、ダイコーター法、リバースロールコーター法、ファンテンリバースロールコーター法、キスロールコーター法、バーコーター法、ナイフコーター法、リップコーター法、レジストコーター法、他の公知の方法などに行うことができる。
本発明の液晶配向膜を用いて、光学フィルムを得ることができる。上記光学フィルムは、液晶表示素子のコントラスト向上や視野角範囲の拡大を実現するための光学補償フィルム、パターン化位相差板などの位相差板などに好適である。
光配向性高分子組成物(光配向剤)をスピンコーター又はバーコーターを用いてガラス基板又はTAC基板上に塗布した後、この基板を60〜130℃で1〜3分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を照射することで、光配向膜付基板を作製した。
光配向膜付基板上に重合性液晶組成物を含む溶液を塗布した後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去した。その後室温で1分間冷却することで重合性液晶の塗膜を形成した。窒素雰囲気下又は大気中において、室温で500Wの超高圧水銀灯を用いて90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板を作製した。
クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に重合性液晶が塗布された光配向膜付基板を挟持して観察し、基板を水平面内で回転させ、明暗の状態や配向欠陥の有無を確認した。
光配向膜付基板に直線偏光紫外線を照射する際、5〜100mJ/cm2(313nm)の光を照射し、光位相差版作製後液晶分子の配向の確認を行い、液晶分子が配向する最少露光量をその配向感度とした。
島津製作所製の島津LC−9A型ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)、及び昭和電工製のカラムShodex GF−7M HQ(展開溶媒はDMFあるいはTHF、標準物質は分子量既知のポリスチレン)を用いた。
異方性ポリマー付き基板の異方性ポリマーの層を削りだして、その段差を微細形状測定装置(KLA TENCOR(株)製 アルファステップIQ)を用いて測定した。
濃度が20重量%の光配向剤を配向剤濃度が5重量%になるまでシクロペンタノン、1−メトキシ2−プロパノールで希釈し、光配向性高分子組成物の溶解性を確認した。室温で白濁あるいは固形物が残存している場合溶解していないものと評価した。
JIS K5400の方法に従って、光位相差膜付基板表面にカッターナイフを用いて碁盤目状の100マスの切り傷を付け、その上に一度セロハンテープを密着させた後はがし、基板に残ったマスの数の100目に対する割合を残膜率%として表し密着性の強さを評価した。(残存率の高いほうより密着性も高いことを意味する。)
下記式(LC−1)で表される化合物、下記式(LC−2)で表される化合物、下記式(LC−3)で表される化合物、および下記式(LC−4)で表される化合物を、(LC−1):(LC−2):(LC−3):(LC−4)=50:15:10:25(重量比)となるように混合した。以下、この混合物をMIX 1と称する。このMIX 1に、MIX 1の全重量100を基準として、重量比0.2の非イオン性のフッ素系界面活性剤(ネオス(株)製、商品名フタージェント(商標登録) FTX−218)、および重量比6の重合開始剤irgacure907(BASF社製、商標登録)を添加して組成物を作製した。この組成物に溶剤としてMIBK(メチルイソブチルケトン)を添加し、固形分が20重量%である重合性液晶組成物を作製した。以下、この重合性液晶組成物を重合性液晶組成物(1)と称する。
光配向性基を有するモノマー(1−1)〔上述のI−1−1−aに含まれる〕を以下のようにして合成した。
光配向性基を有するモノマー(1−2)〔上述のI−2−1−aに含まれる〕を以下のようにして合成した。
4−ヒドロキシ桂皮酸エチルエステル1120mmol、水酸化ナトリウム1230mmol及びヨウ化ナトリウム120mmolを、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)1000mLに加え、窒素雰囲気下60℃で撹拌した。そこへ、6−クロロヘキサノール1230mmolを滴下した。滴下後、80℃で8時間撹拌した。反応液に酢酸エチル及び水を加え有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去した。得られた残渣、水酸化ナトリウム1230mmolを水800ml及びメタノール800mlの混合溶液に加え、加熱還流下3時間攪拌した。減圧下で溶剤を留去し、得られた残渣を3N塩酸へ注ぎ込み再沈殿化した。結晶を濾別し、エタノールで再結晶することにより、化合物(ex−1)840mmolを得た。
化合物(ex−1)110mmol、アクリル酸1100mmol及びp−トルエンスルホン酸(p−TsOH)240mmolを、クロロホルム600mlに加え、Dean-Starkを用い加熱還流下脱水しながら8時間攪拌した。反応液に水を加え有機層を抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去した。得られた残渣をクロロホルムとメタノールの混合溶媒で再結晶することにより、化合物(ex−2)34mmolを得た。
化合物(ex−2)16mmol、4−メトキシフェノール16mmol及び4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)3mmolを、ジクロロメタン50mlに加え、窒素雰囲気下で撹拌した。そこへ、1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)17mmolのジクロロメタン溶液10mLを滴下した。滴下後、室温で8時間撹拌した。析出した沈殿物を濾別し、有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、残査をカラムクロマトグラフィーで精製し、エタノールで再結晶することにより、上記光配向性基を有するモノマー(1−2)12mmolを得た。得られたモノマー(1−2)の相転移温度及び核磁気共鳴スペクトルの測定結果は以下の通りである。相転移温度:C 64 (SB 34 SA 63)N 93I1H−NMR(CDCl3;δppm):7.81(d,1H),7.52(d,2H),7.07(m,2H),6.92(m,4H),6.47(d,1H),6.40(dd,1H),6.12(m,1H),5.82(dd,1H),4.17(t,2H),4.00(t,2H),3.81(s,3H),1.79(m,2H),1.70(m,2H),1.54−1.44(m,4H).
光配向性基を有するモノマー(1−3)〔上述のI−3−1−aに含まれる〕を以下のようにして合成した。
2−ヒドロキシブチルメタクリレート50g、ピリジン50mlをトルエン150mlに加え、冷却下p−トルエンスルホン酸クロリド80gを添加し、窒素雰囲気下室温で16時間攪拌した。析出した塩を減圧濾過により除去した。濾液に水(100ml)を加え40℃で2時間攪拌した。有機層を分離し、得られた有機層を2N塩酸、飽和重曹水及び水を順次用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。トルエンを減圧留去し、粗製の無色の液体(ex−3)98gを得た。
化合物(ex−4)30g、水酸化ナトリウム7.4gをN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)150mlに加え、窒素雰囲気下50℃で撹拌した。そこへ、化合物(ex−3)48gを滴下した。滴下後、80℃で8時間撹拌した。室温まで冷却した後、酢酸エチル200ml及び水(150ml)を加え有機層を分離した。析出した沈殿物を濾別し、有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた有機層を2N塩酸、飽和重曹水及び水を順次用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で酢酸エチルを留去し、残査をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶離液:トルエン−酢酸エチル混合物(容量比:トルエン/酢酸エチル=8/1))で精製し、メタノールで再結晶することにより、化合物(1−3)27gを得た。
相転移温度:C 83 I1H−NMR(CDCl3;δppm):7.65(d,1H),7.48(d,2H),6.92(m,2H),6.32(d,1H),6.14(d,1H),5.60(s,1H),4.51(t,2H),4.25(t,2H),3.80(s,3H),1.95(s,3H).
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.10g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート0.90g及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gを1−メトキシ2−プロパノールに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、光配向性ポリマー(i3−1)の溶液を得た。得られた光配向性ポリマー(i3−1)のMwは71000であった。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.10g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン 〔サイラエース S710(JNC(株)製、登録商標)〕0.90g及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gを1−メトキシ2−プロパノールに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、反応性基を有するポリマー(ii1−1)の溶液を得た。得られた反応性基を有するポリマー(ii1−1)のMwは43000であった。なお上記反応性基を有するポリマー(ii1−1)は、光配向性基を有している。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)1.50g、メチルメタクリレート0.3g及び−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.20g 〔サイラエース S710(JNC(株)製、登録商標)〕0.90g及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gを1−メトキシ2−プロパノールに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、反応性基を有するポリマー(ii1−2)の溶液を得た。得られた反応性基を有するポリマー(ii1−2)のMwは51000であった。なお上記反応性基を有するポリマー(ii1−2)は、光配向性基を有している。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.85g、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート〔 カレンズ MOIR 昭和電工(株)製 〕0.15g 及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gをシクロペンタノンに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、反応性基を有するポリマー(ii2−1)の溶液を得た。得られた反応性基を有するポリマー(ii2−1)のMwは73000であった。なお上記反応性基を有するポリマー(ii2−1)は、光配向性基を有している。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.85g、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン 〔 KBM−502 信越化学(株)製 〕0.15g及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gをシクロペンタノンに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、反応性基を有するポリマー(ii1−3)の溶液を得た。得られた反応性基を有するポリマー(ii1−3)のMwは96000であった。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.10g、メチルイタコンサン酸0.9gアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gにシクロペンタノンに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、光配向性ポリマー(i3−2)の溶液を得た。得られた光配向性ポリマー(i3−2)のMwは55000であった。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3)2.85g、メタクリル酸メチルグリシジルエーテル0.15g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03gをシクロペンタノンに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、反応性基を有するポリマー(ii4−1)の溶液を得た。得られた反応性基を有するポリマー(ii4−1)のMwは43000であった。なお上記反応性基を有するポリマー(ii4−1)は、光配向性基を有している。
調製例1で得た光配向性ポリマー(i3−1)の溶液 0.75g、及び調製例2で得たポリマー(ii1−1)の溶液 0.25gと、p−トルエンスルホン酸・水和物 0.005gとを1−メトキシ2−プロパノールに混合して均一な溶液とし、光配向性高分子組成物を含有する配向剤(H−1)4.0gを得た。この光配向剤(H−1)を、TAC基板上へバーコートにより塗布した。この基板を60℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を10mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(H−2)を作製した。この光配向膜(H−2)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(H−3)を作製した。この光位相差板(H−3)の密着性試験による残膜率は100%であった。評価結果を下記表1に示す。
調製例1で得た光配向性ポリマー(i3−1)の溶液 0.90g、及び調製例3で得たポリマー(ii1−2)の溶液 0.10gと、p−トルエンスルホン酸・水和物 0.005gとを1−メトキシ2−プロパノールに混合して均一な溶液とし、光配向性高分子組成物を含有する配向剤(I−1)4.0gを得た。この光配向剤(I−1)を、TAC基板上へバーコートにより塗布した。この基板を80℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を20mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(I−2)を作製した。この光配向膜(I−2)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(I−3)を作製した。この光位相差板(I−3)の密着性試験による残膜率は98%であった。評価結果を下記表1に示す。
調製例1で得た光配向性ポリマー(i3−1)の溶液 0.5g、及び調製例4で得たポリマー(ii2−1)の溶液 0.5gと、p−トルエンスルホン酸・水和物 0.002gとをシクロペンタノンに混合して均一な溶液とし、光配向性高分子組成物を含有する配向剤(J−1)4.0gを得た。この光配向剤(J−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を100℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を5mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(J−2)を作製した。この光配向膜(J−2)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(J−3)を作製した。この光位相差板(J−3)の密着性試験による残膜率は95%であった。評価結果を下記表1に示す。
調製例1で得た光配向性ポリマー(i3−1)の溶液 0.5g、及び調製例5で得たポリマー(ii1−3)の溶液 0.5gと、p−トルエンスルホン酸・水和物 0.002gとをシクロペンタノンに混合して均一な溶液とし、光配向性高分子組成物を含有する配向剤(K−1)4.0gを得た。この光配向剤(K−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を100℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を5mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(K−2)を作製した。この光配向膜(K−2)に重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(K−3)を作製した。この光位相差板(K−3)の密着性試験による残膜率は98%であった。評価結果を下記表1に示す。
調整例6で得た光配向性ポリマー(i3−2)の溶液 0.5g、及び調整例7で得たポリマー(ii4−1)の溶液 0.5gをシクロペンタノンに混合して均一な溶液とし、光配向性高分子組成物を含有する配向剤(L−1)4.0gを得た。この光配向剤(L−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を130℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を5mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(L−2)を作製した。この光配向膜(L−2)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(L−3)を作製した。この光位相差板(L−3)の密着性試験による残膜率は100%であった。評価結果を下記表1に示す。
合成例3で得た光配向性基を有するモノマー(1−3) 3.0g、及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN) 0.03gをシクロペンタノンに加え15gの溶液とし、窒素雰囲気下で10時間加熱還流下撹拌して重合した。その結果、光配向性ポリマー(M−1)の溶液を得た。得られた光配向性ポリマー(M−1)のMwは65000であった。なお、上記光配向性ポリマー(M−1)は水酸基及びカルボキシル基のいずれも有していない。
調製例1で得た光配向性ポリマー(i3−1)の溶液 1.0gのみを1−メトキシ2−プロパノールに混合して均一な溶液とし、光配向性ポリマーを含有する配向剤(N−1)4.0gを得た。この光配向剤(N−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を80℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を20mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(N−2)を作製した。密着性試験による残膜率は90%であった。同様な操作をTAC基板でも行い直線偏光紫外線を40mJ/cm2照射することで膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(N−3)を作製した。この光配向膜(N−3)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(N−4)を作製した。この光位相差板(N−4)の密着性試験による残膜率は70%であった。評価結果を下記表1に示す。
調製例8で得た光配向性ポリマー(M−1)の溶液 1.0gのみをシクロペンタノンに混合して均一な溶液とし、光配向性ポリマーを含有する配向剤(O−1)4.0gを得た。この光配向剤(O−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を80℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を10mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(O−2)を作製した。この光配向膜(O−2)に、重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(O−3)を作製した。この光位相差板の密着性試験による残膜率は5%であった。同様な操作をTAC基板でも行い、直線偏光紫外線を50mJ/cm2照射することで光配向膜(O−4)を作製した。この光配向膜(O−4)に重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射したが、この基板(O−5)は液晶配向性を示さなかった。評価結果を下記表1に示す。
調製例6で得た光配向性ポリマー(i3−2)の溶液 1.0gをシクロペンタノンに混合して均一な溶液とし、光配向性ポリマーを含有する配向剤(P−1)4.0gを得た。この光配向剤(P−1)を、ガラス基板上へスピンコートした。この基板を80℃で1分間加熱し、溶剤を除去することで塗膜を形成した。超高圧水銀ランプより、この塗膜表面に塗布面に対して90°の方向から313nm付近の波長の直線偏光紫外線を20mJ/cm2照射することで、光配向処理した膜厚約0.2μmの光配向膜(液晶配向膜)(P−2)を作製した。この光配向膜(P−2)に重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、この基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、配向した重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射し、光位相差板(P−3)を作製した。この光位相差板の密着性試験による残膜率は90%であった。同様な操作をTAC基板でも行い、直線偏光紫外線を50mJ/cm2照射することで光配向膜(P−4)を作製した。この光配向膜(P−4)に重合性液晶組成物(1)をスピンコートした後、基板を60℃で1分間加熱し溶剤を除去し、重合性液晶の塗膜を形成した。この塗膜に90mW/cm2(365nm)の強度の光を30秒間照射したが、この基板(P−5)は液晶配向性を示さなかった。評価結果を下記表1に示す。
Claims (26)
- 第一成分として少なくとも1つの光配向性基並びに水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基を有しかつ該極性基と反応性を有する基を有さない光配向性ポリマーと、第二成分として上記極性基との反応性を有する基を有するポリマーとを含有し、
第一成分の光配向性基が下記一般式(I−1)〜(I−3)で表される構造のうち少なくとも1種を有し、
第二成分のポリマーが、下記一般式(I−1)〜(I−3)で表される構造のうち少なくとも1種を有する光配向性基と、水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応する基としてアルコキシシラン基、イソシアネート基、[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ基、エポキシ基から選ばれる少なくとも1つの基とを有する光配向性高分子組成物。
- 第二成分のポリマーに含まれる水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応する基がアルコキシシラン基である、請求項1に記載の光配向性高分子組成物。
- 第二成分のポリマーに含まれる水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応する基がイソシアネート基、[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ基、(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ基、から選ばれる少なくとも1つの基である請求項1に記載の光配向性高分子組成物。
- 第二成分のポリマーに含まれる水酸基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1つの極性基と反応する基がエポキシ基から選ばれる少なくとも1つの基である請求項1に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、請求項1に記載の一般式(I−1)〜(I−3)で表される構造のうち少なくとも1種を有する光配向性基を有するモノマーから導かれる構成単位と、アクリル酸、メタクリル酸、炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、カルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)〜(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーである請求項8に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)〜(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位とカルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含むポリマーである請求項8に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)で表される少なくとも1種の構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有するメクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項9に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−2−1)で表される少なくとも1種の構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項9に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項9に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)で表される少なくとも1種の構成単位とカルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル、及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが、下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項10に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−2−1)で表される少なくとも1種の構成単位とカルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが、下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項10に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位とカルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル、及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが、下記式(II−1−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項10に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)〜(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位と炭素原子数2〜6のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが下記式(II−2−1)あるいは(II−3−1)で表される構成単位を含むポリマーである請求項9に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分の光配向性ポリマーが、下記式(I−1−1)〜(I−3−1)で表される少なくとも1種の構成単位とカルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル、カルボキシル基含有イタコン酸エステル、及びフェノール性水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも1種のモノマーから導かれる構成単位とを含むポリマーであり、第二成分のポリマーが、下記式(II−4−1)で表される構成単位を含む請求項10に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分と第二成分の総重量に対して第一成分の割合が50.00〜99.99重量%、第二成分の割合が0.01〜50.00重量%である、請求項1〜18のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分と第二成分の総重量に対して第一成分の割合が70.00〜99.50重量%、第二成分の割合が0.50〜30.00重量%である、請求項1〜18のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分と第二成分との総重量に対して、増感剤及び架橋剤から選ばれる少なくとも1種の物質を0.01〜50重量%含有する、請求項1〜20のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分と第二成分との総重量に対して、酸性化合物、熱酸発生剤及び光酸発生剤から選ばれる少なくとも1種の物質を0.01〜50重量%含有する、請求項1〜21のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 第一成分及び第二成分を溶解可能なアルコキシアルコール系溶剤又はグリコールエーテル系溶剤を更に含有することを特徴とする、請求項1〜22のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物。
- 請求項1〜23のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物から形成される液晶配向膜。
- 請求項1〜23のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物を用いて作製される位相差板を備えた光デバイス。
- 請求項1〜23のいずれか1項に記載の光配向性高分子組成物から作製されるパターン化位相差板。
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