JPWO2015129889A1 - 位相差材形成用樹脂組成物、配向材および位相差材 - Google Patents

位相差材形成用樹脂組成物、配向材および位相差材 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた光反応効率を有し、高感度で重合性液晶を配向させることができる配向材を提供するための位相差材形成用樹脂組成物を提供すること。【解決手段】熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂[(A)成分]を含有することを特徴とする、熱硬化可能な位相差材形成用樹脂組成物、該組成物を用いて得られることを特徴とする配向材、及び該組成物から得られる硬化膜を使用して形成されることを特徴とする位相差材。【選択図】なし

Description

本発明は、位相差材形成用樹脂組成物、配向材および位相差材に関する。
近年、液晶パネルを用いたテレビ等のディスプレイの分野においては、高性能化に向けた取り組みとして、3D画像を楽しむことができる3Dディスプレイの開発が進められている。3Dディスプレイでは、例えば、観察者の右目に右目用画像を視認させ、観察者の左目に左目用画像を視認させることにより、立体感のある画像を表示させることができる。
3D画像を表示する3Dディスプレイの方式には多様なものがあり、専用のメガネを必要としない方式としては、レンチキュラレンズ方式およびパララックスバリア方式等が知られている。
そして、観察者がメガネを着用して3D画像を観察するディスプレイの方式の1つとしては、円偏光メガネ方式等が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
円偏光メガネ方式の3Dディスプレイの場合、液晶パネル等の画像を形成する表示素子の上に位相差材が配置されるのが通常である。この位相差材は、位相差特性の異なる2種類の位相差領域がそれぞれ複数、規則的に配置されており、パターニングされた位相差材を構成している。尚、以下、本明細書においては、このような位相差特性の異なる複数の位相差領域を配置するようにパターン化された位相差材をパターン化位相差材と称する。
パターン化位相差材は、例えば、特許文献2に開示されるように、重合性液晶からなる位相差材料を光学パターニングすることで作製することができる。重合性液晶からなる位相差材料の光学パターニングは、液晶パネルの配向材形成で知られた光配向技術を利用する。すなわち、基板上に光配向性の材料からなる塗膜を設け、これに偏光方向が異なる2種類の偏光を照射する。そして、液晶の配向制御方向の異なる2種類の液晶配向領域が形成された配向材として光配向膜を得る。この光配向膜の上に重合性液晶を含む溶液状の位相差材料を塗布し、重合性液晶の配向を実現する。その後、配向された重合性液晶を硬化してパターン化位相差材を形成する。
液晶パネルの光配向技術を用いた配向材形成では、利用可能な光配向性の材料として、側鎖にシンナモイル基およびカルコン基等の光二量化部位を有するアクリル樹脂やポリイミド樹脂等が知られている。これらの樹脂は、偏光UV照射することにより、液晶の配向を制御する性能(以下、液晶配向性とも言う。)を示すことが報告されている(特許文献3〜特許文献5を参照。)。
特開平10−232365号公報 特開2005−49865号公報 特許第3611342号公報 特開2009−058584号公報 特表2001−517719号公報
しかしながら、本発明者の検討によれば、こうした側鎖にシンナモイル基やカルコン基等の光二量化部位を有するアクリル樹脂は、位相差材の形成に適用した場合に充分な特性が得られないことが分かっている。特に、これらの樹脂に偏光UVを照射して配向材を形成し、その配向材を用いて重合性液晶からなる位相差材料の光学パターニングをするためには、大きな偏光UV露光量が必要となる。その偏光UV露光量は、通常の液晶パネル用の液晶を配向させるのに十分な偏光UV露光量(例えば、30mJ/cm2程度。)より格段に多くなる。
偏光UV露光量が多くなる理由としては、位相差材形成の場合、液晶パネル用の液晶と異なり、重合性液晶が溶液の状態で用いられ、配向材の上に塗布されることが挙げられている。
側鎖にシンナモイル基等の光二量化部位を有するアクリル樹脂等を用いて配向材を形成し、重合性液晶を配向させようとする場合、そのアクリル樹脂等においては、光二量化反応による光架橋を行う。そして、重合性液晶溶液に対する耐性が発現するまで、大きな露光量の偏光照射を行う必要がある。液晶パネルの液晶を配向させるためには、通常、光配向性の配向材の表面のみを二量化反応すればよい。しかし、上述のアクリル樹脂等の従来材料を用いて配向材に溶剤耐性を発現させようとすると、配向材の内部まで反応をさせる必要があり、より多くの露光量が必要となる。その結果、従来材料の配向感度は非常に小さくなってしまうという問題があった。
また、上述の従来材料である樹脂にこのような溶剤耐性を発現させるため、架橋剤を添加する技術が知られている。しかし、架橋剤による熱硬化反応を行った後、形成される塗膜の内部には3次元構造が形成され、光反応性は低下することがわかっている。すなわち、配向感度が大きく低下してしまい、従来材料に架橋剤を添加して使用しても、所望とする効果は得られていない。
以上より、配向材の配向感度を向上させ、偏光UV露光量を低減できる光配向技術と、その配向材の形成に用いられる位相差材形成用樹脂組成物が求められている。そして、高効率にパターン化位相差材を提供することができる技術が求められている。
本発明は、以上の知見や検討結果に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、優れた光反応効率を有し、高感度で重合性液晶を配向させることができる配向材を提供するための位相差材形成用樹脂組成物を提供することである。
そして、本発明の別の目的は、その位相差材形成用樹脂組成物を用いて形成される、優れた光反応効率を有するとともに耐溶剤性および密着耐久性を備え、高感度で重合性液晶を配向させることができる配向材とその配向材を用いて形成された位相差材を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
本発明の第1の態様は、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂[(A)成分]を含有することを特徴とする、熱硬化可能な位相差材形成用樹脂組成物に関する。
本発明の第1の態様において、前記光配向性基が下記式(1)で表される構造を含む有機基であることが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、Rはヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表す。)
本発明の第1の態様において、前記(A)成分の樹脂がアクリル共重合体であることが好ましい。
本発明の第1の態様において、前記(A)成分の樹脂が自己架橋性基をさらに有するか、又はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基をさらに有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第1の態様において、前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]をさらに有し、かつ前記組成物が該少なくとも1つの基Aと反応する架橋剤(B)をさらに含有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第1の態様において、前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基、並びに該少なくとも1つの基Aをさらに有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第1の態様において、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の第1の態様において、(D)成分として架橋触媒をさらに含有することが好ましい。
本発明の第1の態様において、(E)成分として1つ以上の重合性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A又は該少なくとも1つの基Aと反応する1つ以上の基とを有する化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の第1の態様において、(F)成分として熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、1つ以上の重合性基とを有するモノマーをさらに含有することが好ましい。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様の位相差材形成用樹脂組成物を用いて得られることを特徴とする配向材に関する。
本発明の第3の態様は、本発明の第1の態様の位相差材形成用樹脂組成物から得られる硬化膜を使用して形成されることを特徴とする位相差材に関する。
本発明の第4の態様は、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂[(A)成分]を含有することを特徴とする、熱硬化膜形成組成物に関する。
本発明の第4の態様において、前記光配向性基が下記式(1)で表される構造を含む有機基であることが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、Rはヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表す。)
本発明の第4の態様において、前記(A)成分の樹脂がアクリル共重合体であることが好ましい。
本発明の第4の態様において、前記(A)成分の樹脂が自己架橋性基をさらに有するか、又はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基をさらに有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第4の態様において、前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]をさらに有し、かつ前記組成物が該少なくとも1つの基Aと反応する架橋剤(B)をさらに含有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第4の態様において、前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基、並びに該少なくとも1つの基Aをさらに有することが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
本発明の第4の態様において、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の第の5態様は、本発明の第4の態様の熱硬化膜形成組成物を用いて得られることを特徴とする硬化膜に関する。
本発明の第1の態様によれば、優れた密着性、配向感度、パターン形成性および密着耐久性を備え、樹脂フィルム上でも高感度で重合性液晶を配向させることができる配向材を形成することができる位相差材形成用樹脂組成物を提供することができる。
本発明の第2の態様によれば、優れた密着性、配向感度、パターン形成性および密着耐久性を備え、高感度で重合性液晶を配向させることができる配向材を提供することができる。
本発明の第3の態様によれば、樹脂フィルム上でも高い効率で形成できて光学パターニングの可能な位相差材を提供することができる。
本発明の第4の態様によれば、高い透明性、高い溶剤耐性、高い耐熱性に加えて、光照射による液晶配向能(光配向性)を有する硬化膜を形成できる熱硬化膜形成組成物を提供することができる。
本発明の第5の態様によれば、高い透明性、高い溶剤耐性、高い耐熱性に加えて、光照射による液晶配向能(光配向性)を有する硬化膜を提供することができる。
<位相差材形成用樹脂組成物>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、光配向性を有する熱硬化膜を形成するためのものであり、光配向性部位と、熱架橋のための部位とを有する成分を含有するものである。そして、光配向性基が特定の光配向性基、すなわち、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基であることを特徴とする。
特定の光配向性基については、例えば、光配向性基がけい皮酸残基である場合、けい皮酸残基はその一部として熱架橋性基であるカルボキシル基を有している。このように、熱架橋性基が光反応性基の一部をなしている場合も、本発明の組成物における特定の光配向性基に含めることが出来る。
本発明において、熱架橋のための部位としては、上記基Aと、該基Aと反応する基との両方を組成物中のいずれかの成分が有するか、又は熱により自己架橋する部位を、(A)成分の樹脂を含む組成物中のいずれかの成分が有していればよい。そのため、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分として特定の光配向性基、すなわち、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂を含有し、さらに熱架橋系を含有する。
本発明の態様の一つとして、(A)成分として特定の光配向性基を有する樹脂と、(B)成分として、特定の光配向性基とつながる熱反応性部位と反応する架橋剤を含有する組成物が挙げられる。その際、(A)成分の樹脂は、熱反応性部位として、特定の光配向性基における熱反応性部位を有していればよい。
本発明の態様の一つとして、(A)成分の樹脂が、上記基Aを有するモノマーとの共重合体であって、(B)成分として、上記基Aと熱反応する架橋剤を含有する組成物が挙げられる。
本発明の態様の一つとして、熱架橋系として、自己架橋性基を前記(A)成分の樹脂にさらに含む組成物が挙げられる。
また、本発明の態様の一つとして、熱架橋系として、特定の光配向性基とつながる熱反応性部位と反応する基を前記(A)成分の樹脂にさらに含む組成物が挙げられる。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分に加えて、(B)成分として架橋剤を含有することができる。さらに、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分、(B)成分に加えて、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物、(D)成分として架橋触媒、(E)成分として1つ以上の重合性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A又は該少なくとも1つの基Aと反応する1つ以上の基とを有する化合物、並びに(F)成分として熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、1つ以上の重合性基とを有するモノマーをさらに含有することができる。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他の添加剤を含有することができる。
以下、各成分の詳細を説明する。
<(A)成分>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物に含有される(A)成分は、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基(以下、単に「光配向性基」ともいう)を有する樹脂である。
(A)成分の樹脂が熱反応性部位として有することができる構造部位としては、カルボキシル基、アミド基、N−置換アミド基、ヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基等が挙げられる。これらのうち、カルボキシル基またはアミド基が好ましい。
光配向性基とは、光二量化または光異性化する構造部位の官能基を言う。
(A)成分の樹脂が光配向性基として有することのできる光二量化する構造部位とは、光照射により二量体を形成する部位であり、その具体例としては、シンナモイル基、カルコン基、クマリン基、アントラセン基等が挙げられる。これらのうち可視光領域での透明性の高さ、光二量化反応性の高さからシンナモイル基が好ましい。
(A)成分の樹脂が光配向性基として有することのできる光異性化する構造部位とは、光照射によりシス体とトランス体とに変わる構造部位を指し、その具体例としてはアゾベンゼン構造、スチルベン構造等からなる部位が挙げられる。これらのうち反応性の高さからアゾベンゼン構造が好ましい。
熱反応性部位は直接結合又は連結基を介して光配向性基とつながっており、そのような連結基としては、炭素原子数1乃至15の直鎖状アルキレン基、炭素原子数3乃至20の分岐状アルキレン基、炭素原子数3乃至20の環状アルキレン基及びフェニレン基から選ばれる二価の基であるか、又は当該二価の基が複数結合してなる基である。この場合、連結基を構成する二価の基同士の結合、及び連結基と熱反応性部位との結合としては、単結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合またはエーテル結合が挙げられる。上記二価の基が複数となる場合は、二価の基同士は同一でも異なっていてもよく、上記結合が複数となる場合は、結合同士は同一でも異なっていてもよい。
前記炭素原子数1乃至15の直鎖状アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基、n−オクチレン基、n−ノニレン基、n−デシレン基、n−ウンデシレン基、n−ドデシレン基、n−トリデシレン基、n−テトラデシレン基、n−ペンタデシレン基が挙げられる。
前記炭素原子数3乃至20の分岐状アルキレン基としては、例えば、i−プロピレン基、i−ブチレン基、s−ブチレン基、t−ブチレン基、1−メチル−n−ブチレン基、2−メチル−n−ブチレン基、3−メチル−n−ブチレン基、1,1−ジメチル−n−プロピレン基、1,2−ジメチル−n−プロピレン基、2,2−ジメチル−n−プロピレン基、1−エチル−n−プロピレン基、1−メチル−n−ペンチレン基、2−メチル−n−ペンチレン基、3−メチル−n−ペンチレン基、4−メチル−n−ペンチレン基、1,1−ジメチル−n−ブチレン基、1,2−ジメチル−n−ブチレン基、1,3−ジメチル−n−ブチレン基、2,2−ジメチル−n−ブチレン基、2,3−ジメチル−n−ブチレン基、3,3−ジメチル−n−ブチレン基、1−エチル−n−ブチレン基、2−エチル−n−ブチレン基、1,1,2−トリメチル−n−プロピレン基、1,2,2−トリメチル−n−プロピレン基、1−エチル−1−メチル−n−プロピレン基及び1−エチル−2−メチル−n−プロピレン基等の他、炭素原子数が20までの範囲で且つ任意の箇所で分岐しているアルキレン基等が挙げられる。
前記炭素原子数3乃至20の環状アルキレン基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基及びシクロオクチレン基等の単環式アルキレン基、並びにノルボルニレン基、トリシクロデシレン基、テトラシクロドデシレン基及びアダマンチレン基等の多環式アルキレン基が挙げられる。
また、(A)成分の樹脂はアクリル共重合体であることが好ましい。
(A)成分としては、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基として、例えば、下記式(1)で表される構造を含む有機基であることが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、Rはヒドロキシ基、アミノ基、ヒドロキシフェノキシ基、カルボキシルフェノキシ基、アミノフェノキシ基、アミノカルボニルフェノキシ基、フェニルアミノ基、ヒドロキシフェニルアミノ基、カルボキシルフェニルアミノ基、アミノフェニルアミノ基、ヒドロキシアルキルアミノ基またはビス(ヒドロキシアルキル)アミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表し、これらの置換基の定義におけるベンゼン環は置換基で置換されていてもよい。)
前記任意の置換基としては特に限定されないが、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基等のアルキル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;ヨウ素、臭素、塩素、フッ素等のハロゲン原子;シアノ基;ニトロ基等が挙げられる。
ベンゼン環が置換基で置換されていてもよい場合の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基等のアルキル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;ヨウ素、臭素、塩素、フッ素等のハロゲン原子;シアノ基;ニトロ基等が挙げられる。
上記Rの中では、ヒドロキシ基及びアミノ基が好ましく、ヒドロキシ基が特に好ましい。
(A)成分としては、上記式(1)で表される構造を含む有機基が、スペーサーを介して主鎖に結合した樹脂が好ましい。スペーサーとしては、炭素原子数1乃至15の直鎖状アルキレン基、炭素原子数3乃至20の分岐状アルキレン基、炭素原子数3乃至20の環状アルキレン基及びフェニレン基から選ばれる二価の基であるか、当該二価の基が複数結合してなる基を表す。この場合、スペーサーを構成する二価の基同士の結合、スペーサーと重合性基との結合、及びスペーサーと上記式(1)で表される基との結合としては、単結合、エステル結合、アミド結合、ウレア結合またはエーテル結合が挙げられる。上記二価の基が複数となる場合は、二価の基同士は同一でも異なっていてもよく、上記結合が複数となる場合は、結合同士は同一でも異なっていてもよい。
なお、上記炭素原子数1乃至15の直鎖状アルキレン基、炭素原子数3乃至20の分岐状アルキレン基及び炭素原子数3乃至20の環状アルキレン基それぞれの具体例は、段落[0037]乃至[0039]に記載した通りである。
その中でも、(A)成分としては、上記式(1)において、Rがヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1が任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基で表される光配向性基を有する樹脂が好ましく、当該光配向性基を有するアクリル共重合体がより好ましい。
本発明において、アクリル共重合体とは、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン等の不飽和二重結合を有するモノマーを用いて単独重合又は共重合して得られる重合体をいう。従って、本発明における「アクリル共重合体」には、アクリル共重合体の他、アクリル重合体が該当する。
光配向性基を有するアクリル共重合体(以下、特定共重合体ともいう)は、斯かる構造を有するアクリル共重合体であればよく、アクリル共重合体を構成する高分子の主鎖の骨格及び側鎖の種類などについて特に限定されない。
(A)成分のアクリル共重合体は、重量平均分子量が1,000乃至200,000であることが好ましく、2,000乃至150,000であることがより好ましく、3,000乃至100,000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が200,000を超えて過大なものであると、溶剤に対する溶解性が低下しハンドリング性が低下する場合があり、重量平均分子量が1,000未満で過小なものであると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性及び耐熱性が低下する場合がある。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、標準試料としてポリスチレンを用いて得られる値である。以下、本明細書においても同様とする。
(A)成分の光配向性基を有するアクリル共重合体の合成方法としては、光配向性基を有するモノマー、例えば、上記式(1)で表される光配向性基を有するモノマーを重合する方法が簡便である。
上記式(1)で表される光配向性基を有するモノマーとしては、例えば、4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)けい皮酸、4−(6−アクリルオキシヘキシル−1−オキシ)けい皮酸、4−(3−メタクリルオキシプロピル−1−オキシ)けい皮酸、4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)シンナムアミド、4−(6−アクリルオキシヘキシル−1−オキシ)シンナムアミド、4−(3−メタクリルオキシプロピル−1−オキシ)シンナムアミド、4−(4−(3−メタクリルオキシプロピル−1−オキシ)アクリルオキシ)安息香酸、4−(4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)ベンゾイルオキシ)けい皮酸、4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)−N−(4−シアノフェニル)シンナムアミド、及び4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)−N−ビスヒドロキシエチルシンナムアミドなどが挙げられる。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物に含有される(A)成分は、光配向性基に加えて、自己架橋性基をさらに有するか、又はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基(以下、架橋性基ともいう)をさらに有するアクリル共重合体であることが好ましい。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
上記式(2)において、R5が表すアルキル基としては、例えば、炭素原子数1乃至20のアルキル基が挙げられ、炭素原子数1乃至5のアルキル基が好ましい。
そのようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロヘプチル基等が挙げられる。
その中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基及びイソブチル基等が好ましい。
上記式(2)において、R5が表すアルコキシ基としては、例えば、炭素原子数1乃至20のアルコキシ基が挙げられ、炭素原子数1乃至5のアルコキシ基が好ましい。
そのようなアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2,−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−エイコサデシルオキシ基、シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基及びシクロヘプチルオキシ基等が挙げられる。
その中でも、メトキシ基、エトキシ基及びn−プロポキシ基等が好ましい。
光配向性基に加えて、自己架橋性基をさらに有するか、又は架橋性基をさらに有するアクリル共重合体の合成方法としては、光配向性基を有するモノマーと、自己架橋性基を有するモノマー又は架橋性基を有するモノマーとを重合する方法が簡便である。
上記自己架橋性基及び架橋性基としては、アルコキシメチルアミド基、ヒドロキシメチルアミド基、アルコキシシリル基、グリシジル基、エポキシシクロヘキシル基、ビニル基、及びブロックイソシアネート基等が挙げられる。かかる自己架橋性基又は架橋性基を(A)成分の樹脂に含有させる場合の含有量は、(A)成分の樹脂における繰り返し単位1単位あたり、0.1乃至0.9個であることが好ましく、配向材の配向性と耐溶剤性とのバランスの観点から、0.1乃至0.8個であることがさらに好ましい。
自己架橋性基及び架橋性基を有するモノマーとしては、例えば、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基で置換された(メタ)アクリルアミド化合物;3−トリメトキシシリルプロピルアクリレート、3−トリエトキシシリルプロピルアクリレート、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレート等のトリアルコキシシリル基を有するモノマー;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート等のグリシジル基又はエポキシシクロヘキシル基を有するモノマー;1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,7−オクタジエンモノエポキサイド等のビニル基を有するモノマー;メタクリル酸2−(0−(1’−メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ)エチル、メタクリル酸2−(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ)エチル等のブロックイソシアネート基を有するモノマー等が挙げられる。なお、(メタ)アクリルアミドとは、アクリルアミドとメタクリルアミドの双方を意味する。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物に含有される(A)成分は、光配向性基に加えて、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]をさらに有するアクリル共重合体であることが好ましい。
上記式(2)で表される基としては、例えば、以下の構造等が挙げられる。
Figure 2015129889
光配向性基に加えて、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aをさらに有するアクリル共重合体の合成方法としては、光配向性基を有するモノマーと、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aを有するモノマーとを重合する方法が簡便である。
ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aを有するモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、カプロラクトン2−(アクリロイルオキシ)エチルエステル、カプロラクトン2−(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート、5−アクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン、及び5−メタクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン等のヒドロキシ基を有するモノマー;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、モノ−(2−(アクリロイルオキシ)エチル)フタレート、モノ−(2−(メタクリロイルオキシ)エチル)フタレート、N−(カルボキシフェニル)マレイミド、N−(カルボキシフェニル)メタクリルアミド、及びN−(カルボキシフェニル)アクリルアミド等のカルボキシル基を有するもモノマー;ヒドロキシスチレン、N−(ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド、及びN−(ヒドロキシフェニル)マレイミド等のフェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアミド基を有するモノマー;アミノエチルアクリレート、アミノエチルメタクリレート、アミノプロピルアクリレート、及びアミノプロピルメタクリレート等のアミノ基を有するモノマー;3−アクリロイルオキシトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシトリエトキシシラン等のアルコキシシリル基を有するモノマー;2−アセトアセトキシエチルアクリレート、2−アセトアセトキシエチルメタクリレート(エチレングリコールモノアセトアセテートモノメタクリレート)等の上記式(2)で表される基を有するモノマー等が挙げられる。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物に含有される(A)成分は、光配向性基に加えて、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基(架橋性基)、並びに該少なくとも1つの基Aをさらに有するアクリル共重合体であることが好ましい。
光配向性基に加えて、架橋性基、並びにヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aをさらに有するアクリル共重合体の合成方法としては、光配向性基を有するモノマーと、架橋性基を有するモノマーと、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aを有するモノマーとを重合する方法が簡便である。
なお、光配向性基を有するモノマー、架橋性基を有するモノマー、並びにヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aを有するモノマーは、上述した通りである。
また、本発明においては、特定共重合体を得る際に、光配向性基を有するモノマー、自己架橋性基を有するモノマー又は架橋性基を有するモノマー、並びにヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基から選ばれる少なくとも1つの基Aを有するモノマー(以下、光配向性基、自己架橋性基、架橋性基、並びにヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基を特定官能基1ともいう)の他に、これらのモノマーと共重合可能な特定官能基1を有さないモノマーを併用することができる。
そのようなモノマーの具体例としては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリルアミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。
以下、前記モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
前記アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルアクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルアクリレート、及び8−エチル−8−トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
前記メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、γ−ブチロラクトンメタクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルメタクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルメタクリレート、及び8−エチル−8−トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。
前記ビニル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アリルグリシジルエーテル、及び3−エテニル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン等が挙げられる。
前記スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、及びブロモスチレン等が挙げられる。
前記マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
特定共重合体を得るために用いる各モノマーの使用量は、全モノマーの合計量に基づいて、光配向性基を有するモノマーが10乃至90モル%、自己架橋性基、基A及び架橋性基から選ばれる置換基(これらをまとめて特定架橋性基1とも称する。これは、光配向性基の末端の置換基も含む。)を有するモノマーが10乃至90モル%であることが好ましい。特定架橋性基1を有するモノマーの含有量が10モル%よりも少ないと、充分な熱硬化性を付与し難く、高感度かつ良好な液晶配向性を維持し難い。
また、特定共重合体を得る際に特定官能基1を有さないモノマーを併用する場合、その使用量は、全モノマーの合計量に基づいて、90モル%以下であることが好ましい。
本発明に用いる特定共重合体を得る方法は特に限定されないが、例えば、特定官能基1を有するモノマーと所望により特定官能基1を有さないモノマーと重合開始剤等とを共存させた溶剤中において、50乃至110℃の温度下で重合反応により得られる。その際、用いられる溶剤は、特定官能基1を有するモノマー、所望により用いられる特定官能基1を有さないモノマー及び重合開始剤等を溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、後述する<溶剤>に記載する。
前記方法により得られる特定共重合体は、通常、溶剤に溶解した溶液の状態である。
また、上記方法で得られた特定共重合体の溶液を、攪拌下のジエチルエーテルや水等に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後に、常圧又は減圧下で、常温乾燥又は加熱乾燥し、特定共重合体の粉体とすることができる。前記操作により、特定共重合体と共存する重合開始剤及び未反応のモノマーを除去することができ、その結果、精製した特定共重合体の粉体が得られる。一度の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶剤に再溶解させ、上記の操作を繰り返し行えば良い。
本発明においては、特定共重合体は粉体形態で、あるいは精製した粉末を後述する溶剤に再溶解した溶液形態で用いてもよい。
また、本発明においては、(A)成分の特定共重合体は、複数種の特定共重合体の混合物であってもよい。
<(B)成分>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物には、(B)成分として架橋剤を含有させることができる。(B)成分としては、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基Aと反応する架橋剤が挙げられる。
(B)成分である架橋剤としては、エポキシ化合物、メチロール化合物、イソシアネート化合物、フェノプラスト化合物、トリアルコキシシリル基を2個以上有する化合物、アミノ基を有するアルコキシシラン化合物等の化合物、アルコキシ基及び/又はキレート配位子を有する有機金属化合物、N−アルコキシメチルアクリルアミドの重合体、エポキシ基を有する化合物の重合体、アルコキシシリル基を有する化合物の重合体、イソシアネート基を有する化合物の重合体、及びメラミンホルムアルデヒド樹脂等の重合体が挙げられる。
上述したエポキシ化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサンジオール、N,N,N’,N’,−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、及びN,N,N’,N’−テトラグリシジル−4、4’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
上述したメチロール化合物の具体例としては、アルコキシメチル化グリコールウリル、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン、及びアルコキシメチル化メラミン等の化合物が挙げられる。
アルコキシメチル化グリコールウリルの具体例としては、例えば、1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)グリコールウリル、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)尿素、1,1,3,3−テトラキス(ブトキシメチル)尿素、1,1,3,3−テトラキス(メトキシメチル)尿素、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)−4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリノン、および1,3−ビス(メトキシメチル)−4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリノン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製グリコールウリル化合物(商品名:サイメル(登録商標)1170、パウダーリンク(登録商標)1174)等の化合物、メチル化尿素樹脂(商品名:UFR(登録商標)65)、ブチル化尿素樹脂(商品名:UFR(登録商標)300、U−VAN10S60、U−VAN10R、U−VAN11HV)、DIC(株)製尿素/ホルムアルデヒド系樹脂(高縮合型、商品名:ベッカミン(登録商標)J−300S、同P−955、同N)等が挙げられる。
アルコキシメチル化ベンゾグアナミンの具体例としては、例えば、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製(商品名:サイメル(登録商標)1123)、(株)三和ケミカル製(商品名:ニカラック(登録商標)BX−4000、同BX−37、同BL−60、同BX−55H)等が挙げられる。
アルコキシメチル化メラミンの具体例としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製メトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名:サイメル(登録商標)300、同301、同303、同350)、ブトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名:マイコート(登録商標)506、同508)、三和ケミカル製メトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名:ニカラック(登録商標)MW−30、同MW−22、同MW−11、同MS−001、同MX−002、同MX−730、同MX−750、同MX−035)、ブトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名:ニカラック(登録商標)MX−45、同MX−410、同MX−302)等が挙げられる。
また、このようなアミノ基の水素原子がメチロール基又はアルコキシメチル基で置換されたメラミン化合物、尿素化合物、グリコールウリル化合物及びベンゾグアナミン化合物を縮合させて得られる化合物であってもよい。例えば、米国特許第6323310号に記載されているメラミン化合物およびベンゾグアナミン化合物から製造される高分子量の化合物が挙げられる。前記メラミン化合物の市販品としては、商品名:サイメル(登録商標)303(三井サイテック(株)製)等が挙げられ、前記ベンゾグアナミン化合物の市販品としては、商品名:サイメル(登録商標)1123(三井サイテック(株)製)等が挙げられる。
上述したイソシアネート化合物の具体例としては、例えば、VESTANAT B1358/100、VESTAGON BF 1540(以上、イソシアヌレート型変性ポリイソシアネート、デグサジャパン(株)製)、タケネート(登録商標)B−882N、同B−7075(以上、イソシアヌレート型変性ポリイソシアネート、三井化学(株)製)等が挙げられる。
上述したフェノプラスト化合物の具体例としては以下の化合物が挙げられるが、フェノプラスト化合物は以下の化合物例に限定されるものではない。
Figure 2015129889
トリアルコキシシリル基を2個以上有する化合物の具体例としては、例えば、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、4,4’−ビス(トリメトキシシリル)ビフェニル、4,4’−ビス(トリエトキシシリル)ビフェニル、ビス(トリメトキシシリル)エタン、ビス(トリエトキシシリル)エタン、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス(トリメトキシシリル)エチレン、ビス(トリエトキシシリル)エチレン、1,3−ビス(トリメトキシシリルエチル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(トリエトキシシリルエチル)テトラメチルジシロキサン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)カーボネート、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)カーボネート、ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]ジスルフィド、ビス[(3−トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド、ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]チオウレア、ビス[(3−トリエトキシシリル)プロピル]チオウレア、ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]ウレア、ビス[(3−トリエトキシシリル)プロピル]ウレア、1,4−ビス(トリメトキシシリルメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリルメチル)ベンゼン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、トリス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、1,1,2−トリス(トリメトキシシリル)エタン、1,1,2−トリス(トリエトキシシリル)エタン、トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、及びトリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等の化合物が挙げられる。
アミノ基を有するアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、N,N’‐ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,2−エタンジアミン、N,N’‐ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−1,2−エタンジアミン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,2−エタンジアミン、N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−1,2−エタンジアミン、ビス−{3−(トリメトキシシリル)プロピル}アミン、ビス−{3−(トリエトキシシリル)プロピル}アミン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシ{3−(メチルアミノ)プロピルシラン、3−(N−アリルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(N−アリルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(ジエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(ジエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、及び3−(フェニルアミノ)プロピルトリエトキシシラン等の化合物が挙げられる。
アルコキシ基及び/又はキレート配位子を有する有機金属化合物の具体例としては、例えば、ジイソプロポキシエチルアセトアセテートアルミニウム、ジイソプロポキシアセチルアセトネートアルミニウム、トリアセチルアセトネートアルミニウム、テトラキスイソプロポキシチタニウム、テトラキスノルマルブトキシチタニウム、テトラオクチルチタネート、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)チタニウム、チタンテトラアセチルアセトネート、テトラキス(ノルマルプロポキシ)ジルコニウム、テトラキス(ノルマルブトキシ)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトネート)ジルコニウム等の化合物が挙げられる。
さらに、上述したN−アルコキシメチルアクリルアミドの重合体としては、例えば、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基で置換されたアクリルアミド化合物又はメタクリルアミド化合物を使用して製造されるポリマーが挙げられる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、ポリ(N−ブトキシメチルアクリルアミド)、N−ブトキシメチルアクリルアミドとスチレンとの共重合体、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミドとメチルメタクリレートとの共重合体、N−エトキシメチルメタクリルアミドとベンジルメタクリレートとの共重合体、及びN−ブトキシメチルアクリルアミドとベンジルメタクリレートと2−ヒドロキシプロピルメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。このようなポリマーの重量平均分子量は、1,000乃至200,000であり、より好ましくは3,000乃至150,000であり、さらに好ましくは3,000乃至50,000である。
エポキシ基を有する化合物の重合体としては、例えば、グリシジルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート等のエポキシ基を有する化合物を使用して製造されるポリマーが挙げられる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、ポリ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート)、ポリ(グリシジルメタクリレート)、グリシジルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体、グリシジルメタクリレートとスチレンとの共重合体等が挙げられる。このようなポリマーの重量平均分子量は、1,000乃至200,000であり、より好ましくは3,000乃至150,000であり、さらに好ましくは3,000乃至50,000である。
上述したアルコキシシリル基を有する化合物の重合体としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシリル基を有する化合物を使用して製造されるポリマーが挙げられる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、ポリ(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとスチレンとの共重合体、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとメチルメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。このようなポリマーの重量平均分子量は、1,000乃至200,000であり、より好ましくは3,000乃至150,000であり、さらに好ましくは3,000乃至50,000である。なお本明細書において、上記「ポリ((メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン)」は、アルコキシシリル基を有するポリ(メタ)アクリレートを意味する。
上述したイソシアネート基を有する化合物の重合体としては、例えば、2−イソシアナトエチルメタクリレート(カレンズMOI[登録商標]、昭和電工(株)製)、2−イソシアナトエチルアクリレート(カレンズAOI[登録商標]、昭和電工(株)製)等のイソシアネート基を有する化合物、または2−(0−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチルメタクリレート(カレンズMOI−BM[登録商標]、昭和電工(株)製)、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレート(カレンズMOI−BP[登録商標]、昭和電工(株)製)等のブロックイソシアネート基を有する化合物を使用して製造されるポリマーが挙げられる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、ポリ(2−イソシアナトエチルアクリレート)、ポリ(2−(0−[1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチルメタクリレート)、2−イソシアナトエチルメタクリレートとスチレンとの共重合体、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。このようなポリマーの重量平均分子量は、1,000乃至200,000であり、より好ましくは3,000乃至150,000であり、さらに好ましくは3,000乃至50,000である。
上述したメラミンホルムアルデヒド樹脂の具体例としては、メラミンとホルムアルデヒドを重縮合して得られる、下記式で表される樹脂が挙げられる。
Figure 2015129889
(式中、R21は水素原子又は炭素原子数1乃至4のアルキル基を表し、nは繰り返し単位の数を表す自然数である。)
(B)成分のメラミンホルムアルデヒド樹脂は、保存安定性の観点からメラミンとホルムアルデヒドの重縮合の際に生成したメチロール基がアルキル化されていることが好ましい。
(B)成分のメラミンホルムアルデヒド樹脂を得る方法は特に限定されないが、一般的にメラミンとホルムアルデヒドを混合し、炭酸ナトリウムやアンモニア等を用いて弱アルカリ性にした後60℃乃至100℃にて加熱することにより合成される。さらにアルコールと反応させることでメチロール基をアルコキシ化することができる。
(B)成分のメラミンホルムアルデヒド樹脂は、重量平均分子量が250乃至5,000であることが好ましく、300乃至4,000であることがより好ましく、350乃至3,500であることがさらに好ましい。重量平均分子量が5000を超えて過大なものであると、溶剤に対する溶解性が低下しハンドリング性が低下する場合があり、重量平均分子量が250未満で過小なものであると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性および耐熱性の向上効果が十分に現れない場合がある。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物において、(B)成分のメラミンホルムアルデヒド樹脂は液体形態で、又は精製した液体を後述する溶剤に再溶解した溶液形態で用いてもよい。
これらの架橋剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における(B)成分の架橋剤の含有量は、(A)成分である樹脂と、任意成分である(C)成分、(E)成分、(F)成分との合計量の100質量部に基づいて0質量部乃至100質量部であることが好ましく、より好ましくは0質量部乃至80質量部である。架橋剤の含有量が過大である場合には光配向性及び保存安定性が低下することがある。
<(C)成分>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物には、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基A(以下、特定官能基2ともいう。)を少なくとも2つ有する化合物を含有させることができる。(C)成分は低分子化合物であっても高分子化合物であっても良い。
(C)成分である低分子化合物としては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、アジピン酸、アジポアミド、ヘキサメチレンジアミン、1,4−ビス(アセトアセチルアミノエチル)シクロヘキサン、1−(4−(2−(4−(3−オキソーブチル)−フェノキシ)−エトキシ)−フェニル)−ブタン−1,3−ジオン、及び1,4−ブタンジオールジアセトアセテート等が挙げられる。
(C)成分である高分子化合物としては、例えば、アクリル重合体、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエステルポリカルボン酸、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリアルキレンイミン、ポリアリルアミン、セルロース類(セルロース又はその誘導体)、フェノールノボラック樹脂等の直鎖構造又は分岐構造を有するポリマー、及びシクロデキストリン類等の環状ポリマー等が挙げられる。
(C)成分である高分子化合物としては、好ましくは、アクリル重合体、シクロデキストリン類、セルロース類、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、及びフェノールノボラック樹脂が挙げられる。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるアクリル重合体としては、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、ビニル化合物等の不飽和二重結合を有するモノマーを重合して得られる重合体であって、基Aを含むモノマー又はその混合物を重合させることにより得られる重合体であればよく、アクリル重合体を構成する高分子の主鎖の骨格および側鎖の種類などについて特に限定されない。
基Aを含むモノマーとしては、ポリエチレングリコールエステル基を有するモノマー、炭素原子数2乃至5のヒドロキシアルキルエステル基を有するモノマー、フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー、カルボキシル基を有するモノマー、アミド基を有するモノマー、アミノ基を有するモノマー、及び上記式(2)で表される基を有するモノマー等が挙げられる。
上述したポリエチレングリコールエステル基を有するモノマーとしては、例えば、H−(OCH2CH2)n−OHのモノアクリレート又はモノメタクリレートが挙げられる。そのnの値は2乃至50であり、好ましくは2乃至10である。
上述した炭素原子数2乃至5のヒドロキシアルキルエステル基を有するモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、及び4−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられる。
上述したフェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、及びo−ヒドロキシスチレン等が挙げられる。
上述したカルボキシル基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、及びビニル安息香酸等が挙げられる。
上述したアミド基を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げられる。
上述したアミノ基を有するモノマーとしては、例えば、2−アミノエチルアクリレート、2−アミノエチルメタクリレート、アミノプロピルアクリレート、及びアミノプロピルメタクリレート等が挙げられる。
上述したアルコキシシリル基を有するモノマーとしては、例えば、3−アクリロイルオキシトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシトリエトキシシラン等が挙げられる。
上述した上記式(2)で表される基を有するモノマーとしては、2−アセトアセトキシエチルアクリレート、2−アセトアセトキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
また、本発明においては、(C)成分の例であるアクリル重合体を合成するに際し、本発明の効果を損なわない限り、特定官能基2を有さないモノマーを併用することができる。
そのようなモノマーの具体例としては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。
アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルアクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルアクリレート、及び8−エチル−8−トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルメタクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルメタクリレート、及び8−エチル−8−トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。
マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
ビニル化合物としては、例えば、ビニルエーテル、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、及びプロピルビニルエーテル等が挙げられる。
(C)成分の例であるアクリル重合体を得るために用いる特定官能基2を有するモノマーの使用量は、(C)成分であるアクリル重合体を得るために用いる全モノマーの合計量に基づいて、2モル%乃至100モル%であることが好ましい。特定官能基2を有するモノマーが過小の場合は、得られる硬化膜の液晶配向性が不充分となる。
また、アクリル重合体を得る際に特定官能基2を有さないモノマーを併用する場合、その使用量は、全モノマーの合計量に基づいて、98モル%以下であることが好ましい。
(C)成分の例であるアクリル重合体を得る方法は特に限定されないが、例えば、特定官能基2を有するモノマーと、所望により特定官能基2を有さないモノマーと、重合開始剤等とを共存させた溶剤中において、50℃乃至110℃の温度下で重合反応により得られる。その際、用いられる溶剤は、特定官能基2を有するモノマーと、所望により用いられる特定官能基2を有さないモノマーおよび重合開始剤等を溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、後述する<溶剤>の項に記載する。
以上の方法により得られる(C)成分の例であるアクリル重合体は、通常、溶剤に溶解した溶液の状態である。
また、上記方法で得られた(C)成分の例であるアクリル重合体の溶液を、攪拌下のジエチルエーテルや水等に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後に、常圧又は減圧下で、常温乾燥又は加熱乾燥し、(C)成分の例であるアクリル重合体の粉体とすることができる。上述の操作により、(C)成分の例であるアクリル重合体と共存する重合開始剤及び未反応のモノマーを除去することができ、その結果、精製した(C)成分の例であるアクリル重合体の粉体が得られる。一度の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶剤に再溶解させ、上述の操作を繰り返し行えば良い。
(C)成分の好ましい例であるアクリル重合体は、重量平均分子量が3,000乃至200,000であることが好ましく、4,000乃至150,000であることがより好ましく、5,000乃至100,000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が200,000を超えて過大なものであると、溶剤に対する溶解性が低下しハンドリング性が低下する場合があり、重量平均分子量が3,000未満で過小なものであると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性および耐熱性が低下する場合がある。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるシクロデキストリン類としては、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリン等のシクロデキストリン;メチル−α−シクロデキストリン、メチル−β−シクロデキストリン、及びメチル−γ−シクロデキストリン等のメチル化シクロデキストリン;ヒドロキシメチル−α−シクロデキストリン、ヒドロキシメチル−β−シクロデキストリン、ヒドロキシメチル−γ−シクロデキストリン、2−ヒドロキシエチル−α−シクロデキストリン、2−ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン、2−ヒドロキシエチル−γ−シクロデキストリン、2−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、2−ヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン、3−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン、3−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、3−ヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン、2,3−ジヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン、2,3−ジヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、及び2,3−ジヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン等のヒドロキシアルキルシクロデキストリン等が挙げられ、例えば、ヒドロキシアルキルシクロデキストリンが好ましい。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるセルロース類としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース類、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース類及びセルロース等が挙げられ、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース類が好ましい。
次に、(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコールやビスフェノールA、トリエチレングリコール、ソルビトール等の多価アルコールにプロピレンオキサイドやポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を付加したものが挙げられる。ポリエーテルポリオールの具体例としては、ADEKA製アデカポリエーテルPシリーズ、Gシリーズ、EDPシリーズ、BPXシリーズ、FCシリーズ、CMシリーズ、日油製ユニオックス(登録商標)HC−40、HC−60、ST−30E、ST−40E、G−450、G−750、ユニオール(登録商標)TG−330、TG−1000、TG−3000、TG−4000、HS−1600D、DA−400、DA−700、DB−400、ノニオン(登録商標)LT−221、ST−221、OT−221等が挙げられる。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸等の多価カルボン酸にエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のジオールを反応させたものが挙げられる。ポリエステルポリオールの具体例としては、DIC製ポリライト(登録商標)OD−X−286、OD−X−102、OD−X−355、OD−X−2330、OD−X−240、OD−X−668、OD−X−2108、OD−X−2376、OD−X−2044、OD−X−688、OD−X−2068、OD−X−2547、OD−X−2420、OD−X−2523、OD−X−2555、OD−X−2560、クラレ製ポリオールP−510、P−1010、P−2010、P−3010、P−4010、P−5010、P−6010、F−510、F−1010、F−2010、F−3010、P−1011、P−2011、P−2013、P−2030、N−2010、PNNA−2016等が挙げられる。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるポリカーボネートポリオールとしては、トリメチロールプロパンやエチレングリコール等の多価アルコールに炭酸ジエチル、炭酸ジフェニルやエチレンカーボネート等を反応させたものが挙げられる。ポリカーボネートポリオールの具体例としてはダイセル化学製プラクセル(登録商標)CD205、CD205PL、CD210、CD220、クラレ製ポリカーボネートジオールC−590、C−1050、C−2050、C−2090、C−3090等が挙げられる。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるポリカプロラクトンポリオールとしては、トリメチロールプロパンやエチレングリコール等の多価アルコールを開始剤としてε−カプロラクトンを開環重合させたものが挙げられる。ポリカプロラクトンポリオールの具体例としてはDIC製ポリライト(登録商標)OD−X−2155、OD−X−640、OD−X−2568、ダイセル化学製プラクセル(登録商標)205、L205AL、205U、208、210、212、L212AL、220、230、240、303、305、308、312、320等が挙げられる。
(C)成分の高分子化合物の好ましい一例であるフェノールノボラック樹脂としては、例えば、フェノール−ホルムアルデヒド重縮合物等が挙げられる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物において、(C)成分の化合物は、粉体形態で、又は精製した粉末を後述する溶剤に再溶解した溶液形態で用いてもよい。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物において、(C)成分は、一種単独であってもよいし、(C)成分として例示された化合物の複数種の混合物であってもよい。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分の樹脂と、(B)成分の架橋剤と、後述する(E)成分の化合物と、(F)成分のモノマーとの合計100質量部に基づいて、0質量部乃至200質量部であることが好ましく、より好ましくは0質量部乃至150質量部である。(C)成分の含有量が過大である場合には光配向性が低下することがある。
<(D)成分>
本実施の形態の位相差材用形成用組成物は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分に加えて、(D)成分として架橋触媒をさらに含有することができる。
(D)成分である架橋触媒としては、例えば、酸又は熱酸発生剤が挙げられる。この(D)成分は、本発明の位相差材形成用樹脂組成物を用いて形成される硬化膜において、熱硬化反応の促進に有効となる。
(D)成分として酸又は熱酸発生剤を用いる場合、(D)成分は、スルホン酸基含有化合物、塩酸又はその塩、及びプリベーク又はポストベーク時に熱分解して酸を発生する化合物、すなわち温度80℃乃至250℃で熱分解して酸を発生する化合物であれば特に限定されるものではない。
そのような化合物としては、例えば、塩酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、カンファスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、メシチレンスルホン酸、p−キシレン−2−スルホン酸、m−キシレン−2−スルホン酸、4−エチルベンゼンスルホン酸、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロ(2−エトキシエタン)スルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ノナフルオロブタン−1−スルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸又はその水和物や塩等が挙げられる。
熱により酸を発生する化合物としては、例えば、ビス(トシルオキシ)エタン、ビス(トシルオキシ)プロパン、ビス(トシルオキシ)ブタン、p−ニトロベンジルトシレート、o−ニトロベンジルトシレート、1,2,3−フェニレントリス(メチルスルホネート)、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩、p−トルエンスルホン酸モルフォニウム塩、p−トルエンスルホン酸エチルエステル、p−トルエンスルホン酸プロピルエステル、p−トルエンスルホン酸ブチルエステル、p−トルエンスルホン酸イソブチルエステル、p−トルエンスルホン酸メチルエステル、p−トルエンスルホン酸フェネチルエステル、シアノメチルp−トルエンスルホネート、2,2,2−トリフルオロエチルp−トルエンスルホネート、2−ヒドロキシブチルp−トルエンスルホネート、N−エチル−p−トルエンスルホンアミド、
Figure 2015129889
Figure 2015129889
Figure 2015129889
Figure 2015129889
Figure 2015129889
Figure 2015129889
等が挙げられる。
また、熱により酸を発生する化合物の市販品としては、TA100、TA120、TA160(以上、サンアプロ(株)製)、K−PURE〔登録商標〕TAG2689、同TAG2690、同CXC1614、同CXC1738(以上、King Industries Inc.製)、サンエイドSI−100L、同SI−180L(以上、三新化学工業(株)製)等が挙げられる。
この他に(D)成分である架橋触媒としては、例えば、金属キレート化合物、シラノール化合物を挙げることができる。(D)成分の金属キレート化合物とシラノール化合物は組み合わせて用いることで、本発明の位相差材形成用樹脂組成物を用いて形成される硬化膜において、熱硬化反応の促進に有効となる。
金属キレート化合物としては、例えば、ジルコニウム化合物、チタニウム化合物、アルミニウム化合物が挙げられ、より具体的にはジイソプロピルチタンジアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジイソプロポキシエチルアセトアセテートアルミニウム、ジイソプロポキシアセチルアセトネートアルミニウム、イソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、イソプロポキシビス(アセチルアセトネート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(アセチルアセトネート)アルミニウム[トリス(2,4−ペンタンジオナト)アルミニウム(III)]、モノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等が挙げられる。
シラノール化合物としては、例えば、トリフェニルシラノール、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジシロキサンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシジメチルシリル)ベンゼン等が挙げられる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における(D)成分の含有量は、(A)成分の樹脂と、(B)成分の架橋剤と、(C)成分の化合物と、後述する(E)成分の化合物及び(F)成分のモノマーとの合計量の100質量部に対して、好ましくは0質量部乃至20質量部、より好ましくは0質量部乃至15質量部、更に好ましくは0質量部乃至10質量部である。(D)成分の含有量が20質量部より多い場合、組成物の保存安定性が低下する場合がある。
<(E)成分>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分のいずれかと熱架橋可能な基と重合性基とを有する化合物、すなわち、1つ以上の重合性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A又は該少なくとも1つの基Aと反応する1つ以上の基とを有する化合物を(E)成分として含有することができる。
(E)成分を含有する本発明の位相差材形成用樹脂組成物から形成される硬化膜を配向材として用いた場合に、(E)成分の化合物は、硬化膜上に形成される硬化された重合性液晶の層との間の密着性を強化する、すなわち密着性向上成分として作用する。
(E)成分の化合物としては、好ましくは、C=C二重結合を含む重合性基とヒドロキシ基を有する化合物、及びC=C二重結合を含む重合性基とN−アルコキシメチル基を有する化合物である。C=C二重結合を含む重合性基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、アリル基、及びマレイミド基等が挙げられる。
以下に、(E)成分のC=C二重結合を含む重合性基とヒドロキシ基とを有する化合物の好ましい例を挙げる。なお、(E)成分の化合物は、以下の化合物例に限定されるものではない。
Figure 2015129889
(式中、R41は水素原子又はメチル基を表し、mは1乃至10の整数を表す。)
(E)成分のC=C二重結合を含む重合性基とN−アルコキシメチル基とを有する化合物において、N−アルコキシメチル基のN、すなわち窒素原子としては、アミドの窒素原子、チオアミドの窒素原子、ウレアの窒素原子、チオウレアの窒素原子、ウレタンの窒素原子、含窒素へテロ環の窒素原子の隣接位に結合した窒素原子等が挙げられる。従って、N−アルコキシメチル基としては、アミドの窒素原子、チオアミドの窒素原子、ウレアの窒素原子、チオウレアの窒素原子、ウレタンの窒素原子、含窒素へテロ環の窒素原子の隣接位に結合した窒素原子等から選ばれる窒素原子にアルコキシメチル基が結合した構造が挙げられる。
(E)成分のC=C二重結合を含む重合性基とN−アルコキシメチル基を有する化合物としては、上記の基を有するものであればよいが、好ましくは、例えば下記の式(x)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2015129889
(式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は水素原子、若しくは炭素原子数1乃至10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、n−ヘプチル基、1−メチル−n−ヘキシル基、2−メチル−n−ヘキシル基、3−メチル−n−ヘキシル基、1,1−ジメチル−n−ペンチル基、1,2−ジメチル−n−ペンチル基、1,3−ジメチル−n−ペンチル基、2,2−ジメチル−n−ペンチル基、2,3−ジメチル−n−ペンチル基、3,3−ジメチル−n−ペンチル基、1−エチル−n−ペンチル基、2−エチル−n−ペンチル基、3−エチル−n−ペンチル基、1−メチル−1−エチル−n−ブチル基、1−メチル−2−エチル−n−ブチル基、1−エチル−2−メチル−n−ブチル基、2−メチル−2−エチル−n−ブチル基、2−エチル−3−メチル−n−ブチル基、n−オクチル基、1−メチル−n−ヘプチル基、2−メチル−n−ヘプチル基、3−メチル−n−ヘプチル基、1,1−ジメチル−n−ヘキシル基、1,2−ジメチル−n−ヘキシル基、1,3−ジメチル−n−ヘキシル基、2,2−ジメチル−n−ヘキシル基、2,3−ジメチル−n−ヘキシル基、3,3−ジメチル−n−ヘキシル基、1−エチル−n−ヘキシル基、2−エチル−n−ヘキシル基、3−エチル−n−ヘキシル基、1−メチル−1−エチル−n−ペンチル基、1−メチル−2−エチル−n−ペンチル基、1−メチル−3−エチル−n−ペンチル基、2−メチル−2−エチル−n−ペンチル基、2−メチル−3−エチル−n−ペンチル基、3−メチル−3−エチル−n−ペンチル基、n−ノニル基、及びn−デシル基等が挙げられる。
上記式(x)で表される化合物の具体例としては、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−イソブトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、及びN−メチロールアクリルアミド等が挙げられる。
(E)成分のC=C二重結合を含む重合性基とN−アルコキシメチル基を有する化合物の別の態様としては、好ましくは、例えば下記の式(X2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2015129889
(式中、R11は水素原子又はメチル基を表す。R13及びR14はそれぞれ独立に炭素原子数2乃至20の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基、炭素原子数5乃至6の脂肪族環基、又は炭素原子数5乃至6の脂肪族環を含む脂肪族基を表し、これらの基の一つのメチレン基または隣り合わない複数のメチレン基がエーテル結合に置き換わっていてもよい。R12は炭素原子数1乃至20の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素原子数5乃至6の脂肪族環基、又は炭素原子数5乃至6の脂肪族環を含む脂肪族基を表し、これらの基の一つのメチレン基または隣り合わない複数のメチレン基がエーテル結合に置き換わっていてもよい。Zは>NCOO−、または−OCON<(ここで「−」は結合手が1つであることを示す。また、「>」「<」は結合手が2つであることを示し、かつ、どちらか1つの結合手は−CH2OR12と結合していることを示す。)を表す。rは2以上9以下の自然数である。)
13及びR14の定義における炭素原子数2乃至20のアルキレン基の具体例としては、炭素原子数2乃至20のアルキル基から、さらに1乃至8個の水素原子を取り去った2価乃至9価の基が挙げられる。
当該炭素原子数2乃至20のアルキル基の具体例としては、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、それらの一種または複数種が炭素原子数20までの範囲で結合した基と、これらの基の一つのメチレン基または隣り合わない複数のメチレン基がエーテル結合に置き換わった基等が一例として挙げられる。
これらのうち、炭素原子数2乃至10のアルキレン基が好ましく、原料の入手性等の点から、R13がエチレン基であり、R14がヘキシレン基であることが特に好ましい。
12の定義における炭素原子数1乃至20のアルキル基の具体例としては、上記炭素原子数2乃至20のアルキル基の具体例及びメチル基が挙げられる。これらのうち、炭素原子数1乃至6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基またはn−ブチル基が特に好ましい。
rとしては、2以上9以下の自然数が挙げられるが、中でも、2乃至6が好ましい。
化合物(X2)は、下記の反応スキームで表される製造方法により得られる。すなわち、下記式(X2−1)で表されるアクリルまたはメタクリル基を有するカルバメート化合物(以下、化合物(X2−1)とも言う)を、トリメチルシリルクロリドとパラホルムアルデヒドとを加えた溶媒中で反応させて下記式(X2−2)で表される中間体を合成し、その反応液へR12−OHで表されるアルコールを加えて反応させることにより製造される。
Figure 2015129889
式中、R11、R12、R13、R14、Z及びrは前記の意味を表し、Xは−NHCOO−または−OCONH−を表す。
化合物(X2−1)に対するトリメチルシリルクロリドとパラホルムアルデヒドの使用量は特に限定されないが、反応を完結させるため、分子中のカルバメート結合1つに対し、トリメチルシリルクロリドは1.0乃至6.0当量倍、パラホルムアルデヒドは1.0乃至3.0当量倍使用することが好ましく、トリメチルシリルクロリドの使用当量はパラホルムアルデヒドの使用当量より多いことがより好ましい。
反応溶媒としては、反応に不活性なものであれば特に限定はないが、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類;塩化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の含窒素非プロトン性極性溶媒;ピリジン、ピコリン等のピリジン類等が挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても、これらのうちの2種類以上を混合して用いても良い。好ましくは塩化メチレン、クロロホルムであり、さらに好ましくは塩化メチレンである。
溶媒の使用量(反応濃度)は特に限定されないが、溶媒を用いずに反応を実施してもよく、また溶媒を使用する場合には化合物(X2−1)に対して0.1乃至100質量倍の溶媒を用いてもよい。好ましくは1乃至30質量倍であり、さらに好ましくは2乃至20質量倍である。
反応温度は特に限定されないが、例えば−90乃至200℃、好ましくは−20乃至100℃で、さらに好ましくは−10乃至50℃である。
反応時間は、通常、0.05乃至200時間、好ましくは0.5乃至100時間である。
反応は、常圧または加圧下で行うことができ、また回分式でも連続式でもよい。
反応させる際に、重合禁止剤を添加してもよい。そのような重合禁止剤としてはBHT(2,6−ジ−ターシャリーブチル−パラ−クレゾール)やハイドロキノン、パラ−メトキシフェノールなどを用いることができ、アクリル基、メタクリル基の重合を阻害するものであれば特に限定はされない。
重合禁止剤を添加する場合の添加量は特に限定されないが、化合物(X2−1)の総使用量(質量)に対し、0.0001乃至10wt%であり、好ましくは0.01乃至1wt%である。本明細書においてwt%とは質量%を意味する。
中間体(X2−2)にアルコールを反応させる工程においては、酸性条件下の加水分解を抑制するため塩基を加えてもよい。塩基の例としてはピリジン、ピコリン等のピリジン類や、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミン等の第3級アミン等が挙げられる。好ましくはトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンであり、より好ましくはトリエチルアミンである。塩基を添加する場合の添加量は、特に限定はされないが、反応時に用いたトリメチルシリルクロリドの添加量に対し、0.01乃至2.0当量倍使用すればよく、より好ましくは0.5乃至1.0当量である。
また、化合物(X2−1)から中間体(X2−2)を得た後、中間体(X2−2)を単離することなく、アルコールを添加して反応させてもよい。
化合物(X2−1)の合成法は特に限定されないが、(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアネートとポリオール化合物とを反応させるか、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させることにより、製造することが出来る。
(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアネートの具体例としては、例えば2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工(株)製,商品名:カレンズMOI[登録商標])、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネ−ト(昭和電工(株)製,商品名:カレンズAOI[登録商標])などが挙げられる。
ポリオール化合物の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどのジオール化合物、グリセリン、トリメチロールプロパンなどのトリオール化合物、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジグリセリンなどが挙げられる。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート等のヒドロキシ基を有するモノマー等が挙げられる。
ポリイソシアネート化合物の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ω,ω’−ジイソシアネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等のトリイソシアネート等が挙げられる。
これらの(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアネート化合物、ポリオール化合物、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート化合物およびポリイソシアネート化合物は一般に市販されており、また、公知の方法によって合成することができる。
また、本発明の位相差材形成用樹脂組成物において、(E)成分は、(E)成分の化合物の複数種の混合物であってもよい。
(E)成分を含有する本発明の位相差材形成用樹脂組成物から形成される硬化膜を液晶配向膜として用いる場合、(E)成分の化合物は液晶配向膜(硬化膜)とその上に形成される重合性液晶の層との密着性が向上するよう、重合性液晶の重合性官能基と液晶配向膜に含まれる架橋反応部位とを共有結合によりリンクさせることができる。その結果、本実施形態の配向材上に硬化した重合性液晶を積層してなる本実施形態の位相差材は、高温高質の条件下でも、強い密着性を維持することができ、剥離等に対する高い耐久性を示すことができる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における(E)成分の含有量は、(A)成分の樹脂と、(B)成分の架橋剤と、(C)成分の化合物と、(D)成分の架橋触媒及び後述する(F)成分のモノマーの合計100質量部に対して、好ましくは0質量部乃至80質量部であり、更に好ましくは0質量部乃至50質量部である。(E)成分の含有量が80質量部より多い場合、硬化膜の光配向性、耐溶剤性が低下する場合がある。
<(F)成分>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(F)成分として熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、1つ以上の重合性基とを有するモノマーを含有することができる。
(F)成分のモノマーは、本発明の位相差材形成用樹脂組成物から形成される硬化膜を配向材として用いた場合に、その上に形成される硬化された重合性液晶の層との間の密着性を強化する、すなわち密着性向上成分として作用する。
(F)成分のモノマーにおける、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基は、段落[0033]乃至[0039]に記載した通りである。
(F)成分のモノマーとしては、好ましくは、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、C=C二重結合を含む重合性基とを有するモノマーである。
熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基としては、下記式(1)で表される構造を含む有機基が好ましい。
Figure 2015129889
(式中、Rはヒドロキシ基、アミノ基、ヒドロキシフェノキシ基、カルボキシルフェノキシ基、アミノフェノキシ基、アミノカルボニルフェノキシ基、フェニルアミノ基、ヒドロキシフェニルアミノ基、カルボキシルフェニルアミノ基、アミノフェニルアミノ基、ヒドロキシアルキルアミノ基またはビス(ヒドロキシアルキル)アミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表し、これらの置換基の定義におけるベンゼン環は置換基で置換されていてもよい。)
上記任意の置換基は段落[0042]に、また上記ベンゼン環が置換基で置換されていてもよい場合の置換基は段落[0043]に記載した通りである。
その中でも、式(1)において、Rがヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1が任意の置換基で置換されていてもよいフェニレン基を表す構造を含む有機基が好ましい。
また、C=C二重結合を含む重合性基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、アリル基、及びマレイミド基等が挙げられる。
(F)成分のモノマーとしては、例えば、4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)けい皮酸、4−(3−メタクリルオキシプロピル−1−オキシ)けい皮酸、及び4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)シンナムアミド等が挙げられる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における(F)成分の含有量は、(A)成分の樹脂と、(B)成分の架橋剤と、(C)成分の化合物と、及び(D)成分の架橋触媒100質量部に対して、好ましくは0質量部乃至40質量部であり、更に好ましくは0質量部乃至30質量部である。(F)成分の含有量が40質量部より多い場合、硬化膜の耐溶剤性が低下する場合がある。
<溶剤>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、主として溶剤に溶解した溶液状態で用いられる。その際に使用する溶剤は、(A)成分及び(B)成分、所望により、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分、及び/又は、後述するその他添加剤を溶解できればよく、その種類及び構造などは特に限定されるものでない。
溶剤の具体例としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、n−ペンタノール、2-メチル−1-ブタノール、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モノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、プロピ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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、3−メチル−2−ペンタノン、2−ペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、シクロペンチルメチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN−メチルピロリドン等が挙げられる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物を用いて、フィルム上で硬化膜を形成して配向材を製造する場合は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、2-メチル−1-ブタノール、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、プロピ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、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等は、フィルムが耐性を示す溶媒であるという点から好ましい。
これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上の組合せで使用することができる。
<その他添加剤>
さらに、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、増感剤、密着向上剤、シランカップリング剤、界面活性剤、レオロジー調整剤、顔料、染料、保存安定剤、消泡剤、酸化防止剤等を含有することができる。
例えば、増感剤は、本発明の位相差材形成用樹脂組成物を用いて熱硬化膜を形成した後、光反応を促進することにおいて有効である。
その他添加剤の一例であるの増感剤としては、ベンゾフェノン、アントラセン、アントラキノン、チオキサントン等及びその誘導体、並びにニトロフェニル化合物等が挙げられる。これらのうち、ベンゾフェノン誘導体及びニトロフェニル化合物が好ましい。好ましい化合物の具体例として、N,N−ジエチルアミノベンゾフェノン、2−ニトロフルオレン、2−ニトロフルオレノン、5−ニトロアセナフテン、4−ニトロビフェニル、4−ニトロケイ皮酸、4−ニトロスチルベン、4−ニトロベンゾフェノン、及び5−ニトロインドール等が挙げられる。特に、ベンゾフェノンの誘導体であるN,N−ジエチルアミノベンゾフェノンが好ましい。
これらの増感剤は上記のものに限定されるものではない。また、増感剤は単独で又は2種以上の化合物を組み合わせて併用することが可能である。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における増感剤の使用割合は、成分(A)〜成分(F)の合計100質量部に対して0.1質量部乃至20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2質量部乃至10質量部である。この割合が過小である場合には、増感剤としての効果を充分に得られない場合があり、過大である場合には透過率の低下および塗膜の荒れが生じることがある。
<位相差材形成用樹脂組成物の調製>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分である樹脂と、(B)成分である架橋剤を含有する。本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、(A)成分、(B)成分に加えて、さらに、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物、(D)成分として架橋触媒、(E)成分として1つ以上の重合性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A又は該少なくとも1つの基Aと反応する1つ以上の基とを有する化合物並びに(F)成分として熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、1つ以上の重合性基とを有するモノマーをも含有することができる。そして、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他の添加剤を含有することができる。
(A)成分と(B)成分の配合比は、質量比で20:80乃至100:0が好ましい。(B)成分の含有量が過大の場合は液晶配向性が低下し易い。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物の好ましい例は、以下のとおりである。
[1]:(A)成分を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[2]:(A)成分100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[3]:(A)成分と(B)成分の配合比が質量比で20:80乃至100:0であり、(A)成分と(B)成分との合計量の100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[4]:(A)成分と(B)成分との合計量の100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分、溶剤を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[5]:(A)成分と(B)成分との合計量の100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分、0質量部乃至10質量部の(D)成分、溶剤を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[6]:(A)成分と(B)成分との合計量の100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分、0質量部乃至10質量部の(D)成分、0質量部乃至50質量部の(E)成分、溶剤を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
[7]:(A)成分と(B)成分との合計量の100質量部に基づいて、0質量部乃至100質量部の(C)成分、0質量部乃至10質量部の(D)成分、0質量部乃至50質量部の(E)成分、0質量部乃至40質量部の(F)成分、溶剤を含有する位相差材形成用樹脂組成物。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物を溶液として用いる場合の配合割合、調製方法等を以下に詳述する。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物における固形分の割合は、各成分が均一に溶剤に溶解している限り、特に限定されるものではないが、1質量%乃至80質量%であり、好ましくは2質量%乃至60質量%であり、より好ましくは3質量%乃至40質量%である。ここで、固形分とは、位相差材形成用樹脂組成物の全成分から溶剤を除いたものをいう。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物の調製方法は、特に限定されない。調製方法としては、例えば、溶剤に溶解した(A)成分の溶液に(B)成分、(C)成分及び(D)成分、さらには(E)成分及び(F)成分等を所定の割合で混合し、均一な溶液とする方法、或いは、この調製方法の適当な段階において、必要に応じてその他添加剤をさらに添加して混合する方法が挙げられる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物の調製においては、溶剤中の重合反応によって得られる特定共重合体の溶液をそのまま使用することができる。この場合、例えば、(A)成分の溶液に前記と同様に(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、及び(F)成分等を入れて均一な溶液とする。この際に、濃度調整を目的としてさらに溶剤を追加投入してもよい。このとき、(A)成分の生成過程で用いられる溶剤と、位相差材形成用樹脂組成物の濃度調整に用いられる溶剤とは同一であってもよく、また異なってもよい。
また、調製された位相差材形成用樹脂組成物の溶液は、孔径が0.2μm程度のフィルタなどを用いて濾過した後、使用することが好ましい。
<硬化膜、配向材および位相差材>
本発明の位相差材形成用樹脂組成物の溶液を基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、金属、例えば、アルミニウム、モリブデン、クロムなどが被覆された基板、ガラス基板、石英基板、ITO基板等)やフィルム(例えば、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、アクリルフィルム等の樹脂フィルム)等の上に、バーコート、回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布、印刷などによって塗布して塗膜を形成し、その後、ホットプレートまたはオーブン等で加熱乾燥することにより、硬化膜を形成することができる。
加熱乾燥の条件としては、硬化膜から形成される配向材の成分が、その上に塗布される重合性液晶溶液に溶出しない程度に、架橋剤による架橋反応が進行すればよく、例えば、温度60℃乃至230℃、時間0.4分間乃至60分間の範囲の中から適宜選択された加熱温度および加熱時間が採用される。加熱温度および加熱時間は、好ましくは70℃乃至230℃、0.5分間乃至10分間である。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物を用いて形成される硬化膜の膜厚は、例えば、0.05μm乃至5μmであり、使用する基板の段差や光学的、電気的性質を考慮し適宜選択することができる。
このようにして形成された硬化膜は、偏光UV照射を行うことで配向材、すなわち、液晶等の液晶性を有する化合物を配向させる部材として機能させることができる。
偏光UVの照射方法としては、通常150nm乃至450nmの波長の紫外光〜可視光が用いられ、室温または加熱した状態で垂直または斜め方向から直線偏光を照射することによって行われる。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物から形成された配向材は耐溶剤性および耐熱性を有しているため、この配向材上に、重合性液晶溶液からなる位相差材料を塗布した後、液晶の相転移温度まで加熱することで位相差材料を液晶状態とし、配向材上で配向させる。そして、配向状態となった位相差材料をそのまま硬化させ、光学異方性を有する層として位相差材を形成することができる。
位相差材料としては、例えば、重合性基を有する液晶モノマーおよびそれを含有する組成物等が用いられる。そして、配向材を形成する基板がフィルムである場合には、本実施の形態の位相差材を有するフィルムは、位相差フィルムとして有用である。このような位相差材を形成する位相差材料は、液晶状態となって、配向材上で、水平配向、コレステリック配向、垂直配向、ハイブリッド配向等の配向状態をとるものがあり、それぞれ必要とされる位相差に応じて使い分けることが出来る。
また、3Dディスプレイに用いられるパターン化位相差材を製造する場合には、本実施形態の位相差材形成用樹脂組成物から上記した方法で形成された硬化膜に、ラインアンドスペースパターンのマスクを介して所定の基準から、例えば、+45度の向きで偏光UV露光し、次いで、マスクを外してから−45度の向きで偏光UVを露光し、液晶の配向制御方向の異なる2種類の液晶配向領域が形成された配向材を得る。その後、重合性液晶溶液からなる位相差材料を塗布した後、液晶の相転移温度まで加熱することで位相差材料を液晶状態とし、配向材上で配向させる。そして、配向状態となった位相差材料をそのまま硬化させ、位相差特性の異なる2種類の位相差領域がそれぞれ複数、規則的に配置された、パターン化位相差材を得ることができる。
また、上記のようにして形成された、本発明の配向材を有する2枚の基板を用い、スペーサを介して両基板上の配向材が互いに向かい合うように張り合わせた後、それらの基板の間に液晶を注入して、液晶が配向した液晶表示素子とすることもできる。
そのため、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、各種位相差材(位相差フィルム)や液晶表示素子等の製造に好適に用いることができる。
[硬化膜形成組成物]
本発明は、また(A)成分として特定の光配向性基を有する樹脂を含有する硬化膜形成組成物に関する。本発明の硬化膜形成組成物は、(A)成分に加えて、(B)成分として架橋剤を含有することができる。さらに、本発明の硬化膜形成組成物は、(A)成分、(B)成分に加えて、(C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物をさらに含有することができる。
Figure 2015129889
(式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
また、本発明の硬化膜形成組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他の添加剤を含有することができる。
なお、(A)成分乃至(C)成分、及び硬化膜形成組成物の調製方法等は、上述した位相差材形成用樹脂組成物と同じである。
以下、実施例を挙げて、本実施の形態をさらに詳しく説明する。しかし、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。
[実施例等で用いる組成成分とその略称]
以下の実施例および比較例で用いられる各組成成分は、次のとおりである。
<成分(A)、成分(B)、成分(C):重合体原料>
M6CA:4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)けい皮酸
M3CA:4−(3−メタクリルオキシプロピル−1−オキシ)けい皮酸
M6CAm:4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)シンナムアミド
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
MMA:メタクリル酸メチル
カレンズMOI−BM(登録商標):メタクリル酸2−(0−(1’−メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製)
BMAA:N−ブトキシメチルアクリルアミド
St:スチレン
EGAMA:エチレングリコールモノアセトアセテートモノメタクリレート(2−アセトアセトキシエチルメタクリレート)
Figure 2015129889
M100:サイクロマー(登録商標)M100 (株)ダイセル製
Figure 2015129889
AIBN:α、α’−アゾビスイソブチロニトリル
<成分(B):架橋剤>
HMM:下記の構造式で表されるメラミン架橋剤[サイメル(CYMEL)(登録商標)303(三井サイテック(株)製)]
Figure 2015129889
TC−401:チタンテトラアセチルアセトネート(溶媒としてIPA[イソプロパノール]を35%含む) オルガチックス(登録商標) TC−401 マツモトファインケミカル(株)製
<成分(D):架橋触媒成分>
PTSA:p−トルエンスルホン酸
Figure 2015129889
TPDA:トリス(2,4−ペンタンジオナト)−アルミニウム(III)
TPS:トリフェニルシラノール
TAG−2689:K−PURE(登録商標)TAG2689(King Industries Inc.製)
<成分(E):密着成分>
80MFA:エポキシエステル80MFA(共栄社化学株式会社製)
BMAA:N−ブトキシメチルアクリルアミド
DM−1:
Figure 2015129889
DM−2:
Figure 2015129889
<成分(F):密着成分>
M6CA:4−(6−メタクリルオキシヘキシル−1−オキシ)けい皮酸
<溶剤>
実施例及び比較例の各位相差材形成用樹脂組成物は溶剤を含有し、その溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PM)及びイソプロパノール(IPA)を用いた。
<重合体の分子量の測定>
重合例におけるアクリル共重合体の分子量は、(株)Shodex社製常温ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(GPC−101)、Shodex社製カラム(KD―803、KD−805)を用い以下のようにして測定した。
なお、下記の数平均分子量(以下、Mnと称す。)及び重量平均分子量(以下、Mwと称す。)は、ポリスチレン換算値にて表した。
カラム温度:50℃
溶離液:N,N−ジメチルホルムアミド(添加剤として、臭化リチウム−水和物(LiBr・H2O)が30mmol/L、リン酸・無水結晶(o―リン酸)が30mmol/L、テトラヒドロフラン(THF)が10mL/L)
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:東ソー社製 TSK 標準ポリエチレンオキサイド(分子量 約900,000、150,000、100,000、30,000)、及び、ポリマーラボラトリー社製 ポリエチレングリコール(分子量 約12,000、4,000、1,000)。
1H−NMRの測定>
1H−NMR分析に用いた分析装置及び分析条件は、下記の通りである。
核磁気共鳴装置:Varian NMR System 400 NB(400 MHz)
測定溶媒:CDCl3
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0 ppm for 1H)
<重合例1>
M6CA 4.0g、MMA 4.0g、HEMA 2.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P1)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは9,300、Mwは29,000であった。
<重合例2>
M6CA 9.0g、HEMA 1.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P2)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは14,000、Mwは33,000であった。
<重合例3>
M6CA 7.0g、HEMA 3.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P3)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは12,000、Mwは26,200であった。
<重合例4>
M6CA 3.0g、HEMA 7.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P4)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは14,100、Mwは28,600であった。
<重合例5>
M3CA 5.0g、HEMA 5.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P5)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは10,800、Mwは34,900であった。
<重合例6>
M6CA 7.0g、カレンズMOI−BM 3.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P6)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは13,000、Mwは43,000であった。
<重合例7>
M6CAm 7.0g、HEMA 3.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P7)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは12,000、Mwは37,000であった。
<重合例8>
MMA 7.0g、HEMA 7.0g、MAA 3.5g、重合触媒としてAIBN 0.5gをPM 53.9gに溶解し、70℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度25質量%)(P8)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは10,300、Mwは24,600であった。
<重合例9>
BMAA100.0g、重合触媒としてAIBN 4.2gをPM 193.5gに溶解し、90℃にて20時間反応させることによりアクリル重合体溶液(固形分濃度35質量%)(P9)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは2,700、Mwは3,900であった。
<重合例10>
M6CA 5.0g、MMA 5.0g、重合触媒としてAIBN 0.5gをPM 42.0gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P10)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは7,300、Mwは16,200であった。
<重合例11>
M6CA 4.0g、St 4.0g、HEMA 2.0g、重合触媒としてAIBN 0.1gをPM 90.9gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度10質量%)(P11)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは17,100、Mwは55,300であった。
<重合例12>
MMA 9.0g、HEMA 1.0g、重合触媒としてAIBN 0.1gをPM 40.4gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P12)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは15,900、Mwは29,900であった。
<重合例13>
M6CA 6.0g、EGAMA 4.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 41.2gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P13)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは9,900、Mwは21,500であった。
<重合例14>
M6CAm 7.0g、M100 3.0g、重合触媒としてAIBN 0.3gをPM 92.7gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度20質量%)(P14)を得た。得られたアクリル共重合体のMnは13,200、Mwは27,000であった。
<(E)成分の合成>
合成例1:化合物[DM−1]の合成
Figure 2015129889
窒素気流下中、2Lの四つ口フラスコに酢酸エチル500g、1,6−ヘキサンジオール35.5g(0.300mol)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)1.80g(11.8mmol)、2,6−ジ−ターシャリーブチル−パラ−クレゾール(BHT)0.45g(2.04mmol)を室温にて仕込み、マグネチックスターラー攪拌下にて55℃まで昇温した。反応液へ、2−イソシアナトエチルアクリレート95.9g(0.679mol)を滴下し、2時間攪拌した後に反応液を高速液体クロマトフラフィーにて分析し、中間体が面積百分率で1%以下となったところで反応を完了させた。ヘキサンを328g加え、室温まで冷却させた後、析出した固体をヘキサン229gで2回洗浄し、乾燥させて化合物[A−a]を得た(104g、0.260mol、収率86.7%)。
Figure 2015129889
窒素気流下中、2Lの四つ口フラスコにジクロロメタン1330g、化合物[A−a]100g(0.250mol)、パラホルムアルデヒド22.5g(0.749mol)を仕込み、氷浴中、トリメチルシリルクロリド122g(1.12mol)を滴下した。2時間攪拌後、トリエチルアミン63.2g(0.625mol)とメタノール240gの混合液を滴下した。30分攪拌後、5Lの分液ロートに移し、水1500gを加えて分液操作を行った。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、硫酸マグネシウムをろ過により除去して得られたろ液を濃縮、乾燥させて化合物[DM−1]を得た(110g、0.226mol、収率90.3%)。化合物[DM−1]の構造は、1H−NMR分析により以下のスペクトルデータを得て確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ6.42(d,2H J=17.2),6.17−6.08(m,2H),5.86(d,2H J=10.0),4.77(d,4H J=19.6),4.30(m,4H),4.12(t,4H J=6.4),3.61(m,4H),3.30(d,6H J=12.8),1.67(m,4H),1.40(m,4H).
合成例2:化合物[DM−2]の合成
Figure 2015129889
窒素気流下中、500mLの四つ口フラスコに酢酸エチル35.0g、トルエン87.0g、ヘキサメチレンジイソシアネート8.41g(50.0mmol)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)0.345g(2.27mmol)、2,6−ジ−ターシャリーブチル−パラ−クレゾール(BHT)70.0mg(0.318mmol)を室温にて仕込み、マグネチックスターラー攪拌下にて60℃まで昇温した。反応液へ、2−ヒドロキシエチルアクリレート12.8g(111mmol)とトルエン26.0gの混合液を滴下し、1時間攪拌した後、室温で24時間攪拌した。131gのヘキサンを加え氷浴に漬けて冷却させた後、析出した結晶をろ過、乾燥させて化合物[A−b]を得た(15.0g、37.4mmol、収率74.8%)。
Figure 2015129889
窒素気流下中、300mLの四つ口フラスコにジクロロメタン200g、化合物[A−b]14.6g(36.4mmol)、パラホルムアルデヒド3.28g(109mmol)を仕込み、氷浴中、トリメチルシリルクロリド23.7g(218mmol)を滴下した。1時間攪拌後、メタノール35.6gを滴下し1時間攪拌した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液300mLで有機層を洗浄し、得られた水層はジクロロメタン200gでさらに洗浄した。この2種の有機層を混合した溶液をさらにブライン170gで洗浄し、得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ過により除去し、得られたジクロロメタン溶液を濃縮、乾燥させて目的の[DM−2]を得た(16.2g、33.1mmol、収率91.0%)。化合物[DM−2]の構造は、1H−NMR分析により以下のスペクトルデータを得て確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ6.33(d,2H J=17.2),6.20−6.14(m,2H),5.96(d,2H J=10.4),4.63(s,4H),4.33(m,4H),4.27(m,4H),3.16−3.14(br,10H),1.47(m,4H),1.20(m,4H).
<実施例1乃至22>及び<比較例1乃至4>
表1に示す組成にて実施例1乃至22および比較例1乃至4の各位相差材形成用樹脂組成物を調製した。次に、各位相差材形成用樹脂組成物を用いて硬化膜を形成し、得られた硬化膜それぞれについて、配向性の評価を行った。
Figure 2015129889
[配向性の評価]
実施例及び比較例の各位相差材形成用樹脂組成物を無アルカリガラス上にスピンコーターを用いて2000rpmで30秒間回転塗布した後、温度100℃で60秒間、ホットプレート上で加熱乾燥を行い硬化膜を形成した。この硬化膜に313nmの直線偏光を10mJ/cm2の露光量で垂直に照射した。露光後の基板上にメルク株式会社製の水平配向用重合性液晶溶液RMS03−013Cを、スピンコーターを用いて塗布し、次いで、60℃で60秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚1.0μmの塗膜を形成した。このフィルムを300mJ/cm2で露光し、位相差材を作製した。作製した基板上の位相差材を一対の偏光板で挟み込み、位相差材における位相差特性の発現状況を観察し、位相差が欠陥なく発現しているものを○、位相差が発現しているが欠陥が見られるものを△、位相差が発現していないものを×として「乾燥条件1」の欄に記載した。この結果が△または×だったものについては各位相差材形成用樹脂組成物の前記加熱乾燥の条件を100℃で60秒間、次いで150℃で300秒間のホットプレート上での加熱乾燥とし、「乾燥条件1」と同様の評価を行い、「乾燥条件2」の欄に記載した。「乾燥条件2」での結果が△または×だったものについては各位相差材形成用樹脂組成物の前記加熱乾燥の条件を100℃で60秒間、次いで200℃で300秒間のホットプレート上での加熱乾燥とし、「乾燥条件1」と同様の評価を行い、「乾燥条件3」の欄に記載した。
[評価の結果]
以上の評価を行った結果を表2に示す。
Figure 2015129889
実施例1乃至22は、好適な乾燥条件での乾燥を行うことにより10mJ/cm2と低い露光量で位相差材を形成することが可能であった。塗膜が熱硬化性を有していない比較例1乃至4ではいずれの乾燥条件でも液晶配向性が得られず、また露光量を30mJ/cm2まで高くしても液晶配向性が得られなかった。
以上のように、本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、光配向性を有する熱硬化膜を形成するためのものであり、光配向性部位と、熱架橋のための部位とを有する成分を含有するものである。そして、光配向性基が特定の光配向性基、すなわち、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基であることを特徴とする。特定の光配向性基については、例えば、光配向性基がけい皮酸残基である場合、けい皮酸残基はその一部として熱架橋性基であるカルボキシル基を有している。このように、熱架橋性基が光反応性基の一部をなしている場合も、本発明の組成物における特定の光配向性基に含めることが出来る。
また、本発明において、熱架橋のための部位としては、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aと、該基Aと反応する基との両方を組成物中のいずれかの成分が有するか、又は熱により自己架橋する部位を、組成物中のいずれかの成分が有していればよい。
そのために、本発明の組成物は、(A)成分として特定の光配向性基、すなわち、熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂を含有する。
本発明の態様の一つとして、(A)成分として特定の光配向性基を有する樹脂と、(B)成分として、特定の光配向性基とつながる熱反応性部位と反応する架橋剤を含有する組成物が挙げられる。その際、(A)成分の樹脂は、熱反応性部位として、特定の光配向性基における熱反応性部位を有していればよく、M6CAとMMAとの共重合体と架橋剤とを含有する実施例16はこの例である。
本発明の態様の一つとして、熱架橋系として、特定の光配向性基とつながる熱反応性部位と反応する基を前記(A)成分の樹脂にさらに含む組成物が挙げられる。実施例9及び13はこの例であり、実施例13は、さらに基Aを有する共重合体を含有する例である。
また、(A)成分の樹脂が、上記基Aを有するモノマーとの共重合体であって、(B)成分として、上記基Aと熱反応する架橋剤を含有する組成物も好ましい。実施例1〜8、10〜12、14、15、17〜20がこの例である。また、このうち、実施例7、14、15、17、18は、さらに上記基Aを有する共重合体を含有する例であり、実施例11、12、14、15、17及び18は、さらに密着促進成分を有する例である。
本発明の態様の一つとして、熱架橋系として、自己架橋性基を前記(A)成分の樹脂にさらに含む組成物が挙げられる。実施例21及び22はこの例である。
本発明の位相差材形成用樹脂組成物は、液晶表示素子の液晶配向膜や、液晶表示素子の内部や外部に設けられる光学異方性フィルムを形成するための配向材として非常に有用であり、特に3Dディスプレイのパターン化位相差材の形成材料として好適である。さらに、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子や有機EL素子などの各種ディスプレイにおける保護膜、平坦膜及び絶縁膜などの硬化膜を形成する材料、特にTFT型液晶表示素子の層間絶縁膜、カラーフィルタの保護膜又は有機EL素子の絶縁膜などを形成する材料としても好適である。

Claims (20)

  1. 熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂[(A)成分]を含有することを特徴とする、熱硬化可能な位相差材形成用樹脂組成物。
  2. 前記光配向性基が下記式(1)で表される構造を含む有機基である、請求項1に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、Rはヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表す。)
  3. 前記(A)成分の樹脂がアクリル共重合体である、請求項1又は請求項2に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
  4. 前記(A)成分の樹脂が自己架橋性基をさらに有するか、又はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基をさらに有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  5. 前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]をさらに有し、かつ前記組成物が該少なくとも1つの基Aと反応する架橋剤(B)をさらに含有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  6. 前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基、並びに該少なくとも1つの基Aをさらに有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  7. (C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物をさらに含有する、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
  8. (D)成分として架橋触媒をさらに含有する、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
  9. (E)成分として1つ以上の重合性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A又は該少なくとも1つの基Aと反応する1つ以上の基とを有する化合物をさらに含有する、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
  10. (F)成分として熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基と、1つ以上の重合性基とを有するモノマーをさらに含有する、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物。
  11. 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物を用いて得られることを特徴とする配向材。
  12. 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の位相差材形成用樹脂組成物から得られる硬化膜を使用して形成されることを特徴とする位相差材。
  13. 熱反応性部位が直接結合又は連結基を介してつながる光配向性基を有する樹脂[(A)成分]を含有することを特徴とする、熱硬化膜形成組成物。
  14. 前記光配向性基が下記式(1)で表される構造を含む有機基である、請求項13に記載の熱硬化膜形成組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、Rはヒドロキシ基又はアミノ基を表し、X1は任意の置換基で置換されていても良いフェニレン基を表す。)
  15. 前記(A)成分の樹脂がアクリル共重合体である、請求項13又は請求項14に記載の熱硬化膜形成組成物。
  16. 前記(A)成分の樹脂が自己架橋性基をさらに有するか、又はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基をさらに有する、請求項13乃至請求項15のいずれか1項に記載の熱硬化膜形成組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  17. 前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]をさらに有し、かつ前記組成物が該少なくとも1つの基Aと反応する架橋剤(B)をさらに含有する、請求項13乃至請求項15のいずれか1項に記載の熱硬化膜形成組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  18. 前記(A)成分の樹脂がヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び下記式(2)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基A[但し、前記樹脂中の光配向性基の末端部がカルボキシル基又はアミド基である場合は、該末端部も基Aに含まれる。]と反応する基、並びに該少なくとも1つの基Aをさらに有する、請求項13乃至請求項15のいずれか1項に記載の熱硬化膜形成組成物。
    Figure 2015129889
    (式中、R5はアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表す。)
  19. (C)成分としてヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、アルコキシシリル基及び上記式(2)で表される基からなる群から選ばれる基Aを少なくとも2つ有する化合物をさらに含有する、請求項13乃至請求項18のいずれか1項に記載の熱硬化膜形成組成物。
  20. 請求項13乃至請求項19のいずれか1項に記載の熱硬化膜形成組成物を用いて得られることを特徴とする硬化膜。
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