WO2020184463A1 - 光配向用液晶配向剤、配向材および位相差材 - Google Patents
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- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal alignment agent for photoalignment, an alignment material, and a retardation material for aligning liquid crystal molecules.
- the present invention is useful for producing a patterned retardation material used for a circularly polarized glasses type 3D display and a retardation material used for a circular polarizing plate used as an antireflection film for an organic EL display.
- the present invention relates to a liquid crystal alignment agent for photoalignment, an alignment material and a retardation material.
- a retardation material is usually arranged on a display element such as a liquid crystal panel that forms an image.
- a display element such as a liquid crystal panel that forms an image.
- a plurality of two types of retardation regions having different retardation characteristics are regularly arranged to form a patterned retardation material.
- a retardation material patterned so as to arrange a plurality of retardation regions having different retardation characteristics is referred to as a patterned retardation material.
- the patterned retardation material can be produced, for example, by optically patterning a retardation material made of a polymerizable liquid crystal, as disclosed in Patent Document 1.
- the optical patterning of a retardation material composed of a polymerizable liquid crystal utilizes a photoalignment technique known for forming an alignment material for a liquid crystal panel. That is, a coating film made of a photo-oriented material is provided on a substrate, and two types of polarized light having different polarization directions are irradiated on the coating film. Then, a photoalignment film is obtained as an alignment material in which two types of liquid crystal alignment regions having different orientation control directions of the liquid crystal are formed.
- a solution-like retardation material containing a polymerizable liquid crystal is applied onto the photoalignment film to realize the orientation of the polymerizable liquid crystal. Then, the oriented polymerizable liquid crystal is cured to form a patterned retardation material.
- the antireflection film of the organic EL display is composed of a linear polarizing plate and a 1/4 wavelength retardation plate, and the external light directed to the panel surface of the image display panel is converted into linearly polarized light by the linear polarizing plate, followed by 1/4 wavelength. It is converted to circularly polarized light by the retardation plate.
- the extraneous light due to this circularly polarized light is reflected by the surface of the image display panel or the like, but the rotation direction of the polarizing surface is reversed during this reflection.
- this reflected light is converted from the 1/4 wavelength retardation plate into linearly polarized light in the direction shaded by the linear polarizing plate, and then shielded by the subsequent linear polarizing plate, which is the opposite of the light reflected at the time of arrival.
- the emission to the outside is remarkably suppressed.
- Patent Document 2 describes that the optical film has inverse dispersion characteristics by forming a 1/4 wavelength retardation plate by combining a 1/2 wavelength plate and a 1/4 wavelength plate.
- the method of constructing by is proposed. In the case of this method, in a wide wavelength band used for displaying a color image, a liquid crystal material having a positive dispersion characteristic can be used to form an optical film having a reverse dispersion characteristic.
- Patent Documents 3 and 4 As a liquid crystal material applicable to this retardation layer, a material having a reverse dispersion characteristic has been proposed (Patent Documents 3 and 4). According to the liquid crystal material having such a reverse dispersion characteristic, instead of forming a 1/4 wavelength retardation plate by combining a 1/2 wavelength plate and a 1/4 wavelength plate to form a 1/4 wavelength retardation plate by two retardation layers, a retardation layer is used. Can be configured with a single layer to ensure inverse dispersion characteristics, whereby an optical film capable of securing a desired phase difference in a wide wavelength band can be realized with a simple configuration.
- An alignment layer is used to orient the liquid crystal.
- a rubbing method and a photo-alignment method are known as methods for forming an alignment layer.
- the photo-alignment method does not generate static electricity or dust, which is a problem of the rubbing method, and can quantitatively control the orientation process. Is useful in.
- acrylic resins and polyimide resins having photodimerization sites such as cinnamoyl groups and chalcone groups in the side chains are known as available photo-alignment materials. It has been reported that these resins exhibit the ability to control the orientation of liquid crystals (hereinafter, also referred to as liquid crystal orientation) by irradiating with polarized UV (see Patent Documents 5 to 7).
- the alignment layer is required to have adhesion to the liquid crystal layer.
- the liquid crystal layer may be peeled off in the winding step or the like included in the production of the retardation film.
- an object of the present invention is to provide a liquid crystal alignment agent for photo-alignment for providing an alignment material that exhibits good liquid crystal orientation and has excellent adhesion to a liquid crystal layer.
- the present inventors have made at least one selected from (A) a low molecular weight compound having a photo-alignment site and a polymer having a photo-alignment site, and a specific solvent as a base.
- the present invention has been completed by finding that it is possible to form a cured film that exhibits good liquid crystal orientation and excellent adhesion to the liquid crystal layer by selecting a cured film-forming material.
- the present invention relates to a method for producing a retardation material, which comprises the following first to fourth steps.
- a liquid crystal aligning agent which is a solution containing a glycol monomethyl ether and at least one solvent selected from an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms, is applied onto a triacetyl cellulose (TAC) substrate and dried to form a coating film.
- TAC triacetyl cellulose
- Second step A step of aligning the coating film to form a liquid crystal alignment film by irradiating the coating film with polarized light.
- Third step A step of applying a polymerizable liquid crystal on the liquid crystal alignment film, heating it, and then curing it to form a retardation material.
- Fourth step A step of peeling the formed retardation material from the TAC substrate.
- the second aspect relates to the retardation material, which is obtained by the production method described in the first aspect.
- the present invention relates to a laminate characterized in that an alignment material obtained from a liquid crystal aligning agent, which is a solution containing at least one solvent selected from the acyclic ketone solvents of Nos. 6 to 8, is formed.
- the present invention relates to a laminate characterized in that the alignment material and the TAC film can be peeled off because the adhesive force between the alignment material and the polymerizable liquid crystal layer is larger than the adhesion force between the alignment material and the TAC film.
- the TAC (triacetyl cellulose) film is excellent in nonflammability, transparency, surface appearance, electrical insulation, etc., and was originally developed as a base material for photographic film, but is now also used as a constituent member of liquid crystal displays. It is used.
- the liquid crystal aligning agent used in the present invention includes (A) at least one selected from a low molecular weight compound having a photoalignment site and a polymer having a photoalignment site, an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, propylene glycol monomethyl ether, and the like. A solution containing at least one solvent selected from acyclic ketone solvents having 6 to 8 carbon atoms. Further, the liquid crystal alignment agent used in the present invention contains (B) a cross-linking agent, if desired. In addition to the above components (A) and (B), the liquid crystal alignment agent of the present invention may further contain a polymer having hydroxy as the component (C).
- a cross-linking catalyst can also be contained as the component (D).
- an adhesion promoting component that promotes adhesion with the liquid crystal layer can be contained. Then, other additives can be contained as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the component (A) of the liquid crystal alignment agent of the present embodiment is at least one selected from the low molecular weight alignment component and the high molecular weight photoalignment component.
- the component (A) is a low molecular weight photoalignment component will be described below.
- the alignment component which is the component (A) has a photo-alignment site.
- the photo-oriented site refers to a functional group of a structural site that undergoes photodimerization or photoisomerization.
- the photodimerizing structural part that the orientation component (A) can have as a photoalignment part is a part that forms a dimer by light irradiation, and specific examples thereof include a cinnamoyl group and a chalcone group. , Coumarin group, anthracene group and the like. Of these, a cinnamoyl group is preferable because of its high transparency in the visible light region and high photodimerization reactivity.
- the photoisomerized structural portion that the orientation component, which is the component (A) can have as a photoalignment portion refers to a structural portion that changes into a cis form and a trans form by light irradiation, and as a specific example thereof, Examples thereof include sites having an azobenzene structure and a stilbene structure. Of these, the azobenzene structure is preferable because of its high reactivity.
- the orientation component as the component (A) improves the solubility in at least one solvent selected from an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, a propylene glycol monomethyl ether and an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms. Therefore, it is preferable that the compound has a photoalignable moiety and any one of a substituent selected from a hydroxy group, a carboxyl group, an amide group, an amino group and an alkoxysilyl group.
- examples of the compound that can be used as the component (A) in the present invention include a compound represented by the following formula (a1).
- X represents a polymerizable group, a hydroxy group, a carboxyl group, an amide group, an amino group, Z-COCH 2 COO or R 1
- Z represents an alkyl group, an alkoxy group or a phenyl group
- L represents a bond or carbon. It represents an alkylene group having 1 to 20 atoms
- Y represents a bond, O, COO or OCO
- R 1 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms or carbon. It represents a cycloalkyl group having 3 to 8 atoms
- A represents a photoorientating group.
- R is a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an amino group, an alkylamino group having 1 to 5 carbon atoms, a phenoxy group, a biphenyloxy group and a glycidyloxy.
- R 2 represents a bond, O, COO or OCO
- R 3 represents an aromatic ring, an aliphatic ring and any one of 1 to 3 alkylene groups having carbon atoms
- n is 0,
- the plurality of R 2 and R 3 may be the same or different from each other, where R 4 is O, S, NH, aromatic ring and represents either aliphatic ring,
- R 5 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carbon atom number of 1 to 12 alkyl group carbon atom number of 1 to 12 alkoxy group or a carbon atom number of 3 to 8 cycloalkyl group, the broken lines Represents a bond.
- the hydrogen atom bonded to the benzene ring is an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group or an isobutyl group; a haloalkyl group such as a trifluoromethyl group; a methoxy group, an ethoxy group or the like.
- examples of the polymerizable group include groups represented by the following PG1 to PG8.
- M 1 in the formula PG 1 is a hydrogen atom or a methyl group.
- Examples of the low molecular weight photoalignment component which is the component (A) include the following compounds.
- (A-1) A compound in which the photooriented group is of the formula (A-1), n is 0, 1 or 2, both Y and L are bonds, and X is R1.
- Such compounds (a-1) include cinnamic acid derivatives in which n is 0 and R is a hydroxy group; cinnamon acid derivatives in which n is 1 and R is a hydroxy group; and their amides.
- Examples thereof include alkyl esters, glycidyl esters, phenyl esters and biphenyl esters.
- the photooriented group is of the formula (A-1), n is 0, 1 or 2, Y is O, COO or OCO, and L is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
- n 0, R is a hydroxy group, Y is O, L is a carbon atom number 1 to 20 alkylene group, and X is the above PG1 to PG8.
- Compound: n 1, R is a hydroxy group, Y is O, L is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and X is any of the above PG1 to PG8.
- Compound; n 2, R is a hydroxy group, Y is O, L is a carbon atom number 1 to 20 alkylene group, and X is any of the above PG1 to PG8; and they.
- the photoorienting group is of formula (A-1), R is an alkoxy group, n is 0, 1 or 2, Y is O, COO or OCO, and L is carbon.
- n 0, Y is O, L is a compound having 1 to 20 alkylene groups having 1 to 20 carbon atoms, and X is a hydroxy group; n is 1.
- Y is O
- L is a compound having 1 to 20 alkylene groups of carbon atoms, and X is a hydroxy group; n is 2, Y is O, and L is a compound having 1 to 20 alkylene groups of carbon atoms.
- (A-4) A compound in which the photooriented group is of the formula (A-2), n is 1 or 2, Y and L are both bonds, and X is R1.
- Examples of such a compound (a-4) include a compound in which n is 1, a compound in which n is 2, and the like.
- the photooriented group is of the formula (A-2), n is 0, Y is a bond, L is a carbon atom number 1 to 20 alkylene group, and X is the above PG1 to 20.
- the photooriented group is of the formula (A-2), n is 0, Y is a bond, L is a carbon atom number 1 to 20 alkylene group, and X is a hydroxy group.
- the photooriented group is of the formula (A-2), n is 1 or 2, Y is O, COO or OCO, and L is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. , X is any of the above PG1 to PG8.
- Examples of such a compound (a-7) include a compound in which n is 1 and Y is O; and a compound in which n is 2 and Y is O.
- the photooriented group is of the formula (A-2), n is 1 or 2, Y is O, COO or OCO, and L is a carbon atom number 1 to 20 alkylene group.
- n 1, Y is O, L is a compound having 1 to 20 alkylene groups having 1 to 20 carbon atoms, and X is a hydroxy group; n is 2.
- Y is O, L is a compound having 1 to 20 alkylene groups of carbon atoms, and X is a hydroxy group;
- n 1, Y is O, and L is a compound having 1 to 20 alkylene groups of carbon atoms. Examples thereof include compounds in which X is a carboxyl group; and compounds in which n is 2, Y is O, L is a carbon atom number of 1 to 20 alkylene groups, and X is a carboxyl group.
- the low molecular weight photoalignment component that can be used as the component (A) can be given the above specific examples, but is not limited thereto.
- the component (A) may be a polymer, that is, a polymer having a high molecular weight.
- the component (A) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention is a polymer having a high molecular weight
- the component (A) is a polymer having a photo-oriented group, that is, photodimerized as a photo-oriented group or A polymer having a functional group of a structural moiety to be photoisomerized, particularly an acrylic copolymer having at least a photodimerization moiety is preferable.
- acrylic having one group selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxyl group, an amide group, an amino group and an alkoxysilyl group hereinafter, also referred to as a thermal cross-linking site including these groups. It is desirable that it is a copolymer.
- the acrylic copolymer refers to a copolymer obtained by polymerizing a monomer having an unsaturated double bond such as an acrylic acid ester, a methacrylate ester, and styrene.
- the acrylic copolymer (hereinafter, also referred to as a specific copolymer) having a photodimerization site and a heat-crosslinking site of the component (A) may be an acrylic copolymer having such a structure, and the acrylic copolymer may be used.
- the type of the main chain skeleton and side chains of the constituent polymer is not particularly limited.
- the acrylic copolymer of the component (A) preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 200,000.
- a method for synthesizing an acrylic copolymer having a photodimerization site and a heat-crosslinking site of the component (A) a method of copolymerizing a monomer having a photodimerization site and a monomer having a heat-crosslinking site is simple.
- the monomer having a photodimerization site for obtaining the acrylic copolymer as the component (A) is the above compound (a-2) or the above compound (a-5), and the polymerizable groups are PG1 to PG6.
- a compound is preferable, and a compound having a polymerizable group of PG1 is particularly preferable.
- a polymerizable group according to any one of PG1 to PG6, a hydroxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms, and hydroxyphenyl A compound in which an aminoalkyl group having 2 to 4 carbon atoms or a tri (alkoxy having 1 to 2 carbon atoms) silyloxypropyl group is bonded is preferable, and a compound having a polymerizable group of PG1 is particularly preferable.
- the monomer having a thermal cross-linking site for obtaining the acrylic copolymer which is the component (A) a monomer in which a hydrogen atom is bonded to the above PG1 is also preferable.
- the amount of the monomer having a photodimerization site and the monomer having a thermal cross-linking site used to obtain the specific copolymer is based on the total amount of all the monomers used to obtain the specific copolymer. It is preferable that the monomer having 40% by mass to 95% by mass and the monomer having a thermally crosslinked site are 5% by mass to 60% by mass.
- the content of the monomer having a photodimerization site to 40% by mass or more, high sensitivity and good liquid crystal orientation can be imparted.
- it is 95% by mass or less sufficient thermosetting property can be imparted, and high sensitivity and good liquid crystal orientation can be maintained.
- a monomer copolymerizable with a monomer having a photodimerization site and a thermal cross-linking site (hereinafter, these are also referred to as specific functional groups) (hereinafter, non-polymerized).
- a monomer having a reactive functional group) can be used in combination.
- Specific examples of such a monomer include a compound selected from an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, a maleimide compound, an acrylamide compound, acrylonitrile, maleic anhydride, a styrene compound and a vinyl compound, and also have a photodimerization site. Examples thereof include monomers that do not have a thermal cross-linking site.
- the method for obtaining the specific copolymer used for the liquid crystal alignment agent of the present invention is not particularly limited, and for example, a monomer having a specific functional group (a monomer having a photodimerization site and a monomer having a thermal cross-linking site), optionally non-reactive. It is obtained by carrying out a polymerization reaction at a temperature of 50 ° C. to 110 ° C. in a solvent in which a monomer having a functional group and a polymerization initiator and the like coexist.
- the solvent used is not particularly limited as long as it dissolves a monomer having a specific functional group, a monomer having a non-reactive functional group used if desired, a polymerization initiator and the like. Specific examples include the solvents described in the solvents described below.
- the specific copolymer thus obtained is usually in the state of a solution dissolved in a solvent, and can be used as it is as a solution of the component (A) in the present invention.
- the solution of the specific copolymer obtained as described above is added under stirring with diethyl ether, water or the like to reprecipitate, and the generated precipitate is filtered and washed, and then under normal pressure or reduced pressure. Then, the powder of the specific copolymer can be obtained by drying at room temperature or by heating. By such an operation, the polymerization initiator and the unreacted monomer coexisting with the specific copolymer can be removed, and as a result, the purified powder of the specific copolymer can be obtained. If the powder cannot be sufficiently purified by one operation, the obtained powder may be redissolved in a solvent and the above operation may be repeated.
- the component (A) contained in the liquid crystal alignment agent of the present invention includes a low molecular weight compound having an epoxy group or a polymer having an epoxy group, and the compound (a-1) in which R is a hydroxy group.
- the compound in which R is a hydroxy group the compound in which R is a hydroxy group
- the compound (a-3) in which X is a carboxyl group and the compound (a-6) in which X is a carboxyl group.
- a reaction product with the compound or the compound (a-8) having X as a carboxyl group may be used.
- the monoepoxy compound which is a low-molecular-weight compound having one or more epoxy groups in one molecule, is not particularly limited, and is, for example, butyl glycidyl ether, hexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, paraxysilyl glycidyl ether, and allyl glycidyl ether.
- Para-tert-butylphenylglycidyl ether ethylene oxide, propylene oxide, epoxypentane, epoxybutane, epichlorohydrin, epibromohydrin, glycidol (oxylanylmethanol), glycidyl acetate, glycidyl butyrate, glycidyl hexoate, glycidyl benzoate , Pentamethylene oxide, epoxycyclopentane, epoxycyclohexane, and polymerizable unsaturated compounds having an epoxy group described later.
- Examples of low molecular weight compounds having two or more epoxy groups in one molecule include tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, 1,4-butanediol diglycidyl ether, and 1,2-epoxide-4- ( Epoxide ethyl) cyclohexane, glycerol triglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, 2,6-diglycidylphenyl glycidyl ether, 1,1,3-tris [p- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane, 1,2 -Cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, 4,4'-methylenebis (N, N-diglycidylaniline), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylol ethanetriglycidyl ether and bisphenol- Examples thereof
- the polymer having an epoxy group can be, for example, a homopolymer of a polymerizable unsaturated compound having an epoxy group or a copolymer of a polymerizable unsaturated compound having an epoxy group and another polymerizable unsaturated compound.
- polymerizable unsaturated compound having an epoxy group examples include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl ⁇ -ethyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-propyl acrylate, glycidyl ⁇ -n-butyl acrylate, and acrylic.
- Acid-3,4-epoxybutyl methacrylic acid-3,4-epoxybutyl, acrylic acid-6,7-epoxyheptyl, methacrylate-6,7-epoxyheptyl, ⁇ -ethylacrylic acid-6,7-epoxy Heptyl, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether and the like can be mentioned.
- the copolymerization ratio of the polymerizable unsaturated compound having an epoxy group in the polymer having an epoxy group is preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more.
- the synthesis of the polymer having an epoxy group can be carried out by a known radical polymerization method preferably in a solvent in the presence of a suitable polymerization initiator.
- a commercially available product may be used as the polymer having an epoxy group.
- examples of such commercially available products include EHPE3150, EHPE3150CE (above, manufactured by DIC CORPORATION), UG-4010, UG-4035, UG-4040, UG-4070 (above, ALUFON series manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.).
- ECN-1299 (manufactured by Asahi Kasei Corporation), DEN431, DEN438 (manufactured by Dow Chemical Corporation), jER-152 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), Epicron N-660, N-665, N-670, N -673, N-695, N-740, N-770, N-775 (above, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.), EOCN-1020, EOCN-102S, EOCN-104S (above, Nippon Kayaku) Made by Co., Ltd.) and the like.
- a homopolymer or a polysiloxane which is a copolymer obtained by polymerizing a group having an epoxy moiety and a monomer having the above PG7 or PG8 can also be used.
- Such monomers include, for example, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and 2- (3,4-epoxy). Cyclohexyl) ethyltriethoxysilane and the like can be mentioned.
- the reaction product with the compound (a-3) in which X is a carboxyl group or the compound (a-6) in which X is a carboxyl group is a small molecule having an epoxy group as described above. It can be synthesized by reacting a compound or a polymer having an epoxy group with a specific cinnamic acid derivative, preferably in the presence of a catalyst, preferably in a suitable organic solvent.
- a compound, the compound (a-3) in which X is a carboxyl group, the compound (a-6) in which X is a carboxyl group, or the compound (a-8) in which X is A solution containing a reaction product with a compound in which is a carboxyl group is obtained.
- This solution may be used as it is for the preparation of the liquid crystal alignment agent, the polymer contained in the solution may be isolated and then used for the preparation of the liquid crystal alignment agent, or the isolated polymer may be purified. It may be used for preparing a liquid crystal aligning agent.
- the powder of the specific copolymer may be used as it is as the component (A), or the powder may be redissolved in a solvent described later and used as a solution. May be good.
- the polymer of the component (A) may be a mixture of a plurality of specific copolymers.
- a low molecular weight compound or a high molecular weight specific copolymer can be used as the component (A).
- the component (A) may be a mixture of one or more low molecular weight compounds and a high molecular weight specific copolymer.
- the component (B) in the liquid crystal alignment agent of the present invention is a cross-linking agent.
- the cross-linking agent as the component (B) is preferably a cross-linking agent having a group forming a cross-link with the thermally cross-linkable functional group of the component (A), for example, a methylol group or an alkoxymethyl group.
- Examples of the compound having these groups include methylol compounds such as alkoxymethylated glycol uryl, alkoxymethylated benzoguanamine and alkoxymethylated melamine.
- alkoxymethylated glycol uryl examples include 1,3,4,6-tetrax (methoxymethyl) glycol uryl, 1,3,4,6-tetrax (butoxymethyl) glycol uryl, 1,3,4. , 6-Tetrax (hydroxymethyl) glycoluryl, 1,3-bis (hydroxymethyl) urea, 1,1,3,3-tetrakis (butoxymethyl) urea, 1,1,3,3-tetrakis (methoxymethyl) Examples thereof include urea, 1,3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxy-2-imidazolinone, and 1,3-bis (methoxymethyl) -4,5-dimethoxy-2-imidazolinone.
- alkoxymethylated benzoguanamine examples include tetramethoxymethylbenzoguanamine.
- Cymel registered trademark
- Nicarac registered trademark
- alkoxymethylated melamine examples include hexamethoxymethylmelamine and the like.
- Commercially available products include methoxymethyl type melamine compounds manufactured by Nippon Cytec Industries Co., Ltd. (formerly Mitsui Cytec Co., Ltd.) (trade name: Cymel (registered trademark) 300, 301, 303, 350), butoxymethyl type melamine.
- Compounds (trade name: Mycoat (registered trademark) 506, 508), methoxymethyl type melamine compound manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.
- it may be a compound obtained by condensing such a melamine compound, a urea compound, a glycoluril compound and a benzoguanamine compound in which the hydrogen atom of the amino group is substituted with a methylol group or an alkoxymethyl group.
- a melamine compound for example, high molecular weight compounds produced from the melamine and benzoguanamine compounds described in US Pat. No. 6,323,310.
- Examples of commercially available products of the melamine compound include trade name: Cymel (registered trademark) 303 and the like
- commercially available products of the benzoguanamine compound include trade name: Cymel (registered trademark) 1123 (above, Nippon Cytec Industries Co., Ltd.). ) (Formerly manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.), etc.
- a hydroxymethyl group that is, a methylol group
- an alkoxymethyl group such as N-hydroxymethylacrylamide, N-methoxymethylmethacrylate, N-ethoxymethylacrylamide, and N-butoxymethylmethacrylate.
- Polymers prepared using acrylamide compounds or methacrylic amide compounds substituted with are also available.
- Examples of such a polymer include poly (N-butoxymethylacrylamide), a copolymer of N-butoxymethylacrylamide and styrene, a copolymer of N-hydroxymethylmethacrylamide and methylmethacrylate, and N-ethoxymethyl.
- Examples thereof include a copolymer of methacrylamide and benzyl methacrylate, and a copolymer of N-butoxymethyl acrylamide, benzyl methacrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate.
- the method for obtaining the above polymer is not particularly limited.
- an acrylic polymer having a specific functional group is produced in advance by a polymerization method such as radical polymerization.
- a specific compound a compound having an unsaturated bond at the terminal
- the group can be introduced.
- the specific functional group refers to a functional group such as a carboxyl group, a glycidyl group, a hydroxy group, an amino group having an active hydrogen, a phenolic hydroxy group or an isocyanate group, or a plurality of types of functional groups selected from these. ..
- the preferable combination of the specific functional group and the functional group of the specific compound and participating in the reaction is a carboxyl group and an epoxy group, a hydroxy group and an isocyanate group, and a phenolic hydroxy group and an epoxy group. It is a carboxyl group and an isocyanate group, an amino group and an isocyanate group, or a hydroxy group and an acid chloride. Further, a more preferable combination is a carboxyl group and glycidyl methacrylate, or a hydroxy group and isocyanate ethyl methacrylate.
- the weight average molecular weight (polystyrene equivalent value) of such a polymer is 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 200,000, and more preferably 3,000 to 150,000. , More preferably 3,000 to 50,000.
- cross-linking agents can be used alone or in combination of two or more.
- the content of the cross-linking agent of the component (B) in the liquid crystal alignment agent of the present invention is preferably 1 part by mass to 900 parts by mass based on 100 parts by mass of the photo-alignment component which is the component (A), and more preferably. It is 5 parts by mass to 800 parts by mass.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention may contain a polymer having a hydroxy group as the component (C).
- polymer as the component (C) examples include acrylic polymers, polyvinyl alcohols, polyesters, polyester polycarboxylic acids, polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polycaprolactone polyols, polyalkyleneimines, polyallylamines, and celluloses (C). (Cellulose or a derivative thereof), a polymer having a linear structure or a branched structure such as a phenol novolac resin or a melamine formaldehyde resin, a cyclic polymer such as cyclodextrins and the like can be mentioned.
- Preferred examples of the polymer as the component (C) include acrylic polymers, hydroxyalkylcyclodextrins, and celluloses.
- the acrylic polymer which is a preferable example of the polymer of the component (C) is a polymer obtained by polymerizing a monomer having an unsaturated double bond such as acrylic acid, methacrylic acid, styrene, vinyl compound, and is specified.
- the polymer may be a polymer obtained by polymerizing a monomer containing a monomer having a functional group or a mixture thereof, and the type of the main chain skeleton and side chains of the polymer constituting the acrylic polymer is not particularly limited.
- Examples of the monomer having a hydroxy group include a monomer having a polyethylene glycol ester group, a monomer having a hydroxyalkyl ester group having 2 to 5 carbon atoms, and a monomer having a phenolic hydroxy group.
- Examples of the above-mentioned monomer having a hydroxyalkyl ester group having 2 to 5 carbon atoms include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 4-hydroxybutyl acrylate. , 4-Hydroxybutyl methacrylate.
- Examples of the above-mentioned monomer having a phenolic hydroxy group include p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and o-hydroxystyrene.
- the acrylic polymer which is a preferable example of the component (C), preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000, more preferably 1,000 to 150,000, and 2,000 to 100. It is more preferably 000.
- the weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard material.
- cellulose which is a preferable example of the component (C) include hydroxyalkyl celluloses such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, hydroxyalkyl alkyl celluloses such as hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose and hydroxyethyl ethyl cellulose, and cellulose and the like.
- hydroxyalkyl celluloses such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose are preferable.
- the polymer of the component (C) may be used in the powder form or in the solution form in which the purified powder is redissolved in a solvent described later.
- the component (C) may be a mixture of a plurality of types of polymers exemplified as the component (C).
- the content of the liquid crystal alignment agent of the present invention when the component (C) is contained is preferably 400 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the alignment component which is the component (A). It is 380 parts by mass, more preferably 40 parts by mass to 360 parts by mass.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention can further contain a cross-linking catalyst as a component (D) in addition to the components (A), (B) and (C).
- a cross-linking catalyst as the component (D)
- an acid or a thermoacid generator can be preferably used as the cross-linking catalyst as the component (D).
- This component (D) is effective in accelerating the thermosetting reaction of the liquid crystal alignment agent of the present invention.
- Specific examples of the component (D) include a sulfonic acid group-containing compound, hydrochloric acid or a salt thereof as the acid.
- the thermal acid generator is not particularly limited as long as it is a compound that thermally decomposes to generate an acid during heat treatment, that is, a compound that thermally decomposes at a temperature of 80 ° C. to 250 ° C. to generate an acid. ..
- acids include hydrochloric acid or a salt thereof; methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, pentansulfonic acid, octanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, camphor.
- Sulfonic acid trifluoromethanesulfonic acid, p-phenolsulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, mesitylensulfonic acid, p-xylene-2-sulfonic acid, m-xylene-2-sulfonic acid, 4-ethylbenzenesulfonic acid, 1H, Sulfonic acid group-containing compounds such as 1H, 2H, 2H-perfluorooctane sulfonic acid, perfluoro (2-ethoxyethane) sulfonic acid, pentafluoroethane sulfonic acid, nonafluorobutane-1-sulfonic acid, dodecylbenzene sulfonic acid or Examples thereof include hydrates and salts.
- Examples of compounds that generate acid by heat include bis (tosyloxy) ethane, bis (tosyloxy) propane, bis (tosyloxy) butane, p-nitrobenzyl tosylate, o-nitrobenzyl tosylate, 1,2,3.
- -Penylentris (methylsulfonate), p-toluenesulfonic acid pyridinium salt, p-toluenesulfonic acid morphonium salt, p-toluenesulfonic acid ethyl ester, p-toluenesulfonic acid propyl ester, p-toluenesulfonic acid butyl ester, p- Toluenesulfonic acid isobutyl ester, p-toluenesulfonic acid methyl ester, p-toluenesulfonic acid phenethyl ester, cyanomethyl p-toluenesulfonate, 2,2,2-trifluoroethyl p-toluenesulfonate, 2-hydroxybutyl p-toluenesulfonate , N-ethyl-p-toluenesul
- the content of the component (D) in the liquid crystal aligning agent of the present invention is preferably 0.01 parts by mass to 50 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alignment component which is the component (A). It is 40 parts by mass to 40 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass to 20 parts by mass.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention may also contain, as the component (E), a component that improves the adhesiveness of the formed cured film (hereinafter, also referred to as an adhesion improving component).
- the component (E) a component that improves the adhesiveness of the formed cured film (hereinafter, also referred to as an adhesion improving component).
- the polymerizable liquid crystal is polymerizable so as to improve the adhesion between the alignment material and the layer of the polymerizable liquid crystal.
- the functional group and the cross-linking reaction site of the alignment material can be linked by a covalent bond.
- the retardation material of the present embodiment which is formed by laminating a cured polymerizable liquid crystal on the alignment material of the present embodiment, can maintain strong adhesion even under high temperature and high quality conditions, and can be peeled off or the like. Can show high durability against.
- a monomer and a polymer having a group selected from a hydroxy group and an N-alkoxymethyl group and a radically polymerizable group are preferable.
- Such (E) components include a compound having a hydroxy group and a (meth) acrylic group, a compound having an N-alkoxymethyl group and a (meth) acrylic group, and an N-alkoxymethyl group and a (meth) acrylic group. Examples thereof include polymers having. Specific examples are shown below.
- a hydroxy group-containing polyfunctional acrylate (hereinafter, also referred to as a hydroxy group-containing polyfunctional acrylate) can be mentioned.
- examples of the hydroxy group-containing polyfunctional acrylate that is an example of the component (E) include pentaerythritol triacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate.
- An example of the component (E) is a compound having one acrylic group and one or more hydroxy groups.
- a compound represented by the following formula (X1) is preferable.
- R 31 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 32 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms).
- the compound represented by the above formula (X1) include N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N-ethoxymethyl (meth) acrylamide, and N-butoxymethyl (meth).
- examples thereof include an acrylamide compound or a methacrylicamide compound substituted with a hydroxymethyl group such as acrylamide or an alkoxymethyl group.
- (meth) acrylamide means both methacrylamide and acrylamide.
- the content of the component (E) in the liquid crystal alignment agent according to the embodiment of the present invention is preferably 1 part by mass to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alignment component which is the component (A), and more preferably. It is 5 parts by mass to 200 parts by mass.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention is mainly used in a solution state dissolved in a solvent.
- the solvent used at that time includes at least one selected from an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, a propylene glycol monomethyl ether and an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms.
- Examples of the alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms include methanol, ethanol, n-propyl alcohol and isopropyl alcohol.
- Examples of the acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms include methyl amyl ketone, diisobutyl ketone, and the like.
- the solvent of the liquid crystal aligning agent other solvents that are neither alcohols having 1 to 3 carbon atoms, propylene glycol monomethyl ether, or acyclic ketone solvents having 6 to 8 carbon atoms can be contained, but carbon. It is preferable that at least one solvent selected from an alcohol solvent having 1 to 3 atoms, a propylene glycol monomethyl ether and an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms is 20% by mass or more of the total solvent.
- solvents include n-butanol, isobutanol, 2-methyl-1-butanol, n-pentanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, and diethylene glycol.
- Diethylene glycol monomethyl ether Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monopropyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, isobutyl.
- solvents can be used alone or in combination of two or more.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention may be used as an adhesion improver, a silane coupling agent, a surfactant, a rheology adjuster, a pigment, a dye, a storage stabilizer, as required, as long as the effects of the present invention are not impaired. It can contain an antifoaming agent, an antioxidant and the like.
- the liquid crystal alignment agent of the present invention contains an alignment component which is a component (A) and a cross-linking agent which is a component (B) if desired, and a polymer which is a component (C) if desired, a cross-linking catalyst which is a component (D), and (E)
- the blending ratio, preparation method, etc. when the liquid crystal alignment agent of the present invention is used as a solution will be described in detail below.
- the ratio of the solid content in the liquid crystal aligning agent of the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, but is 1% by mass to 60% by mass, preferably 2% by mass. It is about 50% by mass, more preferably 2% by mass to 20% by mass.
- the solid content refers to a liquid crystal aligning agent obtained by removing the solvent from all the components.
- the method for preparing the liquid crystal alignment agent of the present invention is not particularly limited.
- the component (B), further the component (C), the component (D), the component (E) and the like are mixed in a predetermined ratio with the solution of the component (A) dissolved in a solvent.
- at least one solvent selected from an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, propylene glycol monomethyl ether and an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms was added in an amount of 20% by mass or more of the total solvent. Examples thereof include a method of adding the solvent to a certain amount, or a method of further adding and mixing other additives as needed at an appropriate stage of this preparation method.
- a solution of the specific copolymer (polymer) obtained by the polymerization reaction in a solvent can be used as it is in the preparation of the composition of the present invention.
- the component (B), the component (C), the component (D), the component (E) and the like are added to the solution of the component (A) in the same manner as described above to obtain a uniform solution.
- an additional solvent may be added for the purpose of adjusting the concentration.
- the solvent used in the process of producing the components (A), (B) or (C) and the solvent used for adjusting the concentration of the liquid crystal aligning agent may be the same or different.
- At the time of this concentration adjustment or after the concentration adjustment at least one solvent selected from an alcohol solvent having 1 to 3 carbon atoms, a propylene glycol monomethyl ether, and an acyclic ketone solvent having 6 to 8 carbon atoms is used. Just add it.
- the liquid crystal alignment agent solution thus prepared is preferably used after being filtered using a filter having a pore size of about 0.2 ⁇ m or the like.
- the retardation material of the present invention is produced by a method including the following first to fourth steps.
- Second step A step of aligning the coating film to form a liquid crystal alignment film by irradiating the coating film with polarized light.
- Third step A step of applying a polymerizable liquid crystal on the liquid crystal alignment film, heating it, and then curing it by ultraviolet irradiation to form a retardation material.
- Fourth step A step of peeling the formed retardation material from the TAC substrate.
- a solution of the liquid crystal alignment agent of the present invention is applied onto a triacetyl cellulose (TAC) film by bar coating, rotary coating, flow coating, roll coating, slit coating, rotary coating following the slit, and inkjet coating.
- TAC triacetyl cellulose
- a cured film can be formed by applying the film by printing or the like to form a coating film, and then heating and drying the film in a hot plate or an oven. The cured film can be applied as it is as an alignment material.
- the cross-linking reaction with a cross-linking agent may proceed to such an extent that the components of the cured film (aligning material) do not elute into the polymerizable liquid crystal solution applied thereto.
- the temperature is 60 ° C. or higher.
- a heating temperature and heating time appropriately selected from the range of 200 ° C. and a time of 0.4 minutes to 60 minutes are adopted.
- the heating temperature and heating time are preferably 70 ° C. to 160 ° C. and 0.5 minutes to 10 minutes.
- the film thickness of the alignment film (alignment material) formed by using the liquid crystal alignment agent of the present invention is, for example, 0.05 ⁇ m to 5 ⁇ m, and is appropriately selected in consideration of the step of the substrate to be used and the optical and electrical properties. can do.
- the second step by irradiating the cured film formed in the first step with polarized UV, it is possible to function as an alignment material, that is, a member for aligning a liquid crystal compound including a polymerizable liquid crystal.
- ultraviolet light to visible light having a wavelength of 150 nm to 450 nm is usually used, and it is performed by irradiating linearly polarized light from a vertical or diagonal direction at room temperature or in a heated state.
- the alignment material formed from the liquid crystal alignment agent of the present invention has solvent resistance and heat resistance
- a retardation material composed of a polymerizable liquid crystal solution By heating, the solvent is evaporated and the retardation material is put into a liquid crystal state and oriented on the alignment material. Then, the retardation material in the desired orientation state can be cured as it is, and the retardation material having a layer having optical anisotropy can be formed on the TAC substrate.
- the fourth step is a step of peeling the obtained retardation film from the TAC substrate. This is done by forming a laminate on which the retardation material is formed as described above on the TAC film, and then pasting a surface derived from the retardation material of the laminate on the transferred body via an adhesive layer or an adhesive layer. After that, by peeling off the TAC film from the surface derived from the liquid crystal alignment material and removing it, the retardation material can be transferred as a layer having optical anisotropy.
- an optical member such as a polarizing plate or a retardation plate, or a substrate to be transferred
- a retardation plate for example, a plate having a retardation layer which is a liquid crystal layer or a stretched film can be used.
- the material of the adhesive layer and the adhesive layer an adhesive or an adhesive having adhesiveness to both the retardation layer and the transferred body can be used.
- the pressure-sensitive adhesive and the adhesive general ones used in the method for producing a retardation plate by a transfer method can be applied.
- a predetermined cured film formed from the cured film composition of the present embodiment by the above method is formed through a mask of a line-and-space pattern.
- polarized UV exposure is performed in the direction of +45 degrees
- polarized UV is exposed in the direction of -45 degrees after removing the mask, and two types of liquid crystal alignment regions having different liquid crystal orientation control directions are formed.
- the alignment material is obtained.
- the retardation material is brought into a liquid crystal state by heating to the phase transition temperature of the liquid crystal, and is oriented on the alignment material.
- the retardation material in the oriented state is cured as it is, the retardation material is transferred as described above, and the TAC substrate is peeled off to remove the two types of retardation regions having different retardation characteristics. It is possible to obtain a plurality of regularly arranged patterned retardation materials.
- liquid crystal alignment agent of the present invention can be suitably used for manufacturing various retardation materials (phase difference films), liquid crystal display elements, and the like.
- ⁇ B component> PB-1 It is represented by the following structural formula.
- HPC-SSL Hydroxypropyl cellulose (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.)
- PC-1 It is represented by the following structural formula.
- Each of the resin compositions of Examples and Comparative Examples contains a solvent, and as the solvent, propylene glycol monomethyl ether (PM), butyl acetate (BA), ethyl acetate (EA), methyl isobutyl ketone (MIBK), isopropyl alcohol (IPA), modified ethanol (IPM: manufactured by Daishin Chemical Co., Ltd.), and 2-heptanone (MAK) were used.
- PM propylene glycol monomethyl ether
- BA butyl acetate
- EA ethyl acetate
- MIBK methyl isobutyl ketone
- IPA isopropyl alcohol
- IPM manufactured by Daishin Chemical Co., Ltd.
- MAK 2-heptanone
- ⁇ Measurement of molecular weight of polymer> For the molecular weight of the acrylic copolymer in the polymerization example, use a gel permeation chromatography (GPC) apparatus (HLC-8320) manufactured by Toso Co., Ltd. and a column manufactured by Shodex Co., Ltd. (KF-802.5, KF-803). The measurement was performed as follows. The following number average molecular weight (hereinafter referred to as Mn) and weight average molecular weight (hereinafter referred to as Mw) are represented by polystyrene-equivalent values.
- Mn number average molecular weight
- Mw weight average molecular weight
- a polymerizable liquid crystal solution LC-1 for horizontal alignment was applied onto the liquid crystal alignment film using a bar coater with a Wet thickness of 8 ⁇ m.
- the polymerizable liquid crystal was cured by vertically irradiating a non-polarized light of 365 nm under nitrogen with an exposure amount of 300 mJ / cm 2.
- a retardation film was produced.
- Acrylic adhesive film manufactured by Nitto Denko, CS9621
- Z-TAC ZRD40SL, manufactured by Fujifilm
- Examples 2 to 12 > (A-1), (A-2) or (A-3) shown in Table 2 was used as the liquid crystal alignment agent, and the same procedure as in Example 1 was carried out except that the diluting solvent shown in Table 2 was used.
- the retardation film with each acrylic adhesive film of Examples 2 to 12 was produced.
- the cured film forming composition according to the present invention is very useful as a material for forming an alignment film for forming a liquid crystal alignment film of a liquid crystal display element or an optically anisotropic film provided inside or outside the liquid crystal display element.
- it is suitable as a material for retardation materials for circularly polarizing plates used as antireflection films for IPS-LCDs and organic EL displays.
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Abstract
【課題】 良好な液晶配向性を示し、かつ液晶層との密着性に優れるとともに、TAC基板からの剥離が可能な配向材を提供するための光配向用液晶配向剤を提供すること。 【解決手段】下記第1工程乃至第4工程を含む、位相差材の製造方法。 第1工程:(A)成分として光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をTAC基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、 第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、 第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、硬化して、位相差材を形成する工程、 第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。
Description
本発明は液晶分子を配向させる光配向用液晶配向剤、配向材および位相差材に関する。特に本発明は、円偏光メガネ方式の3Dディスプレイに用いられるパターニングされた位相差材や、有機ELディスプレイの反射防止膜として使用される円偏光板に用いられる位相差材を作製するのに有用な光配向用液晶配向剤、配向材および位相差材に関する。
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1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。
有機ELディスプレイの反射防止膜は、直線偏光板、1/4波長位相差板により構成され、画像表示パネルのパネル面に向かう外来光を直線偏光板により直線偏光に変換し、続く1/4波長位相差板により円偏光に変換する。ここでこの円偏光による外来光は、画像表示パネルの表面等で反射するものの、この反射の際に偏光面の回転方向が逆転する。その結果、この反射光は、到来時とは逆に、1/4波長位相差板より、直線偏光板により遮光される方向の直線偏光に変換された後、続く直線偏光板により遮光され、その結果、外部への出射が著しく抑制される。
この1/4波長位相差板に関して、特許文献2には、1/2波長板、1/4波長板を組み合わせて1/4波長位相差板を構成することにより、この光学フィルムを逆分散特性により構成する方法が提案されている。この方法の場合、カラー画像の表示に供する広い波長帯域において、正の分散特性による液晶材料を使用して逆分散特性により光学フィルムを構成することができる。
また近年、この位相差層に適用可能な液晶材料として、逆分散特性を備えるものが提案されている(特許文献3、4)。このような逆分散特性の液晶材料によれば、1/2波長板、1/4波長板を組み合わせて2層の位相差層により1/4波長位相差板を構成する代わりに、位相差層を単層により構成して逆分散特性を確保することができ、これにより広い波長帯域において所望の位相差を確保することが可能な光学フィルムを簡易な構成により実現することができる。
液晶を配向させるためには配向層が用いられる。配向層の形成方法としては、例えばラビング法や光配向法が知られており、光配向法はラビング法の問題点である静電気や塵の発生がなく、定量的な配向処理の制御ができる点で有用である。
光配向法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5~特許文献7を参照。)。
また、配向層には、液晶配向性の他、液晶層との密着性が要求される。例えば、配向層とこの上に形成された液晶層との密着力が不十分な場合、位相差フィルムの製造に含まれる巻き取り工程等において、上記液晶層が剥離してしまうことがある。
本発明の目的は、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、良好な液晶配向性を示し、かつ液晶層との密着性に優れる配向材を提供するための光配向用液晶配向剤を提供することである。
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。
本発明者らは上記目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、特定溶剤をベースとする硬化膜形成材料を選択することにより、良好な液晶配向性を示し、かつ液晶層との密着性に優れる硬化膜を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は第1観点として、
下記第1工程乃至第4工程を含む、位相差材の製造方法に関する。
第1工程:(A)成分として、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3(C1-3)のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をトリアセチルセルロース(TAC)基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、
第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、
第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、硬化して、位相差材を形成する工程、
第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。
下記第1工程乃至第4工程を含む、位相差材の製造方法に関する。
第1工程:(A)成分として、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3(C1-3)のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をトリアセチルセルロース(TAC)基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、
第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、
第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、硬化して、位相差材を形成する工程、
第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。
第2観点として、第1観点に記載の製造方法により得られることを特徴とする前記位相差材に関する。
第3観点として、TACフィルム上に、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤から得られる配向材が形成されていることを特徴とする積層体に関する。
第4観点として、TACフィルム上に、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤から得られる配向材が形成されており、配向材の上に、重合性液晶層が形成されているとともに、配向材と重合性液晶層との接着力が、配向材とTACフィルムとの接着力より大きいことにより、配向材とTACフィルムとが剥離可能であることを特徴とする積層体に関する。
第5観点として、(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤に関する。
前記TAC(トリアセチルセルロース)フィルムは、不燃性,透明性,表面外観,電気絶縁性などに優れ、もともと写真用フィルムの基材として開発されたものであるが、現在液晶ディスプレイの構成部材としても使用されている。
前記TAC(トリアセチルセルロース)フィルムは、不燃性,透明性,表面外観,電気絶縁性などに優れ、もともと写真用フィルムの基材として開発されたものであるが、現在液晶ディスプレイの構成部材としても使用されている。
本発明によれば、TACフィルムから容易に剥離可能な位相差材を提供することができる。
<液晶配向剤>
本発明に用いる液晶配向剤は、(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である。また、本発明に用いる液晶配向剤は、所望により(B)架橋剤を含有する。本発明の液晶配向剤は、上記(A)成分及び(B)成分に加えて、さらに、(C)成分としてヒドロキシを有するポリマーを含有することもできる。さらに、(D)成分として架橋触媒をも含有することができる。さらに(E)成分として液晶層との密着を促進する密着促進成分を含有することができる。そして、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。
本発明に用いる液晶配向剤は、(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である。また、本発明に用いる液晶配向剤は、所望により(B)架橋剤を含有する。本発明の液晶配向剤は、上記(A)成分及び(B)成分に加えて、さらに、(C)成分としてヒドロキシを有するポリマーを含有することもできる。さらに、(D)成分として架橋触媒をも含有することができる。さらに(E)成分として液晶層との密着を促進する密着促進成分を含有することができる。そして、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>
本実施形態の液晶配向剤の(A)成分は、低分子配向成分及び高分子光配向成分から選ばれる少なくとも一種である。まずは、(A)成分が低分子光配向成分である場合について、以下に説明する。
本実施形態の液晶配向剤の(A)成分は、低分子配向成分及び高分子光配向成分から選ばれる少なくとも一種である。まずは、(A)成分が低分子光配向成分である場合について、以下に説明する。
本実施形態の液晶配向剤において、(A)成分である配向成分は、光配向性部位を有する。尚、本発明において、光配向性部位とは、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)成分である配向成分が光配向性部位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。
また、(A)成分である配向成分が光配向性部位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。
(A)成分である配向成分は、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒への溶解性を向上させるために、光配向性部位とともに、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基及びアルコキシシリル基から選ばれる置換基のいずれか一つとを有する化合物であることが好ましい。
より具体的には、本発明で(A)成分として用いることができる化合物としては、下記式(a1)で表される化合物が挙げられる。
式中、Xは重合性基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、Z-COCH2COOまたはR1を表し、Zはアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基を表し、Lは結合または炭素原子数1乃至20アルキレン基を表し、Yは結合、O、COOまたはOCOを表し、R1は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1乃至12アルキル基、炭素原子数1乃至12アルコキシ基または炭素原子数3乃至8シクロアルキル基を表し、Aは光配向性基を表す。
式(a)における光配向性基Aとしては、好ましい基として、下記式(A-1)及び(A-2)が挙げられる。
式(A-1)及び(A-2)において、Rはヒドロキシ基、炭素原子数1乃至5アルコキシ基、アミノ基、炭素原子数1乃至5アルキルアミノ基、フェノキシ基、ビフェニルオキシ基及びグリシジルオキシ基から選ばれる基を表し、R2は結合、O、COOまたはOCOを表し、R3は芳香族環、脂肪族環及び炭素原子数1乃至3アルキレン基のいずれかを表し、nは0、1、2または3であり、nが2または3であるとき、複数あるR2及びR3は互いに同一であっても異なっていてもよく、R4はO、S、NH、芳香族環及び脂肪族環のいずれかを表し、R5は水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1乃至12アルキル基、炭素原子数1乃至12アルコキシ基または炭素原子数3乃至8シクロアルキル基を表し、破線は結合を表す。
なお、これらの化合物において、ベンゼン環に結合した水素原子は、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;ヨウ素原子、臭素原子、塩素原子、フッ素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ニトロ基等から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
(A)成分である低分子量の光配向成分としては、下記の化合物を挙げることができる。
(a-1):光配向性基が式(A-1)であり、nが0、1または2であり、Y及びLがともに結合であり、XがR1である化合物。
このような化合物(a-1)としては、nが0であり、Rがヒドロキシ基である桂皮酸誘導体;nが1であり、Rがヒドロキシ基である桂皮酸誘導体;および、それらのアミド、アルキルエステル、グリシジルエステル、フェニルエステル、ビフェニルエステル等が挙げられる。
(a-2):光配向性基が式(A-1)であり、nが0、1または2であり、YがO、COOまたはOCOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物。
このような化合物(a-2)としては、nが0であり、Rがヒドロキシ基であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物;nが1であり、Rがヒドロキシ基であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物;nが2であり、Rがヒドロキシ基であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物;および、それらのアミド、アルキルエステル、グリシジルエステル、フェニルエステル等が挙げられる。
(a-3):光配向性基が式(A-1)であり、Rがアルコキシ基であり、nが0、1または2であり、YがO、COOまたはOCOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基またはアミノ基である化合物。
このような化合物(a-3)としては、nが0であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基である化合物;nが1であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基である化合物;nが2であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基である化合物;nが0であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがカルボキシル基である化合物;nが1であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがカルボキシル基である化合物;及び、nが2であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがカルボキシル基である化合物等が挙げられる。
(a-4):光配向性基が式(A-2)であり、nが1または2であり、Y及びLがともに結合であり、XがR1である化合物。
このような化合物(a-4)としては、nが1である化合物;及び、nが2である化合物等が挙げられる。
(a-5):光配向性基が式(A-2)であり、nが0であり、Yが結合であり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物。
(a-6):光配向性基が式(A-2)であり、nが0であり、Yが結合であり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基またはアミノ基である化合物。
(a-7):光配向性基が式(A-2)であり、nが1または2であり、YがO、COOまたはOCOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xが上記PG1~PG8のいずれかである化合物。
このような化合物(a-7)としては、nが1であり、YがOである化合物;及び、nが2であり、YがOである化合物等が挙げられる。
(a-8)光配向性基が式(A-2)であり、nが1または2であり、YがO、COOまたはOCOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基またはアミノ基である化合物。
このような化合物(a-8)としては、nが1であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基である化合物;nが2であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがヒドロキシ基である化合物;nが1であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがカルボキシル基である化合物;及び、nが2であり、YがOであり、Lが炭素原子数1乃至20アルキレン基であり、Xがカルボキシル基である化合物等が挙げられる。
(A)成分として用いることのできる低分子量の光配向成分は、以上の具体例を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(A)成分は、上記の化合物以外に、ポリマー、すなわち、高分子量の重合体であってもよい。
本発明の液晶配向剤に含有される(A)成分が高分子量の重合体である場合、(A)成分は光配向性基を有する重合体であって、すなわち光配向性基として光二量化又は光異性化する構造部位の官能基を有する重合体、特に少なくとも光二量化部位を有するアクリル共重合体であることが好ましい。さらに、光二量化部位に加え、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基及びアルコキシシリル基からなる群から選ばれる一つの基(以下、これらの基を含めて熱架橋部位とも称する)を有するアクリル共重合体であることが望ましい。
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重合して得られる共重合体のことをいう。
(A)成分の光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体(以下、特定共重合体とも言う。)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等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3,000乃至200,000であることが好ましい。
(A)成分の光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体の合成方法は、光二量化部位を有するモノマーと、熱架橋部位を有するモノマーとを共重合する方法が簡便である。
(A)成分であるアクリル共重合体を得るための光二量化部位を有するモノマーとしては、上記化合物(a-2)または上記化合物(a-5)であって、重合性基がPG1~PG6である化合物が好ましく、特に、重合性基がPG1である化合物が好ましい。
(A)成分であるアクリル共重合体を得るための熱架橋部位を有するモノマーとしては、上記PG1~PG6のいずれかである重合性基に、炭素原子数2乃至4のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシフェニル基、炭素原子数2乃至4のアミノアルキル基またはトリ(炭素原子数1乃至2アルコキシ)シリルオキシプロピル基が結合した化合物が好ましく、特に、重合性基がPG1である化合物が好ましい。
また、(A)成分であるアクリル共重合体を得るための熱架橋部位を有するモノマーとしては、上記PG1に水素原子が結合したモノマーも好ましい。
特定共重合体を得るために用いる光二量化部位を有するモノマー及び熱架橋部位を有するモノマーの使用量は、特定共重合体を得るために使用する全モノマーの合計量に基づいて、光二量化部位を有するモノマーが40質量%~95質量%、熱架橋部位を有するモノマーが5質量%~60質量%であることが好ましい。光二量化部位を有するモノマー含有量を40質量%以上とすることで高感度かつ良好な液晶配向性を付与することができる。他方、95質量%以下とすることで充分な熱硬化性を付与することができ、高感度かつ良好な液晶配向性を維持することができる。
また、本発明の液晶配向剤においては、特定共重合体を得る際に、光二量化部位及び熱架橋部位(以下、これらを特定官能基ともいう)を有するモノマーと共重合可能なモノマー(以下非反応性官能基を有するモノマーともいう)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から選ばれる化合物であって、光二量化部位も熱架橋部位も有しないモノマー等が挙げられる。
本発明の液晶配向剤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、特定官能基を有するモノマー(光二量化部位を有するモノマー及び熱架橋部位を有するモノマー)、所望により非反応性官能基を有するモノマー及び重合開始剤等を共存させた溶剤中において、50℃~110℃の温度下で重合反応させて得られる。その際、用いられる溶剤は、特定官能基を有するモノマー、所望により用いられる非反応性官能基を有する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溶剤が挙げられる。
このようにして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り、本発明において(A)成分の溶液としてそのまま使用することができる。
また、上記のようにして得られた特定共重合体の溶液を、ジエチルエーテルや水等の撹拌下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、常圧又は減圧下で、常温あるいは加熱乾燥することで、特定共重合体の粉体とすることができる。このような操作により、特定共重合体と共存する重合開始剤や未反応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して、上記の操作を繰り返し行えばよい。
本発明の液晶配向剤に含有される(A)成分としては、エポキシ基を有する低分子化合物またはエポキシ基を有するポリマーと、上記化合物(a-1)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-2)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-3)であってXがカルボキシル基である化合物、上記化合物(a-6)であってXがカルボキシル基である化合物または上記化合物(a-8)であってXがカルボキシル基である化合物との反応生成物を用いてもよい。
一分子中にエポキシ基を1個以上有する低分子化合物であるモノエポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、パラキシリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、パラ-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エポキシペンタン、エポキシブタン、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、グリシドール(オキシラニルメタノール)、グリシジルアセテート、グリシジルブチレート、グリシジルヘキソエート、グリシジルベンゾエート、ペンタメチレンオキシド、エポキシシクロペンタン、エポキシシクロヘキサン、および後述するエポキシ基を有する重合性不飽和化合物等が挙げられる。
一分子中にエポキシ基を2個以上有する低分子化合物としては、例えば、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-4-(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6-ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3-トリス[p-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’-メチレンビス(N,N-ジグリシジルアニリン)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル及びビスフェノール-A-ジグリシジルエーテル、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等を挙げることができる。
エポキシ基を有するポリマーは、例えばエポキシ基を有する重合性不飽和化合物のホモ重合体またはエポキシ基を有する重合性不飽和化合物とその他の重合性不飽和化合物との共重合体であることができる。
エポキシ基を有する重合性不飽和化合物の具体例としては、例えばアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、α-n-プロピルアクリル酸グリシジル、α-n-ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸-3,4-エポキシブチル、メタクリル酸-3,4-エポキシブチル、アクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、メタクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、α-エチルアクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、o-ビニルベンジルグリシジルエーテル、m-ビニルベンジルグリシジルエーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル等を挙げることができる。
エポキシ基を有する重合体におけるエポキシ基を有する重合性不飽和化合物の共重合割合は、好ましくは30重量%以上であり、より好ましくは50重量%以上である。
エポキシ基を有する重合体の合成は、好ましくは溶媒中、適当な重合開始剤の存在下における公知のラジカル重合法により行うことができる。
エポキシ基を有する重合体としては、市販品を使用してもよい。かかる市販品としては、例えばEHPE3150、EHPE3150CE(以上、ダイセル化学工業(株)製)、UG-4010、UG-4035、UG-4040、UG-4070(以上、東亜合成(株)製ALUFONシリーズ)、ECN-1299(旭化成(株)製)、DEN431、DEN438(以上、ダウケミカル社製)、jER-152(ジャパンエポキシレジン(株)製)、エピクロンN-660、N-665、N-670、N-673、N-695、N-740、N-770、N-775(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-104S(以上、日本化薬(株)製)などが挙げられる。
エポキシ基を有するポリマーとしては、エポキシ部位を有する基と、上記PG7またはPG8とを有するモノマーを重合したホモポリマーまたは共重合体であるポリシロキサンを用いることもできる。そのようなモノマーとしては、例えば、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基を有する低分子化合物又はエポキシ基を有するポリマーと上記化合物(a-1)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-2)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-3)であってXがカルボキシル基である化合物、または上記化合物(a-6)であってXがカルボキシル基である化合物との反応生成物は、上記の如きエポキシ基を有する低分子化合物又はエポキシ基を有するポリマーと特定の桂皮酸誘導体とを、好ましくは触媒の存在下、好ましくは適当な有機溶媒中で反応させることにより合成することができる。
このようにして、エポキシ基を有する低分子化合物又はエポキシ基を有するポリマーと上記化合物(a-1)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-2)のうちRがヒドロキシ基である化合物、上記化合物(a-3)であってXがカルボキシル基である化合物、上記化合物(a-6)であってXがカルボキシル基である化合物または上記化合物(a-8)であってXがカルボキシル基である化合物との反応生成物を含有する溶液が得られる。この溶液はそのまま液晶配向剤の調製に供してもよく、溶液中に含まれる重合体を単離したうえで液晶配向剤の調製に供してもよく、または単離した重合体を精製したうえで液晶配向剤の調製に供してもよい。
本発明の液晶配向剤においては、(A)成分として上記特定共重合体の粉体をそのまま用いてもよく、あるいはその粉体を、たとえば後述する溶剤に再溶解して溶液の状態として用いてもよい。
また、本実施形態においては、(A)成分の重合体は、複数種の特定共重合体の混合物であってもよい。
以上のように本発明においては、(A)成分としては低分子量の化合物、又は高分子量の特定共重合体を用いることができる。また、(A)成分はそれぞれ1種以上の低分子量の化合物と高分子量の特定共重合体との混合物であってもよい。
<(B)成分>
本発明の液晶配向剤における(B)成分は、架橋剤である。
(B)成分である架橋剤は、前記(A)成分の熱架橋可能な官能基と架橋を形成する基、例えばメチロール基またはアルコキシメチル基を有する架橋剤であることが好ましい。 これらの基を有する化合物としては、例えば、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およびアルコキシメチル化メラミン等のメチロール化合物が挙げられる。
本発明の液晶配向剤における(B)成分は、架橋剤である。
(B)成分である架橋剤は、前記(A)成分の熱架橋可能な官能基と架橋を形成する基、例えばメチロール基またはアルコキシメチル基を有する架橋剤であることが好ましい。 これらの基を有する化合物としては、例えば、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およびアルコキシメチル化メラミン等のメチロール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、日本サイテック・インダストリーズ(株)(旧 三井サイテック(株))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)(旧 大日本インキ化学工業(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、日本サイテック・インダストリーズ(株)(旧 三井サイテック(株))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、日本サイテック・インダストリーズ(株)(旧 三井サイテック(株))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)、(株)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また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(以上、日本サイテック・インダストリーズ(株)(旧 三井サイテック(株))製)等が挙げられる。
さらに、(B)成分の架橋剤として、N-ヒドロ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、N-エトキシメチルアクリルアミド、N-ブトキシメチルメタクリルアミド等のヒドロキシメチル基(すなわちメチロール基)また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また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も用いることができる。
そのようなポリマーとしては、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。
また、そのようなポリマーとして、N-アルコキシメチル基とC=C二重結合とを含む重合性基とを有する重合体を用いることも出来る。
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、マレイミド基等が挙げられる。
上記のようなポリマーを得る方法は、特に限定されない。一例を挙げれば、予めラジカル重合などの重合方法によって、特定官能基を有するアクリル重合体を生成する。次いで、この特定官能基と、末端に不飽和結合を有する化合物(以下、特定化合物と称す。)とを反応させることにより、(B)成分であるポリマーにC=C二重結合を含む重合性基を導入することができる。
ここで、特定官能基とは、カルボキシル基、グリシジル基、ヒドロキシ基、活性水素を有するアミノ基、フェノール性ヒドロキシ基若しくはイソシアネート基などの官能基、または、これらから選ばれる複数種の官能基を言う。
上述した反応において、特定官能基と、特定化合物が有する官能基であって反応に関与する基との好ましい組み合わせは、カルボキシル基とエポキシ基、ヒドロキシ基とイソシアネート基、フェノール性ヒドロキシ基とエポキシ基、カルボキシル基とイソシアネート基、アミノ基とイソシアネート基、または、ヒドロキシ基と酸クロリドなどである。さらに、より好ましい組み合わせは、カルボキシル基とグリシジルメタクリレート、または、ヒドロキシ基とイソシアネートエチルメタクリレートである。
このようなポリマーの重量平均分子量(ポリスチレン換算値)は、1,000~500,000であり、好ましくは、2,000~200,000であり、より好ましくは3,000~150,000であり、更に好ましくは3,000~50,000である。
これらの架橋剤は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の液晶配向剤における(B)成分の架橋剤の含有量は、(A)成分である光配向成分100質量部に基づいて1質量部~900質量部であることが好ましく、より好ましくは5質量部~800質量部である。
<(C)成分>
本発明の液晶配向剤は、(C)成分として、ヒドロキシ基を有するポリマーを含有しても良い。
本発明の液晶配向剤は、(C)成分として、ヒドロキシ基を有するポリマーを含有しても良い。
(C)成分であるポリマーとしては、例えば、アクリル重合体、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(セルロースまたはその誘導体)、フェノールノボラック樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂等の直鎖構造または分岐構造を有するポリマー、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)成分であるポリマーとしては、好ましくは、アクリル重合体、ヒドロキシアルキルシクロデキストリン類、及びセルロース類が挙げられる。
(C)成分のポリマー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、特定官能基を有するモノマーを含むモノマーまた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。
ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、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が挙げられる。
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、4-ヒドロキシブチルメタクリレートが挙げられる。
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、o-ヒドロキシスチレンが挙げられる。
(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1,000~200,000であることが好ましく、1,000~150,000であることがより好ましく、2,000~100,000であることがさらに好ましい。尚、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、標準資料としてポリスチレンを用いて得られる値である。
(C)成分の好ましい一例であるセルロースとしては、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およ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。
本実施形態の液晶配向剤において、(C)成分のポリマーは、粉体形態で、また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、本実施の形態の液晶配向剤において、(C)成分は、(C)成分として例示されたポリマーの複数種の混合物であってもよい。
本発明の液晶配向剤における(C)成分を含有させる場合の含有量は、(A)成分である配向成分の100質量部に対して、好ましくは400質量部以下、より好ましくは10質量部~380質量部、更に好ましくは40質量部~360質量部である。
<(D)成分>
本発明の液晶配向剤は、前記(A)成分、(B)成分及び(C)成分に加えて、さらに(D)成分として架橋触媒を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、酸または熱酸発生剤を好適に使用できる。この(D)成分は、本発明の液晶配向剤の熱硬化反応を促進させることにおいて有効である。
(D)成分は、具体的には、上記酸としてスルホン酸基含有化合物、塩酸またはその塩が挙げられる。そして上記熱酸発生剤としては、加熱処理時に熱分解して酸を発生する化合物、すなわち温度80℃から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。
本発明の液晶配向剤は、前記(A)成分、(B)成分及び(C)成分に加えて、さらに(D)成分として架橋触媒を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、酸または熱酸発生剤を好適に使用できる。この(D)成分は、本発明の液晶配向剤の熱硬化反応を促進させることにおいて有効である。
(D)成分は、具体的には、上記酸としてスルホン酸基含有化合物、塩酸またはその塩が挙げられる。そして上記熱酸発生剤としては、加熱処理時に熱分解して酸を発生する化合物、すなわち温度80℃から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。
上記酸の具体例としては、例えば、塩酸またはその塩;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、カンファースルホン酸、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基含有化合物またはその水和物や塩等が挙げられる。
また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ホニウム塩、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、等が挙げられる。
本発明の液晶配向剤における(D)成分の含有量は、(A)成分である配向成分の100質量部に対して、好ましくは0.01質量部~50質量部、より好ましくは0.1質量部~40質量部、更に好ましくは0.5質量部~20質量部である。
<(E)成分>
本発明の液晶配向剤は(E)成分として、形成される硬化膜の接着性を向上させる成分(以下、密着向上成分とも言う。)を含有することもできる。
本発明の液晶配向剤は(E)成分として、形成される硬化膜の接着性を向上させる成分(以下、密着向上成分とも言う。)を含有することもできる。
(E)成分を含有する本実施形態の液晶配向剤から形成される硬化膜を配向材として用いる場合、配向材と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配向材の架橋反応部位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。
(E)成分としては、ヒドロキシ基及びN-アルコキシメチル基から選ばれる基と、ラジカル重合性基とを有するモノマー及びポリマーが好ましい。
このような(E)成分としては、ヒドロキシ基と(メタ)アクリル基とを有する化合物、N-アルコキシメチル基と(メタ)アクリル基とを有する化合物、N-アルコキシメチル基と(メタ)アクリル基を有するポリマー等が挙げられる。以下、それぞれ具体例を示す。
このような(E)成分としては、ヒドロキシ基と(メタ)アクリル基とを有する化合物、N-アルコキシメチル基と(メタ)アクリル基とを有する化合物、N-アルコキシメチル基と(メタ)アクリル基を有するポリマー等が挙げられる。以下、それぞれ具体例を示す。
(E)成分の一例として、ヒドロキシ基を含有した多官能アクリレート(以下、ヒドロキシ基含有多官能アクリレートとも言う。)を挙げることができる。
(E)成分の例であるヒドロキシ基含有多官能アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびジペンタエリトリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。
(E)成分の例であるヒドロキシ基含有多官能アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびジペンタエリトリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。
(E)成分の一例として、1つのアクリル基と、1つ以上のヒドロキシ基とを有する化合物も挙げられる。
また、(E)成分の化合物としては、1分子中にC=C二重結合を含む重合性基を少なくとも1つと、N-アルコキシメチル基を少なくとも1つ有する化合物が挙げられる。
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、マレイミド基等が挙げられる。
1分子中にC=C二重結合を含む重合性基を少なくとも1つと、N-アルコキシメチル基を少なくとも1つ有する化合物としては、好ましくは、例えば下記の式(X1)で表される化合物が挙げられる。
(式中、R31は水素原子又はメチル基を表し、R32は水素原子、若しくは直鎖又は分岐の炭素原子数1乃至10のアルキル基を表す)
上記式(X1)で表される化合物の具体例としては、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が挙げられる。なお(メタ)アクリルアミドとはメタクリルアミドとアクリルアミドの双方を意味する。
本発明の実施形態の液晶配向剤における(E)成分の含有量は、(A)成分である配向成分の100質量部に対して、好ましくは1質量部~300質量部であり、更に好ましくは5質量部~200質量部である。
<溶剤>
本発明の液晶配向剤は、主として溶媒に溶解した溶液状態で用いられる。その際に使用する溶媒は、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種を含む。
本発明の液晶配向剤は、主として溶媒に溶解した溶液状態で用いられる。その際に使用する溶媒は、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種を含む。
炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール及びイソプロピルアルコールが挙げられる。
炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒としては、メチルアミルケトン、ジイソブチルケトン、等が挙げられる。
また、本発明では液晶配向剤の溶媒として、炭素原子数1乃至3のアルコールでもプロピレングリコールモノメチルエーテルでも炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒でもないその他溶媒を含有することができるが、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒が、全溶媒の20質量%以上であることが好ましい。
その他溶媒の具体例としては、例えば、n-ブタノール、イソブタノール、2-メチル-1-ブタノール、n-ペンタノール、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、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、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モノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ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、イソブチルメチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ブタノン、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メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、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、およびN-メチル-2-ピロリドン等が挙げられる。
これらの溶剤は、1種単独でまたは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、本発明の液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、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。
さらに、本発明の液晶配向剤は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、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。
<液晶配向剤の調製>
本発明の液晶配向剤は、(A)成分である配向成分および所望により(B)成分である架橋剤を含有し、所望により(C)成分であるポリマー、(D)成分である架橋触媒および(E)成分である密着促進剤、そして更に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組成物である。そして通常は、それらが炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶剤に溶解した溶液の形態として用いられる。
本発明の液晶配向剤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。
本発明の液晶配向剤は、(A)成分である配向成分および所望により(B)成分である架橋剤を含有し、所望により(C)成分であるポリマー、(D)成分である架橋触媒および(E)成分である密着促進剤、そして更に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組成物である。そして通常は、それらが炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶剤に溶解した溶液の形態として用いられる。
本発明の液晶配向剤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。
本発明の液晶配向剤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%~60質量%であり、好ましくは2質量%~50質量%であり、より好ましくは2質量%~20質量%である。ここで、固形分とは、液晶配向剤の全成分から溶剤を除いたものをいう。
本発明の液晶配向剤の調製方法は、特に限定されない。調製法としては、例えば、溶剤に溶解した(A)成分の溶液に、所望により(B)成分、さらには(C)成分、(D)成分、(E)成分等を所定の割合で混合し、均一な溶液としたあと、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を、全溶媒の20質量%以上である量となるように添加する方法、或いは、この調製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。
(A)成分として重合体を用いる場合、本発明の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(ポリマー)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、さらには(C)成分、(D)成分、(E)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)、(B)または(C)成分の生成過程で用いられる溶剤と、液晶配向剤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。そして、この濃度調整の際に、または、濃度調整の後に、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を追加すればよい。
こうして調製された液晶配向剤の溶液は、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>
本発明の位相差材は、下記第1工程乃至第4工程を含む方法で製造される。
第1工程:(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をTAC基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、
第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、
第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、紫外線照射により硬化して、位相差材を形成する工程、
第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。
本発明の位相差材は、下記第1工程乃至第4工程を含む方法で製造される。
第1工程:(A)光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒から選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をTAC基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、
第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、
第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、紫外線照射により硬化して、位相差材を形成する工程、
第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。
第1工程では、本発明の液晶配向剤の溶液をトリアセチルセルロース(TAC)フィルムの上に、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。該硬化膜はそのまま配向材として適用できる。
加熱乾燥の条件としては、硬化膜(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℃~200℃、時間0.4分間~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℃~160℃、0.5分間~10分間である。
本発明の液晶配向剤を用いて形成される配向膜(配向材)の膜厚は、例えば、0.05μm~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。
第2工程では、第1工程によって形成された硬化膜に偏光UV照射を行うことで配向材、すなわち、重合性液晶等を含む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~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。
第3工程では、本発明の液晶配向剤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、加熱することで溶剤を蒸発させるとともに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、所望とする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を持つ位相差材をTAC基板上に形成することができる。
第4工程は、得られた位相差フィルムをTAC基板から剥離する工程である。これは、TACフィルム上に上記の通り位相差材が形成された積層体を形成したあと、被転写体上に粘着層または接着層を介して積層体の位相差材料由来の面を貼り付けたのち、液晶配向材由来の面からTACフィルムを剥離して除くことにより、光学異方性を有する層として位相差材を転写することができる。
被転写体としては、例えば偏光板、位相差板等の光学部材や、被転写基材を用いることができる。位相差板としては、例えば液晶層である位相差層を有するものや、延伸フィルムを用いることができる。
粘着層および接着層の材料としては、位相差層および被転写体の両方に密着性を有する粘着剤や接着剤を用いることができる。粘着剤および接着剤としては、転写法による位相差板の製造方法に使用される一般的なものを適用することができる。
粘着層および接着層の材料としては、位相差層および被転写体の両方に密着性を有する粘着剤や接着剤を用いることができる。粘着剤および接着剤としては、転写法による位相差板の製造方法に使用される一般的なものを適用することができる。
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、本実施形態の硬化膜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たあと、上記のとおり位相差材を転写し、TAC基板を剥離して除くことにより、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。
このように本発明の液晶配向剤は、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。
以下、本発明の実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
[実施例で用いる略記号]
以下の実施例で用いる略記号の意味は、次のとおりである。
<原料>
HBA:ヒドロキシブチルアクリレート
MAIB:ジメチル2,2-アゾビスイソブレート
BMAA:N-ブトキシメチルアクリルアミド
AIBN:α,α’-アゾビスイソブチロニトリル
[実施例で用いる略記号]
以下の実施例で用いる略記号の意味は、次のとおりである。
<原料>
HBA:ヒドロキシブチルアクリレート
MAIB:ジメチル2,2-アゾビスイソブレート
BMAA:N-ブトキシメチルアクリルアミド
AIBN:α,α’-アゾビスイソブチロニトリル
<D成分>
PTSA:p-トルエンスルホン酸・一水和物
PTSA:p-トルエンスルホン酸・一水和物
<溶剤>
実施例及び比較例の各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)、酢酸ブチル(BA)、酢酸エチル(EA)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、イソプロピルアルコール(IPA)、変性エタノール(IPM: 大伸化学社製)、2-ヘプタノン(MAK)を用いた。
実施例及び比較例の各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)、酢酸ブチル(BA)、酢酸エチル(EA)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、イソプロピルアルコール(IPA)、変性エタノール(IPM: 大伸化学社製)、2-ヘプタノン(MAK)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、東ソー(株)社製ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(HLC-8320)、Shodex社製カラム社製カラム(KF-802.5,KF-803)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:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:昭和電工社製 標準ポリスチレン(分子量 427,000、190,000、37,900、18,100、5,970、2,420、1,010、578、474、370、266)
重合例におけるアクリル共重合体の分子量は、東ソー(株)社製ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置(HLC-8320)、Shodex社製カラム社製カラム(KF-802.5,KF-803)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:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/分
検量線作成用標準サンプル:昭和電工社製 標準ポリスチレン(分子量 427,000、190,000、37,900、18,100、5,970、2,420、1,010、578、474、370、266)
<B成分の合成>
<重合例1>
BMAA 100.0g、重合触媒としてAIBN 1.0gをPM 193.5gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル重合体溶液を得た。得られたアクリル重合体のMnは10,000、Mwは23,000であった。アクリル重合体溶液をヘキサン2000.0gに徐々に滴下して固体を析出させ、ろ過および減圧乾燥することで、重合体(PB-1)を得た。
<重合例1>
BMAA 100.0g、重合触媒としてAIBN 1.0gをPM 193.5gに溶解し、80℃にて20時間反応させることによりアクリル重合体溶液を得た。得られたアクリル重合体のMnは10,000、Mwは23,000であった。アクリル重合体溶液をヘキサン2000.0gに徐々に滴下して固体を析出させ、ろ過および減圧乾燥することで、重合体(PB-1)を得た。
<C成分の合成>
<重合例2>
HBA 72.1g、重合触媒としてMAIB 0.806gをIPA 72.10gに溶解した。あらかじめ四口フラスコにIPA 36.45gを加え75℃に加熱しておいた滴下槽へ溶解した溶液を3時間かけて滴下し、還流下で20時間反応させることによりアクリル重合体溶液を得た。得られたアクリル重合体のMnは3,400、Mwは4,800であった。目的の重合体(PC-1)40%IPA溶液を得た。
<重合例2>
HBA 72.1g、重合触媒としてMAIB 0.806gをIPA 72.10gに溶解した。あらかじめ四口フラスコにIPA 36.45gを加え75℃に加熱しておいた滴下槽へ溶解した溶液を3時間かけて滴下し、還流下で20時間反応させることによりアクリル重合体溶液を得た。得られたアクリル重合体のMnは3,400、Mwは4,800であった。目的の重合体(PC-1)40%IPA溶液を得た。
<液晶配向剤の調製>
<調製例1>
(A)成分としてMCA 0.060g、(C)成分としてHPC-SSL 0.2g(日本曹達(株)社製)、(B)成分として重合例-1で得た重合体(PB-1)を0.38g、(E)成分としてHDC-DA 0.085g(純正化学(株)社製94.6%BA溶液)、(D)成分としてPTSA 0.009gを混合し、これに溶媒としてのPM 3.36g、IPA 4.96g、BA 0.004gを加えて目視で溶解したことを確認し溶液を得た。次いで、この得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより、液晶配向剤(A-1)を調製した。
<調製例1>
(A)成分としてMCA 0.060g、(C)成分としてHPC-SSL 0.2g(日本曹達(株)社製)、(B)成分として重合例-1で得た重合体(PB-1)を0.38g、(E)成分としてHDC-DA 0.085g(純正化学(株)社製94.6%BA溶液)、(D)成分としてPTSA 0.009gを混合し、これに溶媒としてのPM 3.36g、IPA 4.96g、BA 0.004gを加えて目視で溶解したことを確認し溶液を得た。次いで、この得られた溶液を孔径0.2μmのフィルターでろ過することにより、液晶配向剤(A-1)を調製した。
<調製例2~3>
下記表1に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、調製例1と同様に操作し、各液晶配向剤(A-2)~(A-3)を調製した。
下記表1に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、調製例1と同様に操作し、各液晶配向剤(A-2)~(A-3)を調製した。
<水平配向用重合性液晶溶液の作製>
<作成例1>
水平配向用重合性液晶であるLC-242 1.739g(BASF社製)、光ラジカル開始剤であるIrgacure907 0.052g(BASF社製)、レベリング材であるBYK-361N 0.004gを加え、さらに溶媒としてトルエン5.04g、シクロヘキサノン2.16gを加え、2時間攪拌し目視で溶解していることを確認し、20質量%の重合性液晶溶液LC-1を得た。
<作成例1>
水平配向用重合性液晶であるLC-242 1.739g(BASF社製)、光ラジカル開始剤であるIrgacure907 0.052g(BASF社製)、レベリング材であるBYK-361N 0.004gを加え、さらに溶媒としてトルエン5.04g、シクロヘキサノン2.16gを加え、2時間攪拌し目視で溶解していることを確認し、20質量%の重合性液晶溶液LC-1を得た。
<液晶配向膜の形成及び位相差フィルムの作製>
<実施例1>
調製例1で調製した液晶配向剤(A-1)2.0gへ希釈溶媒としてPM 2.0gを加え攪拌した後、基板としてのTACフィルム上にバーコーターを用いてWet膜厚10μmにて塗布した。熱循環式オーブン内にて110℃で1分間の加熱乾燥を行い、フィルム上に硬化膜を形成した。次いで、この硬化膜表面に313nmの直線偏光を10mJ/cm2の露光量で垂直に照射し、液晶配向膜を形成した。水平配向用重合性液晶溶液LC-1を、バーコーターを用いて上記液晶配向膜上にWet膜厚8μmにて塗布した。次いで、ホットプレート上にて120℃で1分間の加熱乾燥を行った後、窒素下、365nmの非偏光を300mJ/cm2の露光量で垂直に照射することで重合性液晶を硬化させ、位相差フィルムを作製した。作製した位相差フィルムにZ-TAC(ZRD40SL、富士フイルム社製)を貼り付けたアクリル粘着フィルム(日東電工社製、CS9621)を貼り付けた2kg荷重で10時間放置しアクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
<実施例1>
調製例1で調製した液晶配向剤(A-1)2.0gへ希釈溶媒としてPM 2.0gを加え攪拌した後、基板としてのTACフィルム上にバーコーターを用いてWet膜厚10μmにて塗布した。熱循環式オーブン内にて110℃で1分間の加熱乾燥を行い、フィルム上に硬化膜を形成した。次いで、この硬化膜表面に313nmの直線偏光を10mJ/cm2の露光量で垂直に照射し、液晶配向膜を形成した。水平配向用重合性液晶溶液LC-1を、バーコーターを用いて上記液晶配向膜上にWet膜厚8μmにて塗布した。次いで、ホットプレート上にて120℃で1分間の加熱乾燥を行った後、窒素下、365nmの非偏光を300mJ/cm2の露光量で垂直に照射することで重合性液晶を硬化させ、位相差フィルムを作製した。作製した位相差フィルムにZ-TAC(ZRD40SL、富士フイルム社製)を貼り付けたアクリル粘着フィルム(日東電工社製、CS9621)を貼り付けた2kg荷重で10時間放置しアクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
<実施例2~12>
液晶配向剤として表2に記載の(A-1)、(A-2)または(A-3)を用い、表2に示す希釈溶媒を用いた以外は実施例1と同様に操作し、実施例2~12の各アクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
液晶配向剤として表2に記載の(A-1)、(A-2)または(A-3)を用い、表2に示す希釈溶媒を用いた以外は実施例1と同様に操作し、実施例2~12の各アクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
<比較例1~6>
液晶配向剤として(A-1)、(A-2)または(A-3)を用い、表2に示す希釈溶媒を用いた以外は実施例1と同様に操作し、比較例1~6の各アクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
液晶配向剤として(A-1)、(A-2)または(A-3)を用い、表2に示す希釈溶媒を用いた以外は実施例1と同様に操作し、比較例1~6の各アクリル粘着フィルム付位相差フィルムを作製した。
上記で作製した各位相差フィルムについて、下記方法により評価を行った。その評価結果を表2に示す。
<配向性の評価>
作製した基板上の位相差フィルムを一対の偏光板で挟み込み、目視によりクロスニコル下での位相差特性の発現状況を観察した。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ないものを×として「配向性」の欄に記載した。
<剥離性評価>
作製したアクリル粘着フィルム付位相差フィルムをカッターで切れ目を入れ剥離した。きれいに剥離できたものを〇、一部凝集破壊が発生したものを△、剥離できなかったものを×として「剥離性」の欄に記載した。
作製した基板上の位相差フィルムを一対の偏光板で挟み込み、目視によりクロスニコル下での位相差特性の発現状況を観察した。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ないものを×として「配向性」の欄に記載した。
<剥離性評価>
作製したアクリル粘着フィルム付位相差フィルムをカッターで切れ目を入れ剥離した。きれいに剥離できたものを〇、一部凝集破壊が発生したものを△、剥離できなかったものを×として「剥離性」の欄に記載した。
表2の結果から明らかなように、アルコール系溶媒を使用した時良好な配向性かつ剥離性を得ることができ、エステル系溶媒やケトン系溶媒を使用したとき配向性と剥離性を両立できないことがわかる。
本発明による硬化膜形成組成物は、液晶表示素子の液晶配向膜や、液晶表示素子に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を形成する材料として非常に有用であり、特に、IPS-LCDや有機ELディスプレイの反射防止膜として使用される円偏光板の位相差材向け材料として好適である。
Claims (5)
- 下記第1工程乃至第4工程を含む、位相差材の製造方法。
第1工程:(A)成分として、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤をTAC基板上に塗布し、乾燥させて塗膜を形成する工程、
第2工程:前記塗膜に偏光照射することにより、塗膜を配向処理して液晶配向膜を形成する工程、
第3工程:前記液晶配向膜上に重合性液晶を塗布し、加熱しその後、紫外線照射により硬化して、位相差材を形成する工程、
第4工程:前記形成した位相差材をTAC基板から剥離する工程。 - 請求項1に記載の製造方法により得られることを特徴とする位相差材。
- TACフィルム上に、配向材が形成される積層体であって、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤から得られる該配向材を備えることを特徴とする積層体。
- TACフィルム上に、配向材が形成され、該配向材の上に重合性液晶層が形成されている積層体であって、該配向材が、光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤から得られ、これにより該配向材と該重合性液晶層との接着力が、該配向材と該TACフィルムとの接着力より大きいことにより、該配向材と該TACフィルムとが剥離可能であることを特徴とする積層体。
- 光配向部位を有する低分子化合物及び光配向部位を有する重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、炭素原子数1乃至3のアルコール溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び炭素原子数6乃至8の非環状ケトン溶媒からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒を含む溶液である液晶配向剤。
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- 2020-03-06 JP JP2021505039A patent/JPWO2020184463A1/ja active Pending
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