JP6519151B2 - Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate - Google Patents
Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate Download PDFInfo
- Publication number
- JP6519151B2 JP6519151B2 JP2014233518A JP2014233518A JP6519151B2 JP 6519151 B2 JP6519151 B2 JP 6519151B2 JP 2014233518 A JP2014233518 A JP 2014233518A JP 2014233518 A JP2014233518 A JP 2014233518A JP 6519151 B2 JP6519151 B2 JP 6519151B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- photoalignable
- alignment layer
- structural unit
- thermally crosslinkable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
本発明は、配向層に用いられる光配向性を有する熱硬化性組成物に関するものである。 The present invention relates to a thermosetting composition having photoalignment properties used for an alignment layer.
液晶はその配向性と屈折率、誘電率、磁化率等の物理的性質の異方性とを利用して、液晶表示素子以外に、位相差板、偏光板等の各種光学素子等、様々な応用が検討されている。 In addition to liquid crystal display elements, various liquid crystal elements such as retardation plates and polarizing plates can be used in various liquid crystals, taking advantage of their orientation and anisotropy of physical properties such as refractive index, dielectric constant and magnetic susceptibility. Applications are being considered.
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(例えば特許文献1参照)。 An alignment layer is used to align the liquid crystal. As a method of forming an alignment layer, for example, a rubbing method or a photo-alignment method is known, and the photo-alignment method is capable of quantitative control of alignment processing without generating static electricity and dust which are problems of the rubbing method. (See, for example, Patent Document 1).
配向層には、液晶配向能の他、耐熱性、耐溶剤性等が要求される。例えば、配向層が、各種デバイスの製造過程にて熱や溶剤にさらされたり、各種デバイスの使用時に高温にさらされたりする場合がある。配向層が高温にさらされると、液晶配向能が著しく低下するおそれがある。 The alignment layer is required to have heat resistance, solvent resistance and the like in addition to the liquid crystal alignment ability. For example, the alignment layer may be exposed to heat or a solvent in the manufacturing process of various devices, or may be exposed to high temperatures when using various devices. When the alignment layer is exposed to high temperatures, the liquid crystal alignment ability may be significantly reduced.
そこで、例えば特許文献2には、安定した液晶配向能を得るために、光により架橋反応の可能な構造と熱によって架橋する構造とを有する重合体成分を含有する液晶配向剤、および、光により架橋反応の可能な構造を有する重合体成分と熱によって架橋する構造を有する化合物とを含有する液晶配向剤が提案されている。 Thus, for example, in Patent Document 2, a liquid crystal aligning agent containing a polymer component having a structure capable of crosslinking reaction by light and a structure crosslinked by heat in order to obtain stable liquid crystal alignment ability, and light There has been proposed a liquid crystal aligning agent containing a polymer component having a structure capable of a crosslinking reaction and a compound having a structure which is crosslinked by heat.
また、特許文献3には、優れた液晶配向能、十分な耐熱性、高い耐溶剤性および高い透明性を得るために、(A)光二量化部位および熱架橋部位を有するアクリル共重合体と、(B)架橋剤とを含有する、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物が提案されている。(B)架橋剤は(A)アクリル共重合体の熱架橋部位と結合するものであり、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を加熱により硬化させて硬化膜を形成し、硬化膜に偏光紫外線を照射して配向層を形成することができる。 Patent Document 3 also includes (A) an acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site, in order to obtain excellent liquid crystal alignment ability, sufficient heat resistance, high solvent resistance and high transparency. (B) A heat-curable film-forming composition having photoalignment, which contains a crosslinking agent, has been proposed. The crosslinking agent (B) bonds with the thermal crosslinking site of the (A) acrylic copolymer, and the thermosetting film-forming composition having photoalignment is cured by heating to form a cured film, thereby forming a cured film. Polarized ultraviolet light can be irradiated to form an alignment layer.
特許文献4には、優れた液晶配向能、十分な耐熱性、高い耐溶剤性および高い透明性を得るために、(A)光二量化部位および熱架橋部位を有するアクリル共重合体と、(B)所定のアルキルエステル基およびヒドロキシアルキルエステル基の少なくとも一方と、カルボキシル基およびフェノール性ヒドロキシ基の少なくともいずれか一方とを有するアクリル重合体と、(C)架橋剤とを含有する、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物が提案されている。(C)架橋剤は(A)アクリル共重合体の熱架橋部位ならびに(B)アクリル重合体のカルボキシル基およびフェノール性ヒドロキシ基と結合するものであり、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を加熱により硬化させて硬化膜を形成し、硬化膜に偏光紫外線を照射して配向層を形成することができる。 In Patent Document 4, in order to obtain excellent liquid crystal alignment ability, sufficient heat resistance, high solvent resistance and high transparency, (A) an acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site (B ) A photoalignment property containing an acrylic polymer having at least one of a predetermined alkyl ester group and a hydroxyalkyl ester group, and at least one of a carboxyl group and a phenolic hydroxy group, and (C) a crosslinking agent A thermosetting film forming composition having the above has been proposed. (C) A crosslinking agent is a thermally crosslinking film-forming composition having a photoalignment property, which is combined with the thermal crosslinking site of (A) acrylic copolymer and the carboxyl group and phenolic hydroxy group of (B) acrylic polymer. Can be cured by heating to form a cured film, and the cured film can be irradiated with polarized ultraviolet light to form an alignment layer.
特許文献5には、優れた液晶配向能、十分な耐熱性、高い耐溶剤性および高い透明性を得るために、(A)光配向性基およびヒドロキシ基を有する化合物と、(B)ヒドロキシ基およびカルボキシル基の少なくとも一方を有するポリマーと、(C)架橋剤とを含有する、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物が提案されている。(C)架橋剤は(A)化合物のヒドロキシ基ならびに(B)ポリマーのヒドロキシ基およびカルボキシル基と結合するものであり、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を加熱により硬化させて硬化膜を形成し、硬化膜に偏光紫外線を照射して配向層を形成することができる。 Patent Document 5 describes (A) a compound having a photoalignment group and a hydroxy group, and (B) a hydroxy group in order to obtain excellent liquid crystal alignment ability, sufficient heat resistance, high solvent resistance and high transparency. And a thermosetting resin composition having photoalignment properties, which contains a polymer having at least one of carboxyl groups and a crosslinker (C). The crosslinking agent (C) bonds with the hydroxy group of the compound (A) and the hydroxy group and carboxyl group of the polymer (B), and the thermosetting film forming composition having photoalignment is cured by heating to be a cured film. Can be formed, and the cured film can be irradiated with polarized ultraviolet light to form an alignment layer.
このように、配向層の耐熱性、耐溶剤性等の向上のために熱硬化が行うことが提案されているが、熱硬化を行うと、光反応性が低下する場合がある。中でも、特許文献3〜5のように、架橋剤による熱硬化を行うと、膜の内部に網目構造が形成されるため、光反応性が低下する。特に、特許文献3、4のように、光二量化部位および熱架橋部位を有するアクリル共重合体を用い、架橋剤による熱硬化を行う場合には、二量体化が起こりにくくなると考えられる。
配向層の配向規制力を高めるには、偏光紫外線の照射量を多く、照射時間を長くすればよいが、その場合にはスループットが低下する。したがって、偏光紫外線の照射量を少なく、照射時間を短くするために、省エネルギーの観点からも、配向層に用いられる材料の光に対する感度を向上させることが求められている。
As described above, although it has been proposed that heat curing is performed to improve the heat resistance, solvent resistance, and the like of the alignment layer, photocuring may decrease when heat curing is performed. Among them, as described in Patent Documents 3 to 5, when heat curing is performed by a crosslinking agent, a network structure is formed in the inside of the film, so that the photoreactivity decreases. In particular, when using an acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site as in Patent Documents 3 and 4 and performing heat curing with a crosslinking agent, it is considered that dimerization hardly occurs.
In order to increase the alignment control power of the alignment layer, the irradiation amount of polarized ultraviolet light may be increased and the irradiation time may be extended, but in this case, the throughput is reduced. Therefore, in order to reduce the irradiation amount of polarized ultraviolet light and shorten the irradiation time, it is required to improve the sensitivity of the material used for the alignment layer to light also from the viewpoint of energy saving.
そこで、特許文献6には、優れた光反応効率、耐溶剤性、高い配向感度を得るために、(A)光配向性基と、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基およびアルコキシシリル基のうちのいずれかから選ばれる少なくとも一種の置換基とを有する化合物と、(B)(A)成分と熱反応可能な置換基を有し、かつ自己架橋可能なポリマーとを含有する硬化膜形成組成物が提案されている。(B)ポリマーは(A)成分と熱反応し、かつ自己架橋反応するものであり、硬化膜形成組成物を加熱により硬化させて硬化膜を形成し、硬化膜に偏光紫外線を照射して配向層を形成することができる。
特許文献6によれば、(B)(A)成分と熱反応可能な置換基を有し、かつ自己架橋可能なポリマーを用いており、架橋剤を別途添加しないため、光反応効率を上げることができる。
しかしながら、配向規制力は十分であるとはいえず、改善の余地がある。
Therefore, in Patent Document 6, in order to obtain excellent photoreaction efficiency, solvent resistance, and high alignment sensitivity, among (A) a photoalignable group, and among a hydroxy group, a carboxyl group, an amino group and an alkoxysilyl group, A cured film-forming composition comprising a compound having at least one substituent selected from any one of the above and a polymer having a substituent capable of thermally reacting with the component (B) (A) and a self-crosslinkable polymer Proposed. The polymer (B) thermally reacts with the component (A) and undergoes a self-crosslinking reaction. The cured film-forming composition is cured by heating to form a cured film, and the cured film is irradiated with polarized ultraviolet light to be oriented. Layers can be formed.
According to Patent Document 6, a polymer having a substituent capable of thermally reacting with the component (B) and the component (A) is used, and a polymer capable of self-crosslinking is used, and a crosslinking agent is not separately added. Can.
However, the alignment control force is not sufficient and there is room for improvement.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光配向部位および熱架橋部位の両方を有する共重合体を含有する熱硬化性組成物において、液晶配向能に優れる配向層を形成可能な、光配向性を有する熱硬化性組成物ならびにそれを用いた配向層、配向層付基板および位相差板を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a thermosetting composition containing a copolymer having both a photoalignment site and a thermal crosslinking site, an alignment layer having excellent liquid crystal alignment ability can be formed. It is a primary object of the present invention to provide a thermosetting composition having photoalignment properties, an alignment layer using the same, a substrate with an alignment layer, and a retardation plate.
上記目的を達成するために、本発明は、下記式(1)で表される光配向性構成単位と、自己架橋可能な熱架橋性基を有する熱架橋性構成単位とを有する共重合体を含有することを特徴とする光配向性を有する熱硬化性組成物を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a copolymer having a photoalignable structural unit represented by the following formula (1) and a thermally crosslinkable structural unit having a self-crosslinkable thermally crosslinkable group. There is provided a thermosetting composition having photoalignment properties characterized by containing.
(ここで、式(1)中、Xは光配向性基、L1は2価の連結基または単結合、R1は水素原子または1価の有機基、kは1〜5を表す。) (Wherein, in the formula (1), X represents a photoalignable group, L 1 represents a divalent linking group or a single bond, R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k represents 1 to 5).
本発明によれば、共重合体の熱架橋性構成単位が自己架橋可能な熱架橋性基を有するため、架橋剤を別途添加する必要がなく、光反応性を高め、感度を向上させることができる。また、共重合体の光配向性構成単位がスチレン骨格を有し、π電子系を多く含んでいるため、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物を用いて形成された配向層は、液晶分子との相互作用が強くなると考えられる。したがって、液晶配向能に優れる配向層を得ることができる。さらに、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は熱硬化性を有しており、耐熱性および耐溶剤性に優れる配向層を得ることができる。 According to the present invention, since the thermally crosslinkable structural unit of the copolymer has a self-crosslinkable thermally crosslinkable group, there is no need to separately add a crosslinking agent, and it is possible to enhance the photoreactivity and improve the sensitivity. it can. In addition, since the photoalignable structural unit of the copolymer has a styrene skeleton and contains a large amount of π electron system, the alignment layer formed using the photoalignable thermosetting composition of the present invention is The interaction with liquid crystal molecules is considered to be strong. Accordingly, an alignment layer excellent in liquid crystal alignment ability can be obtained. Furthermore, the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention has thermosetting properties, and can obtain an alignment layer excellent in heat resistance and solvent resistance.
また本発明においては、上記光配向性基が光二量化反応または光異性化反応を生じる官能基であることが好ましい。また、上記光配向性基がシンナモイル基であることがより好ましい。これらの光配向性基は光に対する感度が比較的高く、材料選択の幅が広いという利点を有する。 In the present invention, the photoalignable group is preferably a functional group which causes a photodimerization reaction or a photoisomerization reaction. More preferably, the photoalignable group is a cinnamoyl group. These photoalignable groups have the advantages of relatively high sensitivity to light and a wide choice of materials.
さらに本発明においては、上記共重合体が第2熱架橋性構成単位をさらに有していてもよい。熱硬化性を高めることができるからである。 Furthermore, in the present invention, the above-mentioned copolymer may further have a second thermally crosslinkable structural unit. It is because thermosetting can be improved.
上記の場合、上記第2熱架橋性構成単位が有する第2熱架橋性基がヒドロキシ基であることが好ましい。反応性が高いからである。 In the above case, the second thermally crosslinkable group contained in the second thermally crosslinkable structural unit is preferably a hydroxy group. It is because the reactivity is high.
また本発明は、上記式(1)で表される光配向性構成単位が有する光配向性基の光二量化構造または光異性化構造、および、熱架橋性構成単位が有する自己架橋可能な熱架橋性基の架橋構造を有する共重合体を含有することを特徴とする配向層を提供する。 In the present invention, the photodimerization structure or photoisomerization structure of the photoalignable group contained in the photoalignable constitutional unit represented by the above formula (1), and the self-crosslinkable thermal crosslinking possessed by the thermally crosslinkable constitutional unit It provides an alignment layer characterized in that it contains a copolymer having a cross-linked structure of organic groups.
本発明によれば、配向層は、所定の光二量化構造または光異性化構造、および、所定の架橋構造を有する共重合体を含有するため、優れた液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性を得ることができる。 According to the present invention, since the alignment layer contains a predetermined photodimerization structure or a photoisomerization structure, and a copolymer having a predetermined cross-linked structure, it has excellent liquid crystal alignment ability, heat resistance and solvent resistance. You can get it.
さらに本発明は、基板と、上記基板上に形成され、上述の配向層とを有することを特徴とする配向層付基板を提供する。
本発明によれば、上述の配向層を有することにより、液晶配向能に優れる配向層を得ることができる。
Furthermore, the present invention provides a substrate with an alignment layer comprising a substrate, and the above-mentioned alignment layer formed on the substrate.
According to the present invention, by having the above-mentioned alignment layer, it is possible to obtain an alignment layer excellent in liquid crystal alignment ability.
また本発明は、基板と、上記基板上に形成され、上述の配向層と、上記配向層上に形成された位相差層とを有することを特徴とする位相差板を提供する。
本発明によれば、上述の配向層を有することにより、液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性に優れており、光学特性の良好な位相差板を得ることができる。
The present invention also provides a retardation plate comprising a substrate, the above-mentioned orientation layer formed on the above-mentioned substrate, and a retardation layer formed on the above-mentioned orientation layer.
According to the present invention, by having the above-mentioned alignment layer, it is possible to obtain a retardation plate which is excellent in liquid crystal alignment ability, heat resistance and solvent resistance and has excellent optical properties.
本発明においては、液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性に優れる配向層を形成可能な、光配向性を有する熱硬化性組成物を提供することができるという効果を奏する。 In the present invention, it is possible to provide a thermosetting composition having photoalignment, which can form an alignment layer having excellent liquid crystal alignment ability, heat resistance and solvent resistance.
以下、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物ならびにそれを用いた配向層、配向層付基板および位相差板について詳細に説明する。 Hereinafter, the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention, an alignment layer using the same, a substrate with an alignment layer, and a retardation plate will be described in detail.
A.光配向性を有する熱硬化性組成物
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、下記式(1)で表される光配向性構成単位と、自己架橋可能な熱架橋性基を有する熱架橋性構成単位とを有する共重合体を含有することを特徴とするものである。
A. Thermosetting Composition Having Photoalignment Property The thermosetting composition having photoalignment property of the present invention comprises a photoalignment constituent unit represented by the following formula (1) and a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking. And a copolymer having a thermally crosslinkable structural unit.
(ここで、式(1)中、Xは光配向性基、L1は2価の連結基または単結合、R1は水素原子または1価の有機基、kは1〜5を表す。) (Wherein, in the formula (1), X represents a photoalignable group, L 1 represents a divalent linking group or a single bond, R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k represents 1 to 5).
ここで、自己架橋とは、架橋剤を介さずに、同一の熱架橋性基同士や異なる熱架橋性基同士で反応し、架橋構造を形成することをいう。 Here, self-crosslinking means that the same thermally crosslinkable groups or different thermally crosslinkable groups react with each other to form a crosslinked structure without using a crosslinking agent.
本発明においては、共重合体が自己架橋可能な熱架橋性基を有する熱架橋性構成単位を有することにより、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物を架橋剤を別途添加せずに用いることができる。そのため、光配向性を有する熱硬化性組成物における共重合体の含有量を相対的に増やし、配向に寄与する光配向性構成単位の含有割合を相対的に増やすことができ、光反応性を高めることができる。また、一般的に架橋剤は低分子成分であり、架橋剤を添加しないことにより、架橋剤が配向層の表面に浮き出てくる、いわゆるブリードアウトを防ぐことができ、液晶配向能が阻害されるのを抑制することができる。したがって、光反応性を高め、感度を向上させることができる。
さらに本発明においては、共重合体が上記式(1)で表される光配向性構成単位を有することにより、良好な液晶配向能を有する配向層を得ることができる。この理由は明らかではないが、次のように推量される。すなわち、上記式(1)で表される光配向性構成単位はスチレン骨格を有しており、π電子系を多く含んでいる。また、一般に液晶分子にはベンゼン環等の芳香環を有するものが多く、同じくπ電子系を含む。そのため、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物から形成された配向層は、液晶分子との相互作用が強くなる。これにより、液晶分子を配向制御しやすくなり、良好な液晶配向能が得られると考えられる。
したがって本発明においては、少ない露光量で配向層を形成することが可能な、高感度な光配向性を有する熱硬化性組成物とすることができる。よって本発明は、配向層形成時の偏光紫外線の照射量を少なく、照射時間を短くすることができ、省エネルギーの観点から有用である。
In the present invention, since the copolymer has a thermally crosslinkable structural unit having a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking, the crosslinking composition is not separately added to the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention. It can be used for Therefore, the content of the copolymer in the thermosetting composition having photoalignment can be relatively increased, and the content ratio of the photoalignment constituent unit contributing to orientation can be relatively increased. It can be enhanced. In general, the crosslinking agent is a low molecular weight component, and by not adding the crosslinking agent, the crosslinking agent can be prevented from coming out on the surface of the alignment layer, so-called bleed out can be prevented, and the liquid crystal alignment ability is impaired. Can be suppressed. Therefore, photoreactivity can be enhanced and sensitivity can be improved.
Furthermore, in the present invention, when the copolymer has the photoalignable structural unit represented by the above formula (1), it is possible to obtain an alignment layer having good liquid crystal alignment ability. Although the reason for this is not clear, it is inferred as follows. That is, the photoalignable constitutional unit represented by the above formula (1) has a styrene skeleton and contains a large amount of π electron system. Further, in general, many liquid crystal molecules have an aromatic ring such as a benzene ring, and similarly contain a π electron system. Therefore, the alignment layer formed of the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention has a strong interaction with liquid crystal molecules. This makes it easy to control the alignment of the liquid crystal molecules, and is considered to obtain good liquid crystal alignment ability.
Therefore, in the present invention, a thermosetting composition having high sensitivity and photoalignment can be formed, which can form an alignment layer with a small amount of exposure. Therefore, the present invention can reduce the irradiation amount of polarized ultraviolet light when forming the alignment layer, shorten the irradiation time, and is useful from the viewpoint of energy saving.
また本発明においては、上述したように、共重合体が上記式(1)で表される光配向性構成単位を有するため、π電子系の相互作用により、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物から形成された配向層は、この配向層上に形成される液晶層との密着性も高くなると考えられる。 Further, in the present invention, as described above, since the copolymer has the photoalignable structural unit represented by the above formula (1), the heat having the photoalignability of the present invention by the interaction of the π electron system. It is considered that the alignment layer formed of the curable composition also has high adhesion to the liquid crystal layer formed on the alignment layer.
また、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は熱硬化性を有しており、耐熱性および耐溶剤性に優れる配向層を得ることができる。また、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は高感度であるため、共重合体における光配向性構成単位の含有割合が比較的少ない場合であっても液晶配向能を得ることができる。そのため、共重合体における熱架橋性構成単位の含有割合を相対的に増やすことができ、耐熱性や耐溶剤性をより高めることができる。 Moreover, the thermosetting composition which has the photo-alignment property of this invention has thermosetting property, and can obtain the orientation layer which is excellent in heat resistance and solvent resistance. In addition, since the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention has high sensitivity, it is possible to obtain the liquid crystal alignment ability even when the content ratio of the photoalignment constituent unit in the copolymer is relatively small. it can. Therefore, the content ratio of the thermally crosslinkable structural unit in the copolymer can be relatively increased, and heat resistance and solvent resistance can be further enhanced.
さらには、高感度のため、量産に適しており、光配向性を有する熱硬化性組成物から形成された配向層を有するデバイスの生産性を向上させることもできる。 Furthermore, because of high sensitivity, it is also suitable for mass production, and productivity of devices having an alignment layer formed from a thermosetting composition having photoalignment can also be improved.
以下、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物における各成分について説明する。 Hereinafter, each component in the photocurable thermosetting composition of the present invention will be described.
1.共重合体
本発明に用いられる共重合体は、上記式(1)で表される光配向性構成単位と、自己架橋可能な熱架橋性基を有する熱架橋性構成単位とを有するものである。
以下、共重合体における各構成単位について説明する。
1. Copolymer The copolymer used in the present invention has a photoalignable structural unit represented by the above formula (1) and a thermally crosslinkable structural unit having a self-crosslinkable thermally crosslinkable group. .
Hereinafter, each structural unit in the copolymer will be described.
(1)光配向性構成単位
本発明における光配向性構成単位は下記式(1)で表されるものである。
(1) Photoalignable Structural Unit The photoalignable structural unit in the present invention is represented by the following formula (1).
(ここで、式(1)中、Xは光配向性基、L1は2価の連結基または単結合、R1は水素原子または1価の有機基、kは1〜5を表す。) (Wherein, in the formula (1), X represents a photoalignable group, L 1 represents a divalent linking group or a single bond, R 1 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, k represents 1 to 5).
光配向性構成単位は、光照射により光反応を生じることで異方性を発現する部位である。光反応としては、光二量化反応または光異性化反応であることが好ましい。すなわち、光配向性構成単位は、光照射により光二量化反応を生じることで異方性を発現する光二量化構成単位、または、光照射により光異性化反応を生じることで異方性を発現する光異性化構成単位であることが好ましい。 The photoalignable structural unit is a site that exhibits anisotropy by causing a photoreaction by light irradiation. The photoreaction is preferably a photodimerization reaction or a photoisomerization reaction. That is, the photoalignable structural unit is a light dimerization structural unit that expresses anisotropy by causing a light dimerization reaction by light irradiation, or light that expresses anisotropy by generating a photoisomerization reaction by light irradiation It is preferable that it is an isomerization structural unit.
上記式(1)におけるXは光配向性基である。光配向性基は、上述のように、光照射により光反応を生じることで異方性を発現する官能基であり、光二量化反応または光異性化反応を生じる官能基であることが好ましい。 X in the above formula (1) is a photoalignable group. As described above, the photoalignable group is a functional group that exhibits anisotropy by causing a photoreaction upon irradiation with light, and is preferably a functional group that produces a photodimerization reaction or a photoisomerization reaction.
光二量化反応を生じる光配向性基としては、例えばシンナモイル基、カルコン基、クマリン基、アントラセン基、キノリン基、アゾベンゼン基、スチルベン基等が挙げられる。これらの官能基におけるベンゼン環は、置換基を有していてもよい。置換基としては、光二量化反応を妨げないものであればよく、例えばアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基等が挙げられる。 Examples of the photoalignable group causing the photodimerization reaction include cinnamoyl group, chalcone group, coumarin group, anthracene group, quinoline group, azobenzene group, stilbene group and the like. The benzene ring in these functional groups may have a substituent. As a substituent, what is necessary is just a thing which does not prevent photodimerization reaction, for example, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, a trifluoromethyl group, a cyano group etc. are mentioned.
光異性化反応を生じる光配向性基としては、シストランス異性化反応を生じるものであることが好ましく、例えばシンナモイル基、カルコン基、アゾベンゼン基、スチルベン基等が挙げられる。これらの官能基におけるベンゼン環は、置換基を有していてもよい。置換基としては、光異性化反応を妨げないものであればよく、例えばアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基等が挙げられる。 The photoalignable group causing the photoisomerization reaction is preferably one which generates a cis-trans isomerization reaction, and examples thereof include cinnamoyl group, chalcone group, azobenzene group, stilbene group and the like. The benzene ring in these functional groups may have a substituent. As a substituent, what is necessary is just a thing which does not prevent a photoisomerization reaction, for example, an alkoxy group, an alkyl group, a halogen atom, a trifluoromethyl group, a cyano group etc. are mentioned.
中でも、光配向性基は、シンナモイル基であることが好ましい。具体的に、シンナモイル基としては、下記式(2−1)、(2−2)で表される基であることが好ましい。 Among them, the photoalignable group is preferably a cinnamoyl group. Specifically, the cinnamoyl group is preferably a group represented by the following formulas (2-1) and (2-2).
上記式(2−1)中、R11は水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアリール基または炭素数1〜18のシクロアルキル基を表す。ただし、アルキル基、アリール基およびシクロアルキル基はエーテル結合、エステル結合、アミド結合、尿素結合を介して結合していてもよく、置換基を有してもよい。R12〜R15はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアリール基または炭素数1〜18のシクロアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基またはシアノ基を表す。ただし、アルキル基、アリール基およびシクロアルキル基はエーテル結合、エステル結合、アミド結合、尿素結合を介して結合していてもよく、置換基を有してもよい。R16およびR17はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアリール基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。
また、上記式(2−2)中、R21〜R25はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアリール基または炭素数1〜18のシクロアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基またはシアノ基を表す。ただし、アルキル基、アリール基およびシクロアルキル基はエーテル結合、エステル結合、アミド結合、尿素結合を介して結合していてもよく、置換基を有してもよい。R26およびR27はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアリール基または炭素数1〜18のアルコキシ基を表す。
In the above formula (2-1), R 11 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group or a cycloalkyl group having 1 to 18 carbon atoms having 1 to 18 carbon atoms. However, the alkyl group, the aryl group and the cycloalkyl group may be bonded via an ether bond, an ester bond, an amide bond or a urea bond, and may have a substituent. R 12 to R 15 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 18 aryl group or a carbon of 1 to 18 carbon atoms, having 1 to 18 carbon atoms Represents an alkoxy group or a cyano group. However, the alkyl group, the aryl group and the cycloalkyl group may be bonded via an ether bond, an ester bond, an amide bond or a urea bond, and may have a substituent. R 16 and R 17 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 1 to 18 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms.
Further, in the above formula (2-2), R 21 ~R 25 independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, 1 to 18 aryl group or a carbon of 1 to 18 carbon atoms And a cycloalkyl group, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a cyano group. However, the alkyl group, the aryl group and the cycloalkyl group may be bonded via an ether bond, an ester bond, an amide bond or a urea bond, and may have a substituent. R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aryl group having 1 to 18 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms.
なお、光配向性基がシンナモイル基の場合であって、上記式(2−1)で表される基の場合、スチレン骨格のベンゼン環がシンナモイル基のベンゼン環となっていてもよい。 In the case where the photoalignable group is a cinnamoyl group and the group represented by the above formula (2-1), the benzene ring of the styrene skeleton may be a benzene ring of a cinnamoyl group.
上記式(1)におけるL1は2価の連結基または単結合である。なお、L1が単結合の場合、光配向性基Xはスチレン骨格に直接結合される。2価の連結基としては、例えばエーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、アルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基、およびこれらの組み合わせ等が挙げられる。具体的には、−O−、−S−、−COO−、−COS−、−CO−、−OCO−、−OCO(CH2)nCOO−、−OCO(CH2CH2O)mCOO−、−OCOC6H4O−、−OCOC6H10O−、−COO(CH2)nO−、−COO(CH2CH2O)m−、−COOC6H4O−、−COOC6H10O−、−O(CH2)nO−、−O(CH2CH2O)m−、−OC6H4O−、−OC6H10O−、−(CH2)nO−等が挙げられる。nは1〜20、mは1〜10である。 L 1 in the above formula (1) is a divalent linking group or a single bond. When L 1 is a single bond, the photoalignable group X is directly bonded to the styrene skeleton. Examples of the divalent linking group include ether bonds, thioether bonds, ester bonds, thioester bonds, carbonyl bonds, thiocarbonyl bonds, alkylene groups, arylene groups, cycloalkylene groups, and combinations thereof. Specifically, -O -, - S -, - COO -, - COS -, - CO -, - OCO -, - OCO (CH 2) n COO -, - OCO (CH 2 CH 2 O) m COO -, - OCOC 6 H 4 O -, - OCOC 6 H 10 O -, - COO (CH 2) n O -, - COO (CH 2 CH 2 O) m -, - COOC 6 H 4 O -, - COOC 6 H 10 O -, - O (CH 2) n O -, - O (CH 2 CH 2 O) m -, - OC 6 H 4 O -, - OC 6 H 10 O -, - (CH 2) n O- and the like. n is 1-20 and m is 1-10.
上記式(1)におけるR1は水素原子または1価の有機基である。1価の有機基は、好ましくはメチル基である。中でも、R1は水素原子であることが好ましい。 R 1 in the above formula (1) is a hydrogen atom or a monovalent organic group. The monovalent organic group is preferably a methyl group. Among them, R 1 is preferably a hydrogen atom.
上記式(1)において、kは1〜5であり、−L1−Xはオルト位、メタ位、パラ位のいずれに結合していてもよい。kが2〜5の場合、L1およびXは互いに同一でもよく異なってもよい。中でも、kが1であり、−L1−Xがパラ位に結合していることが好ましい。具体的には、光配向性構成単位は下記式(1−1)で表される構成単位であることが好ましい。なお、下記式中、各符号は上記式(1)と同様である。 In the above formula (1), k is 1 to 5 and -L 1 -X may be bonded to any of the ortho position, meta position and para position. When k is 2 to 5, L 1 and X may be the same as or different from each other. Among them, k is preferably 1, and -L 1 -X is preferably bonded at the para position. Specifically, the photoalignable structural unit is preferably a structural unit represented by the following formula (1-1). In the following formulas, each symbol is the same as the above formula (1).
光配向性構成単位としては、下記式(1−2)〜(1−5)で表される構成単位を例示することができる。 As a photoalignable structural unit, structural units represented by the following formulas (1-2) to (1-5) can be exemplified.
上記式(1−2)中、R31は上記式(2−1)のR11と同様であり、R32およびR33は上記式(2−1)のR16およびR17と同様である。
上記式(1−3)中、L11は単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、上記式(1)のL1と同様である。R11〜R17は上記式(2−1)と同様である。
上記式(1−4)中、L12は単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、上記式(1)のL1においてカルボニル結合およびチオカルボニル結合を除いた以外は同様である。
上記式(1−5)中、L13は単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては、上記式(1)のL1と同様である。R35〜R37は上記式(2−1)のR12〜R15と同様であり、R38およびR39は上記式(2−1)のR16およびR17と同様である。
In the above formula (1-2), R 31 is the same as R 11 in the above formula (2-1), and R 32 and R 33 are the same as R 16 and R 17 in the above formula (2-1) .
In the above formula (1-3), L 11 represents a single bond or a divalent linking group. The divalent linking group is the same as L 1 in the above formula (1). R 11 to R 17 are the same as the above formula (2-1).
L < 12 > represents a single bond or a bivalent coupling group in said Formula (1-4). As a bivalent coupling group, it is the same except removing the carbonyl bond and the thiocarbonyl bond in L 1 of the said Formula (1).
In the formula (1-5), L 13 represents a single bond or a divalent linking group. The divalent linking group is the same as L 1 in the above formula (1). R 35 to R 37 are the same as R 12 to R 15 in the above formula (2-1), and R 38 and R 39 are the same as R 16 and R 17 in the above formula (2-1).
共重合体が有する光配向性構成単位は、1種であってもよく2種以上であってもよい。 The photoalignable structural unit that the copolymer has may be one type or two or more types.
中でも、光配向性構成単位は上記式(1−3)、(1−4)で表される構成単位であることが好ましい。
上記式(1−3)において、L11は単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCO(CH2)nCOO−、−OCO(CH2CH2O)mCOO−、−OCOC6H10O−、−COO(CH2)nO−、−COO(CH2CH2O)m−、−COOC6H10O−、−O(CH2)nO−、−O(CH2CH2O)m−、−OC6H10O−または−(CH2)nO−であることが好ましい。nは1〜11であることが好ましく、mは1〜5であることが好ましい。
また、上記式(1−3)で表される光配向性構成単位は、下記式(1−6)で表される構成単位であることがより好ましい。
Among them, the photoalignable structural unit is preferably a structural unit represented by the above formulas (1-3) and (1-4).
In the above formula (1-3), L 11 is a single bond, -O-, -COO-, -OCO-, -OCO (CH 2 ) n COO-, -OCO (CH 2 CH 2 O) m COO-, -OCOC 6 H 10 O -, - COO (CH 2) n O -, - COO (CH 2 CH 2 O) m -, - COOC 6 H 10 O -, - O (CH 2) n O -, - O (CH 2 CH 2 O) m -, - OC 6 H 10 O- or - (CH 2) n is preferably O-. n is preferably 1 to 11, and m is preferably 1 to 5.
Moreover, it is more preferable that the photoalignable structural unit represented by said Formula (1-3) is a structural unit represented by following formula (1-6).
上記式(1−6)中、R12〜R17およびL11は上記式(1−3)と同様である。R18は水素原子、炭素数1〜18のアルコキシ基、シアノ基、炭素数1〜18のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基またはシクロヘキシル基を表す。ただし、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基およびシクロヘキシル基はエーテル結合、エステル結合、アミド結合、尿素結合を介して結合していてもよい。nは1〜5を表し、R18はオルト位、メタ位、パラ位のいずれに結合していてもよい。nが2〜5の場合、R18は互いに同一でもよく異なってもよい。中でも、nが1であり、R18がパラ位に結合していることが好ましい。 In the above formula (1-6), R 12 ~R 17 and L 11 is the same as the above-mentioned formula (1-3). R 18 represents a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a cyano group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group, a biphenyl group or a cyclohexyl group. However, the alkyl group, the phenyl group, the biphenyl group and the cyclohexyl group may be bonded via an ether bond, an ester bond, an amide bond or a urea bond. n represents 1 to 5; R 18 may be bonded at any of the ortho position, meta position and para position. When n is 2 to 5, R 18 may be the same as or different from each other. Among them, it is preferable that n is 1 and R 18 is bonded to the para position.
また、上記式(1−4)において、L12は単結合、−O−、−OCOC6H10O−、−COO(CH2)nO−、−COO(CH2CH2O)m−、−COOC6H10O−、−O(CH2)nO−、−O(CH2CH2O)m−、−OC6H10O−または−(CH2)nO−であることが好ましい。 In the above formula (1-4), L 12 represents a single bond, -O -, - OCOC 6 H 10 O -, - COO (CH 2) n O -, - COO (CH 2 CH 2 O) m - , -COOC 6 H 10 O -, - O (CH 2) n O -, - O (CH 2 CH 2 O) m -, - OC 6 H 10 O- or - (CH 2) that n is O- Is preferred.
光配向性構成単位が上記式(1−6)、(1−4)で表されるような構成単位である場合、光配向性構成単位の末端付近に芳香環が配置されるようになり、液晶分子に類似した構造になる。そのため、配向層上に形成される液晶層と親和性が高くなり、液晶配向能および密着性が上がると考えられる。 When the photoalignable structural unit is a structural unit represented by the above formulas (1-6) and (1-4), an aromatic ring is disposed near the end of the photoalignable structural unit, It has a structure similar to liquid crystal molecules. Therefore, it is considered that the affinity with the liquid crystal layer formed on the alignment layer is enhanced, and the liquid crystal alignment ability and adhesion are improved.
また、光配向性構成単位が上記式(1−6)、(1−4)で表されるような構成単位である場合には、光二量化反応性または光異性化反応性をさらに高め、感度を一層向上させることができる。この理由は明らかではないが、次のように推量される。すなわち、光配向性構成単位はスチレン骨格を有するため、光配向性構成単位のスチレン骨格同士のπ電子系の相互作用により、スタッキング構造が形成されやすい。また、上記式(1−6)、(1−4)で表される光配向性構成単位では、光配向性基とスチレン骨格とが近接している。これにより、光配向性基が光二量化反応または光異性化反応を生じやすい位置関係になるものと推量される。例えば、光異性化反応の場合には、光配向性構成単位のスチレン骨格同士がスタッキングしており、光配向性基とスチレン骨格とが近接していることにより、光配向性基の向きが揃いやすくなり、光異性化反応性が高くなると考えられる。また、光二量化反応の場合には、光配向性構成単位のスチレン骨格同士がスタッキングしており、光配向性基とスチレン骨格とが近接していることにより、光配向性基間の距離が短くなるため、光二量化反応性が高くなると考えられる。 When the photoalignable structural unit is a structural unit represented by the above formulas (1-6) and (1-4), the photodimerization reactivity or the photoisomerization reactivity is further enhanced, and the sensitivity is increased. Can be further improved. Although the reason for this is not clear, it is inferred as follows. That is, since the photoalignable structural unit has a styrene skeleton, the stacking structure is easily formed by the interaction of the π electron systems of the styrene skeletons of the photoalignable structural unit. Further, in the photoalignable structural units represented by the above formulas (1-6) and (1-4), the photoalignable group and the styrene skeleton are close to each other. As a result, it is presumed that the photoalignable group is in a positional relationship that is likely to cause a photodimerization reaction or a photoisomerization reaction. For example, in the case of a photoisomerization reaction, the styrene skeletons of the photoalignable structural units are stacked together, and the photoalignable group and the styrene skeleton are close to each other, so that the directions of the photoalignable groups are uniform. It is considered that the photoisomerization reactivity is enhanced. In addition, in the case of the photodimerization reaction, the styrene skeletons of the photoalignable structural unit are stacked together, and the distance between the photoalignable groups is short due to the proximity of the photoalignable group and the styrene skeleton. It is considered that the photodimerization reactivity is enhanced.
共重合体の合成には、上記光配向性構成単位を形成する光配向性基を有するスチレン系モノマーを用いることができる。光配向性基を有するスチレン系モノマーは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 For the synthesis of the copolymer, a styrenic monomer having a photoalignable group that forms the photoalignable structural unit can be used. The styrenic monomer having a photoalignable group can be used alone or in combination of two or more.
共重合体における光配向性構成単位の含有割合としては、共重合体全体を100モル%としたとき、10モル%〜90モル%の範囲内で設定することができ、好ましくは20モル%〜80モル%の範囲内である。光配向性構成単位の含有割合が少ないと、感度が低下し、良好な液晶配向能を付与するのが困難になる場合がある。また、光配向性構成単位の含有割合が多いと、相対的に熱架橋性構成単位の含有割合が少なくなり、十分な熱硬化性が得られず、良好な液晶配向能を維持するのが困難になる場合がある。
なお、共重合体における各構成単位の含有割合は、1H NMR測定による積分値から算出することができる。
The content ratio of the photoalignable structural unit in the copolymer can be set in the range of 10 mol% to 90 mol%, preferably 20 mol% to 100 mol%, when the entire copolymer is 100 mol%. It is within the range of 80 mol%. When the content ratio of the photoalignable structural unit is small, the sensitivity may be reduced, and it may be difficult to impart a good liquid crystal alignment ability. In addition, when the content ratio of the photoalignable structural unit is large, the content ratio of the thermally crosslinkable structural unit relatively decreases, sufficient thermosetting property can not be obtained, and it is difficult to maintain good liquid crystal alignment ability May be
In addition, the content rate of each structural unit in a copolymer can be calculated from the integral value by 1 H NMR measurement.
(2)熱架橋性構成単位
本発明における熱架橋性構成単位は、自己架橋可能な熱架橋性基を有するものである。
(2) Thermally Crosslinkable Structural Unit The thermally crosslinkable structural unit in the present invention is one having a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking.
自己架橋可能な熱架橋性基としては、例えばグリシジル基、アミド基、N−アルコキシメチル基、N−ヒドロキシメチル基、オルト位がヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基で置換されたフェノール性ヒドロキシ基等が挙げられる。 As a self-crosslinkable thermally crosslinkable group, for example, a glycidyl group, an amido group, an N-alkoxymethyl group, an N-hydroxymethyl group, a phenolic hydroxy group whose ortho position is substituted by a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group, etc. It can be mentioned.
熱架橋性構成単位を構成する単量体単位としては、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド、ビニルエーテル、ビニルエステル等が挙げられる。中でも、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレンが好ましい。
アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのモノマーは、溶解性が高く、市販品として入手しやすく、共重合とした際の反応性が良いという利点を有する。
また、N−アルコキシメチル基やN−ヒドロキシメチル基等の自己架橋可能な熱架橋性基が結合したアクリルアミドおよびメタクリルアミドのモノマーは、市販品として入手しやすく、また反応性が良いという利点を有する。
また、スチレンの場合、共重合体において、光配向性構成単位だけでなく熱架橋性構成単位もスチレン骨格を有することにより、π電子系を多く含む共重合体とすることができる。そのため、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物を用いて配向層を形成した場合、π電子系の相互作用により、液晶配向能を向上させ、また液晶層との密着性を高めることができると考えられる。
As a monomer unit which comprises a thermally crosslinkable structural unit, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, styrene, acrylamide, methacrylamide, maleimide, vinyl ether, vinyl ester etc. are mentioned, for example. Among them, acrylic ester, methacrylic ester, acrylamide, methacrylamide and styrene are preferable.
Acrylic acid ester and methacrylic acid ester monomers have the advantages of high solubility, easy availability as commercial products, and good reactivity in copolymerization.
In addition, monomers of acrylamide and methacrylamide in which a self-crosslinkable thermally crosslinkable group such as N-alkoxymethyl group or N-hydroxymethyl group is bonded are easily available as commercial products and have an advantage of good reactivity. .
Moreover, in the case of styrene, in the copolymer, not only the photoalignable structural unit but also the thermally crosslinkable structural unit have a styrene skeleton, whereby a copolymer containing a large amount of π electron system can be obtained. Therefore, when an alignment layer is formed using the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention, the liquid crystal alignment ability is improved by the interaction of the π electron system, and the adhesion to the liquid crystal layer is enhanced. It is believed that
熱架橋性構成単位としては、下記式(3)で表される構成単位を例示することができる。 As a thermally crosslinkable structural unit, the structural unit represented by following formula (3) can be illustrated.
上記式(3)中、Z1は単量体単位を表し、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、マレイミド、ビニルエーテル、ビニルエステル等が挙げられる。中でも、上述のように、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレンが好ましい。具体的には、下記式で表される単量体単位を挙げることができる。 In the above formula (3), Z 1 represents a monomeric unit, for example, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, styrene, maleimide, vinyl ethers, vinyl esters, and the like. Among them, as described above, acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides and styrenes are preferable. Specifically, monomer units represented by the following formula can be mentioned.
(上記式中、R41は水素原子、メチル基、塩素原子またはフェニル基を表し、R42は水素原子またはメチル基を表し、R43は水素原子、メチル基、塩素原子またはフェニル基、R44は水素原子または低級アルキル基を表す。)
単量体単位がスチレンの場合、−L2−Y1はオルト位、メタ位、パラ位のいずれに結合していてもよく、また複数結合していてもよい。複数の場合、L2およびY1は互いに同一でもよく異なってもよい。中でも、−L2−Y1が1つでありパラ位に結合していることが好ましい。
(Wherein R 41 represents a hydrogen atom, a methyl group, a chlorine atom or a phenyl group, R 42 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 43 represents a hydrogen atom, a methyl group, a chlorine atom or a phenyl group, R 44 Represents a hydrogen atom or a lower alkyl group.)
When the monomer unit is styrene, -L 2 -Y 1 may be bonded at any of the ortho position, the meta position and the para position, and may be bonded in plural. In the plural cases, L 2 and Y 1 may be the same as or different from each other. Among them, it is preferable that one -L 2 -Y 1 be bonded to the para position.
上記式(3)中、Y1は自己架橋可能な熱架橋性基を表し、上述したように、例えばグリシジル基、アミド基、N−アルコキシメチル基、N−ヒドロキシメチル基、オルト位がヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基で置換されたフェノール性ヒドロキシ基等が挙げられる。 In the above formula (3), Y 1 represents a self-crosslinkable thermally crosslinkable group, and as described above, for example, glycidyl group, amido group, N-alkoxymethyl group, N-hydroxymethyl group, ortho position is hydroxymethyl And a phenolic hydroxy group substituted by a group or an alkoxymethyl group.
上記式(3)中、L2は単結合または2価の連結基を表す。L2が単結合の場合、自己架橋可能な熱架橋性基Y1は単量体単位Z1に直接結合される。2価の連結基としては、例えばエーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、アルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基、およびこれらの組み合わせ等が挙げられる。 In the above formula (3), L 2 represents a single bond or a divalent linking group. When L 2 is a single bond, the self-crosslinkable thermally crosslinkable group Y 1 is directly bonded to the monomer unit Z 1 . Examples of the divalent linking group include ether bonds, thioether bonds, ester bonds, thioester bonds, carbonyl bonds, thiocarbonyl bonds, alkylene groups, arylene groups, cycloalkylene groups, and combinations thereof.
なお、Z1がスチレンであり、Y1がオルト位がヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基で置換されたフェノール性ヒドロキシ基であり、L2が単結合の場合、スチレン骨格のベンゼン環がフェノール性ヒドロキシ基のベンゼン環となる。 When Z 1 is styrene, Y 1 is a phenolic hydroxy group substituted at the ortho position with a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group, and L 2 is a single bond, the benzene ring of the styrene skeleton is a phenolic hydroxy group. It becomes a benzene ring of a group.
このような熱架橋性構成単位を形成するモノマーとしては、例えば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、アクリルアミド化合物、メタクリルアミド化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、ビニル化合物等が挙げられる。 As a monomer which forms such a thermally crosslinkable structural unit, an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, an acrylamide compound, a methacrylamide compound, a styrene compound, a maleimide compound, a vinyl compound etc. are mentioned, for example.
共重合体が有する熱架橋性構成単位は、1種であってもよく2種以上であってもよい。 The thermally crosslinkable structural unit that the copolymer has may be one type or two or more types.
共重合体の合成には、上記熱架橋性構成単位を形成する自己架橋可能な熱架橋性基を有するモノマーを用いることができる。自己架橋可能な熱架橋性基を有するモノマーは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 For the synthesis of the copolymer, a monomer having a self-crosslinkable thermally crosslinkable group which forms the above-mentioned thermally crosslinkable structural unit can be used. The monomers having a self-crosslinkable thermally crosslinkable group can be used alone or in combination of two or more.
共重合体における熱架橋性構成単位の含有割合としては、共重合体全体を100モル%としたとき、1モル%〜90モル%の範囲内で設定することができ、好ましくは5モル%〜80モル%の範囲内である。熱架橋性構成単位の含有割合が少ないと、十分な熱硬化性が得られず、良好な液晶配向能を維持するのが困難になる場合がある。また、熱架橋性構成単位の含有割合が多いと、相対的に光配向性構成単位の含有割合が少なくなり、感度が低下し、良好な液晶配向能を付与するのが困難になる場合がある。 The content of the thermally crosslinkable structural unit in the copolymer can be set in the range of 1 mol% to 90 mol%, preferably 5 mol% to 100 mol%, based on 100 mol% of the entire copolymer. It is within the range of 80 mol%. When the content ratio of the thermally crosslinkable structural unit is small, sufficient thermosetting property may not be obtained, and it may be difficult to maintain good liquid crystal alignment ability. In addition, when the content ratio of the thermally crosslinkable structural unit is large, the content ratio of the photoalignable structural unit relatively decreases, the sensitivity may be reduced, and it may be difficult to impart a good liquid crystal alignment ability. .
(3)第2熱架橋性構成単位
本発明において、共重合体は、上記熱架橋性構成単位の他に、第2熱架橋性構成単位を有していてもよい。第2熱架橋性構成単位は、加熱により上記熱架橋性構成単位が有する自己架橋可能な熱架橋性基、または架橋剤と結合する部位である。共重合体に第2熱架橋性構成単位が含まれることにより、熱硬化性を高めることができる。
(3) Second Thermally Crosslinkable Structural Unit In the present invention, the copolymer may have a second thermally crosslinkable structural unit in addition to the above-mentioned thermally crosslinkable structural unit. The second thermally crosslinkable structural unit is a self-crosslinkable thermally crosslinkable group possessed by the thermally crosslinkable structural unit upon heating, or a site to be bonded to a crosslinking agent. The thermosetting property can be enhanced by the inclusion of the second thermally crosslinkable structural unit in the copolymer.
第2熱架橋性構成単位は第2熱架橋性基を有するものであり、第2熱架橋性基は、通常、自己架橋しないものである。第2熱架橋性基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、メルカプト基、グリシジル基、アミド基等が挙げられる。中でも、反応性の観点から、脂肪族ヒドロキシ基が好ましく、第1級のヒドロキシ基がより好ましい。 The second thermally crosslinkable structural unit has a second thermally crosslinkable group, and the second thermally crosslinkable group is usually one that does not self-crosslink. Examples of the second thermally crosslinkable group include a hydroxy group, a carboxy group, a phenolic hydroxy group, a mercapto group, a glycidyl group, and an amide group. Among them, from the viewpoint of reactivity, aliphatic hydroxy groups are preferable, and primary hydroxy groups are more preferable.
第2熱架橋性構成単位を構成する単量体単位としては、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド、ビニルエーテル、ビニルエステル等が挙げられる。中でも、上記熱架橋性構成単位と同様に、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンが好ましい。 Examples of the monomer unit constituting the second thermally crosslinkable structural unit include acrylic ester, methacrylic ester, styrene, acrylamide, methacrylamide, maleimide, vinyl ether, vinyl ester and the like. Among them, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, and styrene are preferable as in the above-mentioned thermally crosslinkable structural unit.
第2熱架橋性構成単位としては、下記式(4)で表される構成単位を例示することができる。 As a 2nd thermally crosslinkable structural unit, the structural unit represented by following formula (4) can be illustrated.
上記式(4)中、Z2は単量体単位を表し、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、マレイミド、ビニルエーテル、ビニルエステル等が挙げられる。中でも、上述のように、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンが好ましい。なお、単量体単位の具体的については、上記熱架橋性構成単位の単量体単位と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。 In the formula (4), Z 2 represents a monomeric unit, for example, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, acrylamides, methacrylamides, styrene, maleimide, vinyl ethers, vinyl esters, and the like. Among them, as described above, acrylic esters, methacrylic esters and styrene are preferable. In addition, since it can be made the same as that of the monomer unit of the said thermally crosslinkable structural unit about the specific monomer unit, description here is abbreviate | omitted.
上記式(4)中、Y2は第2熱架橋性基を表し、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、メルカプト基、グリシジル基、アミド基等が挙げられる。中でも、上述したように、反応性の観点から、脂肪族ヒドロキシ基が好ましく、第1級のヒドロキシ基がより好ましい。 In the above formula (4), Y 2 represents a second thermally crosslinkable group, and examples thereof include a hydroxy group, a carboxy group, a phenolic hydroxy group, a mercapto group, a glycidyl group, and an amide group. Among them, as described above, from the viewpoint of reactivity, aliphatic hydroxy groups are preferable, and primary hydroxy groups are more preferable.
上記式(4)中、L3は単結合または2価の連結基を表す。L3が単結合の場合、第2熱架橋性基Y2は単量体単位Z2に直接結合される。2価の連結基としては、例えばエーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、アルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基、およびこれらの組み合わせ等が挙げられる。中でも、2価の連結基は、−(CH2)n−または−(C2H4O)m−を有することが好ましく、nは4〜11、mは2〜5であることが好ましい。nおよびmが小さすぎると、第2熱架橋性構成単位において第2熱架橋性基と共重合体の主骨格との距離が短くなるため、第2熱架橋性基に上記熱架橋性構成単位の熱架橋性基や架橋剤が結合しにくくなり、第2熱架橋性構成単位と上記熱架橋性構成単位または架橋剤との反応性が低下するおそれがある。一方、nおよびmが大きすぎると、第2熱架橋性構成単位において連結基の鎖長が長くなるため、末端の第2熱架橋性基が表面に出にくく、第2熱架橋性基に上記熱架橋性構成単位の熱架橋性基や架橋剤が結合しにくくなり、第2熱架橋性構成単位と上記熱架橋性構成単位または架橋剤との反応性が低下するおそれがある。 In the above formula (4), L 3 represents a single bond or a divalent linking group. When L 3 is a single bond, the second thermally crosslinkable group Y 2 is directly bonded to the monomer unit Z 2 . Examples of the divalent linking group include ether bonds, thioether bonds, ester bonds, thioester bonds, carbonyl bonds, thiocarbonyl bonds, alkylene groups, arylene groups, cycloalkylene groups, and combinations thereof. Among these, a divalent linking group is, - (CH 2) n - or - (C 2 H 4 O) m - preferably has a, n represents 4 to 11, m is preferably 2-5. If n and m are too small, the distance between the second thermally crosslinkable group and the main skeleton of the copolymer in the second thermally crosslinkable constituent unit becomes short, so that the above thermally crosslinkable structural unit in the second thermally crosslinkable group The heat crosslinkable group or the crosslinker is difficult to bond, and the reactivity between the second heat crosslinkable structural unit and the heat crosslinkable structural unit or the crosslinker may be reduced. On the other hand, when n and m are too large, the chain length of the linking group in the second thermally crosslinkable structural unit becomes long, so the terminal second thermally crosslinkable group is difficult to come out to the surface, and the second thermally crosslinkable group The thermally crosslinkable group of the thermally crosslinkable structural unit and the crosslinking agent become difficult to bond, and the reactivity of the second thermally crosslinkable structural unit with the thermally crosslinkable structural unit or the crosslinker may be lowered.
なお、例えばL3が−(C2H4O)m−の場合であって、Y2がヒドロキシ基の場合、−L3−Y2は−(C2H4O)m−Hとすることができる。 For example, when L 3 is — (C 2 H 4 O) m — and Y 2 is a hydroxy group, −L 3 —Y 2 is — (C 2 H 4 O) m — H be able to.
また、上記式(4)では第2熱架橋性基Y2が単量体単位Z2に2価の連結基または単結合L3を介して結合されているが、Y2がカルボキシ基またはヒドロキシ基の場合、上記式(4)で表される第2熱架橋性構成単位は、下記式で表される構成単位であってもよい。なお、下記式中、各符号は上記式と同様である。 In the above formula (4), the second thermally crosslinkable group Y 2 is bonded to the monomer unit Z 2 via a divalent linking group or a single bond L 3 , but Y 2 is a carboxy group or a hydroxy group In the case of a group, the second thermally crosslinkable structural unit represented by the above formula (4) may be a structural unit represented by the following formula. In the following formulas, each symbol is the same as the above formula.
このような第2熱架橋性構成単位を形成するモノマーとしては、例えば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、アクリルアミド化合物、メタクリルアミド化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、ビニル化合物等が挙げられる。 As a monomer which forms such a 2nd thermally crosslinkable structural unit, an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, an acrylamide compound, a methacrylamide compound, a styrene compound, a maleimide compound, a vinyl compound etc. are mentioned, for example.
アクリル酸エステル化合物およびメタクリル酸エステル化合物としては、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、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−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、トリエチレングチコールモノアクリレート、テトラエチレングリコールモノアクリレート、ジプロピレングリコールモノアクリレート、トリプロピレングリコールモノアクリレート、テトラプロピレングリコールモノアクリレート等のヒドロキシ基とアクリル基またはメタクリル基とを有するモノマーが挙げられる。 As the acrylic acid ester compound and methacrylic acid ester compound, for example, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2,3-Dihydroxypropyl acrylate, 2,3-Dihydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, triethylene glycol monoacrylate, tetraethylene glycol monoacrylate, dipropylene glycol monoacrylate, tripropylene glycol monoacrylate, tetra Hydrides such as propylene glycol monoacrylate Monomers having a carboxy group and an acrylic group or methacrylic group.
アクリルアミド化合物およびメタクリルアミド化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、2−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、2−ヒドロキシプロピルメタクリルアミド、4−ヒドロキシブチルアクリルアミド、4−ヒドロキシブチルメタクリルアミド等のヒドロキシ基とアクリルアミド基またはメタクリルアミド基とを有するモノマーが挙げられる。 Examples of acrylamide compounds and methacrylamide compounds include 2-hydroxyethyl acrylamide, 2-hydroxyethyl methacrylamide, 2-hydroxypropyl acrylamide, 2-hydroxypropyl methacrylamide, 4-hydroxybutyl acrylamide, 4-hydroxybutyl methacrylamide, etc. And monomers having a hydroxy group of and an acrylamide group or a methacrylamide group.
ビニル化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピオン酸ビニル等のヒドロキシ基とビニル基とを有するモノマーが挙げられる。 Examples of the vinyl compound include monomers having a hydroxy group and a vinyl group such as 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, vinyl 3-hydroxypropionate and the like.
スチレン化合物としては、例えば、4−ビニル安息香酸とジオールとのエステル化物、4−ビニル安息香酸とジエチレングリコールとのエステル化物、ヒドロキシスチレンとジオールとのエーテル化物、ヒドロキシスチレンとジエチレングリコールとのエーテル化物等のヒドロキシ基とスチレン基とを有するモノマーが挙げられる。 Examples of the styrene compound include an esterified product of 4-vinylbenzoic acid and a diol, an esterified product of 4-vinylbenzoic acid and a diethylene glycol, an etherified product of a hydroxystyrene and a diol, an etherified product of a hydroxystyrene and a diethylene glycol The monomer which has a hydroxyl group and a styrene group is mentioned.
マレイミド化合物としては、例えば、N−(2−ヒドロキシエチル)マレイミド、N−ヒドロキシマレイミド等のヒドロキシ基とマレイミド基とを有するモノマーが挙げられる。 Examples of the maleimide compound include monomers having a hydroxy group and a maleimide group such as N- (2-hydroxyethyl) maleimide, N-hydroxymaleimide and the like.
また、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、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド等のフェノール性水酸基を有するモノマーや、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、N−(カルボキシフェニル)アクリルアミド等のカルボキシ基を有するもモノマーや、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート等のグリシジル基を有するモノマー等も挙げられる。 Also, monomers having a phenolic hydroxyl group such as hydroxystyrene, N- (hydroxyphenyl) methacrylamide, N- (hydroxyphenyl) acrylamide, N- (hydroxyphenyl) maleimide, N- (hydroxyphenyl) maleimide, acrylic acid, Methacrylic acid, crotonic acid, mono- (2- (acryloyloxy) ethyl) phthalate, mono- (2- (methacryloyloxy) ethyl) phthalate, N- (carboxyphenyl) maleimide, N- (carboxyphenyl) methacrylamide, N Examples also include monomers having a carboxy group such as-(carboxyphenyl) acrylamide, and monomers having a glycidyl group such as glycidyl methacrylate and glycidyl acrylate.
共重合体が有する第2熱架橋性構成単位は、1種であってもよく2種以上であってもよい。 The second thermally crosslinkable structural unit contained in the copolymer may be one type or two or more types.
共重合体の合成には、上記第2熱架橋性構成単位を形成する第2熱架橋性基を有するモノマーを用いることができる。第2熱架橋性基を有するモノマーは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 For the synthesis of the copolymer, a monomer having a second thermally crosslinkable group that forms the second thermally crosslinkable structural unit can be used. The monomers having the second thermally crosslinkable group can be used alone or in combination of two or more.
共重合体における第2熱架橋性構成単位の含有割合としては、共重合体全体を100モル%としたとき、0モル%〜50モル%の範囲内で設定することができ、好ましくは5モル%〜30モル%の範囲内である。第2熱架橋性構成単位の含有割合が少ないと、熱硬化性向上の効果が十分に得られない場合がある。また、第2熱架橋性構成単位の含有割合が多いと、相対的に光配向性構成単位の含有割合が少なくなり、感度が低下し、良好な液晶配向能を付与するのが困難になる場合がある。 The content of the second thermally crosslinkable structural unit in the copolymer can be set in the range of 0 mol% to 50 mol%, preferably 5 mol, based on 100 mol% of the entire copolymer. % To 30 mol%. If the content ratio of the second thermally crosslinkable structural unit is small, the effect of improving the thermosetting property may not be sufficiently obtained. In addition, when the content ratio of the second thermally crosslinkable structural unit is large, the content ratio of the photoalignable structural unit relatively decreases, the sensitivity decreases, and it becomes difficult to impart a good liquid crystal alignment ability. There is.
(4)他の構成単位
本発明において、共重合体は、光配向性構成単位および熱架橋性構成単位の他に、光配向性基および熱架橋性基のいずれも有さない構成単位を有していてもよい。共重合体に他の構成単位が含まれることにより、例えば溶剤溶解性、耐熱性、反応性等を高めることができる。
(4) Other Structural Units In the present invention, the copolymer has a structural unit having neither a photoalignable group nor a thermally crosslinkable group, in addition to the photoalignable structural unit and the thermally crosslinkable structural unit. It may be done. By including other structural units in the copolymer, for example, the solvent solubility, heat resistance, reactivity and the like can be enhanced.
光配向性基および熱架橋性基を有さない構成単位を構成する単量体単位としては、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイミド、アクリルアミド、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン、ビニル等が挙げられる。中でも、上記熱架橋性構成単位と同様に、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレンが好ましい。 As a monomer unit which constitutes a structural unit which does not have a photoalignable group and a thermally crosslinkable group, for example, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, maleimide, acrylamide, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene, vinyl, etc. It can be mentioned. Among them, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, and styrene are preferable as in the above-mentioned thermally crosslinkable structural unit.
このような光配向性基および熱架橋性基を有さない構成単位を形成するモノマーとしては、例えば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、ビニル化合物等が挙げられる。具体的には、特許第5459520号公報に記載されているものを用いることができる。 As a monomer which forms a structural unit which does not have such a photo-alignment group and a thermal crosslinkable group, an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, a maleimide compound, an acrylamide compound, an acrylonitrile, a maleic anhydride, styrene is mentioned, for example. Compounds, vinyl compounds and the like can be mentioned. Specifically, those described in Japanese Patent No. 5459520 can be used.
共重合体における光配向性基および熱架橋性基を有さない構成単位は、1種であってもよく2種以上であってもよい。 The structural unit having no photoalignable group and no thermally crosslinkable group in the copolymer may be one type or two or more types.
共重合体における上記構成単位の含有割合としては、共重合体全体を100モル%としたとき、0モル%〜50モル%の範囲内であることが好ましく、0モル%〜30モル%の範囲内であることがより好ましい。上記構成単位の含有割合が多いと、相対的に光配向性構成単位および熱架橋性構成単位の含有割合が少なくなり、感度が低下し、良好な液晶配向能を付与するのが困難になり、また十分な熱硬化性が得られず、良好な液晶配向能を維持するのが困難になる場合がある。 The content ratio of the above constituent units in the copolymer is preferably in the range of 0 mol% to 50 mol%, and in the range of 0 mol% to 30 mol%, based on 100 mol% of the entire copolymer. It is more preferable that it is inside. When the content ratio of the structural unit is large, the content ratio of the photoalignable structural unit and the thermally crosslinkable structural unit relatively decreases, the sensitivity is lowered, and it becomes difficult to impart a good liquid crystal alignment ability. Moreover, sufficient thermosetting property may not be obtained and it may become difficult to maintain favorable liquid crystal aligning ability.
(5)共重合体
共重合体の数平均分子量は、特に限定されるものではなく、例えば3,000〜200,000程度とすることができ、好ましくは4,000〜100,000の範囲内である。数平均分子量が大きすぎると、溶剤に対する溶解性が低くなったり粘度が高くなったりして取り扱い性が低下し、均一な膜を形成しにくい場合がある。また、数平均分子量が小さすぎると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性や耐熱性が低下する場合がある。
なお、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法により測定することができる。
(5) Copolymer The number average molecular weight of the copolymer is not particularly limited, and may be, for example, about 3,000 to 200,000, preferably in the range of 4,000 to 100,000. It is. When the number average molecular weight is too large, the solubility in a solvent may be lowered or the viscosity may be increased to deteriorate the handleability, and it may be difficult to form a uniform film. On the other hand, if the number average molecular weight is too small, curing may be insufficient at the time of heat curing, and solvent resistance and heat resistance may be reduced.
The number average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
共重合体の合成方法としては、光配向性基を有するスチレン系モノマーと自己架橋可能な熱架橋性基を有するモノマーとを共重合する方法が挙げられる。
共重合体の合成方法としては特に限定されないが、例えば、光配向性基を有するスチレン系モノマーと自己架橋可能な熱架橋性基を有する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重合反応させることにより得ることができる。その際、用いられる溶剤は、光配向性基を有するスチレン系モノマー、自己架橋可能な熱架橋性基を有する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。具体的には、後述の光配向性を有する熱硬化性組成物に用いられる溶剤と同様とすることができる。また、重合反応の際の温度は、例えば50℃〜120℃程度で設定することができる。上記方法により得られる共重合体は、通常、溶剤に溶解した溶液の状態である。
As a method of synthesizing the copolymer, a method of copolymerizing a styrenic monomer having a photoalignable group and a monomer having a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking can be mentioned.
The method of synthesizing the copolymer is not particularly limited. For example, polymerization is performed in a solvent in which a styrenic monomer having a photoalignable group, a monomer having a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking, a polymerization initiator, etc. It can be obtained by reaction. In that case, the solvent to be used is not particularly limited as long as it dissolves a styrenic monomer having a photoalignable group, a monomer having a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking, a polymerization initiator and the like. Specifically, the solvent may be the same as the solvent used for the thermosetting composition having photoalignment described later. Moreover, the temperature in the case of a polymerization reaction can be set, for example at about 50 degreeC-120 degreeC. The copolymer obtained by the above method is usually in the form of a solution dissolved in a solvent.
上記方法により得られた共重合体はそのまま用いることができるが、下記に示す方法により精製して用いることもできる。
すなわち、上記方法で得られた共重合体の溶液を、攪拌下のジエチルエーテルやメタノール、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、常圧または減圧下で、常温乾燥または加熱乾燥し、共重合体の粉体とすることができる。この操作により、共重合体と共存する重合開始剤および未反応のモノマーを除去することができ、その結果、精製した共重合体の粉体が得られる。一度の操作で十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よい。
Although the copolymer obtained by the said method can be used as it is, it can also be refine | purified and used by the method shown below.
That is, the solution of the copolymer obtained by the above method is added to diethyl ether under stirring, methanol, water and the like to cause reprecipitation, and the formed precipitate is filtered and washed, and then under normal pressure or reduced pressure. It can be dried at room temperature or dried by heating to form a copolymer powder. By this operation, the polymerization initiator coexisting with the copolymer and the unreacted monomer can be removed, and as a result, a purified copolymer powder can be obtained. If sufficient purification can not be performed by one operation, the obtained powder may be redissolved in a solvent and the above operation may be repeated.
共重合体は、共重合体を合成した際の溶液形態で、あるいは、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。 The copolymer may be used in the form of a solution when the copolymer is synthesized, or in the form of a powder, or in the form of a solution in which the purified powder is redissolved in a solvent described later.
また、共重合体は、1種であってもよく複数種の共重合体の混合物であってもよい。 The copolymer may be of one type or a mixture of two or more types of copolymers.
2.架橋剤
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、架橋剤を含有してもよい。架橋剤は、上記共重合体の熱架橋性構成単位または第2熱架橋性構成単位と結合するものであり、熱硬化性、耐熱性および耐溶剤性を高めることができる。ただし、光反応性および感度の点から、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、架橋剤を含有しないことが好ましい。
2. Crosslinking Agent The photoalignable thermosetting composition of the present invention may contain a crosslinking agent. The crosslinking agent is to be bonded to the thermally crosslinkable structural unit or the second thermally crosslinkable structural unit of the above-mentioned copolymer, and can enhance the thermosetting property, the heat resistance and the solvent resistance. However, from the viewpoint of photoreactivity and sensitivity, the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention preferably does not contain a crosslinking agent.
架橋剤としては、例えばエポキシ化合物、メチロール化合物、イソシアナート化合物等が挙げられる。中でも、メチロール化合物が好ましい。
また、架橋剤は、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およ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。
さらに、架橋剤としては、ヒドロキシメチ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。
具体的には、特許第5459520号公報に記載されているものを用いることができる。
As a crosslinking agent, an epoxy compound, a methylol compound, an isocyanate compound etc. are mentioned, for example. Among them, methylol compounds are preferable.
The crosslinking agent may be a compound obtained by condensing 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.
Furthermore, as the crosslinking agent, a polymer produced by using an acrylamide compound or a methacrylamide compound substituted with a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group can also be used.
Specifically, those described in Japanese Patent No. 5459520 can be used.
また、分子内にベンゼン環を複数個含む架橋剤も利用することができる。分子内にベンゼン環を複数個含む架橋剤としては、例えばヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせて2個以上有し、分子量が1200以下のフェノール誘導体や、少なくとも2個の遊離N−アルコキシメチル基を有するメラミン−ホルムアルデヒド誘導体やアルコキシメチルグリコールウリル誘導体が挙げられる。ヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応するヒドロキシメチル基を有さないフェノール化合物とホルムアルデヒドを塩基触媒下で反応させることによって得ることができる。 In addition, a crosslinking agent containing a plurality of benzene rings in the molecule can also be used. As a crosslinking agent containing a plurality of benzene rings in the molecule, for example, a phenol derivative having a total of two or more hydroxymethyl groups or alkoxymethyl groups and having a molecular weight of 1200 or less, or at least two free N-alkoxymethyl groups And melamine-formaldehyde derivatives and alkoxymethyl glycoluril derivatives. The phenol derivative having a hydroxymethyl group can be obtained by reacting formaldehyde with a phenol compound having no corresponding hydroxymethyl group under base catalysis.
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。 These crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more.
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物における架橋剤の含有量は、上記共重合体100質量部に対して1質量部〜40質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは2質量部〜30質量部の範囲内である。含有量が少なすぎる場合には、光配向性を有する熱硬化性組成物から形成される硬化膜の耐熱性および溶剤耐性が低下し、液晶配向能が低下するおそれがある。また、含有量が多すぎる場合には、液晶配向能および保存安定性が低下することがある。 The content of the crosslinking agent in the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is preferably in the range of 1 part by mass to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned copolymer, and more preferably It is in the range of 2 mass parts-30 mass parts. If the content is too small, the heat resistance and solvent resistance of the cured film formed from the thermosetting composition having photoalignment may be lowered, and the liquid crystal alignment ability may be lowered. In addition, when the content is too large, the liquid crystal alignment ability and storage stability may be lowered.
3.酸または酸発生剤
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、酸または酸発生剤を含有してもよい。酸または酸発生剤により、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物の熱硬化反応を促進させることができる。
3. Acid or Acid Generator The photoalignable thermosetting composition of the present invention may contain an acid or acid generator. The acid or acid generator can accelerate the thermosetting reaction of the photoalignable thermosetting composition of the present invention.
酸または酸発生剤としては、スルホン酸基含有化合物、塩酸またはその塩、および塗膜の乾燥および加熱硬化時に熱分解して酸を発生する化合物、すなわち温度50℃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。具体的には、特許第5459520号公報に記載されているものを用いることができる。 As an acid or acid generator, a compound containing a sulfonic acid group, hydrochloric acid or a salt thereof, and a compound which thermally decomposes upon drying and heat curing of a coating to generate an acid, that is, thermally decomposed at a temperature of 50 ° C. to 250 ° C. It will not be specifically limited if it is a compound which generate | occur | produces an acid. Specifically, those described in Japanese Patent No. 5459520 can be used.
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物における酸または酸発生剤の含有量は、上記共重合体100質量部に対して、好ましくは0.01質量部〜20質量部の範囲内、より好ましくは0.05質量部〜10質量部の範囲内、さらに好ましくは0.1質量部〜5質量部の範囲内である。酸または酸発生剤の含有量を上記範囲内とすることで、十分な熱硬化性および溶剤耐性を付与することができ、さらに光照射に対する高い感度をも付与することができる。一方、含有量が多すぎると、光配向性を有する熱硬化性組成物の保存安定性が低下する場合がある。 The content of the acid or acid generator in the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is preferably in the range of 0.01 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned copolymer, More preferably, it is in the range of 0.05 parts by mass to 10 parts by mass, and more preferably in the range of 0.1 parts by mass to 5 parts by mass. By making content of an acid or an acid generator into the said range, sufficient thermosetting and solvent resistance can be provided, and also the high sensitivity with respect to light irradiation can also be provided. On the other hand, if the content is too large, the storage stability of the thermosetting composition having photoalignment may be reduced.
4.増感剤
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、増感剤を含有してもよい。増感剤により、光二量化反応や光異性化反応等の光反応を促進させることができる。
4. Sensitizer The thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention may contain a sensitizer. The photosensitizer such as photodimerization reaction or photoisomerization reaction can be promoted by the sensitizer.
増感剤としては、具体的には、特許第5459520号公報に記載されているものを用いることができる。中でも、ベンゾフェノン誘導体およびニトロフェニル化合物が好ましい。増感剤は単独でまたは2種以上の化合物を組み合わせて併用することができる。 As the sensitizer, specifically, those described in Japanese Patent No. 5459520 can be used. Among them, benzophenone derivatives and nitrophenyl compounds are preferable. The sensitizers can be used alone or in combination of two or more compounds.
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物における増感剤の含有量は、上記共重合体100質量部に対して0.1質量部〜20質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.2質量部〜10質量部の範囲内である。含有量が少なすぎると増感剤としての効果を十分に得られない場合があり、含有量が多すぎると透過率の低下および塗膜の荒れが生じることがある。 The content of the sensitizer in the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is preferably in the range of 0.1 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer, More preferably, it is in the range of 0.2 parts by mass to 10 parts by mass. When the content is too small, the effect as a sensitizer may not be obtained sufficiently, and when the content is too large, the transmittance may be reduced and the coating may be roughened.
5.溶剤
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、主として溶剤に溶解した溶液状態で用いられる。
溶剤としては、上記の各成分を溶解できるものであれば特に限定されるものでなく、具体的には、特許第5459520号公報に記載されているものを用いることができる。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。
5. Solvent The thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is mainly used in the form of a solution dissolved in a solvent.
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the components described above, and specifically, those described in Japanese Patent No. 5459520 can be used. The solvents can be used singly or in combination of two or more.
6.添加剤
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、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。また、液晶配向能の向上のために、液晶性モノマーを含有させることができる。
6. Additives The thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention may, if necessary, be a silane coupling agent, surfactant, rheology modifier, pigment, dye, storage, as long as the effects of the present invention are not impaired. Stabilizers, antifoaming agents, antioxidants and the like can be contained. In addition, a liquid crystalline monomer can be contained to improve the liquid crystal alignment ability.
7.光配向性を有する熱硬化性組成物
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、通常、各成分が溶剤に溶解した溶液として用いられる。本発明の光配向性を有する熱硬化性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く、0.1質量%〜80質量%の範囲内であり、好ましくは0.5質量%〜60質量%の範囲内であり、より好ましくは0.5質量%〜40質量%の範囲内である。固形分の割合が少なすぎると、液晶配向能や熱硬化性を付与することが困難になる場合がある。また、固形分の割合が多すぎると、光配向性を有する熱硬化性組成物の粘度が高くなり、均一な膜を形成しにくくなる。
なお、固形分とは、光配向性を有する熱硬化性組成物の全成分から溶剤を除いたものをいう。
7. Thermosetting Composition Having Photoalignment Properties The thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is usually used as a solution in which each component is dissolved in a solvent. The proportion of the solid content in the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, and 0.1% by mass to 80% by mass It is in a range, preferably in a range of 0.5% by mass to 60% by mass, and more preferably in a range of 0.5% by mass to 40% by mass. If the proportion of the solid content is too low, it may be difficult to impart liquid crystal alignment ability and thermosetting properties. On the other hand, when the proportion of the solid content is too large, the viscosity of the thermosetting composition having photoalignment is high, and it becomes difficult to form a uniform film.
In addition, solid content means what remove | eliminated the solvent from all the components of the thermosetting composition which has photo-alignment property.
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物の調製方法は特に限定されるものではないが、保存安定性が長くなることから、共重合体、架橋剤、増感剤およびその他の添加剤を混合し、後から酸または酸発生剤を添加する方法が好ましい。なお、酸または酸発生剤をはじめから添加する場合には、酸または酸発生剤として、塗膜の乾燥および加熱硬化時に熱分解して酸を発生する化合物を用いることが好ましい。
本発明の光配向性を有する熱硬化性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、共重合体の溶液に、上述のように架橋剤、増感剤およびその他の添加剤等を入れて均一な溶液とし、後から酸または酸発生剤を添加する。この際に、濃度調整を目的としてさらに溶剤を加えてもよい。このとき、共重合体の生成過程で用いられる溶剤と、光配向性を有する熱硬化性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異なってもよい。
The method of preparing the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention is not particularly limited, but since the storage stability becomes long, a copolymer, a crosslinking agent, a sensitizer and other additives are obtained. And the acid or acid generator is added later. When the acid or acid generator is added from the beginning, it is preferable to use, as the acid or acid generator, a compound which is thermally decomposed during drying and heat curing of the coating to generate an acid.
In the preparation of the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention, a solution of a copolymer obtained by a polymerization reaction in a solvent can be used as it is. In this case, as described above, a crosslinking agent, a sensitizer and other additives are added to the solution of the copolymer to form a uniform solution, and an acid or an acid generator is then added. At this time, a solvent may be further added for the purpose of adjusting the concentration. At this time, the solvent used in the formation process of the copolymer may be the same as or different from the solvent used for adjusting the concentration of the thermosetting composition having photoalignment.
また、調製された光配向性を有する熱硬化性組成物の溶液は、孔径が0.2μm程度のフィルタ等を用いて濾過した後、使用することが好ましい。 Moreover, it is preferable to use, after filtering the solution of the thermosetting composition which has the prepared photo-alignment property using a filter with a hole diameter of about 0.2 micrometer, etc.
8.用途
本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物の用途としては、例えば位相差板等の各種光学素子の配向層、液晶表示素子の配向層を挙げることができる。また、本発明の光配向性を有する熱硬化性組成物は、液晶表示素子、有機EL素子、TFT、カラーフィルタ等の各種デバイスにおける絶縁膜や保護膜等に用いることもでき、例えば有機EL素子の絶縁膜、TFTの層間絶縁膜、カラーフィルタのオーバーコート層等を挙げることができる。
8. Applications Examples of applications of the thermosetting composition having photoalignment properties of the present invention include alignment layers of various optical elements such as retardation plates, and alignment layers of liquid crystal display elements. Moreover, the thermosetting composition which has the photoalignment property of this invention can also be used for the insulating film, protective film, etc. in various devices, such as a liquid crystal display element, an organic EL element, TFT, a color filter, For example, an organic EL element , An interlayer insulating film of a TFT, an overcoat layer of a color filter, and the like.
B.配向層
本発明の配向層は、上記式(1)で表される光配向性構成単位が有する光配向性基の光二量化構造または光異性化構造、および、熱架橋性構成単位が有する自己架橋可能な熱架橋性基の架橋構造を有する共重合体を含有することを特徴とするものである。
B. Alignment layer The alignment layer of the present invention is a photodimerization structure or a photoisomerization structure of a photoalignment group of the photoalignment constituent unit represented by the above formula (1), and a self-crosslinking component which the heat crosslinkable construction unit has. It is characterized in that it contains a copolymer having a crosslinked structure of possible thermally crosslinkable groups.
ここで、架橋構造とは、三次元的な網目構造をいう。架橋構造には、光配向性基同士が光二量化反応により架橋した構造は含まれない。 Here, the crosslinked structure refers to a three-dimensional network structure. The crosslinked structure does not include a structure in which the photoalignable groups are crosslinked by the photodimerization reaction.
本発明によれば、配向層は、所定の光二量化構造または光異性化構造、および、所定の架橋構造を有する共重合体を含有するものであるため、優れた液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性を得ることができる。 According to the present invention, since the alignment layer contains a predetermined photodimerization structure or a photoisomerization structure, and a copolymer having a predetermined cross-linked structure, it has excellent liquid crystal alignment ability, heat resistance and resistance. Solvent property can be obtained.
共重合体は、上記「A.光配向性を有する熱硬化性組成物」に記載した上記式(1)で表される光配向性構成単位と自己架橋可能な熱架橋性基を有する熱架橋性構成単位とを有する共重合体を熱硬化し、光配向させることにより形成することができる。
架橋構造は、三次元的な網目構造であり、熱架橋性構成単位が有する自己架橋可能な熱架橋性基が架橋した構造である。通常、熱架橋性構成単位が有する熱架橋性基は自己架橋する。したがって、架橋構造は、熱架橋性基同士が加熱により架橋した構造となる。また、光配向性を有する熱硬化性組成物が架橋剤をさらに含有する場合には、熱架橋性構成単位が有する熱架橋性基は架橋剤とも結合するため、架橋構造には熱架橋性基および架橋剤が加熱により架橋した構造も含まれる。
The copolymer is thermally crosslinked having the photoalignable structural unit represented by the above formula (1) described in “A. Thermosetting composition having photoalignability” and a thermally crosslinkable group capable of self-crosslinking. It can be formed by heat curing a copolymer having a structural unit and photoalignment.
The crosslinked structure is a three-dimensional network structure in which a self-crosslinkable thermally crosslinkable group possessed by the thermally crosslinkable structural unit is crosslinked. Usually, the thermally crosslinkable group which the thermally crosslinkable structural unit has is self-crosslinked. Accordingly, the crosslinked structure is a structure in which the thermally crosslinkable groups are crosslinked by heating. In addition, when the thermosetting composition having photoalignment properties further contains a crosslinking agent, the thermally crosslinkable group contained in the thermally crosslinkable structural unit is also bonded to the crosslinking agent, and thus the thermally crosslinkable group in the crosslinked structure is Also included are structures in which the crosslinking agent is crosslinked by heating.
なお、共重合体の各構成単位については、上記「A.光配向性を有する熱硬化性組成物」に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
配向層が上記共重合体を含有することは、配向層から材料を採取し分析することで確認することができる。分析方法としては、NMR、IR、GC−MS、XPS、TOF−SIMSおよびこれらの組み合わせた方法を適用することができる。
In addition, about each structural unit of a copolymer, since it described in said "A. thermosetting composition which has photo-alignment property" in detail, description here is abbreviate | omitted.
The fact that the alignment layer contains the above-mentioned copolymer can be confirmed by collecting and analyzing the material from the alignment layer. As an analysis method, NMR, IR, GC-MS, XPS, TOF-SIMS and a combination of these can be applied.
共重合体における光二量化構造は、上記式(1)で表される光配向性構成単位の光配向性基同士が光二量化反応により架橋した構造であり、シクロプロパン骨格を有する構造である。
光二量化反応は、下記に示すような反応であり、光配向性基に含まれるオレフィン構造が光反応によりシクロプロパン骨格を形成する反応である。光配向性基の種類に応じてXa〜XdおよびXa′〜Xd′は異なる。
The photodimerization structure in the copolymer is a structure in which the photoalignable groups of the photoalignable structural unit represented by the formula (1) are crosslinked by a photodimerization reaction, and is a structure having a cyclopropane skeleton.
The photodimerization reaction is a reaction as shown below, and is a reaction in which an olefin structure contained in a photoalignable group forms a cyclopropane skeleton by photoreaction. Xa to Xd and Xa 'to Xd' differ depending on the type of photoalignable group.
光二量化構造は、シンナモイル基の光二量化構造であることが好ましい。具体的には、上記「A.光配向性を有する熱硬化性組成物」に記載したシンナモイル基同士が光二量化反応により架橋した構造が好ましい。中でも、配向層は、下記式(5−1)、(5−2)で表されるような光二量化構造を有することが好ましい。なお、下記式中、各符号は上記式(1−6)、(1−4)と同様である。 The photodimerization structure is preferably a photodimerization structure of cinnamoyl group. Specifically, a structure in which the cinnamoyl groups described in the above-mentioned “A. Thermosetting composition having photoalignment properties” are crosslinked by photodimerization reaction is preferable. Among them, the alignment layer preferably has a photodimerization structure as represented by the following formulas (5-1) and (5-2). In the following formulas, each symbol is the same as the above formulas (1-6) and (1-4).
配向層が、上記式(5−1)、(5−2)で表されるような光二量化構造を有する場合、芳香環が多く配置され、π電子を多く含むようになる。そのため、配向層上に形成される液晶層と親和性が高くなり、液晶配向能が向上し、液晶層との密着性が高くなると考えられる。 When the alignment layer has a photodimerization structure as represented by the above formulas (5-1) and (5-2), a large number of aromatic rings are arranged and a large number of π electrons are contained. Therefore, the affinity with the liquid crystal layer formed on the alignment layer is enhanced, the liquid crystal alignment ability is improved, and the adhesion with the liquid crystal layer is considered to be enhanced.
また、共重合体における光異性化構造は、上記式(1)で表される光配向性構成単位が有する光配向性基が光異性化反応により異性化した構造である。例えばシストランス異性化反応の場合、光異性化構造は、シス体がトランス体に変化した構造およびトランス体がシス体に変化した構造のいずれであってもよい。
例えば、光配向性基がシンナモイル基の場合、光異性化反応は下記に示すような反応であり、光配向性基に含まれるオレフィン構造が光反応によりシス体またはトランス体を形成する反応である。光配向性基の種類に応じてXa〜Xdは異なる。
Moreover, the photoisomerization structure in a copolymer is a structure where the photoalignable group which the photoalignable structural unit represented by said Formula (1) has is isomerized by photoisomerization reaction. For example, in the case of a cis-trans isomerization reaction, the photoisomerization structure may be either a structure in which a cis isomer is changed to a trans isomer or a structure in which a trans isomer is changed to a cis isomer.
For example, when the photoalignable group is a cinnamoyl group, the photoisomerization reaction is a reaction as shown below, and is a reaction in which the olefin structure contained in the photoalignable group forms a cis form or a trans form by photoreaction. . Xa to Xd differ depending on the type of photoalignable group.
光異性化構造は、シンナモイル基の光異性化構造であることが好ましい。具体的には、上記「A.光配向性を有する熱硬化性組成物」に記載したシンナモイル基が光異性化反応により異性化した構造が好ましい。この場合、光異性化構造は、シス体がトランス体に変化した構造およびトランス体がシス体に変化した構造のいずれであってもよい。中でも、配向層は、下記式で示されるような、上記式(1−3)で表されるシンナモイル基の光異性化構造を有することが好ましい。 The photoisomerization structure is preferably a photoisomerization structure of a cinnamoyl group. Specifically, a structure in which the cinnamoyl group described in the above-mentioned “A. Thermosetting composition having photoalignment property” is isomerized by photoisomerization reaction is preferable. In this case, the photoisomerization structure may be either a structure in which the cis isomer is changed to trans or a structure in which the trans isomer is changed to cis. Among them, the alignment layer preferably has a photoisomerization structure of a cinnamoyl group represented by the above formula (1-3) as represented by the following formula.
なお、配向層が上記光二量化構造または光異性化構造を有することは、NMRまたはIRにより分析可能である。 In addition, it can be analyzed by NMR or IR that the orientation layer has the said photodimerization structure or a photoisomerization structure.
配向層は、架橋剤、酸または酸発生剤、増感剤、その他の添加剤を含有してもよい。なお、これらの添加剤については、上記「A.光配向性を有する熱硬化性組成物」に記載したものと同様である。 The alignment layer may contain a crosslinking agent, an acid or acid generator, a sensitizer and other additives. In addition, about these additives, it is the same as that of what was described in said "A. thermosetting composition which has photo-alignment property."
配向層は上述の光配向性を有する熱硬化性組成物から形成されるものである。
ここで、光配向性を有する熱硬化性組成物から形成される配向層とは、光配向性を有する熱硬化性組成物を含有する膜を熱硬化させ、さらに光配向させてなる配向層をいう。すなわち、配向層の形成においては、まず、基板上に光配向性を有する熱硬化性組成物を塗布し、乾燥させ、加熱して、硬化膜を形成する。次に、硬化膜に偏光紫外線を照射して、配向層を形成する。
The alignment layer is formed of the thermosetting composition having the above-described photoalignment.
Here, an alignment layer formed of a thermosetting composition having photoalignment properties refers to an alignment layer formed by thermally curing a film containing a thermosetting composition having photoalignment properties and further photoalignment. Say. That is, in the formation of the alignment layer, first, a thermosetting composition having photoalignment properties is coated on a substrate, dried, and heated to form a cured film. Next, the cured film is irradiated with polarized ultraviolet light to form an alignment layer.
光配向性を有する熱硬化性組成物の塗布方法としては、基板上に均一な膜を形成可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えばスピンコート法、ロールコート法、ロッドバーコート法、スプレーコート法、エアナイフコート法、スロットダイコート法、ワイヤーバーコート法、フローコート法、インクジェット法等を挙げることができる。 It will not be specifically limited if it is a method which can form a uniform film | membrane on a board | substrate as a coating method of the thermosetting composition which has photo-alignment property, For example, a spin coat method, a roll coat method, a rod bar coat And spray coating, air knife coating, slot die coating, wire bar coating, flow coating, ink jet, and the like.
塗膜の乾燥には、例えばホットプレートやオーブン等を用いることができる。温度は、例えば30℃〜160℃程度で設定することができ、好ましくは50℃〜140℃の範囲内である。時間は、例えば20秒間〜60分間程度で設定することができ、好ましくは30秒間〜10分間の範囲内である。 For drying of the coating film, for example, a hot plate or an oven can be used. The temperature can be set, for example, at about 30 ° C. to 160 ° C., preferably in the range of 50 ° C. to 140 ° C. The time can be set, for example, in the range of about 20 seconds to 60 minutes, and preferably in the range of 30 seconds to 10 minutes.
塗膜の加熱硬化にも、ホットプレートやオーブン等を用いることができる。温度は、例えば30℃〜250℃程度で設定することができる。時間は、例えば20秒間〜60分間程度で設定することができる。また、塗膜の乾燥および加熱硬化を同時に行ってもよく別々に行ってもよい。 A hot plate, an oven, etc. can be used also for the heat-hardening of a coating film. The temperature can be set, for example, at about 30 ° C to 250 ° C. The time can be set, for example, in about 20 seconds to 60 minutes. Also, drying and heat curing of the coating may be performed simultaneously or separately.
光配向性を有する熱硬化性組成物を熱硬化させて得られる硬化膜の膜厚は、用途等に応じて適宜選択されるものであり、例えば0.05μm〜30μm程度とすることができる。なお、硬化膜の膜厚が薄すぎると、十分な液晶配向能が得られない場合がある。 The film thickness of the cured film obtained by thermosetting the thermosetting composition having photoalignment is appropriately selected according to the application etc., and can be, for example, about 0.05 μm to 30 μm. In addition, when the film thickness of a cured film is too thin, sufficient liquid crystal aligning ability may not be obtained.
得られた硬化膜には、偏光紫外線を照射することにより、光反応を生じさせて異方性を発現させることができる。偏光紫外線の波長は通常150nm〜450nmの範囲内である。また、偏光紫外線の照射方向は、基板面に対して垂直または斜め方向とすることができる。 By irradiating polarized ultraviolet light to the obtained cured film, a photoreaction can be caused to exhibit anisotropy. The wavelength of polarized ultraviolet light is usually in the range of 150 nm to 450 nm. Further, the irradiation direction of polarized ultraviolet light can be perpendicular or oblique to the substrate surface.
なお、配向層が上述の光配向性を有する熱硬化性組成物から形成されたものであることは、配向層から材料を採取し分析することで確認することができる。分析方法としては、NMR、IR、GC−MS、XPS、TOF−SIMSおよびこれらの組み合わせた方法を適用することができる。 In addition, it can be confirmed by collecting and analyzing the material from the alignment layer that the alignment layer is formed from the thermosetting composition having the above-described photo-alignment property. As an analysis method, NMR, IR, GC-MS, XPS, TOF-SIMS and a combination of these can be applied.
C.配向層付基板
本発明の配向層付基板は、基板と、上記基板上に形成された上述の配向層とを有することを特徴とするものである。
C. Substrate with Alignment Layer The substrate with alignment layer of the present invention is characterized by having a substrate and the above-mentioned alignment layer formed on the substrate.
図1は本発明の配向層付基板の一例を示す概略断面図である。図1に例示する配向層付基板1においては、基板2上に配向層3が形成されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the alignment layer-provided substrate of the present invention. In the alignment layer-provided substrate 1 illustrated in FIG. 1, the alignment layer 3 is formed on the substrate 2.
本発明によれば、上述の配向層を有することにより、優れた液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性を得ることができる。 According to the present invention, by having the above-mentioned alignment layer, excellent liquid crystal alignment ability, heat resistance and solvent resistance can be obtained.
以下、本発明の配向層付基板における各構成について説明する。 Hereinafter, each structure in the board | substrate with an orientation layer of this invention is demonstrated.
1.配向層
本発明における配向層は、上述の配向層であり、液晶分子を配向させる機能を有するものである。
なお、配向層については、上記「B.配向層」に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
1. Alignment layer The alignment layer in the present invention is the above-mentioned alignment layer and has a function of aligning liquid crystal molecules.
In addition, about the orientation layer, since it described in the said "B. orientation layer" in detail, description here is abbreviate | omitted.
2.基板
本発明に用いられる基板は、配向層を支持するものである。
基板としては、特に限定されるものではなく、用途等に応じて適宜選択される。基板の材料としては、例えば、ガラスや石英、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状ポリオレフィン、アクリル等の樹脂、アルミニウム等の金属、シリコンやシリコンナイトライド等のセラミック等が挙げられる。また、基板は表面処理が施されたものであってもよい。
基板は、可撓性を有していてもよく有さなくてもよく、用途等に応じて適宜選択される。
2. Substrate The substrate used in the present invention supports the alignment layer.
The substrate is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the application and the like. Examples of the material of the substrate include glass, quartz, polyethylene terephthalate, polycarbonate, triacetyl cellulose, polyester, polysulfone, polyether sulfone, cyclic polyolefin, resin such as acrylic, metal such as aluminum, and ceramic such as silicon or silicon nitride. Etc. In addition, the substrate may be subjected to surface treatment.
The substrate may or may not have flexibility, and is appropriately selected depending on the application and the like.
3.導電層
本発明においては、基板と配向層と間に導電層が形成されていてもよい。導電層は例えば各種デバイスの電極として機能するものである。導電層の材料としては、例えばITO、IZO等の透明導電材料や、アルミニウム、モリブデン、クロム等の金属材料が挙げられる。
3. Conductive Layer In the present invention, a conductive layer may be formed between the substrate and the alignment layer. The conductive layer functions as, for example, an electrode of various devices. Examples of the material of the conductive layer include transparent conductive materials such as ITO and IZO, and metal materials such as aluminum, molybdenum and chromium.
4.用途
本発明の配向層付基板の用途としては、例えば位相差板等の各種光学素子、液晶表示素子、発光素子等を挙げることができる。
4. Applications Examples of applications of the alignment layer-provided substrate of the present invention include various optical elements such as a retardation plate, a liquid crystal display element, and a light emitting element.
D.位相差板
本発明の位相差板は、基板と、上記基板上に形成された上述の配向層と、上記配向層上に形成された位相差層とを有することを特徴とするものである。
D. Retardation Plate The retardation plate of the present invention is characterized by having a substrate, the above-mentioned alignment layer formed on the substrate, and a retardation layer formed on the alignment layer.
図2は本発明の位相差板の一例を示す概略断面図である。図2に例示する位相差板10においては、基板11上に配向層12が形成され、配向層12上に位相差層13が形成されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the retardation plate of the present invention. In the retardation plate 10 illustrated in FIG. 2, the alignment layer 12 is formed on the substrate 11, and the
本発明によれば、上述の配向層を有することにより、優れた液晶配向能、耐熱性および耐溶剤性を得ることができる。 According to the present invention, by having the above-mentioned alignment layer, excellent liquid crystal alignment ability, heat resistance and solvent resistance can be obtained.
なお、基板および配向層については、上記「C.配向層付基板」に記載したので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の位相差板における他の構成について説明する。 In addition, about a board | substrate and an orientation layer, since it described in said "C. substrate with an orientation layer", description here is abbreviate | omitted. Hereinafter, other configurations in the retardation plate of the present invention will be described.
1.位相差層
本発明における位相差層は、上記配向層上に形成されるものである。
位相差層は、配向層上に液晶組成物を塗布し、液晶組成物の相転移温度まで加熱して配向層によって液晶分子を配向させ、硬化することにより得ることができる。
液晶組成物は、少なくとも液晶化合物を含有するものであり、通常はさらに溶剤を含有する。液晶組成物は、液晶化合物の配向を阻害しない範囲で、さらに他の成分を含有してもよい。
液晶組成物としては、位相差層に一般的に用いられるものを使用することができる。液晶組成物には、例えば水平配向、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性を有するものがあり、配向層との組み合わせや所望の位相差等に応じて適宜選択される。
中でも、液晶化合物は、重合性基を有する重合性液晶化合物であることが好ましい。重合性液晶化合物同士を架橋することができ、位相差板の安定性が増すからである。
位相差層の膜厚および形成方法等は、一般的な位相差層と同様とすることができる。
1. Retardation Layer The retardation layer in the present invention is formed on the alignment layer.
The retardation layer can be obtained by applying a liquid crystal composition on the alignment layer, heating to the phase transition temperature of the liquid crystal composition, aligning the liquid crystal molecules by the alignment layer, and curing.
The liquid crystal composition contains at least a liquid crystal compound, and usually further contains a solvent. The liquid crystal composition may further contain other components as long as the alignment of the liquid crystal compound is not inhibited.
As a liquid crystal composition, those generally used in retardation layers can be used. Examples of the liquid crystal composition include those having alignment properties such as horizontal alignment, cholesteric alignment, vertical alignment, hybrid alignment and the like, and are appropriately selected according to the combination with the alignment layer, desired retardation, and the like.
Among them, the liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound having a polymerizable group. This is because the polymerizable liquid crystal compounds can be cross-linked to increase the stability of the retardation plate.
The film thickness, formation method and the like of the retardation layer can be the same as those of a general retardation layer.
2.位相差板
基板および配向層の間には導電層が形成されていてもよい。なお、導電層については、上記「C.配向層付基板」に記載したので、ここでの説明は省略する。
位相差板は可撓性を有していてもよく有さなくてもよい。
2. A conductive layer may be formed between the retardation plate substrate and the alignment layer. In addition, about a conductive layer, since it described in the said "C. board | substrate with an orientation layer", description here is abbreviate | omitted.
The retardation plate may or may not have flexibility.
E.デバイス
本発明のデバイスは、上述の配向層を有することを特徴とするものである。
E. Device The device of the present invention is characterized by having the above-mentioned alignment layer.
デバイスとしては、配向層を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば位相差板等の各種光学素子、液晶表示素子、発光素子等を挙げることができる。
なお、位相差板については、上記「D.位相差板」に記載したので、ここでの説明は省略する。
以下、液晶表示素子について説明する。
The device is not particularly limited as long as it has an alignment layer, and examples thereof include various optical elements such as a retardation plate, a liquid crystal display element, and a light emitting element.
In addition, about a phase difference plate, since it described in said "D. phase difference plate", description here is abbreviate | omitted.
Hereinafter, the liquid crystal display element will be described.
(液晶表示素子)
本発明における液晶表示素子は、2つの態様を有する。以下、各態様に分けて説明する。
(Liquid crystal display element)
The liquid crystal display element in the present invention has two aspects. Each aspect will be separately described below.
(1)第1態様
本発明における液晶表示素子の第1態様は、第1基板上に第1配向層が形成された第1配向層付基板と、第2基板上に第2配向層が形成された第2配向層付基板と、第1配向層付基板および第2配向層付基板の間に配置された液晶層とを有するものであり、第1配向層および第2配向層は上述の配向層である。
(1) First Mode In the first mode of the liquid crystal display element in the present invention, a first alignment layer-provided substrate having a first alignment layer formed on a first substrate, and a second alignment layer formed on a second substrate And a liquid crystal layer disposed between the first alignment layer-attached substrate and the second alignment layer-attached substrate, wherein the first alignment layer and the second alignment layer are as described above. It is an orientation layer.
図3は本発明における液晶表示素子の一例を示す概略断面図である。図3に例示する液晶表示素子20は、第1配向層付基板21aと、第2配向層付基板21bと、第1配向層付基板21aおよび第2配向層付基板21bの間に配置された液晶層25とを有している。第1配向層付基板21aでは、第1基板22a上に第1電極23aおよび第1配向層24aが順に積層されており、第2配向層付基板21bでは、第2基板22b上に第2電極23bおよび第2配向層24bが順に積層されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the liquid crystal display element in the present invention. The liquid
液晶層に用いられる液晶組成物としては、液晶層に一般的に用いられるものを使用することができる。例えば、ネマチック液晶、スメクチック液晶等を用いることができる。また、液晶層の膜厚および形成方法等は、一般的な液晶層と同様とすることができる。 As a liquid crystal composition used for a liquid crystal layer, what is generally used for a liquid crystal layer can be used. For example, nematic liquid crystals, smectic liquid crystals, or the like can be used. In addition, the film thickness, formation method, and the like of the liquid crystal layer can be similar to those of a general liquid crystal layer.
また、第1基板と配向層との間および第2基板と配向層との間の少なくとも一方には、通常、電極として導電層が形成される。
なお、第1基板、第2基板、配向層および導電層については、上記「B.配向層付基板」における基板、配向層および導電層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、液晶表示素子の他の構成は、一般的な液晶表示素子の構成と同様とすることができる。
In addition, a conductive layer is generally formed as an electrode between at least one of the first substrate and the alignment layer and between the second substrate and the alignment layer.
The first substrate, the second substrate, the alignment layer and the conductive layer are the same as the substrate, the alignment layer and the conductive layer in the above-mentioned “B. substrate with alignment layer”, and therefore the description thereof is omitted here.
In addition, other configurations of the liquid crystal display element can be the same as the configurations of a general liquid crystal display element.
(2)第2態様
本発明における液晶表示素子の第2態様は、上記位相差板を有するものである。
液晶表示素子の構成は、一般的な液晶表示素子の構成と同様とすることができる。例えば、液晶表示素子を構成する基板の外側に位相差板を配置してもよく、液晶表示素子を構成する基板が位相差板を構成する基板を兼ねており、基板の内側に配向層および位相差層が配置されていてもよい。
(2) Second Aspect A second aspect of the liquid crystal display element in the present invention comprises the above retardation plate.
The structure of the liquid crystal display element can be the same as that of a general liquid crystal display element. For example, a retardation plate may be disposed outside the substrate constituting the liquid crystal display element, and the substrate constituting the liquid crystal display element also serves as the substrate constituting the retardation plate, and the alignment layer and A phase difference layer may be disposed.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and it has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any one having the same function and effect can be used. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Comparative Examples.
[合成例1]自己架橋性モノマー1の合成
200mLフラスコ中、窒素雰囲気下において、p−アセトキシスチレン20.0g(118mmol)を酢酸エチル80mLに溶解し、ナトリウムメトキシド9.08g(47.1mmol)を約30分かけてゆっくり滴下した。1時間半撹拌し、TLCにより反応の終了を確認したのち、この溶液に37%ホルマリン水溶液56.0mL(944mmoL)を室温下でゆっくりと加えた。更に、窒素雰囲気下、40℃で24時間攪拌した後、ビーカー中の水200mLに投入した。これを氷浴にて冷却しながら2.0wt%酢酸水溶液をpH5.0になるまでゆっくりと加えた。析出物をろ別し、十分に水洗浄した後、乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、自己架橋性モノマー1を得た。
Synthesis Example 1 Synthesis of Self-Crosslinkable Monomer 2 In a 200 mL flask under a nitrogen atmosphere, 20.0 g (118 mmol) of p-acetoxystyrene is dissolved in 80 mL of ethyl acetate, and sodium methoxide 9.08 g (47.1 mmol) Was slowly dropped over about 30 minutes. After stirring for one and a half hours and confirming completion of the reaction by TLC, 56.0 mL (944 mmoL) of 37% formalin aqueous solution was slowly added to this solution at room temperature. Furthermore, after stirring at 40 degreeC under nitrogen atmosphere for 24 hours, it injected | threw-in to 200 mL of water in a beaker. While cooling with an ice bath, a 2.0 wt% aqueous acetic acid solution was slowly added until pH 5.0 was reached. The precipitate was separated by filtration, thoroughly washed with water, dried, and purified by column chromatography to obtain self-crosslinkable monomer 1.
[合成例2]自己架橋性モノマー2の合成
200mLフラスコ中、窒素雰囲気下において、p−アセトキシスチレン20.0g(118mmol)を酢酸エチル80mLに溶解し、ナトリウムメトキシド9.08g(47.1mmol)を約30分かけてゆっくり滴下した。1時間半撹拌した後、TLCにより反応の終了を確認し、酢酸エチルで抽出した後、1N塩酸、純水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した。溶媒を留去し、乾燥させることで、自己架橋性モノマー誘導体1を得た。
Synthesis Example 2 Synthesis of Self-Crosslinkable Monomer 2 In a 200 mL flask under a nitrogen atmosphere, 20.0 g (118 mmol) of p-acetoxystyrene is dissolved in 80 mL of ethyl acetate, and sodium methoxide 9.08 g (47.1 mmol) Was slowly dropped over about 30 minutes. After stirring for one and a half hours, completion of the reaction was confirmed by TLC, extracted with ethyl acetate, washed with 1 N hydrochloric acid, pure water and saturated brine, and dried over sodium sulfate. The solvent was evaporated and dried to obtain a self-crosslinkable monomer derivative 1.
500mLフラスコ中、自己架橋性モノマー誘導体1 12g(100mmol)、アジピン酸16.1g(110mmol)およびジメチルアミノピリジン1.2g(9.8mmol)をジクロロメタン130mlに溶解し、ジクロロメタン40mlに溶解したN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド22.6g(110mmol)を約10分かけて滴下した。15時間撹拌した後、反応溶液を冷却し、沈殿物をろ別した。溶媒を留去し、メタノールを添加し、再結晶により自己架橋性モノマー誘導体2を得た。 In a 500 mL flask, 12 g (100 mmol) of self-crosslinkable monomer derivative 1, 16.1 g (110 mmol) of adipic acid and 1.2 g (9.8 mmol) of dimethylaminopyridine are dissolved in 130 ml of dichloromethane and N, N dissolved in 40 ml of dichloromethane 22.6 g (110 mmol) of '-dicyclohexylcarbodiimide was added dropwise over about 10 minutes. After stirring for 15 hours, the reaction solution was cooled and the precipitate was filtered off. The solvent was distilled off, methanol was added, and recrystallization gave a self-crosslinkable monomer derivative 2.
続いて、300mLフラスコ中、氷冷下において自己架橋性モノマー誘導体2 13.82g(50mmol)、ヒドロキノン5.5g(50mmol)、ジメチルアミノピリジン0.176g(1.47mmol)をジクロロメタン50mlに溶解し、ジクロロメタン10mlに溶解したN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド11.3g(55mmol)を約10分かけて滴下した。15時間撹拌した後、反応溶液を冷却し、沈殿物をろ別した。溶媒を留去し、メタノールを添加し、再結晶により自己架橋性モノマー誘導体3を得た。 Subsequently, 13.82 g (50 mmol) of the self-crosslinkable monomer derivative 2, 5.5 g (50 mmol) of hydroquinone and 0.176 g (1.47 mmol) of dimethylaminopyridine are dissolved in 50 ml of dichloromethane under ice cooling in a 300 mL flask, 11.3 g (55 mmol) of N, N'-dicyclohexylcarbodiimide dissolved in 10 ml of dichloromethane were added dropwise over about 10 minutes. After stirring for 15 hours, the reaction solution was cooled and the precipitate was filtered off. The solvent was distilled off, methanol was added, and recrystallization gave a self-crosslinkable monomer derivative 3.
10重量%水酸化カリウム水溶液20mLとエタノール20mLからなる溶液に、自己架橋性モノマー誘導体3 3.68g(10mmol)を加え、室温で攪拌、溶解した。この溶液に37%ホルマリン水溶液7.0mL(80mmoL)を室温下でゆっくりと加えた。更に、窒素雰囲気下、40℃で24時間攪拌した後、ビーカー中の水200mLに投入した。これを氷浴にて冷却しながら2.0wt%酢酸水溶液をpH5.0になるまでゆっくりと加えた。析出物をろ別し、十分に水洗浄した後、乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより、自己架橋性モノマー2を得た。 3.68 g (10 mmol) of a self-crosslinkable monomer derivative was added to a solution consisting of 20 mL of a 10% by weight aqueous solution of potassium hydroxide and 20 mL of ethanol, and the mixture was stirred and dissolved at room temperature. To this solution, 7.0 mL (80 mmoL) of 37% formalin aqueous solution was slowly added at room temperature. Furthermore, after stirring at 40 degreeC under nitrogen atmosphere for 24 hours, it injected | threw-in to 200 mL of water in a beaker. While cooling with an ice bath, a 2.0 wt% aqueous acetic acid solution was slowly added until pH 5.0 was reached. The precipitate was separated by filtration, thoroughly washed with water, dried, and purified by column chromatography to obtain a self-crosslinkable monomer 2.
[合成例3]光配向性モノマー1の合成
300mLフラスコ中、氷冷下において4−ビニル安息香酸20.15g(136mmol)、trans−4−ヒドロキシけい皮酸メチル21.0(118mmol)、ジメチルアミノピリジン0.458g(3.82mmol)をジクロロメタン130mlに溶解し、ジクロロメタン40mlに溶解したN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド28.0g(136mmol)を約10分かけて滴下した。15時間撹拌した後、反応溶液を冷却し、沈殿物をろ別した。溶媒を留去し、メタノールを添加し、再結晶により光配向性モノマー1を10.8g得た。
Synthesis Example 3 Synthesis of Photoalignment Monomer 1 In a 300 mL flask, under cooling with ice, 20.15 g (136 mmol) of 4-vinylbenzoic acid, 21.0 (118 mmol) of methyl trans-4-hydroxycinnamate, dimethylamino 0.458 g (3.82 mmol) of pyridine was dissolved in 130 ml of dichloromethane, and 28.0 g (136 mmol) of N, N'-dicyclohexylcarbodiimide dissolved in 40 ml of dichloromethane was added dropwise over about 10 minutes. After stirring for 15 hours, the reaction solution was cooled and the precipitate was filtered off. The solvent was distilled off, methanol was added, and recrystallization gave 10.8 g of a photoalignable monomer 1.
[合成例4]光配向性モノマー2の合成
200mLフラスコ中、窒素雰囲気下において、p−アセトキシスチレン20.0g(118mmol)を酢酸エチル80mLに溶解し、ナトリウムメトキシド9.08g(47.1mmol)を約30分かけてゆっくり滴下した。1時間半撹拌した後、TLCにより反応の終了を確認し、酢酸エチルで抽出した後、1N塩酸、純水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した。溶媒を留去し、乾燥させることで、光配向性モノマー誘導体1を得た。
合成例3において、4−ビニル安息香酸を用いる代わりに光配向性モノマー誘導体1を等モル量用い、trans−4−ヒドロキシけい皮酸メチルを用いる代わりに、trans−けい皮酸を等モル量用いて、合成例3と同様に縮合することで、光配向性モノマー2を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of Photoalignment Monomer 2 In a 200 mL flask and under a nitrogen atmosphere, 20.0 g (118 mmol) of p-acetoxystyrene is dissolved in 80 mL of ethyl acetate, and sodium methoxide 9.08 g (47.1 mmol) Was slowly dropped over about 30 minutes. After stirring for one and a half hours, completion of the reaction was confirmed by TLC, extracted with ethyl acetate, washed with 1 N hydrochloric acid, pure water and saturated brine, and dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off and drying was performed to obtain a photoalignable monomer derivative 1.
In Synthesis Example 3, instead of using 4-vinylbenzoic acid, an equimolar amount of photoalignment monomer derivative 1 is used, and instead of using methyl trans-4-hydroxycinnamate, an equimolar amount of trans-cinnamic acid is used By condensing in the same manner as in Synthesis Example 3, a photoalignable monomer 2 was obtained.
[合成例5]光配向性モノマー3の合成
合成例3において、trans−4−ヒドロキシけい皮酸メチルを用いる代わりにエチレングリコールを等モル量用いて、合成例3と同様に縮合することで、光配向性モノマー誘導体2を得た。
合成例3において、4−ビニル安息香酸を用いる代わりに光配向性モノマー誘導体2を等モル量用い、trans−4−ヒドロキシけい皮酸メチルを用いる代わりに、trans−けい皮酸を等モル量用いて、合成例3と同様に縮合することで、光配向性モノマー3を得た。
Synthesis Example 5 Synthesis of Photoalignable Monomer 3 In Synthesis Example 3, condensation is performed in the same manner as in Synthesis Example 3 using equimolar amounts of ethylene glycol instead of methyl trans-4-hydroxycinnamate. Photoalignment monomer derivative 2 was obtained.
In Synthesis Example 3, instead of using 4-vinylbenzoic acid, an equimolar amount of photoalignment monomer derivative 2 is used, and instead of using methyl trans-4-hydroxycinnamate, an equimolar amount of trans-cinnamic acid is used By condensing in the same manner as in Synthesis Example 3, a photoalignable monomer 3 was obtained.
[合成例6]熱架橋性モノマー1の合成
光配向性モノマー誘導体1を合成例4と同様にして得た。200mLフラスコ中、窒素雰囲気、氷零下において、光配向性モノマー誘導体1 14.0g(118mmol)をジメチルホルムアミド100mlに溶解し、水酸化ナトリウム7.07g(177mmol)を添加し、15分撹拌した後、2−クロロエタノール10.5g(130mmol)を約10分かけて滴下した。16時間撹拌した後、TLCにより反応の終了を確認し、酢酸エチルで抽出した後、飽和炭酸水素水溶液、1N塩酸、純水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥した。溶媒を留去し、乾燥させることで、熱架橋性モノマー1を得た。
Synthesis Example 6 Synthesis of Thermally Crosslinkable Monomer 1 Photoalignment monomer derivative 1 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 4. After dissolving 14.0 g (118 mmol) of photoalignment monomer derivative 1 in 100 ml of dimethylformamide in a 200 mL flask under a nitrogen atmosphere and ice zero, 7.07 g (177 mmol) of sodium hydroxide was added, and stirred for 15 minutes, 10.5 g (130 mmol) of 2-chloroethanol was added dropwise over about 10 minutes. After stirring for 16 hours, completion of the reaction was confirmed by TLC, extracted with ethyl acetate, washed with saturated aqueous hydrogen carbonate solution, 1 N hydrochloric acid, pure water and saturated brine, and dried over sodium sulfate. The heat-crosslinkable monomer 1 was obtained by evaporating the solvent and drying.
各モノマーの構造を下記表1および表2に示す。
合成した各モノマーは、日本電子(株)製JEOL JNM−LA400WBを用いて、1H NMR測定により、化学構造を確認した。
The structures of each monomer are shown in Tables 1 and 2 below.
Each monomer synthesize | combined confirmed the chemical structure by < 1 > H NMR measurement using JEOL Co., Ltd. product JEOL JNM-LA400WB.
[製造例1]共重合体1の合成
グリシジルメタクリレート 1.42g、光配向性モノマー1 3.08g、重合触媒としてα、α′−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)44mgをジオキサン25mlに溶解し、90℃にて6時間反応させた。反応終了後、再沈殿法により精製することで、共重合体1を得た。得られた共重合体の数平均分子量は22000であった。
Preparation Example 1 Synthesis of Copolymer 1 1.42 g of glycidyl methacrylate, 3.08 g of a photoalignment monomer 1 and 44 mg of α, α′-azobisisobutyronitrile (AIBN) as a polymerization catalyst were dissolved in 25 ml of dioxane. The reaction was carried out at 90 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction product was purified by reprecipitation to obtain a copolymer 1. The number average molecular weight of the obtained copolymer was 22000.
[製造例2〜18]共重合体2〜18の合成
自己架橋性モノマー、光配向性モノマー、熱硬化性モノマーを用いて、製造例1と同様に共重合体2〜18を合成した。
Production Examples 2 to 18 Copolymers 2 to 18 were synthesized in the same manner as in Production Example 1 using a self-crosslinking monomer, a photoalignment monomer, and a thermosetting monomer.
各共重合体を下記表3に示す。
合成した各共重合体の数平均分子量(以下、Mnと称す)は、東ソー(株)製HLC−8220 GPCを用いて、ポリスチレンを標準物質とし、NMPを溶離液としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)にて算出した。
Each copolymer is shown in Table 3 below.
The number average molecular weight (hereinafter referred to as “Mn”) of each synthesized copolymer is gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance and NMP as an eluent using HLC-8220 GPC manufactured by Tosoh Corp. Calculated with.
[実施例1]
(熱硬化性組成物1の調製)
下記に示す組成の熱硬化性組成物1を調製した。
・共重合体1:0.1g
・p−トルエンスルホン酸1水和物(PTSA):0.0015g
・プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME):2.1g
Example 1
(Preparation of Thermosetting Composition 1)
The thermosetting composition 1 of the composition shown below was prepared.
・ Copolymer 1: 0.1 g
P-toluenesulfonic acid monohydrate (PTSA): 0.0015 g
Propylene glycol monomethyl ether (PGME): 2.1 g
(配向層の形成)
透明ガラス基板の一面に、実施例1で調製した熱硬化性組成物をスピンコートにより塗布し、100℃のオーブンで1分間加熱乾燥させ、硬化膜を形成し、塗膜を得た。この硬化膜表面にHg−Xeランプおよびグランテーラープリズムを用いて313nmの輝線を含む偏光紫外線を基板法線から垂直方向に10mJ/cm2照射することで、配向層を形成した。
(Formation of alignment layer)
The thermosetting composition prepared in Example 1 was applied to one surface of a transparent glass substrate by spin coating, and dried by heating in an oven at 100 ° C. for 1 minute to form a cured film, thereby obtaining a coated film. By polarized ultraviolet rays to 10 mJ / cm 2 irradiated perpendicularly from the substrate normal line containing emission lines 313nm using Hg-Xe lamp and Gran Taylor prism to the surface of the cured film, to form an alignment layer.
(位相差板の作製)
下記式で表される液晶性モノマーをシクロヘキサンノンに固形分15質量%となるように溶解した溶液に、BASF株式会社製の光重合開始剤イルガキュア184を5質量%添加し、重合性液晶組成物を調製した。
(Preparation of phase difference plate)
5% by mass of a photopolymerization initiator IRGACURE 184 manufactured by BASF Corp. is added to a solution in which a liquid crystalline monomer represented by the following formula is dissolved in cyclohexanenon to a solid content of 15% by mass, and a polymerizable liquid crystal composition Was prepared.
透明ガラス基板の配向層が形成された面に、上記重合性液晶組成物をスピンコートにより塗布し、70℃のオーブンで1分間加熱し塗膜を形成した。この基板に窒素雰囲気化でHg−Xeランプを用いて365nmの輝線を含む非偏光の紫外線300mJ/cm2を重合性液晶組成物の塗布面に照射して、位相差板を製造した。 The polymerizable liquid crystal composition was applied by spin coating on the surface of the transparent glass substrate on which the alignment layer was formed, and heated in an oven at 70 ° C. for 1 minute to form a coating. A retardation plate was manufactured by irradiating 300 mJ / cm 2 of non-polarized ultraviolet light containing a 365 nm bright line onto the coated surface of the polymerizable liquid crystal composition using a Hg-Xe lamp in a nitrogen atmosphere on this substrate.
[実施例2〜28]
酸または酸発生剤としてp−トルエンスルホン酸1水和物(PTSA)またはp−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩(PPTS)、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、架橋剤としてヘキサメトキシメチルメラミン(HMM)または1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル(TMGU)を用いて、実施例1と同様に、実施例2〜28の熱硬化性組成物を調製し、配向層を形成し、位相差板を作製した。
各熱硬化性組成物の組成を下記表4に示す。
[Examples 2 to 28]
P-toluenesulfonic acid monohydrate (PTSA) or p-toluenesulfonic acid pyridinium salt (PPTS) as acid or acid generator, propylene glycol monomethyl ether (PGME) as solvent, hexamethoxymethylmelamine (HMM) as crosslinking agent Alternatively, using 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril (TMGU), the thermosetting compositions of Examples 2 to 28 are prepared in the same manner as Example 1 to form an alignment layer. , And produced a retardation plate.
The composition of each thermosetting composition is shown in Table 4 below.
[評価]
得られた各位相差板について以下の評価を行った。
[Evaluation]
The following evaluation was performed about each obtained phase difference plate.
(液晶配向性)
2枚の直線偏光板をクロスニコル状態にして、その間に位相差板を挟み、目視で観察した。基板を回転させた際に、面内に観察される明暗模様が非常に明確なものを「◎」、面内に観察される明暗模様が明確なものを「○」、配向欠陥がみられるものを「×」として評価した。
(Liquid crystal alignment)
Two linear polarizing plates were brought into a crossed nicol state, and a retardation plate was sandwiched therebetween, and observed visually. When the substrate is rotated, "◎" indicates that the light and dark pattern observed in the plane is very clear, "な も の" if the light and dark pattern observed in the plane is clear, and an orientation defect is observed Was evaluated as "x".
Claims (9)
前記自己架橋可能な熱架橋性基が、アミド基、N−アルコキシメチル基、N−ヒドロキシメチル基、あるいは、オルト位がヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基で置換されたフェノール性ヒドロキシ基であることを特徴とする光配向性を有する熱硬化性組成物。
That the thermally crosslinkable thermally crosslinkable group is an amide group, an N-alkoxymethyl group, an N-hydroxymethyl group, or a phenolic hydroxy group substituted at the ortho position with a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group A thermosetting composition having photoalignment as a feature.
架橋剤を含有しないことを特徴とする光配向性を有する熱硬化性組成物。 A thermosetting composition having photoalignment properties characterized by containing no crosslinking agent.
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014233518A JP6519151B2 (en) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate |
| US15/118,049 US10017697B2 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition with photo-alignment property, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
| KR1020167021516A KR102214086B1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition having photoalignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, phase difference plate, and device |
| CN201580007516.1A CN105980917B (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermally curable composition with photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
| US15/118,039 US10017696B2 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition with photo-alignment property, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
| PCT/JP2015/053142 WO2015122335A1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition having photoalignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, phase difference plate, and device |
| PCT/JP2015/053141 WO2015122334A1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition having photo-alignment properties, alignment layer, substrate with alignment later, phase difference plate, and device |
| CN201580007517.6A CN106030395B (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermally curable composition with photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
| KR1020167021515A KR102214075B1 (en) | 2014-02-13 | 2015-02-04 | Thermosetting composition having photo-alignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, phase difference plate, and device |
| TW104104040A TWI640548B (en) | 2014-02-13 | 2015-02-06 | Thermosetting composition having photoalignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
| TW104104039A TWI638836B (en) | 2014-02-13 | 2015-02-06 | Thermosetting composition having photoalignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014233518A JP6519151B2 (en) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016098249A JP2016098249A (en) | 2016-05-30 |
| JP6519151B2 true JP6519151B2 (en) | 2019-05-29 |
Family
ID=56075331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014233518A Active JP6519151B2 (en) | 2014-02-13 | 2014-11-18 | Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6519151B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7260853B2 (en) * | 2017-03-27 | 2023-04-19 | 日産化学株式会社 | Cured film-forming composition, alignment material and retardation material |
| JP6987883B2 (en) * | 2017-12-15 | 2022-01-05 | 富士フイルム株式会社 | Photo-aligned copolymer, photo-aligned film and optical laminate |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5459520B2 (en) * | 2009-06-23 | 2014-04-02 | 日産化学工業株式会社 | Thermosetting film forming composition having photo-alignment property |
| JP5637019B2 (en) * | 2010-04-27 | 2014-12-10 | Jsr株式会社 | Liquid crystal alignment agent |
| WO2014136889A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 日産化学工業株式会社 | Cured-film forming composition, alignment material, and retardation material |
-
2014
- 2014-11-18 JP JP2014233518A patent/JP6519151B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016098249A (en) | 2016-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102214086B1 (en) | Thermosetting composition having photoalignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, phase difference plate, and device | |
| KR102214075B1 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, phase difference plate, and device | |
| KR102243800B1 (en) | Cured-film forming composition, alignment material, and retardation material | |
| KR102207515B1 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment properties, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate and device | |
| JP6693089B2 (en) | Transfer laminate and optical element manufacturing method | |
| JP2015152744A (en) | Thermosetting composition having photo-aligning property, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device | |
| JP5626493B1 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device | |
| JP6369146B2 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate and device | |
| JP6451248B2 (en) | LAMINATE FOR TRANSFER, OPTICAL ELEMENT, AND METHOD FOR PRODUCING OPTICAL ELEMENT | |
| JP6519151B2 (en) | Thermosetting composition having photoalignment, alignment layer, substrate with alignment layer and retardation plate | |
| JP6648462B2 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment property, alignment layer, substrate with alignment layer and method for manufacturing the same, retardation plate and method for manufacturing the same | |
| JP6455092B2 (en) | Optical element manufacturing method and transfer laminate | |
| JP6413687B2 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, and retardation plate | |
| JP2016098251A (en) | Thermosetting composition having photo-aligning property, method for manufacturing substrate with alignment layer, and method for manufacturing retardation plate | |
| JP2015152743A (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device | |
| JP5626492B1 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate, and device | |
| JP5668881B1 (en) | Thermosetting composition having photo-alignment, alignment layer, substrate with alignment layer, retardation plate and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170927 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180619 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180725 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180828 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181023 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190326 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190408 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6519151 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |