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WO2010150748A1 - 光配向性を有する熱硬化膜形成組成物 - Google Patents

光配向性を有する熱硬化膜形成組成物 Download PDF

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WO2010150748A1
WO2010150748A1 PCT/JP2010/060479 JP2010060479W WO2010150748A1 WO 2010150748 A1 WO2010150748 A1 WO 2010150748A1 JP 2010060479 W JP2010060479 W JP 2010060479W WO 2010150748 A1 WO2010150748 A1 WO 2010150748A1
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WO
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component
photo
film
thermosetting film
group
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/060479
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English (en)
French (fr)
Inventor
真 畑中
安達 勲
Original Assignee
日産化学工業株式会社
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Publication date
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Priority to EP10792066.2A priority patent/EP2447769B1/en
Priority to US13/377,331 priority patent/US9733519B2/en
Priority to KR1020127001516A priority patent/KR101724107B1/ko
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    • G02F2202/025Materials and properties organic material polymeric curable thermocurable

Definitions

  • the present invention relates to a thermosetting film-forming composition having photo-alignment properties and a cured film formed therefrom. More specifically, the present invention relates to a thermosetting film-forming composition having high transparency, liquid crystal alignment ability, high solvent resistance and heat resistance in a thermosetting film, and application of the thermosetting film.
  • the thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is particularly suitable for a color filter overcoat agent having a polymerizable liquid crystal alignment function for forming a built-in retardation layer in a liquid crystal display.
  • a protective film is provided to prevent the element surface from being exposed to a solvent or heat during the manufacturing process.
  • This protective film is required not only to have high adhesion to the substrate to be protected and high solvent resistance, but also to have excellent performance such as heat resistance.
  • a protective film is used as a protective film for a color filter used in a color liquid crystal display device or a solid-state imaging device, it is highly transparent to maintain the transmittance of light transmitted through the color filter. It is required that the film has a property.
  • phase difference material a phase difference material
  • a polymerizable liquid crystal solution is applied and aligned, and then light is applied.
  • Cured materials are commonly used.
  • the lower layer film needs to be a material having orientation after rubbing treatment or polarized UV irradiation. Therefore, after forming a liquid crystal alignment layer on the overcoat of the color filter, a retardation material is formed (see FIG. 1A). If a film (see FIG. 1B) that also serves as an overcoat of the liquid crystal alignment layer and the color filter can be formed, great advantages such as cost reduction and a reduction in the number of processes can be obtained. A material that can also be used is strongly desired.
  • acrylic resin is used for the overcoat of the color filter.
  • glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate
  • ester solvents such as ethyl lactate and butyl lactate
  • ketone solvents such as cyclohexanone and methyl amyl ketone
  • acrylic resins have been heat-cured or photo-cured to improve heat resistance and solvent resistance (Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 1 and 2 thermosetting or photo-curing acrylic resins have appropriate transparency and solvent resistance, they exhibit sufficient orientation even when rubbing or irradiating polarized UV irradiation with this type of acrylic resin overcoat. I could't.
  • the liquid crystal alignment layer described in Patent Document 3 has a problem of low transparency when used as an overcoat material for a color filter.
  • Polyimides and polyamic acids are soluble in solvents such as N-methylpyrrolidone and ⁇ -butyrolactone, but have low solubility in glycol solvents, ester solvents, and ketone solvents, so that such solvents can be used. It is difficult to apply to the coat production line.
  • the liquid crystal alignment layer is irradiated with a normal polarized UV exposure (for example, 100 mJ / cm 2 ), the photodimerization reaction rate is low and not sufficiently crosslinked. The solvent resistance and heat resistance are low. Therefore, when a polymerizable liquid crystal is applied to form a phase difference material layer on the liquid crystal alignment layer, the liquid crystal alignment layer is dissolved and cannot exhibit sufficient alignment.
  • the exposure dose is increased to 1 J / cm 2 or more in order to increase the photodimerization reaction rate, the orientation of the polymerizable liquid crystal is improved, but the exposure time becomes very long, so it cannot be said as a practical method. .
  • the material used for the conventional liquid crystal alignment layer was a material having only a photodimerization site as a cross-linking site, the number of cross-linking sites is small as a whole, and the liquid crystal alignment layer produced has sufficient heat resistance. It will not be. For this reason, there is a concern that the liquid crystal alignment layer contracts greatly during the manufacturing process of the display element performed at 200 ° C. or higher after the retardation material is formed.
  • An object of the present invention is to provide a film and a thermosetting film-forming composition having a light distribution property for forming the film. Further, the problem to be solved by the present invention is that it has a light distribution property that can be dissolved in a glycol solvent, a ketone solvent, or a lactic acid ester solvent that can be applied in the production of a color filter overcoat during the formation of a cured film. It is providing the thermosetting film forming composition.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment properties comprising an acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site as component (A) and a crosslinking agent as component (B)
  • A acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site
  • B crosslinking agent
  • the component (A) has a photo-alignment property according to the first aspect, which is an acrylic copolymer obtained by a polymerization reaction of a monomer containing a monomer having a photodimerization site and a monomer having a thermal crosslinking site.
  • the present invention relates to a thermosetting film forming composition.
  • the present invention relates to a thermosetting film-forming composition having a photo-alignment property according to the first aspect or the second aspect, wherein the photodimerization site of the component (A) is a cinnamoyl group.
  • the present invention relates to a thermosetting film-forming composition having photo-alignment property according to any one of the first aspect to the third aspect, in which the thermal crosslinking site of the component (A) is a hydroxy group.
  • thermosetting film-forming composition having a photoalignment property according to any one of the first to fourth aspects, wherein the crosslinking agent of the component (B) is a crosslinking agent having a methylol group or an alkoxymethylol group.
  • the crosslinking agent of the component (B) is a crosslinking agent having a methylol group or an alkoxymethylol group.
  • the present invention further relates to a thermosetting film-forming composition having a photo-alignment property according to any one of the first aspect to the fifth aspect, which further contains an acid or a thermal acid generator as a component (C).
  • the present invention further relates to a thermosetting film-forming composition having a photo-alignment property according to any one of the first to sixth aspects, further containing a sensitizer as a component (D).
  • the present invention relates to a thermosetting film-forming composition.
  • thermosetting film formation composition which has the photo-alignment property as described in a 7th viewpoint.
  • the light according to any one of the seventh to ninth aspects containing 0.1 to 20 parts by mass of the component (D) based on 100 parts by mass of the component (A).
  • the present invention relates to a thermosetting film-forming composition having orientation.
  • the present invention relates to a liquid crystal alignment layer formed from the thermosetting film-forming composition having a photoalignment property according to any one of the first to tenth aspects.
  • thermosetting film-forming composition having the photoalignment property according to any one of the first aspect to the tenth aspect is provided together with a retardation layer thereon.
  • thermosetting film forming composition having photo-alignment property of the present invention can form a cured film having liquid crystal alignment ability (photo-alignment property) by light irradiation in addition to high transparency, high solvent resistance, and high heat resistance. It can be used as a material for forming a photo-alignment liquid crystal alignment film and an overcoat.
  • a “polymerizable liquid crystal alignment layer” that combines the characteristics of both the layer for aligning the polymerizable liquid crystal for forming the retardation material in the display cell and the overcoat layer of the color filter at once. Therefore, it is possible to realize cost reduction by simplifying the manufacturing process and reducing the number of processes.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is soluble in glycol solvents, ketone solvents, and lactic acid ester solvents, an overcoat production line for color filters that mainly uses these solvents. Can be suitably used.
  • a liquid crystal cell having a color filter (CF) overcoat having an orientation using a liquid crystal cell (a) having a liquid crystal orientation film formed by a conventional technique and the thermosetting film-forming composition having a photo-alignment property of the present invention It is a model figure shown by contrasting with b).
  • the present invention is characterized in that in addition to the above-described transparency, solvent resistance, and heat resistance, the performance of liquid crystal alignment ability (photo-alignment) by light irradiation is improved. That is, this invention relates to the thermosetting film forming composition which has the photo-orientation property containing the acrylic copolymer which has the photodimerization site
  • the present invention relates to a film-forming composition.
  • the thermosetting film having photo-alignment refers to a film cured by heating in which optical anisotropy is induced by irradiating linearly polarized light.
  • the component (A) is an acrylic copolymer having a photodimerization site and a thermal crosslinking site.
  • the acrylic copolymer a copolymer obtained by polymerizing a monomer having an unsaturated double bond such as acrylic acid ester, methacrylic acid ester or styrene can be applied.
  • the acrylic copolymer (A) having a photodimerization site and a thermal crosslinking site (hereinafter also referred to as a specific copolymer) may be any acrylic copolymer having such a structure, and constitutes the acrylic copolymer. There is no particular limitation on the main chain skeleton and side chain type of the polymer.
  • part is a site
  • a cinnamoyl group, a chalcone group, a coumarin group, an anthracene group etc. are mentioned as the specific example.
  • a cinnamoyl group having high transparency in the visible light region and photodimerization reactivity is preferable.
  • a more preferable structure of the cinnamoyl group is represented by the following formula [1] or formula [2].
  • X 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group or a biphenyl group.
  • the phenyl group and the biphenyl group may be substituted by either a halogen atom or a cyano group.
  • X 2 represents a hydrogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group, a biphenyl group or a cyclohexyl group.
  • the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, the phenyl group, the biphenyl group, and the cyclohexyl group may be bonded via a covalent bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, or a urea bond.
  • the thermal crosslinking site is a site that is bonded to the crosslinking agent by heating, and specific examples thereof include a hydroxy group, a carboxyl group, and a glycidyl group.
  • the acrylic copolymer as the component (A) preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 200,000, more preferably 4,000 to 150,000, and 5,000 to 100,000. Even more preferably it is. If the weight average molecular weight is over 200,000, the solubility in the solvent may be reduced and the handling property may be reduced. If the weight average molecular weight is less than 3,000, There may be insufficient curing during curing and solvent resistance and heat resistance may decrease.
  • a monomer having a photodimerization site and a monomer having a thermal crosslinking site are copolymerized.
  • the method to do is simple.
  • Examples of the monomer having a photodimerization site include monomers having a cinnamoyl group, a chalcone group, a coumarin group, or an anthracene group.
  • a monomer having a cinnamoyl group having good transparency in the visible light region and good photodimerization reactivity is particularly preferable.
  • a monomer having a cinnamoyl group having a structure represented by the above formula [1] or [2] is more preferable. Specific examples of such monomers are shown in the following formula [3] or formula [4].
  • X 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group or a biphenyl group. In that case, the phenyl group and the biphenyl group may be substituted by either a halogen atom or a cyano group.
  • X 2 represents a hydrogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a phenyl group, a biphenyl group, or a cyclohexyl group.
  • the alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, the phenyl group, the biphenyl group, and the cyclohexyl group may be bonded via a covalent bond, an ether bond, an ester bond, an amide bond, or a urea bond.
  • X 3 and X 5 each independently represent a single bond, an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic ring group, or an aliphatic ring group.
  • the alkylene group having 1 to 20 carbon atoms may be branched or linear.
  • X 4 and X 6 represent a polymerizable group. Specific examples of the polymerizable group include acryloyl group, methacryloyl group, styrene group, maleimide group, acrylamide group, and methacrylamide group.
  • Examples of the monomer having a thermal crosslinking site include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2,3 -Dihydroxypropyl acrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, caprolactone 2- (acryloyloxy) ethyl ester, caprolactone 2- (methacryloyloxy) ethyl ester, poly (ethylene glycol) ethyl ether acrylate, Poly (ethylene glycol) ethyl ether methacrylate, 5-acryloyl Monomers having a hydroxy group such as cis-6-hydroxynorbornene-2-carboxyl-6-lactone, 5-methacryloyloxy-6-hydroxynorbornene-2-carboxy
  • a specific functional group copolymerizable with the monomer is added.
  • Monomers that do not have can be used in combination.
  • Such monomers include acrylic ester compounds, methacrylic ester compounds, maleimide compounds, acrylamide compounds, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene compounds and vinyl compounds.
  • acrylic ester compound examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, glycidyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate.
  • methacrylic acid ester compound examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, glycidyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate.
  • vinyl compound examples include methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, vinyl naphthalene, vinyl carbazole, allyl glycidyl ether, 3-ethenyl-7-oxabicyclo [4.1.0] heptane, 1,2-epoxy-5-hexene. And 1,7-octadiene monoepoxide.
  • styrene compound examples include styrene, methyl styrene, chlorostyrene, and bromostyrene.
  • maleimide compound examples include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide.
  • the amount of each monomer used to obtain the specific polymer is, based on the total amount of all monomers, a monomer having a photodimerization site of 25 to 90 mol%, a monomer having a thermal crosslinking site of 10 to 75 mol%, A monomer having no specific functional group of 0 to 65 mol% is preferable.
  • a monomer having a photodimerization site is less than 25 mol%, it is difficult to impart high-sensitivity and good liquid crystal alignment.
  • the content of the monomer having a thermal crosslinking site is less than 10 mol%, it is difficult to impart sufficient thermosetting property, and it is difficult to maintain high sensitivity and good liquid crystal alignment.
  • the method for obtaining the specific copolymer used in the present invention is not particularly limited.
  • a solvent in which a monomer having a specific functional group, a monomer not having the specific functional group if desired, and a polymerization initiator coexist It can be obtained by a polymerization reaction at a temperature of 50 to 110 ° C.
  • the solvent used will not be specifically limited if it dissolves the monomer which has a specific functional group, the monomer which does not have the specific functional group used depending on necessity, a polymerization initiator, etc. Specific examples are described in ⁇ Solvent> described later.
  • the specific copolymer obtained by the above method is usually in a solution state dissolved in a solvent.
  • the solution of the specific copolymer obtained by the above method is poured into diethyl ether or water under stirring to cause reprecipitation, and after the generated precipitate is filtered and washed, under normal pressure or reduced pressure, It can be dried at room temperature or heat to obtain a powder of the specific copolymer.
  • the polymerization initiator and unreacted monomer coexisting with the specific copolymer can be removed, and as a result, a purified powder of the specific copolymer is obtained. If sufficient purification cannot be achieved by a single operation, the obtained powder may be redissolved in a solvent and the above operation may be repeated.
  • the specific copolymer may be used in the form of a powder or in the form of a solution obtained by re-dissolving the purified powder in a solvent described later.
  • the specific copolymer of component (A) may be a mixture of a plurality of types of specific copolymers.
  • (B) component of this invention is a crosslinking agent couple
  • the crosslinking agent include compounds such as an epoxy compound, a methylol compound, and an isocyanate compound, and a methylol compound is preferable.
  • methylol compound examples include compounds such as alkoxymethylated glycoluril, alkoxymethylated benzoguanamine, and alkoxymethylated melamine.
  • alkoxymethylated glycoluril include, for example, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis (butoxymethyl) glycoluril, 1,3,4 , 6-tetrakis (hydroxymethyl) glycoluril, 1,3-bis (hydroxymethyl) urea, 1,1,3,3-tetrakis (butoxymethyl) urea, 1,1,3,3-tetrakis (methoxymethyl) Examples include urea, 1,3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxy-2-imidazolinone, and 1,3-bis (methoxymethyl) -4,5-dimethoxy-2-imidazolinone.
  • glycoluril compounds (trade names Cymel 1170, Powder Link 1174) manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.
  • methylated urea resins (trade name UFR65), butylated urea resins (trade names UFR300, U-VAN10S60, U-VAN10R, U-VAN11HV), urea / formaldehyde resin (high condensation type, trade name Becamine J-300S, Becamine P-955, Becamine N) manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.
  • alkoxymethylated benzoguanamine include tetramethoxymethyl benzoguanamine.
  • Commercially available products include Mitsui Cytec Co., Ltd.
  • alkoxymethylated melamine examples include, for example, hexamethoxymethylmelamine.
  • methoxymethyl type melamine compounds (trade names: Cymel 300, Cymel 301, Cymel 303, Cymel 350), butoxymethyl type melamine compounds (trade names: My Coat 506, My Coat 508) manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd., Sanwa Chemical-made methoxymethyl-type melamine compounds (trade names: Nicarak MW-30, Nicarak MW-22, Nicarak MW-11, Nicarac MS-001, Nicarax MX-002, Nicarac MX-730, Nicarac MX-750, Nicarac MX-035) And butoxymethyl type melamine compounds (trade names: Nicarax MX-45, Nicarax MX-410, Nicarac MX-302) and the like.
  • it may be a compound obtained by condensing a melamine compound, urea compound, glycoluril compound and benzoguanamine compound in which a hydrogen atom of such an amino group is substituted with a methylol group or an alkoxymethyl group.
  • a melamine compound urea compound, glycoluril compound and benzoguanamine compound in which a hydrogen atom of such an amino group is substituted with a methylol group or an alkoxymethyl group.
  • examples thereof include high molecular weight compounds produced from melamine compounds and benzoguanamine compounds described in US Pat. No. 6,323,310.
  • trade name Cymel 303 manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.
  • an acrylamide compound substituted with a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group such as N-hydroxymethylacrylamide, N-methoxymethylmethacrylamide, N-ethoxymethylacrylamide, N-butoxymethylmethacrylamide, or the like
  • a hydroxymethyl group or an alkoxymethyl group such as N-hydroxymethylacrylamide, N-methoxymethylmethacrylamide, N-ethoxymethylacrylamide, N-butoxymethylmethacrylamide, or the like
  • Polymers produced using methacrylamide compounds can also be used.
  • Examples of such a polymer include poly (N-butoxymethylacrylamide), a copolymer of N-butoxymethylacrylamide and styrene, a copolymer of N-hydroxymethylmethacrylamide and methylmethacrylate, and N-ethoxymethyl.
  • Examples thereof include a copolymer of methacrylamide and benzyl methacrylate, and a copolymer of N-butoxymethylacrylamide, benzyl methacrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate.
  • the weight average molecular weight of such a polymer is 1,000 to 500,000, preferably 2,000 to 200,000, more preferably 3,000 to 150,000, and even more preferably 3 , 50,000 to 50,000.
  • cross-linking agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the crosslinking agent of the component (B) in the thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is 1 to 40 parts by mass based on 100 parts by mass of the specific copolymer of the component (A). Is more preferable, and 5 to 30 parts by mass is more preferable.
  • content is too small, the solvent tolerance and heat resistance of the cured film obtained from the thermosetting film formation composition which has photo-orientation fall, and the sensitivity at the time of photo-orientation falls.
  • the content is excessive, the photo-alignment property and the storage stability may be lowered.
  • thermosetting film-forming composition having the photo-alignment property of the present invention.
  • a sulfonic acid group-containing compound, hydrochloric acid or a salt thereof, and a compound that generates an acid upon thermal decomposition during pre-baking or post-baking that is, an acid is generated by thermal decomposition at a temperature of 80 ° C. to 250 ° C. If it is a compound, it will not specifically limit.
  • Examples of such compounds include hydrochloric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, octanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, trifluoromethane.
  • Sulfonic acid p-phenolsulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, mesitylenesulfonic acid, p-xylene-2-sulfonic acid, m-xylene-2-sulfonic acid, 4-ethylbenzenesulfonic acid, 1H, 1H, 2H, 2H -Sulfonic acids such as perfluorooctane sulfonic acid, perfluoro (2-ethoxyethane) sulfonic acid, pentafluoroethane sulfonic acid, nonafluorobutane-1-sulfonic acid, dodecylbenzene sulfonic acid, and hydrates and salts thereof.
  • Examples of the compound that generates an acid by heat include bis (tosyloxy) ethane, bis (tosyloxy) propane, bis (tosyloxy) butane, p-nitrobenzyl tosylate, o-nitrobenzyl tosylate, 1,2.3-phenylenetris (Methyl sulfonate), p-toluenesulfonic acid pyridinium salt, p-toluenesulfonic acid morphonium salt, p-toluenesulfonic acid ethyl ester, p-toluenesulfonic acid propyl ester, p-toluenesulfonic acid butyl ester, p-toluenesulfone Acid isobutyl ester, p-toluenesulfonic acid methyl ester, p-toluenesulfonic acid phenethyl ester,
  • the content of the component (C) in the thermosetting film-forming composition having photo-alignment ability of the present invention is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the component (A). .05 to 3 parts by mass, more preferably 0.1 to 1 part by mass.
  • the content of the component (C) is preferably 0.01 to 5 parts by mass or more, sufficient thermosetting and solvent resistance can be imparted, and high sensitivity to light irradiation can be imparted.
  • the amount is more than 5 parts by mass, the storage stability of the composition may decrease.
  • a sensitizer may be contained as the component (D).
  • This component (D) is effective in promoting the photodimerization reaction after formation of the thermosetting film of the present invention.
  • Component sensitizers include benzophenone, anthracene, anthraquinone, thioxanthone, and derivatives thereof, and nitrophenyl compounds. Of these, benzophenone derivatives and nitrophenyl compounds are preferred. Specific examples of preferred compounds include N, N-diethylaminobenzophenone, 2-nitrofluorene, 2-nitrofluorenone, 5-nitroacenaphthene, 4-nitrobiphenyl and the like. In particular, N, N-diethylaminobenzophenone which is a derivative of benzophenone is preferable.
  • sensitizers are not limited to those described above.
  • the sensitizers can be used alone or in combination of two or more compounds.
  • the use ratio of the sensitizer of the component (D) in the present invention is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). It is. If this ratio is too small, the effect as a sensitizer may not be sufficiently obtained. If it is too large, the transmittance may be lowered and the coating film may be roughened.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is mainly used in a solution state dissolved in a solvent.
  • the solvent used in that case is only required to be able to dissolve the component (A) and the component (B), and if necessary, the component (C), the component (D) and / or other additives described below, and the type and structure thereof. Is not particularly limited.
  • the solvent include, for example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • solvents can be used singly or in combination of two or more.
  • thermosetting film-forming composition having the photo-alignment property of the present invention is a silane coupling agent, a surfactant, a rheology adjusting agent, a pigment, a dye, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Storage stabilizers, antifoaming agents, antioxidants and the like can be contained.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention contains (A) an acrylic copolymer and (B) a crosslinking agent, and optionally generates (C) acid or thermal acid. It is a composition which can contain 1 or more types among an agent, the sensitizer of (D) component, and also other additives. Usually, they are used as a solution in which they are dissolved in a solvent.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is used as a solution.
  • the ratio of the solid content in the thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, but is 1 to 80% by mass. , Preferably 3 to 60% by mass, more preferably 5 to 40% by mass.
  • solid content means what remove
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is not particularly limited.
  • a preparation method for example, (A) component is dissolved in a solvent, and (B) component, and further (C) component and (D) component are mixed in this solution at a predetermined ratio to obtain a uniform solution.
  • a method in which other additives are further added and mixed as necessary.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention a solution of a specific copolymer obtained by a polymerization reaction in a solvent can be used as it is.
  • component (A) obtained by copolymerizing a monomer having a photodimerization site and a monomer having a thermally crosslinkable site
  • component (B) component component, (C) component, (D) Add ingredients to make a uniform solution.
  • a solvent may be further added for the purpose of adjusting the concentration.
  • the solvent used in the process of producing the specific copolymer and the solvent used for adjusting the concentration of the thermosetting film-forming composition having photo-alignment properties may be the same or different.
  • the prepared solution of the thermosetting film-forming composition having photo-alignment property is preferably used after being filtered using a filter having a pore diameter of about 0.2 ⁇ m.
  • thermosetting film, cured film and liquid crystal alignment layer The solution of the thermosetting film-forming composition having photo-alignment which is one embodiment of the present invention is coated with a substrate (for example, a silicon / silicon dioxide-coated substrate, a silicon nitride substrate, a metal such as aluminum, molybdenum, or chromium).
  • a substrate for example, a silicon / silicon dioxide-coated substrate, a silicon nitride substrate, a metal such as aluminum, molybdenum, or chromium.
  • Substrate, glass substrate, quartz substrate, ITO substrate, etc.) and film for example, resin film such as triacetyl cellulose film, polyester film, acrylic film), etc., spin coating, flow coating, roll coating, slit coating,
  • a coating film can be formed by coating by spin coating following the slit, ink jet coating, printing, etc., and then pre-drying (pre-baking) with a hot plate or oven. Then, a cured film is formed by heat-treating (post-baking) this coating film.
  • a heating temperature and a heating time appropriately selected from the range of a temperature of 70 ° C. to 160 ° C. and a time of 0.3 to 60 minutes are adopted.
  • the heating temperature and heating time are preferably 80 to 140 ° C. and 0.5 to 10 minutes.
  • the treatment is performed at a heating temperature selected from the range of 140 ° C. to 250 ° C. for 5 to 30 minutes when on a hot plate, and for 30 to 90 minutes when in an oven. The method is taken.
  • the film thickness of the cured film formed using the thermosetting composition having the photo-alignment property of the present invention is, for example, 0.1 to 30 ⁇ m, taking into account the step difference of the substrate to be used and optical and electrical properties. It can be selected appropriately.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention By curing the thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention under the above conditions, it is possible to sufficiently cover the step of the substrate and to have high transparency. A film can be formed.
  • thermosetting film having photoalignment formed in this manner can function as a liquid crystal material alignment layer, that is, a layer for aligning a compound having liquid crystallinity, by performing polarized UV irradiation.
  • a liquid crystal material alignment layer that is, a layer for aligning a compound having liquid crystallinity
  • polarized UV irradiation As a method of irradiating polarized UV, ultraviolet light having a wavelength of 150 to 450 nm is usually used, and irradiation is performed by irradiating linearly polarized light from a vertical or oblique direction at room temperature or in a heated state.
  • the liquid crystal alignment layer formed from the thermosetting film composition having photo-alignment property of the present invention has solvent resistance and heat resistance, after applying a retardation material on the liquid crystal alignment layer, the liquid crystal alignment layer By heating to the phase transition temperature, the phase difference material can be brought into a liquid crystal state and photocured to form a layer having optical anisotropy.
  • the retardation material for example, a liquid crystal monomer having a polymerizable group and a composition containing the same are used. And when the base material which forms a liquid crystal aligning layer is a film, it is useful as an optically anisotropic film.
  • Such retardation materials include those having orientation properties such as horizontal orientation, cholesteric orientation, vertical orientation, and hybrid orientation, and can be selectively used depending on the required retardation.
  • liquid crystal is injected between the substrates, and the liquid crystal A liquid crystal display element in which is aligned can also be obtained.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention can be suitably used for various optical anisotropic films and liquid crystal display elements.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property of the present invention is also useful as a material for forming a cured film such as a protective film and an insulating film in various displays such as a thin film transistor (TFT) type liquid crystal display element and an organic EL element.
  • TFT thin film transistor
  • it is also suitable as a material for forming an overcoat material for a color filter, an interlayer insulating film for a TFT type liquid crystal element, an insulating film for an organic EL element, and the like.
  • the number average molecular weight and weight average molecular weight of the acrylic copolymer obtained in accordance with the following synthesis examples were measured using a GPC apparatus (Shodex (registered trademark) columns KF803L and KF804L) manufactured by JASCO Corporation, and the elution solvent tetrahydrofuran was flowed at 1 ml. It was measured under the condition that the column was eluted at a rate of 40 minutes per minute (column temperature: 40 ° C.).
  • Mn number average molecular weight
  • Mw weight average molecular weight
  • Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 Each composition of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 was prepared with the composition shown in Table 1, and a cured film was formed from each composition, and evaluation of solvent resistance, heat resistance, transmittance, and orientation was performed. Was performed as follows.
  • a retardation material solution composed of a liquid crystal monomer was applied onto the substrate using a spin coater, and then prebaked on a hot plate at a temperature of 80 ° C. for 60 seconds to form a coating film having a thickness of 1.4 ⁇ m.
  • the substrate was irradiated with 1,000 mJ / cm 2 of ultraviolet light in a nitrogen atmosphere to cure the retardation material.
  • the exposure amount of polarized UV necessary to show the orientation was defined as the orientation sensitivity.
  • the exposure amount of polarized UV necessary to show orientation is at least 100 mJ / cm 2 or less.
  • the cured films formed from the compositions of Examples 1 to 6 had high heat resistance and transmittance (transparency), and were resistant to both CHN and NMP solvents. In addition, orientation was exhibited with a small exposure amount.
  • the cured films formed from the compositions of Comparative Examples 1 to 3 had low heat resistance and solvent resistance, and required an exposure amount 20 times or more that of the examples in order to exhibit orientation.
  • the cured film formed from the photo-alignable thermosetting film-forming composition of the present invention has good results in all of the properties of light transmittance, solvent resistance, heat resistance, and orientation. It was.
  • thermosetting film-forming composition having photo-alignment property is very useful as a material for an optically anisotropic film or a liquid crystal alignment layer of a liquid crystal display element.
  • a thin film transistor (TFT) type liquid crystal display element organic Materials for forming cured films such as protective films and insulating films in various displays such as EL elements, especially as materials for forming interlayer insulating films for TFT liquid crystal elements, overcoats for color filters, insulating films for organic EL elements, etc. Is also suitable.

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Abstract

【課題】硬化膜形成後には高い溶剤耐性、液晶配向性、耐熱性並びに高い透明性を示す材料を提供すること。 【解決手段】(A)成分である光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体、及び(B)成分である架橋剤及を含有する、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。

Description

光配向性を有する熱硬化膜形成組成物
 本発明は、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物及びそれから形成される硬化膜に関する。より詳しくは、本発明は、熱硬化膜において、高い透明性、液晶配向能、高い溶剤耐性並びに耐熱性を有するところの熱硬化膜形成組成物及びその熱硬化膜の適用に関するものである。本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、特に液晶ディスプレイにおける内蔵位相差層を形成するための重合性液晶配向機能を兼ね備えたカラーフィルタオーバーコート剤に好適である。
 一般に、液晶表示素子、有機EL(electroluminescent)素子、固体撮像素子などの光デバイスでは、素子表面が製造工程中に溶剤や熱にさらされるのを防ぐために保護膜が設けられる。この保護膜は、保護する基板との密着性が高く、且つ溶剤耐性が高い点だけでなく、耐熱性等の性能も優れていることが要求される。
 加えて、この様な保護膜を、カラー液晶表示装置や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの保護膜として使用する場合には、カラーフィルタを透過する光の透過率を維持するために、高い透明性を有する膜であることが必要とされる。
 一方、近年液晶ディスプレイのセル内に位相差材を導入することで低コスト化、軽量化が検討されており、このような位相差材としては重合性液晶溶液を塗布し配向させた後に、光硬化させた材料が一般に用いられている。この位相差材を配向させるためには下層膜がラビング処理又は偏光UV照射の後、配向性を有するところの材料である必要がある。そのためカラーフィルタのオーバーコート上に液晶配向層を成膜した後、位相差材が形成されている(図1(a)参照)。仮にこの液晶配向層とカラーフィルタのオーバーコートを兼ねる膜(図1(b)参照)を形成できれば、コストの低減、プロセス数の削減等大きな利点が得られることから、液晶配向層とオーバーコートを兼ねうる材料が強く望まれている。
 一般にカラーフィルタのオーバーコートには、透明性の高いアクリル樹脂が用いられる。そしてこのアクリル樹脂の溶解にはプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコール系溶媒、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル系溶媒、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン系溶媒がハンドリング性、塗布性の観点から広く用いられている。また斯かるアクリル樹脂は熱硬化又は光硬化させることにより耐熱性及び耐溶剤性を高める手法がとられている(特許文献1、2)。しかしながら従来の熱硬化性もしくは光硬化性のアクリル樹脂は適当な透明性及び溶剤耐性を有するものの、この種のアクリル樹脂からなるオーバーコートをラビング処理あるいは偏光UV照射しても十分な配向性を示すことはできなかった。
 一方、液晶配向層には溶剤可溶性ポリイミド又はポリアミック酸からなる材料が通常用いられている。これらの材料はポストベークにより完全にイミド化し、耐溶剤性が付与され、ラビング処理により十分な配向性を示すものになることが報告されている(特許文献3)。
 また、側鎖にシンナモイル基及びカルコン基等の光二量化部位を有するアクリル樹脂に偏光UV照射することにより十分な液晶配向性を示すことが報告されている(特許文献4)。
特開2000-103937号公報 特開2000-119472号公報 特開2005-037920号公報 特開平9-118717号公報
 しかしながら、特許文献3に記載の液晶配向層を、カラーフィルタのオーバーコート材として用いるには透明性が低いという問題があった。また、ポリイミド及びポリアミック酸はN-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン等の溶剤に可溶であるが、グリコール系溶剤、エステル系溶剤及びケトン系溶剤に対する溶解性が低く、そのような溶剤が用いられるオーバーコート作製ラインへの適用は難しい。
 また、光を照射して液晶配向性を付与する技術において、液晶配向層に通常の偏光UV露光量(例えば100mJ/cm2)を照射したのでは、光二量化反応率が低く十分に架橋されず、耐溶剤性及び耐熱性が低いものとなる。そのため、前記液晶配向層上に位相差材層を形成するために重合性液晶を塗布した際に、該液晶配向層が溶解し、十分な配向性を示すことは出来なかった。また、光二量化反応率を高くするために露光量を1J/cm以上に増大させると、重合性液晶の配向性は向上するが、露光時間が大変長くなるため実用的な方法とはいえない。さらに、従来の液晶配向層に用いられる材料は、架橋化部位として光二量化部位しか有しない材料であったため、架橋部位の数が全体として少なく、作られる液晶配向層は充分な耐熱性を持つものとはならない。そのため、位相差材の形成後に200℃以上で行われる表示素子の製造工程の際、液晶配向層が大きく収縮することも懸念される。
 本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その解決しようとする課題は、高い溶剤耐性、重合性液晶に対する優れた光配向能、十分な耐熱性、並びに高い透明性を示す硬化膜及びそれを形成するための光配光性を有する熱硬化膜形成組成物を提供することにある。また、本発明の解決しようとする課題は、硬化膜形成時において、カラーフィルタのオーバーコートの作製において適用可能なグリコール系溶剤、ケトン系溶剤又は乳酸エステル系溶剤に溶解できる光配光性を有する熱硬化膜形成組成物を提供することにある。
 本発明者は、上記の課題を解決するべく鋭意研究を行った結果、本発明を見出すに至った。
 すなわち、第1観点として、(A)成分である光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体と(B)成分である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に関する。
 第2観点として、(A)成分が、光二量化部位を有するモノマー及び熱架橋部位を有するモノマーを含むモノマーの重合反応により得られるアクリル共重合体である第1観点に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第3観点として、(A)成分の光二量化部位がシンナモイル基である第1観点又は第2観点に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第4観点として、(A)成分の熱架橋部位がヒドロキシ基である第1観点乃至第3観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第5観点として、(B)成分の架橋剤がメチロール基又はアルコキシメチロール基を有する架橋剤である第1観点乃至第4観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第6観点として、更に、(C)成分として酸又は熱酸発生剤を含有する、第1観点乃至第5観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第7観点として、更に、(D)成分として増感剤を含有する、第1観点乃至第6観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第8観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分を含有する、第1観点乃至第7観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第9の観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分、及び0.01乃至5質量部の(C)成分を含有する、第6観点又は第7観点に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第10の観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、0.1乃至20質量部の(D)成分を含有する、第7観点乃至第9観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。
 第11の観点として、第1観点乃至第10観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から形成される液晶配向層に関する。
 第12の観点として、第1の観点乃至第10の観点のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から形成される液晶配向層をその上の位相差層とともに備えた光デバイスに関する。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、高い透明性、高い溶剤耐性、高い耐熱性に加えて、光照射による液晶配向能(光配向性)を有する硬化膜を形成できるため、光配向性の液晶配向膜及びオーバーコートの形成材料として用いることができる。特に、ディスプレイのセル内に位相差材を形成するための重合性液晶を配向させる層とカラーフィルタのオーバーコート層との両者の特性を兼ね備える「重合性液晶配向層」を一度に形成することが可能となり、製造工程の簡略化及びプロセス数低減による低コスト化等を実現できる。
 さらに本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、グリコール系溶剤、ケトン系溶剤及び乳酸エステル系溶剤に可溶であることから、これら溶剤を主として使用するカラーフィルタのオーバーコート作製ラインに好適に使用できる。
従来技術により液晶配向膜を形成した液晶セル(a)と本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を用いて、配向性を有するカラーフィルタ(CF)オーバーコートを形成した液晶セル(b)とを対比して示すモデル図である。
 本発明は、前述の透明性、溶剤耐性、耐熱性に加えて、光照射による液晶配向能(光配向性)の性能向上を図った点に特徴がある。すなわち、本発明は(A)成分の光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体と(B)成分の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に関する。更には、(A)成分、(B)成分に加えて、(C)成分として酸又は熱酸発生剤、(D)成分として増感剤をも含有することのできる光配向性を有する熱硬化膜形成組成物に関する。ここで、光配向性を有する熱硬化膜とは、直線偏向光を照射することにより光学的異方性が誘起される、加熱により硬化した膜をいう。
 以下、各成分の詳細を説明する。
<(A)成分>
 (A)成分は光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体である。
 本発明において、アクリル共重合体としてはアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン等の不飽和二重結合を有するモノマーを重合して得られる共重合体が適用されうる。
 (A)成分の光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体(以下特定共重合体ともいう)は、斯かる構造を有するアクリル共重合体であればよく、アクリル共重合体を構成する高分子の主鎖の骨格及び側鎖の種類などについて特に限定されない。
 光二量化部位とは、光照射により二量体を形成する部位であり、その具体例としてはシンナモイル基、カルコン基、クマリン基、アントラセン基等が挙げられる。これらのうち可視光領域での高い透明性及び光二量化反応性を有するシンナモイル基が好ましい。より好ましいシンナモイル基の構造を下記式[1]又は式[2]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 上記式中、Xは水素原子、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基又はビフェニル基を表す。その際、フェニル基及びビフェニル基はハロゲン原子及びシアノ基のいずれかによって置換されていてもよい。Xは水素原子、シアノ基、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基またシクロヘキシル基を表す。その際、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、シクロヘキシル基は、共有結合、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もよい。
 熱架橋部位とは、加熱により架橋剤と結合する部位であり、その具体例としてはヒドロキシ基、カルボキシル基、グリシジル基が挙げられる。
 (A)成分のアクリル共重合体は、重量平均分子量が3,000乃至200,000であることが好ましく、4,000乃至150,000であることがより好ましく、5,000乃至100,000であることがさらになお好ましい。重量平均分子量が200,000を超えて過大なものであると、溶剤に対する溶解性が低下しハンドリング性が低下する場合があり、重量平均分子量が3,000未満で過小なものであると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性及び耐熱性が低下する場合がある。
 上述のように、(A)成分の側鎖に光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体の合成方法としては、光二量化部位を有するモノマーと、熱架橋部位を有するモノマーとを共重合する方法が簡便である。
 光二量化部位を有するモノマーとしては、例えば、シンナモイル基、カルコン基、クマリン基又はアントラセン基等を有するモノマーが挙げられる。これらのうち可視光領域での透明性及び光二量化反応性の良好なシンナモイル基を有するモノマーが特に好ましい。
 特に、上記式[1]又は式[2]で表される構造のシンナモイル基を有するモノマーがより好ましい。そのようなモノマーの具体例を、下記式[3]又は式[4]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 前記式中、Xは水素原子、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基又はビフェニル基を表す。その際、フェニル基及びビフェニル基はハロゲン原子及びシアノ基のいずれかによって置換されていてもよい。Xは水素原子、シアノ基、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基又はシクロヘキシル基を表す。その際、炭素原子数1乃至18のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基及びシクロヘキシル基は、共有結合、エーテル結合、エステル結合、アミド結合又は尿素結合を介して結合してもよい。X及びXはそれぞれ独立に単結合、炭素原子数1乃至20のアルキレン基、芳香族環基、又は、脂肪族環基を表す。ここで炭素原子数1乃至20のアルキレン基は分岐状でも直鎖状でもよい。X及びXは重合性基を表す。この重合性基の具体例としては、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、スチレン基、マレイミド基、アクリルアミド基及びメタクリルアミド基等が挙げられる。
 熱架橋部位を有するモノマーとしては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、カプロラクトン2-(アクリロイルオキシ)エチルエステル、カプロラクトン2-(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート、5-アクリロイルオキシ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン、5-メタクリロイルオキシ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン等のヒドロキシ基を有するモノマー、及び、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ル基を有するもモノマー、及び、ヒドロキシスチレン、N-(ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N-(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N-(ヒドロキシフェニル)マレイミド及び、N-(ヒドロキシフェニル)マレイミド等のフェノール性水酸基を有するモノマー、及び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が挙げられる。
 また、本発明においては、特定共重合体を得る際に、光二量化部位及び熱架橋部位(以下、特定官能基ともいう)を有するモノマーの他に、該モノマーと共重合可能な特定官能基を有さないモノマーを併用することができる。
 そのようなモノマーの具体例としては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリルアミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。
 以下、前記モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
 前記アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、グリシジルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、2-アミノエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルアクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルアクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
 前記メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、2-アミノメチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3-メトキシブチルメタクリレート、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、γ-ブチロラクトンメタクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルメタクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルメタクリレート、及び、8-エチル-8-トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。
 前記ビニル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アリルグリシジルエーテル、3-エテニル-7-オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、及び、1,7-オクタジエンモノエポキサイド等が挙げられる。
 前記スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
 前記マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、及びN-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
 特定重合体を得るために用いる各モノマーの使用量は、全モノマーの合計量に基づいて、25乃至90モル%の光二量化部位を有するモノマー、10乃至75モル%の熱架橋部位を有するモノマー、0乃至65モル%の特定官能基を有さないモノマーであることが好ましい。光二量化部位を有するモノマーの含有量が25モル%より少ないと、高感度かつ良好な液晶配向性を付与し難い。熱架橋部位を有するモノマーの含有量が10モル%よりも少ないと、充分な熱硬化性を付与し難く、高感度かつ良好な液晶配向性を維持し難い。
 本発明に用いる特定共重合体を得る方法は特に限定されないが、例えば、特定官能基を有するモノマーと所望により特定官能基を有さないモノマーと重合開始剤等とを共存させた溶剤中において、50乃至110℃の温度下で重合反応により得られる。その際、用いられる溶剤は、特定官能基を有するモノマー、所望により用いられる特定官能基を有さないモノマー及び重合開始剤等を溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、後述する<溶剤>に記載する。
 前記方法により得られる特定共重合体は、通常、溶剤に溶解した溶液の状態である。
 また、上記方法で得られた特定共重合体の溶液を、攪拌下のジエチルエーテルや水等に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後に、常圧又は減圧下で、常温乾燥又は加熱乾燥し、特定共重合体の粉体とすることができる。前記操作により、特定共重合体と共存する重合開始剤及び未反応のモノマーを除去することができ、その結果、精製した特定共重合体の粉体が得られる。一度の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶剤に再溶解させ、上記の操作を繰り返し行えば良い。
 本発明においては、特定共重合体は粉体形態で、あるいは精製した粉末を後述する溶剤に再溶解した溶液形態で用いてもよい。
 また、本発明においては、(A)成分の特定共重合体は、複数種の特定共重合体の混合物であってもよい。
<(B)成分>
 本発明の(B)成分は、(A)成分である特定共重合体の熱架橋部位と結合する架橋剤である。架橋剤としては、エポキシ化合物、メチロール化合物、及びイソシアナート化合物等の化合物が挙げられるが、好ましくはメチロール化合物である。
 メチロール化合物の具体例としては、アルコキシメチル化グリコールウリル、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン及びアルコキシメチル化メラミン等の化合物が挙げられる。
 アルコキシメチル化グリコールウリルの具体例としては、例えば、1,3,4,6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(ヒドロキシメチル)グリコールウリル、1,3-ビス(ヒドロキシメチル)尿素、1,1,3,3-テトラキス(ブトキシメチル)尿素、1,1,3,3-テトラキス(メトキシメチル)尿素、1,3-ビス(ヒドロキシメチル)-4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリノン、及び1,3-ビス(メトキシメチル)-4,5-ジメトキシ-2-イミダゾリノン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製グリコールウリル化合物(商品名サイメル1170、パウダーリンク1174)等の化合物、メチル化尿素樹脂(商品名UFR65)、ブチル化尿素樹脂(商品名UFR300、U-VAN10S60、U-VAN10R、U-VAN11HV)、大日本インキ化学工業(株)製尿素/ホルムアルデヒド系樹脂(高縮合型、商品名ベッカミンJ-300S、ベッカミンP-955、ベッカミンN)等が挙げられる。
 アルコキシメチル化ベンゾグアナミンの具体例としてはテトラメトキシメチルベンゾグアナミン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製(商品名サイメル1123)、(株)三和ケミカル製(商品名ニカラックBX-4000、ニカラックBX-37、ニカラックBL-60、ニカラックBX-55H)等が挙げられる。
 アルコキシメチル化メラミンの具体例としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン等が挙げられる。市販品として、三井サイテック(株)製メトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル350)、ブトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名マイコート506、マイコート508)、三和ケミカル製メトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名ニカラックMW-30、ニカラックMW-22、ニカラックMW-11、ニカラックMS-001、ニカラックMX-002、ニカラックMX-730、ニカラックMX-750、ニカラックMX-035)、ブトキシメチルタイプメラミン化合物(商品名ニカラックMX-45、ニカラックMX-410、ニカラックMX-302)等が挙げられる。
 また、このようなアミノ基の水素原子がメチロール基又はアルコキシメチル基で置換されたメラミン化合物、尿素化合物、グリコールウリル化合物及びベンゾグアナミン化合物を縮合させて得られる化合物であってもよい。例えば、米国特許第6323310号に記載されているメラミン化合物及びベンゾグアナミン化合物から製造される高分子量の化合物が挙げられる。前記メラミン化合物の市販品としては商品名サイメル303(三井サイテック(株)製)等が挙げられ、前記ベンゾグアナミン化合物の市販品としては商品名サイメル1123(三井サイテック(株)製)等が挙げられる。
 さらに、(B)成分としては、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド、N-メトキシメチルメタクリルアミド、N-エトキシメチルアクリルアミド、N-ブトキシメチルメタクリルアミド等のヒドロキシメチル基又はアルコキシメチル基で置換されたアクリルアミド化合物又はメタクリルアミド化合物を使用して製造されるポリマーも用いることができる。
 そのようなポリマーとしては、例えば、ポリ(N-ブトキシメチルアクリルアミド)、N-ブトキシメチルアクリルアミドとスチレンとの共重合体、N-ヒドロキシメチルメタクリルアミドとメチルメタクリレートとの共重合体、N-エトキシメチルメタクリルアミドとベンジルメタクリレートとの共重合体、及びN-ブトキシメチルアクリルアミドとベンジルメタクリレートと2-ヒドロキシプロピルメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。このようなポリマーの重量平均分子量は、1,000から500,000であり、好ましくは、2,000から200,000であり、より好ましくは3,000から150,000であり、更に好ましくは3,000から50,000である。
 これらの架橋剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物における(B)成分の架橋剤の含有量は、(A)成分の特定共重合体100質量部に基づいて1乃至40質量部であることが好ましく、より好ましくは5乃至30質量部である。含有量が過小である場合には、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から得られる硬化膜の溶剤耐性及び耐熱性が低下し、光配向時の感度が低下する。他方、含有量が過大である場合には光配向性及び保存安定性が低下することがある。
<(C)成分>
 本発明においては(C)成分として酸又は熱酸発生剤を含有しても良い。この(C)成分は、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の熱硬化反応を促進させることにおいて有効である。
 (C)成分としては、スルホン酸基含有化合物、塩酸又はその塩、及びプリベーク又はポストベーク時に熱分解して酸を発生する化合物、すなわち温度80℃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。そのような化合物としては例えば、塩酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、カンファスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p-フェノールスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸、メシチレンスルホン酸、p-キシレン-2-スルホン酸、m-キシレン-2-スルホン酸、4-エチルベンゼンスルホン酸、1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクタンスルホン酸、パーフルオロ(2-エトキシエタン)スルホン酸、ペンタフルオロエタンスルホン酸、ノナフルオロブタン-1-スルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸又はその水和物や塩等が挙げられる。熱により酸を発生する化合物としては例えばビス(トシルオキシ)エタン、ビス(トシルオキシ)プロパン、ビス(トシルオキシ)ブタン、p-ニトロベンジルトシレート、o-ニトロベンジルトシレート、1,2.3-フェニレントリス(メチルスルホネート)、p-トルエンスルホン酸ピリジニウム塩、p-トルエンスルホン酸モルフォニウム塩、p-トルエンスルホン酸エチルエステル、p-トルエンスルホン酸プロピルエステル、p-トルエンスルホン酸ブチルエステル、p-トルエンスルホン酸イソブチルエステル、p-トルエンスルホン酸メチルエステル、p-トルエンスルホン酸フェネチルエステル、シアノメチルp-トルエンスルホネート、2,2,2-トリフルオロエチルp-トルエンスルホネート、2-ヒドロキシブチルp-トシレート、N-エチル-4-トルエンスルホンアミド、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
等が挙げられる。
 本発明の光配向能を有する熱硬化膜形成組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分の100質量部に対して、好ましくは0.01乃至5質量部、より好ましくは0.05乃至3質量部、更に好ましくは0.1乃至1質量部である。(C)成分の含有量を0.01質量部以上とすることで、充分な熱硬化性及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。しかし、5質量部より多い時、組成物の保存安定性が低下する場合がある。
<(D)成分>
 本発明においては(D)成分として増感剤を含有しても良い。この(D)成分は、本発明の熱硬化膜形成後の光二量化反応を促進することにおいて有効である。
 (D)成分の増感剤としてはベンゾフェノン、アントラセン、アントラキノン、チオキサントン等及びその誘導体、及びニトロフェニル化合物等が挙げられる。これらのうち、ベンゾフェノン誘導体及びニトロフェニル化合物が好ましい。好ましい化合物の具体例としてN,N-ジエチルアミノベンゾフェノン、2-ニトロフルオレン、2-ニトロフルオレノン、5-ニトロアセナフテン、4-ニトロビフェニル等があげられる。特に、ベンゾフェノンの誘導体であるN,N-ジエチルアミノベンゾフェノンが好ましい。
 これらの増感剤は上記のものに限定されるものではない。また、増感剤は単独で又は2種以上の化合物を組み合わせて併用することが可能である。
 本発明における(D)成分の増感剤の使用割合は、(A)成分の100質量部に対して0.1乃至20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2乃至10質量部である。この割合が過小である場合には、増感剤としての効果を充分に得られない場合があり、過大である場合には透過率の低下及び塗膜の荒れが生じることがある。
<溶剤>
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、主として溶剤に溶解した溶液状態で用いられる。その際に使用する溶剤は、(A)成分及び(B)成分、必要に応じて(C)成分、(D)成分及び/又は、後述するその他添加剤を溶解できればよく、その種類及び構造などは特に限定されるものでない。
 溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ブタノン、3-メチル-2-ペンタノン、2-ペンタノン、2-ヘプタノン、γ―ブチロラクトン、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、及びN-メチルピロリドン等が挙げられる。
  これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上の組合せで使用することができる。これら溶剤のうち、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチルはカラーフィルタのオーバーコートの作製ラインで適用可能であり、成膜性が良好で、安全性が高いためより好ましい。
<その他添加剤>
 更に、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、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。
<光配向性を有する熱硬化膜形成組成物>
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、(A)成分のアクリル共重合体と(B)成分の架橋剤とを含有し、所望により(C)成分の酸又は熱酸発生剤、(D)成分の増感剤、更にその他添加剤のうち一種以上を含有することができる組成物である。そして、通常は、それらが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膜形成組成物の好ましい例は、以下のとおりである。
 [1]:(A)成分100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分を含有する光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
 [2]:(A)成分100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分、溶剤を含有する光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
 [3]:(A)成分100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分、0.01乃至5質量部の(C)成分、0.1乃至20質量部の(D)成分、溶剤を含有する光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を溶液として用いる場合の配合割合、調製方法等を以下に詳述する。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物における固形分の割合は、各成分が均一に溶剤に溶解している限り、特に限定されるものではないが、1乃至80質量%であり、好ましくは3乃至60質量%であり、より好ましくは5乃至40質量%である。ここで、固形分とは、光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の全成分から溶剤を除いたものをいう。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の調製方法は、特に限定されない。調製法としては、例えば、(A)成分を溶剤に溶解し、この溶液に(B)成分、さらには(C)成分、(D)成分を所定の割合で混合し、均一な溶液とする方法、或いは、この調製法の適当な段階において、必要に応じてその他添加剤を更に添加して混合する方法が挙げられる。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の調製においては、溶剤中の重合反応によって得られる特定共重合体の溶液をそのまま使用することができる。この場合、光二量化部位を有するモノマーと熱架橋性部位を有するモノマーとを共重合させて得られる(A)成分の溶液に、前記と同様に(B)成分、(C)成分、(D)成分などを入れて均一な溶液とする。この際に、濃度調整を目的としてさらに溶剤を追加投入してもよい。このとき、特定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膜形成組成物の濃度調整に用いられる溶剤とは同一であってもよく、また異なってもよい。
 而して、調製された光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の溶液は、孔径が0.2μm程度のフィルタなどを用いて濾過した後、使用することが好ましい。
<塗膜、硬化膜及び液晶配向層>
 本発明の一態様である光配向性を有する熱硬化膜形成組成物の溶液を基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、金属、例えば、アルミニウム、モリブデン、クロムなどが被覆された基板、ガラス基板、石英基板、ITO基板等)やフィルム(例えば、トリアセチルセルロースフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム等の樹脂フィルム)等の上に、回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布、印刷などによって塗布し、その後、ホットプレート又はオーブン等で予備乾燥(プリベーク)することにより、塗膜を形成することができる。その後、この塗膜を加熱処理(ポストベーク)することにより、硬化膜が形成される。
 プリベークの条件としては、例えば、温度70℃乃至160℃、時間0.3乃至60分間の範囲の中から適宜選択された加熱温度及び加熱時間が採用される。加熱温度及び加熱時間は、好ましくは80℃乃至140℃、0.5乃至10分間である。
 ポストベークとしては、例えば、温度140℃乃至250℃の範囲の中から選択された加熱温度にて、ホットプレート上の場合には5乃至30分間、オーブン中の場合には30乃至90分間処理するという方法が採られる。
 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る硬化膜の膜厚は、例えば0.1乃至30μmであり、使用する基板の段差や光学的、電気的性質を考慮し適宜選択することができる。
 上記のような条件のもとで、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物を硬化させることにより、基盤の段差を十分にカバーすることが可能であり、高透明性を有する硬化膜を形成することができる。
 このようにして形成した光配向性を有する熱硬化膜は偏光UV照射を行うことで液晶材配向層、即ち、液晶性を有する化合物を配向させる層として機能させることができる。
 偏光UVの照射方法としては、通常150-450nmの波長の紫外光が用いられ、室温又は加熱した状態で垂直又は斜め方向から直線偏光を照射することによって行われる。
 本発明の光配向性を有する熱硬化膜組成物から形成された液晶配向層は耐溶剤性及び耐熱性を有しているため、液晶配向層上に、位相差材料を塗布した後、液晶の相転移温度まで加熱することで位相差材料を液晶状態とし、それを光硬化させ、光学異方性を有する層を形成することができる。
 位相差材料としては、例えば、重合性基を有する液晶モノマー及びそれを含有する組成物等が用いられる。そして、液晶配向層を形成する基材がフィルムである場合には、光学異方性フィルムとして有用である。このような位相差材料は水平配向、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、それぞれ必要とされる位相差に応じて使い分けることができる。
 また、上記のようにして形成された液晶配向層を有する2枚の基板を、スペーサーを介して液晶配向層が向かい合うように張り合わせた後、それらの基板の間に、液晶を注入して、液晶が配向した液晶表示素子とすることもできる。
 そのため、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、各種光学異方性フィルム、液晶表示素子に好適に用いることができる。
 また、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子、有機EL素子等の各種ディスプレイにおける保護膜、絶縁膜等の硬化膜を形成する材料としても有用であり、特に、カラーフィルタのオーバーコート材、TFT型液晶素子の層間絶縁膜、有機EL素子の絶縁膜等を形成する材料としても好適である。
 以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。
[実施例で用いる略記号]
 以下の実施例で用いる略記号の意味は、次のとおりである。
<アクリル共重合体原料>
CIN: 4-(6-メタクリルオキシヘキシル-1-オキシ)ケイヒ酸メチルエステル
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
AIBN:α、α’-アゾビスイソブチロニトリル
<架橋剤>
HMM:ヘキサメトキシメチルメラミン
TMGU:1,3,4,6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル
<酸又は熱酸発生剤>
PTSA:p-トルエンスルホン酸1水和物
PPTS:p-トルエンスルホン酸ピリジニウム塩
<増感剤>
DEAB:N,N’-ジエチルアミノベンゾフェノン
<溶剤>
CHN:シクロヘキサノン
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
 以下の合成例に従い得られたアクリル共重合体の数平均分子量及び重量平均分子量は、日本分光(株)製GPC装置(Shodex(登録商標)カラムKF803L及びKF804L)を用い、溶出溶媒テトラヒドロフランを流量1ml/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定した。なお、下記の数平均分子量(以下、Mnと称す。)及び重量平均分子量(以下、Mwと称す。)は、ポリスチレン換算値にて表した。
<合成例1>
 CIN 42.0g、HEMA 18.0g、重合触媒としてAIBN 1.3gをCHN 166.8gに溶解し、80℃にて20時間反応させることにより特定共重合体溶液(固形分濃度27質量%)を得た(P1)。得られた特定共重合体のMnは8,500、Mwは16,500であった。
<合成例2>
 CIN 8.2g、HEMA 3.5g、重合触媒としてAIBN 0.2gをCHN32.0gに溶解し、70℃にて20時間反応させることにより特定共重合体溶液(固形分濃度27質量%)を得た(P2)。得られた特定共重合体のMnは18,800、Mwは44,500であった。
<合成例3>
 CIN 42.0g、HEMA 18.0g、重合触媒としてAIBN 1.4gをPGME 166.8gに溶解し90℃にて20時間反応させることにより特定共重合体溶液(固形分濃度27質量%)を得た(P3)。得られたアクリル共重合体のMnは4,800、Mwは8,900であった。
<合成例4>
 CIN 42.0g、MMA 18.0g、重合触媒としてAIBN 1.3gをCHN 166.8gに溶解し80℃にて20時間反応させることによりアクリル共重合体溶液(固形分濃度27質量%)を得た(P4)。得られたアクリル共重合体のMnは8,900、Mwは18,300であった。
<実施例1乃至6及び比較例1乃至3>
 表1に示す組成にて実施例1乃至6及び比較例1乃至3の各組成物を調製し、それぞれの組成物から硬化膜を形成し、溶剤耐性、耐熱性、透過率並びに配向性の評価を下記のとおり行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[溶剤耐性の評価]
 実施例1乃至実施例6並びに比較例1乃至比較例3の各組成物をシリコンウェハにスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚1.1μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い、膜厚1.0μmの硬化膜を形成した。
 この硬化膜をCHN又はNMP中に60秒間浸漬させた後、それぞれ温度100℃にて60秒間乾燥し、膜厚を測定した。CHN又はNMP浸漬後に膜厚の変化がないものを○、浸漬後に膜厚の減少が見られたものを×とした。
[光透過率(透明性)の評価]
 実施例1乃至実施例6並びに比較例1乃至比較例3の各組成物を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.0μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い硬化膜を形成した。
 この硬化膜を紫外線可視分光光度計((株)島津製作所製SHIMADZU UV-2550型番)を用いて波長430nm時の透過率を測定した。
[配向感度の評価]
 実施例1乃至実施例6並びに比較例1乃至比較例3の各組成物をITO基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.1μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製F20を用いて測定した。この膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い硬化膜を形成した。
 この硬化膜に313nmの直線偏光を垂直に照射した。この基板上に液晶モノマーからなる位相差材料溶液をスピンコーターを用いて塗布した後、温度80℃で60秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.4μmの塗膜を形成した。この基板に窒素雰囲気下で1,000mJ/cmの紫外線を照射して位相差材料を硬化させた。ここで配向性を示すのに必要な偏光UVの露光量を配向感度とした。なお、配向性を有する硬化膜と認められるには、少なくとも配向性を示すのに必要な偏光UVの露光量が100mJ/cm2以下の性能を有するものであることが望まれる。
[耐熱性の評価]
 実施例1乃至実施例6並びに比較例1乃至比較例3の各組成物をシリコンウェハにスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚1.1μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分熱風循環式オーブン中でポストベークを行い膜厚1.0μmの硬化膜を形成した。この硬化膜に313nmの直線偏光を垂直に照射した。この硬化膜をさらに温度230℃で3時間熱風循環式オーブン中で焼成し、ポストベーク後からの残膜率を測定した。
[評価の結果]
 以上の評価を行った結果を、次の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 実施例1乃至6の各組成物から形成した硬化膜は、耐熱性、透過率(透明性)が高く、CHN、NMPのいずれの溶剤に対しても耐性がみられた。またいずれも少ない露光量で配向性を示した。
 一方、比較例1乃至比較例3の各組成物から形成した硬化膜は耐熱性、溶剤耐性が低く、配向性を示すためには実施例の20倍以上の露光量を必要とした。
 以上のように、本発明の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から形成された硬化膜は、光透過性、溶剤耐性、耐熱性、及び配向性のいずれの性能も良好な結果が得られた。
 本発明による光配向性を有する熱硬化膜形成組成物は、光学異方性フィルムや液晶表示素子の液晶配向層の材料として非常に有用であり、更に、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子、有機EL素子等の各種ディスプレイにおける保護膜、絶縁膜等の硬化膜を形成する材料、特に、TFT型液晶素子の層間絶縁膜、カラーフィルタのオーバーコート、有機EL素子の絶縁膜等を形成する材料としても好適である。

Claims (12)

  1. (A)成分である光二量化部位及び熱架橋部位を有するアクリル共重合体と(B)成分である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。
  2. (A)成分が、光二量化部位を有するモノマー及び熱架橋部位を有するモノマーを含むモノマーの重合反応により得られるアクリル共重合体である請求項1に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  3. (A)成分の光二量化部位がシンナモイル基である請求項1又は請求項2に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  4. (A)成分の熱架橋部位がヒドロキシ基である請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  5. (B)成分の架橋剤がメチロール基またはアルコキシメチロール基を有する架橋剤である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  6. 更に、(C)成分として酸または熱酸発生剤を含有する、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  7. 更に、(D)成分として増感剤を含有する、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  8. (A)成分の100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分を含有する、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  9. (A)成分の100質量部に基づいて、1乃至40質量部の(B)成分と0.01乃至5質量部の(C)成分を含有する、請求項6又は請求項7に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  10. (A)成分の100質量部に基づいて、0.1乃至20質量部の(D)成分を含有する、請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物。
  11. 請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から形成される液晶配向層。
  12. 請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の光配向性を有する熱硬化膜形成組成物から形成される液晶配向層をその上の位相差層とともに備えた光デバイス。
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