形成具有光取向性的热固化膜的组合物的制作方法

专利名称：形成具有光取向性的热固化膜的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及形成具有光取向性的热固化膜的组合物以及由该组合物形成的固化膜。更详细而言，本发明涉及在热固化膜中，形成具有高透明性、液晶取向能力、高耐溶剂性和耐热性的热固化膜的组合物及该热固化膜的应用。本发明的形成具有光取向性的热固化膜的组合物特别适合于用于形成3D显示器中使用的图案化相位差板、液晶显示器中的内置相位差层的兼备聚合性液晶取向功能的滤色器外涂剂。
背景技术：
一般而言,在液晶显示元件、有机EL(electroluminescent)元件、固体摄像元件等光学器件中，为了防止元件表面在制造工序中暴露于溶剂、热而设置有保护膜。要求该保护膜不仅与所保护的基板的附着性高，并且耐溶剂性高，而且耐热性等性能也优异。此外，在将这样的保护膜作为彩色液晶显示装置、固体摄像元件中所用的滤色器的保护膜使用的情况下，为了维持透过滤色器的光的透射率，需要具有高透明性的膜。另一方面，近年来研究了通过在液晶显示器的单元内导入相位差材来低成本化、轻量化，作为这样的相位差材，一般使用涂布聚合性液晶溶液使其取向后进行光固化的材料。为了使该相位差材取向，下层膜需要为摩擦处理或偏光UV照射后具有取向性的材料。因此在滤色器的外涂层上成膜液晶取向层后，形成相位差材(参照图I (a))。假设可以形成兼作该液晶取向层和滤色器的外涂层的膜(参照图1(b))，则可获得成本的降低、工艺数的减少等大的优点，因此强烈期望可兼作液晶取向层和外涂层的材料。一般而言，在滤色器的外涂层中使用透明性高的丙烯酸系树脂。而且在该丙烯酸系树脂的溶解时，从操作性、涂布性的观点出发，广泛使用丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯等二醇系溶剂、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯系溶剂、环己酮、甲基戊基酮等酮系溶剂。此外可采用通过使该丙烯酸系树脂热固化或光固化来提高耐热性和耐溶剂性的方法(专 利文献1、2)。然而，以往的热固化性或光固化性的丙烯酸系树脂虽然具有适当的透明性和耐溶剂性，但即使将由这种丙烯酸系树脂形成的外涂层进行摩擦处理或偏光UV照射，也不能显示充分的取向性。另一方面，液晶取向层中通常使用由溶剂可溶性聚酰亚胺或聚酰胺酸形成的材料。报告了这些材料通过后烘烤而完全酰亚胺化，赋予耐溶剂性，通过摩擦处理而显示充分的取向性(专利文献3)。此外，报告了通过对侧链具有肉桂酰基和查耳酮基等光二聚化部位的丙烯酸系树脂进行偏光UV照射而显示充分的液晶取向性(专利文献4)。此外，报告了含有具有通过热而交联的结构的聚合性成分的液晶取向剂(专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000 - 103937号公报
专利文献2 :日本特开2000 - 119472号公报专利文献3 :日本特开2005 - 037920号公报专利文献4 :日本特开平9 — 118717号公报专利文献5 :日本特开2003 - 222868号公报

发明内容
发明所要解决的课题然而，专利文献3所记载的液晶取向层有作为滤色器的外涂材使用时透明性低这样的问题。此外，聚酰亚胺和聚酰胺酸虽然可溶于N—甲基吡咯烷酮、Y —丁内酯等溶剂中，但对二醇系溶剂、酯系溶剂和酮系溶剂的溶解性低，难以适用于使用这样的溶剂的外涂
层生产线。专利文献4所记载的技术中，如果偏光照射时的光二聚化反应率低，则在聚合性液晶涂布时发生混合而变得取向不良，因此需要相当大的曝光量。专利文献5所记载的技术中，虽然添加了几％的环氧系交联剂，但其是用于使液晶的倾斜稳定性提高的物质，在聚合物中没有与环氧基进行反应的部位。因此，在使用聚合性液晶的情况下，仍然是如果偏光照射时的光二聚化反应率低，则在聚合性液晶涂布时发生混合而变得取向不良，因此需要相当大的曝光量。此外，在照射光而赋予液晶取向性的技术中，在对液晶取向层照射通常的偏光UV曝光量(例如100mJ/cm2)时，光二聚化反应率低，不能充分地交联，耐溶剂性和耐热性低。因此，为了在上述液晶取向层上形成相位差材层而涂布聚合性液晶时，该液晶取向层溶解，不能显示充分的取向性。此外，如果为了提高光二聚化反应率而使曝光量增大至lj/cm2以上，则虽然聚合性液晶的取向性提高，但曝光时间变得非常长，因此不能说是实用的方法。此外，由于以往的液晶取向层中所使用的材料是仅具有光二聚化部位作为交联化部位的材料，因此交联部位数整体上少，所制成的液晶取向层不具有充分的耐热性。因此，在相位差材的形成后在200°C以上进行的显示元件的制造工序时，液晶取向层还有可能大幅收缩。另一方面,作为3D显不器的方式之一，圆偏光眼镜方式已被实用化。该方式中在液晶显示器的面板上粘贴有图案化相位差板，但该图案化相位差板一般通过将由聚合性液晶形成的相位差材料进行光学图案形成来制作。聚合性液晶的光学图案形成可以通过对光取向膜照射偏光方向交替不同的偏光来进行。图案化相位差板的制造工序中，该偏光曝光工序花费时间，因此为了提高生产性而需要提高光取向膜的取向灵敏度。此外，近年来研究了通过将图案化相位差板从以往的玻璃基板变为在TAC(三乙酰纤维素，以下称为TAC。)膜等便宜的膜上形成，利用卷对卷生产来进行成本削减。然而，以往的光取向膜的溶解性低，TAC膜对所用的溶剂不具有耐性，因此迄今为止没有可以直接涂布在TAC膜上的光取向材料。本发明是基于上述情形而提出的，其所要解决的课题是提供固化膜形成后显示高耐溶剂性、对于聚合性液晶的优异的光取向能力、充分的耐热性和高透明性，而且在固化膜形成时可以溶解于滤色器的外涂层的制作中能够适用的二醇系溶剂、酮系溶剂或乳酸酯系溶剂中的材料。用于解决课题的方法
技术领域：
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果完成了本发明。S卩，作为第I观点，涉及一种形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其含有作为(A)成分的具有光取向性基团和羟基的化合物；作为(B)成分的具有羟基和/或羧基的聚合物；以及作为(C)成分的交联剂。作为第2观点，涉及第I观点所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述
(A)成分的光取向性基团为进行光二聚化或光异构化的结构的官能团。作为第3观点，涉及第I观点或第2观点所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(A)成分的光取向性基团为肉桂酰基。作为第4观点，涉及第I观点或第2观点所述的形成具有光取向性的热固化膜的 组合物，所述(A)成分的光取向性基团为偶氮苯结构的基团。作为第5观点，涉及第I观点 第4观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为具有碳原子数2 5的烷基酯基和碳原子数2 5的羟基烷基酯基中的至少一者、以及羧基和酚性羟基中的至少一者的丙烯酸系聚合物。作为第6观点，涉及第I观点 第4观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为通过单体的聚合反应而得到的丙烯酸系共聚物，所述单体包含具有碳原子数2 5的烷基酯基的单体和具有碳原子数2 5的羟基烷基酯基的单体中的至少一者；以及具有羧基的单体和具有酚性羟基的单体中的至少一者。作为第7观点，涉及第I观点 第4观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为苯酚酚醛清漆树脂。作为第8观点，涉及第I观点 第4观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为环糊精或其衍生物。作为第9观点，涉及第I观点 第4观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为具有羧基的聚酯树脂。作为第10观点，涉及第I观点 第9观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，作为所述(C)成分的交联剂为具有羟甲基或烷氧基羟甲基的交联剂。作为第11观点，涉及第I观点 第10观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其还含有酸或热产酸剂作为(D)成分。作为第12观点，涉及第I观点 第11观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其还含有增感剂作为(E)成分。作为第13观点，涉及第I观点 第12观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述㈧成分与所述⑶成分的比率以质量比计为5:95 60:40。作为第14观点，涉及第I观点 第13观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述(A)成分和所述(B)成分的合计量100质量份，含有10 100质量份的所述(C)成分。作为第15观点，涉及第11观点 第14观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述(A)成分和所述(B)成分的合计量100质量份，含有O. 01 10质量份的所述(D)成分。作为第16观点，涉及第12观点 第15观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述(A)成分和所述(B)成分的合计量100质量份，含有O. I 20质量份的所述(E)成分。作 为第17观点，涉及第I观点 第16观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其特征在于，还含有二醇系溶剂或二醇酯系溶剂作为溶解所述成分
(A)、所述成分(B)和所述成分(C)的溶剂。作为第18观点，涉及一种液晶取向层，其是由第I观点 第17观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物形成的。作为第19观点，涉及一种光学器件，其具备使用第I观点 第17观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物而得到的相位差层。作为第20观点，涉及一种图案化相位差板，其是由第I观点 第17观点的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物形成的。发明的效果本发明的形成具有光取向性的热固化膜的组合物可以形成除了具有高透明性、高耐溶剂性、高耐热性以外，还具有由光照射产生的液晶取向能力(光取向性)的固化膜，因此可以作为光取向性的液晶取向膜和外涂层的形成材料使用。特别是，能够一次形成兼备使用于在显示器的单元内形成相位差材的聚合性液晶取向的层与滤色器的外涂层的层两者的特性的“聚合性液晶取向层”，可以通过制造工序的简化和工艺数减少来实现低成本化
坐寸ο此外本发明的形成具有光取向性的热固化膜的组合物可溶于二醇系溶剂、酮系溶剂和乳酸酯系溶剂中，因此可以适合用于主要使用这些溶剂的滤色器的外涂层生产线。


图I为将通过现有技术而形成了液晶取向膜的液晶单元(a)、与使用本发明的形成具有光取向性的热固化膜的组合物而形成了具有取向性的滤色器(CF)外涂层的液晶单元(b)进行对比显示的示意图。
具体实施例方式本发明中，除了上述透明性、耐溶剂性、耐热性以外，在实现由光照射产生的液晶取向能力(光取向性)的性能提高方面具有特征。即，本发明涉及一种形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其含有作为(A)成分的具有光取向性基团和羟基的化合物；作为(B)成分的具有羟基和/或羧基的聚合物；以及作为(C)成分的交联剂。此外，涉及一种形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其除了含有㈧成分、⑶成分、(C)成分以外，还可以含有作为(D)成分的酸或热产酸剂、作为(E)成分的增感剂。这里，所谓具有光取向性的热固化膜，是指通过照射直线偏转光而诱发光学各向异性的、通过加热而固化了的膜。以下，说明各成分的详情。<⑷成分〉(A)成分为具有光取向性基团和羟基的化合物。在本发明中，所谓光取向性基团，是指进行光二聚化或光异构化的结构部位的官能团。所谓进行光二聚化的结构部位，是指通过光照射而形成二聚体的结构部位，作为其具体例，可举出肉桂酰基、查耳酮基、香豆素基、蒽基等。其中优选为在可见光区域具有高透明性和光二聚化反应性的肉桂酰基。此外，所谓进行光异构化的结构部位，是指通过光照射而在顺式体和反式体中变化的结构部位，作为其具体例，可举出包含偶氮苯结构、芪结构等的部位。其中从反应性高出发优选为偶氮苯结构。具有光取向性基团和羟基的化合物由下述式表示。
权利要求
1.一种形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其含有作为(A)成分的具有光取向性基团和羟基的化合物；作为⑶成分的具有羟基和/或羧基的聚合物；以及作为(C)成分的交联剂。
2.根据权利要求I所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述㈧成分的光取向性基团为进行光二聚化或光异构化的结构的官能团。
3.根据权利要求I或2所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(A)成分的光取向性基团为肉桂酰基。
4.根据权利要求I或2所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(A)成分的光取向性基团为偶氮苯结构的基团。
5.根据权利要求I 4的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为具有碳原子数2 5的烷基酯基和碳原子数2 5的羟基烷基酯基中的至少一者、以及羧基和酚性羟基中的至少一者的丙烯酸系聚合物。
6.根据权利要求I 4的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为通过单体的聚合反应而得到的丙烯酸系共聚物，所述单体包含具有碳原子数2 5的烷基酯基的单体和具有碳原子数2 5的羟基烷基酯基的单体中的至少一者；以及具有羧基的单体和具有酚性羟基的单体中的至少一者。
7.根据权利要求I 4的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为苯酚酚醛清漆树脂。
8.根据权利要求I 4的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为环糊精或其衍生物。
9.根据权利要求I 4的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述(B)成分为具有羧基的聚酯树脂。
10.根据权利要求I 9的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，作为所述(C)成分的交联剂为具有羟甲基或烷氧基羟甲基的交联剂。
11.根据权利要求I 10的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其还含有酸或热产酸剂作为(D)成分。
12.根据权利要求I 11的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其还含有增感剂作为(E)成分。
13.根据权利要求I 12的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，所述㈧成分与所述⑶成分的比率以质量比计为5:95 60:40。
14.根据权利要求I 13的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述㈧成分和所述⑶成分的合计量100质量份，含有10 100质量份的所述(C)成分。
15.根据权利要求11 14的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述(A)成分和所述(B)成分的合计量100质量份，含有O. 01 10质量份的所述(D)成分。
16.根据权利要求12 15的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，基于所述(A)成分和所述(B)成分的合计量100质量份，含有O. I 20质量份的所述(E)成分。
17.根据权利要求I 16的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其特征在于，还含有二醇系溶剂或二醇酯系溶剂作为溶解所述成分(A)、所述成分(B)和所述成分(C)的溶剂。
18.—种液晶取向层,其是由权利要求I 17的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物形成的。
19.一种光学器件，其具备使用权利要求I 17的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物而得到的相位差层。
20.一种图案化相位差板，其是由权利要求I 17的任一项所述的形成具有光取向性的热固化膜的组合物形成的。
全文摘要
本发明的课题是提供固化膜形成后显示高耐溶剂性、液晶取向性、耐热性和高透明性的材料。作为解决本发明课题的方法是一种形成具有光取向性的热固化膜的组合物，其含有作为(A)成分的具有光取向性基团和羟基的化合物；作为(B)成分的具有羟基和/或羧基的聚合物；以及作为(C)成分的交联剂。
文档编号G02B5/30GK102834453SQ20118001774
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月8日
发明者畑中真, 近藤光正 申请人:日产化学工业株式会社