TWI242039B - Composition for liquid crystal film formation, optically anisotropic film and process for producing them - Google Patents
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Description
1242039 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於液晶膜形成用組成物、光學異向性膜、 、等之製造方法、及液晶顯示裝置。 【先前技術】 光子異向性膜’可單獨或與其他的膜組合而廣泛地使 用作為相位差膜、視角補償膜、色補償膜、橢圓偏光膜。 例如,作為液晶顯示裝置之用以擴大視角之視角補償膜, 係廣泛地使用由支持基材膜、於該膜上使棒狀的向列型液 曰曰化合物作向列混成配向所構成的光學異向性膜。此處, 所明之向列混成配向,係向列型液晶化合物分子作向列配 向且向列型液晶化合物分子之指向(direct〇r)與膜表面所 夾的角度為自膜的下面往上面(空氣界面方向)徐徐地增大 之配向形態。 /此等向列混成配向的液晶膜,係於垂直配向性基材上 i成光配向膜在其上塗布垂直配向性的棒狀向列型聚合 性液晶化合物’將其加熱使其成為向列混成配向之後,以 光照射使光聚合性向列配向性液晶組成物硬化而使向列混 成配向固定化,藉此而製作(專利文獻1、2及3)。又,對 沒有配向膜之支持基材上,泠右見古杜〜k # 何上耋滞具有特定的構造之向列型 液晶材料溶液,於加埶齡條 π 士 ^ … 、、 …、乾恳之冋牯,於該條件下使其成為 向列混成配向,或於加埶齡燁赖# 、 後更進一步進行加熱進行向 列混成配向處理之後,以氺昭私杰 、 後以九照射使先聚合性向列配向性液 晶組成物硬化而使向列、、日士、;^ A m — 门歹吧成配向固定化,藉此而製作(專利 1242039 文獻4)。 專利文獻1 專利文獻2 專利文獻3 專利文獻4 【發明内容】 曰本專利特開2002-214610號公報 曰本專利特開2000-98134號公報 曰本專利特開2003-251643號公報 曰本專利特開2001-55573號公報 '、、、、而’於專利文獻1之場合,為進行向列混成配向, 必須在基材表面使用較昂貴的特別配向膜,以使液晶分子 產生比較大的預傾(pre,角,致材料成本增力口,而且,益 法省略繁雜的配向膜形成作#,是其問題。又,由同樣的 液晶組成物’依使用目的,亦須尋求可分別進行水平配向、 混成配向或垂直(homeotr〇pic)配&簡便的方法。 以完成 本七月之目的在於解決上述之習知的技術之課題,對 原本為水平配向傾向之液晶冑,不須使用特別的配向膜, 可用簡便的方法進行混成配向或垂直(h㈣⑽卿⑷配向。 〃本發明人等發現,藉由對聚合性液晶化合物配合以燒 氧基矽烷化合物之水解物所得之液晶組成物,不須使用特 別的配向膜,可得到混成配向之液晶膜,1,藉由此等燒 氧基矽烷化合物之水解物的配合量與水解程度之調整,可 分別作成垂直配向、水平配向、混成配向。本發明於焉得 I” 办丄、 丁 ^亦即,本發明提供一種含有聚合性液晶化合物、與烷 乳基矽烷化合物之水解物的光學異向性膜形成用液晶組成 物又’本發明提供液晶膜形成用組成物之製造方法, l242〇39 製造上述液晶膜形成用組成物者,其係對烧氧基秒 夭/物進仃水解處理得到其水解物,再將得到之水解物 :口至聚合性液晶化合物中均—地混合;&先使絲基石夕 =°物與聚合性液晶化合物均-地混合,於該混合物中 對燒氧基我化合物進行水解處理。 盘、、再者,本發明提供一種光學異向性膜,其係由基材膜、 ,、、μ膜(以上述液晶膜形成用組成物塗布於基材膜上,藉 由硬化處理形成)所構成者;該液晶膜的固定化之配向為向 豆:向又*本發明提供上述光學異向性膜之製造方法, 其係在基材膜上以液晶膜形成用組成物塗布,使聚合性液 a物進行向列配向,於維持該配向形態之下進行硬化 處里藉此形成液晶膜;及在剝離性膜上以液晶膜形成用 組成物塗布’I聚合性液晶化合物進行向列配向,於維持 忒配向形態之下進行硬化處理,藉此形成液晶膜,使該液 晶膜用黏著劑或接著劑轉印至基材膜上而作成光學異向性 膜0 再者’本發明提供一種液晶顯示裝置,其係於液晶面 板的至少一面上具備有上述之光學異向性膜者。 (發明之效果) 本發明之液晶膜形成用組成物,由於係於聚合性液晶 化合物中添加有烷氧基矽烷化合物之水解物,故不須使用 特 t配向膜即可在通常的液晶基材上賦予混合液晶配 向 又’藉由烧氧基石夕烧化合物之水解物的配合量與水解 的私度之調整,不僅可賦予混成配向、亦可賦予垂直 1242039 (h〇meotropic)配向或水平配向。又得到之 U 吳向Η替 於作為相位差膜、視角擴大膜、色補償膜等甚有用。、 【實施方式】 ° 本發明之液晶膜形成用組成物,含有聚合性 物、與烧氡基秒烧化合物之水解物。 Β ,作為烧氧基繼合物,可使用具有2個或 個為佳)的烷氧基(例如,對無機表面有親和性之甲氧美、 氧幻之錢化合物之市售錢偶合劑。此處,所謂:石^ 偶合劑,係由有機物與矽所構成之化合物,於分子中具心 反應性不同之2種類的取代基者,即具有對無:材料:: 和性或反應性的官能基者。 〃 作為此等官能基,可舉出:乙烯基、環氧基 丙烯氧基、氫硫基、齒原子。此處’乙烯基可與矽原子土直 接鍵合’亦可隔著苯擇基或烧撐基而鍵合。於環氧基、(甲 基)丙浠氧基、氫硫基、㈣子之場合,可隔著院基^而鍵 合0 作為本發明中可使用之烧氧基石夕院化合物的具體例, 可舉出:乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3_ 環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3_環氧丙氧基丙基甲基二乙 氧基石夕烧、3·環氧丙氧基丙基三乙氧基石夕燒、2_(3,4_環氧環 己基)乙基三甲氧基錢、3·甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧 基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、%甲基丙烯氧 基丙基曱基:乙氧基料、3_甲基丙稀氧基丙基三乙氧基石夕 烧、3-丙稀氧基丙基三甲氧基石夕烧、3_丙晞氧基丙基曱基二 1242039 f氧基矽烷、3-氯丙基丙基三甲氧基矽烷、3·氫硫基丙基子 基二甲氧基石夕炫、3_氫硫基丙基三乙氧基石夕燒等。 於本發明中,係使用炫氧基石夕貌化合物之水解物’其 理由在於,若不使用水解物則混成配向或垂直(h_otropic) 配向無法實現之故。此處,院氧基石夕燒化合物之水解物的 主成份為聚合度2〜25(而以5〜15為佳)之石夕氧烧寡聚物。 烷乳基石夕院化合物之水解物,於以過量的水進行水解 之場合’纟會自水解物分離,而無法得到均—的液晶膜, 於以過少的水進行水解之場合,則無法對液晶膜達成混成 配向或垂直(h〇meotropic)配向。因而,本發明中,於燒氧基 樹合物中之院氧基的數目為d個(即2或3個)的場合, 使1莫耳烧氧基石夕烧化合物以〇.ld〜20d莫耳(更佳為 〇.8d〜1.5d莫耳)的水進行水解所得者為佳。 為本I月中使用之聚合性液晶化合物,較佳者可使 〃、有k 口 f生基〔例如,(甲基)丙烯醯基(丙烯醯基盥甲美 丙稀酿基的總稱)、乙職、稀丙基、環氧基、鄰苯I甲i 亞月女基、肉桂醯基等〕之垂直配向性的公知之碟型聚合性 液曰曰化口物或棒狀之層列型(smectic)聚合性液晶化合物,可 使用例如’含有可對聯苯衍生物、苯甲酸苯酯衍生物、寅 (:1=η)何生物、三苯并苯衍生物、三聚郎(trux_)衍生物
寻之分子構造中賦予垂直配向性的基(例如,於末端有龐大 的取代基之芳香施其 士 E #夭a方香私基、有長鏈烷基之芳香族基、有氟原子 之方“矢基)之光硬化型之聚合性液晶化合物。作為特佳之 聚合性液晶化合物,可舉出前述之專利讀4(曰本專利特 1242039 開咖-55573號公報)之段落_〜_中所揭示之 及⑺、專利文獻2(日本專利特開2__98134冑公報)之p 二:’:右中所揭示之通式(3)〜(9)的化合物之現合物。又 紅者為,含有至少2種之化合物,其中至少ι種為 ⑴〜(9)表示之化合物所成之聚合性液晶化合物。此處,通 式⑺之化合物,其本身為垂直配向性之棒狀的層列型聚合 性^化合物’另―方面’以通式⑴表示之化合物,其^ 獨% ’通常雖不顯示液晶性’惟,與式(2)併用作成為混合 物的場合,混合物全體會顯示液晶性。
CN 〇 /-/ CH2C — C〇
⑴ 0〜CCH ⑵ (於通式⑴及⑺中,Rl、RiR3表示分別獨立的氮 片土 ’ X表示選自由氫、氣、演、峨、碳數卜4的燒美、 乳基、氰基及腈基所構成的群中之—;a、b : 獨立之2〜12的整數。) 1242039 CH=CHCOO(CH2)x〇
CH = CHCOO(CH2)
⑷ CH = CHCOO(CH ) 2 2 x
COO
⑹
CH(CH)
R ⑼ (於通式(3)〜(9)中,F為1,4-苯撐或1,4-環己撐基;Rg 為以鹵素、氰基、或聚合性末端基取代亦可之碳數1〜12的 經鹵化亦可之烷基或烷氧基;L1及L2為分別獨立之氫原 子、氟原子、氣原子或氰基,或為碳數1〜7之經鹵化亦可 的烧基、烧氧基或烧醯基;X及y表示分別獨立的1〜12之 整數。) 11 1242039 作為式(1)〜(9)之具體的化合物,可舉出專利文獻3(曰 本專利特開2003-25 1643號公報)的段落0074〜0076中所記 載之下述之式(10)〜(13)的化合物等。 CH = CHCOO(CH2)6
coo
do)
CH = CHCOO(CHX
〇ch3 CH^ (11) CH = CHCOO(CH2)6〇 o coo qcq-<^~^〇(ch2)6〇cqch=ch2 (12) CH = CHCOO(CH2)e
coo
CN (13) 本發明之液晶膜形成用組成物中之烷氧基矽烷化合物 之水解物的含有量,若過少則無法得到發明之效果,若過 多則成膜性會降低,故於液晶膜形成用組成物中以0.1〜40 重量%為佳,而以0.5〜30重量%為更佳。 本發明之液晶膜形成用組成物中,在不損及本發明之 效果的範圍内,可配合入能與聚合性液晶化合物共聚合之 非液晶性之聚合性化合物,通常為40重量%以下,而以30 重量%以下為佳,尤以20重量%以下為更佳。作為此等聚 合性化合物,可列舉例如:對多元醇與單鹽基酸或多鹽基 酸之聚酯預聚物以(甲基)丙烯酸反應得到之聚酯(甲基)丙烯 12 1242039 酸醋;多元醇基與有2個異氰酸酯基之化合物反應之後, 再使其與(曱基)丙烯酸反應得到之聚氨酯(甲基)丙烯酸酯; 雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧 才子月曰 夕緩酉义夕細水甘油S旨、多醇多縮水甘油醚、脂肪酸 或脂ί哀型環氧樹脂、胺環氧樹脂、三苯酚曱烷型環氧樹脂、 一私基苯型環氧樹脂等之環氧樹脂與(甲基)丙烯酸反應得 到之環氧(曱基)丙烯酸酯等之光聚合性化合物或組成物,及 具有丙烯酸基或(甲基)丙烯酸基之光聚合性化合物。 又’本發明之液晶膜形成用組成物中,於需要時可適 當地添加光反應起始劑。作為光反應起始劑,可列舉例如: 苯偶酿(又名:聯苯醯)、苯醯醚、苯醯異丁醚、苯醯異丙醚、 一笨甲’、苯醯苯甲酸、苯醯苯甲酸甲酯、4_苯醯_4,_甲基 二苯硫_、苄基甲基縮酮、二甲基氨基甲基苯甲酸酯、2_ 正丁氧基乙基-4-二甲基氨基甲基苯甲酸酯、對二甲基氨基 苯甲酸異戊酯、3,3,-二甲基-4-曱氧基二苯甲酮、甲基苯醯 基甲酸酯、2-甲基-1(4-曱基硫)苯基—2-嗎咐基丙烷、_卜酮、 2_苄基2_二曱基氨基嗎啉基苯基)_丁烷酮、1-(4_十 二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1_羥基環己基苯基 酮、2-羥基-2-甲基_1_苯基丙烷_丨_酮、1-(4_異丙基苯基)_2_ 羥基甲基丙烷-1_酮、L氯硫雜憩酮、2,心二乙基硫雜憩 酮、2,私二異丙基硫雜憩酮、2,扣二甲基硫雜憩酮、異丙基 石μ 4憩酮、1-氯_4-丙氧基硫雜憩酮等,惟,並非限定於此 等。 光反應起始劑之添加量,對聚合性液晶化合物丨〇〇重 13 1242039 里知通常為〇·〇12〇*旦々、_ α 0, 20重里伤,而以ο.1〜10重量份為佳,尤 以〇·5〜5重量份為更佳。 勹住尤
▲本發明之液晶膜形成用組成物中,於不損及 效果的範圍内亦可添加入增感劑。 X 又’本發明之液晶膜形成用組成物中,於需要時亦可 配5以有機溶劑。葬由击 ^ a由使用有機浴劑’可簡便地進行液晶 馭形成用組成物之塗布膜的 舉出::己炫、環-、苯、曱苯二= 7:基本、四氫化萘等之烴類;甲氧基笨、a二甲氧基苯、 =二醇二甲峻等之峻類;丙嗣、甲基乙基甲嗣、甲基異 :甲嗣、環己_、環戊嗣、2,4_戊院二明等之酮類;醋酸 二、乙二醇單甲喊醋酸醋、丙二醇單甲喊醋酸醋、丙二 甲子:乙基醚醋酸S旨、7 -丁内酯等之醋類;2-毗咯烷酮、N_ T基-2-口比咯燒酮、-甲苴 么、 一曱基甲醯胺、二甲基乙醯胺等之醯胺 、二〜丨’虱仿、-氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙 =、三氯乙稀、四氯乙烯、氯苯、鄰二氯苯等之函素系溶 ㈣:特丁醇、雙丙_、甘油、甘油乙酸醋、乙二醇、三 _^醇:己二醇、乙二醇單甲喊、甲基溶纖素、丁基溶纖 Ί之醇類’齡、對氯盼等之苯紛類等,可由此等之甲就 ^材膜等之耐溶劑性等考慮而作選擇。此等溶劑,可作為 早獨冷劑使用’亦可混合2種以上作為混合溶劑使用。於 旦X月+作$液晶膜形成用·组成物中之有機溶劑的使用 里’依聚合性液晶卜人t 9化合物之溶解度與液晶膜之膜厚而異, 隹通系且為1〜60重量°/〇,而以3〜4〇重量%的範圍為佳。 14 1242039 又,於液晶膜形成用組成物中,為提高塗布性,可於 不損及本發明之效果的範圍内適當地加入界面活性劑等。 作為界面活性劑,可列舉例^J : _㈣、四㈣鹽、烧基 胺氧化物、聚胺衍生物等之陽離子系界面活性劑;聚氧乙 烯-聚氧丙烯縮合物、一級或二級醇乙氧基化合物、烷基酚 乙氧基化合物、聚乙二醇及其醋、月桂酸納、月桂硫酸按、 月桂硫酸胺類、烷基取代之芳香族磺酸鹽、烷基磷酸鹽、 脂肪族或芳香族磺酸曱醛縮合物等之陰離子系界面活性 劑;月桂醯胺丙基甜菜鹼、月桂氨基醋酸甜菜鹼等之兩性 系界面活性劑;聚乙二醇脂肪酸酯類;聚氧乙烯烷基胺等 之非離子系界面活性劑、全氟院基續酸鹽、全氟烧基叛酸 鹽、全鼠烷基環氧乙烷加成物、全氟烷基三甲基銨鹽、含 有:氟烷基及親水性基之寡聚物、含有全氟烷基及親油基 之寡聚物、纟有全氟烧基之氨基甲酸醋等氟化系界面活性 劑等。 此等界面活性劑之添加量,依界面活性劑的種類、液 曰曰膜形成用組成物之構成成分的組成比、溶劑的種類、基 材:的種類等而異,對聚合性液晶化合物以重量比例計, 通常宜為ioPpm〜10%的範圍,㈣1〇〇ppm〜5%為佳尤以 〇 · 1〜1 %為更佳。 本發明之液晶膜形成用組成物可如下製造,對烷氧基 …5物進行水解處理得到其水解物,再將得到之水解 物/ j、、加至聚合性液晶化合物中均-地混合;或者先使烷氧 基錢化合物與聚合性液晶化合物均一地混合,於:二 15 1242039 :對坑氧基石夕院化合物進行水解處理而製造。此處,水 所使用之水量’如前述所說明般,於烷氧基矽烷化合 之院氧基的數目為㈠固的場合,係以對烧氧基石夕烧化 :勿1莫耳為o.ld〜2.〇d莫耳為佳,而以〇8〜i5d莫耳為更 佳。 又,於水解之時所使用的水中,由於含有少量的酸(例 酉曰馼0·01〜2%的程度)可加速水解速度,故為較佳。又, =水解溫度若太低,則水解速度會過慢,不符實用,若太 高則會氣化,故以30〜8〇t為佳。水解時間通常為〇 5〜24 小時。 將上述所說明之本發明之液晶膜形成用組成物,塗布 於基材膜上,藉由硬化處理可得到液晶膜,得到之基材膜/ 液aa膜之積層體,即為該液晶膜之液晶配向經固定為向列 水平配向(而以向列混成配向或向列垂直(h〇me〇tr〇pic)配向 為佳)之光學異向性膜。向列混成配向、向列垂直 (homeotropic)配向或向列水平配向之製作之製作,可藉由對 添加之烷氧基矽烷化合物之水解物的配合量與水解的程度 進行調整以及基材膜的材質之選擇而施行。例如,若增加 烧氧基石夕烧化合物之水解物的配合量,可由水平配向往混 成配向或垂直(homeotropic)配向轉變。又,隨著加水程度之 提高,亦可由水平配向往混成配向或垂直(homeotropic)配向 轉變。作為基材膜,藉由使用皂化之三乙醯基纖維素膜、 附有硬塗膜(例如,丙烯酸樹脂)之三乙醯基纖維素膜、玻璃 基材,可由水平配向往垂直(homeotropic)配向轉變。 16 1242039 又,於光學異向性膜上,為保護表面之目的,亦可光 學異向性膜上形成具有光學等向性之硬化性丙烯酸樹脂 系、硬化性環氧樹脂系,或黏合上具有光學等向性之保護 膜。 作為基材膜’可使用在其表面上形成有液晶膜形成用 組成物的塗布膜者,例如可使用:聚醯亞胺、聚醯胺醯亞 胺、聚醯胺、聚鱗醯亞胺、聚_醚_、聚賴、聚明硫 (P〇lyket〇ne sulfide)、聚醚碾 '降冰片烯系共聚樹脂(例如, 阿通膜JSR公司製)、環稀煙聚合物(例如,杰歐尼克斯膜, 曰本杰翁公司製)、聚楓、聚苯硫醚、聚苯醚、聚對苯二甲 酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘酸乙二醇酯、 聚乙醛、聚碳酸酯、聚烯丙酯、丙烯酸樹脂、完全皂化聚 乙稀醇、部分皂化聚乙烯醇、聚丙稀、纖維素、未皂化三 乙酸基纖維素(以下,三乙醯基纖維素亦稱為TAC)、完全或 邛刀皂化TAC ’環氧樹脂、盼駿樹脂等之塑膠膜。此等塑 膠膜’可為單軸延伸膜、亦可為二軸延伸膜。又,此等塑 膠膜’亦可施有親水化處理或疏水化處理等。又,塑膠膜 亦可為積層膜。塑膠膜亦可用表面有隙裂狀的溝之鋁、鐵、 銅等之金屬基材,或表面經蝕刻加工成隙裂狀的鹼玻璃、 石朋石夕玻璃、燧石玻璃等的玻璃基材等來代替。本發明中所 使用的基材膜中可含有此等金屬基材、玻璃基材。 於使聚合性液晶化合物作水平配向或混成配向之場 合’以在此等基材膜的表面施以摩擦處理為佳。此處,摩 擦處理可對基材膜直接施行,亦可在基材膜上先設置配向 17 1242039 膜’再對該配向膜施以摩擦處理。作為6 一 仆馮配向臈材料,可例 示如:聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯醇等。作 α句厚擦處理方 法,可採用公知的摩擦方法,較佳者可舉出:通常之將由 雷榮、棉、聚醯胺等之材料所構成的摩擦布捲附於金屬_ 等,於與基材膜或配向膜接觸之狀態下使輥旋轉、移動= 方法;使輥固定之狀態下使基材膜移動之方法等。又, 於基材膜之種類,亦可用在其表面斜向蒸鍍之氧二膜: 為配向膜使用。 於使聚合性液晶化合物作垂直(h〇me〇tr〇pi勾配向的場 口並非疋要對上述之基材膜的表面進行摩擦處理,無 關乎摩擦之有無,可同樣地得到均一的垂直(h〇me〇tr〇pi^ 配向效果。 、本發明之光學異向性膜之製造,基本上,可藉由將前 述之液晶膜形成用組成物塗布於基材膜上,使該塗膜中的 聚合性液晶化合物配向,於維持其配向形態(以向列混成配 向形態或向列垂直(h〇me〇tr〇pic)配向形態為佳)之下進行硬 化處理形成液晶膜而製造。以下,就本發明之光學異向性 膜之製造方法更詳細地加以說明。 百先’在基材上塗布液晶膜形成用組成物。此塗布, 可藉由例如,旋轉塗布法、報塗布法、印刷法、浸潰提上 法、簾幕塗布法(模塗法)等之公知的塗布方法施行。 然後’將液晶膜形成用組成物之塗布膜藉由通常的方 法乾餘。此乾燥之時,使塗布膜之聚合性液晶化合物作向 歹酉己向。查@ 祀踩條件並無特別限定,只須選擇於塗布層不流 18 1242039 動、不流下的狀態下可脾古 、 …下了將有機溶劑除去的條件即可。 然後’對經向列配向之液θ ^ ^ 日日膜形成用組成物的塗布膜 進-硬化處理,使液晶配向固定化形成液晶布二 得到在基材膜上形成有液晶膜之光學異向性膜。精此可 液晶膜形成用組成物之經向列配向之塗布膜 理,可藉由對塗布膜進行電 处 皮照射而轭仃。硬化處理中 所用之電磁波的波長並無特別限定,可由電子線、紫外線、 卜線(熱線)專之中適當地選擇。又,有 里、知射時溫度、照射環境氣氛、照射時間等 膜形成用組成物之配合成分等而適宜地決定。 “ 又作為在基材膜上形成液晶膜以製造光學異向性膜 的方法可舉出:在剝離性臈上塗布液晶膜形成用 使聚合性液晶化合物進行向列配向,藉由在維持 該配向形態之下進行硬化處理形成液晶膜,將該液晶膜以 ,者劑或接著劑轉印到基材臈上之方法。此處,作為黏著 ^ ’以具有光學等向性為佳’較佳者可使用:丙稀酸系黏 者劑、石夕酮系黏著劑、聚醋酸乙婦系黏著劑、乙稀_醋酸乙 稀系黏著劑。其中尤以使用丙稀酸系黏著劑為佳。又,作 為接㈣’以具有光學等向性為佳’可使用熱硬化型接著 J、光硬化型接著劑、電子線硬化型接著劑之接著劑。其 :尤以使用以丙烯酸單體、募聚物為主成份的光硬化型接 著劑或電子線硬化型接著劑、環氧樹脂系之光硬化型接著 劑或電子線硬化型接著劑為佳。 本發明之光學異向性膜,可利用於光學用途,其中尤 19 1242039 以固定為向列混成配向之光學異向性膜,可作為扭轉向列 塑液晶顯示裝置(以下,稱為ΤΝ-LCD)之視角補償膜使用, 又’與配置於各種LCD之偏光板組合,亦可適於作為橢圓 偏光膜使用。因而,藉由使本發明之光學異向性膜設置於 公知的液晶面板之至少一面,可構成例如,視角得到擴大 之液晶顯示裝置。此等液晶顯示裝置之更具體的構成例示 如圖1作為芩考。此液晶顯示裝置具有於公知的液晶面板工 的兩面設置作為視角補償膜之光學異向性膜2,並更進一步 設置公知之相位差板3、偏光板4之構造。並具有於液晶面 板1的背面側設置有公知的背光構件5,於表面側則設置有 公知的硬塗層6之構造。 以下,就本發明藉由實施例具體地加以說明。 [實施例] (實施例1)(三烷氧基矽烷化合物之水解物的添加量之 影響) (基材膜之調) 對黏貼於玻璃板上之表1的基材膜之一面以摩擦用雷 縈(R-20,吉川化工製)依一方向作摩擦處理。 PVA(聚乙烯醇)配 以使乾燥厚度成為 又,於本實施例及下述之實施例中 向膜,係使用以PVA粉末之5%水溶液 0.1〜0.8/zm之方式塗布於基材膜上,於9(rc下乾燥1〇分鐘 所得者。X,PI(聚醯亞胺)配向膜,係使用以5%之聚酿亞 胺溶液以使乾燥厚度成為〇」〜〇.“ m之方式塗布於玻璃基 材上,於200°C下乾燥10分鐘所得者。 20 1242039 L梦烧偶合劑的水解物 對具有丙烯氧基之二曱氧基石夕燒系偶合劑(3_丙稀氧基 丙基—甲氧基石夕烧)(KBM_51()3,信越化學工業公司製)】莫 耳此口以水4.5莫耳(1重量%醋酸),於6(Γ(:下授拌2小時, 得到作為石夕燒偶合劑的水解物之透明溶液。將此溶液,以 凝膠渗透色譜法分析之下,得知含有聚合度2〜25(即2〜25 聚物)之聚矽烷醇寡聚物98%。此外,亦含有單體2%。 【液晶膜形成用組成物之調臂) 將向列型聚合性液晶化合物(含有2〇重量%的4_(6-丙 烯氧基己氧基)苯甲酸之4_氰苯基酯(式(丨3)之化合 物))(RMM34、德國默克公司製)1〇〇重量份、光聚合性起始 劑(2_甲基小(4_曱基苯硫基)_2_嗎咐基丙烷小綱)(伊爾加秋 9〇7,汽巴特用化學品公司製份及丙二醇單甲醚醋酸酯 200重$份混合,對該混合物,以表丨的配合量混合入矽烷 偶合劑之水解物,得到液晶膜形成用組成物。 性膜之f作、 對基材膜之摩擦處理面,以液晶膜形成用組成物,以 1 00RPΜ下1 〇秒繼以6 §〇Rpμ下3 〇秒進行旋轉塗布,於5 5 C之恆溫乾燥機中放置乾燥丨〇分鐘。然後,對液晶膜形成 用組成物之塗布膜,於室溫下用高壓水銀燈,以365nm的 紫外線’以照度8〇mw/cm2、照射量i〇〇〇mj/cm2進行照射, 使其硬化,藉此,得到光學異向性膜。 評價 對得到之光學異向性膜,就液晶膜之液晶配向狀態藉 21 1242039 由目視法與相位差測定法進行評價。又,有關垂直 (homeotropic)配向、混成配向、或水平(h〇m〇geni〇us)配向 之確認方法說明如下: _垂直(homeotroDic)配向之砗μ (目視法) 將垂直配向之液晶膜試樣於正交尼科耳(cr〇ss nic〇1)排 列之2片偏光板之間,以與偏光板光學軸成45。的角度挾持 住’自正面與使膜傾斜的狀態下進行觀察。於自正面觀察 之努a由於液晶膜試樣無相位之延遲(retardation),故未 能觀祭到光之透過。另一方面,於使膜左右或上下傾斜的 狀態下觀察之場合,由於液晶膜發生左右或上下之相同程 度的相位之延遲,故可觀察到左右或上下同程度的透過光。 (相位差值測定法) 以大塚電子公司製光學測定器(RETS-1 100),於一邊改 、交液晶膜的角度之下進行測定,可觀察得知:測定光的角 度為垂直之場合,顯示出延遲為〇nm(於55〇nm)附近,隨著 測定光^之偏離正面的角度變大,延遲之值會左右對稱地增 大(ί…、圖2依於測定角之延遲值之典型變化圖)。 己向之確訪、 (目視法) 使混成配向之液晶膜試樣於正交尼科耳排列之2片偏 光板之間,以與偏光板光學轴成45。的角度挾持住,對液晶 膜表面,自垂直的角度往左右改變觀看的角度,由於延遲 值會左右不對稱地改變,故可看到左右非對稱的透過光。 22 1242039 (相位差值測定法) 以大塚電子公司製光學測定器(RETS-1100),於一邊改 、又液晶膜的角度之下進行測定,可觀察到延遲值係左右不 對%地改變(芩照圖2「依於測定角之延遲值之典型變化圖 丞平配向之破jg、 (目視法) 使水平(homogenious)配向之液晶膜試樣於正交尼科耳 排列之2片偏光板之間,以與偏光板光學軸成45。的角度挾 持住,自正面與使膜傾斜的狀態下觀察。於自正面觀察之 φ %合,由於液晶膜試樣有相位之延遲,故可觀察到光之透 ^另方面於使液晶膜左右傾斜的狀態下觀察之場合, 由於液晶膜之延遲值會左右同程度地減小,故可左右同程 度地觀察到透過光之變化(降低)。 (相位差值測定法) 以大塚電子公司製光學測定器(RETS-1100),於一邊改 艾液日日膜的角度之下進行測定,可觀察到測定光為垂直的 場合之延遲值係左纟的角度對稱地降低至最纟限度(參㈣ « 2依於測疋角之延遲值之典型變化圖」。 23 1242039 [表1] 基材膜或配向膜 三甲氧基矽烷系偶合劑的水解物之添加比例(重量%) 0 1 2.5 5 8 10 20 30 未皂化TAC基材膜*1 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 混成 混成+ 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 稍有斑點 均一 均一 不均一 均一 均一 均一 皂化TAC基材膜*2 液晶配 向狀態 水平 水平 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 玻璃基材*3 液晶配 向狀態 水平 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 附HC之TAC基材膜*4 液晶配 向狀態 水平 +參差 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 不均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 完全皂化PVA配向膜*5 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 混成 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 部分皂化PVA配向膜*6 液晶配 向狀態 水平 水平 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 羧酸改質PVA配向膜*7 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 混成+ 垂直 垂直 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 不均一 均一 均一 均一 均一 聚醯亞胺配向膜*8 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 混成 混成 混成 混成 混成 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 聚醯亞胺配向膜*9 液晶配 向狀態 混成 混成 混成 混成 混成 混成 混成 混成 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 均一 表1註: *1 : T80UZ,富士照相軟片公司製,無配向膜 *2 : 富士照相軟片公司製之T80UZ經皂化之TAC膜 (皂化條件:於60°C之2N-KOH水溶液中浸潰5分鐘,以 0.5N-HC1水溶液中和,再以蒸餾水水洗),無配向膜 *3 : 載玻片(slide glass),松波硝子工業公司製,無配 24 1242039 向膜 *4 : KTAC80-HC,日本製紙公司製,無配向膜 HC(硬塗層) *5: TAC基材膜(T80UZ,富士照相軟片公司製,無配 向膜) PVA配向膜(ΝΗ-18,日本合成化學公司製,皂化率99%) *6: TAC基材膜(T80UZ’富士照相軟片公司製,無配 向膜) PVA配向膜(GM-14,日本合成化學公司製,皂化率 88%) *7: TAC基材膜(T80UZ,富士照相軟片公司製,無配 向膜) PVA配向膜(Τ-330Η,日本合成化學公司製,皂化率 99%) * 8 ·玻璃基材(載玻片,松波硝子工業公司製) 聚醯亞胺(ΡΙ)配向膜(AL_l〇54PI歐普特瑪,JSR製;5 重量%之聚醯胺酸溶液,乾燥條件·· 80°C下1〇分鐘,再於 200°C下60分鐘) *9 :玻璃基材(載玻片,松波硝子工業公司製) 水酿亞月女(PI)配向膜(PIA-5580-01A,基索公司製;5重 責%之5k S篮胺酸 >谷液’乾燦條件:8 0 C下1 0分鐘,再於2 〇 〇 C下60分鐘,再於250°C下30分鐘) 由表1可知··於使用習知混成配向膜(聚醯亞胺配向膜 * 9)之場合,即使不添加烧氧基石夕烧化合物之水解物亦可形 25 1242039 成混成配向。-方面’可得知:於使用其他的配向膜之 場合或不使用s己向膜之場合’若不添減氧基錢化合物 之水解物,則會成為水平配向而不會形成混成配向或垂直 (homeotropic)配向,藉由烷氧基矽烷化合物之水解物之添 加,即使未形成配向膜,亦可使光學異向性膜之液晶膜的 液晶配向作成為混成配向或垂直配向。並可得知··藉由增 加水解物的添加量’可使由水平配向改變成混成配向或垂 直配向。再者可得知,藉由基材膜的材質或配向膜的材質 之改變可控制液晶配向。 又’表1之有關液晶配向狀態之「混成+垂直」之記載, 表示係存在有混成配向的區域與垂直(homeotropic)配向的 區域。 (實施例2)(三烧氧基石夕烧化合物之水解的程度之影響) 除了使用對1莫耳的具有丙烯酿基之三甲氧基石夕烧系 偶合劑(KB Μ - 5103,3 -丙烯氧基丙基三甲氧基石夕烧,信越化 學公司製)以表2所示的量之水(1重量%醋酸)混合所成者之 外,係與實施例1同樣地製作成光學異向性膜,就液晶膜 的液晶配向狀態藉由目視法與相位差測定法進行評價。得 到之結果示如表2。 26 1242039 [表2] 基材膜或配向膜 對三甲氧基砂烷系偶合劑1莫耳(烷氧基數d二3) 之水解用水量(莫耳) 0_ 1.5(0.5d) 2.4(0.8d) 3(1.0d) 4.5(1.5d) 未皂化TAC基材膜*1 液晶配 向狀態 水平 水平 水平 +混成 混成 混成 外觀 均一 均一 不均一 均一 均一 皂化TAC基材膜*2 液晶配 向狀態 水平 斑駁模樣 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 不均一 均一 均一 均一 玻璃基材*3 液晶配 向狀態 水平 斑駁模樣 垂直 垂直 垂直 外觀 均一 不均一 均一 均一 均一 附HC之TAC基材膜*4 液晶配 向狀態 斑駁模樣 斑駁模樣 垂直 垂直 垂直 外觀 不均一 不均一 均一 均一 均一 完全皂化PVA配向膜*5 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 垂直 垂直 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 部分皂化PVA配向膜*6 液晶配 向狀態 水平 水平 混成 垂直 混成 外觀 均一 均一 均一 均一 均一 羧酸改質PVA配向膜*7 液晶配 向狀態 水平 水平 +混成 混成 混成 +垂直 混成 +垂直 外觀 均一 不均一 均一 不均一 均一 聚醯亞胺配向膜*8 液晶配 向狀態 水平 混成 混成 混成 混成 外觀 均一 不均一 均一 均一 均一 聚醯亞胺配向膜*9 液晶配 向狀態 混成 混成 混成 混成 混成 外觀 均一 不均一 均一 不均一 均一 表2註: *1〜*9係與表1中所說明者相同 由表2可得知:於使用習知之混成配向膜(聚醯亞胺*9) 之場合,係與烷氧基矽烷化合物之水解物的程度無關而可 形成混成配向。另一方面,於使用其他的配向膜之場合或 未使用配向膜之場合,若未使烧氧基石夕烧化合物進行水解 27 1242039 則會成為水平配向,而不會形成混成配向或 藉由& 且1 U 而 ‘加烧氧基矽烷化合物之水解物,即使於未形配 膜之4:曰 ^ J每合,亦可使光學異向性膜之液晶膜的液晶配向成為 此成配向或垂直配向。並可知:藉由基材膜的材質或配向 膜的材質之改變可控制液晶配向。 (實施例3)(三烷氧基矽烷化合物的官能基之影響) 對表3之具有官能基之三甲氧基矽烷系偶合劑或二曱 氧基矽烷系偶合劑(皆為信越化學工業公司製造品)丨莫耳分 別混合入4.5莫耳或3莫耳的水(1重量%醋酸),於6〇。〇下 攪拌2小時,得到作為矽烷偶合劑的水解物之透明溶液。 將此矽烷偶合劑之水解物5重量份,混合入由向列型聚合 性液晶化合物(含有(4-(6-丙烯醯氧基己氧基)苯甲酸之4_氰 基苯基酯(式(13)之化合物20重量%)(RMM34、德國默克公 司製)100重量份、光聚合起始劑(伊爾加秋907,汽巴特用 化學品公司製)5重量份及丙二醇單甲醚醋酸酯200重量份 所混合成的混合物中,得到液晶膜形成用組成物。再使用 此得到的液晶膜形成用組成物,與實施例1同樣地製作成 光學異向性膜,藉由相位差測定法進行液晶膜之液晶配向 狀態之評價。得到之結果示如表3。 28 1242039 [表3] 基材膜或配向膜 液晶膜之液晶配向狀態 三甲氧基砂烷系偶合劑或二甲氧基矽烷系> ί禹合劑之官能基 KBM-5103 丙烯氧基 KBM-503 甲基丙嫌 氧基 KBM-1003 乙烯基 KBM-803 硫醇基 ΚΒΜ-703 氯丙基 ΚΒΕ-5102 二官能 丙嫌氧基 ΚΒΜ-403 環氧基 未皂化TAC基材膜*1 混成 水平 混成 水平 水平 水平 水平 皂化TAC基材膜*2 垂直配向 水平 混成 混成 水平 水平 水平 玻璃基材*3 垂直配向 垂直配向 垂直配向 垂直配向 混成 混成 混成 完全皂化PVA配向膜*5 混成 未確認 未確認 未確認 未確認 水平 未確認 完全皂化PVA配向膜*10 混成 未確認 未確認 未確認 未確認 未確認 未確認 羧酸改質PVA配向膜*7 混成 未確認 未確認 未確認 未確認 水平 未確認 部分皂化PVA配向膜*6 垂直配向 未確認 未確認 未確認 未確認 水平 未確認 表3註: *1〜*3及 *5〜*7同表1中所說明者。 *10 : TAC為主之膜(T80UZ,富士照相軟片公司製) PVA配向膜(PVA-1 17,庫拉雷公司製,皂化率99%) 由表3可知:液晶膜之烧氧基石夕烧化合物的官能基為 丙烯氧基、曱基丙烯氧基、乙烯基、硫醇基、氯丙基、環 氧基之場合,液晶膜之液晶配向可作成為混成配向或垂直 配向。 (實施例4)(聚合性液晶化合物與三烧氧基石夕烧化合物 混合後進行水解之例子) 將向列型聚合性液晶化合物(含有(4-(6-丙烯醯氧基己 氧基)苯曱酸之4-氰基苯基酯(式(13)之化合物20重量 %)(RMM34、德國默克公司製)100重量份、光聚合起始劑(伊 爾加秋907,汽巴特用化學品公司製)5重量份及丙二醇單曱 醚醋酸酯200重量份混合,對該混合物添加具有丙烯氧基 之三甲氧基矽系烷偶合劑(KBM-5 103,信越化學工業公司製) 29 1242039 與水,比例為前者1莫耳對後者4.5莫耳(1重量%醋酸), 且以使三甲氧基矽系烷偶合劑與水的合計量作成為5重量 %的方式添加,藉由在罐磨機中於60°C下攪拌20小時得到 液晶膜形成用組成物。使用此液晶膜形成用組成物,與實 施例1同樣地製作光學異向性膜,藉由相位差測定法進行 液晶膜之液晶配向狀態之評價。得到之結果示如表4。又, 為了比較,亦使用未加水所調製成之液晶膜形成用組成 物,同樣地製作光學異向性膜,藉由相位差測定法進行液 晶膜之液晶配向狀悲之評價。 [表4] 基材膜或配向膜 偶合劑與聚合性液晶 化合物混合後進行水 解之例 不進行水解,只將偶合 劑與聚合性液晶化合 物混合 未皂化TAC基材膜*1 液晶配向狀態 水平 水平 外觀 均一 均一 皂化TAC基材膜*2 液晶配向狀態 混成 水平 外觀 不均一 均一 玻璃基材*3 液晶配向狀態 混成 水平+參差 外觀 不均一 不均一 附HC之TAC基材膜*4 液晶配向狀態 混成 水平 外觀 不均一 不均一 完全皂化PVA配向膜*5 液晶配向狀態 水平 水平 外觀 均一 均一 部分皂化PVA配向膜*6 液晶配向狀態 水平 水平 外觀 均一 均一 羧酸改質PVA配向膜*7 液晶配向狀態 水平 水平 外觀 均一 均一 聚醯亞胺配向膜*8 液晶配向狀態 水平 水平 外觀 均一 均一 聚醯亞胺配向膜*9 液晶配向狀態 混成 混成 外觀 均一 均一
表4註:*1〜*9係同表1中所說明者。 30 1242039 由表4可知:烷氧基矽烷化合物之水解,亦可於與聚 合性液晶化合物混合之後進行。 (實施例5) 作為塗布之基材係使用剝離性基材(魯密那pET 丁6〇, 東曼公司製),以與實施例1〜4之同樣的作法形成液晶膜。 然後,用黏著劑(G4100,索諾化學公司製)使液晶膜積層至 由透明的TAC所構成的基材膜(T80UZ,富士照相軟片公司 製)上,藉此轉印液晶膜,然後將剝離性基材除去,得到光 學異向性材料。對得到之光學異向性材料,與實施例丨同 樣地進行水平配向性、垂直配向性之評價,得知其同樣地 顯示出水平配向性、混成配向性、垂直配向性。 (貫施例6) 作為塗布基材係使用剝離性基材(魯密那ΡΕτ T60,東 菱公司製),以與實施例丨〜4之同樣的作法形成液晶膜。然 後’用硬化型黏著劑(苯氧乙基丙烯酸酯(比斯扣特 #192,大阪有機化學工業公司製)1〇〇重量份與光聚合起始 劑(伊爾加秋907,汽巴特用化學品公司製)的混合物),使液 晶膜積層至由透明的TAC所構成之基材膜(T8〇uz,富士昭 相軟片公司製)上,以金屬_化物燈,以最大照度 200mW/cm2、累積光量8〇〇mJ/cm2照射,藉以使其硬化而接 著於基材膜上,然後,將剝離性基材除去,得到光學異向 性材料。對得到之光學異向性材料,與實施例丨同樣地進 行水平配向性、混成配向性、垂直配向性之評價,得知其 同樣地顯不出水平配向性、混成配向性、垂直配向性。 31 1242039 (產業上之可利用性) 依據本發明,對原本為水平配向之傾 不使用特別的配向膜而以簡便的方法導入混成配:;垂: 配向。作為此等液晶膜之構成要素之光學異向性骐,可單 獨使用亦可與其他的膜併用,可較佳地制作為相位差 膜、視角補償膜、色補償膜、橢圓偏光膜,於液晶顯示裝 置亦甚有用。 【圖式簡單說明】
圖1為液晶顯示裝置之概略截面圖。 圖2為依於測定角度之延遲(retardation)值的典型變化 圖0 【主要元件符號說明】 1 液晶面板 2 光學異向性膜(視角補償膜) 3 相位差板 4 偏光板 5 背光構件 6 硬塗層 32
Claims (1)
1242039 十、申請專利範圍: 1. 一種液晶臈形成用組成物,其特徵在於,係含有聚 合性液晶化合物與烷氧基矽烷化合物之水解物。 2. 如申請專利範圍第!項之液晶膜形成用組成物,其 中’該院氧基钱化合物之水解物係含切氧烧寡聚物。 3. 如申請專利範圍第2項之液晶膜形成用組成物,其 中,該矽氧烷募聚物之聚合度為2〜25。 4·如申請專利範圍第i項之液晶膜形成用組成物,其 :’該烧氧基繼合物為具有官能基之三烧氧基石夕院化 .士申„月專利範圍第i項之液晶膜形成用組成物,其 占該官能基為乙烯基、環氧基、(甲基)丙稀氧基、氮硫基 及鹵原子中之任一者。 • 士中π專利犯圍第!項之液晶膜形成用組成物,豆 ::該聚合性液晶化合物係含有具有聚合性之棒狀向列型 /夜晶化合物。 7.如申請專利範圍第6項之液晶膜形成用 盆 中,該聚合性液晶化合物係含有以通式⑴ 、 GH2C —CO II
⑴ c表示2〜12之整數) (於通式⑴中,R3表示氫或甲基 表示之化合物。 33 1242039 8.如申請專利範圍帛丨項之液晶膜形成用組成物其 中,該烷氧基矽烷化合物之水解物的含有量為〇1〜4〇重量 % 0 9. 如申請專利範圍帛!項之液晶膜形成用組成物,其 中,該烷氧基矽烷化合物之水解物,於烷氧基矽烷化合物 中烧氧基的數目為d個的場合,係使丨莫耳烧氧基钱化 合物以0.1 d〜2.(3d莫耳的水進行水解所得。 10. —種液晶膜形成用組成物之製造方法,其係用以製 造含有聚合性液晶化合物、與烷氧基矽烷化合物之水解物 之液晶膜开》成用μ成物I;其肖徵在於,對烧氧基石夕烧化 合物進行水解處理得到其水解物,再將得到之水解物添加 至聚合性液晶化合物中均一地混合;或先使烷氧基矽烷化 合物與聚合性液晶化合物均—地混合,於該混合物中對院 氧基碎烧化合物進行水解處理。 u 111.如申請專利範圍第10項之液晶膜形成用組成物之 製造方法’其中,於烷氧基矽烷化合物中之烷氧基的數目 為個的昜口,係對i莫耳燒氧基石夕烧化合物以 莫耳的水進行水解處理。 二12· —種光學異向性膜,其係由基材膜、與液晶膜(以 申月專利|&圍帛1〜9項中任_項之液晶膜形成用組成物塗 :土材膜上,藉由硬化處理而形成)所構成者;其特徵在 於,該液晶膜經固定化之配向為向列配向。 U·如申請專利範圍第12項之光學異向性膜,其中, 該向列配向开[態為向列混成配㈣態或向列垂直 34 1242039 (homeotropic)酉己向形態〇 14. 一種光學異向性膜之製造方法,其特徵在於,係在 =材膜上以申請專利範圍第1〜9項中任—項之液晶膜形成 1 组成物塗布,使聚合性液晶化合物進行向列配向,於維 持該配向形態之下進行硬化處理,藉此形成液晶膜。 15. —種光學異向性膜 ^ I 乂方法,其特徵在於,係在 剝維性膜上以申請專利笳圊筮 ,ffl ^ 」乾圍弟1〜9項中任一項之液晶膜形 成用組成物塗布,使平人卜 5性液晶化合物進行向列配向,於 維持該配向形態之下推弁涵儿士 進仃硬化處理,藉此形成液晶膜,將 …夜晶膜用黏著劑或接著劑轉印至基材膜上。 」6· -種液晶顯示裝置,其特徵在於,係於液晶面板的 少一面上具備申%專利範圍帛12帛之光學異向性膜。 十一、圖式: 如次頁。
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