TWI602886B - 硬化膜形成組成物、配向材料及相位差材料 - Google Patents
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Description
本發明關於一種硬化膜形成組成物、配向材及相位差材。
近年來,使用液晶面板的電視機等的顯示器領域致力於往高性能化發展,正在開發可享受3D影像的3D顯示器。在3D顯示器中,例如藉由使觀察者的右眼辨視右眼用影像,觀察者的左眼辨視左眼用影像,可呈現出有立體感的影像。
顯示3D影像的3D顯示方式目前已有多種,不須專用眼鏡的方式,已知有雙凸透鏡式及視差屏障式等。
而觀察者配戴眼鏡來觀察3D影像的顯示的方式的其中一個,已知有圓偏光眼鏡式等(參照例如專利文獻1)。
在圓偏光眼鏡式的3D顯示器的情況,通常在液晶面板等的形成影像的顯示元件上配置了相位差材。在此相位
差材上,相位差特性相異的兩種相位差區域分別呈多數且規則地配置,而構成了圖案形成的相位差材。此外,以下在本說明書之中,將這種配置了相位差特性不同的多個相位差區域而圖案化的相位差材稱為圖案化相位差材。
圖案化相位差材例如專利文獻2所揭示般,可藉由對由聚合性液晶所構成之相位差材料實施光學圖案形成來製作。由聚合性液晶所構成的相位差材料的光學圖案形成,是利用液晶面板的配向材形成所已知的光配向技術。亦即,在基板上設置由光配向性的材料所構成之塗膜,對其照射偏光方向不同的兩種偏光。於是,得到了具有液晶配向控制方向不同的兩種液晶配向區域的配向材所形成的光配向膜。在此光配向膜上塗佈含有聚合性液晶的溶液狀相位差材料,而實現聚合性液晶的配向。然後,使配向的聚合性液晶硬化而形成圖案化相位差材。
在使用液晶面板的光配向技術的配向材形成中,可利用的光配向性的材料已知有側鏈具有桂皮醯基及查耳酮基等的光二聚化部位的丙烯酸樹脂或聚醯亞胺樹脂等。有文獻報告這些樹脂會表現出藉由偏光UV照射來控制液晶配向的性能(以下亦稱為液晶配向性)(參照專利文獻3至專利文獻5)。
[專利文獻1]日本特開平10-232365號公報
[專利文獻2]日本特開2005-49865號公報
[專利文獻3]日本特許第3611342號說明書
[專利文獻4]日本特開2009-058584號公報
[專利文獻5]日本特表2001-517719號公報
如以上所述般,圖案化相位差材是由在配向材的光配向膜上層合了硬化後的聚合性液晶層所構成。而且,具有這種層合構造的圖案化相位差材在該層合狀態下可使用於3D顯示器的構成。
3D顯示器也會被使用在家庭用的電視,而需要高信賴性,尤其是長時間下的耐久性。因此,對於3D顯示器的構成構件而言也需要耐久性。所以,圖案化相位差材,也必須具備以高精密度形成光學圖案、或具有高透光性等,以及長時間的耐久性這些性能。
然而,在以往的圖案化相位差材中,在光配向膜與聚合性液晶層之間會有密著性的問題。例如會有在光配向膜與聚合性液晶層之間,在形成初期容易發生剝離的問題、或在形成初期雖然具有密著性,然而隨著時間經過密著性會降低,而容易發生剝離的問題。
其中,隨著時間經過而發生的光配向膜與聚合性液晶層之間的剝離,在實際使用時會成為3D顯示器的缺陷,而為3D顯示器的顯示品質降低的原因。於是需要一種可達成高精密度的光學圖案化,且透光特性優異,進一步耐
久性優異的圖案化相位差材。特別是需要一種形成初期的光配向膜與聚合性液晶層之間的密著性優異,同時具備長時間維持其優異密著性的耐久性(以下在本說明書之中稱為密著耐久性)的圖案化相位差材。
本發明基於以上的見解或檢討結果而完成。亦即,本發明之目的為提供一種硬化膜形成組成物,其係適合於形成具有優異的液晶配向性與透光特性、密著耐久性優異的硬化膜。尤其提供一種硬化膜形成組成物,其係在使用作為配向材並於其上配置聚合性液晶層時,會表現出優異的液晶配向性與透光性,同時可形成可長時間維持聚合性液晶層之間的密著性之密著耐久性優異的硬化膜。
本發明之目的提供一種液晶配向性與透光特性優異、密著耐久性優異的配向材。
本發明之目的為提供一種能夠以高精密度形成光學圖案,且耐久性優異的相位差材。
本發明的其他目的及優點在以下的記載應可明瞭。
本發明的第1形態關於一種硬化膜形成組成物,其特徵為含有:(A)具有光配向性基與由羥基、羧基、胺基及烷氧基甲矽烷基所構成的群中所選出之一者之化合物、(B)具有羥基及羧基之中至少一者之聚合物,以及(C)(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯
基之化合物。
本發明之第1形態中,(A)成分之化合物係以具有光配向性基與羥基之化合物為佳。
本發明之第1形態中,(C)成分之化合物,係以具有一個以上的羥基及一個(甲基)丙烯醯基為佳。
本發明之第1形態中,係以含有(D)交聯劑為佳。
本發明之第1形態中,係以含有(E)交聯觸媒為佳。
本發明之第2形態關於一種配向材,其特徵為:使用本發明之第1形態之硬化膜形成組成物所得到。
本發明之第3形態關於一種相位差材,其特徵為:具有由本發明之第1形態之硬化膜形成組成物所得到之硬化膜。
依據本發明之第1形態可提供一種硬化膜形成組成物,其係適合於形成具有優異的液晶配向性與透光性,密著耐久性優異的硬化膜。
依據本發明之第2形態可提供一種配向材,其係液晶配向性與透光性優異、密著耐久性優異。
依據本發明之第3形態可提供一種相位差材,其係可形成高精密度的光學圖案,耐久性優異。
如上述般,為了製造具有優異耐久性的圖案化相位差材,需要一種密著耐久性優異的配向材,尤其是與硬化的聚合性液晶層之間的密著耐久性優異的配向材。而且還需要適合於形成這種性能的配向材之硬化膜形成組成物。
本發明人等因應於上述需求而潛心進行檢討,結果發現由具有特定組成之硬化膜形成組成物所得到之硬化膜,其透光性優異,另外,藉由偏光曝光來控制液晶配向而表現出液晶配向性,可利用作為配向材。此外本發明人等還發現,由具有該特定組成之硬化膜形成組成物所得到之硬化膜,在該膜與聚合硬化而成的聚合性液晶層之間可表現出優異的密著耐久性。亦即,由本發明之具有特定組成的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜,可構成與聚合性液晶層之間的密著耐久性優異的光配向膜。
在以下內容中,針對本發明之硬化膜形成組成物,列舉成分等的具體例同時詳細說明。然後針對使用本發明之硬化膜形成組成物所得到的本發明之硬化膜及配向材,以及使用該配向材所形成的相位差材及液晶顯示元件等作說明。
本發明之本實施形態的硬化膜形成組成物為一種具有光配向性的熱硬化性的硬化膜形成組成物,其係含有:(A)具有光配向性基、由羥基、羧基、胺基及烷氧基甲矽烷基所構成的群中所選出之一者之化合物的低分子配向
成分、(B)具有羥基及羧基之中至少一者之聚合物;以及(C)(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯基之化合物。此外,本實施形態的硬化膜形成組成物,除了含有(A)成分、(B)成分及(C)成分之外,還可含有作為(D)成分的交聯劑。而且除了含有(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分之外,還可含有作為(E)成分的交聯觸媒。在不損及本發明效果的前提之下,亦可進一步含有其他添加劑。進一步可含有溶劑。
以下對各成分的細節作說明。
本實施形態的硬化膜形成組成物之(A)成分為低分子配向成分。(A)成分是對由本實施形態的硬化膜形成組成物所得到的本實施形態的硬化膜賦予光配向性的成分,與作為基材的後述(B)成分之聚合物相比,為較低分子的光配向成分。
在本實施形態的硬化膜形成組成物之中,(A)成分的低分子配向成分,可為具有光配向性基以及由羥基、羧基、胺基及烷氧基甲矽烷基所構成的群中所選出之基之化合物。
此外,在本發明中,光配向性基是指光二聚化或光異構化的構造部位之官能基。
(A)成分之化合物中,以光配向性基的形式所能夠具有的光二聚化構造部位,是指藉由光照射形成二聚物的
部位,其具體例可列舉桂皮醯基、查耳酮基、香豆素基、蒽基等。該等之中,從在可見光區的透明性的高低、光二聚化反應性的高低看來,以桂皮醯基為佳。
另外,(A)成分之化合物中,以光配向性基的形式所能夠具有的光異構化的構造部位,是指藉由光照射,使順式體改變為反式體的構造部位,其具體例可列舉由偶氮苯構造、茋構造等所構成之部位。該等之中,從反應性的大小看來,以偶氮苯構造為佳。
(A)成分之具有光配向性基與羥基、羧基、胺基及烷氧基甲矽烷基所選出的取代基之任一者之化合物,係例如下述式所表示之化合物。
前述式中,A1與A2各自獨立,表示氫原子或甲基,X11表示透過單鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺甲酸乙酯鍵、胺基鍵或該等的組合所選出的一種或兩種以上的鍵結,碳原子數1至18之伸烷基、伸苯基、伸聯苯基或該等的組合所選出的1至3之取代基鍵結而成的構造。X12表示氫原子、鹵素原子、氰基、碳原子數1至18之烷基、苯基、聯苯基或環己基。上述碳原子數1至18之烷基、苯基、聯苯基及環己基,亦可透過共價鍵、醚鍵、酯鍵、醯胺鍵或尿素鍵而與相鄰的基團產生鍵結。
X13表示羥基、巰基、碳原子數1至10之烷氧基、碳原子數1至10之烷硫基、苯氧基、聯苯氧基或苯基。X14各自獨立,表示單鍵、碳原子數1至20之伸烷基、芳香族環基,或脂肪族環基。此處碳原子數1至20之伸烷基可為分支狀或可為直鏈狀。X15表示羥基、羧基、胺基或烷氧基甲矽烷基。X表示單鍵、氧原子或硫原子。此外,在上述取代基之中,含有苯環的情況,該苯環亦可經碳原子數1至4之烷基、碳原子數1至4之烷氧基、鹵素原子、三氟甲基及氰基所選出的相同或相異的1個或多個取代基取代。
上述式中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及R18各自獨立,表示氫原子、碳原子數1至4之烷基、碳原子數1至4之烷氧基、鹵素原子、三氟甲基或氰基。
(A)成分的具有光配向性基與羥基之化合物的具體例,可列舉例如4-(8-羥辛氧基)桂皮酸甲酯、4-(6-羥
己氧基)桂皮酸甲酯、3-甲氧基-4-(6-羥己氧基)桂皮酸甲酯、4-(4-羥丁氧基)桂皮酸甲酯、4-(3-羥丙氧基)桂皮酸甲酯、4-(2-羥乙氧基)桂皮酸甲酯、4-羥甲氧基桂皮酸甲酯、4-羥基桂皮酸甲酯、4-(8-羥辛氧基)桂皮酸乙酯、4-(6-羥己氧基)桂皮酸乙酯、4-(4-羥丁氧基)桂皮酸乙酯、4-(3-羥丙氧基)桂皮酸乙酯、4-(2-羥乙氧基)桂皮酸乙酯、4-羥甲氧基桂皮酸乙酯、4-羥基桂皮酸乙酯、4-(8-羥辛氧基)桂皮酸苯酯、4-(6-羥己氧基)桂皮酸苯酯、4-(4-羥丁氧基)桂皮酸苯酯、4-(3-羥丙氧基)桂皮酸苯酯、4-(2-羥乙氧基)桂皮酸苯酯、4-羥甲氧基桂皮酸苯酯、4-羥基桂皮酸苯酯、4-(8-羥辛氧基)桂皮酸聯苯酯、4-(6-羥己氧基)桂皮酸聯苯酯、4-(4-羥丁氧基)桂皮酸聯苯酯、4-(3-羥丙氧基)桂皮酸聯苯酯、4-(2-羥乙氧基)桂皮酸聯苯酯、4-羥甲氧基桂皮酸聯苯酯、4-羥基桂皮酸聯苯酯、桂皮酸8-羥辛酯、桂皮酸6-羥己酯、桂皮酸4-羥丁酯、桂皮酸3-羥丙酯、桂皮酸2-羥乙酯、桂皮酸羥甲酯、4-(8-羥辛氧基)查耳酮、4-(6-羥己氧基)查耳酮、4-(4-羥丁氧基)查耳酮、4-(3-羥丙氧基)查耳酮、4-(2-羥乙氧基)查耳酮、4-羥甲氧基查耳酮、4-羥基查耳酮、4’-(8-羥辛氧基)查耳酮、4’-(6-羥己氧基)查耳酮、4’-(4-羥丁氧基)查耳酮、4’-(3-羥丙氧基)查耳酮、4’-(2-羥乙氧基)查耳酮、4’-羥甲氧基查耳酮、4’-羥基查耳酮、7-(8-羥辛氧基)香豆素、7-(6-羥己氧基)香豆素、7-
(4-羥丁氧基)香豆素、7-(3-羥丙氧基)香豆素、7-(2-羥乙氧基)香豆素、7-羥甲氧基香豆素、7-羥基香豆素、6-羥辛氧基香豆素、6-羥己氧基香豆素、6-(4-羥丁氧基)香豆素、6-(3-羥丙氧基)香豆素、6-(2-羥乙氧基)香豆素、6-羥甲氧基香豆素、6-羥基香豆素、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-羥甲氧基苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-羥基苯甲醯基]桂皮酸甲酯、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-羥甲氧基苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-羥基苯甲醯基]桂皮酸乙酯、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-羥甲氧基苯甲醯基]桂皮酸第三丁酯、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-(2-羥乙氧
基)苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-羥甲氧基苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-羥基苯甲醯基]桂皮酸苯酯、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-羥甲氧基苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-[4-羥基苯甲醯基]桂皮酸聯苯酯、4-苯甲醯基桂皮酸8-羥辛酯、4-苯甲醯基桂皮酸6-羥己酯、4-苯甲醯基桂皮酸4-羥丁酯、4-苯甲醯基桂皮酸3-羥丙酯、4-苯甲醯基桂皮酸2-羥乙酯、4-苯甲醯基桂皮酸羥甲酯、4-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]查耳酮、4-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]查耳酮、4-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]查耳酮、4-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]查耳酮、4-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]查耳酮、4-(4-羥甲氧基苯甲醯基)查耳酮、4-(4-羥基苯甲醯基)查耳酮、4’-[4-(8-羥辛氧基)苯甲醯基]查耳酮、4’-[4-(6-羥己氧基)苯甲醯基]查耳酮、4’-[4-(4-羥丁氧基)苯甲醯基]查耳酮、4’-[4-(3-羥丙氧基)苯甲醯基]查耳酮、4’-[4-(2-羥乙氧基)苯甲醯基]查耳酮、4’-(4-羥甲氧基苯甲醯基)查耳酮、4’-(4-羥基苯甲醯基)查耳酮等。
(A)成分的具有光配向性基及羧基的化合物的具體例,可列舉桂皮酸、阿魏酸、4-硝基桂皮酸、4-甲氧基桂皮酸、3,4-二甲氧基桂皮酸、香豆素-3-羧酸、4-(N,N-二
甲基胺基)桂皮酸等。
(A)成分的具有光配向性基及胺基的化合物的具體例,可列舉4-胺基桂皮酸甲酯、4-胺基桂皮酸乙酯、3-胺基桂皮酸甲酯、3-胺基桂皮酸乙酯等。
(A)成分的具有光配向性基與烷氧基甲矽烷基之化合物的具體例,可列舉4-(3-三甲氧基甲矽烷基丙氧基)桂皮酸甲酯、4-(3-三乙氧基甲矽烷基丙氧基)桂皮酸甲酯、4-(3-三甲氧基甲矽烷基丙氧基)桂皮酸乙酯、4-(3-三乙氧基甲矽烷基丙氧基)桂皮酸乙酯、4-(3-三甲氧基甲矽烷基己氧基)桂皮酸甲酯、4-(3-三乙氧基甲矽烷基己氧基)桂皮酸甲酯、4-(3-三甲氧基甲矽烷基己氧基)桂皮酸乙酯及4-(3-三乙氧基甲矽烷基己氧基)桂皮酸乙酯等。
(A)成分的低分子配向成分可列舉以上的具體例,然而並不受該等所限定。
此外,(A)成分的低分子配向成分係以具有光配向性基及羥基之化合物為特佳。具有光配向性基及羥基之化合物,在可對由本實施形態的硬化膜形成組成物所得到之硬化膜賦予光配向性,以及在使用作為配向材時提升與聚合性液晶層的密著性方面是特別有效的。
另外,在(A)成分的低分子配向成分為具有光配向性基及羥基之化合物的情況,(A)成分可採用分子內具有兩個以上光配向性基及/或具有兩個以上羥基之化合物。具體而言,(A)成分可採用分子內具有1個羥基以
及兩個以上的光配向性基之化合物、或分子內具有1個光配向性基以及兩個以上的羥基之化合物、或分子內分別具有兩個以上光配向性基與羥基之化合物。例如分子內分別具有兩個以上光配向性基與羥基之化合物可例示下述式所表示之化合物。
藉由適當選擇這種化合物,可將(A)成分的低分子配向成分之分子量控制在所希望範圍之值。為了由本實施形態的硬化膜形成組成物形成本實施形態的硬化膜,必須進行加熱硬化,而在進行該加熱時,(A)成分的低分子配向成分的昇華,可藉由調整低分子配向成分的分子量來抑制。
此外,本實施形態的硬化膜形成組成物中的(A)成分之化合物,亦可為具有光配向性基與羥基、羧基、胺基及烷氧基甲矽烷基之任一者的多種化合物之混合物。
本實施形態的硬化膜形成組成物所含有的(B)成分為親水性的聚合物。
在本實施形態的硬化膜形成組成物之中,(B)成分
的聚合物係以具有羥基或羧基或胺基等的親水性基之聚合物為佳,具體而言,可為具有羥基及羧基之至少一者之聚合物(以下亦稱為特定聚合物)。
(B)成分的聚合物,可列舉例如丙烯酸聚合物、聚醯胺酸、聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚酯、聚酯聚羧酸、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚伸烷基亞胺、聚烯丙基胺、纖維素類(纖維素或其衍生物)、苯酚酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂等的直鏈構造或具有分支構造之聚合物、環糊精類等的環狀聚合物等。
其中,丙烯酸聚合物,適合採用使丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等的具有不飽和雙鍵的單體發生聚合,所得到之聚合物。
(B)成分的特定聚合物,宜列舉羥烷基環糊精類、纖維素類、具有聚乙二醇酯基及碳原子數2至5之羥烷酯基之中至少一者與羧基及酚性羥基之中至少一者的丙烯酸聚合物、在側鏈具有胺基烷基的丙烯酸聚合物、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇以及聚己內酯多元醇。
(B)成分之特定聚合物的合適例子中的具有聚乙二醇酯基及碳原子數2至5之羥烷酯基之中至少一者與羧基及酚性羥基之中至少一者的丙烯酸聚合物,只要是具有該構造的丙烯酸聚合物即可,構成丙烯酸聚合物的高分子主鏈的骨架及側鏈的種類等並不受特別限定。
上述具有聚乙二醇酯基及碳原子數2至5之羥烷酯基
之中至少一者的構造單元所合適的構造單元,如下述式[B1]所表示。
上述具有羧基及酚性羥基之中至少一者的構造單元所合適的構造單元,如下述式[B2]所表示。
上述式[B1]及式[B2]中,X3及X4各自獨立,表示氫原子或甲基,Y1表示H-(OCH2CH2)n-基(此處,n之值為2至50,宜為2至10)或碳原子數2至5之羥烷基,Y2表示羧基或酚性羥基。
(B)成分例子的丙烯酸聚合物,其重量平均分子量係以3000至200000為佳,4000至150000為較佳,5000至100000為更佳。若重量平均分子量超過200000而過大,則會有對溶劑的溶解性降低,操作性降低的情況,若重量平均分子量未滿3000而過小,則會有熱硬化時硬化不足,溶劑耐性及耐熱性降低的情況。此外,重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析(GPC),標準資料採用聚苯乙烯所得到的值。以下在本說明書之中也相同。
(B)成分例子的丙烯酸聚合物之合成方法,簡便的方法為使具有聚乙二醇酯基及碳原子數2至5之羥烷酯基之中至少一者的單體(以下亦稱為b1單體)與具有羧基
及酚性羥基之中至少一者的單體(以下亦稱為b2單體)進行共聚合之方法。
具有上述聚乙二醇酯基的單體,可列舉H-(OCH2CH2)n-OH之單丙烯酸酯或單甲基丙烯酸酯。該n值為2至50,宜為2至10。
具有上述碳原子數2至5之羥烷酯基的單體,可列舉例如甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸4-羥丁酯、甲基丙烯酸4-羥丁酯。
具有上述羧基的單體,可列舉例如丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基安息香酸。
具有上述酚性羥基的單體,可列舉例如對羥基苯乙烯、間羥基苯乙烯、鄰羥基苯乙烯。
另外,在本實施形態的中,在合成(B)成分例子的丙烯酸聚合物時,只要不損及本發明效果,亦可併用b1單體及b2單體以外的單體,具體而言,不具有羥基及羧基之任一者的單體。
上述單體可列舉例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯及丙烯酸第三丁酯等的丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丁酯及甲基丙烯酸第三丁酯等的甲基丙烯酸酯化合物、馬來醯亞胺、N-甲基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺及N-環己基馬來醯亞胺等的馬來醯
亞胺化合物、丙烯醯胺化合物、丙烯腈、馬來酸酐、苯乙烯化合物以及乙烯基化合物等。
得到(B)成分例子的丙烯酸聚合物所使用的b1單體及b2單體的使用量,以得到(B)成分的丙烯酸聚合物所使用的全單體的合計量為基準,b1單體宜為2莫耳%至95莫耳%、b2單體宜為5莫耳%至98莫耳%。
在b2單體採用僅具有羧基的單體的情況,若以為了得到(B)成分的丙烯酸聚合物所使用的全單體的合計量為基準,b1單體宜為60莫耳%至95莫耳%、b2單體宜為5莫耳%至40莫耳%。
另一方面,在b2單體採用僅具有酚性羥基的單體的情況,b1單體宜為2莫耳%至80莫耳%、b2單體宜為20莫耳%至98莫耳%。在b2單體過度小於20莫耳%的情況,所得到的硬化膜的液晶配向性容易不足,在過度大於98莫耳%的情況,與(A)成分的低分子配向成分的相溶性容易降低。
得到(B)成分之聚合物例子的丙烯酸聚合物之方法並不受特別限定,而例如可藉由使b1單體與b2單體、依照希望所使用的b1單體、及b2單體以外的單體與聚合起始劑等在溶劑中共存,並在50℃至110℃的溫度下進行聚合反應所得到。此時所使用的溶劑只要可使b1單體與b2單體,依照希望使用的b1單體及b2單體以外的單體及聚合起始劑等溶解,則不受特別限定。具體例記載在後述[溶劑]的項目中。
(B)成分之特定聚合物的合適例子的在側鏈具有胺烷基的丙烯酸聚合物,可列舉例如使丙烯酸胺乙酯、甲基丙烯酸胺乙酯、丙烯酸胺丙酯及甲基丙烯酸胺丙酯等的胺烷酯單體聚合而得者,或使該胺烷酯單體與上述丙烯酸單體所選出的一種或兩種以上的單體共聚合而得者。
藉由以上的方法所得到的(B)成分之聚合物例子的丙烯酸聚合物,通常是溶於溶劑中而成為溶液的狀態。
另外,將上述方法所得到的(B)成分之聚合物例子的丙烯酸聚合物的溶液投入攪拌下的二乙醚或水等,使其再沉澱,將產生的沉澱物過濾、洗淨之後,在常壓或減壓下,常溫乾燥或加熱乾燥,可製成(B)成分例子的丙烯酸聚合物的粉體。藉由上述操作,可除去與(B)成分例子的丙烯酸聚合物共存的聚合起始劑及未反應的單體,其結果,可得到純化的(B)成分例子的丙烯酸聚合物之粉體。在一次的操作中無法充分純化的情況,只要使所得到的粉體在溶劑中再溶解,重覆進行上述操作即可。
其次,(B)成分之特定聚合物合適例子的聚醚多元醇,可列舉在聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇或雙酚A、三乙二醇及山梨醇等的多元醇加成環氧丙烷、聚乙二醇及聚丙二醇等而成者。聚醚多元醇的具體例,可列舉ADEKA公司製的ADEKA POLYETHER P系列、G系列、EDP系列、BPX系列、FC系列、CM系列、日油公司製的UNIOX(註冊商標)HC-40、HC-60、ST-30E、ST-40E、G-450、G-750、UNIOL(註冊商標)TG-330、TG-1000、
TG-3000、TG-4000、HS-1600D、DA-400、DA-700、DB-400、NONION(註冊商標)LT-221、ST-221、OT-221等。
(B)成分之特定聚合物合適例子的聚酯多元醇,可列舉使己二酸、癸二酸及異酞酸等的多價羧酸與乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、聚乙二醇及聚丙二醇等的二醇發生反應而得者。聚酯多元醇的具體例,可列舉DIC公司製的POLYLITE(註冊商標)OD-X-286、OD-X-102、OD-X-355、OD-X-2330、OD-X-240、OD-X-668、OD-X-2108、OD-X-2376、OD-X-2044、OD-X-688、OD-X-2068、OD-X-2547、OD-X-2420、OD-X-2523、OD-X-2555、OD-X-2560、KURARAY公司製的Polyol P-510、P-1010、P-2010、P-3010、P-4010、P-5010、P-6010、F-510、F-1010、F-2010、F-3010、P-1011、P-2011、P-2013、P-2030、N-2010、PNNA-2016等。
(B)成分之特定聚合物合適例子的聚己內酯多元醇,可列舉以三羥甲基丙烷及乙二醇等的多元醇作為起始劑而使ε-己內酯開環聚合而成者。聚己內酯多元醇的具體例,可列舉DIC公司製的POLYLITE(註冊商標)OD-X-2155、OD-X-640、OD-X-2568、DAICEL化學公司製的PLACCEL(註冊商標)205、L205AL、205U、208、210、212、L212AL、220、230、240、303、305、308、312、320等。
(B)成分之特定聚合物合適例子的聚碳酸酯多元
醇,可列舉使三羥甲基丙烷及乙二醇等的多元醇與碳酸二乙酯、碳酸二苯基及乙烯碳酸酯等發生反應而得者。聚碳酸酯多元醇的具體例,可列舉DAICEL化學公司製的PLACCEL(註冊商標)CD205、CD205PL、CD210、CD220、KURARAY公司製的C-590、C-1050、C-2050、C-2090、C-3090等。
(B)成分之特定聚合物合適例子的纖維素,可列舉羥乙基纖維素及羥丙基纖維素等的羥烷基纖維素類、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素及羥乙基乙基纖維素等的羥烷基烷基纖維素類以及纖維素等,以例如羥乙基纖維素及羥丙基纖維素等的羥烷基纖維素類為佳。
(B)成分之特定聚合物合適例子的環糊精,可列舉α-環糊精、β-環糊精及γ環糊精等的環糊精、甲基-α-環糊精、甲基-β-環糊精及甲基-γ-環糊精等的甲基化環糊精,以及羥甲基-α-環糊精、羥甲基-β-環糊精、羥甲基-γ-環糊精、2-羥乙基-α-環糊精、2-羥乙基-β-環糊精、2-羥乙基-γ-環糊精、2-羥丙基-α-環糊精、2-羥丙基-β-環糊精、2-羥丙基-γ-環糊精、3-羥丙基-α-環糊精、3-羥丙基-β-環糊精、3-羥丙基-γ-環糊精、2,3-二羥丙基-α-環糊精、2,3-二羥丙基-β-環糊精及2,3-二羥丙基-γ-環糊精等的羥烷基環糊精等。
(B)成分之特定聚合物合適例子的三聚氰胺甲醛樹脂,可列舉使三聚氰胺與甲醛聚縮合所得到的樹脂等,由下述式所表示之樹脂等。
上述式中,R21表示氫原子或碳原子數1至4之烷基,n為表示重覆單元數目的自然數。
(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂,從保存安定性的觀點看來,以三聚氰胺與甲醛的聚縮合時所產生的羥甲基經過烷基化為佳。
用以得到(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂之方法並不受特別限定,一般而言,可藉由將三聚氰胺與甲醛混合,使用碳酸鈉或氨等調整成弱鹼性之後,在60℃至100℃下加熱來合成。進一步藉由使所得到的樹脂與醇發生反應,可使羥甲基烷氧基化。
(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂,其重量平均分子量係以250至5000為佳,300至4000為較佳,350至3500為更佳。若重量平均分子量超過5000而過大,則會有對溶劑的溶解性降低,操作性降低的情況,若重量平均分子量未滿250而過小,則會有熱硬化時硬化不足,無法充分發揮溶劑耐性及耐熱性的提升效果的情況。
在本發明之實施形態之中,(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂能夠以液體形態來使用,或能夠以使純化後的液體再溶解於後述溶劑而成的溶液形態來使用。
另外,在本發明之實施形態之中,(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂可為多種(B)成分之三聚氰胺甲醛樹脂的混合物。
(B)成分之特定聚合物合適例子的苯酚酚醛樹脂,可列舉例如酚-甲醛聚縮合物等。
在本實施形態的硬化膜形成組成物之中,(B)成分之聚合物能夠以粉體形態,或以純化粉末在後述溶劑中再溶解而成的溶液形態來使用。
另外,在本實施形態的硬化膜形成組成物之中,(B)成分亦可為(B)成分所例示的聚合物的多種混合物。
如以上般,本發明之本實施形態的硬化膜形成組成物係含有(A)具有光配向性基及羥基之化合物、(B)具有羥基及羧基之中至少一者之聚合物所構成。在(A)成分之化合物之中,光配向性基會構成疏水性的光反應部,羥基會構成親水性的熱反應部。(B)成分之聚合物如上述般,具有羥基及羧基之至少一者。
所以,由本實施形態的硬化膜形成組成物所形成的硬化膜,形成時會因為(B)成分的性質使得其內部成為親水性,能夠使膜的構造安定化。而且硬化膜中的(A)成分之化合物會聚集在硬化膜的表面附近。較具體而言,(A)成分之化合物是採取親水性的熱反應部朝向硬化膜的內部,疏水性的光反應部朝向表面的構造,並且會聚集在硬化膜的表面附近。其結果,本實施形態的硬化膜,實
現了使存在於表面附近的(A)成分之光反應性基的比例增加的構造。此外,本實施形態的硬化膜在使用作為配向材的情況,可使進行光配向時所發生的光反應效率提升,而能夠具有優異的配向感度。進一步本實施形態的硬化膜形成組成物可成為形成圖案化相位差材所適合的配向材,使用此硬化膜形成組成物所製造的圖案化相位差材,可具有優異的圖案形成性。
另外,本實施形態的硬化膜形成組成物如上述般,可含有交聯劑作為(D)成分。因此,在由本實施形態的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜的內部,藉由(A)成分之化合物的光配向性基進行光反應之前,可利用使用(D)交聯劑的熱反應進行交聯反應。其結果,在此硬化膜使用作為配向材的情況,可提升對於塗佈在此配向材上的聚合性液晶或其溶劑的耐性。
而且,本發明之本實施形態的硬化膜形成組成物含有:(A)成分及(B)成分;以及(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯基之化合物以作為(C)成分。在使用由本實施形態的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜作為配向材的情況,(C)成分之化合物可發揮出強化形成於其上且硬化的聚合性液晶層之間的密著性的機能。接下來針對本實施形態的硬化膜形成組成物所含有(C)成分作說明。
本實施形態的硬化膜形成組成物所含有的(C)成分,係(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯基之化合物。
(C)成分之化合物,係以具有一個以上的羥基、及一個(甲基)丙烯醯基為佳。
在使用由含有(C)成分的本實施形態的硬化膜形成組成物所形成之硬化膜作為配向材的情況,聚合性液晶的聚合性官能基與配向材的交聯反應部位可藉由共價鍵而連結,以使配向材與聚合性液晶層的密著性提升。其結果,在本實施形態的配向材上層合硬化的聚合性液晶而成的本實施形態的相位差材,即使在高溫高濕的條件下也能夠維持高密著性,可表現出對於剝離等的高耐久性。
本發明之實施形態的硬化膜形成組成物中的(C)成分的含量,相對於(A)成分之化合物與(B)成分之聚合物的合計量100質量份,宜為0.1質量份至40質量份,更佳為5質量份至35質量份。藉由將(C)成分的含量定為0.1質量份以上,可對所形成的硬化膜賦予充分的密著性。但是,在高於40質量份的情況,會有硬化膜形成組成物的保存安定性降低的情況。
另外,在本實施形態的硬化膜形成組成物中,(C)成分亦可為(C)成分之化合物的多種混合物。
以下列舉(C)成分之化合物合適例子。此外,(C)成分之化合物並未受以下化合物例所限定。
(上述式中,R11表示氫原子或甲基,m表示1至10之整數)。
本實施形態的硬化膜形成組成物可含有作為(D)成分的交聯劑。
更詳細而言,(D)成分為可與上述(A)成分之化合物、(B)成分之聚合物及(C)成分之化合物發生反應,且在低於(A)成分之化合物的昇華溫度的溫度進行
反應的交聯劑。(D)成分之交聯劑在溫度低於(A)成分之化合物的昇華溫度之下,會與(A)成分之化合物之羥基、(B)成分的聚合物所含有的羥基及/或羧基、(C)成分之化合物之羥基發生鍵結。其結果,如後述般,在(A)成分之化合物、(B)成分之聚合物及(C)成分之化合物及(D)成分之交聯劑進行熱反應時,可抑制(A)成分之化合物昇華。而且,本實施形態的硬化膜形成組成物可成為硬化膜,如上述般,可形成光反應效率高的配向材。
而且,在本實施形態的硬化膜形成組成物中,(D)成分之交聯劑係以親水性為佳。這是因為在使用本實施形態的硬化膜形成組成物形成硬化膜時,可使(D)成分之交聯劑適當地分散於膜中。
(D)成分的交聯劑可列舉環氧化合物、羥甲基化合物及異氰酸酯化合物等的化合物,而宜為羥甲基化合物。
上述羥甲基化合物的具體例,可列舉例如烷氧基甲基化甘脲、烷氧基甲基化苯并胍胺及烷氧基甲基化三聚氰胺等的化合物。
上述烷氧基甲基化甘脲的具體例,可列舉例如1,3,4,6-肆(甲氧基甲基)甘脲,1,3,4,6-肆(丁氧基甲基)甘脲、1,3,4,6-肆(羥甲基)甘脲、1,3-雙(羥甲基)尿素、1,1,3,3-肆(丁氧基甲基)尿素、1,1,3,3-肆(甲氧基甲基)尿素、1,3-雙(羥甲基)-4,5-二羥基-2-咪唑啉酮、及1,3-雙(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啉酮
等。市售品可列舉三井Cytec股份有限公司製的甘脲化合物(商品名:CYMEL(註冊商標)1170、Powderlink(註冊商標)1174)等的化合物、甲基化尿素樹脂(商品名:UFR(註冊商標)65)、丁基化尿素樹脂(商品名:UFR(註冊商標)300、U-VAN10S60、U-VAN10R、U-VAN11HV)、大日本Ink化學工業股份有限公司製尿素/甲醛系樹脂(高縮合型,商品名:BECKAMINE(註冊商標)J-300S及同系列的P-955、N)等。
上述烷氧基甲基化苯并胍胺的具體例,可列舉例如四甲氧基甲基苯并胍胺等。市售品可列舉三井Cytec股份有限公司製(商品名:CYMEL(註冊商標)1123)、三和化學股份有限公司製(商品名:NIKALAC(註冊商標)BX-4000、及同系列的BX-37、BL-60、BX-55H)等。
上述烷氧基甲基化三聚氰胺的具體例可列舉例如六甲氧基甲基三聚氰胺等。市售品可列舉三井Cytec股份有限公司製甲氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:CYMEL(註冊商標)300、及同系列的301、303、350)、丁氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:Mycoat(註冊商標)506、及同系列的508)、三和化學製甲氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:NIKALAC(註冊商標)MW-30、及同系列的MW-22、MW-11、MS-001、MX-002、MX-730、MX-750、MX-035)、丁氧基甲基型三聚氰胺化合物(商品名:NIKALAC(註冊商標)MX-45、及同系列的MX-410、MX-302)等。
另外還可為使這種胺基的氫原子經羥甲基或烷氧基甲基取代的三聚氰胺化合物、尿素化合物、甘脲化合物及苯并胍胺化合物發生縮合所得到之化合物。可列舉例如美國專利第6323310號所記載的由三聚氰胺化合物及苯并胍胺化合物所製造出的高分子量的化合物。前述三聚氰胺化合物的市售品,可列舉商品名:CYMEL(註冊商標)303(三井Cytec股份有限公司製)等,前述苯并胍胺化合物之市售品可列舉商品名:CYMEL(註冊商標)1123(三井Cytec股份有限公司製)等。
此外,(D)成分還可採用使用N-羥甲基丙烯醯胺、N-甲氧基甲基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺及N-丁氧基甲基甲基丙烯醯胺等的經羥甲基或烷氧基甲基取代的丙烯醯胺化合物或甲基丙烯醯胺化合物所製造出之聚合物。
上述聚合物可列舉例如聚(N-丁氧基甲基丙烯醯胺)、N-丁氧基甲基丙烯醯胺與苯乙烯的共聚物、N-羥甲基甲基丙烯醯胺與甲基丙烯酸甲酯的共聚物、N-乙氧基甲基甲基丙烯醯胺與甲基丙烯酸苄酯的共聚物、及N-丁氧基甲基丙烯醯胺與甲基丙烯酸苄酯與甲基丙烯酸2-羥丙酯的共聚物等。這種聚合物的重量平均分子量為1000至500000,宜為2000至200000,較佳為3000至150000,更佳為3000至50000。
這些交聯劑可單獨或組合兩種以上來使用。
本實施形態的硬化膜形成組成物中的(D)成分之交
聯劑的含量,若以(A)成分之化合物與(B)成分之聚合物的合計量100質量份為基準,宜為10質量份至100質量份,較佳為15質量份至80質量份。在交聯劑的含量過度小於10質量份的情況,由硬化膜形成組成物所得到的硬化膜的溶劑耐性及耐熱性會降低,在進行光配向時,配向感度會降低。另一方面,若在含量過度大於100質量份的情況,會有光配向性及保存安定性降低的情形。
本實施形態的硬化膜形成組成物,除了上述(A)成分、(B)成分及(C)成分之外,還可含有上述(D)成分,甚至還可含有作為(E)成分的交聯觸媒。
(E)成分的交聯觸媒,可為例如酸或熱酸產生劑。此(E)成分在使用本實施形態的硬化膜形成組成物的硬化膜形成時,可有效促進熱硬化反應。
(E)成分採用酸或熱酸產生劑的情況,(E)成分為含磺酸基的化合物、鹽酸或其鹽,在預烘或後烘時會熱分解而產生酸之化合物,亦即只要是在溫度80℃至250℃會發生熱分解而產生酸之化合物,則並未受到特別限定。
這種化合物可列舉例如鹽酸、甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、丁磺酸、戊磺酸、辛磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、樟腦磺酸、三氟甲磺酸、對酚磺酸、2-萘磺酸、均三甲苯磺酸、對二甲苯-2-磺酸、間二甲苯-2-磺酸、4-乙苯磺酸、1H,1H,2H,2H-全氟辛烷磺酸、全氟(2-乙氧基乙烷)磺
酸、五氟乙烷磺酸、九氟丁烷-1-磺酸、十二烷基苯磺酸等的磺酸或其水合物或鹽等。
另外,藉由熱而產生酸的化合物,可列舉例如雙(甲苯氧基)乙烷、雙(甲苯氧基)丙烷、雙(甲苯氧基)丁烷、對硝苄基甲苯磺酸酯、鄰硝苄基甲苯磺酸酯、1,2,3-亞苯基參(甲基磺酸酯)、對甲苯磺酸吡啶鎓鹽、對甲苯磺酸嗎啉鎓鹽、對甲苯磺酸乙酯、對甲苯磺酸丙酯、對甲苯磺酸丁酯、對甲苯磺酸異丁酯、對甲苯磺酸甲酯、對甲苯磺酸苯乙酯、氰甲基對甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基對甲苯磺酸酯、2-羥丁基對甲苯磺酸酯、N-乙基-4-甲苯磺醯胺、及下述式[PAG-1]至式[PAG-41]所表示之化合物等。
本發明之實施形態的硬化膜形成組成物中的(E)成分之交聯觸媒的含量,相對於(A)成分的化合物與(B)成分之聚合物的合計量100質量份,宜為0.01質量份至10質量份,較佳為0.05質量份至8質量份、更佳為0.1質量份至6質量份。藉由將(E)成分的含量定為0.01質量份以上,可對本發明之實施形態的硬化膜賦予充分的熱硬化性與溶劑耐性,還可賦予對曝光光線的高感度。另外,藉由將(E)成分的含量定為10質量份以下,可使硬化膜形成組成物的保存安定性良好。
本發明之實施形態的硬化膜形成組成物,在不損及本發明效果的前提之下,可含有其他添加劑。
例如可含有增感劑以作為其他添加劑。在由本實施形態的硬化膜形成組成物形成本發明之實施形態的硬化膜時,增感劑在促進其光反應的方面是有效的。
增感劑可列舉二苯酮、蒽、蒽醌及噻噸酮等的衍生物以及硝基苯基化合物等。該等之中,二苯酮衍生物的N,N-二乙基胺基二苯酮以及硝基苯基化合物的2-硝基茀、2-硝基茀酮、5-硝基苊、4-硝基聯苯基、4-硝基桂皮酸、4-硝基茋、4-硝基二苯酮及5-硝基吲哚為特佳。
這些增感劑並不受上述物質特別限定。這些化合物可單獨使用或併用兩種以上。
本發明之實施形態中增感劑的使用比例,相對於
(A)成分100質量份,宜為0.1質量份至20質量份,較佳為0.2質量份至10質量份。在此比例過小的情況,會有無法充分得到增感劑的效果的情形,在此比例過大的情況,所形成的硬化膜的透過率會降低,會有塗膜龜裂的情形。
另外,本發明之實施形態的硬化膜形成組成物,在不損及本發明效果的前提之下,其他添加劑可含有矽烷偶合劑、界面活性劑、流變性調整劑、顏料、染料、保存安定劑、消泡劑、抗氧化劑等。
本發明之實施形態的硬化膜形成組成物,大多以在溶劑中溶解而形成的溶液狀態來使用。此時所使用的溶劑,只要是具有可使(A)成分、(B)成分及(C)成分、因應必要的(D)成分、(E)成分、及/或其他添加劑溶解的這種溶解能力的溶劑,則其種類及構造等並未受到特別限定。
若列舉溶劑的具體例,則可列舉例如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑醋酸酯、乙基溶纖劑醋酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、丙二醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚醋酸酯、丙二醇丙基醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、2-丁酮、3-甲基-2-戊酮、2-戊酮、2-庚酮、γ-丁內酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基醋酸乙酯、羥基醋酸乙
酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、及N-甲基吡咯烷酮等。
這些溶劑可單獨使用一種或可使用兩種以上的組合。這些溶劑之中、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚醋酸酯、環己酮、2-庚酮、丙二醇丙基醚、丙二醇丙基醚醋酸酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯及3-乙氧基丙酸甲基的成膜性良好且安全性高,故為較佳。
本發明之實施形態的硬化膜形成組成物為具有光配向性的熱硬化性的硬化膜形成組成物。本實施形態的硬化膜形成組成物如上述般,含有:(A)成分之低分子配向成分、(B)成分之具有羥基及羧基之中至少一者之聚合物,以及(C)成分之(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯基之化合物。進一步還可含有交聯劑作為(D)成分以及可含有交聯觸媒作為(E)成分。此外,在不損及本發明效果的前提之下,還可含有其他添加劑,甚至可含有溶劑。
(A)成分與(B)成分的摻合比,以質量比而計,係以5:95至60:40為佳。在(B)成分的含量過大的情
況,液晶配向性容易降低,在過小的情況,由於溶劑耐性降低,而使得配向性容易降低。
本實施形態的硬化膜形成組成物的合適例子如以下所述。
〔一〕:(A)成分與(B)成分的摻合比以質量比而計為5:95至60:40,以(A)成分與(B)成分的合計量100質量份為基準,含有0.1質量份至40質量份的(C)成分之硬化膜形成組成物。
〔二〕:(A)成分與(B)成分的摻合比以質量比而計為5:95至60:40,以(A)成分與(B)成分的合計量100質量份為基準,含有0.1質量份至40質量份之(C)成分、以及溶劑之硬化膜形成組成物。
〔三〕:(A)成分與(B)成分的摻合比以質量比而計為5:95至60:40,以(A)成分與(B)成分的合計量100質量份為基準,含有0.1質量份至40質量份之(C)成分、含有10質量份至100質量份之(D)成分、以及含有溶劑之硬化膜形成組成物。
〔四〕:(A)成分與(B)成分的摻合比以質量比而計為5:95至60:40,以(A)成分與(B)成分的合計量100質量份為基準,含有0.1質量份至40質量份之(C)成分、含有10質量份至100質量份之(D)成分、含有0.01質量份至10質量份之(E)成分、以及含有溶劑之硬化膜形成組成物。
將本實施形態的硬化膜形成組成物使用作為溶液的情
況,其摻合比例、調製方法等在以下作詳細敘述。
本實施形態的硬化膜形成組成物中的固體成分比例,只要各成分均勻地溶於溶劑中,則並未受到特別限定,而為1質量%至80質量%,宜為3質量%至60質量%,較佳為5質量%至40質量%。此處,固體成分,是指由硬化膜形成組成物的全成分將溶劑除外者。
本實施形態的硬化膜形成組成物之調製方法並未受到特別限定。調製方法可列舉例如在使(B)成分溶於溶劑所得到的溶液中,以既定比例混合(A)成分及(C)成分,進一步混合(D)成分、(E)成分,而製成均勻溶液之方法,或在此調製方法中的適當階段因應必要進一步添加其他添加劑並混合之方法。
在調製本實施形態的硬化膜形成組成物時,可直接使用藉由溶劑中的聚合反應所得到的特定共聚物的溶液。此情況下,例如在使具有聚乙二醇酯基的單體及具有碳原子數2至5之羥烷酯基的單體之中至少一者與具有羧基的單體及具有酚性羥基的單體之中至少一者發生共聚合所得到的(B)成分之溶液中,與上述同樣地,加入(A)成分及(C)成分,進一步加入(D)成分、(E)成分等,而製成均勻的溶液。此時,為了調整濃度,亦可進一步增添溶劑。此時,(B)成分的產生過程所使用的溶劑,可與硬化膜形成組成物的濃度調整所使用的溶劑相同或相異。
另外,所調製的硬化膜形成組成物的溶液,宜利用孔徑為0.2μm左右的過濾器等加以過濾然後使用。
將本實施形態的硬化膜形成組成物之溶液,藉由棒式塗佈、旋轉塗佈、流塗、輥塗、狹縫塗佈、在狹縫之後進行的旋轉塗佈、噴墨塗佈、印刷等塗佈在基板(例如矽/二氧化矽被覆基板、氮化矽基板、金屬,例如以鋁、鉬、鉻等被覆的基板、玻璃基板、石英基板、ITO基板等)或薄膜(例如三乙醯基纖維素(TAC)薄膜、環烯烴聚合物薄膜、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、丙烯酸薄膜等的樹脂薄膜)等之上,而形成塗膜,然後以熱板或烘箱等加熱乾燥,藉此可形成硬化膜。
加熱乾燥的條件,只要是在由硬化膜所形成的配向材的成分不會溶出至塗佈在其上的聚合性液晶溶液的程度進行硬化反應即可,可採用例如在溫度60℃至200℃、時間0.4分鐘至60分鐘的範圍之中適當地選擇的加熱溫度及加熱時間。加熱溫度及加熱時間宜為70℃至160℃以及0.5分鐘至10分鐘。
使用本實施形態的硬化性組成物所形成的硬化膜的膜厚為例如0.05μm至5μm,可考慮所使用的基板的高低差以及光學及電性質而適當選擇。
以這種方式所形成的硬化膜,可發揮出進行偏光UV照射而使配向材,亦即含有聚合性液晶等具有液晶性的化合物發生配向之構件的機能。
偏光UV的照射方法,通常可藉由使用150nm至
450nm的波長的紫外光至可見光,在室溫或加熱的狀態下,由垂直或斜向照射直線偏光來進行。
由本實施形態的硬化膜組成物所形成的配向材係具有耐溶劑性及耐熱性,因此將由聚合性液晶溶液所構成之相位差材料塗佈在此配向材上之後,加熱至該液晶的相轉移溫度,使相位差材料成為液晶狀態,使其在配向材上發生配向。然後,使成為所希望的配向狀態的相位差材料直接硬化,可形成具有光學異向性層的相位差材。
相位差材料可採用例如具有聚合性基的液晶單體及含有其之組成物等。而且,在形成有配向材的基板為薄膜的情況,具有本實施形態的相位差材的薄膜,可用來作為相位差薄膜。形成這種相位差材的相位差材料,會成為液晶狀態,而在配向材上呈現水平配向、膽固醇狀配向、垂直配向、混合配向等的配向狀態,各種相位差材料,可因應所須要的相位差特性分開使用。
另外,在製造3D顯示器所使用的圖案化相位差材時,對於在由本實施形態的硬化膜組成物藉由上述方法所形成的硬化膜,透過線寬與間距圖案的光罩,由既定基準往例如+45度的方向實施偏光UV曝光,接下來將光罩取下之後,往-45度的方向進行偏光UV曝光,而製成形成液晶的配向控制方向相異的兩種液晶配向區域的配向材。然後,在塗佈由聚合性液晶溶液所構成的相位差材料之後,加熱至液晶的相轉移溫度,而使相位差材料成為液晶狀態。成為液晶狀態的聚合性液晶,會在形成兩種液晶配
向區域的配向材上發生配向,而形成各液晶配向區域所分別對應的配向狀態。然後,使實現這種配向狀態的相位差材料直接硬化,而使上述配向狀態固定化,可得到相位差特性相異的兩種相位差區域分別呈現多數且規則配置之圖案化相位差材。
另外,由本實施形態的硬化膜組成物所形成的配向材,亦可利用作為液晶顯示元件的液晶配向膜。例如使用具有如上述方式所形成的本實施形態的配向材的兩枚基板,將這些基板隔著間隔件,使兩基板上的配向材互相面對而黏合之後,在這些基板之間注入液晶,可製造出液晶配向的液晶顯示元件。
因此,本實施形態的硬化膜形成組成物適合使用於各種相位差材(相位差薄膜)或液晶顯示元件等的製造。
以下列舉實施例對本實施形態作進一步詳細說明。但是本發明並不受這些實施例所限定。
以下的實施例及比較例所使用的各組成成分如以下所述。
CIN1:4-(6-羥己氧基)桂皮酸甲酯
CIN2:3-甲氧基-4-(6-羥己氧基)桂皮酸甲酯
PEPO:聚酯多元醇聚合物(具有下述構造單元的己二酸/二乙二醇共聚物。分子量4,800)。
(上述式中,R表示伸烷基)。
HMM:下述構造式所表示之三聚氰胺交聯劑
PBMAA:聚(N-丁氧基甲基丙烯醯胺)
PTSA:對甲苯磺酸
具有羥基及(甲基)丙烯醯基的化合物C-1:
具有羥基及(甲基)丙烯醯基的化合物C-2:
具有羥基及(甲基)丙烯醯基的化合物C-3:
實施例及比較例之各硬化膜形成組成物係含有溶劑,該溶劑採用丙二醇單甲醚(PM-P)與醋酸乙酯(AcEt)。
在1L四口燒瓶中加入4-溴-4’-羥基二苯酮80.0g、N,N-二甲基乙醯胺500mL、丙烯酸第三丁酯55.4g、三丁
基胺160.2g、醋酸鈀1.29g、三(鄰甲苯基)膦3.50g,並加熱至100℃同時攪拌。反應結束後,將反應系統注入2L的醋酸乙酯,並使用1N-鹽酸水溶液、飽和食鹽水進行萃取。在萃取的有機層中加入無水硫酸鎂使其脫水乾燥,將無水硫酸鎂過濾。使用旋轉蒸發器將所得到的濾液中的溶劑餾除,而得到109.4g的目標物CIN11-1(赤褐色黏體)。所得到的CIN11-1並不經過純化,而使用於接下來的反應。
在2L四口燒瓶中加入93.4g的CIN11-1、N,N-二甲基甲醯胺1L、6-氯-1-己醇39.3g、碳酸鉀119.4g、碘化鉀4.8g,加熱至100℃同時攪拌。反應結束後,將反應系統注入5L的水中,以1N-鹽酸水溶液進行中和,並使用醋酸乙酯進行萃取。在萃取而得的有機層中加入無水硫酸鎂使其脫水乾燥,然後將無水硫酸鎂過濾。將所得到的濾液使用旋轉蒸發器進行溶劑餾除。使用異丙醇/己烷=1/10使殘渣再結晶,而得到CIN11(黃土色固體)113.8g。將目標物的1H-NMR測定結果揭示如下。由此結果確認了所得到的固體為目標之CIN11。
1H NMR(400MHz,[D6]-DMSO):δ 7.86-7.88(d,2H),7.73-7.75(d,2H),7.69-7.71(d,2H),7.62-7.66(d,1H),7.08-7.10(d,2H),6.65-6.69(d,1H),4.35-4.37(t,1H),4.06-4.09(t,2H),3.37-3.42(q,2H),1.73-1.77(m,2H),1.50(s,9H),1.37-1.46(m,6H)
藉由使MAA 3.5g、MMA 7.0g、HEMA 7.0g、作為聚合起始劑的AIBN(偶氮雙異丁腈)0.5g溶於53.9g的PM-P,使其在75℃下反應20小時,而得到丙烯酸共聚物溶液(固體成分濃度25質量%)(P-1)。所得到的丙烯酸共聚物的Mn為10,300、Mw為24,600。
以表1所示的組成調製出實施例1至6以及比較例1及2的各硬化膜形成組成物。接下來,使用各硬化膜形成組成物形成硬化膜,對於所得到的各硬化膜進行密著性、配向感度、圖案形成性、及透過率的評估。
使用棒式塗佈機將實施例1至實施例5以及比較例1及比較例2之各硬化膜形成組成物塗佈在TAC薄膜上之後,在熱循環式烘箱中在溫度110℃下進行加熱乾燥120秒鐘,而形成硬化膜。以20mJ/cm2至40mJ/cm2對該各硬化膜垂直照射313nm的直線偏光。使用旋轉塗佈機將Merck股份有限公司製的水平配向用聚合性液晶溶液RMS03-013C塗佈在曝光後的基板上的硬化膜上,接下來在熱板上以60℃進行預烘60秒鐘,形成膜厚1.0μm的塗膜。以1000mJ/cm2使此薄膜曝光,使聚合性液晶發生聚合,而製作出相位差材。使用美工刀將所得到的基板上的相位差材交叉切割(1mm×1mm×100格),然後貼上玻璃紙膠帶。接下來,在將該玻璃紙膠帶剝離時,統計基板上的相位差材之中,聚合後的聚合性液晶膜並未剝離而殘留在下層的硬化膜上的格子個數。將評估結果以(膜並未剝
離而殘留的格子數目)/100的形式一併揭示於表2的初期之欄。膜並未剝離而殘留的格子為90個以上的情況,亦即90/100至100/100的情況判斷為密著性良好。
以與上述密著性的評估同樣的方法,在TAC薄膜上製作相位差材,將其置於設定在溫度80℃濕度90%的烘箱,靜置24小時以上。然後,取出相位差材,以與上述密著性的評估同樣的方法評估密著性。以此評估結果作為密著耐久性,一併揭示於表2。
使用旋轉塗佈機將實施例1至實施例5以及比較例1及比較例2之各硬化膜形成組成物在鹼玻璃上以2000rpm旋轉塗佈30秒鐘之後,在熱循環式烘箱中以溫度110℃進行加熱乾燥120秒鐘,而形成硬化膜。對該各硬化膜垂直照射313nm的直線偏光而形成配向材。使用旋轉塗佈機將Merck股份有限公司製的水平配向用聚合性液晶溶液RMS03-013C塗佈在基板上的配向材上,接下來,在熱板上以60℃進行預烘60秒鐘,而形成膜厚1.0μm的塗膜。以1000mJ/cm2使此基板上的塗膜曝光,而製作出相位差材。將所製作出的基板上的相位差材以一對偏光板夾住,觀察相位差材的相位差特性表現狀況,將配向材表現出液晶配向性所須的偏光UV曝光量定為配向感度。評估結果
在之後一併揭示於表2。使用實施例1至實施例5以及比較例1及比較例2之各硬化膜形成組成物所形成的配向材,表現出液晶配向性所須的偏光UV曝光量,任一者皆為20mJ/cm2至40mJ/cm2的低值,而表現出良好的配向感度。
使用棒式塗佈機將實施例6及實施例7的各硬化膜形成組成物塗佈在TAC薄膜上之後,以溫度110℃,在熱循環式烘箱中進行加熱乾燥120秒鐘,而形成硬化膜。對該各硬化膜垂直照射313nm的直線偏光,而形成配向材。使用棒式塗佈機將水平配向用聚合性液晶溶液塗佈在基板上的配向材上,接下來,在熱板上以70℃進行預烘60秒鐘,而形成膜厚1.0μm的塗膜。以300mJ/cm2使此基板上的塗膜曝光,而製作出相位差材。將所製作出的基板上的相位差材以一對偏光板夾住,觀察相位差材的相位差特性表現狀況,將配向材表現出液晶配向性所須的偏光UV曝光量定為配向感度。評估結果在之後一併揭示於表2。
使用棒式塗佈機將實施例及比較例之各硬化膜形成組成物塗佈在TAC薄膜上之後,在熱循環式烘箱中以溫度110℃進行加熱乾燥120秒鐘,形成硬化膜。對此硬化膜透過350μm的線寬與間距光罩,以40mJ/cm2垂直照射
313nm的直線偏光。接下來將光罩取下,並使基板旋轉90度之後,以20mJ/cm2垂直照射313nm的直線偏光,而得到形成了液晶的配向控制方向相差90度的兩種液晶配向區域的配向材。使用旋轉塗佈機,將Merck股份有限公司製的水平配向用聚合性液晶溶液RMS03-013C塗佈在此基板上的配向材上,接下來,在熱板上以60℃進行預烘60秒鐘,而形成膜厚1.0μm的塗膜。以1000mJ/cm2使此基板上的塗膜曝光,而製作出具有相異相位差特性的兩種區域規則排列的圖案化相位差材。使用偏光顯微鏡來觀察所製作出的基板上的圖案化相位差材,將形成沒有配向缺陷的相位差圖案的情形評為○、觀察到配向缺陷的情況評為×。評估結果在之後一併揭示於表2。
使用旋轉塗佈機將實施例及比較例的各硬化膜形成組成物在石英基板上以2000rpm旋轉塗佈30秒鐘之後,在熱板上並在溫度110℃下進行加熱乾燥烘烤120秒鐘,形成膜厚300nm的硬化膜。膜厚是使用FILMETRICS公司製的F20作測定。使用紫外線可見分光光度計(島津製作所股份有限公司製SHIMADZU UV-2550型號),對於此硬化膜測定波長400nm光線的透過率。
將進行以上評估的結果如上述般揭示於表2。
使用實施例1至實施例5的硬化膜形成組成物,所得到的硬化膜即使經過高溫高濕處理,也能維持高密著性,表現出優異的密著耐久性。
相對於此,使用比較例1及2的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜經過高溫高濕處理後,難以維持初期的密著性。
使用實施例1至實施例5的硬化膜形成組成物所得到的配向材,與使用比較例1及2的硬化膜形成組成物所得到的配向材同樣地,表現出液晶配向性所須的偏光UV曝光量任一者皆為20mJ/cm2至40mJ/cm2的低值,表現出良好的配向感度。
另外,使用實施例6及實施例7的硬化膜形成組成物所得到的配向材,與使用比較例1及2的硬化膜形成組成物所得到的配向材相比,表現出液晶配向性所須的偏光UV曝光量任一者皆為10mJ/cm2的較低值,表現出良好的配向感度。
使用實施例1至實施例7的硬化膜形成組成物所得到的配向材,與使用比較例1及比較例2的硬化膜形成組成物所得到的配向材同樣地,表現出良好的圖案形成性。
使用實施例1至實施例7的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜,與使用比較例1及2的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜同樣地,對於波長400nm的光線呈現100%或與其相近的透過率,而表現出良好的透光特性。
由本發明的硬化膜形成組成物所得到的硬化膜,作為液晶顯示元件的液晶配向膜、或用以形成設置於液晶顯示元件內部或外部的光學異向性薄膜的配向材是非常有用的,特別適合作為3D顯示器的圖案化相位差材的形成材料。此外,還適合作為形成薄膜電晶體(TFT)型液晶顯示元件或有機EL元件等的各種顯示器中的保護膜、平坦化膜及絕緣膜等的硬化膜的材料,尤其是形成TFT型液晶元件之層間絕緣膜、彩色濾光片的保護膜或有機EL元件的絕緣膜等的材料。
Claims (6)
- 一種硬化膜形成組成物,其特徵為:含有(A)具有光配向性基與羥基之化合物、(B)具有羥基及羧基之中至少一者之聚合物、及(C)(A)成分以外的具有羥基及(甲基)丙烯醯基之化合物。
- 如申請專利範圍第1項之硬化膜形成組成物,其中前述(C)成分之化合物係具有一個以上的羥基及一個(甲基)丙烯醯基。
- 如申請專利範圍第1或2項之硬化膜形成組成物,其中進一步含有(D)交聯劑。
- 如申請專利範圍第1或2項之硬化膜形成組成物,其中進一步含有(E)交聯觸媒。
- 一種配向材料,其特徵為:使用如申請專利範圍第1至4項中任一項之硬化膜形成組成物所得到。
- 一種相位差材料,其特徵為:具有由如申請專利範圍第1至4項中任一項之硬化膜形成組成物所得到之硬化膜。
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