TWI733855B - 熱硬化性組成物、硬化膜、彩色濾光片、液晶顯示元件及觸控面板裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種對保護膜所要求的透明性或耐熱性優異,進而不存在由液晶顯示裝置的特異的電特性所引起的切換閾值偏差、即不對顯示品質造成不良影響的硬化膜、一種提供所述硬化膜的組成物,以及包含所述硬化膜的彩色濾光片、液晶顯示元件以及觸控面板裝置。通過一種熱硬化性組成物及由其所獲得的硬化膜來解決所述課題,所述熱硬化性組成物是含有聚酯醯胺酸及環氧化合物的組成物,所述聚酯醯胺酸是包含四羧酸二酐、二胺及多元羥基化合物的原料的反應物,且由所述組成物所獲得的硬化膜的在20 Hz下的介電損耗正切為0.007以下。
Description
本發明是有關於一種液晶顯示元件等中所使用的熱硬化性組成物、由所述熱硬化性組成物所形成的硬化膜、及使用所述硬化膜的彩色濾光片、絕緣膜、或保護膜、及具有所述膜的電子零件。更詳細而言,本發明是有關於一種具有優異的介電損耗正切的包含聚酯醯胺酸的熱硬化性組成物、由所述熱硬化性組成物所形成的不會對液晶的切換性能造成不良影響的硬化膜、及使用所述硬化膜的彩色濾光片、絕緣膜、或保護膜、及具有所述膜的電子零件。
液晶顯示元件被廣泛用於計算機終端顯示裝置、電視機圖像顯示裝置、移動通信設備等中。所述液晶顯示元件的製造步驟中,通常對元件的表面實施化學品處理或高溫加熱處理。因此,為了防止元件的表面劣化、損傷、變質而設置保護膜。對保護膜要求耐熱性、耐化學品性、對基板的密接性、透明性、及平坦性。
另一方面,近年來,液晶顯示元件中存在高畫質化的要求高、具備高視角、高速響應性的各種新方式的液晶顯示元件。其中,橫向電場方式(面內切換(In Plane Switching=IPS)方式、邊緣場切換(Fringe Field Switching=FFS)方式)因視角、對比度等顯示品質優異,因而以移動通信設備為中心廣泛普及。
然而,橫向電場方式、特別是FFS方式的液晶顯示裝置中所使用的液晶具有能夠以低電壓進行驅動等優異的特性,但另一方面也有性能容易因液晶顯示裝置中內置的構件的電特性而降低的問題。實際上,產生了由彩色濾光片或配向膜的電特性、或源自這些的成分溶出所引起的切換閾值偏差等各種顯示不良。針對這些問題,一直在進行著眼於彩色濾光片或配向膜的研究,但未著眼於保護膜進行研究。
而且,薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)等半導體裝置中,通常以配線保護為目的而在最上層配線上形成保護膜。通過形成保護膜,可實現半導體裝置的高品質化、特性的穩定化,且半導體裝置不易受外界影響。作為保護膜用材料之一的高耐熱性樹脂的聚醯亞胺常被研究用於半導體裝置的保護膜或絕緣膜,其一部分已實用化。關於這些聚醯亞胺的開發,雖然進行了數次已實現低介電常數化的嘗試,但尚未開發出滿足低介電性、低介電損耗正切性的特性且耐實用化的聚醯亞胺,以及提供透明性或耐熱性優異的保護膜的聚醯亞胺。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-208580號公報 [專利文獻2]日本專利特開2006-243594號公報
[發明所要解決的問題] 本發明的課題在於提供一種對保護膜所要求的透明性或耐熱性等各特性優異,進而不存在由液晶顯示裝置的特異的電特性所引起的切換閾值偏差、即不對顯示品質造成不良影響的硬化膜,以及提供所述硬化膜的組成物。 [解決問題的技術手段]
本發明者等人為了解決所述課題而進行了努力研究,結果發現一種熱硬化性組成物,其含有聚酯醯胺酸、環氧化合物、及視情況的環氧硬化劑或溶劑等,所述聚酯醯胺酸是包含四羧酸二酐、二胺及多元羥基化合物的原料的反應物,且發現將所述組成物硬化而獲得的硬化膜具有低介電損耗正切,進而所述硬化膜的透明性或耐熱性優異,從而完成了本發明。本發明包含以下的構成。
[1] 一種熱硬化性組成物,其包含聚酯醯胺酸(A)、及環氧化合物(B),所述熱硬化性組成物的特徵在於: 所述聚酯醯胺酸(A)是以下述式(1)及式(2)的關係成立的比率含有X莫耳的四羧酸二酐、Y莫耳的二胺及Z莫耳的多元羥基化合物的原料的反應物, 0.2≦Z/Y≦8.0 ·······(1) 0.2≦(Y+Z)/X≦5.0 ···(2) 所述環氧化合物(B)的含量相對於所述聚酯醯胺酸(A)100重量份而為20重量份~400重量份, 由所述熱硬化性組成物所獲得的硬化膜的在20 Hz下的介電損耗正切為0.007以下。
[2] 根據所述[1]所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)包含下述式(3)所表示的結構單元及下述式(4)所表示的結構單元。在式(3)及式(4)中,R1
是自四羧酸二酐除去兩個-CO-O-CO-而成的殘基,R2
是自二胺除去兩個-NH2
而成的殘基,R3
是自多元羥基化合物除去兩個-OH而成的殘基。
[3] 根據所述[1]或[2]所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的原料進一步包含單羥基化合物。
[4] 根據所述[3]所述的熱硬化性組成物,其中所述單羥基化合物是選自異丙醇、烯丙醇、苄醇、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙二醇單乙醚、及3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷中的一種以上。
[5] 根據所述[1]至[4]中任一項所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的原料進一步包含苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。
[6] 根據所述[1]至[5]中任一項所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的重量平均分子量為1,000~200,000。
[7] 根據所述[1]至[6]中任一項所述的熱硬化性組成物,其中相對於所述環氧化合物(B)100質量份而包含0.1質量份~60質量份的環氧硬化劑(C)。
[8] 根據所述[7]所述的熱硬化性組成物,其中所述環氧硬化劑(C)含有選自由偏苯三酸酐、六氫偏苯三酸酐、2-十一烷基咪唑、及酚系硬化劑(H)所組成的群組中的至少一種化合物。
[9] 根據所述[8]所述的熱硬化性組成物,其中所述酚系硬化劑(H)是選自由α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯、4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚)、及1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷所組成的群組中的至少一種。
[10] 根據所述[1]至[9]中任一項所述的熱硬化性組成物,其包含溶劑(D)。
[11] 根據所述[10]所述的熱硬化性組成物,其中 所述四羧酸二酐是選自由3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐、2,2-[雙(3,4-二羧基苯基)]六氟丙烷二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、及乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)所組成的群組中的至少一種化合物; 所述二胺是選自由3,3'-二胺基二苯基碸、及雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸所組成的群組中的至少一種化合物; 所述多元羥基化合物是選自由乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、及異三聚氰酸三(2-羥基乙基)酯所組成的群組中的至少一種化合物; 所述環氧化合物(B)是選自由3,4-環氧環己烷羧酸-3',4'-環氧環己基甲酯、1-甲基-4-(2-甲基環氧乙烷基)-7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-([2,3-環氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷與1,3-雙[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-1-[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-1-甲基乙基]苯基]乙基]苯氧基]-2-丙醇的混合物、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-([2,3-環氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷三縮水甘油醚、1,3-雙(環氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物、及通過將3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷作為原料成分進行反應而獲得的重量平均分子量為1,000~200,000的共聚物所組成的群組中的至少一種化合物; 所述環氧硬化劑(C)是選自由偏苯三酸酐、六氫偏苯三酸酐、2-十一烷基咪唑、α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯、4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚)、及1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷所組成的群組中的至少一種化合物; 所述溶劑(D)含有選自由3-甲氧基丙酸甲酯及丙二醇單甲醚乙酸酯所組成的群組中的至少一種。
[12] 一種硬化膜,其是使根據所述[1]至[11]中任一項所述的熱硬化性組成物硬化而獲得。
[13] 一種彩色濾光片,其具有根據所述[12]所述的硬化膜作為透明保護膜。
[14] 一種液晶顯示元件,其具有根據所述[13]所述的彩色濾光片。
[15] 一種液晶顯示元件,其具有根據所述[12]所述的硬化膜作為形成在TFT與透明電極之間的透明絕緣膜。
[16] 一種液晶顯示元件,其具有根據所述[12]所述的硬化膜作為形成在透明電極與配向膜之間的透明絕緣膜。
[17] 一種觸控面板裝置,其具有根據所述[12]所述的硬化膜作為形成在透明電極上的透明絕緣膜。 [發明的效果]
本發明的較佳實施方式的熱硬化性組成物是在液晶顯示裝置中不會對顯示品質造成不良影響的特別優異的材料,在用作彩色液晶顯示元件的彩色濾光片保護膜的情況下,可使顯示品質及可靠性提升。而且,通過對本發明的較佳實施方式的熱硬化性組成物進行加熱而獲得的硬化膜是具有低介電損耗正切、作為保護膜被要求的透明性或耐熱性等各特性優異、實用性非常高的硬化膜。特別是作為利用染色法、顏料分散法、電沉積法及印刷法而製造的彩色濾光片的保護膜而言有用。而且,還可作為各種光學材料的保護膜及透明絕緣膜而使用。
1. 熱硬化性組成物 本發明的熱硬化性組成物是含有:聚酯醯胺酸(A)、環氧化合物(B)、及視情況的環氧硬化劑(C)或溶劑(D)等的組成物,所述聚酯醯胺酸(A)是包含四羧酸二酐、二胺及多元羥基化合物的原料的反應物,所述熱硬化性組成物的特徵在於由所述組成物所獲得的硬化膜的在20 Hz下的介電損耗正切為0.007以下。本發明的熱硬化性組成物還可在獲得本發明的效果的範圍內進一步含有所述以外的其他成分。
1-1. 聚酯醯胺酸(A) 所述聚酯醯胺酸(A)是以下述式(1)及式(2)的關係成立的比率含有X莫耳的四羧酸二酐、Y莫耳的二胺及Z莫耳的多元羥基化合物的原料的反應物。 0.2≦Z/Y≦8.0 ·······(1) 0.2≦(Y+Z)/X≦5.0 ···(2)
所述聚酯醯胺酸(A)較佳為具有下述式(3)所表示的結構單元及式(4)所表示的結構單元。在式(3)及式(4)中,R1
是自四羧酸二酐除去兩個-CO-O-CO-而成的殘基,較佳為碳數2~30的有機基。R2
是自二胺除去兩個-NH2
而成的殘基,較佳為碳數2~30的有機基。R3
是自多元羥基化合物除去兩個-OH而成的殘基,較佳為碳數2~20的有機基。
所述聚酯醯胺酸(A)的合成中至少需要溶劑,可使所述溶劑直接殘留而製成考慮到操作性等的液狀或凝膠狀的熱硬化性組成物,或者也可將所述溶劑除去而製成考慮到搬運性等的固體狀的組成物。而且,所述聚酯醯胺酸(A)的合成中也可視需要包含選自單羥基化合物及苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物中的一種以上的化合物作為原料,特別佳為包含單羥基化合物。而且,所述聚酯醯胺酸(A)的合成中也可在不損及本發明的目的的範圍內,視需要包含所述以外的其他化合物作為原料。
1-1-1. 四羧酸二酐 本發明中,用以獲得所述聚酯醯胺酸(A)的材料使用四羧酸二酐。較佳的四羧酸二酐的具體例可列舉:3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,3,3',4'-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯基碸四羧酸二酐、2,3,3',4'-二苯基碸四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯基醚四羧酸二酐、2,3,3',4'-二苯基醚四羧酸二酐、2,2-[雙(3,4-二羧基苯基)]六氟丙烷二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)(商品名:TMEG-100、新日本理化股份有限公司)、環丁烷四羧酸二酐、甲基環丁烷四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐、環己烷四羧酸二酐、乙烷四羧酸二酐、及丁烷四羧酸二酐。可使用這些四羧酸二酐中的一種以上。
這些四羧酸二酐中,更佳為賦予良好透明性的3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐、2,2-[雙(3,4-二羧基苯基)]六氟丙烷二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、及乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯),特別佳為3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐及1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐。
1-1-2. 二胺 本發明中,用以獲得所述聚酯醯胺酸(A)的材料使用二胺。較佳的二胺的具體例可列舉4,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二胺基二苯基碸、3,4'-二胺基二苯基碸、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[3-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、[4-(4-胺基苯氧基)苯基][3-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、[4-(3-胺基苯氧基)苯基][3-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、及2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷。可使用這些二胺中的一種以上。
這些二胺中,更佳為賦予良好透明性的3,3'-二胺基二苯基碸及雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸,特別佳為3,3'-二胺基二苯基碸。
1-1-3. 多元羥基化合物 本發明中,用以獲得所述聚酯醯胺酸(A)的材料使用多元羥基化合物。較佳的多元羥基化合物的具體例可列舉:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、重量平均分子量為1,000以下的聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、重量平均分子量為1,000以下的聚丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-戊二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、1,2,5-戊三醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、2,5-己二醇、1,2,6-己三醇、1,2-庚二醇、1,7-庚二醇、1,2,7-庚三醇、1,2-辛二醇、1,8-辛二醇、3,6-辛二醇、1,2,8-辛三醇、1,2-壬二醇、1,9-壬二醇、1,2,9-壬三醇、1,2-癸二醇、1,10-癸二醇、1,2,10-癸三醇、1,2-十二烷二醇、1,12-十二烷二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、異三聚氰酸三(2-羥基乙基)酯、雙酚A(2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷)、雙酚S(雙(4-羥基苯基)碸)、雙酚F(雙(4-羥基苯基)甲烷)、4,4'-亞異丙基雙(2-苯氧基乙醇)、2,2-雙(4-羥基環己基)丙烷、4,4'-二羥基二環己基、2-羥基苄醇、4-羥基苄醇、2-(4-羥基苯基)乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、甘油單烯丙基醚、三羥甲基丙烷單烯丙基醚、季戊四醇單烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、二季戊四醇單烯丙基醚、二季戊四醇二烯丙基醚、二季戊四醇三烯丙基醚、二季戊四醇四烯丙基醚、山梨糖醇單烯丙基醚、山梨糖醇二烯丙基醚、山梨糖醇三烯丙基醚、山梨糖醇四烯丙基醚、甘油單(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷單(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇單(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇單(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇單(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇二(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、丙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、三丙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、甘油二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環氧丙烷改性雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚S二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環氧丙烷改性雙酚S二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚F二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環氧丙烷改性雙酚F二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、聯二甲苯酚二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、聯苯酚二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、茀二酚二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環己烷-1,4-二甲醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、氫化雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、三環癸烷二甲醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、及每一分子中包含兩個以上的環氧基的其他化合物的(甲基)丙烯酸改性物。可使用這些多元羥基化合物中的一種以上。
這些多元羥基化合物中,較佳為對溶劑的溶解性良好的乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、異三聚氰酸三(2-羥基乙基)酯、2,2-雙(4-羥基環己基)丙烷、4,4'-二羥基二環己基、2-羥基苄醇、4-羥基苄醇、2-(4-羥基苯基)乙醇、4,4'-亞異丙基雙(2-苯氧基乙醇)、乙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、丙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、甘油二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環氧丙烷改性雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚S二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、環氧丙烷改性雙酚S二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚F二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、及環氧丙烷改性雙酚F二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物。進而佳為二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-羥基苄醇、4-羥基苄醇、4,4'-亞異丙基雙(2-苯氧基乙醇)、2-(4-羥基苯基)乙醇、乙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、丙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、三丙二醇二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、甘油二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物、及環氧丙烷改性雙酚A二縮水甘油醚的(甲基)丙烯酸改性物。
1-1-4. 單羥基化合物 本發明中,用以獲得所述聚酯醯胺酸(A)的材料可使用單羥基化合物。通過使用單羥基化合物,可使熱硬化性組成物的保存穩定性提升。較佳的單羥基化合物的具體例可列舉甲醇、乙醇、1-丙醇、異丙醇、烯丙醇、苄醇、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、苯酚、龍腦(borneol)、麥芽醇(maltol)、芳樟醇(linalol)、松油醇(terpineol)、二甲基苄基甲醇(dimethyl benzylcarbinol)、及3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷。可使用這些單羥基化合物中的一種以上。
這些單羥基化合物中更佳為異丙醇、烯丙醇、苄醇、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙二醇單乙醚、或3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷。如果考慮將使用這些單羥基化合物而形成的所述聚酯醯胺酸(A)與環氧化合物及環氧硬化劑混合的情況下的相容性、或熱硬化性組成物在彩色濾光片上的塗布性,則單羥基化合物特別較佳為使用苄醇。
相對於四羧酸二酐、二胺、及多元羥基化合物的合計量100重量份,較佳為含有0重量份~300重量份的單羥基化合物而進行反應。更佳為5重量份~200重量份。
1-1-5. 苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物 而且,本發明中所使用的所述聚酯醯胺酸(A)還可在所述原料中添加具有三個以上酸酐基的化合物而合成。添加具有三個以上酸酐基的化合物而合成的聚酯醯胺酸(A)可期待透明性的提升,因此較佳。具有三個以上酸酐基的化合物的例子可列舉苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。關於構成苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物的各成分的比率,苯乙烯/順丁烯二酸酐的莫耳比為0.5~4,較佳為1~3。進一步而言,更佳為1或2,特別佳為1。
苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物的具體例可列舉SMA3000P、SMA2000P、SMA1000P(均為商品名;川原油化股份有限公司)。這些市售品中特別佳為耐熱性及耐鹼性良好的SMA1000P。
較佳為相對於四羧酸二酐、二胺、及多元羥基化合物的合計量100重量份而含有0重量份~500重量份的苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。更佳為10重量份~300重量份。
1-1-6. 具有一個胺基的胺基矽烷化合物 所述聚酯醯胺酸(A)的合成中,還可在不損及本發明的目的的範圍內,視需要包含所述以外的其他原料作為原料,此種其他原料的例子可列舉具有一個胺基的胺基矽烷化合物。具有一個胺基的胺基矽烷化合物用以與聚酯醯胺酸(A)的末端的酸酐基反應而在末端導入矽烷基。如果使用含有如下聚酯醯胺酸(A)的本發明的熱硬化性組成物,則可改善所獲得的硬化膜的耐酸性,所述聚酯醯胺酸是通過添加具有一個胺基的胺基矽烷化合物進行反應而獲得。進而,在以所述的單體的構成進行反應的情況下,還可添加單羥基化合物及具有一個胺基的胺基矽烷化合物此兩者而進行反應。
本發明中所使用的較佳的具有一個胺基的胺基矽烷化合物的具體例可列舉:3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、4-胺基丁基三甲氧基矽烷、4-胺基丁基三乙氧基矽烷、4-胺基丁基甲基二乙氧基矽烷、對胺基苯基三甲氧基矽烷、對胺基苯基三乙氧基矽烷、對胺基苯基甲基二甲氧基矽烷、對胺基苯基甲基二乙氧基矽烷、間胺基苯基三甲氧基矽烷、及間胺基苯基甲基二乙氧基矽烷。可使用這些具有一個胺基的胺基矽烷化合物中的一種以上。
這些具有一個胺基的胺基矽烷化合物中,更佳為使硬化膜的耐酸性變良好的3-胺基丙基三乙氧基矽烷及對胺基苯基三甲氧基矽烷,自耐酸性、相容性的觀點考慮,特別佳為3-胺基丙基三乙氧基矽烷。
較佳為相對於四羧酸二酐、二胺、及多元羥基化合物的合計量100重量份,含有0重量份~300重量份的具有一個胺基的胺基矽烷化合物。更佳為5重量份~200重量份。
1-1-7. 聚酯醯胺酸(A)的合成反應中所使用的溶劑 用以獲得所述聚酯醯胺酸(A)的合成反應中所使用的溶劑的具體例可列舉二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、環己酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、及N,N-二甲基乙醯胺。這些溶劑中較佳為丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、或二乙二醇甲基乙基醚。
1-1-8. 聚酯醯胺酸(A)的合成方法 本發明中所使用的所述聚酯醯胺酸(A)是通過在所述溶劑中使四羧酸二酐X莫耳、二胺Y莫耳、及多元羥基化合物Z莫耳反應而合成,此時X、Y及Z較佳為以這些之間下述式(1)及式(2)的關係成立的比例來確定。如果是所述範圍,則所述聚酯醯胺酸(A)在溶劑中的溶解性高,因此組成物的塗布性得到提升,結果可獲得平坦性優異的硬化膜。 0.2≦Z/Y≦8.0 ·······(1) 0.2≦(Y+Z)/X≦5.0 ···(2) 式(1)較佳為0.7≦Z/Y≦7.0,更佳為1.0≦Z/Y≦5.0。而且,式(2)較佳為0.5≦(Y+Z)/X≦4.0,更佳為0.6≦(Y+Z)/X≦2.0。
可認為本發明中所使用的所述聚酯醯胺酸(A)是在所述反應條件下,相對於(Y+Z)而過剩使用X的條件下,比在末端具有胺基或羥基的分子更過剩地生成在末端具有酸酐基(-CO-O-CO-)的分子。在以此種單體的構成進行反應的情況下,為了與分子末端的酸酐基反應而對末端進行酯化,可視需要添加所述的單羥基化合物。通過添加單羥基化合物進行反應而獲得的所述聚酯醯胺酸(A)可改善與環氧化合物及環氧硬化劑的相溶性,且可改善包含這些化合物的本發明的熱硬化性組成物的塗布性。
如果相對於四羧酸二酐、二胺及多元羥基化合物的合計100重量份而使用100重量份以上的反應溶劑,則反應順利地進行,因此較佳。反應以在40℃~200℃下反應0.2小時~20小時為宜。
反應原料在反應系統中的添加順序並無特別限定。即,還可使用以下的任意方法:將四羧酸二酐與二胺及多元羥基化合物同時加入至反應溶劑中的方法;使二胺及多元羥基化合物溶解於反應溶劑中之後,添加四羧酸二酐的方法;使四羧酸二酐與多元羥基化合物預先反應後,在其反應產物中添加二胺的方法;或者使四羧酸二酐與二胺預先反應後,在其反應產物中添加多元羥基化合物的方法等。
在使所述具有一個胺基的胺基矽烷化合物反應的情況下,在四羧酸二酐與二胺及多元羥基化合物的反應結束後,將反應液冷卻至40℃以下後,添加具有一個胺基的胺基矽烷化合物,在10℃~40℃下反應0.1小時~6小時為宜。而且,可在反應的任意時間點添加單羥基化合物。
如上所述而合成的所述聚酯醯胺酸(A)包含所述式(3)所表示的結構單元及式(4)所表示的結構單元,且其末端是源自作為原料的四羧酸二酐、二胺或多元羥基化合物的酸酐基、胺基或羥基,或者這些化合物以外的添加物構成其末端。通過包含此種構成,硬化性變良好。
所獲得的所述聚酯醯胺酸(A)的重量平均分子量較佳為1,000~200,000,更佳為3,000~50,000。如果處於這些範圍,則平坦性及耐熱性變良好。
本說明書中的重量平均分子量是利用膠體滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法(管柱溫度:35℃,流速:1 ml/min)而求出的聚苯乙烯換算的值。標準的聚苯乙烯使用分子量為645~132900的聚苯乙烯(例如,安捷倫科技(Agilent Technologies)股份有限公司的聚苯乙烯校準套組(calibration kit)PL2010-0102),管柱使用PL凝膠混合(PLgel MIXED)-D(安捷倫科技股份有限公司),可使用四氫呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作為流動相而進行測定。此外,本說明書中的市售品的重量平均分子量為目錄(catalogue)記載值。
1-2. 環氧化合物(B) 通過在本發明的熱硬化性組成物中添加環氧化合物(B),可提高硬化膜的耐熱性、耐溶劑性。
本發明中所使用的所述環氧化合物(B)可使用具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物及不具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物,較佳為使用不具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物。
1-2-1. 不具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物 本發明中所使用的不具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物只要與形成本發明的熱硬化性組成物的其他成分的相溶性佳,則並無特別限定,可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、脂肪族聚縮水甘油醚化合物、或環式脂肪族環氧樹脂、具有環氧基的單體的聚合物、及具有環氧基的單體與其他單體的共聚物等。
雙酚A型環氧樹脂可列舉:jER 828、jER 1004、jER 1009(均為商品名;三菱化學股份有限公司)等。雙酚F型環氧樹脂可列舉:jER 806、jER 4005P(均為商品名;三菱化學股份有限公司)等。縮水甘油醚型環氧樹脂可列舉:泰克莫(TECHMORE)VG3101L(商品名;普林泰克(Printec)股份有限公司),EHPE-3150(商品名;大賽璐(Daicel)股份有限公司),EPPN-501H、EPPN-502H(均為商品名;日本化藥股份有限公司),jER 1032H60(商品名;三菱化學股份有限公司)等。縮水甘油酯型環氧樹脂可列舉:丹納考爾(Denacol)EX-721(商品名;長瀨化成(Nagase ChemteX)股份有限公司)、1,2-環己烷二羧酸二縮水甘油酯(商品名;東京化成工業股份有限公司製造)等。聯苯型環氧樹脂可列舉:jER YX4000、jER YX4000H、jER YL6121H(均為商品名;三菱化學股份有限公司),NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3100(均為商品名;日本化藥股份有限公司)等。苯酚酚醛清漆型環氧樹脂可列舉:EPPN-201(商品名;日本化藥股份有限公司),jER 152、jER 154(均為商品名;三菱化學股份有限公司)等。甲酚酚醛清漆型環氧樹脂可列舉:EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020(均為商品名;日本化藥股份有限公司)等。雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂可列舉:jER 157S65、jER 157S70(均為商品名;三菱化學股份有限公司)等。環式脂肪族環氧樹脂可列舉:賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)3000(均為商品名;大賽璐(Daicel)股份有限公司)等。
不具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物在環氧化合物(B)中的比例較佳為50重量%~100重量%,更佳為80重量%~100重量%。如果處於這些範圍,則平坦性、耐熱性、電特性、及黏性(tackiness)變良好。
1-2-2. 具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物 本發明中所使用的具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物只要與形成本發明的熱硬化性組成物的其他成分的相溶性佳,則並無特別限定。具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物較佳為選自由下述式(5)所表示的化合物及式(6)所表示的化合物的群組中的至少一種。
在式(5)中,R4
、R5
及R6
分別獨立地為氫、羥基、碳數1~26的有機基、或具有環氧基的有機基,R7
分別獨立地為氫、碳數1~26的有機基、或具有環氧基的有機基,R4
、R5
、R6
及R7
的至少一個是具有環氧基的有機基。m為2以上的整數,R4
或R5
也可與鍵結於其他不同的Si上的R4
或R5
鍵結而形成矽氧烷環,並且,R6
及R7
也可鍵結而形成矽氧烷環。
R4
、R5
及R6
的碳數1~26的有機基是直鏈狀烷基、分支狀烷基、環狀烷基、包含環狀烷基的烷基、芳香環、包含芳香環的基等,這些基的任意的伸甲基(-CH2
-)也可由包含O、NH、N的基、或包含Si的基取代,而且,這些基的任意的氫也可由氟取代。
直鏈狀烷基及分支狀烷基的具體例是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、第三戊基、己基、2,3-二甲基丁烷-2-基、辛基、6-甲基庚基、癸基、十二烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、及十八烷基。
環狀烷基及包含環狀烷基的烷基的具體例是環丙基、環丁基、環戊基、環己基、4-甲基環己基、雙環[2.2.1]庚烷-2-基、雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基、2-環己基乙基、2-(環己-3-烯-1-基)乙基、2-環庚基乙基、2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基、3-環己基丙基、4-(第三丁基)環己基、及金剛烷基。
芳香環及包含芳香環的基的具體例是苯基、苄基、苯乙基、4-異丙基苯基、均三甲苯基、3,5-二乙基苯基、4-異丁基苯基、2,6-二乙基苯基、萘-2-基、1,1'-聯苯基、4'-(第三丁基)-[1,1'-聯苯基]-4-基、2,4,6-三異丙基苯基、4'-庚基-[1,1'-聯苯基]-4-基、12-((2-苯甲醯基苯甲醯基)氧基)十二烷基、及蒽-9-基。
任意的伸甲基(-CH2
-)由包含O、NH或Si的基取代的所述基的具體例是乙醯氧基甲基、3-甲氧基-3-氧代丙基、3-(2-甲氧基乙氧基)丙基、2,5,8,11-四氧雜十四烷-14-基、2,5,8,11-四氧雜十七烷-17-基、11,11-二甲氧基十一烷基、2-(二甲基胺基)乙基、2-(二乙基胺基)乙基、四氫呋喃-3-基、四氫-2H-吡喃-4-基、3-((四氫呋喃-3-基)甲氧基)丙基、10-(1,3-二氧雜環戊烷-2-基)癸基、10-(1,3-二噁烷-2-基)癸基、嗎啉基、4-甲氧基-3,5-二甲基苄基、羥基甲基、2-羥基乙基、3-羥基丙基、1-羧基乙基、4-羥基丁基、4-羥基-3-氧代丁基、三甲基矽烷基、(三甲基矽烷基)甲基、3-(三甲基矽烷基)丙基、2-(2,4,4,6,6,8,8-七甲基-1,3,5,7,2,4,6,8-環四矽氧烷-2-基)乙基、2-(二甲基(苯基)矽烷基)乙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丙-1-烯-2-基氧基、丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、異丁氧基、第三戊基氧基、己基氧基、2-乙基丁氧基、(3-甲基戊基)氧基、(2-甲基己烷-2-基)氧基、辛基氧基、(2-乙基己基)氧基、癸基氧基、2-甲氧基乙氧基、2-乙氧基乙氧基、(1-甲氧基丙烷-2-基)氧基、2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基、2-丁氧基乙氧基、(3-乙基己醯基)氧基、十二烷基氧基、十三烷基氧基、十六烷基氧基、十八烷基氧基、硬脂醯基氧基、(丁烷-2-亞基胺基)氧基、(二乙基胺基)氧基、環己基氧基、環辛基氧基、雙環[2.2.1]庚烷-2-基甲氧基、環壬基氧基、(2-異丙基-5-甲基環己基)氧基、(5-甲基-2-(丙-1-烯-2-基)環己基)氧基、(八氫-1H-4,7-甲橋茚-5-基)氧基、苯氧基、對甲苯基氧基、間甲苯基氧基、鄰甲苯基氧基、鄰羧基苯氧基、苄基氧基、苯乙氧基、3-苯基丙氧基、肉桂基氧基、1-苯基-(2-乙氧基-2-氧代)乙氧基、(2-甲基-1-氧代-1-苯基丙烷-2-基)氧基、2-乙氧基-2-氧代-1-(鄰甲苯基)乙氧基、2-乙氧基-1-(2-甲氧基苯基)-2-氧代乙氧基、(4-乙氧基-4-氧代-1-苯基丁-2-烯-1-基)氧基、(1-苯甲醯基環己基)氧基、及2-羥基乙氧基。
任意的氫由氟取代的所述基的具體例是3,3,3-三氟丙基、全氟辛基、5,5,6,6,7,7,8,8,8-九氟-4,4-雙(三氟甲基)辛基、11-(全氟苯氧基)十一烷基、2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基、3-苯氧基苄基、4'-甲氧基-[1,1'-聯苯基]-4-基、4-(辛基氧基)苯基、氟甲氧基、二氟甲氧基、2,2,2-三氟乙氧基、2,2,2-三氟乙醯氧基、2,2,3,3-四氟丙氧基、2,2,3,3,3-五氟丙氧基、(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基)氧基、及全氟苯氧基。
所述基中,自在化合物的組成物中的相溶性優異,且所形成的硬化膜的透明性及平坦性良好的觀點考慮,較佳的基是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、第三戊基、己基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、4-甲基環己基、苯基、苄基、苯乙基、4-異丙基苯基、均三甲苯基、3,5-二乙基苯基、4-異丁基苯基、2,6-二乙基苯基、乙醯氧基甲基、3-甲氧基-3-氧代丙基、3-(2-甲氧基乙氧基)丙基、4-甲氧基-3,5-二甲基苄基、三甲基矽烷基、(三甲基矽烷基)甲基、3-(三甲基矽烷基)丙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丙-1-烯-2-基氧基、丁氧基、第三丁氧基、第二丁氧基、異丁氧基、第三戊基氧基、己基氧基、2-乙基丁氧基、環己基氧基、環辛基氧基、苯氧基、對甲苯基氧基、間甲苯基氧基、鄰甲苯基氧基、苄基氧基、及3-苯基丙氧基,更佳的基是甲基、乙基、丙基、苯基、苄基、乙醯氧基甲基、三甲基矽烷基、(三甲基矽烷基)甲基、甲氧基、乙氧基、及丙氧基。
R7
中的碳數1~26的有機基也是直鏈狀烷基、分支狀烷基、環狀烷基、包含環狀烷基的烷基、芳香環、包含芳香環的基等,這些基的任意的伸甲基(-CH2
-)也可由包含O、NH、N的基、或包含Si的基取代,而且,這些基的任意的氫也可由氟取代,但由於R7
連結於O,故與R4
、R5
及R6
相比,具體例受到限制。
直鏈狀烷基及分支狀烷基的具體例是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、第三戊基、己基、2,3-二甲基丁烷-2-基、辛基、6-甲基庚基、癸基、十二烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、及十八烷基。
環狀烷基及包含環狀烷基的烷基的具體例是環丙基、環丁基、環戊基、環己基、4-甲基環己基、雙環[2.2.1]庚烷-2-基、雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基、2-環己基乙基、2-(環己-3-烯-1-基)乙基、2-環庚基乙基、2-(雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基、3-環己基丙基、4-(第三丁基)環己基、及金剛烷基。
芳香環及包含芳香環的基的具體例是苯基、苄基、苯乙基、4-異丙基苯基、均三甲苯基、3,5-二乙基苯基、4-異丁基苯基、2,6-二乙基苯基、萘-2-基、1,1'-聯苯基、4'-(第三丁基)-[1,1'-聯苯基]-4-基、2,4,6-三異丙基苯基、4'-庚基-[1,1'-聯苯基]-4-基、12-((2-苯甲醯基苯甲醯基)氧基)十二烷基、及蒽-9-基。
任意的伸甲基(-CH2
-)由包含O、NH或Si的基取代的所述基的具體例是乙醯氧基甲基、3-甲氧基-3-氧代丙基、3-(2-甲氧基乙氧基)丙基、2,5,8,11-四氧雜十四烷-14-基、2,5,8,11-四氧雜十七烷-17-基、11,11-二甲氧基十一烷基、2-(二甲基胺基)乙基、2-(二乙基胺基)乙基、四氫呋喃-3-基、四氫-2H-吡喃-4-基、3-((四氫呋喃-3-基)甲氧基)丙基、10-(1,3-二氧雜環戊烷-2-基)癸基、10-(1,3-二噁烷-2-基)癸基、嗎啉基、4-甲氧基-3,5-二甲基苄基、羥基甲基、2-羥基乙基、3-羥基丙基、1-羧基乙基、4-羥基丁基、4-羥基-3-氧代丁基、三甲基矽烷基、(三甲基矽烷基)甲基、3-(三甲基矽烷基)丙基、2-(2,4,4,6,6,8,8-七甲基-1,3,5,7,2,4,6,8-環四矽氧烷-2-基)乙基、及2-(二甲基(苯基)矽烷基)乙基。
任意的氫由氟取代的所述基的具體例是3,3,3-三氟丙基、全氟辛基、5,5,6,6,7,7,8,8,8-九氟-4,4-雙(三氟甲基)辛基、11-(全氟苯氧基)十一烷基、2,3,5,6-四氟-4-(三氟甲基)苯基、3-苯氧基苄基、4'-甲氧基-[1,1'-聯苯基]-4-基、及4-(辛基氧基)苯基。
所述基中,自在化合物的組成物中的相溶性優異,且所形成的硬化膜的透明性及平坦性良好的觀點考慮,較佳的基是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、第三戊基、己基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、4-甲基環己基、苯基、苄基、苯乙基、4-異丙基苯基、均三甲苯基、3,5-二乙基苯基、4-異丁基苯基、2,6-二乙基苯基、乙醯氧基甲基、3-甲氧基-3-氧代丙基、3-(2-甲氧基乙氧基)丙基、4-甲氧基-3,5-二甲基苄基、三甲基矽烷基、(三甲基矽烷基)甲基、及3-(三甲基矽烷基)丙基,更佳的基是甲基、乙基、丙基、苯基、苄基、乙醯氧基甲基、三甲基矽烷基、及(三甲基矽烷基)甲基。
R4
、R5
、R6
、及R7
的具有環氧基的有機基具體是氧雜環丙烷-2-基甲基、2-(氧雜環丙烷-2-基)乙基、4-(氧雜環丙烷-2-基)丁基、3-(氧雜環丙烷-2-基甲氧基)丙基、7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-3-基、2-(7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-2-基)乙基、二甲基(4-(氧雜環丙烷-2-基甲氧基)丁基)矽烷基、3-(7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-3-基)丙基、及8-(氧雜環丙烷-2-基)辛基。
所述基中,自所形成的硬化膜的透明性及耐熱性良好的觀點考慮,較佳的基是氧雜環丙烷-2-基甲基、2-(氧雜環丙烷-2-基)乙基、4-(氧雜環丙烷-2-基)丁基、3-(氧雜環丙烷-2-基甲氧基)丙基、7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-3-基、及2-(7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-2-基)乙基,更佳的基是氧雜環丙烷-2-基甲基、2-(氧雜環丙烷-2-基)乙基、4-(氧雜環丙烷-2-基)丁基、3-(氧雜環丙烷-2-基甲氧基)丙基。
在式(6)中,R8
、R9
、R10
、R11
分別獨立地為氫或碳數1~26的有機基,R12
及R13
分別獨立地為氫、碳數1~26的有機基或具有環氧基的有機基,R12
及R13
的至少一個是具有環氧基的有機基。n為1以上的整數,R8
或R9
也可與鍵結於其他不同的Si上的R8
、R9
、R10
、或R11
鍵結而形成矽氧烷環,並且,R10
或R11
也可與鍵結於其他不同的Si上的R8
、R9
、R10
、或R11
鍵結而形成矽氧烷環。
R8
~R13
的碳數1~26的有機基及具有環氧基的有機基可同樣地列舉所述式(5)中的R4
、R5
及R6
中所例示的基,較佳的基、更佳的基也相同。
具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物的重量平均分子量較佳為200~10,000,更佳為200~5,000。如果處於這些範圍,則平坦性變良好。因此,所述式(5)中的m的值較佳為2~50,更佳為2~25,所述式(6)中的n的值較佳為1~74,更佳為1~36。
具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物在使用其的情況下,在環氧化合物(B)中的比例為0.5重量%~50重量%,較佳為0.5重量%~20重量%。如果處於這些範圍,則平坦性、透明性、耐熱性、電特性、及黏性的平衡變良好。
具有矽氧烷鍵結部位的環氧化合物的具體例是具有環氧基且無法通過更進一步的縮合而產生矽氧烷鍵的有機矽化合物;具有環氧基且可通過縮合而產生矽氧烷鍵的一種以上的有機矽化合物的共聚物;或者所述具有環氧基且可通過縮合而產生矽氧烷鍵的一種以上的有機矽化合物、與可通過縮合而產生矽氧烷鍵的不具有環氧基的有機矽化合物的共聚物。如果為市售品,則可列舉:1,3-雙[2-(3,4-環氧環己基)乙基]四甲基二矽氧烷(商品名;捷萊斯特技術股份有限公司(Gelest Technologies Incorporated)製造)、TSL9906(商品名;邁圖高新材料(Momentive Performance Material)(股)製造)、考特奧西路(COATOSIL)MP-200(商品名;邁圖高新材料(股)製造)、空珀塞朗(Conpoceran)SQ506(商品名;荒川化學(股)製造)、ES-1023(商品名;信越化學工業(股)製造)等。
1-2-3. 環氧化合物(B)的具體例 所述環氧化合物(B)的具體例可列舉:3,4-環氧環己烷羧酸-3',4'-環氧環己基甲酯(例如,商品名:賽羅西德(Celloxide)2021P、大賽璐(Daicel)股份有限公司)、1-甲基-4-(2-甲基環氧乙烷基)-7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷(例如,商品名:賽羅西德(Celloxide)3000、大賽璐(Daicel)股份有限公司)、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]乙基]苯基]丙烷與1,3-雙[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-1-[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-1-甲基乙基]苯基]乙基]苯氧基]-2-丙醇的混合物、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]乙基]苯基]丙烷(例如,商品名:泰克莫(TECHMORE)VG3101L、普林泰克(Printec)股份有限公司)、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷三縮水甘油醚(例如,商品名:jER 1032H60、三菱化學股份有限公司)、1,3-雙(環氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、及2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物(例如,商品名:EHPE-3150、大賽璐(Daicel)股份有限公司)等。
本發明中使用的環氧化合物(B)可為含有環氧基的聚合物。所述含有環氧基的聚合物可通過使(甲基)丙烯酸縮水甘油酯單獨作為具有環氧基的自由基聚合性化合物,或者使(甲基)丙烯酸縮水甘油酯及不具有環氧基的自由基聚合性化合物反應而獲得。通過使用含有環氧基的聚合物,由熱硬化性組成物所獲得的硬化膜的透明性變高,可抑制在紫外線臭氧處理步驟或紫外線曝光步驟中的透明性降低,因而較佳。在共聚物的情況下,自平坦性、耐熱性、耐溶劑性的觀點考慮,較佳為在構成含有環氧基的聚合物的所有單體中,含有50重量%~99重量%的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。
所述不具有環氧基的自由基聚合性化合物的較佳例可列舉乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯(例如,商品名:NK酯(NK ester)2G、新中村化學)、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、茚。這些例子由於通過與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯反應而獲得的環氧化合物的與聚酯醯胺酸(A)的相溶性變良好而較佳。
而且,還可適宜地使用例如作為商品名考特奧西路(COATOSIL)MP 200(邁圖高新材料股份有限公司)已知的3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷的聚合物之類的具有環氧基的矽烷化合物。此種化合物在分子內具有烷氧基矽烷基,因而可如後述的「密接性提升劑」那樣期待使所形成的硬化膜與基板的密接性提升的效果。
1-3. 成分(A)及成分(B)的比例 相對於本發明的熱硬化性組成物中的所述聚酯醯胺酸(A)100重量份,所述環氧化合物(B)的總量的比例為20重量份~400重量份。如果所述環氧化合物(B)的總量的比例為所述範圍,則平坦性、耐熱性、耐化學品性、密接性的平衡良好。所述環氧化合物(B)的總量較佳為50重量份~300重量份的範圍。
1-4. 其他成分 本發明的熱硬化性組成物中,可添加各種添加劑以提升塗布均勻性、黏接性。添加劑主要可列舉:環氧硬化劑,溶劑,陰離子系、陽離子系、非離子系、氟系或矽系的流平劑/表面活性劑,矽烷偶聯劑等密接性提升劑,受阻酚系、受阻胺系、磷系、硫系化合物等抗氧化劑。
1-4-1. 環氧硬化劑(C) 本發明的熱硬化性組成物中,為了提升平坦性、耐化學品性,還可使用所述環氧硬化劑(C)。所述環氧硬化劑(C)存在有酸酐系硬化劑、胺系硬化劑、酚系硬化劑(以下也特別稱為「酚系硬化劑(H)」)、咪唑系硬化劑、催化劑型硬化劑、及鋶鹽、苯並噻唑鎓鹽、銨鹽、鏻鹽等感熱性酸產生劑等,自避免硬化膜的著色及硬化膜的耐熱性的觀點考慮,較佳為酸酐系硬化劑或咪唑系硬化劑。
酸酐系硬化劑的具體例可列舉脂肪族二羧酸酐(例如順丁烯二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、六氫偏苯三酸酐等)、芳香族多元羧酸酐(例如鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等)、苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。這些酸酐系硬化劑中較佳為耐熱性與對溶劑的溶解性的平衡良好的偏苯三酸酐及六氫偏苯三酸酐。
咪唑系硬化劑的具體例可列舉2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯並[1,2-a]苯並咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三酸鹽。這些咪唑系硬化劑中較佳為硬化性與對溶劑的溶解性的平衡良好的2-十一烷基咪唑。
本發明的環氧硬化劑(C)中,還可出於在使環氧樹脂硬化的功能之外還降低介電損耗正切的目的而使用酚系硬化劑(H)。酚系硬化劑(H)的具體例可列舉:α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯、4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚)、及1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷。這些酚系硬化劑(H)中較佳為耐熱性及相容性的平衡良好的α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、及9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀。
在使用所述環氧硬化劑(C)的情況下,相對於所述環氧化合物(B)100重量份,所述環氧硬化劑(C)的比例為0.1重量份~60重量份。關於所述環氧硬化劑(C)為酸酐系硬化劑及酚系硬化劑(H)的情況下的添加量,更詳細而言,較佳為以相對於環氧基而言,環氧硬化劑中的羧酸酐基、羧基或酚性羥基成為0.1倍當量~1.5倍當量的方式進行添加。此時,羧酸酐基以二價進行計算。如果以成為0.15倍當量~0.8倍當量的方式添加羧酸酐基、羧基或酚性羥基,則耐化學品性進一步提升,因此更佳。
1-4-2. 溶劑(D) 本發明的熱硬化性組成物中還可添加溶劑(D)。本發明的熱硬化性組成物中所任意添加的溶劑(D)較佳為可溶解所述聚酯醯胺酸(A)、所述環氧化合物(B)、所述環氧硬化劑(C)等的溶劑。所述溶劑(D)的具體例是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇、丙酮、2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、丙酸丁酯、乳酸乙酯、羥基乙酸甲酯、羥基乙酸乙酯、羥基乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、3-氧基丙酸甲酯、3-羥基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,4-丁二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、環戊酮、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、四氫呋喃、乙腈、二噁烷、甲苯、二甲苯、γ-丁內酯、或N,N-二甲基乙醯胺、環己酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、重量平均分子量為1,000以下的聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、及重量平均分子量為1,000以下的聚丙二醇。溶劑可以是這些溶劑的一種,也可以是這些溶劑的兩種以上的混合物。
溶劑的含量較佳為相對於熱硬化性組成物總量而為65重量%~95重量%以下。更佳為70重量%~90重量%。
1-4-3. 表面活性劑 本發明的熱硬化性組成物中,還可添加表面活性劑以提升塗布均勻性。表面活性劑的具體例可列舉波利弗洛(Polyflow)No.45、波利弗洛(Polyflow)KL-245、波利弗洛(Polyflow)No.75、波利弗洛(Polyflow)No.90、波利弗洛(Polyflow)No.95(以上均為商品名;共榮社化學股份有限公司)、迪斯帕畢克(Disperbyk)161、迪斯帕畢克(Disperbyk)162、迪斯帕畢克(Disperbyk)163、迪斯帕畢克(Disperbyk)164、迪斯帕畢克(Disperbyk)166、迪斯帕畢克(Disperbyk)170、迪斯帕畢克(Disperbyk)180、迪斯帕畢克(Disperbyk)181、迪斯帕畢克(Disperbyk)182、BYK300、BYK306、BYK310、BYK320、BYK330、BYK342、BYK346、BYK361N、BYK-UV3500、BYK-UV3570(以上均為商品名;日本畢克化學(BYK Chemie Japan)股份有限公司)、KP-341、KP-358、KP-368、KF-96-50CS、KF-50-100CS(以上均為商品名;信越化學工業股份有限公司)、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)KH-40、沙福隆(Surflon)S611(以上均為商品名;AGC清美化學(AGC Seimi Chemical)股份有限公司)、福吉特(Ftergent)222F、福吉特(Ftergent)208G、福吉特(Ftergent)251、福吉特(Ftergent)710FL、福吉特(Ftergent)710FM、福吉特(Ftergent)710FS、福吉特(Ftergent)601AD、福吉特(Ftergent)602A、福吉特(Ftergent)650A、FTX-218(以上均為商品名;尼奧斯(Neos)股份有限公司)、艾福拓(EFTOP)EF-351、艾福拓(EFTOP)EF-352、艾福拓(EFTOP)EF-601、艾福拓(EFTOP)EF-801、艾福拓(EFTOP)EF-802(以上均為商品名;三菱材料(Mitsubishi Material)股份有限公司)、美佳法(Megafac)F-171、美佳法(Megafac)F-177、美佳法(Megafac)F-410、美佳法(Megafac)F-430、美佳法(Megafac)F-444、美佳法(Megafac)F-472SF、美佳法(Megafac)F-475、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-552、美佳法(Megafac)F-553、美佳法(Megafac)F-554、美佳法(Megafac)F-555、美佳法(Megafac)F-556、美佳法(Megafac)F-558、美佳法(Megafac)F-559、美佳法(Megafac)R-30、美佳法(Megafac)R-94、美佳法(Megafac)RS-75、美佳法(Megafac)RS-72-K、美佳法(Megafac)RS-76-NS、美佳法(Megafac)DS-21(以上均為商品名;迪愛生(DIC)股份有限公司)、迪高屯(TEGO Twin)4000、迪高屯(TEGO Twin)4100、迪高弗洛(TEGO Flow)370、迪高格萊德(TEGO Glide)420、迪高格萊德(TEGO Glide)440、迪高格萊德(TEGO Glide)450、迪高拉德(TEGO Rad)2200N、迪高拉德(TEGO Rad)2250N(以上均為商品名,日本贏創德固賽(Evonik-Degussa Japan)股份有限公司)、氟烷基苯磺酸鹽、氟烷基羧酸鹽、氟烷基聚氧乙烯醚、氟烷基碘化銨、氟烷基甜菜鹼、氟烷基磺酸鹽、二甘油四(氟烷基聚氧乙烯醚)、氟烷基三甲基銨鹽、氟烷基胺基磺酸鹽、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂基胺、山梨醇酐月桂酸酯、山梨醇酐棕櫚酸酯、山梨醇酐硬脂酸酯、山梨醇酐油酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐油酸酯、聚氧乙烯萘基醚、烷基苯磺酸鹽、及烷基二苯基醚二磺酸鹽。較佳為使用選自這些化合物中的至少一種。
這些表面活性劑中,如果是選自BYK306、BYK342、BYK346、KP-341、KP-358、KP-368、沙福隆(Surflon)S611、福吉特(Ftergent)710FL、福吉特(Ftergent)710FM、福吉特(Ftergent)710FS、福吉特(Ftergent)650A、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-556、美佳法(Megafac)RS-72-k、迪高屯(TEGO Twin)4000、氟烷基苯磺酸鹽、氟烷基羧酸鹽、氟烷基聚氧乙烯醚、氟烷基磺酸鹽、氟烷基三甲基銨鹽、及氟烷基胺基磺酸鹽中的至少一種,則熱硬化性組成物的塗布均勻性變高,因此較佳。
本發明的熱硬化性組成物中的表面活性劑的含量較佳為相對於熱硬化性組成物的總量而為0.01重量%~10重量%。
1-4-4. 密接性提升劑 自使所形成的硬化膜與基板的密接性進一步提升的觀點考慮,本發明的熱硬化性組成物還可進一步含有密接性提升劑。此種密接性提升劑例如可使用矽烷系、鋁系或鈦酸酯系的偶聯劑。具體而言可列舉3-縮水甘油氧基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(例如薩拉艾斯(Sila-Ace)S510;商品名;捷恩智(JNC)股份有限公司)、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(例如薩拉艾斯(Sila-Ace)S530;商品名;捷恩智(JNC)股份有限公司)、3-巰基丙基三甲氧基矽烷(例如薩拉艾斯(Sila-Ace)S810;商品名;捷恩智(JNC)股份有限公司)等矽烷系偶聯劑,乙醯烷氧基二異丙醇鋁等鋁系偶聯劑、及四異丙基雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯等鈦酸酯系偶聯劑。此外,考特奧西路(COATOSIL)MP-200雖然在上文中作為環氧化合物而敘述,但其可歸於具有環氧基的矽烷系偶聯劑的分類下,與所述密接性提升劑同樣地使用。
這些密接性提升劑中,3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷提升密接性的效果大,因此較佳。
密接性提升劑的含量較佳為相對於熱硬化性組成物總量而為10重量%以下。另一方面,較佳為0.01重量%以上。
1-4-5.抗氧化劑 自提升透明性、防止硬化膜暴露在高溫的情況下的黃變的觀點考慮,本發明的熱硬化性組成物可進一步含有抗氧化劑。
本發明的熱硬化性組成物中還可添加受阻酚系、受阻胺系、磷系、硫系化合物等抗氧化劑。其中,自耐候性的觀點考慮,較佳為受阻酚系。具體例可列舉:易璐佳諾斯(Irganox)1010、易璐佳諾斯(Irganox)FF、易璐佳諾斯(Irganox)1035、易璐佳諾斯(Irganox)1035FF、易璐佳諾斯(Irganox)1076、易璐佳諾斯(Irganox)1076FD、易璐佳諾斯(Irganox)1076DWJ、易璐佳諾斯(Irganox)1098、易璐佳諾斯(Irganox)1135、易璐佳諾斯(Irganox)1330、易璐佳諾斯(Irganox)1726、易璐佳諾斯(Irganox)1425WL、易璐佳諾斯(Irganox)1520L、易璐佳諾斯(Irganox)245、易璐佳諾斯(Irganox)245FF、易璐佳諾斯(Irganox)245DWJ、易璐佳諾斯(Irganox)259、易璐佳諾斯(Irganox)3114、易璐佳諾斯(Irganox)565、易璐佳諾斯(Irganox)565DD、易璐佳諾斯(Irganox)295(均為商品名;日本巴斯夫(BASF Japan)股份有限公司)、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-20、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-30、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-50、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-60、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-70、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-80(均為商品名;艾迪科(ADEKA)股份有限公司)。其中更佳為易璐佳諾斯(Irganox)1010、艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-60。
相對於熱硬化性組成物總量,添加0.1重量份~5重量份的抗氧化劑而使用。
1-4-6. 其他添加劑 在所述聚酯醯胺酸(A)不含苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物作為原料的情況下,還可添加苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物作為其他成分。
1-5. 熱硬化性組成物的保存 本發明的熱硬化性組成物如果在-30℃~25℃的範圍內保存,則組成物的經時穩定性變良好而較佳。如果保存溫度為-20℃~10℃,則析出物也不存在,故而更佳。
2. 由熱硬化性組成物所獲得的硬化膜 2-1. 硬化膜的製造方法 本發明的熱硬化性樹脂組成物可通過如下方式而獲得:將聚所述酯醯胺酸(A)及所述環氧化合物(B)加以混合,根據目標特性,進一步視需要而選擇性添加環氧硬化劑、溶劑、偶聯劑、表面活性劑、及其他添加劑,將這些化合物均勻地混合溶解。
如果將如上所述而製備的熱硬化性組成物(並無溶劑的固體狀態的情況下,溶解在溶劑中之後)塗布在基體表面上,通過例如加熱等而將溶劑除去,則可形成硬化膜。在基體表面塗布熱硬化性組成物可使用旋塗法、輥塗法、浸漬法、及狹縫塗布法等現有公知的方法。其次,利用加熱板(hot plate)或烘箱(oven)等對所述塗膜進行加熱(預烘烤)。加熱條件因各成分的種類及調配比例而異,通常是70℃~110℃,如果是烘箱則為5分鐘~15分鐘,如果是加熱板則為1分鐘~5分鐘。其後,為了使塗膜硬化,可通過加熱處理而獲得硬化膜,所述加熱處理是在180℃~250℃、較佳為200℃~250℃下,如果是烘箱則進行30分鐘~90分鐘,如果是加熱板則進行5分鐘~30分鐘。
如上所述而獲得的硬化膜在加熱時,1)所述聚酯醯胺酸(A)的聚醯胺酸部分脫水環化而形成醯亞胺鍵,2)所述聚酯醯胺酸(A)的羧酸與所述環氧化合物(B)反應而高分子量化,及3)所述環氧化合物(B)硬化而高分子量化,因此非常強韌,且透明性、耐熱性、耐化學品性、平坦性、密接性、耐光性、及耐濺射性優異。因此,所述硬化膜如果在半導體裝置、液晶顯示元件或電路材料等中用作半導體層或電極、配線等的上層所形成的保護膜、例如彩色濾光片用的保護膜、鈍化膜、α射線阻擋膜、緩衝塗布膜等則有效。
2-2. 硬化膜的介電損耗正切 由本發明的熱硬化性組成物所獲得的硬化膜具有優異的介電損耗正切,例如0.007以下、較佳為0.006以下、更佳為0.005以下的介電損耗正切。在將20 Hz下的介電損耗正切為0.007以下的硬化膜作為透明保護膜例如用於彩色濾光片的情況下,自不會產生由液晶顯示裝置的特異的電特性所引起的切換閾值偏差、即不會對顯示品質造成不良影響的方面而言特別優異。
而且,除了彩色濾光片用的保護膜以外,本發明的硬化膜用作形成在TFT與透明電極之間的透明絕緣膜、形成在透明電極與配向膜之間的透明絕緣膜、或形成在透明電極上的透明絕緣膜也有效。
作為具體例,在使形成有TFT、透明電極(像素電極)及配向膜的玻璃基板與形成有彩色濾光片、透明電極(對向電極)及配向膜的玻璃基板對向,在這些之間夾入液晶組成物,進而在兩片玻璃基板的外側貼合偏光板,在背面配置背光光源所製造的TFT液晶顯示元件中,本發明的硬化膜可用作:彩色濾光片上的保護膜、形成在TFT與透明電極之間的透明絕緣膜、形成在透明電極與配向膜之間的透明絕緣膜、及形成在透明電極上的透明絕緣膜。
此外,彩色濾光片可通過利用公知的噴墨法、印刷法、光致抗蝕劑法、蝕刻法等,使用紅色、綠色、藍色的著色組成物在基板上形成各色的濾光片區段而製作。其中,如果考慮高精細、分光特性的控制性及再現性等,則較佳為如下光致抗蝕劑法:將使顏料分散在含有透明樹脂及作為其前體的單體、光聚合引發劑的組成物中而得的各色著色組成物(著色抗蝕劑材料)塗布在基板上進行製膜後,進行圖案曝光、顯影,由此而形成一色的濾光片區段,針對每一色重複進行所述步驟來製作彩色濾光片。 [實施例]
其次,通過合成例、實施例及比較例對本發明加以具體說明,但本發明並不受這些實施例的任何限定。
首先,如下所示地合成包含四羧酸二酐、二胺及多元羥基化合物的反應產物的聚酯醯胺酸(A1)~聚酯醯胺酸(A4)及聚酯醯胺酸(A5)的溶液。
[合成例A-1]聚酯醯胺酸(A1)的溶液的製備 在帶有攪拌機的四口燒瓶中,以下述重量裝入進行了脫水純化的3-甲氧基丙酸甲酯(methyl 3-methoxy propionate,以下略記為「MMP」)、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐(3,3',4,4'-diphenylether tetracarboxylic dianhydride,以下略記為「ODPA」)、1,4-丁二醇、及苄醇,在乾燥氮氣流下、125℃下進行2小時攪拌(合成第一階段)。 NMP 49.00 g ODPA 20.36 g 1,4-丁二醇 3.55 g 苄醇 2.84 g
其後,將反應液冷卻至25℃,以下述重量投入3,3'-二胺基二苯基碸(diamino diphenyl sulfone,以下略記為「DDS」)、及MMP,在20℃~30℃下進行2小時攪拌後,在125℃下進行1小時攪拌(合成第二階段)。 DDS 3.26 g MMP 21.00 g
將溶液冷卻至室溫,獲得淡黃色透明的聚酯醯胺酸(A1)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的聚合物(A1)的重量平均分子量是4,200。
[合成例A-2]聚酯醯胺酸(A2)的溶液的製備 在帶有攪拌機的四口燒瓶中,以下述重量依序裝入進行了脫水純化的丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,以下略記為「PGMEA」)、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-butane tetracarboxylic dianhydride,以下略記為「BT-100」)、SMA-1000P(商品名;苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物、川原油化股份有限公司)、1,4-丁二醇、及苄醇,在乾燥氮氣流下、125℃下進行2小時攪拌(合成第一階段)。 PGMEA 53.49 g BT-100 3.83 g SMA-1000P 18.23 g 1,4-丁二醇 1.16 g 苄醇 5.57 g
其後,將反應液冷卻至25℃,以下述重量投入DDS、PGMEA,在20℃~30℃下進行2小時攪拌後,在125℃下進行1小時攪拌(合成第二階段)。 DDS 1.20 g PGMEA 16.51 g
將溶液冷卻至室溫,獲得淡黃色透明的聚酯醯胺酸(A2)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的聚合物(A2)的重量平均分子量是10,000。
[合成例A-3及合成例A-4]聚酯醯胺酸(A3)或聚酯醯胺酸(A4)的溶液的製備 依據合成例A-2的方法,以表1中記載的溫度、時間、及比例(單位:g)使各成分反應,獲得聚酯醯胺酸(A3)或聚酯醯胺酸(A4)的溶液。而且以同樣的方式測定所獲得的聚合物的重量平均分子量。此外,表1中的「Bis-A-2EOH」表示4,4'-亞異丙基雙(2-苯氧基乙醇)。
[合成例A-5]聚酯醯胺酸(A5)的溶液的製備 在帶有攪拌機的四口燒瓶中,以下述重量裝入進行了脫水純化的MMP、ODPA、1,4-丁二醇、及苄醇,在乾燥氮氣流下、130℃下進行3小時攪拌(合成第1階段)。 MMP 446.96 g ODPA 183.20 g 1,4-丁二醇 31.93 g 苄醇 25.54 g
其後,將反應液冷卻至25℃,以下述重量投入DDS、MMP,在20℃~30℃下進行2小時攪拌後,在115℃下進行1小時攪拌(合成第二階段)。 DDS 29.33 g MMP 183.04 g
將溶液冷卻至室溫,獲得淡黃色透明的聚酯醯胺酸(A5)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的聚合物(A5)的重量平均分子量是4,200。
其次,如下所示來合成包含具有環氧基的自由基聚合性化合物、及不具有環氧基的自由基聚合性化合物的反應產物的含有環氧基的聚合物(B1)~含有環氧基的聚合物(B4)及含有環氧基的聚合物(B5)的溶液。
[合成例B-1]含有環氧基的聚合物(B1)的溶液的製備 在帶有攪拌器的四口燒瓶中,以下述重量裝入作為聚合溶劑的進行了脫水純化的PGMEA、作為具有環氧基的自由基聚合性化合物的甲基丙烯酸縮水甘油酯(glycidyl methacrylate,以下略記為「GMA」),進而以下述重量裝入作為聚合引發劑的V-601(商品名;2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯、和光純藥工業股份有限公司),在乾燥氮氣流下、110℃下進行2小時攪拌。 PGMEA 31.50 g GMA 13.50 g V-601 1.35 g
將溶液冷卻至室溫,獲得含有環氧基的聚合物(B1)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的含有環氧基的聚合物(B1)的重量平均分子量是3,900。
[合成例B-2]含有環氧基的聚合物(B2)的溶液的製備 在帶有攪拌器的四口燒瓶中,以下述重量裝入作為聚合溶劑的進行了脫水純化的MMP、GMA、作為不具有環氧基的自由基聚合性化合物的2G(二乙二醇二甲基丙烯酸酯(商品名;NK酯2G)、新中村化學),進而以下述重量裝入作為聚合引發劑的V-601,在乾燥氮氣流下、110℃下進行2小時攪拌。 MMP 31.50 g GMA 12.15 g 2G 1.35 g V-601 2.03 g
將溶液冷卻至室溫,獲得含有環氧基的聚合物(B2)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的含有環氧基的聚合物(B2)的重量平均分子量是4,000。
[合成例B-3~合成例B-4]含有環氧基的聚合物(B3)或含有環氧基的聚合物(B4)的溶液的製備 依據合成例B-2的方法,以表2中記載的溫度、時間、及比例(單位:g)使各成分反應,獲得含有環氧基的聚合物(B3)或含有環氧基的聚合物(B4)。而且以同樣的方式測定所獲得的含有環氧基的聚合物的重量平均分子量。此外,表2中的「NPM」表示N-苯基順丁基二醯亞胺、「CHMI」表示N-環己基順丁基二醯亞胺。
[合成例B-5]含有環氧基的聚合物(B5)的溶液的製備 在帶有攪拌器的四口燒瓶中,以下述組成來添加作為聚合溶劑的PGMEA、作為具有環氧基的自由基聚合性化合物的GMA、作為其他聚合性化合物的甲基丙烯酸二環戊烯氧基乙酯(dicyclopentenyloxy ethyl methacrylate,以下略記為「CMA」)、及甲基丙烯酸(methacrylic acid,以下略記為「MA」)、以及作為聚合引發劑的V-601,在80℃下加熱3小時後,在90℃下加熱1小時。 GMA 103.20 g CMA 12.00 g MA 4.80 g V-601 18.00 g PGMEA 280.00 g
將溶液冷卻至室溫,獲得含有環氧基的聚合物(B5)的30重量%溶液。對溶液的一部分進行取樣,利用GPC分析(聚苯乙烯標準)測定重量平均分子量。其結果,所獲得的含有環氧基的聚合物(B5)的重量平均分子量是12,000。
[實施例1] 其次,使用合成例A-1中獲得的聚酯醯胺酸(A1)的溶液、市售的環氧化合物、及環氧硬化劑,如以下所示製備熱硬化性組成物。而且,由所述熱硬化性組成物獲得硬化膜,進行此硬化膜的評價。將這些的詳細情況匯總於表3A中。
對帶有攪拌翼的500 ml的可分離式燒瓶進行氮氣置換,在此燒瓶中,裝入聚酯醯胺酸溶液(A1)100.00 g、作為環氧化合物(B5)的泰克莫(TECHMORE)VG3101L(商品名;普林泰克(Printec)(股))58.50 g、作為環氧硬化劑的偏苯三酸酐(trimellitic anhydride,以下略記為「TMA」)6.00 g、作為添加劑的艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-60(商品名;艾迪科(ADEKA)(股)製造、以下略記為「AO-60」)0.5 g、作為溶劑的進行了脫水純化的MMP 367.4 g及二乙二醇甲基乙基醚(Diethyleneglycol methyl ethyl ether以下略記為「EDM」)109.3 g,在室溫下進行3小時攪拌,使其均勻地溶解。其次,投入美佳法(Megafac)F-556(商品名;迪愛生(DIC)(股)製造)0.2 g,在室溫下進行1小時攪拌,用孔徑為0.2 μm的膜濾器進行過濾而製備塗布液。
[硬化膜的電特性(介電損耗正切)評價] 歷時10秒鐘將塗布液旋塗於為了用於電極而蒸鍍有鉻的玻璃基板上後,在加熱板上以80℃進行3分鐘預烘烤而形成塗膜。其後,在烘箱中以230℃進行30分鐘加熱,由此使塗膜硬化而獲得膜厚為1.5 μm的硬化膜。在所獲得的硬化膜上,蒸鍍電極用的鋁,製作利用鉻電極及鋁電極夾持硬化膜的樣品。使用電感電容電阻測量計(Inductance-Capacitance-Resistance meter,LCR meter)(商品名:E4980A、安捷倫科技股份有限公司)對所獲得的樣品的在20 Hz下的介電損耗正切進行測定。
[硬化膜的透明性及耐熱性的評價] 其次,以800 rpm歷時10秒鐘將塗布液旋塗於玻璃基板上後,在加熱板上以80℃進行3分鐘預烘烤而形成塗膜。其後,在烘箱中以230℃進行30分鐘加熱,由此使塗膜硬化而獲得膜厚為1.0 μm的硬化膜。關於以所述方式獲得的硬化膜,對透明性、及耐熱性進行評價。
[透明性的評價方法] 在所獲得的帶有硬化膜的玻璃基板中,利用紫外可見近紅外分光光度計(商品名:V-670、日本分光(股)製造)測定僅硬化膜的波長為400 nm的光下的透射率。將透射率為97%以上的情況評價為○,將不足97%的情況評價為×。
[耐熱性的評價方法] 將所獲得的帶有硬化膜的玻璃基板在230℃下進行1小時再加熱後,測定加熱前的膜厚及加熱後的膜厚,由下述計算式而算出殘膜率。膜厚的測定使用所述階差/表面粗糙度/微細形狀測定裝置(商品名:P-15、科磊(KLA TENCOR)股份有限公司)。將加熱後的殘膜率為96%以上的情況評價為○,將加熱後的殘膜率不足96%的情況評價為×。
[實施例2~實施例15及實施例16] 依據實施例1的方法,以表3A及表3B中所記載的比例(單位:g)將各成分均勻地混合、溶解而獲得熱硬化性組成物。而且,對於所獲得的熱硬化性組成物,以同樣的方式進行硬化膜的製作、及各特性的評價。將這些的詳細情況匯總於表3A及表3B中。
表3A及表3B中的略稱表示以下原料。
[環氧化合物] B6:泰克莫(Techmore)VG3101L(商品名;普林泰克(Printec)股份有限公司)
[酸酐系環氧硬化劑] TMA:偏苯三酸酐
[具有酚性羥基的環氧硬化劑(酚系硬化劑)] H1:α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯 H2:1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷 H3:9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀 H4:1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯 H5:4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚) H6:1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷
[添加劑] S510:薩拉艾斯(Sila-Ace)S510(商品名;捷恩智(JNC)股份有限公司) AO-60:艾迪科斯塔波(ADK STAB)AO-60(商品名;艾迪科(ADEKA)股份有限公司) F-556:美佳法(Megafac)F-556(商品名;迪愛生(DIC)股份有限公司) F-559:美佳法(Megafac)F-559(商品名;迪愛生(DIC)股份有限公司)
[溶劑] MMP:3-甲氧基丙酸甲酯 EDM:二乙二醇甲基乙基醚 PGMEA:丙二醇單甲醚乙酸酯 PEG:聚乙二醇 PPG:聚丙二醇
[比較例1~比較例5及比較例6] 依據實施例1的方法,以表4中所記載的比例(單位:g)將各成分均勻地混合、溶解而獲得熱硬化性組成物。而且,對於所獲得的熱硬化性組成物,以同樣的方式進行硬化膜的製作、及各特性的評價。將這些的詳細情況匯總於表4中。
使用所獲得的硬化膜作為彩色濾光片上的保護膜,製作各種橫向電場方式的液晶顯示裝置,結果,使用了利用實施例1~實施例15及實施例16的熱硬化性組成物所製作的彩色濾光片的液晶顯示裝置中,由於保護膜(硬化膜)的介電損耗正切低,因此電損耗少,使液晶驅動信號的矩形波的上升、下降的形狀鈍化,從而產生驅動電壓的閾值偏差的情況變少,可獲得顯示性能優異的橫向電場方式的液晶顯示裝置。與此相對,使用了利用比較例1~比較例5及比較例6的熱硬化性組成物所製作的彩色濾光片的液晶顯示裝置中,像素中閃爍明顯,進而電損耗大,因此電信號無法順利地傳達,因而觀察到嚴重的配向不良。
由以上結果可知,本發明的硬化膜的電特性優異、特別是電損耗少,因而不存在液晶的配向無序或切換閾值偏差,是非常優異的硬化膜。此外,由實施例1~實施例15及實施例16的熱硬化性組成物所獲得的硬化膜的對保護膜所要求的耐熱性及透明性也優異。
[產業上的可利用性] 由本發明的較佳實施方式的熱硬化性組成物所獲得的硬化膜是不僅對保護膜所要求的透明性或耐熱性優異,而且在液晶顯示裝置中不會對顯示品質造成不良影響的特別優異的材料,因此可用作彩色濾光片等各種光學材料等的保護膜、以及TFT與透明電極之間及透明電極與配向膜之間所形成的透明絕緣膜。
無
無
Claims (21)
- 一種熱硬化性組成物,其包含聚酯醯胺酸(A)、環氧化合物(B)、及環氧硬化劑(C),所述熱硬化性組成物的特徵在於:所述聚酯醯胺酸(A)是以下述式(1)及式(2)的關係成立的比率含有X莫耳的四羧酸二酐、Y莫耳的二胺及Z莫耳的多元羥基化合物的原料的反應物,0.2≦Z/Y≦8.0.‥‥‥(1) 0.2≦(Y+Z)/X≦5.0…(2)所述環氧化合物(B)的含量相對於所述聚酯醯胺酸(A)100重量份而為20重量份~400重量份,所述環氧硬化劑(C)視情況含有酚系硬化劑(H),由所述熱硬化性組成物所獲得的硬化膜的在20Hz下的介電損耗正切為0.007以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中當所述環氧化合物(B)為不具有酚基的化合物時,所述環氧硬化劑(C)含有所述酚系硬化劑(H)。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述環氧化合物(B)為含有環氧基的聚合物,所述環氧硬化劑(C)含有所述酚系硬化劑(H)。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述環氧化合物(B)為作為具有環氧基的自由基聚合性化合物的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的單聚合物、或作為具有環氧基的自由基聚合性化合物的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯,與作為不具有環氧基的自由基聚合性化合物的選自由乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺、茚、甲基丙烯酸、及甲基丙烯酸二環戊烯氧基乙酯所組成的群組中的化合物的共聚物,所述環氧硬化劑(C)含有所述酚系硬化劑(H)。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的原料進一步包含單羥基化合物。
- 如申請專利範圍第6項所述的熱硬化性組成物,其中所述單羥基化合物是選自異丙醇、烯丙醇、苄醇、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙二醇單乙醚、及3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷中的一種以上。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的原料進一步包含苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述聚酯醯胺酸(A)的重量平均分子量為1,000~200,000。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中相對於所述環氧化合物(B)100質量份而包含0.1質量份~60質量份的所述環氧硬化劑(C)。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述環氧硬化劑(C)更含有選自由酸酐系硬化劑、胺系硬化劑、咪唑系硬化劑、催化劑型硬化劑、及感熱性酸產生劑所組成的群組中的至少一種化合物。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述環氧硬化劑(C)更含有選自由偏苯三酸酐、六氫偏苯三酸酐、及2-十一烷基咪唑所組成的群組中的至少一種化合物。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中所述酚系硬化劑(H)是選自由α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯、4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚)、及1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷所組成的群組中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的熱硬化性組成物,其中更包含溶劑(D)。
- 如申請專利範圍第14項所述的熱硬化性組成物,其中所述四羧酸二酐是選自由3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基醚四羧酸二酐、2,2-[雙(3,4-二羧基苯基)]六氟丙烷二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、及乙二醇雙(脫水偏苯三酸酯)所組成的群組中的至少一種化合物;所述二胺是選自由3,3'-二胺基二苯基碸、及雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸所組成的群組中的至少一種化合物;所述多元羥基化合物是選自由乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、及異三聚氰酸三(2-羥基乙基)酯所組成的群組中的至少一種化合物;所述環氧化合物(B)是選自由3,4-環氧環己烷羧酸-3',4'-環氧環己基甲酯、1-甲基-4-(2-甲基環氧乙烷基)-7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-([2,3-環氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷與1,3-雙[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯 基]-1-[4-[1-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-1-甲基乙基]苯基]乙基]苯氧基]-2-丙醇的混合物、2-[4-(2,3-環氧丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-([2,3-環氧丙氧基]苯基)]乙基]苯基]丙烷、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷三縮水甘油醚、1,3-雙(環氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、2,2-雙(羥基甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物、及通過將3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷作為原料成分進行反應而獲得的重量平均分子量為1,000~200,000的共聚物所組成的群組中的至少一種化合物;所述環氧硬化劑(C)是選自由偏苯三酸酐、六氫偏苯三酸酐、2-十一烷基咪唑、α,α,α'-三(4-羥基苯基)-1-乙基-4-異丙基苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)茀、1,3-雙[2-(4-羥基苯基)-2-丙基]苯、4,4'-(3,3,5-三甲基-1,1-環己烷二基)雙(苯酚)、及1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷所組成的群組中的至少一種化合物;所述溶劑(D)含有選自由3-甲氧基丙酸甲酯及丙二醇單甲醚乙酸酯所組成的群組中的至少一種。
- 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的熱硬化性組成物硬化而獲得。
- 一種彩色濾光片,具有如申請專利範圍第16項所述的硬化膜作為透明保護膜。
- 一種液晶顯示元件,具有如申請專利範圍第17項所述的彩色濾光片。
- 一種液晶顯示元件,具有如申請專利範圍第16項所述的硬化膜作為形成在薄膜電晶體與透明電極之間的透明絕緣膜。
- 一種液晶顯示元件,具有如申請專利範圍第16項所述的硬化膜作為形成在透明電極與配向膜之間的透明絕緣膜。
- 一種觸控面板裝置,具有如申請專利範圍第16項所述的硬化膜作為形成在透明電極上的透明絕緣膜。
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