JP6204478B2 - ポリアミド溶液、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法、およびポリアミド溶液の製造方法 - Google Patents

ポリアミド溶液、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法、およびポリアミド溶液の製造方法 Download PDF

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関連出願のクロスリファレンス
本出願は、2012年9月24日に出願された米国仮出願61/704,852を基礎として35U.S.C.119の優先権を主張するものであり、その内容全体が、この引用により本明細書に含まれる。
本開示は、一態様において、熱安定性及び寸法安定性を有する透明ポリマーフィルムの製造に関する。より具体的には、本開示は、一態様において、硬質の骨格を持ち、ガラス転移温度が300℃より高いものの、無機塩の存在を必要とすることなく従来の有機溶媒に溶解させることのできる芳香族ポリアミドの製造及び使用に関する。前記ポリマーフィルムは、溶液キャスト法により作製し、高温で硬化させることができる。硬化フィルムは、400〜750nmの範囲に渡って高い光透過性(透過率:>80%)を示し、小さい熱膨張係数(CTE:<20ppm/℃)と良好な耐溶剤性を示す。
さらに、本開示は、一態様において、芳香族コポリアミド及び溶媒を含むポリアミド溶液に関する。ポリアミド溶液中の芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの繰り返し単位を含み、その繰り返し単位の少なくとも1つは、1つ以上のフリーカルボキシル基を有する。本開示は、他の態様において、前記ポリアミド溶液の製造方法に関する。本開示は、他の態様において、前記ポリアミド溶液を用いたポリアミドフィルムを形成する工程を含む、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。
有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイの市場規模は2010年に12.5億ドルであったが、毎年25%の割合で増加すると予測されている。OLEDディスプレイは、その高効率性及び高コントラスト比から、携帯電話ディスプレイ、デジタルカメラ、及び世界測位システム(GPS)の市場分野で液晶ディスプレイ(LCD)の適切な代用品になっている。これらの用途では、高電力効率、小型、及び堅牢性が重要視される。そのため、電力消費が少なく、応答時間がより速く、且つ解像度がより高いアクティブマトリクス型OLED(AMOLED)への需要が高まっている。これらの特性を向上させるAMOLEDの技術革新によって、携帯用機器へのAMOLEDの採用がさらに促進され、AMOLEDを用いる機器の幅が広がることになる。これらの成績係数は、電気機器の処理温度に大きく左右される。AMOLEDは、透明基板に堆積された薄膜トランジスタ(TFT)アレイ構造を有する。TFTの堆積温度をより高くすることによって、同ディスプレイの電力効率を大幅に改善することができる。現在、AMOLED基板としてはガラス板が用いられている。ガラス板は高い処理温度(>500℃)と良好なバリア特性を示すものの、比較的厚く、重く、硬質で、且つ壊れ易いため、製品設計の自由度やディスプレイ剛性が低下する。そのため、携帯用機器製造業者からは、より軽量で、より薄く、且つより剛性のある代用品に対する要望がある。フレキシブル基板材料は、製品設計の新たな可能性も切り開き、低コストでのロールツーロール製造を可能にするものと考えられる。
多くのポリマー薄膜は、可撓性及び透明性に優れ、比較的安価で、且つ軽量である。ポリマーフィルムは、現在進展中のフレキシブルディスプレイやフレキシブル太陽電池パネルを含むフレキシブル電子機器用の基板としての優れた候補である。ガラス等の硬質な基板と比較した場合、フレキシブル基板は、電子機器に対して、下記の点を含む潜在的に大きないくつかのメリットをもたらす。
a.軽量(ガラス基板は、薄膜太陽電池の全重量の約98%を占める)
b.可撓性(取り扱い易く、運送コストが安価で、及び/又は原料及び製品の双方により多くの用途がある)
c.ロールツーロール製造に適しているため、製造コストを大きく低減し得る。
フレキシブルディスプレイ用途に対するポリマー基板のこのような潜在的メリットを促進させるには、下記の点を含むいくつかの問題に対処する必要がある。
a.熱安定性の向上
b.熱膨張係数(CTE)の低減
c.高温処理中における高い透明性の維持
d.酸素バリア特性及び水分バリア特性の向上。現在、純粋なポリマーフィルムでは十分なバリア特性を提供することができない。目標とするバリア特性を得るためには、付加的なバリア層を設ける必要がある。
ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、環状オレフィンポリマー(COP)、ポリアリーレート(PAR)、ポリイミド(PI)等を含むいくつかのポリマーフィルムがフレキシブル透明基板として評価されてきた。しかしながら、どのフィルムも上記の要件の全てを満たすことはできない。現在、この用途で業界標準となっているのは、上記の要件を部分的に満たすPENフィルム(透過性:400nm〜750nmで>80%、CTE:<20ppm/℃)であるが、その使用温度は限られている(<200℃)。熱安定性が高く(Tg:>300℃)、CTEの小さい(<20ppm/℃)透明ポリマーフィルムが求められている。
従来の芳香族ポリアミドは、優れた熱特性及び機械特性を有していることがよく知られているが、芳香族ポリアミドのフィルムは、ポリアミド酸前駆体から製膜する必要があり、また通例暗い黄色〜橙色をしている。可視領域では無色なフィルムを溶液キャスト法により作製可能な芳香族ポリイミドがいくつか調製されてきたが、そのようなフィルムは、要求される低CTEを呈さない(例えば、F.Li.F.W.Harris、S.Z.D.Cheng、Polymer、37、23、pp5321、1996年)。これらのフィルムは耐溶剤性も有してない。JP2007−063417やJP2007−231224等の特許文献や、A.S.Mathewsらの文献(J.Appl.Polym.Sci.、Vol.102、3316−3326、2006年)に記載のポリイミドフィルム等の、脂環式モノマーに部分的に又は全体的に基づくポリイミドフィルムは、向上した透明性を示す。これらのポリマーは300℃よりも高いガラス転移温度を有し得るものの、同ポリマーは、その脂肪族単位のせいでそのような温度で十分な熱安定性を示すことができない。
殆どの芳香族ポリアミドは有機溶媒への溶解性が低く、溶液キャストすることができないが、無機塩を含む極性非プロトン溶媒に溶解するいくつかのポリマーが作製されてきた。それらのうちのいくつかについては、フレキシブル基板としての使用についての研究がなされてきた。例えば、JP2009−79210Aには、芳香族ポリアミドを含むフッ素から作製された、CTEが非常に小さく(<0ppm/℃)、透明性が良好で(T%:450〜700nmで>80)、機械特性に優れた薄膜が記載されている。しかしながら、このポリマーを原料とするフィルムの作製には、塩の取り除きを含む乾湿法を用いる必要があるため、その最大膜厚は20μmである。最も重要な点は、同フィルムは、強い有機溶媒への耐性も弱いことである。
本開示は、一態様において、芳香族コポリアミドから作製され、Tgが300℃よりも高く、CTEが20ppm/℃未満の透明フィルムを作製可能なポリアミド溶液に関する。前記溶液は、フィルムは、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)又は他の溶媒中のポリアミドの溶液を含む。また、前記フィルムは、前記溶液を用いて製膜される。本開示は、無機塩の存在なしに製造することができる。驚くべきことに、ポリアミドの骨格に沿っていくつかのフリーペンダントカルボキシル基を組み込むことによって、前記フィルムを高温で熱硬化させることができ、それによってそれらの耐溶剤性が大幅に向上することを見出した。
本開示の一実施形態によれば、芳香族コポリアミドフィルムの製造方法が提供され、同製造方法は、(A)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、(B)前記芳香族ジアミン混合物を溶媒に溶解させる工程と、(C)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及びポリアミド溶液を生成する工程と、(D)試薬を用いて前記塩酸を取り除く工程と、(E)前記ポリアミド溶液をフィルムにする工程と、必要に応じて(F)前記フィルムを、前記フィルムのガラス転移温度の少なくとも90%の温度で硬化させる工程とを含む。前記硬化工程は、フリー酸基を含む前記ポリマーフィルムを不活雰囲気下又は減圧下にて前記ガラス転移温度付近で数分間加熱することを含む。硬化工程後、前記フィルムは、NMP、DMAc、ジメチルスルホキシド(DMSO)等を含む一般的に使用される有機溶媒において耐溶解性及び/又は耐膨張性を示す。「取り除く」という用語は、前記塩酸を物理的に捕捉する、中和させる、及び/又は化学反応させることを意味する。
本開示の他の実施形態によれば、芳香族コポリアミド透明フィルムが製造され、前記フィルムは、少なくとも2つの下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し単位を有する。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Ar1は、芳香族二酸ジクロリドを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
[p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]Ar2はジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
[p=4、R6、R7、R8は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R6はそれぞれ異なり、R7はそれぞれ異なり、R8はそれぞれ異なっていてもよい。G2は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]、Ar3は、フリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
[t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、トリフルオロメチルといったハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]。なお、前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含んでいてもよく、その場合、Ar1、Ar2、及びAr3は同一であっても異なっていてもよい。
本開示のさらに他の実施形態によれば、CTEが20ppm/℃未満であり、300℃の温度において少なくとも1時間は安定している透明フィルムの作製方法であって、同方法は、
(A)芳香族ジアミンの混合物を溶媒中で反応させる工程であって、前記ジアミンの少なくとも1つは、下記一般式(III):
Figure 0006204478
[n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Arはフリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
m=1又は2、t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]
で示されるペンダントカルボン酸基を含む工程と、
(B)得られたコポリアミドを溶液キャスト法によりフィルムにする工程と、
(C)前記フィルムを硬化させて耐溶剤性を持たせる工程とを含む。
本開示の一実施形態によれば、前記硬化温度は、前記フィルムのガラス転移温度の少なくとも約90%及び/または約280℃である。
本開示の一実施形態によれば、前記硬化温度は、前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%及び/または約280℃である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムは、無機塩の存在なしに製造される。
本開示の一実施形態によれば、前記工程(f)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含む。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの硬化前のフィルム透明度は、400及び750nmで>80%である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの硬化温度を、少なくとも約280℃及び/又は前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%で少なくとも約3分間維持する。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの硬化後のフィルム透明度は、550nmで〜88%である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを、極性溶媒に対する耐化学性を前記フィルムに持たせることのできる温度で硬化させるものである。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの熱膨張係数は約10ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを少なくとも1時間300℃で加熱しても、その透明度は大幅に低下しないものである。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムを少なくとも5分間硬化させるものである。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムは、約5分間硬化させた後、無機溶媒中で耐膨張性及び耐溶解性を示すものである。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの厚みは約10μmよりも大きいものである。
本開示の一実施形態によれば、補強支持材上における得られたフィルムの厚みは約5μmよりも大きいものである。
本開示の一実施形態によれば、得られたコポリアミドフィルムの熱膨張係数は約10ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムは有機溶媒に溶解せず、前記フィルムは無機塩の存在なしに製造されるものである。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを有機溶媒に晒しても、耐溶解性及び耐膨張性を示す。
本開示の一実施形態によれば、前記支持材は、厚みが約50μmよりも大きいガラスフィルムである。
フリーペンダントカルボキシル基を含むポリアミドは、3,5−ジアミノ安息香酸(DAB)又は4,4’−ジアミノジフェン酸(DADP)を用いて作製されてきた。米国特許第5,160,619号には、少量のDAB(1モル%未満)を含み、逆浸透膜に有用なポリアミドが記載されている。米国特許第5,039,785号には、DADPの含有量が10モル%よりも多く、高性能繊維に有用なポリアミドが記載されている。しかしながら、これらのポリマーのフィルムを、それらのガラス転移温度付近で加熱することにより架橋する試みはなされてこなかった。発明者らがこの予期しない方法でそれらフィルムの架橋を試みても、上記のDABを含むポリマーの場合では、カルボン酸の含有量が少な過ぎて架橋を起こし得ず、また上記のDADPポリマーの場合では、架橋の度合いが高くなり過ぎてフィルムが極めて脆弱となり、フレキシブル基板には適さなかっただろうと考えられる。
そのため、本開示のコポリアミドに、フリーカルボキシル基を含むジアミンを約1モル%〜約30モル%含めることによって、フィルムをそれらのガラス転移温度で加熱した場合、ポリマーを短時間(分)で架橋させ得ることを見出せたのは驚きであった。例えば、これらの量のDADP又はDABを含めることによって、マイクロエレクトロニクス産業で一般的に使用されている溶剤への耐性を有し、架橋処理によってその透明性が維持されたフィルムが得られた。この架橋フィルムは、高ガラス転移温度(Tg:>300℃)と低熱膨張係数(<20ppm/℃)を示した。そのため、架橋フィルムを、広範囲のマイクロエレクトロニクス用途、特に堅牢化された又は可撓性の有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイに必要とされる薄膜トランジスタの高温製造を可能にするフレキシブル基板として用いることができる。これらの特性の全てを呈する既存の材料は存在しない。
本開示のポリマー基板フィルムは、装置の電気効率及び消費者が実感するディスプレイの堅牢性を改善させることによって、携帯用機器におけるAMOLEDの利用を拡大する。本開示の基板により、標準的なOLEDディスプレイ市場に加えて、フレキシブルディスプレイ市場の発展も可能となる。これらのディスプレイは、衣服、フレキシブル電子ペーパー・電子書籍ディスプレイ、スマートカード用ディスプレイ、及び他の多くの新たな用途と統合可能な快適なディスプレイ(comfortable display)として用いることができる。例えば、本開示のポリマー基板フィルムは、フレキシブルセンサに用いることができる。本開示のポリマー基板フィルムから製造される新たな機器は、コストを削減し、且つ情報のアクセス性及び携帯性を高めることによって、日常生活に大きな影響を与え得る。
さらに、本開示のポリマーは、一般的な有機溶媒中で室温(約15℃〜約25℃)にて作製可能である。これらのポリマーは、無機塩の存在なしに製造することができる。得られた無色で均質なポリマー溶液は、その後のキャスティングに直接用いることができる。特別な重合反応器やポリマー分離工程を必要としない。しかしながら、ポリマーをそれらのガラス転移温度付近の温度で数分間加熱した後、無機溶媒又は有機溶媒に晒しても、ポリマーフィルムは本質的に不溶解性で、且つ化学的な耐膨張性を有している。よって、本方法は、スケールアップ〜メートルトン単位の量に適している。
本開示のポリマーは、無機塩の存在を必要とすることなく極性非プロトン溶媒に溶解させることができる。それらはバッチ法で溶液キャストすること、又は直接それらの重合混合物を連続的にキャストし、ロールツーロール法を用いて硬化させて、20μmよりも大きい厚みの独立透明フィルムを得ることができる。あるいは、ポリマー溶液を、薄いガラス又はマイクロエレクトロニックス素子等の補強基板(支持材)上に溶液キャストし、硬化させて20μm未満のフィルムを形成してよい。そのフィルムは、高ガラス転移温度(>300℃)、低CTE(<20ppm/℃)、高透明性(T:400〜700nmで>80%)、優れた機械特性(引張り強度:>200Mpa)、及び低吸湿性(室温、湿度100%で<2%)を示す。さらに、同フィルムは、そのガラス転移温度の少なくとも90%の温度で短時間加熱した後、優れた耐化学性を示す。
コポリアミドは、下記一般構造:
Figure 0006204478
[p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]
で示す1つ以上の芳香族二酸ジクロリドと、
下記一般構造:
Figure 0006204478
[p=4、m=1又は2、t=1〜3、R6、R7、R8、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R6はそれぞれ異なり、R7はそれぞれ異なり、R8はそれぞれ異なり、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G2及びG3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。]
で示す2つ以上の芳香族二酸ジクロリドとを重合することにより作製されたものである。
本開示は、一態様において、芳香族コポリアミド及び溶媒を含むポリアミド溶液に関する。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位の少なくとも1つは、1つ以上のフリーカルボン酸基を有する。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸含有繰り返し単位の量は、繰り返し単位全体の約1モル%よりも多く約30モル%よりも少ないものであり、好ましくは全体の約2モル%よりも多く約20モル%よりも少ないものであり、さらに好ましくは全体の約2モル%よりも多く約10モル%よりも少ないものである。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸含有繰り返し単位は、4,4’−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される。
本開示の一実施形態によれば、少なくとも1つの繰り返し単位は、2,2’−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、2,2’−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される芳香族ジアミンを少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される。
本開示の一実施形態によれば、前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4’−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後に、ポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである。
さらに、本開示は、一態様において、芳香族コポリアミド及び極性溶媒を含むポリアミド溶液に関する。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し単位を有する。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Ar1は、芳香族二酸ジクロリドを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar2はジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、R6、R7、R8は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R6はそれぞれ異なり、R7はそれぞれ異なり、R8はそれぞれ異なっていてもよい。G2は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar3は、フリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、トリフルオロメチルといったハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。なお、前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含んでいてもよく、その場合、Ar1、Ar2、及びAr3は同一であっても異なっていてもよい。
本開示の一実施形態によれば、Xは繰り返し構造(I)のモル比であって、Xは0.70〜0.99であり、Yは繰り返し構造(II)のモル比であって、Yは0.01〜0.30である。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後に、ポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである。
さらに、本開示は、一態様において、芳香族コポリアミド及び溶媒を含むポリアミド溶液に関する。
本開示の一実施形態によれば、前記コポリアミドは、少なくとも2つの繰り返し構造を含み、前記繰り返し構造の1つは繰り返し構造(V)である。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Yは、繰り返し構造(V)とそれ以外の繰り返し構造の全てとのモル比であって、Yは0.01〜0.30であり、Ar1は、芳香族二酸ジクロリドを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar3は、フリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、トリフルオロメチルといったハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なり得っていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。なお、前記コポリマーは、構造(V)の繰り返し単位を複数含んでいてもよく、その場合、Ar1及びAr3は同一であっても異なっていてもよい。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後に、ポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである。
さらに、本開示は、他の態様において、本開示に係るポリアミド溶液の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、芳香族コポリアミド溶液の製造のために提供される方法は、
a)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、
b)前記芳香族ジアミン混合物を溶媒に溶解させる工程と、
c)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及びポリアミド溶液を生成する工程と、
d)試薬を用いて前記塩酸を取り除く工程とを含む。
「取り除く」という用語は、前記塩酸を物理的に捕捉する、中和させる、及び/又は化学的に反応させることを意味する。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸基を含むジアミンは、4,4’−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ジアミンは、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記反応工程(c)の前に又は最中に前記試薬が前記混合物に添加される。反応工程(c)の前に又は最中に前記試薬を添加することにより、反応工程(c)後の粘度の程度及び混合物における塊の生成を低減することができるため、ポリアミド溶液の生産性を向上させることができる。前記試薬が酸化プロピレン等の有機試薬である場合に、これらの効果が特に大きくなる。
本開示の一実施形態によれば、前記試薬と前記塩酸との反応によって揮発性生成物が形成される。
本開示の一実施形態によれば、前記試薬は有機中和試薬である。
本開示の一実施形態によれば、前記試薬は酸化プロピレンである。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミド溶液は、無機塩の存在なしに製造される。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである。
さらに、本開示は、他の態様において、本開示に係るポリアミド溶液の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、芳香族コポリアミド溶液の製造のために提供される方法は、
芳香族ジアミンの混合物を、少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと溶媒中で反応させてポリアミドを形成する工程を含み、前記ポリアミドの骨格に沿ってカルボキシル基が組み込まれ、前記ジアミンの少なくとも1つは、下記一般式(III)で示されるペンダントカルボン酸基を含む。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Arはフリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
m=1又は2、t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、芳香族二酸クロリドにより、ペンダントカルボキシル基を含むコポリアミドが提供される。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸のモル%は、約1よりも大きく、約30よりも小さい。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸基を含むジアミンは、4,4’−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ジアミンは、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後に、ポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである。
本開示に係る方法を採用することによって、本開示に係る芳香族コポリアミド溶液で、OLEDを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造の生産性を改善できる。
さらに、本開示は、他の態様において、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造のために提供される方法は、
a)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、
b)前記芳香族ジアミン混合物を溶媒に溶解させる工程と、
c)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及びポリアミド溶液を生成する工程と、
d)試薬を用いて前記塩酸を取り除いてポリアミド溶液を得る工程と、
e)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
f)前記塗布工程(e)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
g)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含む。
「取り除く」という用語は、前記塩酸を物理的に捕捉する、中和させる、及び/又は化学的に反応させることを意味する。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸基を含むジアミンは、4,4’−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ジアミンは、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記反応工程(c)の前に又は最中に前記試薬が前記混合物に添加される。反応工程(c)の前に又は最中に前記試薬を添加することにより、反応工程(c)後の粘度の程度及び混合物における塊の生成を低減することができるため、ポリアミド溶液の生産性を向上させることができる。前記試薬が酸化プロピレン等の有機試薬である場合、これらの効果が特に大きくなる。
本開示の一実施形態によれば、前記試薬と前記塩酸との反応によって揮発性生成物が形成される。
本開示の一実施形態によれば、前記試薬は有機中和試薬である。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記工程(f)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含む。高温で硬化させることによって、ポリアミドフィルムに無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができるが、この硬化工程は任意である。ポリアミドフィルムにバリアがある場合は、バリア層によって無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができる。
本開示の一実施形態によれば、前記硬化温度は、前記フィルムのガラス転移温度の少なくとも約90%及び/または約280℃である。
本開示の一実施形態によれば、前記硬化温度は、前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%及び/または約280℃である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムは、無機塩の存在なしに製造される。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記支持材上に形成された前記表示用素子、前記光学用素子、又は前記照明用素子を前記支持材から剥離する工程(h)をさらに含む。
さらに、本開示は、他の態様において、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造のために提供される方法は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含み、
前記芳香族コポリアミド溶液は芳香族コポリアミド及び溶媒を含み、
前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し単位を含む。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Ar1は、芳香族二酸ジクロリドを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar2はジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、R6、R7、R8は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R6はそれぞれ異なり、R7はそれぞれ異なり、R8はそれぞれ異なっていてもよい。G2は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar3は、フリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、トリフルオロメチルといったハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。なお、前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含んでいてもよく、その場合、Ar1、Ar2、及びAr3は同一であっても異なっていてもよい。
本開示の一実施形態によれば、前記コポリアミドを下記の溶媒に溶解でき、且つ前記コポリアミドを溶液キャスト法によりCTEが<20ppm/℃の透明フィルムにすることができるようにXとYとの比が選択される。
本開示の一実施形態によれば、Xは繰り返し構造(I)のモル分率であって、Xは70〜99%であり、Yは繰り返し構造(II)のモル分率であって、Yは1〜30%である。
本開示の一実施形態によれば、前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含み、Ar1、Ar2、及びAr3は同一であるか又は異なる。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記工程(b)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含む。高温で硬化させることによって、ポリアミドフィルムに無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができるが、この硬化工程は任意である。ポリアミドフィルムにバリアがある場合は、バリア層によって無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができる。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの硬化前のフィルム透明度は、400及び750nmで>80%である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの硬化後のフィルム透明度は、400及び750nmで>80%である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの硬化温度を、少なくとも280℃及び/又は前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%で少なくとも約3分間維持する。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの硬化後のフィルム透明度は、550nmで〜88%である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを、約280℃及び/又は前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%の温度で硬化させる。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを、極性溶媒に対する耐薬性を前記フィルムに持たせることのできる温度で硬化させる。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの熱膨張係数は約10ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを少なくとも1時間、300℃で加熱しても、その透明度は大幅に低下しない。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記支持材上に形成された前記表示用素子、前記光学用素子、又は前記照明用素子を前記支持材から剥離する工程(d)をさらに含む。
さらに、本開示は、他の態様において、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造のために提供される方法は、
a)芳香族ジアミンの混合物を、少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと溶媒中で反応させてポリアミドを形成する工程であって、前記ポリアミドの骨格に沿ってカルボキシル基が組み込まれ、前記ジアミンの少なくとも1つは、下記一般式(III):
Figure 0006204478
[n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Arはフリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。芳香族二酸クロリドによりペンダントカルボキシル基を含むコポリアミドが得られる。]
で示されるペンダントカルボン酸基を含む工程と、
b)得られたコポリアミド溶液を支持材上へ直接塗布する工程と、
c)前記塗布工程(b)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
d)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含む。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸のモル%は、約1よりも大きく、約30よりも小さい。
本開示の一実施形態によれば、前記カルボン酸基を含むジアミンは、4,4’−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ジアミンは、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記工程(c)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含む。高温で硬化させることによって、ポリアミドフィルムに無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができるが、この硬化工程は任意である。ポリアミドフィルムにバリアがある場合は、バリア層によって無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができる。
本開示の一実施形態によれば、前記硬化温度は少なくとも約280℃及び/又は前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムを少なくとも5分間硬化させる。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムは、約5分間硬化させた後、無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を示す。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムの厚みは約10μmよりも大きい。
本開示の一実施形態によれば、補強支持材上における得られたフィルムの厚みは約5μmよりも大きい。
本開示の一実施形態によれば、得られたコポリアミドフィルムの熱膨張係数は約10ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、得られたフィルムを有機溶媒に晒しても、耐溶解性及び耐膨張性を示す。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記支持材上に形成された前記表示用素子、前記光学用素子、又は前記照明用素子を前記支持材から剥離する工程(e)をさらに含む。
さらに、本開示は、他の態様において、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。
本開示の一実施形態によれば、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造のために提供される方法は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含み、
前記芳香族コポリアミド溶液は芳香族コポリアミド及び溶媒を含み、
前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの繰り返し構造を含み、前記繰り返し構造の1つは繰り返し構造(V)である。
Figure 0006204478
n=1〜4(限定されることなく、1、2、3及び4を含む)、Yは、繰り返し構造(V)とそれ以外の繰り返し構造の全てとのモル比であって、Yは0.01〜0.10であり、Ar1は、芳香族二酸クロリドを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
p=4、q=3、R1、R2、R3、R4、R5は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R1はそれぞれ異なり、R2はそれぞれ異なり、R3はそれぞれ異なり、R4はそれぞれ異なり、R5はそれぞれ異なっていてもよい。G1は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。Ar3は、フリーカルボン酸基を含むジアミンを形成する下記芳香族単位の群から選択される。
Figure 0006204478
t=1〜3、R9、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、トリフルオロメチルといったハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択される。なお、R9はそれぞれ異なり、R10はそれぞれ異なり、R11はそれぞれ異なっていてもよい。G3は、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH32基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。なお、前記コポリマーは、構造(V)の繰り返し単位を複数含んでいてもよく、その場合、Ar1、Ar2、及びAr3は同一であっても異なっていてもよい。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの厚みは約10μmよりも大きい。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの厚みは約10μm〜約100μmである。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムは支持材に接着されており、前記フィルムの厚みは約5μmよりも大きい。
本開示の一実施形態によれば、前記支持材は、厚みが約50μmよりも大きいガラスフィルムである。
本開示の一実施形態によれば、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である。一実施形態において、ポリアミドの溶媒への溶解性を高める観点から、前記極性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルエセテート(PGMEA)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)又はN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記極性溶媒は有機溶媒及び/又は無機溶媒である。
本開示の一実施形態によれば、前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH2基の一方又は双方はエンドキャップされている。ポリアミドフィルムの耐熱特性を高める観点から、末端がエンドキャップされていることが好ましい。ポリアミドの末端が−NH2の場合は、重合化ポリアミドを塩化ベンゾイルと反応させることによって、またポリアミドの末端が−COOHの場合は、重合化ポリアミドをアニリンと反応させることによって、ポリアミドの末端をエンドキャップすることができるが、エンドキャップの方法はこの方法に限定されない。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記工程(b)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含む。高温で硬化させることによって、ポリアミドフィルムに無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができるが、この硬化工程は任意である。ポリアミドフィルムにバリアがある場合は、バリア層によって無機溶媒中での耐膨張性及び耐溶解性を持たせることができる。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムを、前記フィルムのガラス転移温度の約90%〜約110%の温度及び/または約280℃で硬化させる。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムのガラス転移温度は約280℃よりも高く、熱膨張係数は約20ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、前記フィルムの光透過率は、400nm〜750nmで約80%である。
本開示の一実施形態によれば、前記熱膨張係数は約10ppm/℃未満である。
本開示の一実施形態によれば、前記方法は、前記支持材上に形成された前記表示用素子、前記光学用素子、又は前記照明用素子を前記支持材から剥離する工程(d)をさらに含む。
図1は、一実施形態に係る有機EL素子1を示す概略断面図である。
本開示は、芳香族コポリアミドから作製した溶液及び透明フィルム、並びに前記溶液及び/又はフィルムを用いるディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子に関する。ポリアミドは、溶媒中での縮合重合によって作製され、反応の際に生成される塩酸は、酸化プロピレン(PrO)等の試薬によって捕捉される。前記フィルムは、ポリアミドの分離や再溶解を必要とすることなく、反応混合物から直接作製することができる。無色のフィルムを、重合溶液から直接キャストすることができる。塩酸とPrOとの反応生成物は、溶媒を除去する際に取り除くことができる。これらのフィルムは成形品として低CTEを示し、且つ引き伸ばす必要はない。コポリアミドの作製に用いるモノマーの比を慎重に操作することによって、得られるコポリマーのCTE及びTg、並びにそれらの溶液キャストフィルムの光学特性を制御することができる。特に驚くべきことは、ポリマー鎖に沿ってフリーカルボン酸側基が存在していると高温でフィルムを硬化させることができるということである。試薬と塩酸との反応によって揮発性生成物が形成されない場合、ポリマーは、極性溶媒による析出及び再溶解によって重合混合物から分離されて、フィルムとなる。試薬と塩酸との反応によって揮発性生成物が形成される場合、フィルムを直接キャストすることができる。揮発性生成物を形成する試薬の一例としてはPrOが挙げられる。
本開示において有用な芳香族二酸ジクロリドの代表例としては、以下のものが挙げられる。
Figure 0006204478
本開示において有用な芳香族ジアミンの典型的な一例としては、下記のものが挙げられる。
Figure 0006204478
[ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子]
本開示において、「ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子」とは、表示体(表示装置)、光学装置、又は照明装置を構成する素子をいい、例えば有機EL素子、液晶素子、有機EL照明等をいう。また、それらの一部を構成する薄膜トランジスタ(TFT)素子、カラーフィルタ素子等も含む。本開示にかかるディスプレイ用素子、光学用素子、又は、照明用素子は、一又は複数の実施形態において、本開示に係るポリマー溶液を用いて製造されるもの、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は、照明用素子の基板として本開示に係るポリマーフィルムを用いているものを含みうる。
<有機EL素子の限定されない一実施形態>
以下に図を用いて本開示にかかるディスプレイ用素子の一実施形態である有機EL素子の一実施形態を説明する。
図1は、一実施形態に係る有機EL素子1を示す概略断面図である。有機EL素子1は、基板A上に形成される薄膜トランジスタB及び有機EL層Cを備える。なお、有機EL素子1全体は封止部材400で覆われている。有機EL素子1は、支持材500から剥離されたものであってもよく、支持材500を含むものであってもよい。以下、各構成につき詳細に説明する。
1.基板A
基板Aは、透明樹脂基板100及び透明樹脂基板100の上面に形成されるガスバリア層101を備える。ここで、透明樹脂基板100は、本開示に係るポリマーフィルムである。
なお、透明樹脂基板100に対して、熱によるアニール処理を行っても良い。これにより、歪みを取り除くことができたり、環境変化に対する寸法の安定化を強化したりできる等の効果がある。
ガスバリア層101は、SiOx、SiNxなどからなる薄膜であり、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等の真空成膜法により形成される。ガスバリア層101の厚みとしては、通常10nm〜100nm程度であるが、この厚みに限定されるものではない。ここで、ガスバリア層101は図1のガスバリア層101と対向する面に形成しても良く、両面に形成しても良い。
2.薄膜トランジスタ
薄膜トランジスタBは、ゲート電極200、ゲート絶縁層201、ソース電極202、活性層203、及びドレイン電極204を備える。薄膜トランジスタBは、ガスバリア層101上に形成される。
ゲート電極200、ソース電極202、及びドレイン電極204は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等からなる透明薄膜である。透明薄膜を形成する方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。これらの電極の膜厚は、通常50nm〜200nm程度であるが、この厚さに限定されるものではない。
ゲート絶縁膜201は、SiO2、Al23等からなる透明な絶縁薄膜であり、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成される。ゲート絶縁膜201の膜厚は、通常10nm〜1μm程度であるが、この厚さに限定されるものではない。
活性層203は、例えば、単結晶シリコン、低温ポリシリコン、アモルファスシリコン、酸化物半導体等であり、適時最適なものが使用される。活性層はスパッタ法等により形成される。
3.有機EL層
有機EL層Cは、導電性の接続部300、絶縁性の平坦化層301、有機EL素子Aの陽極である下部電極302、正孔輸送層303、発光層304、電子輸送層305、及び有機EL素子Aの陰極である上部電極306を備える。有機EL層Cは、少なくともガスバリア層101上又は薄膜トランジスタB上に形成され、下部電極302と薄膜トランジスタBのドレイン電極204は接続部300により電気的に接続されている。なお、これに替えて、薄膜トランジスタBの下部電極302とソース電極202が接続部300により接続されるようにしてもよい。
下部電極302は、有機EL素子1aの陽極であり、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明薄膜である。なお、高透明性、高電導性等が得られるので、ITOが好ましい。
正孔輸送層303、発光層304及び電子輸送層305としては、従来公知の有機EL素子用材料をそのまま用いることができる。
上部電極305は、例えばフッ化リチウム(LiF)とアルミニウム(Al)をそれぞれ5nm〜20nm、50nm〜200nmの膜厚に成膜した膜よりなる。膜を形成する方法としては、例えば真空蒸着法が挙げられる。
また、ボトムエミッション型の有機EL素子を作製する場合、有機EL素子1aの上部電極306は光反射性の電極にしても良い。これにより、有機EL素子Aで発生して表示側と逆方向の上部側に進んだ光が上部電極306により表示側方向に反射される。したがって、反射光も表示に利用されるので、有機EL素子の発光の利用効率を高めることができる。
[ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法]
本開示は、その他の態様において、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に関する。本開示にかかる製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示にかかるディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を製造する方法である。また、本開示にかかる製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示に係るポリアミド樹脂溶液を支持材へ塗布する工程と、前記塗布工程後に、ポリアミドフィルムを形成する工程と、前記ポリアミドフィルムの前記支持材と接していない面にディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を形成する工程とを含む製造方法である。本開示にかかる製造方法は、さらに、前記支持材上に形成されたディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記支持材から剥離する工程を含んでもよい。
<有機EL素子の作製方法の限定されない一実施形態>
次に、以下に図を用いて本開示にかかるディスプレイ用素子の製造方法の一実施形態である有機EL素子の製造方法の一実施形態を説明する。
図1の有機EL素子1の作製方法は、固定工程、ガスバリア層作製工程、薄膜トランジスタ作製工程、有機EL層作製工程、封止工程及び剥離工程を備える。以下、各工程につき詳細に説明する。
1.固定工程
固定工程では、支持材500上に透明樹脂基板100が固定される。固定する方法は特に限定されるものではないが、支持材500と透明基板の間に粘着剤を塗布する方法や、透明樹脂基板100の一部を支持材500に融着させる方法等が挙げられる。また、支持の材料としては、例えば、ガラス、金属、シリコン、又は樹脂等が用いられる。これらは単独で用いられてもよいし、2以上の材料を適時組み合わせて使用してもよい。さらに、支持材500に離型剤等を塗布し、その上に透明樹脂基板100を張り付けて固定してもよい。一又は複数の実施形態において、支持材500上に本開示に係るポリアミド樹脂組成物を塗布し、乾燥等によりポリアミドフィルム100を形成する。
2.ガスバリア層作製工程
ガスバリア層作製工程では、透明樹脂基板100上にガスバリア層101が作製される。作製する方法は特に限定することなく、公知の方法を用いることができる。
3.薄膜トランジスタ作製工程
薄膜トランジスタ作製工程では、ガスバリア層上に薄膜トランジスタBが作製される。作製する方法は特に限定することなく、公知の方法を用いることができる。
4.有機EL層作製工程
有機EL層作製工程は、第1工程と第2工程を備える。第1工程では、平坦化層301が形成される。平坦化層301を形成する方法としては、感光性透明樹脂をスピンコート法、スリットコート法、インクジェット法等が挙げられる。この際、第2工程で接続部300を形成できるよう、平坦化層301には開口部を設けておく必要がある。平坦化層の膜厚は、通常100nm〜2μm程度であるが、これに限定されるものではない。
第2工程では、まず接続部300及び下部電極302が同時に形成される。これらを形成する方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。これらの電極の膜厚は、通常50nm〜200nm程度であるが、これに限定されるものではない。その後、正孔輸送層303、発光層304、電子輸送層305、及び有機EL素子Aの陰極である上部電極306が形成される。これらを形成する方法としては真空蒸着法や塗布法など、用いる材料及び積層構成に適切な方法を用いることができる。また、有機EL素子Aの有機層の構成は、本実施例の記載に関わらず、その他正孔注入層や電子輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層など、公知の有機層を取捨選択して構成してもよい。
5.封止工程
封止工程では、有機EL層Aが封止部材307によって上部電極306の上から封止される。封止部材307としては、ガラス、樹脂、セラミック、金属、金属化合物、又はこれらの複合体等で形成することができ、適時最適な材料を選択可能である。
6.剥離工程
剥離工程では作製された有機EL素子1が支持材500から剥離される。剥離工程を実現する方法としては、例えば、物理的に支持材500から剥離する方法が挙げられる。この際、支持材500に剥離層を設けても良いし、支持材500と表示素子の間にワイヤを挿入して剥離しても良い。また、その他の方法としては支持材500の端部のみ剥離層を設けず、素子作製後端部より内側を切断して素子を取り出す方法、支持材500と素子の間にシリコン層等からなる層を設け、レーザー照射により剥離する方法、支持材500に対して熱を加え、支持材500と透明基板を分離する方法、支持材500を溶媒により除去する方法等が挙げられる。これらの方法は単独で用いてもよく、任意の複数の方法を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態にかかるディスプレイ用、光学用、又は照明用の素子の製造方法によって得られた有機EL素子は、一又は複数の実施形態において、透明性、耐熱性、低線膨張性、低光学異方性等に優れている。
[表示装置、光学装置、照明装置]
本開示は、その態様において、本開示にかかるディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を用いた表示装置、光学装置、又は照明装置に関し、また、それらの製造方法に関する。これらに限定されないが、前記表示装置としては、撮像素子などが挙げられ、光学装置としては、光/電気複合回路などが挙げられ、照明装置としては、TFT−LCD、OEL照明などが挙げられる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.芳香族コポリアミド及び溶媒を含み、
前記芳香族コポリアミドは少なくとも2つの繰り返し単位を含み、前記繰り返し単位の少なくとも1つは、1つ以上のフリーカルボン酸基を有し、
前記カルボン酸含有繰り返し単位の量は、繰り返し単位全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少ない、ポリアミド溶液。
2.前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である、1に記載の溶液。
3.芳香族コポリアミド及び溶媒を含み、
前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し単位を含む、ポリアミド溶液。
Figure 0006204478
n=1から4、
前記コポリアミドを極性非プロトン溶媒に溶解できるようにXとYとの比が選択され、
Ar 1
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、q=3、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 1 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 2
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、R 6 、R 7 、R 8 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 2 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 3 は、
Figure 0006204478
からなる群から選択され、m=1又は2、t=1から3、R 9 、R 10 、R 11 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 3 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
4.前記カルボン酸含有繰り返し単位は、4,4'−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される、1から3のいずれかに記載の溶液。
5.Xは繰り返し構造(I)のモル分率であって、Xは70%から99%であり、Yは繰り返し構造(II)のモル分率であって、Yは1%から30%である、3又は4に記載の溶液。
6.前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含み、Ar 1 、Ar 2 、及びAr 3 は同一であるか又は異なる、3から5のいずれかに記載の溶液。
7.少なくとも1つの繰り返し単位は、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される芳香族ジアミンを少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される、1から6のいずれかに記載の溶液。
8.前記溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)又はN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、又は、クレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を少なくとも1つ含む混合溶媒、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である、1から7のいずれかに記載の溶液。
9.前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される、4から8のいずれかに記載の溶液。
10.前記芳香族ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH 2 基の一方又は双方はエンドキャップされている、1から9のいずれかに記載の溶液。
11.a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後に、ポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含む、ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである、1から10のいずれかに記載の溶液。
12.芳香族コポリアミド溶液の製造方法であって、
a)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、
b)前記芳香族ジアミン混合物を溶媒に溶解させる工程と、
c)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及びポリアミド溶液を生成する工程と、
d)試薬を用いて前記塩酸を取り除く工程とを含む方法。
13.前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である、1に記載の方法。
14.芳香族コポリアミド溶液の製造方法であって、
芳香族ジアミンの混合物を、少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと溶媒中で反応させてポリアミドを形成する工程を含み、前記ポリアミドの骨格に沿ってカルボキシル基が組み込まれ、前記ジアミンの少なくとも1つは、下記一般式(III)で示されるペンダントカルボン酸基を含む方法。
Figure 0006204478
n=1から4、Arは
Figure 0006204478
からなる群から選択され、t=1から3、R 9 、R 10 、R 11 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 3 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
15.前記カルボン酸含有ジアミンのモル%は、前記ジアミン混合物全体の約1モル%よりも大きく、約30モル%よりも小さい、12から14のいずれかに記載の方法。
16.前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含み、Ar 1 、Ar 2 、及びAr 3 は同一であるか又は異なる、14に記載の方法。
Figure 0006204478
n=1から4、
前記コポリアミドを極性非プロトン溶媒に溶解できるようにXとYとの比が選択され、
Ar 1
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、q=3、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 1 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 2
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、R 6 、R 7 、R 8 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 2 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 3 は、
Figure 0006204478
からなる群から選択され、m=1又は2、t=1から3、R 9 、R 10 、R 11 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 3 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
17.前記溶媒は、クレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、又は、クレゾール、キシレン、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)又はN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を少なくとも1つ含む混合溶媒、それらの組み合わせ、又はそれらの極性溶媒を少なくとも1つ含む混合溶媒である、12から16のいずれかに記載の方法。
18.前記カルボン酸基を含むジアミンは、4,4'−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である、12又は13に記載の方法。
19.前記芳香族ジアミンは、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4'−ジアミノ−2,2'ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される、12から18のいずれかに記載の方法。
20.前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される、12から19のいずれかに記載の方法。
21.前記反応工程(c)の前に又は最中に前記試薬を前記混合物に添加する、12から20のいずれかに記載の方法。
22.前記試薬と前記塩酸との反応によって揮発性生成物が形成される、12から21のいずれかに記載の方法。
23.前記試薬は有機中和試薬である、12から22のいずれかに記載の方法。
24.前記試薬は酸化プロピレンである、12から23のいずれかに記載の方法。
25.前記ポリアミドの末端の−COOH基及び−NH 2 基の一方又は双方をエンドキャップする工程をさらに含む、12から24のいずれかに記載の方法。
26.前記芳香族コポリアミド溶液は、無機塩の存在なしに製造される、1から15のいずれかに記載の方法。
27.前記芳香族コポリアミド溶液は、
a)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
b)前記塗布工程(a)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
c)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含むディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法に用いるためのものである、12から26のいずれかに記載の方法。
28.ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法であって、
a)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の約1モル%よりも多く、約30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、
b)前記芳香族ジアミン混合物を溶媒に溶解させる工程と、
c)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及びポリアミド溶液を生成する工程と、
d)試薬を用いて前記塩酸を取り除い芳香族コポリアミド溶液を得る工程と、
e)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
f)前記塗布工程(e)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
g)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含む、方法。
29.前記溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である、28に記載の方法。
30.ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子の製造方法であって、
A)芳香族コポリアミド溶液を支持材へ塗布する工程と、
B)前記塗布工程(A)後にポリアミドフィルムを前記支持材上に形成する工程と、
C)ディスプレイ用素子、光学用素子、又は照明用素子を前記ポリアミドフィルムの表面上に形成する工程とを含み、
前記芳香族コポリアミド溶液は芳香族コポリアミド及び溶媒を含み、
前記芳香族コポリアミドは、少なくとも2つの下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し単位を含む、方法。
Figure 0006204478
n=1から4、
Ar 1
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、q=3、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 1 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 2
Figure 0006204478
からなる群から選択され、p=4、R 6 、R 7 、R 8 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 2 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
Ar 3 は、
Figure 0006204478
からなる群から選択され、t=1から3、R 9 、R 10 、R 11 は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、G 3 は、共有結合、CH 2 基、C(CH 3 2 基、C(CF 3 2 基、C(CX 3 2 基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO 2 基、Si(CH 3 2 基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
31.Xは繰り返し構造(I)のモル分率であって、Xは70%から99%であり、Yは繰り返し構造(II)のモル分率であって、Yは1%から30%である、30に記載の方法。
32.前記コポリマーは、構造(I)及び(II)の繰り返し単位を複数含み、Ar 1 、Ar 2 、及びAr 3 は同一であるか又は異なる、30又は31に記載の方法。
33.前記工程(f)の後に及び/又は最中に前記フィルムを硬化させる工程をさらに含み、
該工程において、前記フィルムの硬化温度を、少なくとも約280℃及び/又は前記フィルムのガラス転移温度の約90%から約110%で少なくとも約3分間維持する、28に記載の方法。
34.前記支持材上に形成された前記表示用素子、前記光学用素子、又は前記照明用素子を前記支持材から剥離する工程(h)をさらに含む、28から33のいずれかに記載の方法。
[実施例1]
本実施例では、溶液縮合法によりTPC、IPC、及びPFMB(70モル%/30モル%/100モル%)からコポリマーを作製するための一般手順を示す。
機械式撹拌機、窒素導入口、及び排出口を備えた250mlの三つ口丸底フラスコに、PFMB(3.2024g、0.01mol)及び乾燥DMAc(45ml)を加えた。PFMBが完全に溶解した後に、溶液にIPC(0.6395g、0.003モル)を窒素下、室温にて加え、フラスコの壁部をDMAc(1.5ml)で洗い流した。15分後、TPC(1.4211g、0.007mol)を溶液に加え、フラスコの壁部を再度DMAc(1.5ml)で洗い流した。混合物がゲルを形成するまで溶液の粘度は増加する。PrO(1.4g、0.024モル)を添加した後、ゲルを撹拌して分解し、均一な粘質の溶液を形成する。さらに4時間室温にて撹拌した後、得られたコポリマー溶液をキャストして直接フィルムにすることができる。
[実施例2]
本実施例では、溶液縮合法によりTPC、PFMB、及びFDA(100モル%/80モル%/20モル%)からコポリマーを作製するための一般手順を示す。
機械式撹拌機、窒素導入口、及び窒素排出口を備えた100mlの四つ口丸底フラスコに、PFMB(1.0247g、3.2mmol)、FDA(0.02788g、0.8mmol)及び乾燥DMAc(20ml)を窒素下、室温にて加えた。PFMBが完全に溶解した後に、溶液にTPC(0.8201g、4.04mmol)を加え、フラスコの壁部をDMAc(5.0ml)で洗い流す。混合物がゲルを形成するまで溶液の粘度は増加する。PrO(0.5g、8.5mmol)を添加した後、ゲルを撹拌して分解し、均一な粘質の溶液を形成する。さらに4時間室温にて撹拌した後、得られたコポリマー溶液をキャストして直接フィルムにすることができる。
[実施例3]
本実施例では、溶液縮合法によりTPC、IPC、DADP、及びPFMB(70モル%/30モル%/3モル%/97モル%)からコポリマーを作製するための一般手順を示す。
機械式撹拌機、窒素導入口、及び窒素排出口を備えた250mlの三つ口丸底フラスコに、PFMB(3.1060g、0.0097mol)、DADP(0.0817g、0.0003mol)及び乾燥DMAc(45ml)を窒素下、室温にて加えた。PFMBが完全に溶解した後に、溶液にIPC(0.6091g、0.003mol)を加え、フラスコの壁部をDMAc(1.5ml)で洗い流した。15分後、TPC(1.4211g、0.007mol)を加え、フラスコの壁部を再度DMAc(1.5ml)で洗い流した。混合物がゲルを形成するまで溶液の粘度は増加する。PrO(1.4g、0.024mol)を添加した後、ゲルを撹拌して分解し、均一な粘質の溶液を形成する。さらに4時間室温にて撹拌した後、得られたコポリマー溶液を直接キャストしてフィルムにすることができる。
[実施例4]
本実施例では、溶液縮合法によりTPC、IPC、DAB、及びPFMB(75モル%/25モル%/5モル%/95モル%)からコポリマーを作製するための一般手順を示す。
機械式撹拌機、窒素導入口、及び窒素排出口を備えた250mlの三つ口丸底フラスコに、PFMB(3.0423g、0.0095mol)、DAB(0.0761g、0.0005mol)及び乾燥DMAc(45ml)を窒素下、室温にて加えた。PFMBが完全に溶解した後に、溶液にIPC(0.5076g、0.0025mol)を加え、フラスコの壁部をDMAc(1.5ml)で洗い流した。15分後、TPC(1.5227g、0.0075mol)を加え、フラスコの壁部を再度DMAc(1.5ml)で洗い流した。混合物がゲルを形成するまで溶液の粘度は増加する。PrO(1.4g、0.024mol)を添加した後、ゲルを撹拌して分解し、均一な粘質の溶液を形成する。さらに4時間室温にて撹拌した後、得られたコポリマー溶液を直接キャストしてフィルムにすることができる。
[実施例5]
本実施例では、溶液縮合法によりTPC、IPC、DAB、及びPFMB(25モル%/25モル%/2.53モル%/47.7モル%)からコポリマーを作製するための一般手順を示す。
機械式撹拌機、窒素導入口、及び窒素排出口を備えた250mlの三つ口丸底フラスコに、PFMB(3.2024g、10.000mol)、DAB(0.080g、0.53mol)及び乾燥DMAc(35ml)を加えた。PFMB及びDABが完全に溶解した後に、PrO(1.345g、23.159mmol)を溶液に加えた。溶液を0℃に冷却する。撹拌しながら、溶液にIPC(1.058g、5.211mmol)を加え、フラスコの壁部をDMAc(1.0ml)で洗い流した。15分後、溶液にTPC(1.058g、5.211mmol)を加え、フラスコの壁部を再度DMAc(1.0ml)で洗い流した。2時間後、塩化ベンゾイル(0.030g、0.216mmol)を溶液に加え、さらに2時間撹拌した。
なお、実施例での温度は室温であるが、当該温度は約−20℃〜約50℃であってもよく、いくつかの実施形態では約0℃〜約30℃であってもよい。
[ポリマーフィルムの作製及びキャラクタリゼーション]
ポリマー溶液は、重合後にフィルムのキャスティングに直接用いることができる。小型のフィルムをバッチ処理で作製する場合、平らなガラス板又は他の基板上に溶液を注ぎ、ドクターブレードにより膜圧を調整する。フィルムを基板上で減圧下、60℃で数時間乾燥させた後、乾燥窒素流で保護しながらフィルムを200℃で1時間さらに乾燥させる。減圧下又は不活雰囲気下にて、フィルムをポリマーのガラス転移温度又は同ガラス転移温度付近で数分間加熱して硬化させる。基板から機械的に取り除くことにより、厚みが約10μmよりも大きい独立フィルムが得られる。独立フィルムの厚みは、ポリマー溶液の固形分量及び粘度を調整することによって調整可能である。なお、少なくとも280℃又は前記ガラス転移温度の約90%〜約110%の間のどの温度でフィルムを硬化させてもよい。また、当業者に公知な方法によりロールツーロール法で連続して行えるように、バッチ処理に変更を加えてもよい。
本開示の一実施形態において、薄いガラス、シリカ、又はマイクロエレクトロニクス装置等の補強基板上にポリマー溶液を溶液キャストする。この場合、最終的なポリアミドフィルムの厚みが約5μmよりも大きくなるように方法を調整する。
機械式熱解析計(TAQ400TMA)を用いてCTE及びTgを測定する。試料フィルムの厚みは約20μmであり、負荷ひずみは0.05Nである。一実施形態において、独立フィルムの厚みは約20μm〜約125μmである。一実施形態において、フィルムは補強基板に接着されており、その厚みは<20μmである。一実施形態において、CTEは約20ppm/℃未満であるが、他の実施形態においては、CTEは約15ppm/℃未満、約10ppm/℃未満、及び約5ppm/℃未満である。これらの実施形態において、CTEは約19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、又は5ppm/℃未満であってもよい。実験により得られたCTEは室温〜約250℃で得られたCTEの平均値である。
フィルムの透明性は、10μm厚のフィルムの400〜500nmでの透過率をUV可視分光光度計(Shimazu UV2450)を用いて求めて測定する。
フィルムの耐溶剤性は、同フィルムを室温にて特定の溶媒中に30分間浸漬させて求めた。浸漬後に表面上のしわ、膨張、又は他の可視的な損傷が実質的にフィルムにない場合、そのフィルムは耐溶剤性を有すると考えられる。
溶液キャスト法によりTgが>300℃、CTEが<20ppm、透過率が>80%の透明フィルムにすることが可能な可溶性コポリアミドを得るのに必要な反応物質の比を求めるために、フリーカルボキシル基を含まない反応物質の量を系統的に変化させる事前調査を行ってもよい。フリーカルボキシル基を含めるのに適したコポリマーの候補(ベースポリマー)を特定するために、得られたコポリマーのフィルムの特性を測定する。そのような調査は当業者によく理解されている。本開示で用いたベースポリマーを特定するのに用いたそのような調査の実施例を下記の表に示す。
Figure 0006204478
Figure 0006204478
特性を大幅に変化させることなくコポリマーを熱架橋するのに最低限必要なカルボキシル基の量を求めるために、フリーカルボキシル基を含有する反応物質を様々な量でベースポリマーの作製に用いた反応物質の混合物と共重合させる第2の事前調査を行ってもよい。コポリマーのフィルムを得て、それらの特性を測定した。例えば、様々な量のDADPを、TPC、IPC、及びPFMBの比が70/30/100の混合物からなるベースポリマーの作製に用いた反応物質と共重合させた(実施例1)。得られたDADPを含むコポリマーのフィルムを、330℃で5分間熱処理した。硬化後、フィルムの耐NMP性を評価した。その結果を表3に示す。
Figure 0006204478
硬化後の実施例3のポリマーフィルムの特性を表4に示す。同様の方法で求めた、DABを含むコポリマーの組成(実施例4)を、このポリマーの硬化フィルムの特性と共に表4に示す。
Figure 0006204478
本開示の硬化フィルムは有機溶剤及び無機溶剤の双方に対して耐性を有する。一般的に使用される強力な溶剤であるNMPへの耐性を分析することで、フィルムの耐溶剤性を素早く評価することができる。この溶剤への耐性を有するフィルムは他の極性溶剤にも耐性があることが分かっている。
以下は本開示において使用可能な例示のポリマーである。1)TPC:約50〜約70モル%、IPC:約30〜約50モル%、PFMB:約90〜約99モル%、4,4’−ジアミノジフェン酸(DADP):約1〜約10モル%、2)TPC:約50〜約70モル%、IPC:約25〜約50モル%、PFMB:約90〜約96モル%、3,5−ジアミノ安息香酸(DAB):約4〜約10モル%、3)TPC:約100モル%、PFMB:約25〜約85モル%、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオリン(FDA):約15〜約50モル%、DADP:約1〜約10モル%、4)TPC:約100モル%、PFMB:約50〜約85モル%、FDA:約15〜約50モル%、DAB:約4〜約10モル%
上記で実施形態を説明したが、本開示の全体的な範囲から逸脱することなく上記の方法及び装置に変更及び改変を加え得ることは当業者には明らかだろう。添付の請求項又はその同等物の範囲内に含まれる限り、そのような変更及び改変の全てを含むものとする。上記の説明には具体性が多く含まれているが、これは本開示の範囲を限定するものではなく、本開示のいくつかの実施形態を説明するものに過ぎないと考えるべきである。本開示の範囲内で様々な他の実施形態や派生物が可能である。
さらに、本開示の広い範囲を規定する数値範囲及びパラメータは近似値であるにも関わらず、具体的な実施例に記載の数値は可能な限り正確なものが記載されている。しかしながら、その数値には、それぞれの試験測定値にある標準偏差から必然的に生じる所定の誤差が潜在的に含まれている。
本開示を説明してきたが、次に請求の範囲を示す。

Claims (26)

  1. 支持材に塗布し、乾燥し、硬化させて、前記支持材上に、N−メチル−2−ピロリドンに対して不溶解性である硬化ポリアミドフィルムを形成するために用いられるポリアミド溶液であって、
    当該ポリアミド溶液は、芳香族コポリアミド及び有機溶媒を含み、
    前記芳香族コポリアミドは、下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し構造からなる、ポリアミド溶液:
    Figure 0006204478
    n=1から4、
    Xは、前記芳香族コポリアミド中の前記繰り返し構造(I)のモル分率であって、Xは70%から99%であり、Yは前記芳香族コポリアミド中の前記繰り返し構造(II)のモル分率であって、Yは1%から30%であり、
    Ar
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、p=4、q=3、R、R、R、R、Rは、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
    Ar
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、p=4、R、R、Rは、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
    Arは、
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、t=1から3、R、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
  2. 当該ポリアミド溶液が、支持材に塗布し、乾燥し、280℃以上の温度で加熱することにより硬化させて、前記支持材上にN−メチル−2−ピロリドンに対して不溶解性である硬化ポリアミドフィルムを形成するために用いられる、請求項1に記載のポリアミド溶液。
  3. 前記有機溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である、請求項1または2に記載のポリアミド溶液。
  4. 前記繰り返し構造(II)は、4,4'−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される、請求項1から3のいずれかに記載のポリアミド溶液。
  5. 前記繰り返し構造(I)は、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される芳香族ジアミンを少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させることにより形成される、請求項1から4のいずれかに記載のポリアミド溶液。
  6. 前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、クレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)又はN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、又は、クレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、N,N−ジメチルアセタミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)から選択される少なくとも1つを含む、請求項1から5のいずれかに記載のポリアミド溶液。
  7. 前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される、請求項4または5に記載のポリアミド溶液。
  8. 前記芳香族コポリアミドの末端の−COOH基及び−NH基の一方又は双方はエンドキャップされている、請求項1から7のいずれかに記載のポリアミド溶液。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載のポリアミド溶液を、支持材に塗布する工程と、
    前記ポリアミド溶液を乾燥させて、前記支持材上にポリアミドフィルムを成膜する工程と、
    当該ポリアミドフィルムを硬化して、N−メチル−2−ピロリドンに対して不溶解性である硬化ポリアミドフィルムを得る工程と、
    前記硬化ポリアミドフィルム上に、ディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子を形成する工程と、
    を含む、ディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子の製造方法。
  10. ポリアミドフィルムを硬化して、硬化ポリアミドフィルムを得る前記工程が、前記ポリアミドフィルムを280℃以上の温度で加熱する工程を含む、請求項9に記載のディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子の製造方法。
  11. ポリアミドフィルムを成膜する前記工程が、溶液キャスト法により実施される、請求項9または10に記載のディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子の製造方法。
  12. 前記支持材が、ガラス、金属、シリコン、または樹脂からなる、請求項9から11のいずれかに記載のディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子の製造方法。
  13. 硬化ポリアミドフィルム上に、ディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子を形成する前記工程の後、前記支持材を剥離する工程をさらに含む、請求項9から12のいずれかに記載のディスプレイ用素子、光学用素子、または照明用素子の製造方法。
  14. 請求項1から8のいずれかに記載のポリアミド溶液を製造する方法であって、
    a)少なくとも1つが1つ以上のフリーカルボン酸基を含む2つ以上の芳香族ジアミンの混合物を、カルボン酸含有ジアミンの量がジアミン混合物全体の1モル%よりも多く、30モル%よりも少なくなるように形成する工程と、
    b)前記芳香族ジアミン混合物を有機溶媒に溶解させる工程と、
    c)前記ジアミン混合物を少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドと反応させて、塩酸及び芳香族コポリアミドを生成する工程と、
    d)試薬を用いて前記塩酸を取り除き、前記芳香族コポリアミドと前記有機溶媒とを含むポリアミド溶液を得る工程とを含み、
    前記芳香族コポリアミドは、下記一般式(I)及び(II)で示される繰り返し構造からなる、方法:
    Figure 0006204478
    n=1から4、
    Xは、前記芳香族コポリアミド中の前記繰り返し構造(I)のモル分率であって、Xは70%から99%であり、Yは前記芳香族コポリアミド中の前記繰り返し構造(II)のモル分率であって、Yは1%から30%であり、
    Ar
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、p=4、q=3、R、R、R、R、Rは、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール又はハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
    Ar
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、p=4、R、R、Rは、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基であり、
    Arは、
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、t=1から3、R、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
  15. 前記有機溶媒は極性溶媒又は1つ以上の極性溶媒を含む混合溶媒である、請求項14に記載の方法。
  16. 請求項14または15に記載の方法であって、
    前記カルボン酸含有ジアミンは、下記一般式(III)で示される方法:
    Figure 0006204478
    n=1から4、Arは
    Figure 0006204478
    からなる群から選択され、t=1から3、R、R10、R11は、水素、ハロゲン(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アルキル、ハロゲン化アルキル等の置換アルキル、ニトロ、シアノ、チオアルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルコキシ等の置換アルコキシ、アリール、ハロゲン化アリール等の置換アリール、アルキルエステル、及び置換アルキルエステル、並びにその組み合せからなる群から選択され、Gは、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(但しXはハロゲン)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CH基、9,9−フルオレン基、置換9,9−フルオレン、及びOZO基からなる群から選択され、Zは、フェニル基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、9,9−ビスフェニルフルオレン基、及び置換9,9−ビスフェニルフルオレン等のアリール基又は置換アリール基である。
  17. 前記有機溶媒は、クレゾール、キシレン、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、およびN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)から選択される少なくとも1つを含む、請求項14から16のいずれかに記載の方法。
  18. 前記カルボン酸含有ジアミンは、4,4'−ジアミノジフェン酸又は3,5―ジアミノ安息香酸である、請求項14から17のいずれかに記載の方法。
  19. 前記芳香族ジアミンは、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルベンジジン、9,9−ビス(4アミノフェニル)フルオリン、9,9−ビス(3−フルオロ−4−アミノフェニル)フルオリン、4,4'−ジアミノ−2,2'ビストリフルオロメトキシルベンジジン、4,4'−ジアミノ−2,2'−ビストリフルオロメチルジフェニルエーテル、ビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ベンゼン、及びビス−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェニルオキシル)ビフェニルからなる群から選択される、請求項14から18のいずれかに記載の方法。
  20. 前記少なくとも1つの芳香族二酸ジクロリドは、テレフタル酸ジクロリド、イソフタル酸ジクロリド、2,6−ナフタル酸ジクロリド、及び4,4,−ビフェニルジカルボニルジクロリドからなる群から選択される、請求項14から19のいずれかに記載の方法。
  21. 前記工程(c)の前に又は最中に前記試薬を前記芳香族ジアミン混合物に添加する、請求項14から20のいずれかに記載の方法。
  22. 前記試薬と前記塩酸との反応によって揮発性生成物が形成される、請求項14から21のいずれかに記載の方法。
  23. 前記試薬は有機中和試薬である、請求項14から22のいずれかに記載の方法。
  24. 前記試薬は酸化プロピレンである、請求項14から23のいずれかに記載の方法。
  25. 前記芳香族コポリアミドの末端の−COOH基及び−NH基の一方又は双方をエンドキャップする工程をさらに含む、請求項14から24のいずれかに記載の方法。
  26. 前記ポリアミド溶液は、無機塩の存在なしに製造される、請求項14から25のいずれかに記載の方法。
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