TW201609887A - 芳香族聚酮膜的製造方法、芳香族聚酮膜、附有芳香族聚酮膜之基材、光學元件及影像顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種芳香族聚酮膜的製造方法，其包含下述步驟：將塗佈液供給至基材的至少一部分的表面來形成塗佈液層的步驟；乾燥上述塗佈液層的步驟；及，熱處理上述塗佈液層的步驟；其中，該塗佈液包含芳香族聚酮及溶劑，該芳香族聚酮具有下述通式(1)或(2)所表示的結構單元。式(1)及(2)中，R1表示碳數1~20的烷基，R2及R3表示氫原子或碳數1~20的烷基，X表示特定的二價之芳香族烴基或碳數3~30的二價之脂環式烴基，Y表示特定的二價之官能基。 □□

Description

芳香族聚酮膜的製造方法、芳香族聚酮膜、附有芳香族聚酮 膜之基材、光學元件及影像顯示裝置
本發明是關於下述：一種芳香族聚酮膜的製造方法；一種芳香族聚酮膜，其是藉由該製造方法而獲得；一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有該芳香族聚酮膜；以及，一種光學元件及影像顯示裝置，其具有該基材。
芳香族聚醯亞胺，具有優異的耐熱性和機械特性，故作為工程塑膠(engineering plastic)廣受注目(例如，參照日本聚醯亞胺研究會編撰「最新聚醯亞胺~基礎與應用~」(2002年))。另一方面，與芳香族聚醯亞胺一樣在主鏈上具有羰基的芳香族聚酮，耐熱性及耐化學藥品性優異，故作為工程塑膠廣受注目(例如，參照日本特開2005-272728號公報及「未來材料，2008年，第 8卷，第8號，第42~47頁」)。又，已知藉由將脂環結構導入芳香族聚酮而可獲得具有耐熱性及透明性的芳香族聚酮(例如參照日本特開2013-53194號公報)。
近年來，對於如行動電話所代表般的可攜帶的影像顯示裝置(移動顯示器，mobile display)的需求提高，故對於用於影像顯示裝置的光學元件，正在尋求輕量化和信賴度的提升。對於如此的要求，提案有以下的方法：適用高透明且輕量的高分子材料(玻璃替代材料)及表面保護層(硬塗層(hard coat))來代替玻璃(例如，參照日本特開2013-156652號公報)。
日本特開2005-272728號公報中，將芳香族聚酮的鑄膜(cast film)浸漬於水中後，以60℃進行加熱並乾燥後，適用於作為電雙層電容器用隔板。因為該膜是微孔性，故強度較低，難以適用於硬塗層。
又，日本特開2013-53194號公報所述之芳香族聚酮因為是透明的，雖然能夠期待適用於硬塗層，但其成膜條件與芳香族聚酮膜的強度之間的關係仍不清楚。
本發明是鑑於如此的原因，所欲解決的問題是提供下述：一種芳香族聚酮膜的製造方法，該芳香族聚酮膜之強度提升且透明性及耐熱性優異；一種芳香族聚酮膜，其是藉由該製造方法而獲得；一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有該芳香族聚酮膜；以及，一種光學元件及影像處理裝置，其具有該基材。
本發明為了解決上述所欲解決之問題，包含下述的態樣。
〈1〉一種芳香族聚酮膜的製造方法，其包含下述步驟：將塗佈液供給至基材的至少一部分的表面來形成塗佈液層的步驟；乾燥前述塗佈液層的步驟；及，在乾燥前述塗佈液層的步驟後，熱處理前述塗佈液層的步驟；其中，該塗佈液包含芳香族聚酮及溶劑，該芳香族聚酮具有下述通式(1)或下述通式(2)所表示的結構單元。
通式(1)中，R1分別獨立地表示碳數1~20的烷基，R2及R3分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基，X表示選自碳數3~30的二價之脂環式烴基及下述式(1’)所表示的二價之芳香族烴基所構成的群組中的至少一種。
式(1’)中，R4表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20的烷基或碳數1~20的氟烷基。
通式(2)中，R1、R2、R3及X的定義分別與前述通式(1)的R1、R2、R3及X相同，Y表示選自下述式(2’)所表示的二價之官能基中的至少一種。
式(2’)中，R5表示碳數1~20的烷基或碳數1~20的烷氧基，n表示0~4的整數；當n表示2~4的整數時，複數個R5可以相同亦可不同。
〈2〉如〈1〉所述之芳香族聚酮膜的製造方法，其中，前述熱處理的溫度是100℃以上。
〈3〉如〈1〉或〈2〉所述之芳香族聚酮膜的製造方法，其中，在前述通式(1)或前述通式(2)中，X是碳數3~30的二價之脂環式烴基。
〈4〉一種芳香族聚酮膜，其是藉由如〈1〉~〈3〉中任一項所述之芳香族聚酮膜的製造方法而獲得。
〈5〉如〈4〉所述之芳香族聚酮膜，其藉由奈米壓痕法所測定的彈性模數是5.0GPa~15GPa，且硬度是0.35GPa~1.0GPa。
〈6〉一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有：基材；及，如〈4〉或〈5〉所述之芳香族聚酮膜，其設置於前述基材的表面的至少一部分。
〈7〉一種光學元件，其具有如〈6〉所述之附有芳香 族聚酮膜之基材。
〈8〉一種影像顯示裝置，其具有如〈6〉所述之附有芳香族聚酮膜之基材。
根據本發明，能夠提供下述：一種芳香族聚酮膜的製造方法，該芳香族聚酮膜之強度提升且透明性及耐熱性優異；一種芳香族聚酮膜，其是藉由該製造方法而獲得；一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有該芳香族聚酮膜；以及，一種光學元件及影像處理裝置，其具有該基材。
10‧‧‧附有芳香族聚酮膜之基材
11‧‧‧透明樹脂薄膜
12‧‧‧芳香族聚酮膜
第1圖是表示本發明的附有芳香族聚酮膜之基材的一例的概略剖面圖。
[實施本發明的形態]
以下，詳細說明本發明。但是，本發明並不限於以下的實施形態。
本說明書中使用「~」所示的數值範圍，是表示將「~」的前後所述之數值分別作為最小值及最大值來包含的範圍。
本說明書中的組成物中的各成分的量，當在組成物中存在複數種相當於各成份的物質時，除非特別說明，否則是意指存在於組成物中的該複數種物質之合計量。
本說明書中所謂的「層」及「膜」，當作為俯視圖觀察時，除了形成於整面的形狀的構成之外，亦包含形成於一部分的形狀的構成。
本說明書中所謂的「步驟」，不僅是獨立的步驟，即使是不能夠與其他步驟明確地區別，只要可達成該步驟所期望的作用，亦包含在本用語中。
[芳香族聚酮膜的製造方法]
以下，詳細地說明本發明的芳香族聚酮膜的製造方法。
本發明的芳香族聚酮膜的製造方法，包含下述步驟：將塗佈液供給至基材的至少一部分的表面來形成塗佈液層的步驟(以下，亦稱為「塗佈液供給步驟」)；乾燥前述塗佈液層的步驟(以下，亦稱為「乾燥步驟」)；及，在乾燥前述塗佈液層的步驟之後，熱處理前述塗佈液層的步驟(以下，亦稱為「熱處理步驟」)；其中，該塗佈液包含芳香族聚酮(以下，亦稱為「特定芳香族聚酮」)及溶劑，該芳香族聚酮具有下述通式(1)或下述通式(2)所表示的結構單元。
通式(1)中，R1分別獨立地表示碳數1~20的烷基，R2及R3分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基，X表示選自碳數3~30的二價之脂環式烴基及下述式(1’)所表示的二價之芳香族烴基所構成的群組中的至少一種。
式(1’)中，R4表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20的烷基或碳數1~20的氟烷基。
通式(2)中，R1、R2、R3及X的定義分別與前述通式(1)的R1、R2、R3及X相同，Y表示選自下述式(2’)所表示的二價之官能基中的至少一種。
式(2’)中，R5表示碳數1~20的烷基或碳數1~20的烷氧基，n表示0~4的整數；當n表示2~4的整數時，複數個R5可以相同亦可以不同。
本發明的芳香族聚酮膜的製造方法，藉由採取上述構成，能夠獲得一種芳香族聚酮膜，其強度提升且透明性及耐熱性優異。
此理由雖不清楚但推測如以下。
推測是由於在本發明中，藉由由包含熱塑性樹脂也就是特定芳香族聚酮及溶劑的塗佈液形成塗佈液 層並對該塗佈液層進行熱處理，可促進塗佈液層中所殘留的溶劑揮發，並在熱處理中可促進特定芳香族聚酮分子的再排列，使更緊密的芳香族聚酮膜形成。又，下述亦被認為是原因之一：藉由熱處理而在特定芳香族聚酮分子間產生交聯、分子鏈伸長等反應，而分子量增加。
〈塗佈液供給步驟〉
塗佈液供給步驟中，是將塗佈液供給至基材的至少一部分的表面來形成塗佈液層，該塗佈液包含特定芳香族聚酮及溶劑。
作為供給塗佈液的方法，只要是可以在基材上的任意的區域以任意的形狀來形成塗佈液層的手法，並無特別限定。作為供給塗佈液的方法，適合使用例如：浸漬法、噴霧法、網版印刷法、旋塗法等。
(塗佈液)
接下來，說明本發明中使用的塗佈液。
塗佈液包含特定芳香族聚酮及溶劑。
例如，使特定芳香族聚酮溶解於溶劑中，藉此來獲得塗佈液。使特定芳香族聚酮溶解於溶劑中的方法並無特別限定，能夠使用本發明所屬技術領域中已知的方法。又，亦可依據需要，在溶解後，將不溶成分濾除來作為本發明中使用的塗佈液。
-特定芳香族聚酮-
特定芳香族聚酮只要具有下述通式(1)或下述通式(2)所表示的結構單元，並無特別限制。
通式(1)中，R1分別獨立地表示碳數1~20的烷基。可列舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基及這些的結構異構物。其中，從對於後述溶劑的溶解性與耐熱性並存的觀點來看，R1較佳是分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基或三級丁基。
通式(1)中，R2及R3分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基。作為R2及R3表示的碳數1~20的烷基，能夠例示上述通式(1)中的R1表示之碳數1~20的烷基。其中，R2及R3，從耐熱性的觀點來看，較佳是氫原子。從對於後述溶劑的溶解性與耐 熱性並存的觀點來看，R2及R3較佳是分別獨立地為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基或三級丁基。
通式(1)中，X是二價之烴基，具體而言是選自二價之芳香族烴基及二價之脂環式烴基所構成的群組中的至少一種。
作為二價之芳香族烴基，能夠例示下述式(1’)。
式(1’)中，R4表示氫原子、氟原子、氯原子、碳數1~20的烷基或碳數1~20的氟烷基。作為R4表示之碳數1~20的烷基，能夠例示前述通式(1)中的R1表示之碳數1~20的烷基。其中，R4從耐熱性的觀點來看，較佳是氫原子。從對於後述溶劑的溶解性與耐熱性並存的觀點來看，R4較佳是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基或三級丁基。式(1’)中，Me表示甲基。
上述式(1’)所例示的二價之芳香族烴基中，從耐熱性與抗化學性優異的觀點來看，以主鏈不包含雜原子的下述式(3)的芳香族烴基較佳。
式(3)中，R4表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20的烷基或碳數1~20的氟烷基。
本發明中，從透明性的觀點來看，X較佳是二價之脂環式烴基。作為二價之脂環式烴基，從芳香族聚酮膜的透明性及強度及對於後述溶劑的溶解性與耐熱性並存的觀點來看，較佳是碳數3~30的二價之脂環式烴基。作為如此的碳數3~30的二價之脂環式烴基，能夠例示：環丙烷二基、環丁烷二基、環戊烷二基、環己烷二基、降冰片烷二基、降冰片烯二基、雙環[2.2.2]辛烷二基、金剛烷二基、螺[3.3]庚烷二基及十氫萘二基。其中，從對於溶劑的溶解性與耐熱性高度並存的觀點來看，進一步較佳是金剛烷二基。
通式(2)所表示的結構單元表示於以下。
通式(2)中，R1、R2、R3及X的定義分別與前述通式(1)的R1、R2、R3及X相同，較佳的實施形態亦相同。
通式(2)中，Y是選自下述式(2’)所表示的二價之官能基中的至少一種。
式(2’)中，R5是碳數1~20的烷基或碳數1~20的烷氧基。
作為R5表示之碳數1~20的烷基，可列舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、 十九烷基、二十烷基及這些的結構異構物。其中，從對於後述溶劑的溶解性與耐熱性並存的觀點來看，較佳是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基或三級丁基。
作為R5表示的碳數1~20的烷氧基，可列舉例如：甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基及這些的結構異構物。其中，從對於後述溶劑的溶解性與耐熱性並存的觀點來看，較佳是：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基或三級丁氧基。
式(2’)中，n表示0~4的整數。從耐熱性的觀點來看，n較佳是0~2的整數。式(2’)中，Me表示甲基。
特定芳香族聚酮的製造方法並無特別限定，能夠採用該技術領域中已知的方法。例如，能夠利用下述方法來製造特定芳香族聚酮：使下述通式(a)所表示的二羧酸或其衍生物、及下述通式(b)或下述通式(c)所表示的芳香族化合物進行縮合。
通式(a)中，Ra表示羥基、氯原子或溴原子，X與前述之通式(1)的X相同。
通式(b)及通式(c)中，R1、R2、R3及Y的定義分別與前述的通式(1)及通式(2)的R1、R2、R3及Y相同。
成為特定芳香族聚酮的原料的二羧酸或其衍生物與芳香族化合物的含量比，並無特別限定。二羧酸或其衍生物與芳香族化合物的含量比，例如能夠設為相同莫耳數，但考慮分子量的控制等，亦可以是將其中一種原料以例如0莫耳%~10莫耳%的範圍來過剩量地使用。
縮合反應，如日本特開2013-53194號公報所述，較佳是在酸性介質中來實行。作為酸性介質，可列舉：(i)五氧化二磷與pKa-3.0以上(水溶液)之有機磺酸的混合物；(ii)全氟烷磺酸的有機溶劑溶液；(iii)聚磷酸、或聚磷酸與pKa-3.0以上之有機磺酸的混合物；(iv)三氯化鋁的有機溶劑溶液等。
在上述(i)、(iii)的情況中，作為原料較佳是使用二羧酸，在上述(ii)、(iv)的情況中，作為原料較佳是使用二羧酸衍生物(二羧醯氯或脂環式二羧醯溴)。
在上述(i)的情況，作為有機磺酸，能夠使用碳數1~5的烷磺酸等。在碳數1~5的烷磺酸之中，較佳是甲烷磺酸。五氧化二磷與pKa-3.0以上的有機磺酸之質量比(五氧化二磷：有機磺酸)，從黏性及作為縮合劑的功能的觀點來看，較佳是1：3~1：30，更佳是1：10~1：20。
在上述(ii)的情況，作為全氟烷磺酸，能夠使用碳數1~5的全氟烷磺酸等。在碳數1~5的全氟烷磺酸之中，較佳是三氟甲烷磺酸。
作為有機溶劑，例如，能夠使用非質子性有機溶劑。作為非質子性有機溶劑，可列舉例如：1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿等鹵化烴；硝基苯、硝基甲烷等含氮有機溶劑；二硫化碳、二甲基亞碸等含硫有機 溶劑等。這些有機溶劑能夠單獨使用或組合複數種來使用。這些有機溶劑之中，較佳是鹵化烴，更佳是1,2-二氯乙烷和二氯甲烷。
上述(iii)中，聚磷酸是以H(HPO3)nOH(n表示2以上的整數)來表示。作為聚磷酸，能夠將焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸等單獨使用或組合複數種來使用。
上述(iv)中，作為有機溶劑，能夠使用前述之非質子性有機溶劑。
縮合反應能夠如下述來實行：將原料之二羧酸或其衍生物、芳香族化合物、及酸性介質置入容器內，在加熱下一邊攪拌，一邊實行。
使縮合反應產生的反應溫度，例如，較佳是0℃以上。特別是，當使用三氯化鋁的有機溶劑溶液作為酸性介質時，更佳是將反應溫度設為10℃以上。又，當使用五氧化二磷與有機磺酸的混合物、或全氟烷磺酸的有機溶劑溶液作為酸性介質時，更佳是將反應溫度設為20℃以上。
當使用五氧化二磷與有機磺酸的混合物、或全氟烷磺酸等有機溶劑溶液作為酸性介質時，即便在70℃以下的溫度中亦能夠使良好的縮合反應產生。又，當使用三氯化鋁的有機溶劑溶液作為酸性介質時，即便在40℃以下的溫度中亦能夠使良好的縮合反應產生。
使縮合反應產生時的反應時間並無特別限制，例如，能夠設為2~100小時。又，反應的壓力並無特別限制，例如，能夠在常壓左右來實行。
本發明中，塗佈液中的特定芳香族聚酮的含有率，較佳是1質量%~95質量%，更佳是5質量%~90質量%。
-溶劑-
本發明中，溶劑只要是能溶解特定芳香族聚酮者則無特別限制，而能夠使用本發明所屬技術領域中所使用的溶劑。作為溶劑的例子，可列舉：γ-丁內酯、乳酸乙酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、乙酸丁酯、乙酸苯甲酯、乙酸正丁酯、丙酸乙氧基乙酯、丙酸3-甲基甲氧酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-環己基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、六甲基磷醯胺、環丁碸、二乙基酮、二異丁基酮、甲基戊基酮、環己酮、丙二醇單甲基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、二丙二醇單甲基醚、二甲苯、均三甲苯、乙苯、丙苯、異丙苯、二異丙苯、己苯、苯甲醚、二乙二醇二甲醚(diglyme)、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、氯苯。這些溶劑能夠單獨使用或組合複數種來使用。
-其他的成分-
本發明中的塗佈液，除了特定芳香族聚酮及溶劑以外，亦可以進一步包含添加劑。作為添加劑，可列 舉：黏著助劑、界面活性劑、塗平劑、抗氧化劑、抗紫外線劑等。
(塗佈液的製造方法)
本發明中的塗佈液的製造方法並無特別限定，能夠採用本發明所屬技術領域中已知的方法。例如，能夠藉由將特定芳香族聚酮及依據需要的其他成分混合並溶解於溶劑，而製造塗佈液。在溶解後，亦可以使用膜過濾器等進行過濾後再作為塗佈液使用。
(基材)
作為基材並無特別限定，能夠例示由下述所構成的基材：玻璃；半導體；金屬氧化物絕緣體(例如氧化鈦、氧化矽等)；氮化矽；三乙酸纖維素；透明聚醯亞胺、聚碳酸酯、丙烯酸系聚合物、環烯烴樹脂等透明樹脂等。基材的形狀並無特別限定，可以是板狀或薄膜狀。
〈乾燥步驟〉
上述塗佈液供給步驟中，將塗佈液供給(塗佈)至基材而形成塗佈液層後，在乾燥步驟中使該塗佈液層乾燥。作為乾燥塗佈液層的方法並無特別限定。例如，使用加熱板、烤箱等來加熱，藉此，而能夠乾燥塗佈液層。
乾燥的溫度較佳是60~100℃，更佳是80~100℃。乾燥的時間較佳是1分鐘~60分鐘。
〈熱處理步驟〉
在上述乾燥步驟後，在熱處理步驟中對上述塗佈液層進一步的進行熱處理，藉此，來獲得芳香族聚酮膜。
熱處理的溫度，從所獲得的芳香族聚酮膜的強度(亦即彈性模數及硬度)的觀點來看，較佳是100℃以上，更佳是100℃~300℃，進一步較佳是120℃~300℃，特別較佳是150℃~300℃，極佳是200℃~300℃。
熱處理的方法並無特別限定，能夠使用下述的烤箱來實行，例如：箱型乾燥機、熱風式輸送帶型乾燥機、石英管爐、加熱板、快速熱退火爐、縱型擴散爐、紅外線硬化爐、電子束硬化爐、微波硬化爐等。
又，作為熱處理步驟的氣氛條件，能夠選擇大氣中或氮氣等惰性氣氛中的任一者。從防止特定芳香族聚酮氧化的觀點來看，熱處理較佳是在氮氣氣氛下實行者。熱處理步驟中的熱處理時間，只要是足以獲得充分硬度的芳香族聚酮膜之時間即可，從兼顧與操作效率來看，較佳是約1小時~約5小時。
[芳香族聚酮膜]
本發明的芳香族聚酮膜，可藉由本發明的芳香族聚酮膜的製造方法而獲得。藉由本發明的製造方法而獲得的芳香族聚酮膜，有可提升為高強度且透明性及耐熱性優異的傾向。
本發明的芳香族聚酮膜，藉由奈米壓痕法所測定的彈性模數是5.0GPa~15GPa，且藉由奈米壓痕法所測定的硬度是0.35GPa~1.0GPa，從芳香族聚酮膜的強度以及基材、光學元件及影像顯示裝置的信賴度優異的觀點來看較佳，更佳是彈性模數是6.0GPa~15GPa、硬度是0.40GPa~1.0GPa。
奈米壓痕法是使用市售的奈米壓痕器，且能夠適用公知的方法。測定是使用具有上述芳香族聚酮膜的基材(附有芳香族聚酮膜之基材)來實行。
例如，能夠使用奈米壓痕器Nano Indenter SA2/DCM(安捷倫科技股份有限公司)，將三角錐鑽石當作端子來使用，在測定頻率60MHz、壓痕深度0nm~500nm及測定溫度23℃的條件下，測定上述附有芳香族聚酮膜之基材的彈性模數及硬度。
[附有芳香族聚酮膜之基材、光學元件及影像顯示裝置]
本發明中，能夠獲得一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有：基材；及，芳香族聚酮膜，其是設置在該基材的表面的至少一部分，且是藉由本發明的芳香族聚酮膜的製造方法而獲得。
又，本發明中，能夠獲得一種光學元件及影像顯示裝置，其具有如此的附有芳香族聚酮膜之基材。
此處，依據圖式來說明本發明的附有芳香族聚酮 膜之基材、光學元件、及影像顯示裝置。再者，本發明並不受限於下述說明及圖式。
例如，本發明的附有芳香族聚酮膜之基材是如下所述：在前述之薄膜狀的透明樹脂等基材的至少其中一側的面，具有藉由本發明的芳香族聚酮膜的製造方法而形成的芳香族聚酮膜。
第1圖是表示本發明的附有芳香族聚酮膜之基材的一例的概略剖面圖。第1圖中，為了容易理解，各構成構件的大小、比率等與實際狀況有所差異。如同圖示，此附有芳香族聚酮膜之基材10，是在透明樹脂薄膜11的單面形成有芳香族聚酮膜12。但是，本發明並不限於此實施形態。
本發明的附有芳香族聚酮膜之基材，例如，可為下述構成：在薄膜狀透明樹脂基材的兩面上，形成有芳香族聚酮膜。
又，第1圖表示之例的芳香族聚酮膜12是單層。在本發明的附有芳香族聚酮膜之基材中，上述芳香族聚酮膜，亦可以是積層兩層以上而成的複數層結構。此時，只要是如下述即可：至少藉由本發明的芳香族聚酮膜的製造方法而形成的芳香族聚酮膜，是位於附有芳香族聚酮膜之基材的最表面。
本發明的光學元件及影像顯示裝置，具有本發明的附有芳香族聚酮膜之基板。
例如，能夠藉由下述方法獲得本發明的光學元件 或影像顯示裝置：將本發明的附有芳香族聚酮膜之基材，通常是將其透明樹脂薄膜等基材側，經由黏著劑、接著劑等來貼合在使用於LCD(液晶顯示器)、ELD(電激發光顯示器)等的構件。
接下來，將偏光板作為例子來說明本發明的具有附有芳香族聚酮膜之基材的光學元件。例如，能夠藉由下述方法獲得本發明的光學元件也就是偏光板：將本發明的附有芳香族聚酮膜之基材，使用接著劑、黏著劑等來與偏光片或偏光板積層。
再者，作為上述偏光片，並無特別限定，能夠使用各種的偏光片。又，具有本發明的附有芳香族聚酮膜之基材的偏光板的構成，並無特別限制。
本發明的附有芳香族聚酮膜之基材及使用其之偏光板等各種光學元件，能夠較佳地使用於液晶顯示裝置等各種影像顯示裝置。本發明的影像顯示裝置，除了使用本發明的附有芳香族聚酮膜之基材以外，其餘可以與先前的影像顯示裝置具有相同構成。當本發明的影像顯示裝置是液晶顯示裝置時，例如，能夠藉由下述方法來製造：將液晶單元、偏光板等光學元件、及依據需要的照明系統(背光源)等各構成構件適當地組裝並裝入驅動電路等。前述液晶單元並無特別限制。前述液晶單元，能夠使用例如：TN(Twisted Nematic，扭轉向列)型、STN (Super Twisted Nematic，超扭轉向列)型、π型等各樣的類型。
本發明的影像顯示裝置，能夠使用於任意之合適的用途。此用途，可列舉例如：桌上型電腦、筆記型電腦、印表機等OA(Office Automation，辦公室自動化)機器；行動電話、時鐘、數位相機、行動資訊終端機(PDA(Personal Digital Assistant)，個人數位助理)、行動遊戲機等行動機器；攝影機、電視、微波爐等家用電氣機器；後視鏡螢幕、汽車導航系統用螢幕、汽車音響等車載用機器；商業店舖用資訊用螢幕等展示機器；監視用螢幕等保全機器；照護用螢幕、醫療用螢幕等照護或醫療機器等。
[實施例]
以下，列舉實施例來進一步具體地說明本發明。但是，只要不脫離此要旨，本發明並不限定於這些實施例。再者，除非特別說明，否則「份」及「%」是質量基準。
[參考合成例1：芳香族聚酮PK1的合成]
在裝有0.66g(4.0mmol)間苯二甲酸及0.86g(4.0mmnol)2,2’-二甲氧基聯苯的燒瓶中，加入12ml五氧化二磷與甲烷磺酸的混合液(質量比1：10)，在60℃中攪拌24小時。在反應後，將混 合液投入蒸餾水中，然後濾取生成的析出物。將所獲得的固體以蒸餾水及甲醇洗淨並乾燥，來獲得芳香族聚酮PK1(單離產率90%)。
再者，因為芳香族聚酮PK1無法溶解於四氫呋喃(THF)及N,N-二甲基甲醯胺(DMF)中，故無法藉由以THF或DMF作為展開相的GPC(Gel Permeation Chromatography，膠透層析法)法來測定芳香族聚酮PK1的分子量。
[參考合成例2：芳香族聚酮PK2的合成]
除了使用0.69g(4.0mmol)環己烷-1,3-二羧酸來代替間苯二甲酸以外，其餘與參考合成例1相同地操作，來獲得芳香族聚酮PK2(單離產率85%)。
芳香族聚酮PK2的藉由GPC法的標準聚苯乙烯換算求得的重量平均分子量是30000。
[參考合成例3：芳香族聚酮PK3的合成]
除了使用0.90g(4.0mmol)金剛烷-1,3-二羧酸來代替間苯二甲酸以外，其餘與參考合成例1相同地操作，來獲得芳香族聚酮PK3(單離產率89%)。
芳香族聚酮PK3的藉由GPC法的標準聚苯乙烯換算求得的重量平均分子量是60000。
[比較參考合成例1：聚矽氧烷PS的合成]
使130g四乙氧基矽烷與65g甲基三乙氧基矽烷溶解於340g丙二醇單丙基醚(PGP)後，在此溶液中，將66g之已混合0.92g70%硝酸的水，在攪拌下費時30分鐘來滴下。在滴下結束後，使其進行反應5小時，來獲得聚矽氧烷PS的PGP溶液。聚矽氧烷PS的藉由GPC法的標準聚苯乙烯換算求得的重量平均分子量是7000。
[比較參考合成例2：聚醯亞胺前驅物PI的合成]
將4.0g 4,4’-二胺基二苯基醚溶解於34g已充分脫水的N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)。之後，在此溶液中緩慢地加入3.2g 4,4’-羰基雙(苯-1,2-二羧酸)1,2：1’,2’-二酐與2.2g苯-1,2,4,5-四羧酸1,2：4,5-二酐的混合物。之後，將所獲得的溶液在室溫(25℃)中攪拌24小時，來獲得聚醯胺酸(聚醯亞胺前驅物)PI的DMAc溶液。
聚醯亞胺前驅物PI的藉由GPC法的標準聚苯乙烯換算求得的重量平均分子量是50000。
[參考例1~3：包含芳香族聚酮及溶劑之塗佈液V1~V3的製備]
將以參考合成例1~3所獲得的芳香族聚酮PK1~PK3，在下述表1表示的溶劑中，以濃度成為10質量%的方式來溶解，然後以聚四氟乙烯製的膜過濾器 (孔徑5微米)進行過濾，來獲得包含芳香族聚酮及溶劑之塗佈液V1~V3。
[比較參考例1：包含聚矽氧烷及溶劑之塗佈液V4的製備]
將比較參考合成例1所獲得的聚矽氧烷PS的PGP溶液，以聚四氟乙烯製的膜過濾器(孔徑5微米)進行過濾，來獲得包含聚矽氧烷及溶劑之塗佈液V4。
[比較參考例2：包含聚醯亞胺前趨物及溶劑之塗佈液V5的製備]
將比較參考合成例2所獲得的聚醯亞胺前趨物PI的DMAc溶液，以聚四氟乙烯製的膜過濾器(孔徑5微米)進行過濾，來獲得包含聚醯亞胺前趨物及溶劑之塗佈液V5。
[實施例1~4：芳香族聚酮膜及附有芳香族聚酮膜之基材的製造]
將參考例1~3所獲得之塗佈液V1~V3，分別藉由旋塗法塗佈在矽基板及玻璃基板。將獲得的基板分別於已加熱至下述表2表示的溫度的加熱板上進行乾燥3分鐘。進一步，將乾燥後的基板，使用惰性氣體 恆溫器(inert gas oven)(光洋熱系統股份有限公司)在氮氣氣流下，在下述表2表示的溫度中進行熱處理1小時，藉此，獲得附有芳香族聚酮膜之矽基板及附有芳香族聚酮膜之玻璃基板。
[比較例1：芳香族聚酮膜及附有芳香族聚酮膜之基材的製造]
將參考例3所獲得之塗佈液V3，分別藉由旋塗法塗佈在矽基板及玻璃基板。將所獲得的基板分別於已加熱至表2表示的溫度的加熱板上進行乾燥3分鐘。與實施例3及實施例4不同，乾燥後的具備芳香族聚酮膜之基板，不進行熱處理，直接作為比較例1的附有芳香族聚酮膜之矽基板及附有芳香族聚酮膜之玻璃基板。
[比較例2：聚矽氧烷膜及附有聚矽氧烷膜之基材的製造]
將比較參考例1所獲得之塗佈液V4，分別藉由旋 塗法塗佈在矽基板及玻璃基板。將所獲得的基板分別於已加熱至表2表示的溫度的加熱板上進行乾燥3分鐘。進一步，將乾燥後的基板，使用惰性氣體恆溫器(光洋熱系統股份有限公司)在氮氣氣流下，在表2表示的溫度中進行熱處理1小時，藉此，來獲得附有聚矽氧烷膜之矽基板及附有聚矽氧烷膜之玻璃基板。
[比較例3：聚醯亞胺膜及附有聚醯亞胺膜之基材的製造]
將比較參考例2所獲得之塗佈液V5，與比較例2相同地藉由旋塗法來塗佈、乾燥、及實行1小時的熱處理，藉此，來獲得附有聚醯亞胺膜之矽基板及附有聚醯亞胺膜之玻璃基板。
(膜厚的測定)
使用實施例1~4及比較例1所獲得的附有芳香族聚酮膜之玻璃基板、比較例2所獲得的附有聚矽氧烷膜之玻璃基板、及比較例3所獲得的附有聚醯亞胺膜之玻璃基板，使用探針式輪廓計Alpha-Step D-120(KLA-Tencor股份有限公司)分別測定芳香族聚酮膜、聚矽氧烷膜及聚醯亞胺膜的膜厚。該結果表示於表2。
(彈性模數及硬度的測定)
使用實施例1~4及比較例1所獲得的附有芳香族聚酮膜之矽基板、比較例2所獲得的附有聚矽氧烷膜之矽基板、及比較例3所獲得的附有聚醯亞胺膜之矽 基板，使用奈米壓痕器Nano Indenter SA2/DCM(安捷倫科技股份有限公司)來測定芳香族聚酮膜、聚矽氧烷膜及聚醯亞胺膜的彈性模數及硬度。使用三角錐鑽石來作為端子，在測定頻率60MHz、壓痕深度0nm~500nm及測定溫度23℃的條件下來測定。該結果顯示於表2。
(穿透率的測定)
使用V-570(日本分光股份有限公司)藉由紫外線可見光吸收光譜法，來測定實施例1~4所獲得的附有芳香族聚酮膜之玻璃基板、比較例2所獲得的附有聚矽氧烷膜之玻璃基板、及比較例3所獲得的附有聚醯亞胺膜之玻璃基板在400nm中的紫外線的穿透率。將不具有膜的玻璃基板作為基準，將換算成膜厚1μm的膜的穿透率表示於表2。
(熱分解溫度的測定)
將參考例1~3所獲得之塗佈液V1~V3及比較參考例1~2所獲得之塗佈液V4~V5滴入鋁杯，然後利用表2表示的條件進行乾燥及熱處理來獲得固形樹脂。將此樹脂由鋁杯剝離，使用熱重量天秤TG-DTA6300(Hitachi High-Tech Science(Hitachi High-Technologies)股份有限公司)來測定重量減少。將因加熱而重量大量減少的曲線的切線的交點定義為熱分解溫度。將塗佈液 V1~V5所獲得之固形樹脂的熱分解溫度表示於表2。
如同表2的實施例1~4所示，藉由本發明的製造方法而獲得之芳香族聚酮膜的彈性模數是5.4GPa以上、硬度是0.36GPa以上所以具有高強度，且熱分解溫度是440℃以上所以耐熱性優異。
另一方面，如比較例1所示，未經實行熱處理所獲得之芳香族聚酮膜的彈性模數及硬度較低。又，與使用耐熱性較高的熱硬化樹脂也就是聚矽氧烷(比較例2)及在熱處理中進行醯亞胺化反應而不熔化的聚醯亞胺(比較例3)相比，藉由本發明的製造方法而獲得之芳香族聚酮膜之強度更加提升。
進一步，如同實施例3及4所示，使用具有金剛烷二基之芳香族聚酮(記載於參考合成例3的PK3)並藉由本發明的製造方法而獲得的芳香族聚酮膜(實施例3及4)，可知其彈性模數是6.4GPa以上、硬度是0.46GPa以上所以具有非常高的強度，熱分解溫度是480℃以上所以耐熱性優異，並且穿透率是98%以上所以透明性優異。
[產業上的可利用性]
根據本發明，能夠獲得強度提升、且透明性及耐熱性優異的芳香族聚酮膜。
2014年7月10日申請的日本申請案2014-142469的揭露內容，是藉由參照其全體來融 入至本說明書中。
本說明書所記載的全部文獻、專利申請案、及技術規格，是與具體地且個別記載時相同程度地，藉由參照來將各個文獻、專利申請案、及技術規格融入至本說明書中。

Claims (8)

  1. 一種芳香族聚酮膜的製造方法，其包含下述步驟：將塗佈液供給至基材的至少一部分的表面來形成塗佈液層的步驟；乾燥前述塗佈液層的步驟；及，在乾燥前述塗佈液層的步驟之後，熱處理前述塗佈液層的步驟；其中，該塗佈液包含芳香族聚酮及溶劑，該芳香族聚酮具有下述通式(1)或下述通式(2)所表示的結構單元： 通式(1)中，R1分別獨立地表示碳數1~20的烷基，R2及R3分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基，X表示選自碳數3~30的二價之脂環式烴基及下述式(1’)所表示的二價之芳香族烴基所構成的群組中的至少一種； 式(1’)中，R4表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20的烷基或碳數1~20的氟烷基； 通式(2)中，R1、R2、R3及X的定義分別與前述通式(1)的R1、R2、R3及X相同，Y表示選自下述式(2’)所表示的二價之官能基中的至少一種； 式(2’)中，R5表示碳數1~20的烷基或碳數1~20的烷氧基，n表示0~4的整數；當n表示2~4的整數時，複數個R5可以相同亦可不同。
  2. 如請求項1所述之芳香族聚酮膜的製造方法，其中，前述熱處理的溫度是100℃以上。
  3. 如請求項1或2所述之芳香族聚酮膜的製造方法，其中，在前述通式(1)或前述通式(2)中，X是碳數3~30的二價之脂環式烴基。
  4. 一種芳香族聚酮膜，其是藉由如請求項1~3中任一項所述之芳香族聚酮膜的製造方法而獲得。
  5. 如請求項4所述之芳香族聚酮膜，其藉由奈米壓痕法所測定的彈性模數是5.0GPa~15GPa，且硬度是0.35Gpa~1.0GPa。
  6. 一種附有芳香族聚酮膜之基材，其具有：基材；及，如請求項4或5所述之芳香族聚酮膜，其設置於前述基材的表面的至少一部分。
  7. 一種光學元件，其具有如請求項6所述之附有芳香族聚酮膜之基材。
  8. 一種影像顯示裝置，其具有如請求項6 所述之附有芳香族聚酮膜之基材。
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