TWI461459B - 聚醯亞胺前驅體及聚醯亞胺以及形成圖像之底層塗佈液 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種聚醯亞胺前驅體或該聚醯亞胺前驅體脫水閉環之聚醯亞胺,更進一步關於使用該聚醯亞胺前驅體或該聚醯亞胺所製作之電子元件。
現在電子裝置的製造步驟中,於電極、功能性薄膜的圖型形成,主要使用遮罩蒸鍍法、微影術之蝕刻法。這些傳統的方法,被指摘有基板大型化的困難,步驟繁雜等的問題點。
近年對於這些傳統的方法,提案將利用液體的潤濕性差異之區別塗佈(separate-coating)的技術應用於功能性薄膜的圖型化。此係於基板表面,製作容易沾上液體的區域及難以沾上液體的區域所成之圖型化層,然後,於該圖型化層上,使功能性薄膜形成材料的溶液塗佈.乾燥,只於容易沾上液體的區域形成功能性薄膜,以製作有機EL(電激發光)元件、有機FET(電場效果型電晶體)元件等的電子元件之方法。
作為如此的功能性薄膜用圖型化層,已知由二氧化鈦及有機聚矽氧烷所成的含光觸媒層,介由光罩照射紫外光者(參照例如專利文獻1)、由具有染料等的光吸收部位之化合物及含氟聚合物所成的層,以雷射照射或介由光罩照射紫外光者(參照例如專利文獻2)等。而且,也有提
案介由遮罩蒸鍍氟系塗劑而形成上述圖型化層之方法(參照例如專利文獻3)。
上述專利文獻等至今所提案之圖型化層,即使於功能性薄膜的圖型化之任務結束後,仍保留於元件中。因此,該圖型化層,必須具備對於後續步驟之耐久性,與在電子裝置中對其特性不賦予不良影響之信賴性。圖型化層之如此的必要特性,隨所製作的元件、圖型化層的使用處所而異,其中對於電極的圖型化層,電絕緣性成為重要的必要特性。
而且,至今所提案的手法,只以作為圖型化層的特性為重點。但是,例如有機FET元件之源極電極及汲極電極圖型化時,於圖型化層下必須準備其他用途之閘極絕緣膜。
另一方面,聚醯亞胺因耐熱性、機械強度、電絕緣性、耐藥性等佳,被使用於各種電子裝置。使用聚醯亞胺作為圖型化層之例,已有使用具有脂環構造之四羧酸酐者之揭露(參照例如專利文獻4)。但是,這些例子因需要極大的紫外線照射量,需要長時間的曝光處理。
專利文獻1:特開2000-223270號公報專利文獻2:特開2004-146478號公報專利文獻3:特開2004-273851號公報專利文獻4:特開2006-185898號公報
本發明係有鑑於上述之情事,提供即使以少量紫外線照射量亦可容易地改變所形成之硬化膜的膜表面之親疏水性之聚醯亞胺前驅體及由該聚醯亞胺前驅體所得之聚醯亞胺。
本發明人等為了達成上述目的,反覆專心檢討的結果,發現使用聚醯亞胺前驅體或由該聚醯亞胺前驅體所得之聚醯亞胺的主鏈中含有硫醇酯構造者,以少量的曝光量可使水的接觸角大幅改變,因而完成本發明。
亦即,作為第1觀點,本發明係關於具有下述式(1)所示的構造之聚醯亞胺前驅體。
作為第2觀點係關於第1觀點所記載之聚醯亞胺前驅體,其中前述式(1)的A表示具有脂肪族環或只由脂肪族構成之4價有機基。
作為第3觀點係關於第1觀點或第2觀點所記載之聚醯亞胺前驅體,其中前述式(1)之B表示下述式(2)所示之2價有機基。
作為第4觀點係關於第1觀點至第3觀點中任一項所記載之聚醯亞胺前驅體,其中前述聚醯亞胺前驅體係使下述式(3)所示之四羧酸二酐及其衍生物中的至少1種,與下述式(4)所示之二胺中的至少1種聚合而得,
(式中,A表示4價有機基,B表示具有硫醇酯鍵之2價有機基)。
作為第5觀點係關於使第1觀點至第4觀點中任一項所記載之聚醯亞胺前驅體進行脫水閉環而得之聚醯亞胺。
作為第6觀點係關於含有選自第1觀點至第4觀點中任
一項所記載之聚醯亞胺前驅體,以及第5觀點所記載之聚醯亞胺所成群之至少1種化合物的形成圖像之底層膜塗佈液。
作為第7觀點係關於使第6觀點所記載之形成圖像之底層膜塗佈液硬化而得之硬化膜。
作為第8觀點係關於使用第6觀點所記載之形成圖像之底層膜塗佈液而得之形成圖像用底層膜。
作為第9觀點係關於使用第6觀點所記載之形成圖像之底層膜塗佈液而得之電極圖型形成用底層膜。
作為第10觀點係關於使用第6觀點所記載之形成圖像之底層膜塗佈液而得之閘極絕緣膜。
作為第11觀點係關於含有塗佈第6觀點所記載之形成圖像之底層膜塗佈液於基板上,使其熱硬化後照射紫外線之步驟的形成圖像用底層膜之形成方法。
含有選自本發明的聚醯亞胺前驅體及由該聚醯亞胺前驅體所得之聚醯亞胺所成群之至少1種之塗佈液,於由其所形成的膜,以少量紫外線照射量,膜的表面可由疏水性改變為親水性,所以利用如此的特性,可形成電極等功能性材料等圖像形成用底層膜。因此,本發明的塗佈液,以少量紫外線照射量即可改變表面特性,於電子元件的製造可大幅縮短製造時間,在生產性的點上成為非常有效的材料。
本發明係關於含有具有新的構造之聚醯亞胺前驅體及由該聚醯亞胺前驅體所得之聚醯亞胺所成群之至少1種化合物的形成圖像之底層膜塗佈液。再者,由前述塗佈液所得之硬化膜及使用該硬化膜之電子裝置。
以下,詳細說明之。
本發明係具有下述式(1)所示的構造之聚醯亞胺前驅體。
上述式(1)中,A所表示之有機基的構造只要是4價有機基,無特別限制。而且,於式(1)所示的聚醯亞胺前驅體,A所表示之有機基的構造可為1種,也可混合存在複數種。其中A為具有脂肪族環或只由脂肪族構成之4價有機基較理想。更理想為具有脂肪族環之4價有機基。
作為A所表示之有機基的較理想具體例,例如下述式A-1至A-46之有機基。
上述式A-1至A-46,依據成為形成圖像用底層膜時所要求的特性選擇而得。
例如上述式A-1至A-46中,作為提高曝光感度(於本說明中所謂曝光感度係表示對曝光量(紫外線照射量)之由疏水性至親水性的變化程度)之4價有機基,例如式A-1至A-25之具有脂肪族環或只由脂肪族構成之4價有機基,特別是作為效果高之有機基,例如A-1、A-6、A-16或A-19。
而且,式A-1至A-25的4價有機基,從具有提高絕緣性的效果之觀點也較理想。
前述式(1)中,對於A所表示之有機基,混合存在式A-1至A-25以外的基的情況下,作為式A-1至A-25的比例,以10莫耳%以上較理想,50莫耳%以上更理想,80莫耳%以上更加理想。
上述式(1)中,B所表示之具有硫醇酯鍵之2價有機基,無特別限制,作為適合的2價有機基的構造,例如於硫醇酯基鍵結苯環等的芳香族環的構造(下述式(2))。如此的2價有機基,被認為由芳香族環所吸收的能量可有效率地轉移至硫醇酯基,藉此分解硫醇酯基,推測與親疏水性的變化有關。
上述式(2)中,X及Y兩者可為芳香族環,也可以其中之一為芳香族環。一者為芳香族環時,可期待絕緣性的提高。
而且,對於前述A所表示之4價有機基,從絕緣性的觀點,只使用具有脂肪族環的4價有機基時,為了充分地吸收所照射的紫外線,X或Y中至少一者必須為芳香族環。
於前述X及Y,芳香族環之具體的構造,係如下述式(a)至(l)所示。從絕緣性的點,特別以式(a)較理想。
而且,作為脂肪族環之具體的構造,係如下述式(m)至(s)所示。
前述B所表示的有機基之較理想具體例,例如下述式B-1至B-11的有機基。
而且,對於由本發明的聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺所
得之形成圖像用底層膜,該底層膜對紫外線的感度,係由聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺的吸收波長與由紫外線之分解的容易度決定。具體地,認為隨式(1)中B所表示的有機基所含有的硫醇酯基(分解部位)的量之比例而提高感度。所以,作為形成圖像用底層膜時,以具有高感度的點為主要目的,該形成圖像用底層膜中,來自具有硫醇酯鍵之式(1)所表示的聚醯亞胺前驅體(以及後述由其所得之聚醯亞胺)的構造之比例為100莫耳%最理想。
而且,於考慮其他特性例如絕緣性的提高、溶劑溶解性,又如膜的疏水性等為重要的特性的情況,上述形成圖像用底層膜,除來自前述式(1)所表示的聚醯亞胺前驅體(及由其所得之聚醯亞胺)的構造外,具有來自前述式(1)之B的基為由不具有硫醇酯鍵之其他2價有機基D取代之下述式(5)所表示的聚醯亞胺前驅體(及由其所得之聚醯亞胺)的構造。
於該情況,含有具有硫醇酯鍵之2價有機基B之式(1)的構造與含有不具有硫醇酯鍵之其他2價有機基之式(5)的構造之結合,可為嵌段結合及/或不規則結合。
但是,上述含有其他2價有機基之式(5)的含有比例太高時,由於對紫外線的感度降低,含有具有硫醇酯鍵之2價有機基B之式(1)的比例為30莫耳%以上較理想。而且,為了更進一步提高曝光感度,以縮短紫外線的照射時間,必須使含有具有硫醇酯鍵之2價有機基B之式(1)的比例更進一步提高,其比例為50莫耳%以上較理想。
上述式(5)中,作為不具有硫醇酯鍵之其他2價有機基D,以絕緣性高者較理想,作為具體例,例如下述式D-1至D-57的有機基。
下述式D-1至D-57中,特別是作為可期待絕緣性的提高之2價有機基,例如式D-1至D-5。
而且,作為溶劑溶解性的提高效果高之2價有機基,例如式D-2、D-5、D-7、D-8、D-12、D-22、D-24~D-27、D-29等。
形成硬化膜時,作為可期待膜的疏水性的提高效果之2價有機基,例如式D-43至D-57,特別是作為效果高之2價有機基,例如烷基附加於側鏈之式D-55至D-57。
上述式(1)中,R1
、R2
各自獨立地為氫原子或1價有機基,例如碳原子數1~4的烷基。
作為碳原子數1~4的烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第3丁基。
本發明的聚醯亞胺前驅體,只要是具有上述各有機基者,無特別限制,該聚醯亞胺前驅體由於以四羧酸酐與二胺為原料可比較簡便地得到,以下述式(6)所表示的聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸)較理想。
本發明的聚醯亞胺前驅體,可藉由四羧酸酐及其衍生物,與二胺聚合而製造。
《四羧酸酐及其衍生物》
下述所示的一般式(3)的構造所示的A表示4價有機基。4價有機基的具體例,例如上述式A-1至A-46所示者。
如前述所示,A為含有許多含脂肪族環的4價有機基
之有機基,亦即式(3)所表示的化合物,因係脂肪族酸酐的比例多者,所以較理想。
此係使用芳香族酸酐製造聚醯亞胺前驅體,於成為硬化膜的情況,施加高電場於該硬化膜時,絕緣性顯著下降,脂肪族酸酐對高電場之絕緣性佳。
例如有機電晶體的操作電壓也有成為1MV/cm的程度,於該用途的情況,從絕緣性的觀點,期望使用脂肪族酸酐作為聚醯亞胺前驅體的原料。
《二胺》
下述所示一般式(4)的構造所示之B為主鏈具有硫醇酯鍵之2價有機基,具體例係例如上述式B-1至B-11所示者。
[化9]H 2 N-B-NH 2 (4)
而且,在可發現本發明的效果之範圍下,除一般式(4)所表示之二胺,可使用式(4)以外的二胺,作為具體例,例如由上述式C-1至C-57所示的2價有機基所構成的二胺。
《聚醯亞胺前驅體的製造方法》
為了得到具有式(1)所表示的重複單位之聚醯亞胺前驅體,使上述式(3)所表示的四羧酸二酐成分與上述
式(4)所表示的二胺成分在有機溶劑中混合之方法為簡便之方法。
作為四羧酸二酐成分與二胺成分在有機溶劑中混合之方法,例如攪拌二胺成分分散或溶解於有機溶劑之溶液,使四羧酸二酐成分依照原樣、或者使其分散或溶解於有機溶劑後添加之方法,相反地使四羧酸二酐成分分散或溶解於有機溶劑之溶液中,添加二胺成分之方法,交互添加四羧酸二酐成分與二胺成分之方法等。
而且,於四羧酸二酐成分與二胺成分存在複數種的情況,可使這些複數種成分在預先混合的狀態下進行聚合反應,也可使其各別依序進行聚合反應。
於本發明所使用的上述聚醯亞胺前驅體是由上述式(3)所表示的四羧酸二酐成分與上述式(4)所表示的二胺成分製造的情況,兩成分的調配比,亦即〈四羧酸二酐成分的總莫耳數〉:〈二胺成分的總莫耳數〉期望為1:0.5至1:1.5。與通常聚縮合反應相同地,該莫耳比越接近1:1,所生成的聚醯亞胺前驅體之聚合度變大,分子量增加。
於前述聚醯亞胺前驅體的製造方法,使四羧酸二酐成分與二胺成分在有機溶劑中反應時的溫度,通常為-20至150℃,較理想為0至80℃。
反應溫度設定為高溫時,雖然聚合反應迅速地進行完畢,太高時有無法得到高分子量的聚醯亞胺前驅體之情形。
而且,在有機溶劑中進行聚合反應時,溶劑中兩成分(四羧酸二酐成分與二胺成分)的固體成分濃度雖無特別限制,但濃度太低時,變得難以得到高分子量的聚醯亞胺前驅體,濃度太高時,反應液的黏度變得太高,因難以均勻攪拌,較理想為1至50質量%,更理想為5至30質量%。聚合反應初期在高濃度下進行,於聚合物(聚醯亞胺前驅體)精製的同時、之後,可追加有機溶劑。
上述聚合反應所使用的有機溶劑,只要是可溶解所生成的聚醯亞胺前驅體者,無特別限制,特意舉其具體例時,例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯酮、N-甲基己內酯、二甲基亞碸、四甲基尿素、吡啶、二甲基碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯等。這些可單獨或混合2種以上使用。再者,即使無法使所生成的聚醯亞胺前驅體溶解之溶劑,在不析出所生成的聚醯亞胺前驅體的範圍下,也可混合於上述溶劑。
含有如此所得的聚醯亞胺前驅體之溶液,可原樣用於後述的形成圖像之底層膜塗佈液之調製。而且,可使聚醯亞胺前驅體於甲醇、乙醇等弱溶劑中沈澱分離而回收使用。
具有前述式(1)及(6)(以及前述式(5))所表示的重複單位之聚醯亞胺前驅體,可經由脫水閉環而成為聚醯亞胺。該醯亞胺化反應的方法無特別限制,使用鹼性
觸媒與酸酐之觸媒醯亞胺化,因於醯亞胺化反應時不易引起聚醯亞胺的分子量下降,且容易控制醯亞胺化率,所以較理想。
觸媒醯亞胺化係使前述聚醯亞胺前驅體於有機溶劑中,在鹼性觸媒與酸酐的存在下攪拌1至100小時。
而且,此處聚醯亞胺前驅體,也可原樣(不進行分離)使用含有經由前述四羧酸二酐成分與二胺成分的聚合所得的聚醯亞胺前驅體之溶液。
作為鹼性觸媒,例如吡啶、三乙基胺、三甲基胺、三丁基胺、三辛基胺等。其中,吡啶因反應時具有適當的鹼性,所以較理想。
作為酸酐,例如乙酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐等。其中,乙酸酐因於醯亞胺化結束後所得的聚醯亞胺容易精製,所以較理想。
作為有機溶劑,可使用前述聚醯亞胺前驅體的聚合反應時所使用的溶劑。
觸媒醯亞胺化時的反應溫度為-20至250℃較理想,更理想為0至180℃。反應溫度設定為高溫時,雖然醯亞胺化迅速地進行,太高時有聚醯亞胺的分子量下降之情形。
鹼性觸媒的量,對前述聚醯亞胺前驅體中醯胺基而言為0.5至30莫耳倍較理想,更理想為2至20莫耳倍。而且,酸酐的量,對前述聚醯亞胺前驅體中醯胺基而言為1至50莫耳倍較理想,更理想為3至30莫耳倍。
藉由調整上述反應溫度及觸媒量,可控制所得的聚醯
亞胺的醯亞胺化率。
如以上方式所得之溶劑可溶性聚醯亞胺的反應溶液,雖可原樣使用於後述的閘極絕緣膜製作,因反應液中含有醯亞胺化觸媒等,精製.回收.洗淨聚醯亞胺後使用於膜的製作較理想。
聚醯亞胺的回收,可將反應液投入攪拌中的弱溶劑,使聚醯亞胺沈澱,再將其過濾之方法為簡便之方法。
作為此時所使用的弱溶劑無特別限制,可例如甲醇、己烷、庚烷、乙醇、甲苯、水等。過濾沈澱,進行回收後,以上述弱溶劑進行洗淨較理想。
回收的聚醯亞胺,在常壓或減壓下,於常溫或加熱進行乾燥,可成為聚醯亞胺粉末。
該聚醯亞胺粉末再溶解於良溶劑,以弱溶劑進行再沈澱之操作重複2至10次,可使聚合物中的雜質更少。
作為此時所使用的良溶劑,只要是可溶解聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺,無特別限制,作為其例,例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、2-吡咯酮、N-甲基-2-吡咯酮、N-乙基-2-吡咯酮、N-乙烯基-2-吡咯酮、N-甲基己內酯、二甲基亞碸、四甲基尿素、吡啶、γ-丁內酯等。
而且,作為再沈澱所使用的弱溶劑,例如使用醇類、酮類、烴等3種以上的弱溶劑時,可更進一步提高精製的效率。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液,係為含有前述本發明的聚醯亞胺前驅體、前述聚醯亞胺及溶劑,依期望可更進一步含有後述的偶合劑、界面活性劑等之塗佈液。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液所使用之前述聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺的分子量,從使用容易性、形成膜時的耐溶劑性等安定性的觀點,以換算聚苯乙烯的重量平均分子量(由GPC的測定結果)期望使用2,000至200,000較理想,更理想為5,000至50,000。
使用本發明的形成圖像之底層膜塗佈液製造硬化膜,照射紫外線時,關於親疏水性的改變量,因聚醯亞胺前驅體與聚醯亞胺之間的差異不大,所得的硬化膜以該點為重點的情況下,醯亞胺化率無特別限制。
但是,藉由使用聚醯亞胺,從在塑膠基板可對應之低溫燒成(180℃以下)下可得高信賴性的膜之點,聚醯亞胺比聚醯亞胺前驅體的極性低,可使紫外線照射前的水接觸角較高(疏水性高)的點等的優點,使用聚醯亞胺更理想。
另一方面,本發明的形成圖像之底層膜塗佈液以絕緣性為重點,使用於硬化膜(例如閘極絕緣膜)的情況下,該塗佈液的醯亞胺化率為90%以上較理想。但是,於無損溶劑溶解性的情況,醯亞胺化率可下降,於該情況,形成膜時,使用後述的混摻的方法,藉由使最底層高醯亞胺化(高絕緣性),在保持作為底層膜的高絕緣性上有用。
作為本發明的形成圖像之底層膜塗佈液所使用的溶劑
,只要是可溶解聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺,無特別限制,作為其例,例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、2-吡咯酮、N-甲基-2-吡咯酮、N-乙基-2-吡咯酮、N-乙烯基-2-吡咯酮、N-甲基己內酯、二甲基亞碸、四甲基尿素、吡啶、γ-丁內酯等的良溶劑。這些可單獨1種使用或混合使用,再者,醇類、酮類、烴等的弱溶劑也可與前述的良溶劑混合使用。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液之固體成分的比例,也包含後述的偶合劑等,以各成分均勻地溶解於溶劑為限,無特別限制,例如1至30質量%,或例如5至20質量%。此處,所謂固體成分,係指從形成圖像之底層膜塗佈液的全部成分除去溶劑者。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液的調製方法,無特別限制,可原樣使用含有藉由前述四羧酸二酐成分及二胺成分的聚合所得之聚醯亞胺前驅體之溶液,或者使用該溶液所得之聚醯亞胺的反應溶液。
而且,於本發明的形成圖像之底層膜塗佈液,以提高該塗佈液與基板的密合性為目的,以無損本發明的效果為限,可更進一步含有偶合劑。
作為上述偶合劑,例如含有官能性甲矽烷之化合物、含有環氧基之化合物,具體地例如3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、3-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、2-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、2-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺
基丙基甲基二甲氧基甲矽烷、3-脲基丙基三甲氧基甲矽烷、3-脲基丙基三乙氧基甲矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、N-三甲氧基甲矽烷基丙基三亞乙基三胺、N-三乙氧基甲矽烷基丙基三亞乙基三胺、10-三甲氧基甲矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基甲矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、乙酸9-三甲氧基甲矽烷基-3,6-二氮雜壬酯、乙酸9-三乙氧基甲矽烷基-3,6-二氮雜壬酯、N-苯甲基-3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、N-苯甲基-3-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、N-雙(氧乙烯基)-3-胺基丙基三甲氧基甲矽烷、N-雙(氧乙烯基)-3-胺基丙基三乙氧基甲矽烷、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷等的化合物。
這些可使用單獨1種,也可組合2種以上使用。
於使用該偶合劑的情況,其含量對形成圖像之底層膜塗佈液100質量份而言添加0.1至30質量份較理想,更理想為1至20質量份。
再者,於本發明的形成圖像之底層膜塗佈液,以提高該塗佈液的塗佈性、由該塗佈液所得的膜之膜厚均勻性、表面平滑性為目的,可含有界面活性劑。
作為前述界面活性劑無特別限制,例如氟系界面活性劑、矽氧系界面活性劑、非離子系界面活性劑等。作為該類的界面活性劑,例如EFTOP EF301、EF303、EF352((股)傑姆科(JEMCO)製)、Megafac F171、F173、R-30(大日本油墨化學工業(股)製)、Fluorad FC430、FC431(住友3M(股)公司製)、AsahiGuard AG710、Surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(股)公司製)等。
於使用該界面活性劑的情況,其含量對形成圖像之底層膜塗佈液所含有的聚合物成分100質量份而言,較理想為0.01至2質量份,更理想為0.01至1質量份。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液,除本發明的聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺外,混合可形成膜之其他聚合物(例如高絕緣性聚合物),可成為所謂聚合物摻合物的形態。
於該聚合物摻合物,藉由適當調整所含有的聚合物(本發明的聚醯亞胺前驅體、聚醯亞胺及其他聚合物)的構造等,形成硬化膜時可在膜內的厚度方向產生各聚合物的濃度梯度,可利用作為有用的手段。
例如因只在膜的表面,親疏水性的變化成為問題,由該觀點,本發明的具有硫醇酯鍵之聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺只要存在硬化膜的上層(表面層)即可。
因而,於前述形成圖像之底層膜塗佈液為聚合物摻合物(以下該形態的塗佈液稱為摻合物塗佈液)的形態的情況,作為本發明的聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺的調配比例,對該摻合物塗佈液的全部質量而言為1質量%至100質量%。1質量%以下時,該摻合物塗佈液形成膜時,完全覆蓋膜的最表面變困難,形成圖像的能力恐會劣化。
上述摻合物塗佈液成為有用的情況,例如特別要求高絕緣性的閘極絕緣膜的用途上使用本發明的形成圖像之底層膜塗佈液之情況。
使用於閘極絕緣膜的用途的情況下,該塗佈液被要求對180℃以下的燒成溫度之對應、可藉由塗佈成膜、對有機半導體塗佈液之耐溶劑性(二甲苯、三甲基苯等無極性溶劑)、低吸水率等的各種特性,特別是關於絕緣性之要求性能高。為了達成該高絕緣性,本發明的形成圖像之底層膜塗佈液的醯亞胺化率至少為80%以上,依情況而定也有要求90%以上的情況,相反地醯亞胺化率超過90%時,失去溶劑溶解性。此時,藉由只使高絕緣性的層位於該絕緣膜的最底層,以及使本發明的形成圖像之底層膜塗佈液所構成的層位於上層,可保持該絕緣膜的高絕緣性且消除溶解性的問題。
如上述,為了使硬化膜的底層為高絕緣層及上層為親
疏水性變化層,雖可依序層合這些層進行製作,但操作繁雜。
此時,混合高絕緣層的材料與親疏水性變化層的材料(亦即本發明的聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺),若此時上層材料的極性或分子量比底層的小,於基板上使混合液塗佈.乾燥,溶劑蒸發之間,上層材料顯示移動至表面形成層之舉動,可容易地控制上述濃度梯度(此處所謂層分離)。
作為可形成前述底層的高絕緣性的膜形成材料,最理想為可溶性聚醯亞胺。於使用可溶性聚醯亞胺作為底層材料的情況,從絕緣性的觀點,期望溶液中聚醯亞胺的醯亞胺化率高,至少為50%以上,較理想為80%以上,更加理想為90%以上。
作為其他可使用作為底層材料之材料,例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚丙烯、聚乙烯醇、聚乙烯酚、聚異丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯等的一般有機聚合物。
而且,於上述聚合物摻合物用於例如要求膜厚400nm附近的有機電晶體的用途之情況,設置上層(親疏水性變化層)所需之本發明的聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺在該聚合物摻合物中的含有比例,理論上為1%的程度,太少時由於硬化膜表面物性之面內的不均勻性變大,至少含有5%以上之該聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺較理想。
本發明的形成圖像之底層膜塗佈液,於聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺等泛用的塑膠基板、玻璃基板等上,可藉由浸漬法、旋轉塗佈法、轉印印刷法、滾輪塗佈法、噴墨法、噴塗法、毛刷塗佈等塗佈後,以加熱板或烤箱預先乾燥,可形成塗膜。然後,藉由將該塗膜進行加熱處理,可形成可使用作為形成圖像之底層膜、絕緣膜之硬化膜。
作為上述加熱處理的方法無特別限制,例如使用加熱板或烤箱,在適當的環境下,即大氣、氮氣等不活性氣體、真空中等進行之方法。
燒成溫度,從促進聚醯亞胺前驅體的熱醯亞胺化的觀點,以180℃至250℃較理想,從成膜於塑膠基板上的觀點,以180℃以下更理想。
燒成可以附加2階段以上的溫度變化。以階段式燒成所得的膜之均勻性可更進一步提高。
而且,製作硬化膜時,形成圖像之底層膜塗佈液因係以含有聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺以及上述溶劑的形態,可原樣對基板進行塗佈,為了濃度的調整或確保塗膜的平坦性、塗佈液對基板的潤濕性的提高、塗佈液的表面張力、極性、沸點等為目的,添加上述溶劑,更進一步添加其他各種溶劑,作為塗佈液使用。
作為如此的溶劑的具體例,除上述段落所述之溶劑外,例如乙基賽路蘇(cellosolve)、丁基賽路蘇、乙基卡
必醇(carbitol)、丁基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇等、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚-2-乙酸酯、二丙二醇、2-(2-甲氧基丙氧基)丙醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇及2-(2-丁氧基丙氧基)丙醇等丙二醇衍生物、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乳酸異戊酯等乳酸衍生物等。這些可單獨使用,也可合併使用。
而且,從提高塗佈液的保存性、塗膜的膜厚均勻性的觀點,全部溶劑量的20至80質量%為選自N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸中的至少1種溶劑較理想。
塗佈液的濃度無特別限制,聚醯亞胺前驅體及聚醯亞胺的固體成分濃度為0.1至30質量%較理想,更理想為1至10質量%。這些可依據塗佈裝置的規格、所欲得到的膜厚而任意設定。
如上述所製作的本發明的硬化膜,使用於形成圖像用底層膜時,膜厚太薄時,紫外線照射後圖型化性下降,而太厚時,損害表面的均勻性。所以,作為其膜厚,以5nm至1000nm較理想,更理想為10nm至300nm,更加理想為20nm至100nm。
而且,本發明的硬化膜,絕緣性非常高時,也可作為絕緣膜的功能。於該情況,例如於有機FET元件,直接
在閘極電極上配置作為閘極絕緣膜使用。此時,該硬化膜的膜厚,在確保絕緣性的目的下,期望比上述使用作為形成圖像用底層膜的情況厚。作為其膜厚,以20nm至1000nm較理想,更理想為50nm至800nm,更加理想為100nm至500nm。
本發明的形成圖像用底層膜,照射圖型狀的紫外線,然後,藉由塗佈後述的圖像形成液,可製造形成圖像用電極。
於本發明,對上述形成圖像用底層膜照射圖型形狀的紫外線之方法,無特別限制,例如介由繪有電極圖型之光罩進行照射之方法、使用雷射光描繪電極圖型之方法等。
作為上述光罩,材質、形狀無特別限制,只要是需要電極的區域透過紫外線而其以外的區域不透過紫外線即可。
此時,可使用一般具有200nm至500nm的範圍之波長的紫外線進行照射,期望依據所使用的聚醯亞胺的種類,藉由過濾器等,選擇適當波長。具體地,例如248nm、254 nm、303 nm、313 nm、365 nm等的波長。特別理想為248nm、254 nm。
本發明的形成圖像用底層膜,經由紫外線的照射,其表面能慢慢上升,達到充分的照射量的同時飽和。該表面能的上升,帶來圖像形成液的接觸角的下降,結果照射紫
外線部之圖像形成液的潤濕性提高。
所以,紫外線照射後的本發明的形成圖像用底層膜上,塗佈圖像形成液時,於形成圖像用底層膜,以表面能的差異沿著所描繪的圖型形狀,圖像形成液形成自己組織的圖型,可得任意圖型形狀的電極。
因此,對形成圖像用底層膜之紫外線的照射量,必須照射使圖像形成液的接觸角充分變化的量,但從能量效率及製造步驟的時間縮短等的點,以40J/cm2
以下較理想,30J/cm2
以下更理想,20J/cm2
以下更加理想。
形成圖像用底層膜在照射紫外線部與未照射紫外線部,圖像形成液的接觸角之差越大,越容易圖型化,可使電極加工成為複雜的圖型、細微的圖型形狀。因此,藉由紫外線照射之接觸角的變化量為10∘以上較理想,30∘以上更理想,50∘以上更加理想。
在同樣的理由下,圖像形成液的接觸角在未照射紫外線部為50∘以上,在照射紫外線部為30∘以下較理想。
而且,現在圖像形成液的溶劑大部分使用水,對於底層膜的性能評價,前述圖像形成液的接觸角的變化量,可簡單地以水接觸角的變化量取代進行評價。
本發明之所謂圖像形成液,係塗佈於基板後,將其所含的溶劑蒸發,而可使用作為功能性薄膜之塗佈液,例如電荷傳輸性物質溶解或均勻分散於至少1種溶劑者。此處,所謂電荷傳輸性與導電性的意義相同,係指電洞傳輸性、電子傳輸性、電洞及電子之兩電荷傳輸性的任一種。
作為上述電荷傳輸性物質,只要是可傳輸電洞或電子之具有導電性者,無特別限制。作為其例子,例如金、銀、銅、鋁等的金屬微粒子、碳黑、富勒烯(fullerene)類、奈米碳管等無機材料、聚噻吩(Polythiophene)、聚苯胺、聚吡咯、聚芴(fluorene)及這些的衍生物等有機π共軛聚合物等。
而且,以提高電荷傳輸性物質的電荷傳輸能力為目的,更進一步於圖像形成液中可添加鹵素、路易斯酸、質子酸、過渡金屬化合物(具體例為Br2
、I2
、Cl2
、FeCl3
、MoCl5
、BF3
、AsF5
、SO3
、HNO3
、H2
SO4
、聚苯乙烯磺酸等)等的電荷接受性物質、或者鹼金屬、烷基鋁離子(具體例為Li、Na、K、Cs、四乙烯基鋁、四丁基鋁等)等的電荷供給性物質作為摻雜物。
作為圖像形成液的溶劑,只要是可溶解或均勻分散上述電荷傳輸性物質或摻雜物者,無特別限制。但是,從得到正確的電極圖型的觀點,由於對形成圖像用底層膜的未照射紫外線部顯示非常大的接觸角,且對本發明的形成圖像用底層膜之損害少較理想,以水、各種醇類較理想。
而且,N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、2-吡咯酮、N-甲基-2-吡咯酮、N-乙基-2-吡咯酮、N-乙烯基-2-吡咯酮、N-甲基己內酯、二甲基亞碸、四甲基尿素等極性溶劑,從對有機系電荷傳輸性物質的溶解性佳、對形成圖像用底層膜的未照射紫外線部顯示非常大的接觸角之觀點較理想,此等在本發明的形成圖像用底層膜之損害少的範
圍使用較理想。
圖像形成液之電荷傳輸性物質的濃度為0.01至30質量%較理想,0.1至10質量%更理想,1至5質量%更加理想。
關於本發明的圖像形成液之具體例,例如Baytron(登記商標)P(聚乙烯二氧噻吩、拜爾(Bayer)公司製)等。
關於本發明的電極,係於本發明的形成圖像用底層膜上,塗佈上述圖像形成液,形成圖型後,使溶劑蒸發而製作。作為溶劑的蒸發方法,無特別限制,使用加熱板或烤箱,在適當的環境下,即大氣、氮氣等不活性氣體、真空中等進行,可得均勻的成膜面。
使溶劑蒸發的溫度無特別限制,在40至250℃下進行較理想。從達成圖型形狀的維持及膜厚的均勻性等的觀點,也可附加2階段以上的溫度變化。
由該圖像形成液所製成的電極,不僅是連接電子元件彼此的配線,可利用作為電場效果電晶體、雙極電晶體、各種二極體、各種感測器等的電子裝置的電極等。
關於本發明的電子元件係具有上述本發明的電極者。
以下,以本發明的形成圖像用底層膜用於有機FET元件為例,但本發明不限於該例。
首先,使用高摻雜型n型矽基板。預先將基板進行洗淨劑、醇、純水等之液體洗淨,先洗淨後,於使用前進行臭氧處理、氧電漿處理等的表面處理較理想。於基板上,以熱氧化、濺鍍、CVD(化學氣相沈積法)、蒸鍍等方法
使SiO2
、Ta2
O5
、Al2
O3
等成膜,形成閘極絕緣膜。閘極絕緣膜的膜厚,因有機FET的用途而異,兼顧驅動電壓與電絕緣性,以30nm至1000nm的範圍較理想。
然後,於絕緣膜上,依據前述的順序,形成含有具有前述一般式(1)所表示的重複單位之聚醯亞胺前驅體及/或聚醯亞胺之層。層的膜厚為20nm至100nm者更加理想。然後,使用紫外線、光罩等,照射成為圖型形狀。
然後,使用水等極性溶劑的圖像形成液,塗佈於形成圖像用底層膜表面。所塗佈的圖像形成液,排拒疏水性部(未照射紫外線部)而迅速蔓延親水性部(照射紫外線部),使其安定化、乾燥,形成圖型化的源極及汲極電極。圖像形成液的塗佈法,可為旋轉塗佈法、鑄膜法等,無特別限制,容易控制液體量之噴墨印刷法、噴塗法較理想。
最後,藉由使有機FET的活性層之並五苯、聚噻吩等有機半導體材料成膜而完成。有機半導體材料的成膜方法,無特別限制,例如真空蒸鍍、溶液旋轉塗佈法、鑄膜法、噴墨印刷法、噴塗法等。
如此方式所製作的有機FET,可大幅削減製造步驟,又因藉由遮罩蒸鍍法可製作短通道之有機FET,即使於使用低移動度的有機半導體材料作為活性層的情況,可取出大電流。而且,經由本發明的方法所得的形成圖像用底層膜,由於具有優異的電絕緣性,也可使用作為閘極絕緣層,可使製造步驟更簡略化。
以下舉實施例更進一步詳細地說明本發明,但本發明不限於這些。
隨以下的合成例所得之聚醯亞胺前驅體的數平均分子量(以下稱為Mn)及重量平均分子量(以下稱為Mw),係藉由GPC(常溫滲透凝膠層析法),由下述的裝置及測定條件進行測定,以聚乙烯醇(或聚氧化乙烯)的換算值算出。
GPC裝置:昭和電工(股)製Shodex(登記商標)(GPC-101)
管柱:昭和電工(股)製Shodex(登記商標)(KD803、KD805串聯)
管柱溫度:50℃
洗提液:N,N-二甲基甲醯胺
(溴化鋰水合物(LiBr.H2
O)30毫莫耳/升、磷酸.無水結晶(o-磷酸)30毫莫耳/升、四氫呋喃(THF)10毫升/升作為添加劑)
流速:1.0毫升/分
製作檢量線用標準樣品:東曹(Tosoh)(股)公司製TSK標準聚氧化乙烯(分子量:約900,000、150,000、100,000、30,000)
聚合物研究所公司製(Polymer Laboratory)聚乙烯
醇(分子量:約12,000、4,000、1,000)
聚醯亞胺的膜厚,係以截切刀剝離膜的一部分,其段差是藉由使用全自動細微形狀測定機(ET4000A、(股)小坂研究所製),測定力為10μN,掃描速度為0.05mm/sec進行測定而求得。
聚醯亞胺前驅體(PI-1)的聚合
在氮氣氣流中,於50毫升的4口燒瓶,放入4-胺基-S-硫基安息香酸-4’-胺基苯酯(以後稱DA-25)2.4431g(0.01莫耳),使其溶解於N-甲基-2-吡咯酮(以後稱NMP)24.62g後,添加1,2,3,4-環丁烷四羧酸酐(以後稱CBDA)1.995g(0.01莫耳),將其在23℃下攪拌10小時,進行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-1)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-1)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=17,700、Mw=38,300。
聚醯亞胺前驅體(PI-2)的聚合
在氮氣氣流中,於50毫升的4口燒瓶,放入DA-25
1.466g(0.006莫耳),使其溶解於NMP 18.313g後,添加3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸酐(以後稱TDA)1.772g(0.006莫耳),將其在50℃下攪拌24小時,進行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-2)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-2)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=5,200、Mw=7,900。
聚醯亞胺前驅體(PI-3)的聚合
在氮氣氣流中,於50毫升的4口燒瓶,放入DA-25 1.466g(0.006莫耳),使其溶解於NMP 16.644g後,添加雙環[3.3.0]-辛烷-2,4,6,8-四羧酸酐(以後稱BODA)1.486g(0.006莫耳),將其在80℃下攪拌24小時,進行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-3)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-3)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=4,900、Mw=7,200。
聚醯亞胺前驅體(PI-4)的聚合
在氮氣氣流中,於50毫升的4口燒瓶,放入DA-25
1.466g(0.006莫耳),使其溶解於NMP 15.50g後,添加苯均四酸二酐(以後稱PMDA)1.269g(0.006莫耳),將其在24℃下攪拌6小時,進行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-4)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-4)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=16,100、Mw=33,500。
聚醯亞胺前驅體(PI-5)的聚合
在氮氣氣流中,於200毫升的4口燒瓶,放入4,4’-二胺基二苯醚(以後稱DDE)8.01g(0.040莫耳),使其溶解於NMP 87.6g後,添加CBDA 7.45g(0.038莫耳),將其在23℃下攪拌5小時,進行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-5)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-5)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=14,000、Mw=32,600。
聚醯亞胺前驅體(PI-6)的聚合
在氮氣氣流中,於200毫升的4口燒瓶,放入DDE 8.01g(0.040莫耳),使其溶解於NMP 91.9g後,添加PMDA 8.20g(0.038莫耳),將其在23℃下攪拌2小時,進
行聚合反應,再以NMP稀釋,得到聚醯亞胺前驅體(PI-6)的6重量%溶液。
所得的聚醯亞胺前驅體(PI-6)的數平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為Mn=11,500、Mw=25,200。
以下表示合成例所使用的四羧酸酐及二胺,以及這些化合物的構造式。
於附有ITO之玻璃基板(2.5cm四方,厚度0.7mm),以附有0.2μm孔的過濾器之注射器滴下合成例1所調製的PI-1的溶液,以旋轉塗佈法塗佈。然後於大氣下,以80℃的加熱板進行加熱處理5分鐘,使有機溶劑揮發,然後以230℃的加熱板進行60分鐘的燒成,得到膜厚約200nm的聚醯亞胺膜。測定該聚醯亞胺膜的水接觸角。
以相同的順序所得之聚醯亞胺膜表面上,以20J/cm2
或30 J/cm2
的照射量照射紫外線,分別測定水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
使用合成例2所調製的PI-2的溶液,使用與實施例1相同的順序,製成聚醯亞胺膜,測定未照射紫外線、照射20J/cm2
或30 J/cm2
後的水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
使用合成例3所調製的PI-3的溶液,使用與實施例1相同的順序,製成聚醯亞胺膜,測定未照射紫外線、照射20J/cm2
或30 J/cm2
後的水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
使用合成例4所調製的PI-4的溶液,使用與實施例1相同的順序,製成聚醯亞胺膜,測定未照射紫外線、照射20J/cm2
或30 J/cm2
後的水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
使用合成例5所調製的PI-5的溶液,使用與實施例1相同的順序,製成聚醯亞胺膜,測定未照射紫外線、照射20J/cm2
或30 J/cm2
後的水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
使用合成例6所調製的PI-6的溶液,使用與實施例1相
同的順序,製成聚醯亞胺膜,測定未照射紫外線、照射20J/cm2
或30 J/cm2
後的水接觸角。
水接觸角的測定結果表示於表13。
如上述表13所示,相當於由本發明的聚醯亞胺前驅體或聚醯亞胺所得的硬化膜之實施例1至4,與相當於傳統材料之比較例1及2比較,即使以少曝光量(20J/cm2
),水接觸角的變化大。
根據本發明的聚醯亞胺前驅體及聚醯亞胺,可實現親疏水性的變化所需曝光時間之縮短,可期待削減形成電極等功能性材料的圖型化層之製造成本。
再者,藉由照射偏光UV,由本發明的聚醯亞胺前驅體及聚醯亞胺所得的膜可賦予異向性。亦即,也可使用作為液晶、半導體等的功能性材料的配向處理膜,使用作為
形成圖像用底層膜的情況同樣地,可期待製造時間的縮短。
Claims (11)
- 一種聚醯亞胺前驅體,其係具有下述式(1)所表示之構造,
- 如申請專利範圍第1項之聚醯亞胺前驅體,其中前述式(1)之A表示具有脂肪族環或只由脂肪族構成之4價有機基。
- 如申請專利範圍第1項之聚醯亞胺前驅體,其中前述式(1)之B表示下述式(2)所示之2價有機基,
- 如申請專利範圍第1項之聚醯亞胺前驅體,其中該聚醯亞胺前驅體係使下述式(3)所示之四羧酸二酐及其衍生物中的至少1種,與下述式(4)所示之二胺中的至少1種聚合而得,
- 一種聚醯亞胺,其係使如申請專利範圍第1至4項中任一項之聚醯亞胺前驅體進行脫水閉環而得。
- 一種形成圖像之底層膜塗佈液,其係含有選自如申請專利範圍第1至4項中任一項之聚醯亞胺前驅體及如申請專利範圍第5項之聚醯亞胺所成群之至少1種化合物。
- 一種硬化膜,其係使如申請專利範圍第6項之形成圖像之底層膜塗佈液硬化而得。
- 一種形成圖像用底層膜,其係使用如申請專利範圍第6項之形成圖像之底層膜塗佈液而得。
- 一種電極圖型形成用底層膜,其係使用如申請專利範圍第6項之形成圖像之底層膜塗佈液而得。
- 一種閘極絕緣膜,其係使用如申請專利範圍第6項 之形成圖像之底層膜塗佈液而得。
- 一種形成圖像用底層膜之形成方法,其係含有塗佈如申請專利範圍第6項之形成圖像之底層膜塗佈液於基板上,使其熱硬化後照射紫外線之步驟。
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TWI422573B (zh) * | 2010-02-11 | 2014-01-11 | Nat Univ Tsing Hua | 有機薄膜電晶體暨其製備方法 |
JP5708636B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2015-04-30 | 日産化学工業株式会社 | 末端を修飾したポリアミック酸エステル含有液晶配向剤、及び液晶配向膜 |
WO2011115078A1 (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | 日産化学工業株式会社 | ポリアミック酸エステルとポリアミック酸とを含有する液晶配向剤及び液晶配向膜 |
KR101840416B1 (ko) * | 2011-12-06 | 2018-03-20 | 주식회사 동진쎄미켐 | 레이저 열전사용 폴리이미드 감광성 조성물 |
JP5983628B2 (ja) | 2011-12-15 | 2016-09-06 | 旭硝子株式会社 | 撥液性化合物、撥液性重合体、硬化性組成物、塗布用組成物、ならびに硬化膜を有する物品、親液性領域と撥液性領域とのパターンを有する物品およびその製造方法 |
CN104080822B (zh) * | 2012-01-31 | 2016-01-06 | 旭硝子株式会社 | 化合物、聚合物、固化性组合物、涂布用组合物、以及具有固化膜的物品、具有亲液性区域和拒液性区域的图案的物品及其制造方法 |
JP2013187203A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Fujifilm Corp | パターン形成方法 |
JP5783380B2 (ja) * | 2012-03-23 | 2015-09-24 | Jsr株式会社 | 液晶配向剤および液晶配向膜の形成方法 |
JP5928129B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2016-06-01 | Jnc株式会社 | インクジェットインク |
TWI483967B (zh) * | 2012-12-13 | 2015-05-11 | Chi Mei Corp | 軟性基板用組成物及軟性基板 |
CN105659156B (zh) * | 2013-10-23 | 2019-02-01 | 日产化学工业株式会社 | 液晶取向剂、液晶取向膜和液晶表示元件 |
WO2016010003A1 (ja) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 樹脂前駆体及びそれを含有する樹脂組成物、ポリイミド樹脂膜、樹脂フィルム及びその製造方法 |
KR102597875B1 (ko) * | 2015-03-16 | 2023-11-03 | 다이요 홀딩스 가부시키가이샤 | 포지티브형 감광성 수지 조성물, 드라이 필름, 경화물 및 프린트 배선판 |
DE102016112975A1 (de) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | Osram Oled Gmbh | Inkjetdruckbare Zusammensetzung, organisch optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements |
CN111739918B (zh) * | 2020-06-30 | 2023-01-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板、显示装置及制备方法 |
CN117343547B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-02-27 | 宁波长阳科技股份有限公司 | 一种Ag@聚吡咯/聚乙二醇-聚酰亚胺复合材料及制备方法、压力传感器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006039824A1 (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-20 | Rolic Ag | Photocrosslinkable materials |
US20060124925A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Hiroshi Kondo | Electron device, operational device and display device |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3261811A (en) * | 1963-11-21 | 1966-07-19 | Du Pont | Process of producing aromatic polyamide-esters from polyiminolactones |
GB1191821A (en) * | 1967-02-03 | 1970-05-13 | Monsanto Chemicals | Polyimides |
US4271288A (en) * | 1979-07-02 | 1981-06-02 | The Dow Chemical Company | Novel polyamic acid polymers and polyimide derivatives thereof |
US4760126A (en) * | 1984-11-13 | 1988-07-26 | Hitachi, Ltd. | Fluorine-containing polyamide-acid derivative and polyimide |
EP0213573B1 (en) * | 1985-08-30 | 1991-11-21 | General Electric Company | Crystalline polyimides containing cumulative phenylene sulfide units |
US4716216A (en) * | 1985-08-30 | 1987-12-29 | General Electric Company | Crystalline polyimides containing cumulative phenylene sulfide units |
US5276133A (en) * | 1991-06-14 | 1994-01-04 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Favorably processable polyimide and process for preparing polyimide |
JPH08146431A (ja) | 1994-11-24 | 1996-06-07 | Hitachi Ltd | 液晶配向膜用組成物および液晶配向膜 |
US5552254A (en) * | 1995-02-27 | 1996-09-03 | Xerox Corporation | Amic acid based toner compositions |
EP1024407A4 (en) * | 1997-10-13 | 2004-06-30 | Pi R & D Co Ltd | POSITIVE PHOTOSENSITIVE POLYIMIDE COMPOSITION |
JP4171543B2 (ja) * | 1998-09-03 | 2008-10-22 | 日産化学工業株式会社 | ポリイミド前駆体及びポリイミド並びに液晶セル用配向処理剤 |
JP3635615B2 (ja) | 1999-02-02 | 2005-04-06 | 大日本印刷株式会社 | エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 |
US6379865B1 (en) * | 2000-04-11 | 2002-04-30 | 3M Innovative Properties Company | Photoimageable, aqueous acid soluble polyimide polymers |
US6668148B2 (en) * | 2000-12-20 | 2003-12-23 | Ricoh Company, Ltd. | Latent electrostatic image developing apparatus and image forming apparatus including such developing apparatus |
JP3951886B2 (ja) | 2002-10-23 | 2007-08-01 | 株式会社日立製作所 | 配線基板,表示デバイス,表示デバイス用カラーフィルター、及び配線基板形成方法,表示デバイス形成方法,表示デバイス用カラーフィルター形成方法 |
JP4009181B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2007-11-14 | 富士フイルム株式会社 | 平版印刷版原版 |
JP4312476B2 (ja) | 2003-03-10 | 2009-08-12 | 株式会社リコー | パターン形成方法、電子素子、電子素子アレイ及び画像表示装置 |
JP4445375B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2010-04-07 | 株式会社リコー | 中間転写体とその成膜液組成物 |
ES2356165T3 (es) * | 2004-02-17 | 2011-04-05 | Chevron Phillips Chemical Company Lp | Composiciones que contienen azufre y procesos para fabricar las mismas. |
EP1898451B1 (en) * | 2005-06-20 | 2017-08-30 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Method for producing an electrode patterning layer comprising polyamic acid or polyimide |
JP4926550B2 (ja) * | 2006-06-12 | 2012-05-09 | 日東電工株式会社 | ポリイミド化合物およびその製法、並びにそのポリイミド化合物からなる光学材料 |
US8703863B2 (en) * | 2007-04-25 | 2014-04-22 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Polyimide precursor, polyimide, and coating solution for under layer film for image formation |
JP2009139657A (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Ricoh Co Ltd | ベルト部材、転写装置、画像形成装置及びベルト部材仕様決定評価方法 |
US8703763B2 (en) * | 2011-03-02 | 2014-04-22 | Hoffmann-La Roche Inc. | Bridged piperidine derivatives |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006039824A1 (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-20 | Rolic Ag | Photocrosslinkable materials |
US20060124925A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Hiroshi Kondo | Electron device, operational device and display device |
Also Published As
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