本發明涉及一種帶功能層的聚酰亞胺基板膜與其制造方法及長聚酰亞胺層疊體,詳細而言,涉及一種用以形成以液晶顯示裝置或有機電致發光(Electroluminescence,簡稱:EL)顯示器等柔性顯示器為首的有機EL照明、電子紙、觸摸屏、太陽電池、彩色濾光片等的具備功能層的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法、及帶功能層的長聚酰亞胺基板膜,另外,涉及一種用以獲得此種帶功能層的長聚酰亞胺基板膜的長聚酰亞胺層疊體及帶功能層的長聚酰亞胺層疊體。
背景技術:
液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等顯示裝置可用于從如電視機那樣的大型顯示器至移動電話、個人計算機、智能手機等的小型顯示器的各種顯示器用途。作為顯示裝置的具有代表性的顯示裝置,存在有機EL顯示裝置,例如,關于該有機EL顯示裝置,在作為支撐基材的玻璃基板上形成薄膜晶體管(以下為TFT(Thin Film Transistor)),并依次形成電極、發光層、電極,最后利用另一玻璃基板或多層薄膜等進行氣密式密封而制作。
此處,通過將作為支撐基材的玻璃基板置換為樹脂基板,可實現薄型、輕量、柔性化,且可進一步擴展顯示裝置的用途。
例如,專利文獻1涉及作為柔性顯示器用塑料基板而有用的聚酰亞胺、及其前體的發明,并報告有使用如環己基苯基四羧酸等那樣的包含脂環式結構的四羧酸類來與各種二胺反應而成的聚酰亞胺的透明性優異。此外,正在嘗試使用柔性樹脂作為支撐基材來實現輕量化,例如,下述非專利文獻1及非專利文獻2中提出有將透明性高的聚酰亞胺應用于支撐基材的有機EL顯示裝置。
如此,已知聚酰亞胺等的樹脂基板可有效用作柔性顯示器用柔性基板。但是,樹脂基板與玻璃相比較,通常在尺寸穩定性、透明性、耐熱性、耐濕性、阻氣性等方面差,因此目前處于研究階段且正在進行多種研討。
例如,非專利文獻3中提出有以下的方法:在涂布固著于玻璃上的樹脂基板上形成既定的功能層后,通過被稱為塑膠電子激光釋放(Electronics onPastic by Laser Rlease,簡稱:EPLaR)工藝的方法從玻璃側照射激光,將具備功能層的樹脂基板從玻璃強制分離。
另外,非專利文獻4中提出有以下的方法:在玻璃上隔著剝離層涂布聚酰胺酸(聚酰亞胺前體)溶液,并加以硬化,在所獲得的聚酰亞胺基板設置既定的功能層后,將聚酰亞胺基板從玻璃剝離。在為該方法的情況下,以廣于剝離層的面積涂布聚酰胺酸溶液,預先將硬化后的聚酰亞胺基板的周邊部直接固著于玻璃,以將其周邊部殘留于玻璃上的方式在形成有功能層的部分切入切口,并將隔著剝離層而形成的聚酰亞胺基板從玻璃分離。
非專利文獻3及非專利文獻4中所揭示的技術均為通過在玻璃上形成樹脂基板并在所述樹脂基板形成功能層,來確保樹脂基板的操作性或尺寸穩定性。然而,這些方法中,由于在將樹脂基板從玻璃分離方面采用特殊手段,故而存在生產性低等問題。即,非專利文獻3中所記載的利用EPLaR工藝的方法中,將樹脂基板從玻璃分離不僅花費時間,而且有可能對樹脂基板的表面性狀帶來不良影響。另外,非專利文獻4中所記載的方法中,除工序數增多以外,會產生無法作為樹脂基板利用的區域而造成浪費。因此,強烈期望開發可有效利用樹脂基板的優點,并以有助于工業方面的手段使用的技術。
作為解決此種問題的方法,揭示有一種聚酰亞胺層疊體,其為在聚酰亞胺基板的背面側具備聚酰亞胺膜來代替玻璃的聚酰亞胺層疊體,且聚酰亞胺基板與聚酰亞胺膜的界面具有特定的性能,在聚酰亞胺基板的表面側形成既定的功能層后,可分離聚酰亞胺膜(參照專利文獻2)。該聚酰亞胺層疊體為使用聚酰亞胺膜來代替所述非專利文獻3或非專利文獻4中的玻璃作為支撐基材的,且通過在聚酰亞胺膜的表面涂布聚酰胺酸溶液并進行加熱處理,而在支撐基材上形成聚酰亞胺基板。而且,根據以所述方式所獲得的聚酰亞胺層疊體,可確保操作性或尺寸穩定性等,另外,由于可將聚酰亞胺基板從支撐基材容易地分離而形成聚酰亞胺膜,故而可適宜地用于觸摸屏或顯示裝置等的制造。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-231327號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-61685號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]S.安等人(S.An et.al.),《在塑料基板上使用高性能低溫度多晶硅的TFT的2.8英寸WQVGA柔性有源矩陣有機發光二極管(2.8-inchWQVGA Flexible AMOLED Using High Performance Low TemperaturePolysilicon TFT onPlastic Substrates)》,SID2010文摘(DIGEST),p706(2010)
[非專利文獻2]大石等人(Oishi et.al.),《用于柔性顯示器的透明聚酰亞胺(Transparent PI for flexible display)》,IDW 11FLX2/FMC4-1
[非專利文獻3]E.I.哈斯卡魯(E.I.Haskal et.al.)《利用EPLaR工藝來制造柔性有機發光二極管顯示器(Flexible OLED Displays Made with the EPLaR Process)》,歐洲顯示器院刊(Proc.Eurodisplay)07,pp.36-39(2007)
[非專利文獻4]李正中等人(Cheng-Chung Lee et.al.)《一種制造柔性有源矩陣顯示器的新穎方式(A Novel Approach to Make Flexible Active MatrixDisplays)》,SID10文摘(Digest),pp.810-813(2010)
技術實現要素:
[發明所要解決的問題]
根據所述專利文獻2中所記載的方法,可確保操作性或尺寸穩定性等,并且將聚酰亞胺基板從支撐基材容易地分離而形成聚酰亞胺膜,故而認為可促進應用樹脂基板來代替現有的玻璃基板。然而,如專利文獻2中記載的方法,在將聚酰亞胺膜設為支撐基材,在其上涂布聚酰胺酸(聚酰亞胺前體)溶液或聚酰亞胺樹脂溶液,并進行加熱處理而獲得聚酰亞胺基板膜時,若顆粒等異物附著于作為支撐基材的聚酰亞胺膜,則有可能其會直接混入至聚酰亞胺基板膜。
例如,在如液晶顯示裝置、有機EL顯示器、有機EL照明、電子紙、觸摸屏、太陽電池、彩色濾光片等那樣的柔性元件的制造工序中,要求高度清潔環境,假如即便微小的灰塵等,也很有可能會因其混入而導致柔性元件的特性顯著降低。另外,隨著柔性元件的高性能化、小型化、薄型化,而要求使聚酰亞胺基板膜自身變薄,但若聚酰亞胺基板膜變薄,則有可能會在從支撐基材的剝離過程中聚酰亞胺基板膜發生破損,針對剝離性,具有進一步改良研討的余地。
因此,本發明人等人對如上所述的問題進行了反復努力研討,結果發現:使用包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液及第2溶液,在搬送體上分別涂敷這些溶液,并進行第1熱處理及第2熱處理,從而獲得層疊有載體膜與聚酰亞胺基板膜的長聚酰亞胺層疊體,由此可盡可能地防止異物的混入,并且載體膜與聚酰亞胺基板膜的剝離性良好,且可適宜地用于柔性元件的制造,從而完成了本發明。
因此,本發明的目的在于提供一種可防止異物向聚酰亞胺基板膜的混入,并且從載體膜的剝離性良好,且在該聚酰亞胺基板膜上具備功能層的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,以及由其所獲得的帶功能層的聚酰亞胺基板膜。
另外,本發明的另一目的在于提供一種用以獲得所述帶功能層的聚酰亞胺基板膜的聚酰亞胺層疊體、及帶功能層的聚酰亞胺層疊體。
[解決問題的手段]
即,本發明的主旨如下所述。
(1)一種帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中:
在連續供給的搬送體上涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液而進行第1熱處理,至少在該第1溶液的表面形成不粘(tack-free)面,繼而,涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第2溶液而進行第2熱處理,由此獲得長聚酰亞胺層疊體,所述長聚酰亞胺層疊體具備由第1溶液構成的第1聚酰亞胺硬化層與由第2溶液構成的第2聚酰亞胺硬化層,并且以搬送體的行進方向為長邊方向而從該搬送體分離,然后,
將所述長聚酰亞胺層疊體的第1聚酰亞胺硬化層及第2聚酰亞胺硬化層中的一個設為聚酰亞胺基板膜,將另一個設為載體膜,在聚酰亞胺基板膜上形成功能層后,分離載體膜而獲得具備功能層的聚酰亞胺基板膜。
(2)如(1)所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,將所述長聚酰亞胺層疊體暫時卷繞于卷繞輥后,一邊卷出該聚酰亞胺層疊體,一邊在聚酰亞胺基板膜上連續地形成功能層,或者一邊卷出該聚酰亞胺層疊體,一邊以既定的長度切成片狀,并針對每一片狀的聚酰亞胺層疊體,在聚酰亞胺基板膜上形成功能層。
(3)如(1)或(2)所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,在獲得所述長聚酰亞胺層疊體的過程中,所述搬送體在進行第2熱處理之前被分離,或者在進行第2熱處理之后被分離。
(4)如(1)至(3)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述搬送體為金屬滾筒、環形帶(endless belt)、或者卷成輥狀的長基材。
(5)如(1)至(4)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述載體膜包含第1聚酰亞胺硬化層,所述聚酰亞胺基板膜包含第2聚酰亞胺硬化層。
(6)如(1)至(4)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述聚酰亞胺基板膜包含第1聚酰亞胺硬化層,所述載體膜包含第2聚酰亞胺硬化層。
(7)如(1)至(6)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,在所述搬送體上涂敷包含聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液而進行以60℃~300℃為最高溫度的第1熱處理,在該第1溶液的表面形成不粘面。
(8)如(1)至(6)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,在所述搬送體上涂敷包含聚酰亞胺前體的第1溶液而進行以100℃~450℃為最高溫度的第1熱處理,形成由第1溶液構成的第1聚酰亞胺硬化層。
(9)如(1)至(8)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述第2熱處理中的熱處理的最高溫度為100℃~450℃。
(10)如(1)至(9)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述第1聚酰亞胺硬化層與第2聚酰亞胺硬化層的層間粘合強度為1N/m~20N/m,且作為聚酰亞胺基板膜的第1聚酰亞胺硬化層或第2聚酰亞胺硬化層的厚度為1μm~50μm。
(11)如(1)至(10)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述作為聚酰亞胺基板膜的第1聚酰亞胺硬化層或第2聚酰亞胺硬化層的全光線透過率為80%以上。
(12)如(1)至(11)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,所述搬送體包含卷成輥狀的長基材,該長基材為聚酰亞胺膜、SUS箔、銅箔、或者層疊有這些的兩個以上的復合體。
(13)如(1)至(12)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,使用兩種以上的所述包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液而將這些重疊涂布來進行涂敷,從而形成第1聚酰亞胺硬化層。
(14)如(1)至(12)中任一項所述的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的制造方法,其中,使用兩種以上的所述包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第2溶液而將這些重疊涂布來進行涂敷,從而形成第2聚酰亞胺硬化層。
(15)一種帶功能層的長聚酰亞胺層疊體,其中:相對于層疊有載體膜與聚酰亞胺基板膜的長聚酰亞胺層疊體的長邊方向,在聚酰亞胺基板膜上連續地形成有功能層,所述載體膜包括使包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液或第2溶液的一個硬化而成的聚酰亞胺硬化層,所述聚酰亞胺基板膜包括使包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液或第2溶液的另一個硬化而成的聚酰亞胺硬化層,聚酰亞胺基板膜的厚度為1μm~50μm,并且全光線透過率為80%以上,且與載體膜的界面具有算數平均粗糙度Ra為0nm~5nm的表面粗糙度,載體膜與聚酰亞胺基板膜的層間粘合強度為1N/m~20N/m。
(16)如(15)所述的帶功能層的長聚酰亞胺層疊體,其中,所述功能層為氧化銦錫(摻錫氧化銦,Indium Tin Oxide,簡稱:ITO)膜。
(17)如(15)所述的帶功能層的長聚酰亞胺層疊體,其中,所述功能層為TFT。
(18)如(15)所述的帶功能層的長聚酰亞胺層疊體,其中,所述功能層為包含選自由透明導電層、配線層、導電層、阻氣層、薄膜晶體管、電極層、發光層、粘合層、粘著劑層、透明樹脂層、彩色濾光片抗蝕劑、及硬涂層所組成的群組中的任一種或兩種以上的組合的層。
(19)一種長聚酰亞胺層疊體,其為層疊有載體膜與聚酰亞胺基板膜的長聚酰亞胺層疊體,所述載體膜包括使包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液或第2溶液的一個硬化而成的聚酰亞胺硬化層,所述聚酰亞胺基板膜包括使包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液或第2溶液的另一個硬化而成的聚酰亞胺硬化層,所述長聚酰亞胺層疊體中載體膜與聚酰亞胺基板膜的層間粘合強度為1N/m~20N/m,且聚酰亞胺基板膜的厚度為1μm~50μm,并且全光線透過率為80%以上。
(20)一種帶功能層的長聚酰亞胺基板膜,其中:相對于包括使包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的溶液硬化而成的聚酰亞胺硬化層的長聚酰亞胺基板膜的長邊方向,連續地形成功能層,聚酰亞胺基板膜的厚度為1μm~50μm,并且全光線透過率為80%以上,且與功能層為相反側的表面具有算數平均粗糙度Ra為0nm~5nm的表面粗糙度。
[發明的效果]
根據本發明,可獲得可防止異物向聚酰亞胺基板膜的混入,并且從載體膜的剝離性良好,且在該聚酰亞胺基板膜上具備功能層的帶功能層的聚酰亞胺基板膜。其中,聚酰亞胺基板膜由于耐熱性優異、可應用于高溫下的熱處理工藝,故而可供于使用功能層的各種柔性元件的制造。
另外,在獲得此種帶功能層的聚酰亞胺基板膜的過程中,本發明中,由于在獲得長聚酰亞胺層疊體后,在構成該聚酰亞胺層疊體的聚酰亞胺基板膜形成功能層,故而可確保操作性(處理性)或尺寸穩定性等。
附圖說明
圖1是表示在獲得聚酰亞胺層疊體的過程中所使用的輥對輥方式的涂敷干燥硬化裝置的示意說明圖。
圖2是表示在獲得聚酰亞胺層疊體的過程中所使用的環形帶方式的涂敷干燥硬化裝置的示意說明圖。
圖3是表示在獲得聚酰亞胺層疊體的過程中所使用的金屬滾筒方式的涂敷干燥硬化裝置的示意說明圖。
圖4是表示用以在聚酰亞胺層疊體上形成功能層的輥對輥方式的連續制造裝置的示意說明圖。
符號說明
1:卷出輥(卷出部)
2:長基材(搬送體)
3:搬送輥(引導輥)
4:第1莫諾泵
5:第1熱處理裝置
6:第2莫諾泵
7:第2熱處理裝置
8:聚酰亞胺層疊體
9:搬送體用卷繞輥(卷繞部)
10:聚酰亞胺層疊體用卷繞輥(卷繞部)
11:環形帶(搬送體)
12:金屬滾筒(搬送體)
13:卷出輥(卷出部)
14:搬送輥(引導輥)
15:工藝處理部
16:帶功能層的聚酰亞胺層疊體
17:卷繞輥(卷繞部)
具體實施方式
以下,對本發明進行詳細說明。
在本發明中,首先,在連續供給的搬送體上涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液而進行第1熱處理,至少在該第1溶液的表面形成不粘面,繼而,涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第2溶液而進行第2熱處理,由此獲得長聚酰亞胺層疊體,所述長聚酰亞胺層疊體具備由第1溶液構成的第1聚酰亞胺硬化層與由第2溶液構成的第2聚酰亞胺硬化層,并且以搬送體的行進方向為長邊方向而從該搬送體分離。
在本發明中,使用連續供給的搬送體是為了使用包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液及第2溶液并通過所謂的流延法來使第1聚酰亞胺硬化層與第2聚酰亞胺硬化層層疊,詳細而言,是為了獲得層疊有這些聚酰亞胺硬化層的長聚酰亞胺層疊體。
即,聚酰亞胺層疊體為相對于橫向(Transverse Direction,簡稱:TD)側而言縱向(Machine Direction,簡稱:MD)側長的長狀層疊膜,所述聚酰亞胺層疊體是通過在連續供給的搬送體上涂敷第1溶液而進行第1熱處理,至少形成不粘面,在其上涂敷第2溶液而進行第2熱處理來獲得。若為此種長聚酰亞胺層疊體,則在后續工序中,可利用輥對輥工藝來加以搬送,例如可在暫時卷繞于卷繞輥后,一邊卷出該聚酰亞胺層疊體,一邊連續地形成功能層。因此,例如與使用間斷地供給的搬送體獲得片狀的聚酰亞胺層疊體,并通過批次處理來形成功能層的情況相比,工序數變少,故而可盡可能地排除異物混入的可能性,另外,也可效率良好地制造利用功能層的柔性元件。
作為此種連續供給的搬送體,并無特別限制,例如可列舉:金屬滾筒、環形帶、卷成輥狀的長基材等。其中,就生產性的觀點而言,使用環形帶或卷成輥狀的長基材為宜,更優選的是卷成輥狀的長基材。其中,在為卷成輥狀的長基材的情況下,MD側越長,可獲得越長的長聚酰亞胺層疊體,因此理想,但就生產性等的觀點而言,優選的是以(MD側的長度)/(TD側的長度)為50以上為宜,更優選的是為2000以上為宜。另外,在為環形帶的情況下,MD側越長,生產性越優異,但另一方面,裝置變得昂貴且裝置的大小或重量增加。就這些的平衡而言,環形帶的長度優選的是10m~50m左右。
此處,作為形成搬送體的材質,只要為至少可耐涂敷第1溶液而形成不粘面的第1熱處理的溫度的即可。具體而言,在為卷成輥狀的長基材的情況下,可列舉:除了強度或耐熱性以外,柔軟性也優異的聚酰亞胺膜、SUS箔、銅箔等,也可為這些的復合體。其中,優選的是聚酰亞胺膜。另外,在為環形帶的情況下,優選的是以由SUS制作而成的為宜。
而且,在連續供給的搬送體上涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第1溶液而進行第1熱處理,至少在該第1溶液的表面形成不粘的狀態的不粘面。此處,所謂不粘,是指在接觸對象物的表面時,對象物不附著于該接觸的接觸物的狀態,例如為當在涂敷第1溶液而進行第1熱處理后利用手指接觸時,第1溶液的構成物不附著于手指尖的狀態。
另外,為了將涂敷于搬送體上的第1溶液至少形成為不粘狀態,通過第1熱處理而以使所涂敷的第1溶液中的溶劑的至少一部分揮發的方式加以干燥。此時,若第1溶液為聚酰亞胺樹脂溶液,則也可使至少一部分酰亞胺化。若此種第1熱處理不充分,則不會形成不粘面而與第2溶液混合,之后有可能會在聚酰亞胺層疊體內產生溶脹(swelling),或者變得無法分離聚酰亞胺基板膜與載體膜。另外,視情況,之后會變得無法分離搬送體。
關于該第1熱處理,根據所使用的第1溶液的種類而不同,但在第1溶液包含聚酰亞胺樹脂溶液的情況下,由于無需進行酰亞胺化反應,只要使溶媒揮發即可,故而進行以優選的是60℃~300℃、更優選的是150℃~250℃為最高溫度的第1熱處理,而在涂敷于搬送體的第1溶液的表面形成不粘面為宜。此時,第1熱處理中通過干燥而成為不粘狀態的第1溶液優選的是以固體成分濃度成為95質量%~99.5質量%左右為宜,更優選的是以99質量%~99.5質量%為宜。
另一方面,在第1溶液包含聚酰亞胺前體的情況下,優選的是至少將其表面酰亞胺化。就該觀點而言,也可進行以優選的是100℃~450℃、更優選的是180℃~360℃為最高溫度的第1熱處理,而形成由第1溶液構成的第1聚酰亞胺硬化層。此時,優選的是將聚酰亞胺前體加以“大致完全酰亞胺化”而形成第1聚酰亞胺硬化層。此處,所謂“大致完全酰亞胺化”,是指酰亞胺化率為90%以上的狀態。在該情況下,需要利用高于所述通過干燥而形成為不粘狀態的溫度來進行熱處理。通過進行大致完全酰亞胺化,而聚酰亞胺基板膜與載體膜變得更容易分離。在該情況下,優選的是以300℃~360℃為最高溫度。再者,在包含聚酰亞胺前體的第1溶液中,也可添加吡啶、乙酸酐、N-甲基咪唑等所謂的“酰亞胺化催化劑”而進行酰亞胺化。通過添加酰亞胺化催化劑,即便在比較低的溫度下,也容易進行酰亞胺化。
在進行了“大致完全酰亞胺化”的情況下,第1溶液的固體成分濃度成為大致100質量%。但是,若迅速地進行熱處理,則溶媒從第1溶液中急劇地揮發,而有可能產生涂敷于搬送體上的第1溶液起泡等問題。因此,在第1熱處理中,理想的是在到達最高溫度之前,從比較低的溫度的狀態階段性地升溫。在該情況下,可優選地列舉使用連續熱處理裝置的方法,所述連續熱處理裝置包括多個爐,并設定為溫度從樣品入口側的爐到出口側的爐階段性地變高。作為其他方法,可優選地列舉如下的方法:預先利用熱處理裝置以熱處理的最高溫度為90℃~180℃加以干燥(前熱處理)后,通過其他熱處理裝置而在所述的最高溫度范圍內進行熱處理(后熱處理)。在為后者的情況下,關于后熱處理溫度,以高于前熱處理溫度的溫度進行熱處理。
另外,當在搬送體上涂敷第1溶液時,可使用眾所周知的涂敷方法。具體而言,可列舉:刮刀式涂布機、模涂布機、唇涂布機等,就為密閉式且可對應的粘度范圍廣的原因而言,優選的是唇涂布機。
以如上所述的方式在涂敷于搬送體上的第1溶液的表面至少形成不粘面后,涂敷包含聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的第2溶液而進行第2熱處理,從而形成由第1溶液構成的第1聚酰亞胺硬化層與由第2溶液構成的第2聚酰亞胺硬化層。在該第2熱處理中,也可在使所涂敷的第2溶液的溶劑干燥而暫時形成為不粘狀態后,形成第1聚酰亞胺硬化層與第2聚酰亞胺硬化層(當在第1熱處理中形成有第1聚酰亞胺硬化層的情況下,在該第2熱處理中形成第2聚酰亞胺硬化層)。如此暫時形成為不粘狀態后,形成第2聚酰亞胺硬化層(或第1聚酰亞胺硬化層及第2聚酰亞胺硬化層),由此可進一步提高這些聚酰亞胺硬化層的界面的剝離性。
關于該第2熱處理,用以將第2溶液形成為不粘狀態的熱處理條件與在之前的第1熱處理中將第1溶液形成為不粘狀態的熱處理條件相同。另外,形成第2聚酰亞胺硬化層(或第1聚酰亞胺硬化層及第2聚酰亞胺硬化層)后,在第2溶液包含聚酰亞胺前體的情況下,與在之前的第1熱處理中所述進行“大致完全酰亞胺化”的熱處理條件相同,優選的是以第2熱處理中的熱處理的最高溫度成為100℃~450℃為宜。更優選的是180℃~360℃,進而更優選的是300℃~360℃。另一方面,在第2溶液包含聚酰亞胺樹脂溶液的情況下,優選的是以熱處理的最高溫度成為150℃~250℃為宜。
通過此種第2熱處理,可獲得長聚酰亞胺層疊體,所述長聚酰亞胺層疊體具備第1聚酰亞胺硬化層與第2聚酰亞胺硬化層,并且以搬送體的行進方向為長邊方向而從該搬送體分離。此處,在獲得長聚酰亞胺層疊體的過程中,搬送體可在進行第2熱處理之前被分離,或者也可在進行第2熱處理之后被分離。圖1~圖3中,示意性地示出獲得長聚酰亞胺層疊體為止的狀態。圖1是將卷成輥狀的長基材2作為搬送體的情況的一例,此處,通過唇涂布機(圖式外)來涂敷使用第2莫諾泵6所涂布的第2溶液,并通過第2熱處理裝置7來進行第2熱處理后,長基材2被分離。另外,圖2是將環形帶11作為搬送體的情況的一例,圖3是將金屬滾筒12作為搬送體的情況的一例,且均為通過唇涂布機(附圖外)來涂敷使用第1莫諾泵4所涂布的第1溶液,并通過第1熱處理裝置5來進行第1熱處理后,搬送體(環形帶11、金屬滾筒12)被分離。為了如此在進行第2熱處理之前分離搬送體,理想的是預先通過第1熱處理來形成第1聚酰亞胺硬化層,包含搬送體在進行第2熱處理之后被分離的情況,搬送體與第1聚酰亞胺硬化層之間的粘合強度為1N/m~100N/m為宜,優選的是為以10N/m~50N/m為宜。再者,所謂第1熱處理,是指涂敷第1溶液而進行的熱處理,所謂第2熱處理,是指涂敷第2溶液后進行的熱處理,這些也可分別包括多種熱處理。另外,圖中的箭頭表示搬送體等的行進方向。
作為獲得長聚酰亞胺層疊體的過程中優選的形態,如圖1所示,使用包括卷出輥(卷出部)1、唇涂布機(圖式外)、具備連續干燥爐及連續爐的熱處理裝置(第1熱處理裝置5、第2熱處理裝置7)、以及搬送體用及聚酰亞胺層疊體用的卷繞輥(卷繞部)9、卷繞輥(卷繞部)10的輥對輥(Roll To Roll,RTR)方式的涂敷干燥硬化裝置即可。即,將卷成輥狀的長基材2安裝于卷出輥(卷出部)1,一邊將其卷出,一邊通過唇涂布機來涂敷利用莫諾泵4及莫諾泵6所涂布的第1溶液及第2溶液,并分別進行熱處理而在長基材2上形成聚酰亞胺層疊體8。然后,在長基材2-聚酰亞胺層疊體8之間進行分離,并且利用各卷繞輥(卷繞部)9及卷繞輥(卷繞部)10將長基材2及聚酰亞胺層疊體8卷繞成輥狀。另外,所謂連續干燥爐,是連結有兩個以上的多個干燥爐的,且可個別地調整各干燥爐的溫度。優選的干燥爐的設定溫度以從卷出部側的爐到卷繞部側的爐階段性地變高的方式進行設定為宜。例如,將卷出部側的爐設為130℃,將卷繞部側的爐設為400℃,將卷出部側的爐及卷繞部側的爐設為130℃~400℃的任一個溫度。另外,所謂連續爐,是連結有兩個以上的多個爐的,且可個別地調整各爐的溫度。優選的爐的設定溫度以從卷出部側的爐到卷繞部側的爐階段性地變高的方式進行設定為宜。例如,將卷出部側的爐設為130℃,將卷繞部側的爐設為400℃,將卷出部側的爐及卷繞部側的爐設為130℃~400℃的任一個溫度。
另外,在搬送體上形成聚酰亞胺層疊體后,在涂敷干燥硬化裝置內,在搬送體-聚酰亞胺層疊體間進行剝離,在長基材用的卷繞部中,長基材被卷繞成輥狀,在聚酰亞胺層疊體用的卷繞部中,聚酰亞胺層疊體被卷繞成輥狀。若為此種方式,則可提高搬送所卷繞的聚酰亞胺層疊體而形成功能層的后續工序中的作業效率。另外,處置或再利用所卷繞的搬送體時的作業效率也佳。或者,也可在長基材上形成聚酰亞胺層疊體后,暫時利用另一卷繞部來將層疊有這些的狀態下的長基材及聚酰亞胺層疊體卷繞成輥狀,使用具備卷出部、以及長基材用及聚酰亞胺層疊體用的卷繞部的RTR方式的剝離裝置將這些卷出,并在長基材-聚酰亞胺層疊體間進行剝離后,在長基材用的卷繞部中,將長基材卷繞成輥狀,在聚酰亞胺層疊體用的卷繞部中,將聚酰亞胺層疊體卷繞成輥狀。
關于以如上所述的方式所獲得的聚酰亞胺層疊體,將第1聚酰亞胺硬化層及第2聚酰亞胺硬化層中的一個設為聚酰亞胺基板膜,將另一個設為載體膜,在后續工序中,在聚酰亞胺基板膜上形成功能層,并分離載體膜而形成具備功能層的聚酰亞胺基板膜。即,可形成為載體膜包含第1聚酰亞胺硬化層、聚酰亞胺基板膜包含第2聚酰亞胺硬化層,也可形成為聚酰亞胺基板膜包含第1聚酰亞胺硬化層、載體膜包含第2聚酰亞胺硬化層。就使聚酰亞胺基板膜的表面平滑性不受搬送體的表面平滑性影響的觀點而言,優選的是以前者的情況(載體膜為第1聚酰亞胺硬化層、聚酰亞胺基板膜為第2聚酰亞胺硬化層)為宜。
就保持作為聚酰亞胺基板的強度且可制作薄型的柔性元件的方面而言,聚酰亞胺基板膜的厚度以1μm~50μm為宜,優選的是1μm~20μm,更優選的是以1μm~15μm為宜。若聚酰亞胺基板膜的厚度超過50μm,則在制作薄型的柔性元件的情況下,也有時會脫離其目的,相反而言,若未滿1μm,則存在柔性元件的強度變得不充分的傾向。另外,關于載體膜的厚度,就確保形成功能層時的加工性等的觀點而言,優選的是以30μm~200μm為宜。若厚度超過200μm,則存在卷繞變得困難的傾向,相反而言,若未滿30μm,則有可能加工變得困難。只要以成為這些厚度的方式調整所涂敷的第1溶液及第2溶液即可。
另外,關于載體膜與聚酰亞胺基板膜的層間粘合強度,只要在形成功能層時這些的層間不發生剝離,且在形成功能層后分離載體膜時,可在這些的層間進行剝離即可,優選的是這些的層間粘合強度以1N/m~20N/m為宜,更優選的是以1.5N/m~15N/m為宜。
在本發明中,也可在將用以形成載體膜的第1溶液涂敷于搬送體而至少形成不粘面后,進行兩次以上的形成聚酰亞胺基板膜的第2溶液的涂敷,來形成具有多個聚酰亞胺層的聚酰亞胺基板膜。此時,可以每當涂敷第2溶液就以60℃~300℃進行熱處理的方式將第2熱處理分為多次,最后使這些酰亞胺化,或者也可將第2溶液的涂敷分為多次來進行,并以60℃~300℃進行熱處理而將涂敷表面形成為不粘狀態后,最后加以酰亞胺化。在為前者的情況下,可將聚酰亞胺基板膜以各聚酰亞胺層來個別地分離,在為后者的情況下,可形成具有特性不同的多個聚酰亞胺層的聚酰亞胺基板膜。
另外,也可在將用以形成載體膜的第1溶液涂敷于搬送體時,進行兩次以上的第1溶液的涂敷,從而形成具有多個聚酰亞胺層的載體膜。在該情況下,可每當涂敷第1溶液就進行第1熱處理而成為不粘狀態,或者也可將第1溶液的涂敷分為多次來進行,并整體進行第1熱處理而在最表面形成不粘面。在為前者的情況下,容易針對每一層個別地賦予所述多個聚酰亞胺層的各特性,在為后者的情況下,容易針對各層一體地賦予所述各特性。另外,生產效率也高。
且說,在使用本發明的帶功能層的聚酰亞胺基板膜制造底部發射方式的如有機EL顯示裝置那樣的柔性元件的情況下,以日本工業標準(Japanese Industrial Standards,簡稱:JIS)J 7375:2008中所規定的全光線透過率為80%以上為宜,優選的是以85%以上為宜。同樣地,在柔性元件為觸摸屏的情況下,若考慮到必要的是顯示器的可見性等,則優選的是以20μm厚的聚酰亞胺基板膜的全光線透過率為90%以上為宜。
另外,關于聚酰亞胺基板膜的熱膨脹系數(Coeffficient of Thermal Expansion,簡稱:CTE)與載體膜的CTE的差(ΔCTE),優選的是以-25ppm/K~25ppm/K為宜,更優選的是-10ppm/K~10ppm/K。若CTE的差為這些范圍,則在獲得聚酰亞胺層疊體的過程中,可適宜地抑制搬送體與聚酰亞胺層疊體之間的層間剝離或翹曲,另外,在將功能層形成于聚酰亞胺基板膜上時,也可適宜地抑制層間剝離或翹曲。
另外,關于形成與載體膜的界面的聚酰亞胺基板膜的表面,優選的是以算數平均粗糙度(Ra)為0nm~5nm為宜,更優選的是以0.3nm~3nm、進而優選的是以0.3nm~2nm為宜。在本發明中,由于構成載體膜及聚酰亞胺基板膜的第1聚酰亞胺硬化層及第2聚酰亞胺硬化層均可通過流延法來形成,故而可確保這些的界面的平坦性。而且,若形成與載體膜的界面的聚酰亞胺基板膜的表面粗糙度為這些范圍,則不會有在獲得聚酰亞胺層疊體時或形成功能層時聚酰亞胺基板膜剝離的可能性,另外,可切實地排除如在分離載體膜時對聚酰亞胺基板膜或功能層造成損傷那樣的可能性。
同樣地,關于形成與聚酰亞胺基板膜的界面的載體膜的表面,也優選的是以算數平均粗糙度(Ra)為0mm~5nm為宜,更優選的是以0.3nm~3nm、進而優選的是以0.3nm~2nm為宜。另外,關于涂敷第1溶液的搬送體的表面,優選的是以算數平均粗糙度(Ra)為0nm~3.5nm為宜,更優選的是以0.3nm~3nm、進而優選的是以0.3nm~2nm為宜。若涂敷第1溶液的搬送體的表面粗糙度為這些范圍,則可切實地排除在獲得聚酰亞胺層疊體的過程中意想不到地剝離、或者在從聚酰亞胺層疊體分離搬送體時造成損傷的可能性。再者,算數平均粗糙度(Ra)是在JIS B0601:2013中所規定的條件下根據使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,簡稱:AFM)所測定的測定值而算出的。
在本發明中,關于形成載體膜的聚酰亞胺,并無特別限制,就廉價且容易獲取的觀點而言,優選的是以作為酸酐化合物使用均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride,簡稱:PMDA)、2,3,2′,3′-聯苯四羧酸二酐(2,2′,3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride,簡稱:BPDA)、或3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(3,3′,4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride,簡稱:BTDA)的任一種以上,作為二胺化合物使用4,4′-二氨基二苯基醚(4,4′-diaminodiphenyl ether,簡稱:4,4′-DAPE)、2,2′-二甲基-4,4′-二氨基聯苯(2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl,簡稱:m-TB)、或2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane,簡稱:BAPP)的任一種以上而加以反應所得的聚酰亞胺為宜。其中,優選的是酸酐化合物為PMDA,二胺化合物為4,4′-DAPE。
在本發明中,載體膜發揮在聚酰亞胺基板膜側形成功能層時的基座的作用,且即便有時在功能層的制造過程中確保聚酰亞胺基板膜的操作性或尺寸穩定性,也可在制造柔性元件后去除。因此,即便假設為透明性差的也無妨。通過利用如本發明那樣的聚酰亞胺層疊體,可將既定的功能層精度良好且切實地形成于聚酰亞胺基板膜上,并且可獲得實現了薄型、輕量、柔性化的柔性元件。即,將載體膜分離去除可在經過各種工藝處理而形成功能層之后立即進行,也可在某種程度的期間內預先與聚酰亞胺基板膜形成為一體,在與其他元件用構件加以貼合后進行分離去除。再者,作為元件用構件,例如可列舉:玻璃、塑料板、膜、電路基板、框體。
另一方面,關于形成聚酰亞胺基板膜的聚酰亞胺,若考慮到作為設置功能層的聚酰亞胺基板膜的耐熱性或透明性,則優選的是作為酸酐化合物使用4,4′-氧基二鄰苯二甲酸酐(4,4′-oxydiphthalic anhydride,簡稱:ODPA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride,簡稱:CBDA)、1,2,3,4-環己烷四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride,簡稱:CHDA)、或2,2-雙(3,4-脫水二羧基苯基)六氟丙烷(2,2-bis(3,4-anhydrodicarboxyphenyl)hexafluoropropane,簡稱:6FDA)的任一種以上,作為二胺化合物使用4,4′-二氨基-2,2′-雙(三氟甲基)聯苯(4,4′-diamino-2,2′-bis(trifluoromethyl)biphenyl,簡稱:TFMB)、2,2′-二甲基-4,4′-二氨基聯苯(m-TB)、或4,4′-(六氟異亞丙基)二苯胺(4,4′-(hexafluoroisopropylidene)dianiline,簡稱:4,46F)的任一種以上而加以反應所得的聚酰亞胺。其中,優選的是酸酐化合物為6FDA、PMDA、或CBDA的任一種以上,并且,二胺化合物為TFMB、或4,46F的任一種以上。
另外,作為構成第1溶液及第2溶液的聚酰亞胺前體或聚酰亞胺樹脂溶液的溶媒,例如可列舉:N-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone,簡稱:NMP)、二甲基甲酰胺(dimethylformamide,簡稱:DMF)、二甲基乙酰胺(dimethyl acetamide,簡稱:DMAc)、二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,簡稱:DMSO)、硫酸二甲酯、環丁砜、丁內酯、甲酚、苯酚、鹵化苯酚、環己酮、二噁烷、四氫呋喃、二乙二醇二甲醚系、三乙二醇二甲醚系、碳酸酯系(碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯等)等。
另外,所述聚酰亞胺前體溶液或聚酰亞胺溶液中,視需要也可包含脫模劑。另外,也可包含催化劑、抗氧化劑、熱穩定劑、抗靜電劑、阻燃劑、紫外線吸收劑、潤滑劑等添加劑。
作為形成于聚酰亞胺基板膜上的功能層,可應用眾所周知的確保柔性元件的功能的元件,例如可列舉:有機EL·TFT、光電轉換元件、電子紙驅動元件、彩色濾光片、觸摸屏、光電轉換裝置等。作為一例,在制造有機EL顯示器作為柔性元件的情況下,作為功能層,可列舉用以圖像驅動的TFT。TFT的材質為硅半導體或氧化物半導體。在為現有技術的不使用柔性基板的情況下,在板玻璃等硬質支撐體上設置無機系成分的阻擋層,并在其上形成TFT。在進行該形成時需要高溫處理(300℃左右~400℃左右),但若為聚酰亞胺,則可耐受該高溫處理。另外,在制造觸摸屏作為柔性元件的情況下,作為功能層,可列舉透明導電膜、金屬網等電極層。作為透明導電膜的一例,可列舉:ITO(tin-doped indium oxide)、SnO、ZnO、氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide,簡稱:IZO)。在形成這些電極層時,通過以200℃以上進行熱處理,可形成電阻值小的導電層,但若為聚酰亞胺,則可耐受該高溫處理。再者,不限于觸摸屏,在使用透明導電膜作為功能層的情況下,也稱為“透明導電層”。
作為當在聚酰亞胺層疊體的聚酰亞胺基板膜上形成功能層時的優選的形態,如上所述,以將長聚酰亞胺層疊體暫時卷繞于卷繞輥后,一邊卷出該聚酰亞胺層疊體,一邊在聚酰亞胺基板膜上連續地形成功能層為宜。另外,也可一邊卷出所卷繞的聚酰亞胺層疊體,一邊以既定的長度切成片狀,并針對每一片狀的聚酰亞胺層疊體,在聚酰亞胺基板膜上形成功能層。
在聚酰亞胺基板膜上形成功能層后,分離聚酰亞胺層疊體的載體膜,從而獲得具備功能層的聚酰亞胺基板膜。此處,作為分離載體膜的方法,并無特別限制,可使用眾所周知的方法。此時,例如也可通過用以形成剝離起點部的鉗子等捏起點工具或吸引板、緊靠剝離起點部形成后的剝離部的空氣吹附等機械手段來剝離載體膜。例如,利用鉗子將載體膜的端部捏住而剝離載體膜,并以該剝離部分為起點,使用其他工具(鉗子、棒、刀片、片等)來使具備功能層的聚酰亞胺基板膜完全分離。或者,也可使用針狀、鉤爪狀、昆蟲足狀的工具來代替所述鉗子,在載體膜-帶功能層的聚酰亞胺基板膜的界面插入這些工具來剝離載體膜的端部,或者利用吸引板吸引帶功能層的聚酰亞胺基板膜而剝離載體膜。就可與剝離同時且穩定地把持.搬送帶功能層的聚酰亞胺基板膜的方面而言,如此使用吸引板的方法可稱為優選的方法。該吸引板可為平面狀,也可形成如半圓等那樣的曲面形狀。進而,也可在利用如上所述的任一種方法剝離載體膜的端部后,利用吸引板或吹附壓縮空氣來剝離載體膜。
此處,以使用本發明的長聚酰亞胺層疊體制造觸摸屏的情況為例進行說明。該例中使用如圖4所示的RTR方式的連續制造裝置,該連續制造裝置具備:用以將卷繞成輥狀的長聚酰亞胺層疊體8卷出的卷出輥(卷出部)13、搬送輥(引導輥)14、工藝處理部15、及卷繞輥(卷繞部)17。關于從卷出輥13所卷出的聚酰亞胺層疊體8,經過用以防止褶皺或卷繞偏移的搬送輥14,在工藝處理部15中,在聚酰亞胺層疊體的聚酰亞胺基板膜側的表面以100℃~400℃蒸鍍ITO作為功能層,從而在聚酰亞胺層疊體上形成功能層(ITO)。其后,經過搬送輥14,利用卷繞輥17將帶功能層的聚酰亞胺層疊體16卷繞成輥狀。
也可在聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯等的樹脂膜支撐體上設置ITO來代替通過工藝處理部15蒸鍍ITO,并使該ITO面密接于聚酰亞胺層疊體中的聚酰亞胺基板膜的表面,其后,剝離樹脂膜支撐體,從而在聚酰亞胺層疊體上形成ITO。
其次,一邊卷出卷繞成輥狀的帶功能層的聚酰亞胺層疊體16,一邊以既定的長度切成片狀。片的大小可根據所制造的觸摸屏的大小來任意決定。通過蝕刻來將所切成的片狀的帶功能層的聚酰亞胺層疊體中的ITO加工成作為觸摸屏使用的電路的形狀。蝕刻可使用眾所周知的方法。例如,在ITO的表面層疊液狀或膜狀的光致抗蝕劑(可為負型也可為正型)。在為液狀的光致抗蝕劑的情況下,也可在層疊后通過進行熱處理而使溶劑揮發并干燥。而且,在光致抗蝕劑上層疊經圖案化成電路狀的眾所周知的光掩模,利用眾所周知的曝光機進行曝光,并利用眾所周知的顯影液進行顯影。顯影液可根據所使用的光致抗蝕劑而從堿性水溶液、有機溶劑等中適當選擇。通過顯影而在ITO的表面殘留與作為觸摸屏使用的電路的形狀吻合的光致抗蝕劑。然后,使其接觸蝕刻液而去除未層疊光致抗蝕劑的部分的ITO。蝕刻液可使用眾所周知的蝕刻液,例如可列舉氯化鐵系或氯化銅系的蝕刻液。然后,將所殘存的光致抗蝕劑剝離并進行水洗。進而,使用鉗子等剝離載體膜,從而獲得作為觸摸屏使用的帶ITO的聚酰亞胺基板膜。
另外,也可在如圖4所示的連續制造裝置的工藝處理部15中,在聚酰亞胺層疊體上形成ITO后,通過蝕刻而加工成作為觸摸屏使用的電路的形狀,然后利用卷繞輥17卷繞帶功能層的聚酰亞胺層疊體,其后,與如上所述同樣地,根據所制造的觸摸屏的大小而以任意的大小切成片狀,進而剝離載體膜,從而獲得作為觸摸屏使用的帶ITO的聚酰亞胺基板膜。
另外,作為使用本發明的長聚酰亞胺層疊體制造觸摸屏的另一形態,也可使用眾所周知的紫外光硬化型粘合劑層疊銀或銅的納米線(以下稱為“納米線”)來代替ITO,而形成功能層。在該情況下,在所述RTR方式的連續制造裝置的工藝處理部15中,在聚酰亞胺層疊體的聚酰亞胺基板膜側的表面涂布紫外硬化型樹脂,并加以干燥而將納米線層疊成電路的形狀。在進行層疊時,也可在電路的形狀中設置槽,并在該槽內設置納米線。然后,照射紫外光而使紫外光硬化型粘合劑硬化,將納米線粘合于聚酰亞胺層疊體,并利用卷繞輥17將帶功能層的聚酰亞胺層疊體16卷繞成輥狀。繼而,一邊卷出該帶功能層的聚酰亞胺層疊體16,一邊與之前的制造例的情況同樣地以任意的長度切成片狀,并剝離載體膜,從而獲得作為觸摸屏所使用的帶納米線的聚酰亞胺基板膜。此時,也可利用研磨等將納米線的端面處理得平滑。
另外,在本發明中,也可針對長聚酰亞胺層疊體,預先根據所制造的觸摸屏等柔性元件的大小而切成片狀,在該片狀的聚酰亞胺層疊體上形成ITO后,通過蝕刻而加工成作為觸摸屏使用的電路的形狀,進而剝離載體膜,從而獲得作為觸摸屏等使用的帶ITO的聚酰亞胺基板膜。
另一方面,當以使用本發明的長聚酰亞胺層疊體制造覆蓋膜的情況為例進行說明時,為以下所述。與制造觸摸屏的情況同樣地使用如圖4所示的RTR方式的連續制造裝置,從卷出輥13卷出的聚酰亞胺層疊體8,經過搬送輥14,在工藝處理部15中,在聚酰亞胺層疊體的聚酰亞胺基板膜側的表面形成粘合層作為功能層。作為粘合層的形成方法,使用例如唇涂布機等涂敷裝置涂敷成為粘合層的原料的環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅樹脂等眾所周知的樹脂材料、或者溶劑系粘著劑、乳膠系粘著劑、熱熔膠系粘著劑、橡膠系粘著劑等眾所周知的粘著劑(感壓粘合劑),并加以干燥。然后,利用卷繞輥17將帶粘合層的聚酰亞胺層疊體卷繞成輥狀后,根據所制造的覆蓋膜的大小來以任意的大小切成片狀,并剝離載體膜,從而獲得作為覆蓋膜使用的帶粘合層的聚酰亞胺基板膜。再者,在使用所述粘著劑形成所述粘合層的情況下,也可將所述粘合劑層稱為“粘著劑層”。在使用所述粘著劑層作為本發明的功能層的情況下,也可在制造所述觸摸屏的情形時,在聚酰亞胺層疊體上形成ITO后,進而在其上層疊覆蓋層時,用以使所述覆蓋層粘合。
本發明中,在獲得如該具備粘合層的聚酰亞胺基板膜那樣的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的過程中,也可在如上所述的RTR方式的連續制造裝置中,另行設置用以卷繞載體膜的卷繞輥來卷繞長的帶功能層的聚酰亞胺基板膜。即,在工藝處理部中,在聚酰亞胺層疊體上形成功能層后,在該RTR方式的連續制造裝置內剝離載體膜,利用載體膜用的卷繞輥(附圖外)進行卷繞,另外,利用卷繞輥17卷繞帶功能層的聚酰亞胺基板膜。所卷繞的帶功能層的聚酰亞胺基板膜也可視需要根據柔性元件的大小來切成片狀而加以使用。
進而,在使用本發明的長聚酰亞胺層疊體制造有機EL顯示器那樣的情況下,例如,預先根據所制造的有機EL顯示器的大小將聚酰亞胺層疊體切成片狀,在該片狀的聚酰亞胺層疊體的載體膜側的面層疊玻璃片。然后,在聚酰亞胺基板膜側的面依次形成TFT、電極層、發光層、電極層作為功能層,利用玻璃基板或多層薄膜等將這些功能層氣密式密封,并剝離玻璃片及載體膜,從而獲得可作為有機EL顯示器使用的帶功能層的聚酰亞胺基板膜。順便一提,形成TFT時的形成溫度為300℃~500℃。
另外,在使用本發明中的長聚酰亞胺層疊體制造液晶顯示裝置的情況下,也可將以乙烯酯樹脂、酚樹脂、丙烯酸樹脂等為基底樹脂的眾所周知的彩色濾光片用抗蝕劑墨水以彩色濾光片抗蝕劑層的形式搭載。
另外,在使用本發明的長聚酰亞胺層疊體制造所述各種柔性元件的情況下,為了提高各特性,也可搭載以下的功能層。即,為了提高聚酰亞胺基板膜的耐摩擦性,也可將三聚氰胺樹脂、氨基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、硅樹脂、硅烷化合物、金屬氧化物等眾所周知的化合物以硬涂層的形式搭載。另外,為了抑制氧或水蒸氣透過聚酰亞胺基板膜,也可搭載氧化鋁、二氧化硅等眾所周知的阻氣層。另外,為了控制聚酰亞胺基板膜的光學特性、尺寸穩定性等,也可將環狀烯烴樹脂、酯樹脂等眾所周知的透明樹脂以透明樹脂層的形式搭載。
另外,除了所述的各功能層以外,為了柔性元件間、柔性元件-輸出裝置間或柔性元件-輸入裝置間的電子信號的授受等,也可將銅、銀、金、鈦、鎢、ITO等眾所周知的配線材料以配線層的形式搭載。
如上文所述所說明那樣,由本發明所獲得的帶功能層的聚酰亞胺基板膜的平滑性優異且異物的混入少。而且,由于厚度薄且透光性也優異,故而除了例如在以有機EL等柔性顯示器為首的觸摸屏、電子紙、太陽電池等各種柔性元件以外,進而在獲得蒸鍍掩模、扇出型晶圓級封裝(Fan out Wafer Level Package,FOWLP)用基板等方面極其適宜。
[實施例]
以下,基于實施例及比較例,對本發明進行具體說明,但本發明并不限制于這些內容。
<1.各種物性測定及性能試驗方法>
[剝離強度的測定]
關于搬送體-載體膜間的剝離強度、及載體膜-聚酰亞胺基板膜間的剝離強度,將這些層疊體加工成寬為1mm~10mm、長度為10mm~25mm的長條狀,并使用東洋精機股份有限公司制造的拉伸試驗機(斯特勞格拉夫(STROGRAPH)-M1)將載體膜沿180°方向剝掉,從而測定剝離強度。再者,將剝離強度牢固且剝離困難的設為“無法剝離”。
[透過率]
將聚酰胺基板膜切成5cm見方,使用日本電色工業制造的霧度計(HAZE METER)NDH-5000對其進行全光線透過率的測定。
[表面粗糙度Ra]
關于搬送體、載體膜、及聚酰亞胺基板膜的表面粗糙度Ra,分別切成3Gm見方,使用布魯克(Bruker)AXS制造的AFM對其進行表面粗糙度Ra(JIS B0601:2013)的測定。
[CTE]
關于搬送體、載體膜、及聚酰亞胺基板膜的CTE,分別切成3mm×15mm見方,并利用精工儀器(Seiko Instrument)制造的熱機械分析(thermomechanical analysis,簡稱:TMA)裝置,對其一邊施加5.0g的負載,一邊以一定的升溫速度(10℃/min)在30℃~260℃的溫度范圍內進行拉伸試驗,根據聚酰亞胺膜相對于溫度的伸長量來測定CTE(×10-6/K)。
<2.聚酰胺酸(聚酰亞胺前體)溶液的合成>
以下示出在以下的合成例或實施例及比較例中所使用的聚酰胺酸(聚酰亞胺前體)溶液的合成中所用的原料、芳香族二氨基化合物、芳香族四羧酸的酸酐及溶劑。
[芳香族二氨基化合物]
·4,4′-二氨基-2,2′-雙(三氟甲基)聯苯(TFMB)
·4,4′-二氨基二苯基醚(4,4′-DAPE)
[芳香族四羧酸的酸酐]
·均苯四甲酸二酐(PMDA)
·2,2-雙(3,4-脫水二羧基苯基)六氟丙烷(6FDA)
[溶劑]
·N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)
(合成例1)
在氮氣流下,一邊在300ml的可分離式燒瓶中對TFMB(9.4g)進行攪拌一邊添加至溶劑DMAc 127.5g中并進行加溫,在50℃下加以溶解。繼而,添加6FDA(13.09g)。其后,將溶液在室溫下持續攪拌3小時而進行聚合反應,從而獲得200g的淡白色的粘稠的聚酰胺酸A清漆。再者,通過在后述的加熱條件下對該聚酰胺酸A清漆進行硬化,可獲得聚酰亞胺樹脂A(CTE:70ppm/K)。
(合成例2)
在氮氣流下,一邊在300ml的可分離式燒瓶中對4,4′-DAPE(10.753g)進行攪拌一邊添加至溶劑DMAc 170g中并進行加溫,在50℃下加以溶解。繼而,添加PMDA(11.747g)。其后,將溶液在室溫下持續攪拌3小時而進行聚合反應,從而獲得200g的淡白色的粘稠的聚酰胺酸B清漆。再者,通過在后述的加熱條件下對該聚酰胺酸B清漆進行硬化,可獲得聚酰亞胺樹脂B(CTE:69ppm/K)。
<3.利用涂敷的PI層的形成>
以下示出在以下的實施例及比較例中所使用的各材料。
·長基材(搬送體)
聚酰亞胺膜(宇部興產股份有限公司制造尤皮萊克斯(UPILEX)S)、厚度為0.75mm、CTE:18ppm/K。
聚酰亞胺膜(東麗杜邦股份有限公司制造卡普頓(Kapton)300H)、厚度為75μm、CTE:27ppm/K。
(實施例1)
將卷繞成輥狀的清潔的所述尤皮萊克斯(UPILEX)S(寬508mm×長度1100m×厚度0.75mm)設為長基材2,利用如圖1所示的包括卷出部1、唇涂布機(圖式外)、具備連續干燥爐及連續爐的熱處理裝置(第1熱處理裝置5、第2熱處理裝置7)、以及搬送體用及聚酰亞胺層疊體用的卷繞部9、卷繞部10的輥對輥方式的涂敷干燥硬化裝置,一邊以8m/min的速度卷出,一邊以膜厚成為500μm的方式涂敷從莫諾泵4所涂布的聚酰胺酸B清漆。使其通過包括多個爐的連續干燥爐(第1熱處理裝置5)而在90℃下干燥2分鐘、在130℃下干燥1分鐘,進而通過包括多個爐的溫度從樣品入口側的爐到出口側的爐階段性地變高的連續爐(第1熱處理裝置5),從130℃階段性地直至400℃為止,階段性地加熱合計20分鐘而形成聚酰亞胺(聚酰亞胺硬化層)B。
其次,從莫諾泵6涂布聚酰胺酸A清漆,而在聚酰亞胺B上以膜厚成為150μm的方式涂敷聚酰胺酸A清漆,并通過包括多個爐的連續干燥爐(第2熱處理裝置7)而在90℃下干燥2分鐘、在130℃下干燥1分鐘,進而通過包括多個爐的溫度從樣品入口側的爐到出口側的爐階段性地變高的連續爐(第2熱處理裝置7),從130℃階段性地直至400℃為止,階段性地加熱合計10分鐘而形成聚酰亞胺(聚酰亞胺硬化層)A。而且,一邊剝掉作為長基材2的尤皮萊克斯(UPILEX)S,一邊利用卷繞部10卷繞聚酰亞胺B與聚酰亞胺A的層疊體8,從而獲得實施例1的輥狀的聚酰亞胺層疊體。
關于所獲得的聚酰亞胺層疊體8的各層的厚度,聚酰亞胺B為50μm,聚酰亞胺A為15μm。另外,尤皮萊克斯(UPILEX)S(長基材)-聚酰亞胺B之間的剝離強度為0.12N/m,聚酰亞胺B-聚酰亞胺A之間的剝離強度為0.10N/m,且任一個均可容易地剝掉。另一方面,各自的界面中的剝掉后的聚酰亞胺A的表面粗糙度Ra為1.0nm,聚酰亞胺B的表面粗糙度Ra為1.0nm,尤皮萊克斯(UPILEX)S的表面粗糙度Ra為1.15nm。進而,聚酰亞胺A的透光率為91%。
其次,關于如上所述所獲得的輥狀的聚酰亞胺層疊體8,使用如圖4所示的具備卷出部13、搬送輥14、工藝處理部15、及卷繞部17的輥對輥方式的連續制造裝置,以如下所述的方式形成功能層。即,以5m/min的速度搬送聚酰亞胺層疊體8,一邊以成為聚酰亞胺基板膜的聚酰亞胺A面為上的方式沿長邊方向卷出,一邊經由搬送輥14而導入至設置于真空腔室內的工藝處理部15,在工藝處理部15中通過濺鍍法在聚酰亞胺A面進行連續處理而成膜厚度為50nm的ITO。然后,利用卷繞部17將具備ITO的帶功能層的聚酰亞胺層疊體16卷繞成輥狀。
關于如上所述所獲得的帶功能層的聚酰亞胺層疊體16,一邊將其卷出一邊切成370mm×450mm的片狀,并對所制膜而成的ITO進行XY的透明電路加工。此時,Y電路與X電路的交點未形成電路。
繼而,在Y電路與X電路的交點涂布外涂層而在250℃下進行熱處理,使外涂層硬化,并使用銀膏跨越該外涂層進行電橋加工而完成XY電路,進而,在ITO制膜側的整個面再次涂布外涂層,在270℃下進行退火處理,并進行該外涂層的硬化與ITO的結晶化。
繼而,在經再次涂布的外涂層的表面貼附光學透明膠帶((Optically ClearAdhesive Tape,簡稱:OCA)、3M公司制造8146-2),進而在其上貼附蓋玻璃。其后,機械剝離作為載體膜的聚酰亞胺B,從而完成了具有柔性的觸摸屏基板。
(比較例1)
通過圖1所示的輥對輥方式的涂敷干燥硬化裝置,一邊以8m/min的速度卷出卷繞成輥狀的清潔的所述卡普頓(Kapton)300H(寬520mm×長度1100m×厚度75μm、表面粗糙度Ra=4.0nm),一邊從莫諾泵4涂布聚酰胺酸A清漆而以膜厚成為150μm的方式進行涂敷,并通過包括多個爐的連續干燥爐而在90℃下干燥2分鐘、在130℃下干燥1分鐘,進而通過包括多個爐的溫度從樣品入口側的爐到出口側的爐階段性地變高的連續爐,從130℃階段性地直至400℃為止,階段性地加熱合計10分鐘而形成厚度為15μm的聚酰亞胺A。然后,卷繞卡普頓(Kapton)300H與聚酰亞胺A的層疊體,從而獲得比較例1的輥狀的聚酰亞胺層疊體。
此處,所獲得的輥狀的聚酰亞胺層疊體由于未能從卡普頓(Kapton)300H剝掉聚酰亞胺A,故而并未實施功能層的形成。再者,聚酰亞胺A的露出的面的表面粗糙度Ra為1.0nm。