JP2008529102A - 液晶ディスプレイに用いられる低表面エネルギー高分子材料 - Google Patents

液晶ディスプレイに用いられる低表面エネルギー高分子材料 Download PDF

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Abstract

一般的に、本出願で開示する対象材料は、高分子材料による１又は２層以上の膜を含む液晶ディスプレイに関する。より具体的には、この高分子材料は、成型により作られる低表面エネルギー高分子材料である。
【選択図】 なし

Description

この発明は、一般的に、１又は２層以上の高分子材料を含む液晶ディスプレイ（表示装置）に関し、より詳細には、該高分子材料は、鋳型から作り出される低表面エネルギー高分子材料である。
本出願は、２００５年２月３日出願の合衆国特許仮出願番号６０／６４９，４９４及び、２００５年２月３日出願の仮出願番号６０／６４９，４９５に基づき、これらの優先権を主張するものであり、当該各々の出願内容は引用され本明細書に組み込まれる。
本出願で開示された対象は、海軍研究所第Ｎ０００１４０２１０１８５及び契約番号ＣＨＥ−９８７６６７４による全米科学財団のＳＴＣプログラムからの合衆国政府支援により行われた。合衆国政府は本出願で開示された研究対象における特定の権利を有する。
なお、本明細書に参照した全ての資料は、参照文献に引用された全ての参照文献を含め、本明細書において全て公表したように、参考文献により引用した。
略語
本明細書において下記の略語を用いる。
ＡＣ＝交流電流； Ａｒ＝アルゴン； ℃＝摂氏温度； ｃｍ＝センチメートル； ８−ＣＮＶＥ＝ペルフルオロ（８―シアノ−５−メチル−３，６−ジオキサ−１−オクテン）； ＣＳＭ＝架橋点モノマー； ＣＴＦＥ＝クロロトリフルオロエチレン； ｇ＝グラム； ｈ＝時間； １−ＨＰＦＰ＝１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン； ２−ＨＰＦＰ＝１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロペン； ＨＦＰ＝ヘキサフルオロプロピレン； ＨＭＤＳ＝ヘキサメチルジシラザン； ＩＬ＝インプリントリソグラフィー； ＩＰＤＩ＝イソホロンジイソシアネート； ＭＣＰ＝ミクロコンタクトプリンティング； Ｍｅ＝メチル基； ＭＥＡ＝膜／電極接合体； ＭＥＭＳ＝ミクロ電子機械システム； ＭｅＯＨ＝メタノール； ＭＩＭＩＣ＝毛細管中のミクロ成型； ｍｌ＝ミリリットル； ｍｍ＝メリメートル； ｍｍｏｌ＝ミリモル； Ｍｎ＝数平均分子量； ｍ．ｐ．＝融点； ｍＷ＝ミリワット； ＮＣＭ＝ナノ接触成形； ＮＩＬ＝ナノインプリントリソグラフィー； ｎｍ＝ナノメートル； Ｐｄ＝パラジウム； ＰＡＶＥ＝ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテル； ＰＤＭＳ＝ポリ（ジメチルシロキサン）； ＰＥＭ＝プロトン交換膜； ＰＦＰＥ＝ペルフルオロポリエーテル； ＰＭＶＥ＝ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル； ＰＰＶＥ＝ペルフルオロ（プロピルビニル）エーテル； ＰＳＥＰＶＥ＝ペルフルオロ２−（２−フルオロスルホニルエトキシ）プロピルビニルエーテル； ＰＴＦＥ＝ポリテトラフルオロエチレン； ＳＡＭＩＭ＝溶媒を助剤としたミクロ成形； ＳＥＭ＝走査顕微鏡； Ｓｉ＝シリコン； ＴＦＥ＝テトラフルオロエチレン； μｍ＝マイクロメートル； ＵＶ＝紫外線； Ｗ＝ワット； ＺＤＯＬ＝ポリ（テトラフルオロエチレンオキシド−コ−ジフルオロメチレンオキシド）α、ωジオール
液晶ディスプレイ（"ＬＣＤ"）において、液晶は、典型的には、２枚の両表面を導電層（又は導電膜）及び、配向層（又は配向膜）で塗布したガラス板に挟まれている。ディスプレイの他の付加的な構成物としては、偏光板、アナライザー及びカラーフィルターの様な様々な光学層及びバックライトが挙げられる。高品質のＬＣＤ作動には、液晶の顕微鏡スケールでの安定で均一な配向を得ることが欠かせない。液晶配向は電子光学スイッチングモード及び表示の速度を決定し、また配向がよいと、液晶ディレクター（対称軸）方向の不一致によって引き起こされ、表示されたイメージの悪化をひきおこす、液晶ランダムマルチドメインの形成を阻止できる。配向層は液晶上で適切な配向性を起こさせる。この配列効果は、通常配向層を合成又は天然の布により機械的に擦ること（ラビング）により行われるが、これは原始的な技術であり、埃を発生し、ディスプレイ上の電子部品に不可逆的な静電的損傷をしばしば与える。従って、非接触的な配向技術が要求されている。
ＬＣＤの基本単位は、明又は暗状態で作動しうる、液晶（ＬＣ）画素（ピクセル）である。
典型的な画素は、１個の光源、互いに９０°ずらした２個の偏光板、互いに９０°ずらした配向層で塗布された矢張り２個の導電及び透明基板及びＬＣ層（又はＬＣ膜）から構成される。明状態では、配向層はＬＣ分子の配向性を決める。平面偏光は、光が第１の偏光板を通過すると作られる。この光平面はＬＣディレクターの角度の関数として回転し、従って、第二の偏光板（アナライザーと呼ばれる）を通過できて、画素の他の側面から放光する。暗状態では、電場が画素を横切って付加され、ＬＣ分子は基板に垂直に配向する。平面偏光は、分子の光軸に平行なＬＣ層を通過し、回転せず、アナライザーを通過できず、放光されない。明及び暗状態は、電場を利用してＬＣディレクターを再配列することについて、それぞれ、オフ及びオン状態とも呼ばれる。
多くの有機及び無機材料が、侵漬塗法、スパッタリング及び回転塗布のような成膜方法によって、配向層に用いられてきた。既に述べたように、これらの配向層の幾つかは、単一方向の配向をもたらすために、機械的なラビングのような更なる加工を必要とする。他の方法は自発的に配向をもたらす。
液晶材料を透過偏光顕微鏡により分析すると、観察された光学的繊維構造は材料の分子的組織性ばかりではなく、基板に対する材料の配向に依存している。液晶の配向には２種類の様式がある。平面配向は、ＬＣディレクターが基板に対して平行に配向した場合に生じ、サンプルの４５°回転ごとに明及び暗状態が交互に表れることにより確認できる。ホメオトロピック配向は、ディレクターの配向が基板に対し垂直の場合である。ホメオトロピック配向の場合、分子は平均的には分子の長軸方向に配列するが、より重要なことは、分子の光学軸は基板に対し垂直に配向する。従って、偏光がサンプルを通って伝搬する場合、光は光学軸を通って進み、１個のみの屈折率の媒体を通り、従って、偏光状態に変化はない。偏光板に対して９０°回転した偏光板（アナライザー）では光は観測できない。
従って、ホメオトロピック配向を確認するには、光経路にベルトランド(Bertrand)レンズを挿入する必要があり、これにより回折像又はコノスコープ像の観測が可能となる、対物レンズ後焦点面を見ることができる。
ポリイミド配向層は、現在の液晶ディスプレイの標準である。この材料は幾つかの利点を持ち、層（膜）の調整が簡単であること（即ち、ポリイミドは室温で液体であり、回転塗布により薄膜フィルムとして容易に被覆物となる）、化学物質及び熱に対し耐性があること、ガラス及びオキシド基板に対する接着性がよいことなどが挙げられる、また化学構造の修飾が可能であり、従って配向性を変えることができる。
通常、ＬＣとの界面は足場効果を持ち、ＬＣディレクターの平面（接線方向）又はホメオトロピック（垂直方向）配向をもたらすので、固体基板の修飾は、配向性を決める１つの要因である。この様な修飾は、導電層（通常酸化スズインジウム又はＩＴＯ塗布ガラス）を有する基板上で行われるが、この導電層は、ディレクターの電場依存的再配列を行い、これは次には透過光強度の変化をもたらす。現在のところ、好ましい修飾技術はむしろ単純である：導電性基板をポリイミド膜で塗布し、熱硬化後、機械的なラビングが行われる。単一方向性ラビングによる配向機構は、ポリイミド基板のラビングによる物理的な溝及び、おそらくは、露出されたポリイミド官能基とＬＣとの分子相互作用に起因するであろう。しかしながら、ＬＣ配向の詳細は良く理解されてない。
ポリイミドフィルムは合成又は天然の布により機械的にラビングされるので、マイクロ領域及びナノ領域の溝が表面に刻み込まれる。ディレクターを溝に対して並行又は垂直に配向させるに要する弾性エネルギー損失が、好ましい配向方向を決定する。ＬＣがラビング方向に対して平行な平面配列をもつことは、溝に対して平行にディレクターを配向させるに要するエネルギー損失がずっと低いことで説明できる。好ましい配向方向を決める付加的な因子としては、露出したポリイミド官能基とＬＣとの相互作用があり得る。
高分子の分子鎖の配列は、局部的な加熱及び自発性な剪断力により、ラビング過程において変化する（ラビング方向に対し伸長又は揃えられる）可能性がある。従って、これらの方向付けられたポリイミド鎖の露出した官能基は、自由にＬＣと相互作用し、ラビング方向に平行な平面配向を促進する。
発明が解決しようとする課題と課題を解決するための手段
一実施態様において、本出願において開示された対象材料は、１層膜の低表面エネルギー高分子材料を含む液晶ディスプレイを網羅するものである。例示的実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は、少なくとも１層膜を含む。他の例示的実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は２又は３層以上の膜を含む。他の例示的実施態様において、これらの層は配向層である。
幾つかの実施態様に依れば、低表面エネルギー高分子材料は、約３０ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを有し、他の実施態様において、表面エネルギーは、約７ｍＮ／ｍと約２０ｍＮ／ｍの間である。幾つかの実施態様に依れば、低表面エネルギー高分子材料は、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ），フルオレインベースのフルオロエラストマー、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ），ポリ（テトラメチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（オクセタン）、ポリイソプレン、ポリブタジエン又はこれらの混合物である。
幾つかの実施態様において、液晶ディスプレイは、更に第２配向層を含み、第２配向層は第１配向層と連結する可能性がある。幾つかの実施態様において、液晶ディスプレイは第１配向層と第２配向層の間に分散した液晶の可能性がある。
幾つかの実施態様に依れば、第１配向層は第２配向層から１００μｍ以下離れた間隔に置かれている。他の実施態様において、第１配向層は、第２配向層から約２０μｍと約８０μｍの離れた間隔に置かれている。更に他の実施態様において、第１配向層は第２配向層から約４０μｍ離れた間隔に置かれている。
幾つかの実施態様に依れば、第１配向層と第２配向層は、互いにある角度ずらして置かれており、他の実施態様において、第１配向層と第２配向層は、互いに約９０°ずれている。
他の実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は、パターンのある表面をもつ。ある場合は、パターンのある表面には、溝があり、溝幅は約０．１μｍと約２μｍでも可能であり、他の場合は、約０．３μｍと約０．７μｍで可能であり、また他の場合、溝の長さは、約２ｍ以下で可能である。幾つかの実施態様において、溝の長さは約２ｃｍ以下である。幾つかの実施態様において、溝幅は、ピクセル幅（サブピクセルパターン）以下である。
幾つかの実施態様において、パターンのある表面には規則的グリッドパターンがある。幾つかの実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は、多数の貫通孔で特徴づけられ、貫通孔の平均直径は、約１０μｍ以下であり、又は約２０ｎｍと約１０μｍの間であり、又は約０．１μｍと約７μｍの間である。
幾つかの実施態様において、液晶ディスプレイには、第２配向層があり、第１と第２配向層の表面にパターンがある。幾つかの実施態様において、第１配向層のパターンは第２配向層のパターンとは異なる。幾つかの実施態様において、配向層は、ラングミュア−ブロジェット（Langmuir-Blodgett）フィルムとして作られ、フッ素化した高分子からなる多層の薄フィルムを含む。
幾つかの実施態様によると、液晶ディスプレイには、１ｍｍあたり約１０００個と約４０００個の間の数の溝のあるパターン表面がある。他の実施態様において、パターン表面には、１ｍｍあたり約１２００個と約３６００個の間の溝の数がある。更に他の実施態様において、パターンある表面には１ｍｍあたり１２００個の溝がある。更に、他の実施態様において、パターン表面には、１ｍｍあたり約３６００個以下の数の溝がある。
幾つかの実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は光硬化剤を含む。他の実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は更に、熱硬化剤を含む。
更に他の実施態様において、低表面エネルギー高分子材料は、更に光硬化可能かつ熱硬化可能な試薬を含む。
幾つかの実施態様によると、液晶ディスプレイは、ミクロ相分離構造、コポリマー及びブロックコポリマーを含む。
代わりうる実施態様において、液晶ディスプレイは、低表面エネルギー高分子材料の処理された膜を含む。幾つかの実施態様において、低表面エネルギー高分子材料からできた膜の処理は、導電体、金属ナノ粒子、金属酸化物、導電性ポリマー、トルエン及び水から選択される。
本出願で開示された対象材料の幾つかの実施態様によると、ディスプレイスクリーンは、低表面エネルギー高分子配向層を含み、ディスプレイスクリーンは、柔軟性に富む。他の実施態様において、ディスプレイスクリーンは、低表面エネルギー高分子配向層を含み、ディスプレイスクリーンの液晶は、低表面エネルギー高分子配向層上で、自発的に配向を行う。
他の実施態様によると、液晶ディスプレイは、第１配向層と第２配向層の間に分散された低分子量液晶を含む。幾つかの実施態様において、低分子量液晶の分子量は、約１００と２０００の間である。
幾つかの実施態様において、配向層の厚さは、約１０００ｎｍ以下である。他の実施態様において、配向層の厚さは、約１０オングストロームと、約１０００オングストロームの間である。更に他の実施態様において、配向層の厚みは、約５オングストロームと約２００オングストロームの間である。
他の実施態様において、液晶の配向は、付加電圧と共に変化する。
幾つかの実施態様において、ディスプレイスクリーンの配向層作成法は、パターンのある鋳型を提供すること、液体状の硬化剤を含む低表面エネルギー高分子材料をパターンのある鋳型への注入すること、、硬化剤の活性化による液体低表面エネルギー高分子材料の硬化及びパターンのある鋳型から硬化した低表面エネルギー高分子材料を取り外すことを含むが、但しここで、パターンのある鋳型のレプリカが、硬化した低表面エネルギー高分子材料の表面にエンボスされる。
幾つかの実施態様において、硬化剤は、例えば、光硬化剤、熱硬化剤、光硬化及び熱硬化剤、これらのコンビネーション等であり得る。他の実施態様において、この方法により、更に、低分子量液晶を硬化した低表面エネルギー高分子材料のエンボスされたパターンとコミュニケートさせる。
幾つかの実施態様において、ピクセルには低表面エネルギー高分子材料の膜があり、この膜表面には、表面上に形成された成形パターンがある。幾つかの実施態様において、硬化剤は、例えば、光硬化剤、熱硬化剤、光硬化及び熱硬化剤、これらのコンビネーション等の可能性がある。幾つかの実施態様において、低表面エネルギー高分子材料としては、ペルフルオロエーテル（ＰＦＰＥ）があり、低表面エネルギー高分子材料のエンボスされたパターンとコミュニケートする低分子料液晶があり得る。
幾つかの実施態様において、ピクセルは、配向層の表面にエンボスされた溝を含む。幾つかの実施態様によると、溝幅は、約０．１μｍと約２μｍの間であり得る。他の実施態様において、溝幅は、約０．３μｍと約０．７μｍの間であり得る。他の実施態様において、溝の長さは、約２ｍ以下であり得る。他の実施態様において、溝の長さは、約２ｃｍ以下であり得る。更に他の実施態様において、成形パターンには、規則的パターンがあり、幾つかの実施態様において、成形パターンは複数の貫通孔を規定する。更に他の実施態様において、貫通孔の平均直径は、約２０μｍ以下である。更に他の実施態様において、エンボスされたパターンには、１ｍｍあたり約１０００個と約４０００個の間の数の溝がある。また、幾つかの実施態様において、エンボスされたパターンには、１ｍｍあたり約１２００個と約３６００個の間の溝がある。
他の実施態様によると、膜の厚さは、約１０オングストロームと約１０００オングストロームの間である。他の実施態様において、膜の厚さは、約５オングストロームと約２００オングストロームの間である。
以下、本出願で開示された対象物質について、添付した図面及び、代表的実施態様が示されている、実施例を参照して、より具体的に述べる。しかしながら、本出願で開示した対象物質は、異なる形で実施可能であり、ここで示された実施態様に制限づけられると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施態様は、開示が十分で、完全であるように提供されたものであり、同業に対しては十分実施態様の有効範囲を伝えているであろう。
特に、異なって定義しなければ、本明細書で用いた全ての技術的及び科学的用語は、本出願で述べる対象物質にかかわる、通常の当業者が一般的に理解されている意味と同じである。
全ての出版物、特許出願、特許及びここで述べた他の参照文献は、全て取り込まれている。
明細書及び請求の範囲を通して、与えられた化学式又は名前は、全ての光学的及び立体異性体及びこれらの異性体及び混合物が含まれるラセミ混合体を包含する。
１．定義
本明細書において、"パターン"という用語は、チャンネル、孔、穴、溝、織り目、ミクロチャンネル、ナノチャンネル等を意味し、幾つかの実施態様において、パターン化構造は所定の位置の横断及び／又は重複でありことが可能である。一つのパターンには、１又は２以上のミクロ又はナノスケールの液体貯蔵所、ミクロ又はナノスケールの反応器、ミクロ又はナノスケールの混合容器、ミクロ又はナノスケールの分離領域、表面の織り目、ミクロ及び／又はナノ凹部及び／又は***突出部を有する表面のパターンが挙げられる。これらの表面パターンは、規則的又は不規則的であり得る。
本明細書において、"交差"という用語は、ある点で接触すること、ある点で接触しそして通過する又は横切ること、又は、ある点で接触して重なることを意味する。具体的には、本明細書において、"交差"という用語は、パターンを有する２個の構造がある点で接触する、ある点で接触して通過する又は横切る、又はある点で接触して他と重なる等の実施態様を記載する。従って、幾つかの実施態様において、２個のパターンは交差可能であり、即ちある点で接触する、又はある点で接触して互いに横切る、そして互いに流動的なやりとりをする。幾つかの実施態様において、２個又は３個以上のパターンが交差可能であり、即ちある点で接触して互いに重なる、そして、流動的なやりとりは行わない、例えば、流動チャンネルとコントロールチャンネルが交差する場合である。
本明細書において、"コミュニケート"（例えば、第１の構成成分が第２の構成成分と"コミュニケート"する、又は"コミュニケートしている状態"である）及びその文法上の変形物は、２個又はそれ以上の構成成分又は要素の間の、構造的、機能的、機械的、電気的、光学的、又は流体的関係、又はそれ等全ての組合せを示すために使われる。従って、ある構成成分が第２の構成成分とコミュニケートすると言われる事実は、他の構成成分がその間に存在する；及び／又は第１及び第２の構成成分と作動的に結合している、又は連動していると言う可能性を除外することを意図しない。
本明細書において、"モノリシック"という用語は、ある構造体が、単一で一様な構造を有する、又は、単一で一様な構造として働くことを表わす。
本明細書において、"非生物学的有機材料"という用語は、有機材料を表し、即ち、生物学的材料ではなく、共有結合した炭素―炭素結合を有する化合物である。本明細書において、"生物学的材料"という用語は、核酸ポリマー（例えば、ＤＮＡ，ＲＮＡ）、アミノ酸ポリマー（例えば、酵素、蛋白質など）及び小有機化合物（例えば、ステロイド、ホルモン）を含み、ここで小有機化合物は生物活性を有し、特にヒト又はペットや家畜のような商業的に重要な動物に対する生物活性であり、また小有機化合物は元々治療又は診断の目的で用いられているものである。生物学的材料は薬学及び生物工学への応用として興味を持たれる一方、多くの応用は生物学的材料以外、即ち非生物学的有機材料、で整備された化学工程を伴う。
本明細書において、"部分的硬化"という用語は、約１００％以下の重合可能基が反応する工程を表す。従って、"部分的に硬化した材料"という用語は、部分硬化工程を通った材料を表す。
本明細書において、"完全硬化"と言う用語は、約１００％の重合可能基が反応する工程を表す。従って、"完全硬化材料"は完全硬化工程を通った材料を表す。
本明細書において、"光硬化"という用語は、反応が、ＵＶ光のような化学作用を有する照射により誘発される重合可能基の反応を表す。本出願において、ＵＶ硬化は、光硬化と同義語である。
本明細書において、"熱硬化"という用語は、反応が、材料の閾値を越えた加熱により誘発される重合可能基の反応を表す。
長年にわたる特許法協定に従い、原文の"不定冠詞−ある""定冠詞−その"は、請求の範囲を含め、本出願で用いられた場合、"１又は２以上"を表す。従って、例えば、"ある配向層"へ言及した場合、複数のその様な配向層が含まれる、等々である。
ＩＩ．材料
本出願で開示した対象材料は、全体としては、低粘度液体材料をマスター鋳型に注入し、マイクロ及びナノスケールレプリカ成形のような、高分解でソフト、又はエンボスされたリソグラフィーへの応用に用いる、低粘度液体材料を硬化させパターンのある鋳型を作成して得られる、溶媒耐性の、低表面エネルギー高分子材料を含み、また用いる。幾つかの実施態様において、パターンのある鋳型は、フッ素化エラストマーをベースとした材料のような、だがそれに限られない、溶媒耐性で、エラストマーをベースとした材料から構成される。
更に、本出願で開示した対象材料は、弾力性のある型を用い高い忠実度機能を作り出すために、有機材料のナノ接触成型を記載し、使用する。従って、対象材料は、例えばソフト又はエンボスされたリソグラフィー技術、を用いて、様々な形の、支柱無しで立つ、独立のマイクロ及びナノ構造を作り出す方法を含み、使用する。
本出願で開示した対象材料で説明されるナノ構造は、幾つかの応用を持ち、ＬＣＤを含め表示のための材料；光電池；太陽電池装置；及び光電子素子を含むが、これらに制限されない幾つかの応用に用いることができる。
更に、本明細書で述べるような液晶ディスプレイスクリーンは、例えば、ＬＣＤＴＶ，自動車モニター、ＰＤＡ，プラズマＴＶ，ファインダー、プロジェクター、ゲーム、産業上の応用、携帯電話、ノートブック型ＰＣ，ｍｐ３プレーヤー、デスクトップモニター、他の携帯用装置などに用いることができる。
特定の実施態様において、本出願で開示した対象材料は、溶媒耐性の、低表面エネルギー高分子材料を説明し、使用する。幾つかの実施態様によると、低表面エネルギー高分子材料としては、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ），ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ），ポリ（テトラメチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（オキセタン）、ポリイソプレン、ポリブタジエン、フルオロオレフィンをベースとしたフルオロエラストマー等が挙げられるが、これらに制限されない。
単純化のために、溶媒耐性で、低表面エネルギー高分子材料を、本明細書ではまとめて、基材又は基礎高分子と呼ぶ。本明細書で開示した材料及び方法が、本明細書で開示された全ての材料、高分子、ウレタン、シリコン等に対して適用され、用いられることを高く評価する。単純化の目的のために、多くの記載はＰＦＰＥ材料に焦点を合わせるが、ＰＦＰＥ材料の開示に、開示を制限するものではない、また他の上記のような高分子は、本出願で開示された対象材料の方法、材料及びデバイスに同様に適用される。
代表的な溶媒耐性のエラストマー性材料としては、フッ素化したエラストマー性材料が挙げられるが、これに制限されない。本明細書では、"溶媒耐性"という用語は、よく使われる炭化水素ベースの有機溶媒、又は酸又は塩基性水溶液中で膨張もせず、溶けこまないエラストマー材料の様な材料を表す。幾つかの通常の炭化水素性有機溶媒、又は酸又は塩基性水溶液の例としては、水、イソプロピルアルコール、アセトン、Ｎ−メチルピロリジノン及びジメチルフォルムアミドなどが挙げられるが、これらに制限されない。代表的な、フッ素化したエラストマーベースの材料としては、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）ベースの材料があるが、これに制限されない。
特定の実施態様において、例えば官能性の液体ＰＦＰＥ材料のような基材は液晶ディスプレイデバイスに用いる上で望ましい特性を示す。例えば、官能性のＰＦＰＥ材料のような基材は、概して低表面エネルギーを有し、無毒性で、ＵＶ及び可視光透過性で、通気性高く；固く、耐久力があり、優れた剥離性の、膨張耐性があり、溶媒耐性があり、生体許容性があり、これらのコンビネーションなどの性質を有する、フッ素化度の高い弾性的又はガラス状の材料に、硬化して変わる。これらの材料の特性は、本明細書において後ほど記載するように、添加物、充填物、反応性のコモノマー及び官能性の試薬を賢明に選ぶことにより、広範囲に調整することができる。修飾するに望ましいこの様な特性としては、弾性率、引裂強さ、表面エネルギー、透過性、官能性、硬化モード、溶解度、靱性、硬度、弾性、膨張特性及びこれらのコンビネーションなどが挙げられるが、これらに制限されない。仕上げ材料の機械的及び／又は化学的特性を調整する方法の例としては、材料の弾性率を増加させるために架橋間の分子量を下げること、材料の弾性率を増加するために、高ガラス転移温度（Ｔｇ）の高分子を作るモノマーを添加すること、材料の表面エネルギー又は湿潤度を増加させるために材料に荷電性モノマー又は荷電性分子を加えること、これらのコンビネーション等が挙げられるが、これらに制限されない。更なる例としては、本出願で開示した対象材料に光硬化性及び／又は熱硬化性成分を加えることが挙げられる、これにより、基材は多くの硬化法で処理できる。
幾つかの実施態様によると、本出願で開示した対象材料の基材の表面エネルギーは、約３０ｍＮ／ｍ以下に作られる。他の実施態様によると、表面エネルギーは、約７ｍＮ／ｍ及び約２０ｍＮ／ｍの間である。より好ましい実施態様において、表面エネルギーは、約１０ｍＮ／ｍ及び約１５ｍＮ／ｍの間である。ＰＦＰＥのような本出願で開示した基材の非膨張的性質及び剥離容易的特性は配向層デバイスの作成を可能にする。
このような基材をデバイスに注入する例としては、パターンのある基板に液体ＰＦＰＥ前駆体材料を注入し、その後液体ＰＦＰＥ前駆体材料を硬化させ、官能性ＰＦＰＥ材料のパターンのある膜を作成することが挙げられ、この官能性のあるＰＦＰＥ前駆体材料は、液晶ディスプレイのための配向層のようなデバイス、医学的デバイス、ミクロ流体デバイス、汚損防止膜、又は塗布などの作成に使われる。
ＩＩ．Ａ．約１００センチストークス以下の粘度を有する、液体ＰＦＰＥ前駆体材料から作成されたペルフルオロポリエーテル材料
当業者は知っていることであるが、過フッ素化ポリエーテル類（ＰＦＰＥ）は２５年以上に渡り様々な用途に用いられてきた。
市販のＰＦＰＥ材料は過フッ素化したモノマーの重合で作られる。この分野の第一の材料は、ヘキサフルオロプロペンオキシド（ＨＦＰＯ）のフッ化セシウムを触媒とする重合であり、KRYTOX(R)Dupont, Wilmington, Delaware,UnitedStates of Americaと呼ばれる一連の分枝型ポリマーを作る。同様なポリマーが、ヘキサフルオロプロペン（FOMBLIN(R) Y）（Solvay Solexis,Brussels, Belgium）のＵＶ触媒による光酸化により作られる。更に、鎖状ポリマー(FOMBLIN(R) Z)(Solvay)は、同様の工程で、しかしながらテトラフルオロエチレンを用いて、作られる。最後に、第４のポリマー（DEMNUM(R)）（ダイキン産業株式会社）は、テトラフルオロオクセタンの重合と、その後の直接フッ素化により作られる。これらの流動体の構造を表１に示す。表２には、ＰＦＰＥ級の潤滑油の幾つかの商品の特性データがある。同様に、官能性のＰＦＰＥの物理学的特性は表３に掲載されている。これらの市販のＰＦＰＥ流体に加えて、直接のフッ素化技術により、新しいシリーズの構造が作られる。これら新ＰＦＰＥ材料の代表的構造が、表４に示されている。上記のＰＦＰＲ流動体の中、KRYTOX(R)及びFOMBLIN(R)Zのみが広範囲に応用されて用いられている。全参考文献が本明細書に取り込まれている、Jones.W.R.,jr、宇宙応用で用いられるペルフルオロポリエーテルの特性、NASA Technical Memorandum 106275(July1993)、参照。従ってこの様なＰＦＰＥ材料の使用は、本出願で開示した対象材料に提供されている。
Figure 2008529102
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本出願で開示した対象物質の幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテル前駆体には、ポリ（テトラフルオロエチレンオキシド−コ−ジフルオロメチレン オキシド）α、ωジオールがあり、これは幾つかの実施例において、光硬化し、ペルフルオロポリエーテルジメタクリレート及びペルフルオロポリエーテルジスチレニック化合物の一つができる。官能性のペルフルオロポリエーテルの合成及び光硬化の代表的反応図式を反応図式１に記載する。
反応図式１．官能性ペルフルオロポリエーテルの合成と光硬化
Figure 2008529102
ＩＩ．Ｂ．約１００センチストーク以上の粘度を有する、液体ＰＦＰＥ前駆体から作られるペルフルオロポリエーテル材料
本明細書で以下に提供される方法としては、(a)(1)ＰＦＰＥ材料膜及び(2)他の材料の膜及び／又は基板の間の粘着を促進し及び／又は増加させるため及び(b)表面に化学的官能性を付加するために、約１００センチストーク（ｃＳｔ）以上の粘度及び、約１００ｃＳｔ以下の粘度の特性を有するＰＦＰＥ材料が、幾つかの実施態様において、挙げられるが、しかし約１００ｃＳｔ以下の粘度の液体ＰＦＰＥ前駆体材料は、フリーラジカル的に光硬化できるＰＦＰＥでないことが条件である。本明細書で提供されたように、液体ＰＦＰＥ前駆体材料の粘度は、官能基化以前のこの材料の粘度を参照にするものであり、例えば、メタクリレート基又はスチレン基による官能基化した材料の粘度ではない。
従って、幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料は、約１００センチストークス（ｃＳｔ）以上の粘度をもつ液体ＰＦＰＥ前駆体材料から作られる。幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体は、重合可能基により末端がキャップ付けられている。幾つかの実施態様において、重合可能基は、アクリレート基、メタクリレート基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、無水物、マレイミド基、イソシアネート基、オレフィン基及びスチレン基からなる部類から選択する。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテル材料として、以下の化学式で表される部類から選択される骨組み構造が挙げられる。
Figure 2008529102
 ここで、Ｘは存在しても、しなくともよい、また存在する場合は、末端キャップ基を含み、ｎは１〜１００の整数である。
幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ液体前駆体は反応図式２に示すように、ヘキサフルオロプロピレンオキシドから合成される。
反応図式２．ヘキサフルオロプロピレンオキシドより液体ＰＦＰＥ前駆体材料の合成
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体を、反応図式３に示すように、ヘキサフルオロプロピレンオキシドより合成する。
反応図式３．ヘキサフルオロプロピレンオキシドより液体ＰＦＰＥ前駆体材料の合成
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体として、２又は３以上の鎖が重合可能基の付加前に互いに連結する、鎖延長型材料も挙げられる。
従って、幾つかの実施態様において、１個の"リンカー基"が２個の鎖を１分子に連結する。幾つかの実施態様において、反応図式４に示すように、リンカー基は３又は４個以上の鎖を連結する。
反応図式４．リンカー基が３個のＰＦＰＥ鎖を連結する。
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、Ｘはイソシアネート基、酸塩化物、エポキシ基及び／又はハロゲン原子である。幾つかの実施態様において、Ｒはアクリレート基、メタクリレート基、スチレン基、エポキシ基、カルボキシル基、無水物、マレイミド基、イソシアネート基、オレフィン基及び／又はアミン基である。幾つかの実施態様において、サークルは全ての多官能性の分子を表す。 幾つかの実施態様において、多官能性分子としては、環状分子がある。ＰＦＰＥは、本明細書に記載された全てのＰＦＰＥ材料を表す。
幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体として、反応図式５に記載された多分枝高分子があり、ここでＰＦＰＥは、本明細書に記載された全てのＰＦＰＥ材料を表す。
反応図式５．多分枝ＰＦＰＥ液体前駆体材料
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ材料には、次の例で示すような末端官能性材料がある。
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、例えば、ＰＦＰＥ液体前駆体の様な、低表面エネルギー基板は、光酸生成系を使い光硬化可能な、エポキシ基の部分でキャップ付けされる。本出願で開示された対象物において使用する上で適した光酸生成系としては、以下の化合物が挙げられるが、これらに制限されない：ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムｐ−トルエンスルホン酸塩、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフラート、（４−ブロモフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメトキシナフチル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、（ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムトルフラート、（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、（４−クロロフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、ジフェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホン酸塩、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロリン酸塩、ジフェニルヨードニウム硝酸塩、ジフェニルヨードニウムペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸塩、ジフェニルヨードニウムｐ−トルエンスルホン酸塩、ジフェニルヨードニウムトリフラート、（４−フルオロフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドトリフラート、Ｎ−ヒドロキシ−５−ノルボルネン−２，３−ジカルボキシイミドペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸塩、Ｎ−ヒドロキシフタルイミドトリフラート、［４−｛（２−ヒドロキシテトラデシル）オキシ｝フェニル］フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、（４−ヨードフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、（４−メトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、２−（４−メトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、（４−メチルフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、（４−メチルチオフェニル）メチルフェニルスルホニウムトリフラート、２−ナフチルジフェニルスルホニウムトリフラート、（４−フェノキシフェニル）ジフェニルサルホニウムトリフラート、（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムトリフラート、チオビス（トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロリン酸塩）、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロリン酸塩、トリフェニススルホニウムペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸塩、トリフェニルスルホニウムトリフラート、トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウムペルフルオロ−１−ブタンスルホン酸塩及びトリス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）スルホニウムトリフラート。
幾つかの実施態様において、例えば液体ＰＦＰＥ前駆体のような、低表面エネルギー基材は硬化後、ＵＶ及び／又は可視光に対して透過性の高いエラストマーに変わる。幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体のような、この基材は、硬化して、酸素、二酸化炭素、窒素ガスなどに非常に透過性のあるエラストマーに変わり、生物学的液体／細胞、組織、器官及びこれらの内部及びこれらの表面に、上記の性質を有する組織体の生存の維持を可能にする特性を生み出す。
幾つかの実施態様において、低表面エネルギー基材から形成されたデバイスとしては、添加物が挙げられ、又はデバイスは、様々な添加物を持った膜として作られ、この膜は、デバイスの全体としての機能を促進できる、様々な物理的及び化学的特性を有する膜となる。幾つかの実施態様において、添加物及び／又は様々な膜は、酸素、二酸化炭素、窒素、線量、試薬、等の分子に対するデバイスの境界特性を増加する。
ＩＩ．Ｃ．他の適切な基材。
幾つかの実施態様において、本出願の対象物質に関する使用に適切な材料として、フルオロアルキル官能基を有するポリジメチルシリオキサン（ＰＤＭＳ）を有するシリコン材料が挙げられ、次の構造を有する。
Figure 2008529102
ここで：
Ｒはアクリレート、メタクリレート及びビニル基で構成される部類から選択される；
Ｒｆはフルオロアルキル鎖；及び
ｎは１から１００，０００までの整数。
異なる実施態様によると、新しいシリコン性基材としては、光硬化可能及び熱硬化可能成分が挙げられる。この様な異なる実施態様において、本明細書で記載されたように、シリコン性材料が二重に硬化可能なように、シリコン性材料は、１又は２以上の光硬化可能及び熱硬化可能成分を含む。本出願で開示した対象材料と両立するシリコン性材料は、本明細書及び本出願に参考文献として取り込まれた参照題材に記載されている。
幾つかの実施態様において、本出願により開示された対象材料に関する使用に適切な材料としては、以下の部類から選択されたフッ素化したスチレンモノマーを含むスチレン材料が挙げられる：
Figure 2008529102
 ここで、Ｒｆとしては、フッ素化アルキル鎖が挙げられる。
幾つかの実施態様において、本出願で開示された対象物質に関わる使用に適した材料としては、次の構造を有するフッ素化アクリレート又はフッ素化メタクリレートを有するアクリレート材料が挙げられる：
Figure 2008529102
ここで：ＲはＨ原子、アルキル基、置換アルキル基、アリール基及び置換アリール基からなる部類から選ばれ；また
Ｒｆとしては、−ＣＨ２−又は−ＣＨ２−ＣＨ２−スペーサーをペルフルオロアルキル鎖及びエステル連結の間に有するフッ素化アルキル鎖が挙げられる。幾つかの実施態様において、ペルフルオロアルキル基は水素置換体を有する。
幾つかの実施態様において、本出願に記載された対象材料の使用に適した基材としては、フッ素化したモノマーを有するトリアジンフルオロポリマーがある。
幾つかの実施態様において、メタセシス重合反応により重合、又は架橋される、フッ素化モノマー又はフッ素化オリゴマーとしては、官能性オレフィンが挙げられる。 幾つかの実施態様において、官能性オレフィンとしては、官能性環状オレフィンが挙げられる。
代わりうる実施態様に依れば、ＰＦＰＥ材料としては、反応図式６に記載された次の構造で記載され及び図示されるウレタンブロックが挙げられる
反応図式６．ＰＦＰＥウレタン４官能性メタクリレート
Figure 2008529102
以下に理解されるように、本出願で開示された対象物質の実施態様によると、上記のようなＰＦＰＥウレタン４官能性メタクリレート材料は、本出願で開示された対象物質の材料及び方法として用いることができるか、又は本出願で開示された対象物質の方法は、本明細書で記載する他の材料及び方法とコンビネーションして使用することができる。
幾つかの実施態様において、ウレタン性材料のような基材としては、以下の構造の材料が挙げられる。
反応図式７．官能性ＰＦＰＥウレタン系
Figure 2008529102
この図式によると、パートＡ，Ｂ，Ｃ及びＤは本明細書で記載した基材に付加できる。パートＡはＵＶ硬化可能前駆体であり、またパートＢ及びＣはウレタン系の熱硬化可能成分である。第４の成分、パートＤ，は末端がキャップ付けられた前駆体（例えば、末端キャップがスチレンである液体前駆体である）。
幾つかの実施態様において、パートＤは、基材に含まれている潜在的なメタクリレート、アクリレート又はスチレン基と反応し、これにより基材に化学的相溶性又は表面安定化処理を加え、基材の官能性を増加させる。この系はウレタン系に関係して記載された、しかしながら、本明細書で記載した基材全てに適用できることが評価できよう。
ＩＩ．Ｄ．フッ素化オレフィンベースの材料
更に、幾つかの実施態様において、本明細書で用いる基材は、例えば、本明細書に参照として取り込まれている、Tangによる米国特許第6,512,063号に記載されている、少なくとも５８重量パーセントのフッ素を有するフルオロエラストマーの様な、高度にフッ素化したフルオロエラストマーから選ばれる。このようなフルオロエラストマーは部分的にフッ素化する、又は過フッ素化可能であり、またフルオロエラストマーの重量当たり、２５から７０重量パーセントの第１モノマーの共重合単位（例えば、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）又はテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ））を含有可能である。フルオロエラストマーの残りのユニットとしては、第１モノマーとは異なり、またフッ素含有性オレフィン、フッ素含有性ビニルエーテル、炭化水素オレフィン及びこれらのコンビネーションから成る部類より選択される、１又は２以上の更なる共重合モノマーが挙げられる。
これらのフルオロエラストマーとしては、VITON(R)(DuPont Dow Elastomers,Wilmington,Delaware，合衆国）及び、Unger他による米国特許第6,408,878号にあるミクロ流体的応用のために記載された、Ｋｅｌ−Ｆタイプポリマーが挙げられる。これらの市販の入手可能ポリマーのムーネイ粘度は、しかしながら、約４０から６５（１２１℃においてＭＬ１＋１０）であり、粘着性の、生ゴムのような粘度を有する。硬化すると、これらは、固く不透明な固体になる。現在有用であるが、VITON(R)及びＫｅｌ−Ｆはミクロスケール成型には、有用性に限界がある。同様な構成成分であるが低粘度であり、より大きな透明度を有する、硬化可能材料が、本明細書で述べる応用のために、本技術分野で必要とされる。より低粘度の粘度（例えば、２から３２（１２１℃でＭＬ１＋１０）又はより好ましくは、２０℃で８０から２０００ｃＳｔ組成では、より効率の良く硬化できる注入可能液体が作られる。
具体的に述べると、フッ素含有オレフィンには、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ），テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ），１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（１−ＨＰＦＰ），クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）及びフッ化ビニルが挙げられるが、これらに制限されない。
フッ素含有ビニルエーテルとしては、ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテル類（ＰＡＶＥｓ）が挙げられるが、これらに制限されない。具体的には、モノマーとして使用されるペルフルオロ（アルキルビニル）エーテルとしては、以下の化学式のペルフルオロ（アルキルビニル）エーテル類があげられる：
ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＲｆＯ）ｎ（ＲｆＯ）ｍＲｆ
ここで、各Ｒｆは独立に直鎖型又は分枝型Ｃ１−Ｃ６ペルフルオロアルキレン基であり、ｍ及びｎはそれぞれ独立に０から１０までの整数である。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテルとしては、次の化学式のモノマーが挙げられる：
ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２ＣＦＸＯ）ｎＲｆ
ここで、ＸはＦ原子又はＣＦ３基であり、ｎは０〜５の整数、またＲｆは直鎖型又は分枝型Ｃ１−Ｃ６ペルフルオロアルキレン基である。幾つかの実施態様において、ｎは０又は１であり、またＲｆとしては、１から３個の炭素原子が挙げられる。このようなペルフルオロ（アルキルビニル）エーテルの代表例としては、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル（ＰＭＶＥ）及びペルフルオロ（プロピルビニル）エーテル（ＰＰＶＥ）が挙げられる。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテルとしては、次の化学式のモノマーが挙げられる：
ＣＦ２ＣＦＯ［（ＣＦ２）ｍＣＦ２ＣＦＺＯ］ｎＲｆ
ここで、Ｒｆは１−６個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基であり、ｍは０又は１の整数、ｎは０〜５の整数、またＺはＦ原子又はＣＦ３基である。幾つかの実施態様において、ＲｆはＣ３Ｆ７であり、ｍは０、またｎは１である。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテルモノマーとしては、次の化学式の化合物が挙げられる：
ＣＦ２＝ＣＦＯ［（ＣＦ２ＣＦ｛ＣＦ３｝Ｏ）ｎ（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ（ＣＦ２）ｐ］ＣｘＦ２ｘ＋１
ここで、ｍ及びｎはそれぞれ独立に０〜１０の整数であり、ｐは０〜３の整数であり、またｘは１〜５の整数である。幾つかの実施態様において、ｎは０又は１であり、ｍは０又は１であり、またｘは１である。
他の有用なペルフルオロ（アルキルビニルエーテル類）として挙げられるものは：
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２Ｏ）ｍＣｎＦ２ｎ＋１
ここで、ｎは１〜５の整数であり、ｍは１から３の間の整数である。幾つかの実施態様において、ｎは１である。
ペルフルオロ（アルキルビニル）エーテル（ＰＡＶＥ）の共重合ユニットが今述べるフルオロエラストマーに存在する幾つかの実施態様において、ＰＡＶＥ含有量は、フルオロエラストマーの全量に対して、一般的に２５から７５重量パーセントの範囲である。もし、このＰＡＶＥがペルフルオロ（メチルビニル）エーテル（ＰＭＶＥ）ならば、フルオロエラストマーは、３０から５５ｗｔ％の共重合ＰＭＶＥユニットを含む。
本明細書に記載するフルオロエラストマーに有用な炭化水素オレフィンとしては、エチレン（Ｅ）及びプロピレン（Ｐ）が挙げられるが、これらに制限されない。炭化水素オレフィンの共重合単位が本明細書に記載のフルオロエラストマーに存在する実施態様において、炭化水素オレフィンは一般的に４から３０重量パーセントである。
更に、本明細書に記載のフルオロエラストマーは、幾つかの実施態様において、１又は２以上の硬化位置を有するモノマーを含む。適切な硬化位置を有するモノマーの例としては：i）臭素含有オレフィン類；ii）ヨウ素含有オレフィン類；iii）臭素含有ビニルエーテル類；iv）ヨウ素含有ビニルエーテル類；v）ニトリル基を有するフッ素含有オレフィン類；vi）ニトリル基含有フッ素含有ビニルエーテル類；vii）１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（２−ＨＰＦＰ）；viii）ペルフルオロ（２−フェノキシプロピルビニル）エーテル；及びix）非共役的ジエン類が挙げられる。
臭素化した硬化位置をもつモノマーは他のハロゲン原子、好ましくはフッ素原子、を含有できる。臭素化したオレフィン硬化位置を有するモノマーの例は、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２Ｂｒ；ブロモトリフルオロエチレン；４−ブロモー３，３，４，４−テトラフルオロブテンー１（ＢＴＦＢ），及び、臭化ビニル、１−ブロモ−２，２−ジフルオロエチレン；ペルフルオロアリールボウロマイド；４−ブロモ−１，１，２−トリフルオロブテン−１；４−ブロモ−１，１，３，３，４，４，−ヘキサフルオロブテン；４−ブロモ−３−クロロ−１，１，３，４，４−ペンタフルオロブテン；６−ブロモ−５，５，６，６−テトラフルオロヘキサン；４−ブロモペルフルオロブテン−１及び３，３−ジフルオロアリルブロマイド等の様な他の化合物である。臭素化ビニルエーテル硬化位置を有するモノマーとしては、２−ブロモ−ペルフルオロエチルペルフルオロビニルエーテル及びＣＦ２ＢｒＣＦ２Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ２のようなクラスＣＦ２Ｂｒ−Ｒｆ−Ｏ−ＣＦ＝ＣＦ２（ここでＲｆはペルフルオロアルキレン基である）のフッ素化した化合物及びＣＨ３ＯＣＦ＝ＣＦＢｒ又はＣＦ３ＣＨ２ＯＣＦ＝ＣＦＢｒの様な、クラスＲＯＣＦ＝ＣＦＢｒ又はＲＯＣＢｒ＝ＣＦ２（ここで、Ｒは低級アルキル基又はフッ素化アルキル基である）のフルオロビニルエーテル類が挙げられる。
適切なヨード化硬化位置モノマー類としては、次の化学式のヨード化オレフィンが挙げられる：ＣＨＲ＝ＣＨ−Ｚ−ＣＨ２ＣＨＲ−Ｉ、ここでＲは、−Ｈ又は−ＣＨ３であり；Ｚは、直鎖型又は分枝型、任意に１又は２以上のエーテル酸素原子を含むＣ１からＣ１８（ペル）フルオロアルキレンラジカル、又は米国特許第5,674,959号で開示された（ペル）フルオロポリオキシアルキレンラジカルである。有用なヨード化硬化位置モノマー類の他の例は、次の化学式の不飽和エーテル類である：Ｉ（ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ２）ｎＯＣＦ＝ＣＦ２及びＩＣＨ２ＣＦ２Ｏ［ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２Ｏ］ｎＣＦ＝ＣＦ２，等であり、ここで、ｎは、米国特許第5,717,036号に開示されたように、１から３までの整数である。更に、ヨードエチレン、４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１（ＩＴＦＢ）；３−クロロ−４−ヨード−３，４，４−トルフルオロブテン；２−ヨード−１，１，２，２−テトラフルオロ−１−（ビニルオキシ）エタン；２−ヨード−１−（ペルフルオロビニルオキシ）−１，１，２，２−テトラフルオロエチレン；１．１．２．３．３．３−ヘキサフルオロー２−ヨード−１−（ペルフルオロビニルオキシ）プロパン；２−ヨードエチルビニルエーテル；３，３，４，５，５，５−ヘキサフルオロ−４−ヨードペンテン；及び米国特許第4,694,045号に開示されたヨードトリフルオロエチレンを含む。ヨウ化アリール及び２−ヨード−ペルフルオロエチルペルフルオロビニルエーテルもまた、有用な硬化位置モノマー類である。
有用なニトリル含有の硬化位置モノマー類としては、以下に示す化学式の化合物が挙げられる：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ（ＣＦ２）ｎ−ＣＮ
ここで、ｎは２〜１２の整数である。幾つかの実施態様において、ｎは２〜６の整数である。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ［ＣＦ２−ＣＦ（ＣＦ）−Ｏ］ｎ−ＣＦ２−ＣＦ（ＣＦ３）−ＣＮ
ここで、ｎは０〜４の整数である。幾つかの実施態様において、ｎは０〜２の整数である。
ＣＦ２＝ＣＦ−［ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）］ｘ−Ｏ−（ＣＦ２）ｎ−ＣＮ
ここで、ｘは１又は２であり、またｎは１〜４の整数である；及び
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−（ＣＦ２）ｎ−Ｏ−ＣＦ（ＣＦ３）−ＣＮ
ここで、ｎは２〜４の整数である。幾つかの実施態様において、硬化位置モノマー類はニトリル基及びトリフルオロビニルエーテル基を有する過フッ素化したポリエーテル類である。
幾つかの実施態様において、硬化位置モノマーは次の化学式の化合物である：
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＮ
即ち、ペルフルオロ（８−シアノ−５−メチル−３，６−ジオキサ−１−オクテン）又は８−ＣＮＶＥ。
非共役的硬化位置モノマー類の例としては、１，４−ペンタジエン；１，５−ヘキサジエン；１，７−オクタジエン；３，３，４，４−テトラフルオロ−１，５−ヘキサジエン；及びカナダ特許第2,067,891号及びヨーロッパ特許第0784064A1号に開示された化合物が挙げられるが、これらにより制限されない。適切なトリエンとしては、８−メチル−４−エチリデン−１，７−オクタジエンがある。
フルオロエラストマーがパーオキシドにより硬化される実施態様において、硬化位置モノマーは好ましくは、４−ブロモ−３，３，４，４−テトラフルオロブテンー１（ＢＴＦＢ）；４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１（ＩＴＦＢ）；ヨウ化アリル；ブロモトリフルオロエチレン及び８−ＣＮＶＥから成る部類より選択される。フルオロエラストマーがポリオールで硬化される実施態様において、２−ＨＰＦＰ又はペルフルオロ（２−フェノキシプロピルビニル）エーテルが、好ましい硬化位置モノマーである。フルオロエラストマーがテトラアミンで硬化される実施態様において、ビス（アミノフェノール）又はビス（チオアミノフェノール）、８−ＣＮＶＥが好ましい硬化位置モノマーである。
硬化位置モノマーのユニットの濃度は、本明細書で開示したフルオロエラストマーに存在する場合、一般に、（フルオロエラストマーの全重量当たり）０．０５−１０重量％、好ましくは、０．０５−５ｗｔ％、また最も好ましくは、０．０５から３重量％の間である。
本出願において開示された対象材料に使用されるフルオロエラストマーとしては、少なくとも５８重量％フッ素を有し、また以下i）からx vi）の共重合ユニットを有する材料が挙げられるが、これらによって制限されるものではない：i）フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレン；ii）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及びテトラフルオロエチレン；iii）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン及び４−ブロモ−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；iv）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン及び４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；v）フッ化ビニリデン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル、テトラフルオロエチレン及び４−ブロモ−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；vi）フッ化ビニリデン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル、テトラフルオロエチレン及び４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；vii）フッ化ビニリデン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル、テトラフルオロエチレン及び１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロペン；viii）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル及びエチレン；ix）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル、エチレン及び４−ブロモ−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；x）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル、エチレン及び４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；xi）テトラフルオロエチレン、プロピレン及びフッ化ビニリデン；xii）テトラフルオロエチレン及びペルフルオロ（メチルビニル）エーテル；xiii）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル及びペルフルオロ（８−シアノ−５−メチル−３，６−ジオキサ−１−オクテン）；xiv）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル及び４−ブロモ−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；xv）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル及び４−ヨード−３，３，４，４−テトラフルオロブテン−１；及びxvi）テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニル）エーテル及びペルフルオロ（２−フェノキシプロピルビニル）エーテル。
更に、ヨウ素を含む末端基、臭素を含む末端基、又はこれらのコンビネーションは、フルオロエラストマー調整時に、鎖移動試薬又は分子量調節試薬を使用した結果として、任意に片側の、又は両側のフルオロエラストマーポリマー鎖末端に存在する。鎖移動試薬量は、用いた場合、フルオロエラストマー中のヨウ素又は臭素レベルが０．０００５−５重量％の範囲、好ましくは０．０５−３重量％の範囲になるように計算される。
鎖移動試薬の例としては、ポリマー分子の片側又は両側に結合ヨウ素が取り込ませるようなヨウ素含有化合物が挙げられる。ヨウ化メチレン；１，４−ジヨードペルフルオロ−ｎ−ブタン；及び１，６−ジヨード−３，３，４，４−テトラフルオロヘキサンはこの様な試薬の代表例である。他のヨウ素化した鎖移動試薬としては、１，３−ジヨードペルフルオロプロパン；１，６−ジヨードペルフルオロヘキサン；１，３−ジヨード−２−クロロペルフルオロプロパン、１，２−ジ（ヨードジフルオロメチル）ペルフルオロシクロブタン；モノヨードペルフルオロエタン；モノヨードペルフルオロブタン；２−ヨード−１−ヒドロペルフルオロエタン等が挙げられる。また、ヨーロッパ特許第0868447A1号に開示されたシアノ−ヨード鎖移動試薬も挙げられる。ジヨード化鎖移動試薬は、特に好ましい。
臭素化鎖移動試薬の例としては、１−ブロモ−２−ヨードペルフルオロエタン；１−ブロモ−３−ヨードペルフルオロプロパン；１−ヨード−２−ブロモー１，１ジフルオロエタン及び米国特許第5,151,492号に開示された他の化合物が挙げられる。
他の鎖移動試薬は、米国特許第3,707,529号に開示された化合物も挙げられる。
この様な試薬の例として、イソプロパノール、ジエチルマロネート、酢酸エチル、四塩化炭素、アセトン及びドデシルメルカプタンが挙げられる。
II．Ｅ．光硬化及び熱硬化の２重硬化可能材料。
他の実施態様によると、本明細書に開示された対象材料に従う材料は、１又は２以上の光硬化可能構成成分及び熱硬化可能構成成分を含む。ある実施態様において、材料を多重に硬化することができるように、光硬化可能構成成分は、熱硬化可能構成成分とは独立である。多重硬化を受け得る材料は、例えば、膜状のデバイスの作成、又はデバイスの他のデバイス又はデバイスの部品への付着、の目的に有用である。例えば、光硬化可能な及び熱硬化可能な構成成分を有する液体材料は、第１の硬化により、例えば、光硬化工程又は、熱硬化工程を介して、第１デバイスを形成できる。次に、光硬化した又は熱硬化した第１デバイスは、同じ材料又はこれらに類似した全ての材料の第２デバイスに接着できるが、この第２デバイスは、熱硬化又は光硬化可能であり、また第１デバイスの材料に結合可能である。第１硬化により未活性化などの成分についても、第１デバイス及び第２デバイスを互いに隣接するように位置づける事により、第１及び第２デバイスを熱硬化又は光硬化させる。その後、光硬化過程で未活性な、第１デバイスの熱硬化可能構成成分、又は第１熱硬化で未活性な第１デバイスの光硬化構成成分は、活性化を受け、第２のデバイスと結合する。これにより、第１及び第２デバイスは互いに接着する。硬化工程の順番は独立であり、また熱硬化は光硬化に引き続いて行われ、又は光硬化は熱硬化に引き継いで行われると言うことは、当業者の一人により理解されるであろう。
他の実施態様において、複数の熱硬化可能構成成分を材料に含めることができて、材料を何度も、別々に、熱硬化をさせることができる。例えば、複数の熱硬化可能構成成分は、異なる活性化温度を有することが可能であり、これにより材料は第１温度範囲において、第１熱硬化を受け、第２の温度範囲で第２熱硬化を受ける。
従って、材料は複数の他の材料と接着でき、従って多層の薄膜デバイスが形成される。
ＵＶ硬化可能成分として適切な末端キャップ試薬に適した化学基の例としては：メタクリレート基類、アクリレート基類、スチレン基類、エポキシド基類、シクロブタン基類及び、他の２＋２シクロ付加物類、これらのコンビネーションなどが挙げられる。末端キャップ熱硬化可能な成分に適した化学基対の例としては：エポキシ基／アミン基、エポキシ基／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、酸ハロゲン化物基／水酸基、酸ハロゲン化物基／アミン基、アミン基／ハロゲン化物基、水酸基／ハロゲン化物基、水酸基／クロロシラン基、アジド基／アセチレン基及びグルブ型触媒を用いる他の所謂"クリック化学"反応及びメタセシス反応、これらのコンビネーションなどが挙げられる。
本出願で開示した、多層膜のデバイスを互いに、又は分離した表面に接着させる方法は、ＰＤＭＳ及び他の液状の高分子を含め、様々な他の材料と同様ＰＦＰＥ性材料に適用できる。本出願で開示した接着方法の使用に適した液状の高分子材料の例としては、ＰＤＭＳ，ポリ（テトラメチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（オキセタン）、ポリイソプレン、ポリブタジエン及び登録商標VITON(R)及びKALREZ(R)で入手できる、フルオロオレフィン性フルオロエラストマー類が挙げられるが、これらに制限されない。
従って、本出願で開示した方法は、異なる高分子材料の膜を互いに接着させ、液晶ディスプレイのための配向層、ミクロ流体デバイス、医用デバイス、外科的デバイス、手段、医用デバイスの部品、移植用材料、薄板などの、デバイスを作るために用いられる。例えば、多層ＰＦＰＥ及びＰＤＭＳ膜は、所与の液晶ディスプレイデバイス、ミクロ流体、医用デバイスなどの中で、互いに接着させられる。
III．熱フリーラジカル硬化工程によるデバイス作成法
幾つかの実施態様において、本出願で開示した対象物質は、液晶ディスプレイデバイスのための配向層作成方法を提供し、これにより例えば液体ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）前駆体材料のような、官能性の基材を、パターンのある基板、即ち、マスター、と接触させ、フリーラジカル開始剤を用いて熱的に硬化する。本明細書においてより具体的に述べるように、幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体材料を完全に硬化させ、完全に硬化したＰＦＰＥネットワークを形成させ、次にこれをパターンのある基板から取り外し、第２の基板と接触させ、可逆的、ヘルメティックシールを作る。
幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体材料を、部分的に硬化させ、部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークを作る。幾つかの実施態様において、部分的に硬化したネットワークを、第２のＰＦＰＥ材料の部分的に硬化した膜と接触させ、完全な硬化反応が行われ、これにより、ＰＦＰＥ膜の間に永久的結合ができる。
更に、部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークを、ポリ（ジメチルシロキサン）、又は他の高分子のような、他の高分子材料を含む膜又は基板と接触させることが可能で、その後熱硬化を行い、ＰＦＰＥネットワークが他の高分子材料と接着する。更に、部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークを、ガラス、石英、又は珪素のような、固体基板と接触させることが可能で、シラン結合試薬を用いて、基板と結合させられる。
III．Ａ． エラストマー材料のパターンのある膜の形成方法
幾つかの実施態様において、本出願で開示した対象物質は、エラストマー基材のパターンのある膜の作成方法を提供する。本出願で開示した方法は、本明細書で記載されたフルオロオレフィンベース材料ばかりでなく、本明細書で記載されたペルフルオロポリエーテル材料に関する使用に適している。より高い粘度のＰＦＰＥ材料を用いる利点は、特に、高分子量の架橋を可能にすることである。
高分子量の架橋は、材料の弾性的特性を改善し、特に、発泡の亀裂を防ぐことができる。図１Ａ−１Ｃを参照すると、本出願で開示された対象材料のある実施態様が示されている。***突出部１０４のある、パターンのある表面１０２を有する基板１００が表現されている。従って、基板１００のパターンのある表面１０２には、少なくとも１個の、パターンを形成する、***突出部１０４がある。幾つかの実施態様において、基板１００のパターンのある表面１０２には、複数の、複雑なパターンを形作る、***突出部１０４がある。
図１Ｂに最も良く示されているように、液晶前駆体材料１０６は、基板１００のパターンのある表面１０２上に配置されている。図１Ｂに示すように、液体前駆体材料１０２は、処理工程Ｔｒで処理される。液体前駆体材料１０６を処理すると、エラストマー材料（図１Ｃに示すように）のパターンのある膜１０８が、形成される。
図１Ｃに示すように、エラストマー材料のパターンのある膜１０８には、パターンのある表面１０８の底面に形成される凹部１１０がある。凹部１１０の寸法は、基板１００のパターンのある表面１０２の***突出部１０４に対応する。幾つかの実施態様において、凹部１１０には、少なくとも１個の溝１１２があり、本出願で開示された対象物質の幾つかの実施態様において、ミクロスケールの溝を有する。パターンのある膜１０８を基板１００のパターンのある表面１０２から取り外し、パターンのある溝の付いたデバイス１１４を作る。幾つかの実施態様において、パターンのある溝の付いたデバイス１１４の取り外しは、デバイスの下側をゆっくり濡らし、パターンのある基板から外す、"リフトオフ"溶媒を用いて行う。この様な溶媒の例としては、デバイス又はパターンのある溝の付いたデバイスの官能性成分と不都合な相互作用をしない全ての溶媒が挙げられるが、これらに制限されない。この様な溶媒の例として：水、イソプロピルアルコール、アセトン、Ｎ−メチルピロリジノン及びジメチルホルムアミドなどが挙げられるが、これらに制限されない。幾つかの実施態様において、パターンのある溝の付いたデバイス１１４は、液晶ディスプレイデバイスの配向層に使うことができる。
幾つかの実施態様において、パターンのある基板としては、エッチングしたシリコンウエファーが挙げられる。幾つかの実施態様において、パターンのある基板としては、光耐性のパターンのある基板が挙げられる。
幾つかの実施態様において、パターンのある基板に、塗布処理を行い、この処理は、パターンのある基板からデバイスを外す上で役立ち、又はパターンのある基板を構成するフォトレジスト層上の潜伏した反応基との反応を阻害する。塗布の例としては、シラン、又は金／パラジウム塗布の様な、プラズマから蒸着した金属の薄フィルムが挙げられるが、これらに制限されない。本出願で開示した対象材料の目的のために、パターンのある基板は当業者が知る如何なる加工方法で作られても良く、光リソグラフィー、電子線リソグラフィー及びイオンミリングが挙げられるが、これらに制限されない。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜の厚さは、約０．１μｍと約１００μｍの間である。幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜の厚さは、約０．１ｍｍと約１０ｍｍの間である。幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜の厚さは、約１μｍと約５０μｍの間である。幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜の厚みは、約２０μｍである。幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜の厚みは、約５ｍｍである。
幾つかの実施態様において、ペルフルオロポリエーテルのパターンのある膜には、複数のミクロスケールの溝がある。幾つかの実施態様において、溝の幅は、約０．０１μｍから約１０００μｍの範囲；約０．０５μｍから約１０００μｍの範囲；及び／又は約１μｍと約１０００μｍの範囲である。幾つかの実施態様において、溝の幅は、約１μｍから約５００μｍの範囲；約１μｍから約２５０μｍの範囲；及び／又は約１０μｍから約２００μｍの範囲である。典型的な溝の幅としては、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１１０μｍ、１２０μｍ、１３０μｍ、１４０μｍ、１５０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２１０μｍ、２２０μｍ、２３０μｍ、２４０μｍ及び２５０μｍが挙げられるが、これらに制限されない。
幾つかの実施態様において、溝の深さは、約１μｍから約１０００μｍの範囲；及び／又は約１μｍから１００μｍの範囲である。
幾つかの実施態様において、溝の深さは、約０．０１μｍから約１０００μｍの範囲；約０．０５μｍから約５００μｍの範囲；約０．２μｍから約２５０μｍの範囲；約１μｍから約１００μｍの範囲；約２μｍから約２０μｍの範囲；及び／又は約５μｍから約１０μｍの範囲である。典型的な溝の深さとしては：０．０１μｍ、０．０２μｍ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１２．５μｍ、１５μｍ、１７．５μｍ、２０μｍ、２２．５μｍ、２５μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ及び２５０μｍが挙げられるが、これらに制限されない。
幾つかの実施態様によると、溝（チャンネル又はグローブ）の長さは、約２ｍである。幾つかの実施態様において、溝の長さは、約１ｍ迄である。幾つかの実施態様において、溝の長さは、約０．５ｍ迄である。幾つかの実施態様において、溝の長さは約１ｃｍ迄である。幾つかの実施態様において、溝の長さは約５ｍｍ迄である。幾つかの実施態様において、溝の長さは約１ｍｍ迄である。幾つかの実施態様において、溝の長さは約５ｎｍと１０００ｎｍの間である。
幾つかの実施態様において、溝の深さに対する幅比（幅：深さ）の範囲は、約０．１：１から約１００：１である。幾つかの実施態様において、溝の深さに対する幅比の範囲は、約１：１から約５０：１である。幾つかの実施態様において、溝の深さに対する幅比は約２：１から約２０：１の範囲である。幾つかの実施態様において、溝の深さに対する幅比の範囲は、約３：１から約１５：１である。幾つかの実施態様において、溝の深さに対する幅比の範囲は、約１０：１である。
当業者の一人は、本出願で開示した対象材料の溝の大きさは、上述の典型的範囲に制限されず、また幅及び深さが変わると、溝に適用される基板及び溝に適用された基板を溝内部に流入させる力及び溝に対応する弁の作動に要する力等に影響を与える、ということ熟知する。更に、本明細書に記載するように、より大きな幅及び深さを有する溝が、液晶ディスプレイのための配向層、液だめ、反応容器、混合チャンネル、分離領域など、に関する使用に検討されている。
III．Ｂ．多層のパターンのある材料を作成する方法
幾つかの実施態様において、本出願で開示された対象材料は、多層のパターンのある材料、例えば多層のパターンのあるＰＦＰＥ材料の作成方法を提供する。幾つかの実施態様において、多層のパターンのあるペルフルオロポリエーテル材料が、モノリシックＰＦＰＥデバイス作成のために用いられる。幾つかの実施態様において、このデバイスは、液晶ディスプレイの配向層であり、他の実施態様においては、このデバイスはミクロ流体デバイスである。
図２Ａ−２Ｄを参照しながら、本出願で開示された対象材料の実施態様作成法の概略的表示を示す。パターンのある膜２００及び２０２が示され、幾つかの実施態様において、この夫々は、約１００ｃＳｔ以上の粘度を有する、液体ＰＦＰＥ前駆体材料から形成されたペルフルオロポリエーテル材料を含む。この例において、パターンのある膜２００及び２０２の各々は、複数の溝２０４を有する。本出願で開示された対象材料の実施態様において、複数の溝２０４はミクロスケールの溝を含む。パターンのある膜２００において、溝は斜線、即ち、図２Ａ−２Ｃにおける影、で示されている。パターンのある膜２０２は、所定の配向をもつパターンのある膜２００に重ね合わされている。この例において、所定の配向は、パターンのある膜２００及び２０２における溝２０４は互いに大体垂直であるようになっている。幾つかの実施態様において、図２Ａ−２Ｄに描かれているように、パターンのある膜２００は、パターンのない膜２０６に重ね合わされている。パターンのない膜２０６としては、ペルフルオロポリエーテルが挙げられる。
図２Ａ−２Ｄの参照を続けると、パターンのある膜２００及び２０２及び幾つかの実施態様においてパターンの無い膜２０６を、処理工程Ｔｒで処理する。以下により具体的に記載するように、膜２００及び２０２，及び幾つかの実施態様において、パターンの無い膜２０６を、Ｔｒで処理することで、パターンのある膜２００及び２０２のお互いの接着を促進し、図２Ｃ及び２Ｄに示すように、幾つかの実施態様において、パターンのある膜２００とパターンの無い膜２０６の接着を促進する。でき上がったデバイス２０８は、図２Ｄに示す断面図でよく分かるように、所定の交差点２１２と交差する、ミクロスケール又は溝２０４の、総合したネットワーク２１０を含む。
図２Ｄに示すように、膜２１４は、パターンのある膜２００の溝２０４の最上部の表面から成り、膜２１４によって、パターンのある膜２０２の溝２０４は、パターンのある膜２００から離れている。
図２Ａ−２Ｃの参照を続けると、幾つかの実施態様において、パターンのある膜２０２は、複数の孔（アパーチャー）を持ち、この孔は、入口孔２１６及び出口孔２１８と表される。幾つかの実施態様において、例えば、入口孔２１６及び出口孔２１８のような穴は、溝２０４との流体通路である。幾つかの実施態様において、アパーチャーには、例えば、ＰＦＰＥ材料の薄膜からなる側面作動の弁構造があり、この弁構造は流れを隣接する溝に制限するように作動する。しかしながら、側面作動の弁構造は、本明細書に記載する他の材料からも作成できると言うことは理解されるだろう。
幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜を、ＰＦＰＥ構造にある程度の機械的安定度を与える厚さに成形する。従って、幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜の厚さは、約５０μｍから数ｃｍの間である。幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜の厚さは、５０μｍと約１０ｍｍの間である。幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜の厚さは、５ｍｍである。幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜の厚さは、約４ｍｍである。更に、幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料の第１のパターンのある膜の厚さは、約０．１μｍから約１０ｃｍの範囲、約１μｍから約５ｃｍの範囲；約１０μｍから約２ｃｍの範囲；及び約１００μｍから約１０ｍｍの範囲である。
幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第２のパターンのある膜の厚さは、約１μｍから約１００μｍの間である。幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第２のパターンのある膜の厚さは、約１μｍから約５０μｍの間である。幾つかの実施態様において、光硬化したＰＦＰＥ材料の第２のパターンのある膜の厚さは、約２０μｍである。
図２Ａ−２Ｃは、ＰＦＰＥ材料の２層のパターンのある膜が組み合わされたデバイスの作成を開示するが、本出願で開示した対象材料の幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料の１層のパターンのある膜及び１層のパターンのない膜をもつデバイスを作成することは可能である。
従って、第１のパターンのある膜は、ミクロスケールの溝又はミクロスケールの溝の総合ネットワークを有することができ、またその後、第１のパターンのある膜は、パターンのない膜の最上部に重層され、本明細書で開示したように、紫外線を使った光硬化工程を用いてパターンのない膜に接着でき、その中に閉じこめられた溝を有するモノリシック構造を作る。
従って、幾つかの実施態様において、光硬化したペルフルオロポリエーテル材料の第１及び第２のパターンのある膜、あるいは光硬化したペルフルオロポリエーテル材料の第１のパターンのある膜及び光硬化したペルフルオロポリエーテル材料のパターンのない膜は、互いに接着して、モノリシックなＰＦＰＥ性デバイスを作成する。
III．Ｃ．熱フリーラジカル硬化工程を用いた、パターンのある膜形成の方法
幾つかの実施態様において、熱によるフリーラジカル開始剤を、重合可能な官能基を有する、液体ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）前駆体と混合して混合物ができるが、熱によるフリーラジカル開始剤としては、パーオキシド及び／又はアゾ化合物が挙げられるが、これらに制限されない、また重合可能な官能基としては、アクリレート基、メタクリレート基及びスチレン基ユニットがあるが、これらに制限されない。図１Ａ−１Ｃに示すように、この混合物をパターンのある基板、即ち"マスター"と接触させ、ＰＦＰＥ前駆体を熱硬化させネットワークを作る。
幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ前駆体を完全に硬化して、完全に硬化したＰＦＰＥ前駆体高分子を作る。幾つかの実施態様において、フリーラジカル硬化反応が、部分的に進行して、部分的に硬化したネットワークが作られる
III．Ｄ．熱フリーラジカル硬化工程によって膜を基板に接着させる方法
幾つかの実施態様において、完全に硬化したＰＦＰＥ前駆体をパターンのある基板、即ちマスター、から取り外し、即ち剥離し、その後第２の基板と接触させ、可逆的、ヘルメティックシールを作る。
幾つかの実施態様において、部分的に硬化したネットワークを、第２のＰＦＰＥ材料の部分的に硬化した膜と接触させ、硬化反応を完全に行い、この様にして、ＰＦＰＥ膜の間に恒久的結合が形成される。
幾つかの実施態様において、部分的なフリーラジカルによる硬化法は、部分的に硬化したＰＦＰＥ材料の少なくとも１層の膜を基板に結合させるために用いられる。幾つかの実施態様において、部分的なフリーラジカルによる硬化法は、部分的に硬化したＰＦＰＥ材料の複数の膜を基板に結合させるために用いられる。幾つかの実施態様において、基板はガラス材料、石英材料、珪素材料、溶融珪素材料及びプラスチック材料からなる部類から選ばれる。幾つかの実施態様において、基板はシラン共役試薬で処理される。
ＰＦＰＥ材料の膜を基板に接着させるために本出願において開示した方法の一実施態様を、図３Ａ−３Ｃに示す。図３Ａを参照すると、基板３００が提供されているが、ここで、幾つかの実施態様では、基板３００を、ガラス材料、石英材料、珪素材料、溶融珪素材料及びプラスチック材料からなる部類から選ぶ。基板３００を、処理工程Ｔｒ１により処理する。幾つかの実施態様において、処理工程Ｔｒ１としては、基板を、例えばＫＯＨ／イソプロパノールのような、塩基／アルコール混合物で処理し、基板３００に水酸基官能基を与えることが挙げられる。
図３Ｂを参照すると、官能性基盤３００は、例えば、Ｒ−ＳiＣｌ３又はＲ−Ｓi（ＯＲ１）３の様な、シラン共役試薬と反応する、ここでＲ及びＲ１はシラン化した基板３００を作成するために、本明細書で記載した官能基である。幾つかの実施態様において、シラン共役試薬は、モノハロシラン、ジハロシラン、トリハロシラン、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランからなる部類から選択され、ここでモノハロシラン、ジハロシラン、トリハロシラン、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランは、アミン基、メタクリレート基、アクリレート基、スチレン基、エポキシ基、イソシアネート基、ハロゲン原子、アルコール、ベンゾフェノン誘導体、マレイミド基、カルボン酸基、エステル基、酸塩化物及びオレフィン基からなる部類から選択される分子で官能性を有する。
図３Ｃを参照すると、シラン化した基板３００を、部分的に硬化したＰＦＰＥ材料３０２のパターンのある膜と接触させ、処理工程Ｔｒ２で処理し、ＰＦＰＥ材料のパターンのある膜３０２と基板３００の間に恒久的結合を形成させる。
幾つかの実施態様において、フリーラジカルによる部分的な硬化により、ＰＦＰＥ膜を、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）材料、ポリウレタン材料、シリコン含有ポリウレタン材料及びＰＦＰＥ−ＰＤＭＳブロック共重合体材料の様な、第２の高分子材料と接着できる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、官能性材料が挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料を、重合可能官能基でキャップ付けする。幾つかの実施態様において、重合可能基を、アクリレート基、スチレン基及びメタクリレート基からなる部類より選択する。更に、幾つかの実施態様において、第２の高分子材料を、プラズマ及びシラン共役試薬で処理して、第２の高分子材料に望みの官能性を導入する。
本出願で開示したＰＦＰＥ材料のパターンのある膜を、高分子材料の他のパターンを有する膜へ接着させる方法の実施態様を図４Ａ−４Ｃに説明する。図４Ａを参照すると、第１の高分子材料のパターンのある膜４００を記載している。幾つかの実施態様において、第１の高分子材料には、ＰＦＰＥ材料がある。幾つかの実施態様において、第１の高分子材料としては、ポリ（ジメチルシロキサン）材料、ポリウレタン材料、シリコン含有ポリウレタン材料及びＰＦＰＥ−ＰＤＭＳブロック共重合材料からなる部類から選択した高分子材料が挙げられる。第１の高分子材料４００のパターンのある膜を処理工程Ｔｒ１で処理する。幾つかの実施態様において、処理工程Ｔｒ１は、第１の高分子材料のパターンのある膜４００へのＯ３及びＲ官能基存在下でのＵＶ光照射であり、Ｒ官能基を高分子材料のパターンのある膜４００へ付加させる。
図４Ｂを参照すると、第１高分子材料の官能性がありパターンのある膜４００を、ＰＦＰＥ材料の官能性がありパターンのある膜４０２の最上の表面に接触させ、その後Ｔｒ２処理を行い、２層のハイブリッド集合体４０４を作る。
この様に、第１高分子材料の官能性のある、パターンのある膜４００はＰＦＰＥ材料の官能性を持ち、パターンのある膜４０２と結合する。
図４Ｃを参照すると、二層のハイブリッド集合体４０４を、幾つかの実施態様において、基板４０６と接触させ、多層のハイブリッド構造４１０を作成する。幾つかの実施態様において、基板４０６を液体ＰＦＰＥ前駆体材料４０８の膜で塗布する。多層のハイブリッド構造４１０を、処理工程Ｔｒ３で処理して、２層集合体４０４を基板４０６に結合させる。
IＶ．２成分硬化過程によるデバイス作成法
本出願で開示した対象材料は、デバイスの作成方法を提供するが、この方法により、官能性ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）前駆体のような高分子を、パターンのある表面と接触させた後、エポキシ基／アミン基、エポキシ基／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、酸ハロゲン化物／水酸基、酸ハロゲン化物／アミン基、アミン基／ハロゲン化物、水酸基／ハロゲン化物、水酸基／クロロシラン基、アジド基／アセチレン基及び他の所謂"クリック化学"反応のような、２成分の反応及びグルッブ型の触媒を用いて、メタセシス反応により硬化させ、完全に硬化した、又は部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークを作る。
本明細書で用いる"クリック化学"という用語は、当業者が、多くの炭素−ヘテロ原子結合生成反応のいずれかを用いた化合物の合成を記述するために用いる用語である。典型的な"クリック化学"反応は、酸素及び水に対し相対的に反応性が無く、高度な立体特異性と収量を持ち、また約２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ又はそれ以上の熱力学的推進力を有する。有用な"クリック化学"反応としては、１，３双極性付加及びディールスーアルダー反応を含め不飽和化合物の環付加反応；とくにエポキシド及びアジリジンのような小さく、歪みのある環の開環を含む求核的置換反応；炭素―炭素多重結合への付加反応；及びウレア及びアミドの形成のような、非アルドールカルボニル化学を含む反応が挙げられる。
更に、"メタセシス反応"という用語は、２種類の化合物が反応して、最終産物において、酸化数に変化がない２種の新化合物を生成することを言う。例えば、オレフィンメタセシスとは、オレフィンと遷移金属アルキリデン複合体が２＋２環化付加し、新オレフィンと新アルキリデンを生成することを含む。環開列メタセシス重合化（ＲＯＭＰ）において、オレフィンは歪んだ環状オレフィンであり、遷移金属触媒への２＋２環化付加は、歪んだ環の開列を伴う。成長し続ける高分子は、例えば、アルデヒドに２＋２環化付加するような、キャップ付けが行われるまで遷移金属複合体の部分であり続ける。メタセシス反応に対するグルッブス触媒は、１９９６年に最初に報告された（Ｓｃｈｗａｂ，Ｐ．，他、J.Am.Chem.Soc.,118,100-110(1996)を参照）．グルッブス触媒は、ホスフィン配位子に配位したルテニウムを含む、遷移金属アルキリデンであり、また様々なアルケン配位子の官能基に対する許容性が高いという点が特徴的である。
従って、ある実施態様において、光硬化可能構成成分としては、光化学２＋２環化付加を行う官能基が挙げられる。この様な官能基としては、アルケン基類、アルデヒド基類、ケトン基類及びアルキン基累が挙げられる。光化学２＋２環化付加は、例えば、シクロブタン類及びオクセタン類を合成するために使われる。
このように、幾つかの実施態様において、部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークを、他の基板と接触させ、硬化が完全に行い、ＰＦＰＥネットワークを基板に接着させる。この方法は、ＰＦＰＥ材料の多層膜を基板に接着させるために使われる。
更に、幾つかの実施態様において、基板としては、ＰＤＭＳの様な、第２の高分子材料、又は他の高分子が挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTM(Shell Chemical Company)、の様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ膜は、ガラス材料、石英材料、シリコン材料及び溶融珪素材料のような固体基板に、シラン共役試薬を用いて、接着する。
IＶ．Ａ．２成分硬化過程によるパターンのある膜の作成法
幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥネットワークは、２成分官能性液体前駆体システムの反応によって作られる。図１Ａ−１Ｃに示したように、高分子材料のパターンのある膜の一般的作成方法を用いて、２成分システムを含有する液体前駆体材料を、パターンのある基板と接触させ、ＰＦＰＥ材料のパターンのある膜を作る。幾つかの実施態様において、２成分液体前駆体システムは、エポキシ基／アミン基、エポキシ基、／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、ハロゲン酸基／水酸基、ハロゲン酸基／アミン基、アミン基／ハロゲン原子、水酸基／ハロゲン原子、水酸基／クロロシラン、アジド基／アセチレン基及び他の所謂"クリック化学"反応及びグルッブス型触媒を用いたメタセシス反応からなる部類から選択される。官能性液体前駆体を適切な比で混合し、パターンのある表面又はマスターと接触させる。硬化反応は、熱、触媒等を用いて、ネットワークが作成されるまで行われる。
幾つかの実施態様において、完全に硬化したＰＦＰＥ前駆体が作られる。幾つかの実施態様において、２成分反応が部分的にのみ進行し、それにより、部分的に硬化したＰＦＰＥネットワークが作られる。
IＶ．Ｂ．２成分硬化工程によるＰＦＰＥ膜の基板への接着方法
IＶ．Ｂ．１．２成分硬化工程による完全な硬化
幾つかの実施態様において、完全に硬化したＰＦＰＥ２成分前駆体を、マスターから取り外し、例えば、剥離し、その後基板と接触させ可逆的、ヘルメティックシールを作成する。
幾つかの実施態様において、部分的に硬化したネットワークを、他の部分的に硬化したＰＦＰＥ膜と接触させ、反応を完全に行い、それにより、膜間の恒久的結合が作られる。
IＶ．Ｂ２．２成分系の部分硬化
図３Ａ−３Ｃに示すように、幾つかの実施態様において、部分的２成分硬化法は、基板に対して、部分硬化したＰＦＰＥ材料の少なくとも１層の膜を結合させるために用いられる。幾つかの実施態様において、部分２成分硬化法は、基板に対して、部分硬化したＰＦＰＥ材料の複数の膜を結合させるために用いられる。幾つかの実施態様において、基板は、ガラス材料、石英材料、シリコン材料、溶融珪素材料及びプラスチック材料からなる部類から選択される。幾つかの実施態様において、基板をシラン共役試薬で処理する。
図４Ａ−４Ｃに示すように、幾つかの実施態様において、部分２成分硬化は、ＰＦＰＥ膜を、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）材料のような、第２の高分子材料に接着させるために用いられる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料には、官能性のあるＰＤＭＳ材料が含まれる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳをプラズマ及びシラン共役試薬で処理し、ＰＤＭＳ材料に望みの官能性を導入する。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を重合可能基でキャップ付けする。幾つかの実施態様において、重合可能基には、エポキシド基がある。幾つかの実施態様において、重合可能基には、アミン基がある。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
IＶ．Ｂ３．２成分システムの過剰硬化
本出願で開示した対象材料は、デバイスを作成する方法を提供するが、この方法は、官能性のあるペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）前駆体をパターンのある基板と接触させ、エポキシ基／アミン基、エポキシ基、／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、ハロゲン酸基／水酸基、ハロゲン酸基／アミン基、アミン基／ハロゲン原子、水酸基／ハロゲン原子、水酸基／クロロシラン、アジド基／アセチレン基及び他の所謂"クリック化学"反応及びグルッブス型触媒を用いて、メタセシス反応のような２成分反応により硬化させ、硬化したＰＦＰＥ材料の膜を作成する。この特別な方法において、硬化したＰＦＰＥ材料の膜を、第２の基板に接着することができるが、これは、１成分が過剰な膜を完全に硬化させ、硬化したＰＦＰＥ材料の膜を第２の成分が過剰な第２の基板と接触させ、過剰な官能基を反応させて、膜を接着させる。
この様に、幾つかの実施態様において、エポキシ基／アミン基、エポキシ基、／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、ハロゲン酸基／水酸基、ハロゲン酸基／アミン基、アミン基／ハロゲン原子、水酸基／ハロゲン原子、水酸基／クロロシラン、アジド基／アセチレン基及び他の所謂"クリック化学"反応及びグルッブス型触媒を用いるメタセシス反応のような２成分系を、混合する。幾つかの実施態様において、２成分系の少なくとも１成分は、他の成分より過剰にある。過剰成分があることによって複数の官能基を有する残りの硬化したネットワークとの反応が、熱、触媒使用などにより、完全に行われる。
幾つかの実施態様において、補足的な過剰官能基を有する完全に硬化したＰＦＰＥ材料の２層の膜を、互いに接触させ、化合官能基を反応させて、これにより膜間に恒久的結合ができ上がる。
図３Ａ−３Ｃに示すように、幾つかの実施態様において、過剰な官能基を有する完全に硬化したＰＦＰＥネットワークを、基板と接触させる。幾つかの実施態様において、基板は、ガラス材料、石英材料、シリコン材料、溶融珪素材料及びプラスチック材料からなる部類から選択される。
幾つかの実施態様において、基板は、共役試薬の官能性が完全に硬化したネットワーク上の過剰な官能性に対し補足的であるように、シラン共役試薬で処理される。この様に、恒久的結合が基板にでき上がる。
図４Ａ−４Ｃに示すように、幾つかの実施態様において、２成分過剰硬化は、ＰＦＰＥネットワークをポリ（ジメチルシロキサン）ＰＤＭＡ材料のような第２の高分子材料に結合させるために用いられる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料としては、官能性ＰＤＭＳ材料がある。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、プラズマ及びシラン共役試薬で処理し、望みの官能性を導入する。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、重合可能基でキャップ付ける。幾つかの実施態様において、重合可能材料としてはエポキシド基がある。幾つかの実施態様において、重合可能材料としてはアミンがある。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料として、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
IＶ．Ｂ４．熱硬化可能成分と光硬化可能材料との混合
他の実施態様によると、材料の多層の膜を互いに接着することによりデバイスが作成される。ある実施態様において、２成分熱硬化可能材料を、光硬化可能材料と混合し、これにより多段階硬化材料を作り出す。ある実施態様において、２成分系としては、エポキシ基／アミン基、エポキシ基、／水酸基、カルボン酸基／アミン基、カルボン酸基／水酸基、エステル基／アミン基、エステル基／水酸基、アミン基／無水物、ハロゲン酸基／水酸基、ハロゲン酸基／アミン基、アミン基／ハロゲン原子、水酸基／ハロゲン原子、水酸基／クロロシラン、アジド基／アセチレン基及び他の所謂"クリック化学"反応及びグルッブス型触媒を用いるメタセシス反応等の官能基が挙げられる。
ある実施態様において、光硬化可能成分としては、アクリレート基類、スチレン基類、エポキシド基類、シクロブタン基類及び他の２＋２環化付加が挙げられる。
幾つかの実施態様において、２成分熱硬化可能材料を、様々な割合で光硬化可能材料と混合する。ある実施態様において、その後この材料を上述のようにパターンのある基板の上に置く。この系に光照射、例えばＵＶ光、を行い、固体化させてネットワークができて、その間熱硬化可能成分を、ネットワーク内に機械的に巻き込ませるが、未反応の状態で残る。例えば切断し、トリミングし、入口／出口孔を作り、液体で満たし、第２の光硬化可能膜の所定の位置に配列することにより、この材料の複数の膜を調製できる。一度、光硬化可能膜を配列し、シールした後、デバイスを加熱し、膜内の熱硬化可能成分を活性化する。熱硬化可能成分を熱により活性化すると、複数の膜は境界での反応により、互いに接着する。
幾つかの実施態様において、熱反応は完全に行われる。他の実施態様において、熱反応は部分的にのみ行われ、多層の膜はこの工程を繰り返すことでこの様に接着する。他の実施態様において、多層のデバイスを作り、最終的に平面な、パターンのない膜に熱硬化により接着させる。
幾つかの実施態様において、熱硬化反応が先に行われる。その後、例えば、切断し、トリミングし、入口／出口孔を作り、液体で満たし、配列等行い、膜を作る。次に、光硬化可能成分に、光照射、例えばＵＶ光、を行い、複数の膜を、膜間の境界で反応する官能基と接着させる。
幾つかの実施態様において、混合した２成分熱硬化可能であり且つ光硬化可能材料を使って、ＰＦＰＥネットワークを、ポリ（ジメチルシロキサン）ＰＤＭＳ材料のような、第２の高分子材料に結合させる。
幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料には、官能性のあるＰＤＭＳ材料がある。当業者の一人に理解されるように、官能性のあるＰＤＭＳ材料は、本明細書で既述のように、反応性のある化学基を含むＰＤＭＳ材料である。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、プラズマ及びシラン共役試薬で処理して、望みの官能性を導入できる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、重合可能基でキャップ付けする。幾つかの実施態様において、重合可能材料はエポキシド基を含む。幾つかの実施態様において、重合可能材料は、アミン基を含む。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
幾つかの実施態様において、光硬化可能ＰＦＰＥ液体前駆体と２成分熱硬化可能ＰＦＰＥ液体前駆体の混合物を、２成分の熱硬化可能混合の１成分が、他の成分より過剰であるように作る。この様にして、多層の膜を、多層膜に残存する補足的官能基を介して接着できる。
好ましい実施態様によると、完成したデバイスの膜間が、約６０ｐｓiの圧力に対し層間の剥離無しに堪える接着を行うよう、材料に加えられる熱硬化及び光硬化物質の量を選択できる。更なる実施態様によると、この膜間が、約５ｐｓiと約４５ｐｓiの間の圧力に対し層間の剥離無しに堪える接着を行うように、熱硬化及び光硬化物質の材料に加えられる量を選択できる。更なる実施態様において、この膜間が、約１０ｐｓiと約３０ｐｓiの間の圧力に対し層間の剥離無しに堪える接着を行うよう、熱硬化及び光硬化物質の材料に加えられる量を選択できる。
図５Ａ−５Ｅに関して、多層デバイスの作成方法の説明的な実施例を示す。図５Ａに示すように、光硬化可能材料と混合した２成分熱硬化可能材料を、パターンのある鋳型５０６，５０８（時には、マスター鋳型又は鋳型と呼ばれる）に配置する。本出願で開示した対象材料の他の実施態様において、混合材料を、パターンのある鋳型の上に回転塗布することができ、又は材料をガスケットの内側にプールし、パターンのある鋳型の上に注ぐ。当業者に理解されるように、一般的に、回転塗布を第１膜５０２のような薄膜の形成に用い、また鋳造技術は第２の膜５０４の様な厚い膜の形成に使われる。次に、鋳型５０６及び５０８に置かれた混合材料は、（光硬化のような）初回の硬化処置を受け、夫々、第１膜５０２及び第２膜５０４を形成する。光硬化は、部分的に材料を硬化させるが、材料の熱硬化成分の開始を行わない。その後、パターンのある鋳型５０８を第２膜５０４から取り外す。膜からのパターンのある鋳型の取り外しについては、本明細書により具体的に既述する。次に、第２の膜５０４を、第１の膜５０２の上に配置する、そして図５Ｂに示すように、このコンビネーションに第２の硬化処理を行い、その結果、第１の膜５０２及び第２の膜５０４の間に結合、又は接着、が生じ、本明細書では以後"２枚の接着した膜５０２及び５０４"と呼ぶ。一般的に、第２の硬化は、材料の２成分熱硬化を開始させる、初期熱硬化である。次に、図５Ｃにあるように、２接着膜５０２及び５０４は、パターンのある鋳型５０６から取り除かれる。図５Ｄにおいて、２接着膜５０２及び５０４は、平面膜５１４上に配置され、第１の硬化処理を受けるが、平面膜５１４は前もって平面鋳型５１２を塗布した物である。図５Ｅに示すように、膜５０２，５０４及び５１４に、最終硬化を施して、３層膜が完全に接着する。
他の実施態様に従えば、パターンのある鋳型５０６に、剥離膜５１０を塗布することで、硬化した、又は部分的に硬化した膜（図５Ｃ参照）の取り外しを容易にする。
更に、例えばパターンのある鋳型５０６及び／又はパターンのある鋳型５０８のような鋳型に剥離膜を塗布することによって、鋳型成分と、鋳型上に存在する潜在的官能基との間の反応を減少させる。例えば、剥離膜５１０は金／パラジウム塗布でもよい。
他の実施態様によれば、部分的に硬化した、また硬化した膜の取り外しを、引きはがし、吸引、空気圧、部分硬化又は硬化した膜の間に溶媒の適用、又はこれらの指導のコンビネーションにより行う。
Ｖ．官能性のリンカー基によりＰＦＰＥ材料に多数の側鎖を連結する方法
幾つかの実施態様において、本出願で開示した方法により、デバイス又は膜に、化学"リンカー"分子をエラストマー自体に付加することにより官能性が与えられる。幾つかの実施態様において、官能基は、前駆体材料の骨格に沿って加えられる。この方法の例を反応図式８に示す：
反応図式８．前駆体材料の骨格に沿って官能基を付加する代表的方法
Figure 2008529102
幾つかの実施態様において、前駆体材料は、官能性水酸基を含む巨大分子を有する。幾つかの実施態様において、反応図式８に示したように、官能性水酸基には、官能性ジオール基がある。幾つかの実施態様において、２又は３以上の官能性ジオール基は３価の官能性"リンカー"分子を介して結合している。幾つかの実施態様において、３価の官能性のリンカー分子は、２個の官能基Ｒ及びＲ’を有する。
幾つかの実施態様において、Ｒ’基は巨大分子の水酸基と反応する。反応図式８において、丸印はリンカー分子を示し、波線はＰＦＰＥ鎖を表わす。
幾つかの実施態様において、Ｒ基はデバイスの表面に望みの官能性を与える。幾つかの実施態様において、Ｒ’基は、酸塩化物、イソシアネート基、ハロゲン原子及びエステル分子からなる部類から選択されるが、これらに制限されない。幾つかの実施態様において、Ｒ基は、保護されたアミン基及び保護されたアルコール基の中の一つから選択されるが、これらに制限されない。幾つかの実施態様において、巨大分子ジオールは、重合可能なメタクリレート基で官能性を有する。幾つかの実施態様において、官能性巨大分子ジオールを、硬化し及び／又はRolland,J.他 JACS 2004,126,2322-2323に記載されている光化学工程により成型するが、この開示は本明細書の参考文献に全て取り込まれている。
この様に、本出願により開示した対象材料は、官能性のリンカー基により、潜在的な官能基を光硬化可能なＰＦＰＥ材料に取り込む方法を提供する。この様に、幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料の多数の側鎖は、側鎖が重合可能基でキャップ付けられる前は、互いに連結する。幾つかの実施態様において、重合可能基は、メタクリレート基、アクリレート基及びスチレン基からなる部類より選択される。幾つかの実施態様において、潜在的な官能性が完全に硬化したネットワークに存在するように、これらの官能性を上述のような"リンカー"分子に化学的に結合させる。
幾つかの実施態様において、この様にして導入された潜在的な官能性は、ＰＦＰＥの多層膜を結合するため、又は完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、前もってシラン共役試薬処理を行ったガラス材料、又はシリコン材料の様な、基板に結合するため、又は完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、ＰＤＭＳ材料のような、第２の高分子材料に結合するために用いる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、プラズマ及びシラン共役試薬で処理し、望みの官能性を導入する。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料を、重合可能基でキャップ付ける。幾つかの実施態様において、重合可能基はアクリレート基、スチレン基及びメタクリレート基からなる部類から選択される。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
幾つかの実施態様において、"リンカー"分子に結合した官能性を有するＰＦＰＥネットワークは、基材より形成されたデバイスの表面に官能性を持たせるために用いられる。幾つかの実施態様において、タンパク質、オリゴヌクレオチド、薬剤、触媒、染料、センサー、検体及びデバイス表面の濡れ状態を変えることができる荷電のある物質からなる部類から選ばれる、官能性のある分子と結合して、デバイスは官能性を得る。
ＶI．表面の化学的互換性を改善する方法
本出願で開示した対象材料の幾つかの実施態様により、本明細書で記載した材料及び方法で形成されたデバイスの表面を、デバイスに化学的互換性を与えるために表面安定化させることができる。上記の材料と方法によると、表面安定化は、本明細書で記載した材料から形成されたデバイス表面を末端キャップされたＵＶ及び／又は熱硬化可能液体前駆体（例えば、スチレンで末端キャップされた前駆体）処理によって達せられる。スチレンで末端キャップされた前駆体に含まれる光又は熱硬化成分を活性化することで、前駆体は、材料の潜在的メタクリレート基、スチレン基及び／又はアクリレート基と反応して、これらと結合し、これによりデバイス表面に表面安定化が施される。
他の実施態様によると、本明細書出を通して記載しているように、潜在的メタクリレート基、アクリレート基及び／又はスチレン基を有するＰＦＰＥ材料から形成されたデバイスに、スチレンによる末端キャップされたＵＶ硬化可能ＰＦＰＥ液体前駆体による処理を施す。
この様な実施態様によると、スチレンによる末端キャップされたＵＶ硬化可能前駆体の溶液を、ＰＦＰＥから形成されたデバイスの表面に塗布するが、この溶液に用いる溶媒は、ペンタフルオロブタンを含むが、それに制限されない。溶媒は蒸散し、ＰＦＰＥ材料の表面には、塗布したスチレンによる末端キャップされたＵＶ硬化可能前駆体のフィルムが残る。ある実施態様において、その後フィルムはＵＶ光照射により硬化処理され、これにより、フィルムは、ＰＦＰＥ材料の潜在的メタクリレート基、アクリレート基及び／又はスチレン基に接着する。スチレンによる末端キャップされた前駆体で塗布された表面は、ウレタン及び／又はエステル結合のような酸に不安定な基を持たないので、従って表面安定化が得られ、基礎ＰＦＰＥ材料の化学的互換性が改善される。
他の実施態様によると、本明細書で記載するように基材から形成されたデバイスの表面は、気相表面安定化により安定化される。この様な実施態様によると、デバイスは窒素ガス中０．５％のフッ素ガス混合物に曝される。フッ素はフリーラジカルのように基材の水素原子と反応し、これにより気体処理されたデバイスが表面安定化される。
ＶII．前駆体材料に官能性のあるモノマーを付加する方法
幾つかの実施態様において、硬化してない前駆体材料に官能性モノマーを付加する方法がある。幾つかの実施態様において、官能性モノマーは、官能性スチレン基、メタクリレート基及びアクリレート基からなる部類から選択される。幾つかの実施態様において、前駆体材料としては、フルオロポリマーがある。幾つかの実施態様において、官能性モノマーとしては、高度にフッ素化したモノマーがある。幾つかの実施態様において、高度のフッ素化したモノマーとしては、ペルフルオロエチルビニルエーテル（ＥＶＥ）がある。幾つかの実施態様において、前駆体材料としては、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）エラストマーがある。幾つかの実施態様において、前駆体材料としては、ポリウレタンエラストマーがある。幾つかの実施態様において、官能性モノマーをネットワークに硬化ステップで導入する方法がある。
幾つかの実施態様において、官能性モノマーは、液体ＰＦＰＥ前駆体に直接加えられ、架橋によりネットワークに組み込まれる。例えば、モノマーは、ネットワークに導入できるが、このネットワークは、架橋反応した後、ＰＦＰＥの多層の膜に接着し、完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、ガラス材料又は前もってシラン共役試薬で処理したシリコン材料の様な、基板に結合させ、又は完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、ＰＤＭＥ材料のような第２の高分子材料に結合させることができる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料に、プラズマ又はシラン共役試薬の処理により、望みの官能性を導入できる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料は、重合可能基でキャップ付けされる。幾つかの実施態様において、重合可能基は、アクリレート基、スチレン基及びメタクリレート基からなる部類より選択される。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
幾つかの実施態様において、官能性モノマーを、直接液体ＰＦＰＥ前駆体に付加できるが、また官能性モノマーを使って、タンパク質、オリゴヌクレオチド、薬剤、触媒、染料、センサー、検体及び溝の濡れ状態を変えることができる荷電のある物質からなる部類から選ばれる官能性分子を付加させる。この様なモノマーとしては、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート基、ｔｅｒｔブチルアクリレート基、ジメチルアミノプロピルメタクリレート基、グリシジルメタクリレート基、ヒドロキシエチルメタクリレート基、アミノプロピルメタクリレート基、アリールアクリレート基、シアノアクリレート基、シアノメタクリレート基、トリメトキシシランアクリレート基、トリメトキシシランメタクリレート基、イソシアナートメタクリレート基、ラクトン含有アクリレート基及びメタクリレート基、糖含有アクリレート基及びメタクリレート基、ポリエチレングリコールメタクリレート基、ノルノルナン含有メタクリレート基及びアクリレート基、多面体オリゴマーシルセスキオクサンメタクリレート基、２−トリメチルシロキシエチルメタクリレート基、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−フルオルオクチルメタクリレート基、ペンタフルオロスチレン基、ビニルピリジン基、ブロモスチレン基、クロロスチレン基、スチレンスルホン酸、フルオロスチレン基、スチレンアセテート基、アクリルアミド基及びアクリロニトリル基、が挙げられるが、これらに制限されない。
幾つかの実施態様において、上記の試薬が既に付加されたモノマーを、液体ＰＦＰＥ前駆体と直接混合させて、架橋によりネットワークに取り込む。幾つかの実施態様において、モノマーは、重合可能基、望みの試薬及びＰＦＰＥ液体前駆体との混和性を可能にするフッ素化したセグメントからなる部類より選んだ基を含む。幾つかの実施態様において、モノマーは重合可能基、望みの試薬及びＰＦＰＥ液体前駆体との混和性を可能にするフッ素化したセグメントを含まない。
幾つかの実施態様において、モノマーは、完全に硬化したエラストマーの機械的特性を調節するために加えられる。この様なモノマーとしては、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、水酸基、ウレタン、尿素、又は他の分子を含む水素結合性モノマー、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート基のような大きな側基を有するモノマーが挙げられるが、これらに制限されない。
幾つかの実施態様において、上記のモノマーのような官能分子を導入すると、機械的に巻き込まれる、即ち、硬化によりネットワーク内で共有結合を作らない。例えば、幾つかの実施態様において、官能性は重合可能モノマーを持たないＰＦＰＥ鎖に導入し、この様なモノマーを硬化可能ＰＦＰＥ物質と混ぜ合わす。幾つかの実施態様において、この様な巻き込まれた物質を、硬化したＰＦＰＥ多層膜を互いに接着させるために使うが、２種の物質が次のように反応性がある場合である：エポキシ基／アミン基、水酸基／酸塩化物、水酸基／イソシアネート基、アミン基／イソシアネート基、水酸基／ハロゲン化物、アミン基／ハロゲン化物、アミン基／エステル基及びアミン基／カルボン酸。加熱することにより、官能基は反応して、２種の膜は互いに接着する。付加的に、上記のような巻き込まれた物質を用いて、ＰＦＰＥ膜を、ガラス、シリコン、石英、ＰＤＭＳ，KratonsTM、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーの様な、他の材料の膜と接着させる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
ＶII．表面に官能性を導入する他の方法
幾つかの実施態様において、本明細書に参考文献として全て取り込まれている、Chen,Y.及びMomose,Y.Surf.Interface.Anal.1999, 27,1073-1083，に記載されているポリ（テトラフルオロエチレン）表面に官能性を導入する方法を用いて、完全に固化したＰＦＰＥ表面に、アルゴンプラズマは、官能性を導入することができる。より具体的には、特別な理論に特に捕らわれることなく、完全に硬化したＰＦＰＥ材料をアルゴンプラズマに一定時間曝すと、フッ素化した骨格に沿って官能性が取り込まれる。
この様な官能性を用いて、ＰＦＰＥの多層膜を接着させたり、完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、前もってシラン共役試薬処理を行ったガラス材料、又はシリコン材料の様な、基板に結合させたり、又は完全に硬化したＰＦＰＥ膜を、ＰＤＭＳ材料のような、第２の高分子材料に結合させる。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料は、官能性材料を含む。幾つかの実施態様において、ＰＤＭＳ材料は、プラズマ及びシラン共役試薬の処理により、望みの官能性を導入できる。この様な官能性を用いて、タンパク質、オリゴヌクレオチド、薬剤、触媒、染料、センサー、検体及び溝の濡れ状態を変えることができる荷電のある物質を付加することができる。
幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、KratonsTMの様なＰＤＭＳ以外のエラストマー、ブナゴム、天然ゴム、フルオロエラストマー、クロロプレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン又は熱可塑性エラストマーが挙げられる。幾つかの実施態様において、第２の高分子材料としては、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）のようなポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、塩化ポリビニル、ポリオレフィン、ポリ（ケトン）、ポリ（エーテルエーテルケトン）及びポリ（エーテルスルホン）を含むが、これらに制限されない、硬い熱可塑性材料が挙げられる。
幾つかの実施態様において、完全に硬化したＰＦＰＥ膜は、固体基板とコンフォーマルな接触を行う。幾つかの実施態様において、基板は、ガラス材料、石英材料、シリコン材料、溶融珪素材料及びプラスチック材料からなる部類より選択される。幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料に、ＵＶ光、例えば１８５ｎｍＵＶ光、を照射するが、この照射によって、骨格からフッ素原子を奪い、Vurens,G.,他 Langmuir1992,8,1165-1169に記載されているように、基板に化学結合を形成する。この様にして、幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ膜は、フッ素原子引き抜きの後、ラジカル共役により固体基板に共有結合する。
IＸ．犠牲膜を用いるミクロ構造の形成方法
本出願で開示した対象材料は、分解性又は選択的溶解性の材料を含む犠牲膜を用いて、例えば液晶の配向層のような、デバイスとして用いるためのミクロ溝、溝、開口部、チャンネル、ミクロ構造等を形成する方法を提供する。幾つかの実施態様において、パターンのある表面、溝、チャンネル、又はミクロ又はナノ開口部を作るために、この方法は、(1)液晶前駆体材料と２次元又は３次元犠牲構造との接触、(2)前駆体材料の処理、例えば硬化処理及び(3)犠牲膜の除去を含む。
従って、幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ液晶前駆体は、多次元足場の上に配置されるが、ここで多次元足場はＰＦＰＥネットワークが硬化した後は、分解され、又は洗い流される材料から作られる。これらの材料は、溝、チャンネル、又は開口部が、エラストマーの他の膜がその上に配置された時、埋められてしまうことから保護する。このような分解性又は選択的溶解性材料の例としては、ワックス類、光レジスト類、ポリスルホン類、ポリアセトン類、セルローズ繊維類、塩類、又はいずれかの固体有機又は無機化合物が挙げられるが、これらに制限されない。幾つかの実施例において、犠牲膜は、熱的に、光化学的に又は溶媒との洗浄により取り除かれる。重要なことであるが、本明細書で記載した、材料及びデバイスと有機溶媒との間の適合性が、最終デバイス使用における、犠牲膜高分子構造の使用可能性を決める。
犠牲膜使用によって、ミクロ構造を形成する上で使用する、ＰＦＰＥ材料には、本明細書で記載した、ＰＦＰＥ及びフルオロオレフィン性材料がある。
図６Ａ−６Ｄ及び図７Ａ−７Ｃは、分解性又は選択的溶解性材料からできた犠牲膜を用いた、ミクロ構造の作成するための、本出願において開示した方法の実施態様を示す。
図６Ａを参照すると、パターンのある基板６００が与えられている。液体ＰＦＰＥ前駆体材料６０２を、パターンのある基板６００の上に配置する。幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体材料６０２は、パターンのある基板６００の上に、回転塗布工程により配置される。液体ＰＦＰＥ前駆体材料６０２は、処理工程Ｔｒ１処理により、処理した液体ＰＦＰＥ前駆体材料６０４になる。
さて図６Ｂを参照すると、処理された液体ＰＦＰＥ前駆体材料の膜６０４を、パターンのある基板６００から取り外す。幾つかの実施態様において、処理した液体ＰＦＰＥ前駆体材料の膜６０４を、基板６０６と接触させる。幾つかの実施態様において、基板６０６は平面基板又は実質的に平面材料である。幾つかの実施態様において、処理した液体ＰＦＰＥ前駆体材料の膜は、処理工程Ｔｒ２処理され、２層膜アセンブリー６０８になる。
さて図６Ｃを参照すると、所定の容積の分解性又は選択的溶解性材料６１０を、回転塗布により２層膜アセンブリー６０８上に配置する。幾つかの実施態様において、分解性又は選択的溶解性材料６１０を、２層膜アセンブリー６０８上に回転塗布工程で配置する。再度図６Ｃを参照すると、液体前駆体材料６０２を２層アセンブリー６０８上に配置し、所定容積の分解性又は選択的溶解性材料６１０を覆うＰＦＰＥ材料膜６１２を作るために処理される。
さて図６Ｄを参照すると、所定容積の分解性又は選択的溶解性材料６１０を、処理工程Ｔｒ３で処理して、所定容積の分解性又は選択的溶解性材料６１０が取り外し、ミクロ構造６１６が作られる。
幾つかの実施態様において、ミクロ構造６１６には、ミクロ溝、チャンネル、又は通過孔等がある。幾つかの実施態様において、処理工程Ｔｒ３は、熱処理工程、照射工程、溶解工程及びそれ等のコンビネーション等から選択される。幾つかの実施態様において、パターンのある基板６００には、エッチング処理したシリコンウエハーがある。幾つかの実施態様において、パターンのある基材としては、光耐性のパターンのある基板がある。本出願で開示した対象材料の目的のために、パターンのある基板を、光リソグラフィー、電子線リソグラフィー及びイオンエッチング等、当業者が既知の如何なる加工法でも作成可能であるが、これらの加工法に制限されない。
幾つかの実施態様において、分解可能又は選択的溶解可能材料６１０は、ポリオレフィンスルホン、セルローズ繊維、ポリラクトン及び高分子電解質からなる部類から選択される。幾つかの実施態様において、分解可能又は選択的溶解可能基板６１０は分解可能又は溶出可能な材料から選択される。幾つかの実子態様において、分解可能又は選択的溶解可能基板６１０は塩、水溶性高分子及び溶媒可溶性高分子から選択される。
単純な溝に加えて、本出願で開示した対象材料は、複数の複雑構造の作成を提供するが、これらは上述のように、前もって"注入成型"、又は形作られ、また材料に埋め込まれ、その後取り外される、
図７Ａ−Ｃは犠牲層を用いて、ミクロチャンネル又はミクロ構造を形成するための、本出願で開示した方法を示す。図７Ａを参照すると、基板７００が提供される。幾つかの実施態様において、基板７００を液体ＰＦＰＥ前駆体材料７０２で塗布する。犠牲構造７０４は、基板７００上に置かれる。幾つかの実施態様において、液体ＰＦＰＥ前駆体材料７０２は、処理工程Ｔｒ１で処理される。
図７Ｂを参照すると、第２の液体ＰＦＰＥ前駆体材料７０６は、犠牲構造７０４が第２の液体前駆体材料７０６に包み込まれるように、犠牲構造７０４の上に配置される。第２の液体前駆体材料７０６は、処理工程Ｔｒ１処理される。
図７Ｃを参照すると、犠牲構造７０４を、処理工程Ｔｒ３で処理し、犠牲構造を分解及び／又は取り外し、これによりミクロ構造７０８が作られる。幾つかの実施態様において、ミクロ構造７０８としては、パターンのある構造、チャンネル、溝及び開口部等が挙げられる。
幾つかの実施態様において、基板７００はシリコン水を含む。幾つかの実施態様において、犠牲構造７０４には、分解可能又は選択的溶解可能材料がある。幾つかの実施態様において、犠牲構造７０４は、ポリオレフィンスルホン、セルローズ繊維、ポリラクトン及び高分子電解質からなる部類より選択される。幾つかの実施態様において、犠牲構造７０４は、分解可能又は選択的溶解可能材料から選択される。幾つかの実施態様において、犠牲構造７０４は、塩、水溶性高分子及び溶媒可溶性高分子からなる部類より選択される。
Ｘ．粉末を用いてデバイスの弾性率を増す方法
幾つかの実施態様において、ＰＦＰＥ材料又は本明細書に記載した何れかのフルオロポリマーのような基材から作られるデバイスの弾性率は、硬化のために、本明細書において"ＰＴＦＥ充填剤"と呼ぶ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末のような粉末を、液体前駆体に混合することで増加する。ＰＴＦＥ自体が高い弾性率を有するので、ＰＴＦＥを粉末状に加えることは、本出願で開示した対象材料の低弾性率材料内で均一に分散されれば、材料の全体としての弾性率を上げるであろう。ＰＴＦＥ充填剤は、ＰＦＰＥ材料に付加的な化学的安定性及び溶媒耐性を付与することができる。
ＸI．溶媒耐性である低表面エネルギー材料の応用
他の実施態様によると、本出願で開示した対象材料及び方法は、１又は２以上の以下の材料及び適用の仕方を、組合せ及び／又は置換することができる。
１実施態様によると、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、接着材料のシリコン成分と置き換えることができる。他の実施態様において、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、接着材料と併用しより強い結合及び代替的な接着型を提供できる。本出願で開示した対象材料が適用できる材料の１例としては、柔軟性があり、高い引き裂き強さを有するエラストマーを作るために、加熱したとき急速に硬化する、２液性流動性接着剤のような接着剤がある。この様な接着性は、シリコン塗布した構造を互いに及び他の基板と結合するために適している。この様な接着性の例は、DOW CORNING(R)Q5-8401 ADHESIVE KIT(Dow Corning Corp.,Midland,Michigan,United States of America)である。
他の実施態様によると、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、カラーマスターバッチにおけるシリコン成分により置換できる。他の実施態様において、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、カラーマスターバッチの成分と併用してより強い結合及び代替的結合型を提供できる。本出願で開示した対象材料に関する使用に適したカラーマスターバッチの例は、例えば、SILASTIC(R) LPX RED IRON OXIDE 5(Dow Corning Corp.,Midland,Michigan,United States of America)の様な、液体シリコンゴム類（ＬＳＲ’ｓ）に関する使用のためにデザインされた、ある範囲の色素マスターバッチであるが、これに制限されない。
更に他の実施態様として、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は液体シリコンゴム材料と置き換えることができる。他の実施態様において、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、液体シリコンゴム材料と併用して、液体シリコンゴム材料に、本出願で開示した対象材料のより強い結合及び代替的結合技術を与えることができる。本出願で開示した対象材料に関する使用、又は置き換えに適した液体シリコンゴムの例は、硬くて熱安定性のある２液性無溶媒性液体シリコンゴムのような、液体シリコンゴム塗布であるが、これに制限されない。同様な液体シリコンゴム塗布は、ガラスのみならずポリアミドに対して特に優れた接着性を示し、例えば、DOW CORNING(R)3625A&B KITで代表される製品のような、柔らかい低摩擦性及び非ブロック表面を有する。他の、このような液体シリコンゴムとしては、例えば、DOW CORNING(R) 3629PART A; DOW CORNING(R) 3631PART A&B （２液性無溶媒性熱硬化性液体シリコンゴム）；DOW CORNING(R) 3715BASE（硬化して、汚れ防止性で、埃忌避性のある、非常に硬く非常に低摩擦性表面になる２液性無溶媒性シリコンのトップ塗布）；DOW CORNING(R) 3730A&B KIT（ガラス構造ばかりでなくポリアミドに対して特に優れた接着性を有する、２液性無溶媒性及び無色液体シリコンゴム）；SILASTIC(R) 590LSR PART A&B（優れた熱安定性を有する、２液性無溶媒性液体シリコンゴム）；SILASTIC(R) 9252/250P KIT PARTS A&B（２液性無溶媒性熱硬化液体シリコンゴム；ガラス及びポリアミド構造物に対する一般目的塗布；無ハロゲン、低煙毒性及び食品品質を含む３品質が入手可能）；SILASTIC(r) 9252/500P KIT PARTS A&B;SILASTIC(R) 9252/900P KIT PARTS A&B;SILASTIC(R) 9280/30 KIT PARTS A & B;SILASTIC(R) 9280/60E KIT PARTS A & B;SILASTIC(R) 9280/70E KIT PARTS A & B;SILASTIC(R) 9280/75E KIT PARTS A & B;SILASTIC(r) LSR 9151-200P PART A; SILASTIC(r) LSR 9451-1000P;RTV Elastomers(Dow Corning Corp.,Midland,Michigan,United States of America);DOW CORNING(R) 734 FLOWABLE SEALANT,CLEAR（一般的シーリング及び結合用途の１液性無溶媒性シリコンエラストマー、このシリコンエラストマーは直ちに使用可能であり、また空気中の湿気に曝されると硬化する、流動液体である）； DOW CORNING(R) Q3-3445 RED FLOWABLE ELASTOMER；（高温剥離塗布のための赤色流動性１液無溶媒性シリコンエラストマー、一般的にこの製品は食品を出荷するための構造物を塗布するために用いられ、２６０℃まで安定である）；及びDOW CORNING(R) Q3-3559 SEMIFLOWABLE TEXTILE ELASTOMER（半流動性１液性無溶媒性シリコンエラストマー）である。
更に他の実施態様において、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、水性の予備硬化したシリコンエラストマーで置き換えることができる。他の実施態様において、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、水性シリコンエラストマーと併用し、本明細書に記載した改善した物理的、化学的特性を材料に付与する。本出願で開示した対象材料に関する使用又は置換のために適した水性シリコンエラストマーの例として、本出願で開示した対象材料が一般的に適用できる、水性助剤があり、DOW CORNING(R) 84 ADDITIVE（水性予備硬化したシリコンエラストマー）；DOW CORNING(R) 85 ADDITIVE （水性予備硬化したシリコンエラストマー）；DOW CORNING(R) ET-4327 EMULSION（繊維質潤滑剤、摩滅耐性、水排除性及びガラス構造物に対する柔軟性があり、一般的にＰＴＦＥ塗布のためのガラス繊維前処理として用いられる、メチル／フェニル基のついたシリコンエマルジョン）；及びDow Corning 7-9120 Dimethicone NF Fluid（店頭で（ＯＴＣ）局所的また皮膚ケア商品のための、新しい品位のDow Corningにより導入されたポリジメチルシロキサン流動体）などがあるが、これらに制限されない。
更に他の実施態様によると、本出願で開示された対象物質の材料及び方法は、他のシリコン性材料により置き換えられる。他の実施態様において、本出願で開示された対象物質の材料及び方法は、他のシリコン性材料と併用して、他のシリコン性材料に改良された物理的及び化学的特性を付与する。本出願で開示された対象物質に関する使用、又は置き換えに適した他のシリコン性材料の例としては、例えばUnited Chemical Technologies RTV silicone(United Chemical Technologies,Inc.,Bristol,Pennsylvania,United States of America)（電気的／電子的製陶及びカプセル封入に適した、柔軟性のある、透過性エラストマー）； Sodium Methyl siliconate（この製品はシリコン表面を水反発性にし、グリーン強度及びグリーン貯蔵時間を増す）；Silicone Emulsion（非毒性スプレイ放出可能な試薬として有用であり、乾燥して透明なシリコンフィルムとなる）；ＰＤＭＳ／a-Methylstyrene （一時的シリコン塗布を基板から溶出する時に有用）；GLASSCLAD(R) 6C(United Chemical Technologies,Inc.,Bristol,Pennsylvania,United States of America)（ファイバースコープ、臨床解析、エレクトロニックスのためのガラス器具の疎水的塗布）；GLASSCLAD(R) 18（実験器具、磁器製品、ファイバースコープ、臨床解析及び光バルブのための疎水的塗布）； GLASSCLAD(R) HT（>350℃安定性を有する防護的な硬く薄いフィルム塗布）；GLASSCLAD(R) PSA（ガラス、絶縁部品、金属及びポリマーへの強い一時的結合を作る高純度圧力感受性接着）；GLASSCLAD(R) SO（シリコン上に２酸化シリコンをデポジットするための防護的な硬い塗布）；GLASSCLAD(R) EG（柔軟性のある熱安定な樹脂であり、抵抗器及び回路基板に酸化的また機械的バリアーを与える）；GLASSCLAD(R) RC（>250℃で安定性を有するメチルシリコンであり，一般的に電気的及び回路基板部品の塗布に用いられる）；GLASSCLAD(R) CR（290℃まで使用できる、硬化して柔軟性あるフィルムになるシリコンペイント塗料）；GLASSCLAD(R) TF（二酸化シリコンの塗布により、３６％二酸化シリコンに変換する、厚いフィルム（０．２〜０．４μm）の原料源、また一般的に誘電体膜、摩擦抵抗性塗布及び半透明性フィルムのために用いる。）；GLASSCLAD(R) FF（生物医学装置及び光学デバイスのための、湿気に活性化されるソフトエラストマー）；及びUV SILICONE（シリカにマッチした屈折率（Ｒ．Ｉ）を有するＵＶで硬化可能シリコン（Ｒ．Ｉ．）通常のＵＶ源により薄い切断部分で硬化する）等が挙げられる、これらに制限されない。
本出願で開示した対象材料の更なる実施態様によると、本出願で開示した対象材料の材料及び方法は、さらなるシリコン含有材料と置き換え及び／又は併用できる。更なるシリコン含有材料としては、TUFSIL(R)(Specialty Silicone Products,Inc.,Ballston Spa,New York,United States of America)（最初呼吸用マスク、チューブの部品製品及び皮膚と接触する、又は健康管理及び食品加工産業で用いられる他の部分の製造のために、Ｓｐｅｃiａｌｔｙ Ｓiｌiｃｏｎｅｓにより開発された）；Baysilone Paint Additive TP 3738(LANXESS Corp.,Pittsburgh,Pennsylvania,United States of America)（加水分解に抵抗性がある滑剤）； Baysilone Paint Additive TP 3739（表面張力を減少させ、基板の濡れを改善する組成、アニオン性、カチオン性、非イオン性及び粉末のポリメタクリレートであり、液体アクリル性濃硬化材である、ＡＰＫ，ＡＰＮ及びＡＰＡの様な、両性の溶液に対する３種のアクリル性濃厚化剤）；Tego Protect 5000(Tego Chemie Service GmbH,Essen,Germany)（一般的にマット仕上げ、透明仕上げ及び色素性塗装システムのための修飾したポリジメチルシロキサン樹脂）；Tego Protect 5001（透明ニスシステムに関して通常用いられる、水反撥性のシリコンポリアクリレート樹脂）；
Tego Protect 5002（穏和な表面処理の後の再塗装に用いられるシリコンポリアクリレート樹脂）；Microsponge 5700 Dimethicone（ミクロスポンジ−ジメチコーンよる技術であり、顔用トリートメント、ファンデーション、口紅、保湿剤及び紫外線予防製品のためのエマルジョン、粉末及びスティック製品の製造に有用であり、ジメチコンは、通常、ポリメタクリレートコポリマーの複雑な架橋マトリックスの中の空隙に詰め込まれている）；取り込まれたジメチコーン成分が７８％を構成する３５０ｃＳＴポリジメチルシロキサン及び、他の２２％もジメチコーン成分からなる１０００ｃＳＴポリジメチルシロキサン、このシステムは一般的に皮膚に対する保護作用のあるジメチコーンの運搬を容易にする）；ＭＢ５０高分子量ポリジメチルシロキサン添加物シリーズ（表面摩擦を減らし、より早い操作速度で処理を容易にする。一般的にＰＥ，ＰＳ，ＰＰ，熱可塑性ポリエステルエラストマー、ナイロン６及び６６，アセタール及びＡＢＳの形で入手可能である。シリコン成分は無臭、無色であり、食品接触を伴う用途に用いられる。製品はシリコン流動体及びＰＴＦＥの置き換え物として用いることができる）；Slytherm XLT(Dow Corningからの新しいポリジメチルシロキサン低温熱移動流体，従来の有機移動流体とは異なり、無毒、無臭であり、このシステムの他の材料と反応しない、高温では、汚染が無くまたヘドロを作らないという点で付加的な利点がある。）；及び561(R)シリコン変圧器流体(この材料は、300℃の引火点を持ち、343℃で発火する。１成分流体は１００％ＰＤＭＳであり、付加物はなく、土中で分解する、沈殿物。水中の酸素欠乏を引き起こさない。）などであるが、これらに制限されない。
ＸII．ナノ領域の空隙を有する材料及び同上を作成する方法
本出願で開示した対象材料の他の実施態様として、本出願開示の材料は、ナノ領域の空隙をもって作成される。ナノ領域の空隙は、表面積が増加した、多孔性材料を提供し、材料の透過性等を増す。この様な実施態様において、フッ素化溶媒は、本明細書で記載した前駆体に、低濃度導入される。
この材料は、本明細書で記載したようにＵＶ硬化法、熱硬化法、蒸発、これらの組合せなど、により硬化されるが、これらに限らない。次に、溶媒を硬化した材料から蒸発させる。硬化した材料から溶媒の蒸発後、ナノ領域の空隙が残される。これらナノ領域の空隙は、材料に多孔性を与え、材料の透過性を増し、表面積を増し、相互接続、又は単独、又はこれらの組合せ等が可能である。ある実施態様において、フッ素化溶媒の濃度は約１５％以下である。更に、他の実施態様において、フッ素化した溶媒の濃度は約１０％以下である。更に他の実施態様において、フッ素化した溶媒の濃度は、約５％以下である。このような実施態様において、溶媒は開孔剤として働き、硬化したエラストマーにナノ領域の空隙を残し、これにより材料の気体透過性を増し、材料にナノ領域の空隙率を作り出し、液体透過性、表面積、これらの組合せ等などを増す。
ＸIII．液晶ディスプレイのためにエンボスしたフルオロポリマー配向層
幾つかの実施態様において、本明細書に記載され、開示された、基材は図８に示すように、液晶ディスプレイの配向層として構成される。図８は光源に対し正の誘電性を示す。図８によると、液晶ディスプレイ画素８００は、低表面エネルギー基材配向層８０４及び液晶（類）８０２を使って示されている。幾つかの実施態様によると、エンボスされた光硬化可能ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料は、液晶ディスプレイ類（ＬＣＤｓ）８００における"配向層"８０４として配置されている。従って、光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）は配向層８０４を供給し、配向層８０４はパターン８０６でエンボスされ、様々なＬＣＤセルデザインのためのサブ画素特徴を与える。幾つかの実施態様において、パターンは、サブ画素のスケールで、規則正しいパターン又は繰り返しの形である。この様な実施態様において、ＬＣＤの画素は類似した、又は独特のパターンを持ちうる。幾つかの実施態様において、エンボスされたパターンは、溝、通過孔、窪み、格子パターンの溝、円形のパターンなどでありうる。
幾つかの実施態様において、パターンは、約１０ｎｍと約１０μｍの間である他の実施態様によると、パターンは約１００ｎｍと約５μｍの間である。他の実施態様において、パターンは、約０．５μｍと約１μｍの間である。本明細書で開示した、例えば、ＰＦＰＥ材料のような、低表面エネルギー基材は、ＰＦＰＥ垂直配向（ＶＡ）指向界面８１０において、自発性垂直（ホメオトロピック）ディレクター指向を起こす。ある実施態様において、ＶＡ指向界面８１０は、薄膜ランジスター（ＴＦＴ）ＬＣＤｓに使われる。更に、光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）はＴＦＴエレクトロニクスを危険にさらすことなく、現在ラビング技術が当業者に知られているように、望みの配向を提供する。従って、本出願で開示した対象材料は、柔軟性のある液晶ディスプレイの製品に使われる。
図８によると、各ＬＣＤ画素８００は、光源ＬＳに関し、図８で左側に示された、"明"状態（ＯＦＦ状態）及び、図８の右側に示された、"暗"状態（ＯＮ状態）、の２種の操作モードを有する。これらの状態は、２枚の透明で、導電性の基板又は配向層８０４の間に置かれた、液晶（ＬＣ）分子８０２の配向性により決定される。偏光板、アナライザー及び／又はカラーフィルター８０８は、ＬＣディレクターが付加された電場、例えば、ＡＣ電圧ＡＣ，により再配向する時、コントラスト（幾つかの実施態様では、色）を生ずる。
図９を参照すると、基板９０２上に配向層９０８を形成する方法が示されている。基板９０２は好ましい実施態様に従い作られる。幾つかの実施態様において、基板９０２は、パターンを持ってもよいし、平面表面でもよい。幾つかの実施態様において、基板９０２は、透明な、導電基板を含む。本出願で開示した低表面エネルギー基材のような、基材９０４を基板９０２の上に配置する。幾つかの実施態様によると、基材９０４の基板９０２上への配置は、例えば、液体前駆体基材の基板への滴下し、又は回転塗布など行われる。幾つかの実施態様において、基板上に配置される基材９０４は、ＰＦＰＥ液体前駆体である。基材９０４を、その後、例えば本明細書で開示したようにＵＶ硬化工程のような、硬化工程９０６で処置し、基材を、配向層９０８として硬化される。夫々に基材配向層９０８を有する複数の基板９０２の互いの位置を決め、液晶９１０をそれ等の間に置き、これにより画素９１２ができ上がる。
典型的ＬＣＤ例は、いわゆる"捻れネマティックセル"であり、ここで表面処理は、内部の導電性基板表面に適用される、即ち"配向層"が初期（明）状態を確立する。このようなＬＣＤｓにおいて、セルの壁に接するディレクターの均一な"平面的"配向は、セルの反対側で直角に配置されており、ＬＣ媒体を通して、捻れた光軸を作り出す。捻れた媒体は、平面偏光を回転させ、従って光が第２の偏光板を通して通過することを可能にする。セルの壁に垂直に電場を付加して１軸媒体を作って生ずる暗状態は、偏光を回転させない。
これらのフィルムを配向させる典型的な方法は、導電基板の修飾を伴い、その結果できる界面−配向層−は幾つかの配向性又は固着作用も有する。従来の修飾技術は、基板のポリイミド配向層による塗布を伴い、硬化後、機械的にラビングを受ける。この塗布は、従来、基板上に"回転塗布"され、薄ファイルを作り出す。その間、一般的な材料は、化学的及び熱的な安定性及び接着性を付与し、またこの技術は、化学的多様性に敏感である。しかしながら、このような従来型の修飾技術の幾つかの欠点は、従来の配向層の、配向のために必要な機械的なラビングが、静電荷により電子部品の破壊をもたらす事、従って有用な製品の収量はたった４０％でしかないことである。また、従来用いられた材料の配向のメカニズムは、良く理解されてない。他方、本出願で開示した対象材料は、配向層として、例えば光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類などの本明細書で開示され、記載された基材を用いることにより、これら及び他の従来型の修飾技術の欠点に対処する。光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）は、特徴のあるフルオロポリマーであり、室温で液体であり、低表面エネルギー、低い毒性、優れた化学耐性（TEFLON(R)材料に類似）を示し、コンフォーマルに適用され、また成形又はエンボスされて、所定のパターンのある表面トポロジーを与える。
本明細書で上述したように、ＬＣＤｓにおけるポリイミド固着膜と関連して示した利点に加えて、ＰＦＰＥｓはＬＣＤ生産に有益な幾つかのユニークな特徴を与える。例えば、ＰＦＰＥフィルムの低表面得ネルギーは、非常に広い面積（例えば、１ｃｍ２以上）におよぶ、自発性、均一なホメオトロピック（垂直）配向をもたらす。図８に示すように、偏光顕微鏡写真は、ＰＦＰＥで塗布したセル８００上で、ミリメートルスケールの自発性ホメオトロピック配向−垂直配向（ＶＡ）指向界面８１０−を示す。
他の実施態様において、例えば、負の誘電率を有する液晶は、（自発性ホメオトロピック配向が得られるよう前処理した）光硬化可能ペルフルオロポリエーテル配向層をもつディスプレイデバイスに用いられる。この様な実施態様によると、"ｏｆｆ状態"は自発的に生まれた（ＮＡ）暗状態である。セル（配向層）を横切って電場を付加すると、ディレクターを９０度ずらし、明で、複屈折の"ｏｎ状態"（セル内の分子の横断配向）を作り出す。
光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）は、ソフトリソグラフィーのための優れた高分子としての利点を有する。従って、例えば、溝、又は溝の波形の正弦波パターン等（即ち、幾つかの実施態様では溝も含まれる、図８のパターン８０６）のような、パターンをＰＦＰＥ表面にエンボスすることは、配向層表面上に方向についての優先傾向を作ることになり、これは転じてＬＣの配向性を決定づける。エンボスされたパターンの大きさは、サブ画素スケールであり得る。
表面を様々な方向に溝を用いてエンボスできると言うことは、現代のミクロラビング方法を用いずに、ユニークなピクセル化した配向パターンを樹立し、更にカラーディスプレイのための薄膜トランジスター（ＴＦＴ）からできたより小さな活性表面を高収量で作成することを可能にする。従って、本出願で開示した対象材料は、機械的ラビングを避け、電子部品にもたらしうる靜電気障害を避けて、薄膜トランジスター製品を提供し、ずっと高収量で高品質のデバイスをもたらす。
更に、例えば、ＰＦＰＥｓの様な基材は、低係留エネルギーを与えるので、より早いスイッチング時間を可能にする。また、ＰＦＰＥｓの使用は、サブ画素スケールで配向の絶対制御により、大面積ＬＣＤデバイスの効率のよい生産を可能にする。エンボスされたＰＦＰＥ配向層は、また、現在使われている全てのＬＣＤ幾何学的構成：ＴＮ（捻れネマティック）、ＶＡ（垂直配向）及びIＰＳ（平面内スイッチング）、を容易にする。更に、本出願で開示した対象材料は、プリントした、柔軟性のある、液晶ディスプレイの製造を可能にする。
幾つかの実施態様において、本出願で開示された材料から形成された高分子配向層は、本明細書で述べた２重硬化法により、例えば、他の配向層（例えば、図５Ａ−５Ｅに示したように）に接着できる。例えば、配向層に対する基材は、光硬化及び熱硬化成分のような、２重の硬化成分を含む。この実施例によると、第１配向層は、マスター鋳型からパターン化され、第１光硬化を受け、第１配向層は、形及びパターン分布を維持するために部分硬化される。第１配向層の熱硬化成分は、後の処理のために非活性のままである。次に幾つかの実施態様において、光硬化した第１配向層は、第２の膜上に配置される。幾つかの実施態様において、第２膜は、例えば、第２配向層、ガラス膜及びシリコン膜等であり得る。幾つかの実施態様において、第２膜は、本明細書で述べた液体基材から形成された、パターンのある膜、又はパターン無しの膜であり得るが、この液体基材を、第１の光硬化処理しても第２膜は部分硬化状態である。第１に硬化した第１配向層を第１に硬化した第２配向層に配置した後、このコンビネーションを熱硬化処理する。熱硬化工程において、第１配向層の熱硬化成分は活性化され、第１配向層の熱成分と第２配向層が結合する。
ＸIＶ．柔軟性フルオロポリマーがホログラフィー状に分散した液晶ディスプレイ
ポリマー分散型（ＰＤ）液晶ディスプレイ類（ＬＣＤｓ）は、ポリマーマトリクス内の液晶（ＬＣ）小滴の分散をしばしば伴う、大面積平面パネルディスプレイにおけるこれら分散の役割故によく知られている。ポリマー分散型（ＰＤ）液晶ディスプレイ類（ＬＣＤｓ）は、一般的には、ＬＣをモノマーと混ぜ合わせ、モノマーを重合させて作られる。重合過程において、自発的な相分離が起き、"純粋な"ＬＣ滴が、介在するポリマーにより、互いに分離する。このＬＣＤは、分散を横切って電場を付加し、これにより散乱光を増加させ（又は減少させ）（相対）屈折率を変化させることにより作動する。
例えば、Woo,J.Y.,他,J.Macromolecular Science-Physics 2004,B43(4):833-843は、透明な、導電性酸化スズの薄いコートに挟まれた、従来型の透明なポリマーホストマトリックス低分子量ネマティック流動（ＬＣ）のミクロ分散からなるポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）デバイスを記載する。付随して光学的変化を伴う、電場に誘導されたディレクター再配向は、広面積ＬＣＤｓ：ポリマー分散型ＬＣｓ（ＰＤＬＣｓ）、にしばしば用いられる。 ＰＤＬＣｓは従来型透明、ポリマーフィルムに分散した低分子量ＬＣのミクロエマルジョンである。"ｏｆｆ"状態において、ｍＬＣの屈折率とホストポリマーフィルムの間に、ミスマッチがある。従って、ｍＬＣ滴の分散は、光を効果的に散乱させ、光学的不透明なフィルムを作る。（ポリマーフィルムの両側を塗布しているコンデンサー類似の透明酸化スズを横切って）外部Ｅ−場を付加すると、ディレクターは全てのミクロ滴に同じ配向を取らせる。もし、ディレクターに沿った屈折率が、ポリマーフィルムホストの屈折率とマッチしたら、"ｏｎ"状態において、フィルムは不透明から透明に突然切り替わり、非常に経済的な広面積"光バルブ"となる。
更に、平面パネル技術は、多くの新しい及び新生の携帯用の製品に適用される。平面ディスプレイの新技術は、ホログラフィーのポリマー分散液晶（ＨＰＤＬＣ）である。偏光板及びカラーフィルターは、ＨＰＤＬＣに常に用いられるとは限らないので、ホログラフィー方法をポリマー分散型液晶類（ＰＤＬＣ）に対して適用して作られる、ＨＰＤＬＣは、高輝度、全カラー及び反射ディスプレイに対する候補として期待されている。
ポリマーマトリクス内の液晶分子（ＬＣ）の分散は、プレポリマーとＬＣを混合し、光化学的に重合化を誘導し、重合化誘導の相分離により作られる。相分離過程の動力学は、複雑な現象であり、重合化の結果として、構成物質の化学ポテンシャルの変化により開始される。ＬＣ小滴は、重合化及びゲル化の速度及び様々な成分の混和性の変化、に依存する速度で、作られ、成長する。最近、ポリマー構造の効果について、ＨＰＤＬＣ特性に関し、様々な考察が為された。例えば、駆動電圧は、アクリルモノマーを異なるアルキル側鎖長で作ることにより、顕著に減少する。改善度は、界面修飾により説明され、即ち、界面修飾はモノマーの結合エネルギー及び硬化したポリマーの表面自由エネルギーで表される。また、ＨＰＤＬＣ格子上の様々なモノマー官能性の効果が、報告されている。最近、ＨＰＤＬＣについての大きな課題は、光重合化工程における、格子の収縮を最小にすることである。架橋の間の、ポリマー溶積収縮は、約１０％以上のオーダーであり、正確なホログラフィーの格子を作成する上で、致命的である。ＨＰＤＬＣの反射効率及び容積収縮に対するプレポリマー分子構造の効果のみならず、ウレタンアクリレートモノマー官能性について収縮の程度が、研究された。幾つかの報告において、ポリウレタンアクリレート類（ＰＵＡｓ）が、光硬化可能材料として用いられる。ＰＵＡｓは構造コントロールを行う、即ち、それ等の分子構造は、原材料の分子パラメーターを変えることによりコントロールできる。ＰＵＡの柔らかいセグメント及び硬いセグメント構造の長さを変えることにより、これらの電気―光学的特性は、研究されてきた。
対照的に、本出願で開示した対象材料は、ホログラフィーのポリマーが分散した液晶ディスプレイ（ＰＤ ＬＣＤｓ）の作成のためのホストポリマーマトリックスとして、本明細書に記載した、例えば、光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）のような、基材の使用を記載する。光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）は、大部分のネマティックＬＣｓと相性が悪く、ＰＦＰＥの光硬化の際に線引きをしたような相分離を起こす。より具体的に述べると、ＰＦＰＥの低表面エネルギーは、ＬＣ封入の球晶内で、自発性垂直（ホメオトロピック）ディレクター配向を引き起こし、逆に、これは負の誘電性ＬＣを用いた場合に記載したような、強い散乱の"ｏｆｆ"状態、を生ずる。更に、ユニークで利点を有する相分離したＬＣ小滴勾配（サイズ分布）があるが、このサイズ分布は光硬化可能ペルフルオロポリエーテル類（ＰＦＰＥｓ）とＬＣの間の本質的な不和合性の結果である。
図１０及び１１を参照すると、幾つかの実施態様において、本出願で開示した対象材料は、シリコンマスターのようなパターンのある基板１００２（図１０）から形成された光硬化可能ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）で型どった配向層１０１０，１１００（図１０，１１、夫々異なる実施態様を示す）の使用を記載する。これらの配向層の使用により、液晶（ＬＣｓ）のためのミクロンサイズ（幾つかの実施態様において、四角、溝など）及びサブミクロンサイズ（例えば、およそ１００ナノメートルスケールであり、幾つかの実施態様において、丸型であり、またレンズ、四角、三角、均一、非均一、無定型、溝型等として働く）、アドレス可能な"コンテナー"、"バブル"又は"ウェル"１０１２，１１０２（図１０及び１１，夫々、代わりうる実施態様を示す）を作ることができる。幾つかの実施態様において、例えば、図１１Ａにおける"バブル"又は"ウェル"１１０２の側面は５μmの大きさである。シール可能なＰＦＰＥバブルは、次のメタル化ステップを経て電場で個別に活性化できる。更に、図１１Ｂに示すように、逆成型により５μｍ粒子を作ることができる。
図１０における溝１０１２及び／又は図１１のウェル１１０２の様な、エンボスしたパターンのある光硬化可能ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）は、シリコンマスターのようなパターンのある基板及び次の光硬化によって直ちに作ることができる。図１０に関しては、パターンのある鋳型１００２は、基板１０００とコミュニケーション可能であり、これによりこれらの間に液体高分子材料１００４を挟むことができる。液体高分子材料１００４をパターンのある鋳型１００２の溝１００６の中に分散する。パターンのある鋳型１００２を基板１０００とコミュニケーションさせた後、例えばＵＶ硬化法、又は熱硬化法のような処理１００８を、その組合せに施す。
処理１００８は高分子材料１００４に含まれる硬化剤を活性化して、高分子材料を硬化して、パターンのある膜１０１０を作る。パターンのある膜１０１０は、パターンのある鋳型１００２の溝１０１２の鏡映像のエンボスされたパターンを有する。
図１２に関して、幾つかの実施態様において、ミクロコンテナ１２００の"トップ"矢印は、"ボトム"ＰＦＰＥ膜１２０２をシールする。幾つかの実施態様において、トップ矢印１２００は、本明細書で記載した二重の硬化工程を介して、ボトム膜１２０２をシールする。幾つかの実施態様において、液晶１２０６を、幾つかの実施態様において、光シールのためにＰＦＰＥモノマーで濡らされた、なめらかなＰＦＰＥボトム表面１２０２上に溶着する。"トップ"１２００及び"ボトム"１２０２ＰＦＰＥ表面の接触は、液晶１２０６をミクロウェル又はミクロバブル１２０４内に分離する。ＰＦＰＥ材料が低表面エネルギー−を有するので、ミクロバブルをもつ自発性垂直（ホメオトロピック）ディレクター配向が作られる。この配向は、ミクロバブルを横切る電場の付加により、付随する光応答によりかき乱される。光硬化可能ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料とＬＣの間の本質的不和合性により、ミクロウェル又はバブル１２０４におけるＬＣの不連続で、分離した封じ込めが生まれる。これらのミクロウェル又は"バブル"は、ローラー１２０８を用いたロール積層により、ネマティック液晶（負の誘電性異方性を有する）で填められ、経済的、大面積、柔軟な光バルブになる、識別可能な液晶"画素"ができ上がる。制作過程で、配向層１２００，１２０２は、例えばＵＶ処理、又は熱処理等の硬化１２１０で処理され、配向層１２００，１２０２内の成分が活性化され、膜を結合させる。
柔軟なパネル全体の両側を硬化し、印加した電場内の液晶を再配向させる導電表面を作る。"曲面上の伝達性熱移動の高分解能、マッピングのための、色相捕獲性一過的液晶法"及びコレステロール性ＬＣｓを用いた表面温度測定法、から光減衰ウオールサイズパネル等までの範囲の使用が可能である。
一般的に、良く定義された"バブル"又は"空隙"のこの取り扱いは、以下の多くの応用に役立つが、これらに制限されない：（１）ポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）ワイドレンジ光バルブに対する通常のマトリックス材料に対する代替物としてのＰＦＰＥ使用；（２）それ自体応用のための低表面エネルギーマトリクスとしての役目に加え、デザインした空隙型及びスペースを有するＰＦＰＥ型を、高分子マトリクス内に空隙を作る様、通常の高分子マトリクス材料を成型するために加工し、次にこれに液晶を充填し、例えば、ミクロ及びナノレンズ配列、ホトニックバンドギャップ材料及び位相マスクのような、場変調デバイスを加工できる；（３）より一般的に、ＰＦＰＥ材料は、通常の材料のハイフィデリティ成型により、ミクロ及びナノレンズ、ホトニックバンドギャップ材料及び位相マスクの加工を可能にする。
幾つかの実施態様によると、液晶ディスプレイスクリーン２６２０は、マイクロプロセッサー２６０１によりコントロールされる。図２６に示すように、マイクロプロセッサー２６０１には、一般的に中央プロセッシングユニット（ＣＰＵ）２６００、メモリー２６０２，使用者インターフェース２６０４，コミニュケーションインターフェース回路２６０６，ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）２６０８，及びこれらを互いに接続させるバス２６１０がある。マイクロプロセッサー２６０１はプログラム可能であり、メモリー２６０２における、液晶ディスプレイスクリーン２６２０のコントロール、活性化及び不活性化等に関するデータを貯蔵できる。ＣＰＵ２６００は、メモリー２６０２に蓄えられた指令及び使用者インターフェース２６０４を通し使用者にインプットされた指令を判断し、実行する。メモリー２６０２には、ディスプレイスクリーン２６２０上に作られまた表示された対象及び／又はイメージを制御する、ディスプレイスクリーン２６２０の制御手順に対する作動手順２６１６及び操作システム２６１２及びコミニュケーション手順２６１４がある。
一般的にディスプレイを考察する参考文献としては、US20040135961;JP2004163780;及びJP2004045784があるが、これらに限られない。また、これらの参考文献は、そこで引用している文献も含め、全て本明細書の参考文献に取り込まれている。
一般的に、柔軟性のあるディスプレイを考察する参考文献としては、JP2005326825があるが、これに限られない。この文献はここに引用されている参考文献も含め、全て本明細書の参考文献に取り込まれている。
一般的にポリマー配向層を考察する参考文献としては、JP2003057658;JP2001048904;EP351718;US6491988;及びJP2002229030があるが、これらに限られない。また、これらの参考文献は、そこで引用している文献も含め、全て本明細書の参考文献に取り込まれている。
一般的に溝又はパターンのある配向層を考察する参考文献としては、US2005221009;US20020126245；Polymer Preprint,ACS(2004),45(1),905-906;Adv.Mater.2005,17,1398;Appl.Phys.Lett.1998,72(17),2078;及びAppl.Phys.Lett.2003,82(23),4050があるが、これらに限られない。また、これらの参考文献は、そこで引用している文献も含め、全て本明細書の参考文献に取り込まれている。
一般的にフッ素及び高分子配向層を考察する参考文献としては、JP2005326439;US6682786;JP2003238491;CN1211743；及びApplied Physics Letters, Part2(2001),40(4A),L364があるが、これらに限られない。また、これらの参考文献は、そこで引用している文献も含め、全て本明細書の参考文献に取り込まれている。
図１３に、１００％ＰＦＰＥ及び他のフッ素化した配向層も含め、ＰＦＰＥの表面エネルギーとＴｅｆｌｏｎＡＦ，ペルフルオロシラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルーＮ−オクタデシルー３−アミノプロピルトリメチルシリルクロライド（ＤＭＯＡＰ），セチルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ），ポリイミド及び清浄化したＩＴＯ等、幾つかの典型的な配向層の比較が示されている。ＰＦＰＥの表面エネルギーは現在使われている標準配向層よりずっと低く、また５ＣＢ：ホメオトロピック、ＭＬＣ−６６０８：平面；５ＣＢ及びＭＬＣ６６０８：ホメオトロピック；及び５ＣＢ及びＭＬＣ−６６０８：平面等の、正及び負の誘電性の液晶に対して、各タイプの配向層により得られた液晶配向モードは、図１３に言及されている。
図１４に関しては、ＰＦＰＥ上の正誘電性のネマティック液晶の複屈折率の模様（テクスチャー）についての偏光顕微鏡像は、ＰＦＰＥによる自発性ホメオトロピック配向を示す（挿入図参照）。
図１５において、ＰＦＰＥの正及び負の誘電液晶の複屈折模様（テクスチャー）の比較を偏光顕微鏡像で示す。図１５のパートＡ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は、ＰＦＰＥ上の正の誘電性ネマティック液晶、例えば５ＣＢ、の自発性ホメオトロピック配向を示し、またパートＢ（左パネル、０°；右パネル、４５°）はＰＦＰＥ上の負の誘電性ネマティック液晶、例えばＭＬＣ−６６０８、の自発性平面配向を示す。交差偏光の配向を矢印で表す、本出願で開示された対象材料の実施態様によると、平面配向は均一ではなく、ランダムな領域を表す。
図１６に関しては、パートＡ及びパートＢ（各々、左パネル、０°；右パネル、４５°）は、トルエンで前処理したＰＦＰＥ配向層上の液晶配向の偏光顕微鏡写真を示す。パートＡは，正の誘電性ネマティック液晶、例えば５ＣＢ（挿入図参照）、の自発性ホメオトロピック配向を示す。図１６のパートＢは，本出願で開示された対象材料の実施態様（挿入図参照）によると、負の誘電性のネマティック液晶、例えば、ＭＬＣ−６６０８，の自発性ホメオトロピック配向を示す。交差偏光の配向性を矢印で示す。
図１７において、パートＡ及びパートＢ（各々、左パネル、０°；右パネル、４５°）は、水で前処理したＰＦＰＥ配向層上の液晶配向の偏光顕微鏡写真を示す。パートＡは，正の誘電性ネマティック液晶、例えば５ＣＢ、の平面配向を示し、またパートＢは，本出願で開示された対象材料の実施態様によると、負の誘電性のネマティック液晶、例えば、ＭＬＣ−６６０８，の平面配向のランダム領域を示す。交差偏光の配向性を矢印で示す。
図１８において、パートＡ、Ｂ及びＣ（各々、左パネル、０°；右パネル、４５°）は、ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）法により形成されたＰＦＰＥフィルム上の液晶配向の偏光顕微鏡写真を示す。パートＡは，１層厚みのＰＦＰＥ ＬＢフィルムのネマティック液晶の平面配向を示し、またパートＢ及びＣは，本出願で開示された対象材料の実施態様によると、各々、５層厚み及び１０層厚みの、ＰＦＰＥ ＬＢフィルムのネマティック液晶の平面配向を示す。
図１９に関しては、ＰＦＰＥ配向層をトルエン又は水で前処理した実施例の結果の概要を表で示す。
図２０は、本出願で開示した対象材料の実施例によると、エンボスにより溝を付けたＰＦＰＥ配向層の作成の図式的説明を示す。図２０によると、幾つかの実施態様で導電基板を含む、基板２０００に、基材２００２を置き、支える。幾つかの実施態様において、基材２００２はＰＦＰＥ材料を含む。
パターンのある回折格子鋳型２００４を、基板２０００上に置き、基板２０００上の基材２００２と接触させる。パターンのある回折格子鋳型２００４を基板２０００上に置いた後、この組み物に、硬化処理２００６を施し、基材２００２中の、例えば、ＵＶ硬化剤、熱硬化剤などの硬化剤が活性化される。硬化処理２００６の後、パターンのある回折格子鋳型２００４を、取り外し、配向層２００８上に、パターンのある回折格子鋳型２００４のパターンの鏡映像を有する配向層２００８が得られる。
図２１Ａ及び２１Ｂに関しては、配向層２１００は、パターンのある鋳型２１０２（図２１Ａ）上のパターンの鏡映像を有することが示される（図２１Ｂ）。本出願で開示された対象材料の実施態様によると、図２１Ａ及び２１Ｂに示すパターンは、"シャークスキン"タイプのデザインに似ている。図２２に関しては，パートＡ及びパートＢは、回折格子マスター及びＰＦＰＥレプリカの原子間力顕微鏡像を示すが、ここで回折格子の正弦波溝は忠実に複製されている。図２３は、図２２に示すエンボスされたＰＦＰＥフィルム上の平面液晶配向の、一組の偏光顕微鏡像（左パネル、０°；右パネル、４５°）を示す。図２４Ａ及び２４Ｂ（各々、左パネル、０°；右パネル、４５°）は、夫々、図２１Ａ及び２１Ｂに示されたパターンのような、シャークスキンパターンをエンボスされたＰＦＰＥフィルム上の平面液晶配向の偏光顕微鏡写真を示す。様々な倍率のパターンのある膜表面が、図２４Ａ及び２４Ｂの様々な像で示されている、即ち、図２４Ａは倍率１０Ｘであり、図２４Ｂは倍率４０Ｘである。
図２５に関しては、しばしばカラーディスプレイで用いられる薄膜トランジスターＴＦＴの図式的説明を示す。図２５は、操作的情報伝達における、偏光してない白色光ＵＷＬ，偏光Ｐ，ガラスＧ，酸化スズインジウムIＴＯ，ＴＦトランジスターＴＦＴ，溝のある配向層ＧＡＬ，液晶ＬＣ，及びカラーフィルターＣＦからなる部品を示す。
ＸＶ．実施例
以下の実施例は、本出願で開示した対象材料の代表的実施例を実行するための当業者に対するガイダンスを提供するために含まれている。本出願開示及び当業者の一般レベルを考慮して、以下の実施例は典型的なものを意図しており、本出願で開示した対象材料から離れることなく、無数の変化、修飾、交換は可能であると言うことを、当業者は十分良く理解できる。
一般的考察
ＰＦＰＥデバイスは、本明細書に参照文献として全て取り込まれている、Rolland,J.他JACS 2004,126,2322-2323に以前報告されている。Rolland.J.,他により開示された具体的ＰＦＰＥ材料は、側鎖の延長が無く、従って、ＰＦＰＥ類が、ジイソシアネートリンカーで鎖延長された時に存在する、多数の水素結合を持たない。また、この材料は、様々な応用に重要である剛性的及び引き裂き強さのような機械的特性を改良するために必要な、架橋間に高分子量を持たない。更に、この材料は、荷電分子、生体高分子、又は触媒のような、様々な分子を取り込む為の官能性を持たない。
本明細書において、上記の問題を扱う為の様々な方法を記載する。この様な改良としては、鎖延長、多数のＰＦＰＥ膜、他のガラス、シリコン、石英及び他の高分子のような基板への改良した接着を記載する方法、のみならず、濡れ特性の変化させる、又は触媒、生体高分子、又は他の物質を付加させる、官能性のモノマーを取り込む能力が挙げられる。また、加熱によるフリーラジカル硬化、２成分硬化化学及び光酸生成系を用いた光硬化を伴う、ＰＦＰＥエラストマーを硬化する改良した方法も記載する。
実施例１
以下に示す（ここで、ｎ＝２である）化学構造を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注ぐ。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーが入る第２のマスター最上部に液体ＰＦＰＥ 前駆体の小滴を置き、３７００ｒｐｍで、１分間、回転塗布を行い約２０μｍ厚みを作る。次にウェーハーをＵＶチャンバーに置き、約１０分間、パージ用窒素の下でＵＶ光（λ＝３６５）照射する。３番目に、ガラススライド上で、液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴の横からドクターブレードを引いて、滑らかで平面状のＰＦＰＥ膜を作る。次にこのスライドをＵＶチェンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。厚みのある膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンに置き、１２０℃で２時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の完全に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、１２０℃１５時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例２
熱フリーラジカル
ガラス
メタクリレート基をキャプ付けされた液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ込む。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２０時間、パージ用窒素の下で加熱する。その後、硬化した膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを使い入口孔を膜を通して開ける。その後、この膜を、清浄化したガラススライドの上に置き、流体を入口孔から導入する。
実施例３
熱フリーラジカル−部分硬化
膜と膜の接着
メタクリレート基でキャップ付けされた液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混ぜ合わせ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素の下で加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。第３に、滑らかで、平面のＰＦＰＥ膜を、ガラススライド上の液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴をドクターブレードで引いて作る。ウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。厚みのある膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンに置き、６５℃で１０時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。
ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例４
熱フリーラジカル−部分硬化
ポリウレタンへの接着
メタクリレート基を有する光硬化可能液体ポリウレタン前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混ぜ合わせ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素の下で加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターを作るが、マスターの最上部に置いた液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴の、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまでの、回転塗布による。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。第３に、滑らかで、平面のＰＦＰＥ膜を、ガラススライド上の液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴をドクターブレードで引いて作る。ウェファーをオーブンの中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。厚みのある膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンの中に置き、６５℃で１０時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例５
熱フリーラジカル―部分硬化
シリコン含有ポリウレタンへの接着
ＰＤＭＳブロック及びメタクリレート基を有する光硬化可能液体ポリウレタン前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混ぜ合わせ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素の下で加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターを作るが、マスターの最上部に置いた液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴の、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまでの回転塗布による。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。第３に、滑らかで、平面のＰＦＰＥ膜を、ガラススライド上の液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴をドクターブレードで引いて作る。ウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。厚みのある膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンの中に置き、６５℃で１０時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例６
熱フリーラジカル−部分硬化
ＰＦＰＥ−ＰＤＭＳブロックコポリマーへの接着
メタクリレート基でキャップ付けられたＰＦＰＥ及びＰＤＭＳブロックを含む液体前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混ぜ合わせ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素の下で加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。第３に、滑らかで、平面のＰＦＰＥ膜を、ガラススライド上の液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴をドクターブレードで引いて作る。ウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。厚みのある膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンの中に置き、６５℃で１０時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例７
熱フリーラジカル−部分硬化
ガラス接着
メタクリレート基でキャップ付けられた液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％の２，２−アゾビスイソブチロニトリルと混ぜ合わせ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素の下で加熱する。部分硬化した膜をウェファーから取り外し、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜をシランカップリング試薬、トリメトキシシリルプロピルメタクリレートで処理したガラススライド最上部に置く。この膜をオーブンの中に置き、６５℃で２０時間加熱し、ＰＦＰＥ膜とガラススライドの恒久的結合ができる。流体を導入する為に、小針を入口孔に置く。
実施例８
熱フリーラジカル−部分硬化
ＰＤＭＳ接着
液体ポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブン中に入れ、８０℃で３時間、加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その上に置いたメタクリレートユニットでキャップ付けした液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間、パージ用窒素下で加熱する。ＰＤＭＳ膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を酸素プラズマで２０分処理し、その後、シランカップリング試薬、トリメトキシシリルプロピルメタクリレートで処理する。次に、処理したＰＤＭＳ膜を部分的に硬化したＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５°１０時間加熱した。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例９
熱フリーラジカル
SYLGARD184(R)及び官能性ＰＤＭＳを用いたＰＤＭＳ接着
エキタイポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、これがSYLGARD184(R)の基礎成分又は硬化成分として働くよう、デザインした。この前駆体は、エポキシ基、メタクリレート基、又はアミン基のような潜在する官能性を含むが、これを標準的硬化剤と混ぜ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブン中に入れ、８０℃で３時間加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その上に置いたメタクリレートユニットでキャップ付けした液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で２〜３時間パージ用窒素下で加熱した。このＰＤＭＳ膜をその後除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。このＰＤＭＡ膜を部分硬化したＰＦＰＥ薄膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、ガラススライド上の部分的に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例１０
エポキシ基／アミン基
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い化学量論比混ぜ、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で５時間加熱する。硬化した膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。この膜を清浄化したガラススライド最上部に置き、入口孔を通して液体を導入する。
Figure 2008529102
実施例１１
エポキシ基／アミン基−過剰
ガラスへの接着
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い４：１エポキシ基：アミン基比エポキシ基が過剰になるよう混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブン中に入れ、６５℃で５時間、パージ用窒素の下で加熱する。硬化した膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。この膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、清浄化したガラススライド最上部に置いた。このスライドを６５℃で５時間加熱し、デバイスをガラススライドに恒久的に結合させた。次に入口孔を通して流体を導入する。
Figure 2008529102
実施例１２
エポキシ基／アミン基−過剰
ＰＦＰＥ膜への接着
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い１：４エポキシ基：アミン基比であり、アミン基が過剰になるよう混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その上に置いた、過剰なエポキシ樹脂があるように、４：１エポキシ基：アミン基比に混合した液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で５時間加熱する。厚い膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。厚い膜を硬化したＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５℃で５時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で５時間加熱し、このデバイスをガラススライドに接着させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例１３
エポキシ基／アミン基−過剰
ＰＤＭＳ膜への接着
液体ポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブンに入れ、８０℃で３時間加熱する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターを、過剰なエポキシ樹脂があるように、４：１エポキシ基：アミン基比に混合した液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で５時間加熱する。ＰＤＭＳ膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。その後、この膜を２０分間酸素プラズマで処理し、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理する。処理したＰＤＭＳ膜をＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５℃で１０時間加熱し、２層の膜を結合させる。その後、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例１４
エポキシ基／アミン基−過剰
ＰＦＰＥ膜への接着。生体分子の結合
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い１：４エポキシ基：アミン基比でアミン基が過剰になるよう混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターを、過剰なエポキシ樹脂があるように、４：１エポキシ基：アミン基比に混合した液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で５時間加熱する。その後、厚い膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を開ける。厚い膜を硬化したＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５℃で５時間加熱する。その後、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で５時間加熱し、このデバイスをガラススライドに接着させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有するタンパク質を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、タンパク質により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例１５
エポキシ基／アミン基−過剰
ＰＦＰＥ膜への接着。荷電分子の結合
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い１：４エポキシ基：アミン基比アミン基が過剰になるよう混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、過剰なエポキシ樹脂があるように、４：１エポキシ基：アミン基比に混合した液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で５時間加熱する。厚い膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。厚い膜を硬化したＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５℃で５時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で５時間加熱し、このデバイスをガラススライドに接着させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有する荷電分子を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、荷電分子により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例１６
エポキシ基／アミン基−部分硬化
ガラスへの接着
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い化学量論比混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブンに入れ、部分硬化するように、６５℃で０．５時間加熱する。部分硬化した膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。この膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で５時間加熱し、この膜をガラススライドに接着させる。流体を導入するために小針を入口に置く。
Figure 2008529102
実施例１７
エポキシ基／アミン基−部分硬化
膜と膜の接着
ＰＦＰＥジエポキシ及びＰＦＰＥジアミンを含む、以下に示すような、２成分液体ＰＦＰＥ前駆体システムをお互い化学量論比混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、望みの面積に、厚さ約３ｍｍまで、液体を収容する。このウェファーをオーブンに入れ、部分硬化するように、６５℃で０．５時間加熱する。部分硬化した膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、部分硬化するように、６５℃で０．５時間加熱する。厚い膜を約２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。この膜をオーブンに入れ、２層の膜が接着するように、６５℃で１時間加熱する。その後、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを用いて、流体入口孔及び排出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例１８
エポキシ基／アミン基−部分硬化
ＰＤＭＳ接着
液体ポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブンに入れ、８０℃で３時間加熱する。硬化したＰＤＭＳ膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。その後、この膜を２０分間酸素プラズマで処理し、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。このウェファーをオーブンに入れ、６５℃で０．５時間加熱する。処理したＰＤＭＳ膜を部分硬化したＰＦＰＥ薄膜の最上部に置き、６５℃で１時間加熱する。その後、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１０時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例１９
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
ガラスへの接着
以下に示す構造（ここで、Ｒはエポキシ基であり、曲線はＰＦＰＥ鎖であり、また丸印はリンカー分子である）を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合して、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。このデバイスをシランカップリング試薬、アミノプロピリトリエトキシシラン、で処理したガラススライド上に置き、６５℃で１５時間加熱して、デバイスをガラススライドに恒久的に結合させる。流体を導入するために、小針を入口孔に置く。
Figure 2008529102
実施例２０
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
ＰＦＰＥへの接着
以下に示す構造（ここで、Ｒはエポキシ基であり、曲線はＰＦＰＥ鎖であり、また丸印はリンカー分子である）を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合して、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体（ここでＲはアミノ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５ｍｍ）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例２１
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
ＰＤＭＳへの接着
液体ポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブンに入れ、８０℃で３時間加熱する。硬化したＰＤＭＳ膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。その後、この膜を２０分間酸素プラズマで処理し、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体（ここでＲはエポキシ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚いＰＤＭＳ膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例２２
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
生体分子の結合
以下に示す構造（ここで、Ｒはアミン基であり、曲線はＰＦＰＥ鎖であり、また丸印はリンカー分子である）を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合して、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体（ここでＲはエポキシ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有するタンパク質を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、タンパク質により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例２３
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
荷電分子の結合
以下に示す構造（ここで、Ｒはアミン基であり、曲線はＰＦＰＥ鎖であり、また丸印はリンカー分子である）を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合して、溝の形をした１００μｍフィーチャーをもつミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体（ここでＲはエポキシ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有する荷電分子を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、荷電分子により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例２４
ポスト硬化に利用できる官能性モノマーによる光硬化
ガラスへの結合
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体又はモノメタクリレートＰＦＰＥマクロモノマーを以下に示す構造（ここで、Ｒはエポキシ基）を有するモノマーと混合し、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形の１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注入する。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。このデバイスをシランカップリング試薬、アミノプロピリトリエトキシシランで処理したガラススライド上に置き、６５℃で１５時間加熱して、デバイスをガラススライドに恒久的に結合させる。流体を導入するために、小針を入口孔に置く。
Figure 2008529102
実施例２５
ポスト硬化に利用できる官能性モノマーによる光硬化
ＰＦＰＥへの結合
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を以下に示す構造（ここで、Ｒはエポキシ基）を有するモノマーと混合し、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形の１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注入する。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有する第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体プラス官能基（ここでＲはアミノ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例２６
ポスト硬化に利用できる官能性モノマーによる光硬化
ＰＤＭＳへの結合
液体ポリ（ジメチルシロキサン）前駆体を、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。このウェファーをオーブンに入れ、８０℃で３時間加熱する。硬化したＰＤＭＳ膜を取り外し、トリムし、ルアスタブを用いて、入口孔を開ける。その後、この膜を２０分間酸素プラズマで処理し、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体プラス官能基（ここでＲはエポキシ基）プラス光開始剤の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚いＰＤＭＳ膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例２７
ポスト硬化に利用できる官能性モノマーによる光硬化
生体分子の結合
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を以下に示す構造（ここで、Ｒはアミン基）を有するモノマーと混合し、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形の１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注入する。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有する第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体プラス官能基（ここでＲはアミノ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有するタンパク質を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、タンパク質により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例２８
ポスト硬化に利用できる潜伏した官能基による光硬化
荷電分子の結合
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を以下に示す構造（ここで、Ｒはアミン基）を有するモノマーと混合し、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形の１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注入する。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、完全に硬化した膜をマスターから取り外し、ルアスタブを使って入口孔を開ける。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有する第２のマスターは、その最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体プラス官能基（ここでＲはエポキシ基）の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、より厚い膜を２０μｍの厚みの膜の最上部に置き、シールを作るために、望みの面積に配列する。次に、これらの膜をオーブンに入れ、６５℃で２時間加熱する。次に、薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。結合した膜を、シランカップリング試薬、アミノプロピルトリエトキシシランで処理した、ガラススライド上に置き、オーブンに入れ、６５℃で１５時間加熱し、このデバイスを恒久的にガラススライドに結合させる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。フリーアミン基により官能性を有する荷電分子を含む水溶液を、未反応のエポキシ分子が並ぶ、溝に流し、それにより、溝は、荷電分子により官能性を有するようになる。
Figure 2008529102
実施例２９
犠牲溝を用いたPFPEミクロ流体デバイスの製造
ガラススライド上で、液体PFPEジメタクリレート前駆体の小滴の横からドクターブレードを引いて、滑らかで平面状のPFPE膜を作る。このスライドをUVチャンバーに入れ、パージ用窒素の下で、UV光（λ＝３６５）を１０分間照射する。溝の形状のポリ酪酸からなる骨組みを、ＰＦＰＥの平面上で、滑らかな膜の最上部に置く。液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混ぜ、骨組みの上に注ぐ。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、この装置をＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、このデバイスを、１５０℃で２４時間加熱し、ポリ酪酸を分解すると、溝の形をした窪みが表われる。
実施例３０
１８５ｎｍ光を用いた、ＰＦＰＥデバイスのガラスへの接着
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注ぐ。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーが入る第２のマスター最上部に液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を置き、３７００ｒｐｍで、１分間、回転塗布を行い約２０μｍ厚みにする。次にウェーハーをＵＶチャンバーに置き、約１０分間、パージ用窒素の下でＵＶ光（λ＝３６５）照射する。その後、厚みのある膜を除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンに置き、１２０℃で２時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。次に、結合した膜を、シールができるように、清浄化したガラススライドの上に置く。この装置を１８５ｎｍＵＶ光で２０分間照射して、デバイスとガラスの間に恒久的な結合ができる。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
実施例３１
封入したデバイスの"エポキシ外被"
液体ＰＦＰＥジメタクリレート前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合し、溝の形をした１００μｍフィーチャーを有するミクロ流動性マスターに注ぐ。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーが入る第２のマスター最上部に液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を置き、３７００ｒｐｍで、１分間、回転塗布を行い約２０μｍ厚みにする。次にウェーハーをＵＶチャンバーに置き、約１０分間、パージ用窒素の下でＵＶ光（λ＝３６５）照射する。その後、厚みのある膜を除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンに置き、１２０℃で２時間加熱する。薄膜をトリムし、接着膜をマスターから持ち上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。次に、結合した膜を、シールができるように、清浄化したガラススライドの上に置く。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。全器具を、硬化させるためにデバイスに注がれた液体エポキシ前駆体で包む。外被により、デバイスは、基板に機械的に結合する。
実施例３２
３本のアームを有するＰＦＰＥ前駆体からＰＦＰＥデバイスの製作
以下に示す構造（ここで、丸印はリンカー分子である）を有する液体ＰＦＰＥ前駆体を、１ｗｔ％のフリーラジカル光開始剤と混合して、溝の形をした１００μｍフィーチャーをもつミクロ流動性マスターに注ぎ入れる。ＰＤＭＳ型を用いて、液体を望みの面積に、厚さ約３ｍｍ入れる。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。別に、溝の形をした１００μｍフィーチャーを含む第２のマスターを作成するが、これはその最上部に置いた、液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。第３に、滑らかで、平面のＰＦＰＥ膜を、ガラススライド上の液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴をドクターブレードで引いて作る。このスライドをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、厚みのある膜を除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。この膜を厚さ２０μｍ膜の最上部に置き、シールするために望みの領域に配列する。この膜をオーブンに置き、１２０℃で２時間加熱する。その後、薄フィルムをトリムし、接着膜をマスターから引き上げる。ルアスタブを使い、流体の入口孔及び出口孔を開ける。次に、結合した膜をガラススライド上の完全に硬化したＰＦＰＥ平滑膜の上に置き、１２０℃で１５時間加熱する。流体を導入するために小針を入口に置き、Unger.M.他、Science.2000,288,113-6.に報告されたように膜バルブを動かす。
Figure 2008529102
実施例３３
光硬化したＰＦＰＥ／ＰＤＭＳハイブリッド
溝の形をした１００μｍフィーチャーを含むマスターを作成するが、これは、その最上部に置いた、光開始剤を含む液体ＰＦＰＥ前駆体の小滴を、３７００ｒｐｍ、１分間、厚さ約２０μｍまで、回転塗布して作る。光開始剤を含むＰＤＭＳジメタクリレートを、薄いＰＦＰＥ膜の上に厚さ３ｍｍまで注ぎ込む。次に、ウェーハーをＵＶチャンバーに置き、ＵＶ光（λ＝３６５）を１０分間、パージ用窒素の下で照射する。その後、この膜を除き、トリムし、ルアスタブを用いて入口孔を膜に開ける。ハイブリッドデバイスをガラススライドの上に置き、シールする。流体の導入のために、小針を、入口孔に置く。
実施例３４
混合された、光及び熱硬化可能材料から形成されたミクロ流体デバイス
第１に、少量の、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの様な、光開始剤を含む所定量、例えば、５ｇ、の鎖延長したＰＦＰＥジメタクリレートを秤量する。次に、重量比１：１、例えば、５ｇ、の鎖延長したＰＦＰＥジイソシアネートを加える。次に、化学量論的量の−Ｎ（Ｃ＝Ｏ）−及び−ＯＨ基有する、ある量、例えば０．３ｍｌのＰＦＰＥテトロール（Ｍｎ〜２０００ｇ／ｍｏｌ）を加える。３種類の成分を十分混合し、真空下で脱気する。
マスター鋳型を、光リトグラフ方で作り、アルゴンプラズマを用いて、例えば、金／パラジウムの、薄金属膜で塗布する。デバイスのための薄膜は、ＰＦＰＥ混合物をパターンのある基板の上に１５００ｒｐｍで回転塗布して作る。薄い、平面の（パターンのない）膜もまた、回転塗布される。別に、より厚い膜を、一般的には、材料を内部、例えばＰＤＭＳガスケットに、にプールして、金属で塗布されたマスター鋳型の上に、注ぐ。その後、全ての膜を、ＵＶチャンバーに入れ、１０分間窒素でパージし、十分なパージ用窒素の下で１０分間光硬化し、固体の弾性のある部品とする。その後、この膜を、トリムし、入口／出口孔をパンチする。次に、膜を重ね合わせて、これらの膜がコンフォーマルシールを作るように、決められた位置に配列する。重ねられた膜を１０５℃で１０分間加熱する。加熱工程により、光硬化したマトリックスに物理的に巻き込まれた、熱硬化可能材料の熱硬化が開始する。膜はコンフォーカルな接触なので、強い接着が得られる。次に、２個の接着膜をパターンのあるマスターから、ジメチルホルムアミドのような、溶媒により、取り外し、又は持ち上げ、第３の平面の、光硬化した、未加熱の基板に接して置く。この３層デバイスを、１１０℃で、１５時間加熱し、３層を完全に接着させる。
他の実施態様によると、熱硬化は約２０℃と約２００℃の間の温度で活性化される。更に他の実施態様によると、熱硬化は、約５０℃と約１５０℃の間で活性化される。更に、熱硬化が、約７５℃と約２００℃の間で活性化するよう選択する。
更に他の実施態様によると、材料に加えられる光硬化薬物の量は、本質的に熱硬化薬物の量と等しい。更なる実施態様において、材料に加えられる熱硬化薬剤の量は、光硬化薬剤の量の約１０％である。他の実施態様において、熱硬化薬剤の量は、光硬化薬剤の量の５０％である。
実施例３５
ミクロ流体デバイス製作のための多成分材料
各成分の化学構造は下記に述べる。以下の実施例において、第１成分（成分１）は鎖延長した、光硬化可能ＰＦＰＥ液体前駆体である。合成としては、有機スズ触媒を用いたウレタン化学を利用し、市販で入手可能なＰＦＰＥジオール（ＺＤＯＬ）を代表的なジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）による鎖延長反応がある。鎖延長の後、鎖はメタクリレートを含むジイソシアナートモノマー（ＥＩＭ）で末端キャップ付けされる。
Figure 2008529102
第２の成分は、鎖延長したＰＦＰＥジイソシアナートである。これは、生成したポリマー鎖がイソシアナート基（成分２ａ）でキャップ付けされるような、モル比のＺＤＯＬとIＰＤIの反応で作られる。反応は、再び、有機スズ触媒を用いた古典的ウレタン化学を利用する。
Figure 2008529102
熱硬化可能な成分の第２部は、市販入手可能な分子量２，０００ｇ／ｍｏｌのペルフルオロポリエーテルテトラオール（成分２ｂ）である。
Figure 2008529102
実施例３６
薄フィルムＰＦＰＥ配向層
ＰＦＰＥ配向特性を調べるために、液晶光学的セルを作る。配向層を、図９に示した方法に従って作成する。導電ガラス基板（酸化スズインジウム（IＴＯ）で塗布された）を、エタノール中で３０分間超音波洗浄後、２０分間のＵＶＯ処理により清浄化する。ＰＦＰＥ薄フィルムを清浄化された基板上に、１０００ｒｐｍ、１分間の回転塗布により被覆させる。ＰＦＰＥフィルムを、連続的パージ用窒素の下で、ＵＶ照射により硬化させる。ＵＶチャンバーを、硬化処理の前に１０分間、窒素パージし、その後フィルムを２０分間ＵＶ照射する。硬化後、２枚のＰＦＰＥを塗布した基板を、互いにサンドイッチ状に重ね合わせ、４０μｍスペーサーで離し、エポキシでシールする。次に、この光学セルを、ネマティック温度とアイソトロピック転移温度の間の温度で、毛細管現象により、ネマティックＬＣ、５ＣＢ（Δε>０）又はＭＬＣ−６６０８（Δε<０）、を注入する。これらの光学セルを、透過偏光顕微鏡により交差した偏光板の間で観察する。複屈折の模様（テクスチャー）像を、ＣＣＤカメラで記録する。
図１４に示したように、ＰＦＰＥは、正の誘電性液晶５ＣＢの自発性ホメオトロピック配向を作り出すことを記した。この配向は、広範囲の距離（数ｃｍ）にわたり均一である。ＰＦＰＥ上の５ＣＢの配向は、図１５パートＡ及びパートＢに示すように、負の誘電性液晶、ＭＬＣ−６６０８の配向と比較される。図１５パートＡは、５ＣＢのホメオトロピック配向を示す偏光顕微鏡像であり、図１５パートＢは、負の誘電性液晶、ＭＬＣ−６６０８，の自発性平面配向を示す。後者の配向は、均一ではなく、平面配向の領域を示す。これらの配向特性は、フッ素化した材料に特有であることが確認された。Teflon(R)-AF及びペルフルオロシラン配向層を用いた対照実験は、５ＣＢのホメオトロピック配向及びＭＬＣ−６６０８の平面配向を示した。
同様な実験を裸のガラス基板上で行い、５ＣＢ及びＭＬＣ−６６０８両者が、ランダム領域を有する、平面配向であると言う結果を得た。
実施例３７
薄フィルムＰＦＰＥ配向層の表面エネルギー測定
ＰＦＰＥの薄フィルムを、接触角実験のために作成した。（酸化スズインディウム（IＴＯ）で塗布した）導電性ガラス基板を３０分間エタノール中超音波洗浄し、その後２０分間ＵＶＯ処理し、清浄化した。ＰＦＰＥの薄フィルムを、清浄化した基板上に、１０００ｒｐｍ、１分間の回転塗布により被覆させる。ＰＦＰＥフィルムを、連続したパージ用窒素の下で、ＵＶ照射により硬化する。ＵＶチャンバーを、硬化処理前に１０分間窒素でパージし、その後フィルムを２０分間、ＵＶ照射する。
水とエチレングリコールの間の静止接触角を、ＰＦＰＥ薄フィルムばかりでなく、Ｔｅｆｌｏｎ−ＡＦ及びポリイミド、ペルフルオロシランの自己凝集した単層膜、ＤＭＯＡＰ及びＣＴＡＢの薄フィルム及び清浄化したIＴＯを塗布したガラスに対して、標準的側角器を用いて測定した。これらの材料の表面エネルギーは、オーウェンズ−ヴェント式を用いて計算した。図１３に計算した表面エネルギーの概要を示す。フッ素化した材料、特にＰＦＰＥ，の表面エネルギーは、ＤＭＯＡＰ及びポリイミドのような標準的配向層の値よりはるかに低い。
実施例３８
薄フィルムＰＦＰＥ配向層の前処理又は"ピックリング"
ＰＦＰＥのＬＣ配向能力への極性又は非極性環境の影響を、ＰＦＰＥの薄フィルムの前処理又は"ピックリング"により検査した。導電ガラス基板（酸化スズインジウム（IＴＯ）で塗布された）を、エタノール中で３０分間、超音波洗浄し、その後ＵＶＯ処理を２０分間行い清浄化した。ＰＦＰＥ薄フィルムを、１０００ｒｐｍ、１分間の回転塗布により、清浄化した基板上に被覆させた。ＰＦＰＥフィルムを、連続したパージ用窒素の下で、ＵＶ照射により硬化させた。ＵＶチャンバーを、硬化前に窒素で１０分間パージし、その後このフィルムを２０分間、ＵＶ照射した。硬化後、ＰＦＰＥを塗布した基板を、トルエン又は水中に一晩、浸漬させ、次の３種の中の１方法、即ち：窒素ガス気流中、空気中で一晩、又は真空中、により乾燥させた。全ての乾燥法は、同じ配列結果をもたらした。乾燥後、同じ溶媒で"ピックリング"した２枚のＰＦＰＥ塗布した基板は、４０μｍのスペーサーで離され、互いに重ね合わされ、エポキシによりシールされた。その後、光学セルに、５ＣＢ（Δε>０）又はＭＬＣ−６６０８（Δε<０）のネマティックＬＣを、毛細管現象により、ネマティックからアイソトロピック転移温度の間の温度で、注入した。その後、これらの光学セルを、透過偏光顕微鏡により交差した偏光板の間で観察した。複屈折の模様（テクスチャー）像を、ＣＣＤカメラで記録する。図１６，パートＡ及びパートＢに、トルエン中に"ピックリング"した、ＰＦＰＥ配向層を使った光学セルのＬＣ複屈折模様（テクスチャー）を示す。正及び負の誘電率ＬＣのホメオトロピック配向を、これらの基板を使って作り出す。図１７のパートＡ及びパートＢに示すように、水中で"ピックリング"したＰＦＰＥ配向層は、ＬＣディレクターに対して、全く異なる配向効果を有する。図１７のパートＡ及びパートＢは、正及び負の誘電性ＬＣの平面配向を示す。しかしながら、この平面配向は、高いプレチルト角度を持ち、従って、暗及び明状態の間のコントラストが下がる。
同様な実験を裸のガラス基板に対して行い、５ＣＢ及びＭＬＣ−６６０８両者が、ランダム領域を有する、平面配向であるという結果を得た。
実施例３９
ＰＦＰＥラングミュア−ブロジェットフィルム配向層
図１８，パートＡ，Ｂ及びＣに示すように、液晶光学セルを、ＰＦＰＥのラングミュアー−ブロジェット（ＬＢ）フィルム配列特性を調べるために作成した。導電ガラス基板（酸化スズインジウム（IＴＯ）で塗布した）をエタノール中で３０分間超音波洗浄後２０分間ＵＶＯ処理して清浄化した。標準ラングミュア−ブロジェット凹型(KSV Instruments)を酢酸ブチルで清浄化し、標準法によりキャリブレーションした。Ｓｏｌｋａｎｅ中の０．５ｗｔ％ＰＦＰＥ溶液を調整し、凹型中の水層に滴下して被覆させた。１，５，及び１０層の厚さのＬＢフィルムを２ｍＮ／ｍの表面圧力及び１．０ｍｍ／minの浸漬速度で、作成した。ＰＦＰＥＬＢフィルムを連続したパージ用窒素下でＵＶ照射により硬化した。ＵＶチャンバーを硬化前に、窒素で１０分間パージし、その後フィルムにＵＶ光を２０分間照射した。硬化後、２枚の同数の膜を有するＰＦＰＥＬＢフィルムを、互いに重ね合わせ、４０μｍスペーサーで離し、エポキシでシールした。その後、光学セルに、５ＣＢ（Δε>０）又はＭＬＣ−６６０８（Δε<０）のネマティックＬＣを、毛細管現象により、ネマティックからアイソトロピック転移温度の間の温度で、注入した。その後、これらの光学セルを、透過偏光顕微鏡により交差した偏光板の間で観察した。次に、複屈折模様（テクスチャー）の像は、ＣＣＤカメラで記録した。図１８パートＡ，Ｂ及びＣは、ＰＦＰＥＬＢフィルムの配列挙動を示す。１，５及び１０層の厚さのＬＢフィルムは、正の誘電性（５ＣＢ）及び負の誘電性（ＭＬＣ−６６０８）ＬＣのほとんど均一な平面配向を示した。
図１９は、上記考察した実験のＬＣ配向結果についての表による概要である。
実施例４０
エンボスしたＰＦＰＥ配向層
液晶光学セルを、ＰＦＰＥのエンボスしたフィルムの配列特性を調べるために作成した。導電ガラス基板（酸化スズインジウム（IＴＯ）で塗布した）をエタノール中で３０分間超音波洗浄後２０分間ＵＶＯ処理して清浄化した。図２０に示すように、数滴のＰＦＰＥを清浄化した基板と、正弦波形を有するホログラフィー性の回折格子である、マスターの間に挟んだ。ＰＦＰＥフィルムを、連続したパージ用窒素下でＵＶ照射により硬化した。ＵＶチャンバーは硬化前に、窒素で１０分間パージし、その後フィルムにＵＶ光を２０分間照射した。硬化後、回折格子を取り外し、回折格子及びＰＦＰＥフィルムを、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察した。図２２に示すように、回折格子の正弦波形は、ＰＦＰＥフィルム上で完全にエンボスされたことが、ＡＦＭ像により確認できた。同じパターンを有する、２枚のエンボスされたフィルムを、互いに重ね合わせ、４０μｍスペーサーで離し、エポキシでシールした。その後、光学セルに、５ＣＢ（Δε>０）のネマティックＬＣを、毛細管現象により、ネマティックからアイソトロピック転移温度の間の温度で、注入した。その後、これらの光学セルを、透過偏光顕微鏡により交差した偏光板の間で観察した。次に、複屈折模様（テクスチャー）の像を、ＣＣＤカメラで記録した。
図２３は、巨視的に、均一で平面の配列が、１ｍｍあたり３６００個の溝を有する溝間隔のエンボスされた配向層を用いて形成されたことを示す。平面配向層は、また、１ｍｍあたり１２００個の溝のある配向層を用いて作られる。図２４は、シャークスキンパターンでエンボスされたＰＦＰＥフィルムを用いて形成された平面配向を示す。理論的に、理想的な溝間隔を有する如何なるパターンでエンボスされたＰＦＰＥフィルムも、ネマティックＬＣの平面配向を作り出す。
本出願で開示した対象材料についての様々な詳述は、本出願で開示した対象材料の範囲から離れることなく変えうると言うことは理解されるであろう。更に、前述の内容は、説明のためだけであり、制限のためではない。
を示す図である。
図１Ａ〜１Ｃは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、基材のパターンのある膜の作成法の概略図を示す。 図２Ａ〜２Ｄは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、多層膜デバイスの作成の概略的説明を示す。 図３Ａ〜３Ｃは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、基板に１層の基材を接着させる方法を示す。 図４Ａ〜４Ｃは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、基材のパターンのある膜を、基材で形成された他のパターンのある膜に接着させる方法を示す。 図５Ａ〜５Ｅは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、多層膜デバイスを作る方法を示す。 図６Ａ〜６Ｄは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、分解可能又は、選択的に可溶な材料から形成された犠牲層を用いた、ミクロ構造作成法を示す。 図７Ａ〜７Ｃは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、分解可能又は、選択的に可溶な材料から形成された犠牲層を用いた、ミクロ構造作成法を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、液晶ディスプレイピクセルの概略的表示であり、２種のディスプレイ作動モード（明（左側）及び暗（右側））を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、薄層フィルム高分子配向層及び液晶光学セルの段階的作製法の概略的表示を示す。 図１０Ａ〜１０Ｄは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、パターンのある鋳型と同一パターンを有する配向層の作製法を示す。 図１１Ａ及び１１Ｂは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、一辺が約５μｍの方形ミクロウェルでエンボスされた、光硬化したＰＦＰＥの光学画像を示す。 図１２は、本出願で開示された対象物質の実施態様により、カプセルに封じ込まれた液晶"バブル"作成の概略的表示であり、ミクロウェルに封じ込まれたＰＦＰＥシート１２００；（その後続く、光硬化シールのためのＰＦＰＥ前駆体で濡らした）第２の平坦なＰＦＰＥシート１２０２；液晶流動体１２０６；及び"バブル"を満たす液晶の硬化及び／又はシールのための、液晶材料源１２１０を示す。 図１３は、ＰＦＰＥ及び他のフッ素化配向層と、テフロンＡＦ，ペルフルオロシラン、ＤＭＯＡＰ，ＣＴＡＢ，ポリイミド及び清潔なIＴＯの様な、幾つかの典型的な配向層表面エネルギーの比較であり、ＰＦＰＥの表面エネルギーは、現在用いられている標準的な配向層よりはるかに低い、また各タイプの配向層により得られた、正及び負の誘電性液晶に対する液晶配向モードは、図に注記されている。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、ＰＦＰＥ上の正の誘電性ネマティック液晶の複屈折模様（テクスチャー）の偏光顕微鏡写真を示し、ＰＦＰＥ（挿入図参照）により形成された自発性ホメオトロピック配向を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、パートＡ及びＢは、ＰＦＰＥ上の正（５ＣＢ）及び負（ＭＬＣ−６６０８）液晶の複屈折模様（テクスチャー）の誘電性偏光顕微鏡写真を示し、パートＡ（左パネル、０°；右パネル、４５°）はＰＦＰＥ上の正の誘電性ネマティック液晶の自発性ホメオトロピック配向を示し、パートＢ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は、ＰＦＰＥ上の負の誘電性ネマティック液晶の自発性平面配向を示し、平面配向は均一ではなく、ランダム領域を示す、ここで交差した偏光板の配向を矢印で示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、パートＡ及びパートＢは、トルエンで前処理したＰＦＰＥ配向層上の液晶の偏光顕微鏡写真であり、Ａ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は正の誘電性ネマティック液晶（５ＣＢ）（挿入図参照）の自発性ホメオトロピック配向を示し、またパートＢ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は負の誘電性ネマティック液晶（ＭＬＣ−６６０８）（挿入図参照）の自発性ホメオトロピック配向を示し、ここで交差した偏光板の配向を矢印で示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、パートＡ及びパートＢは、水の前処理を行ったＰＦＰＥ配向層上の液晶の偏光顕微鏡写真であり、Ａ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は正の誘電性ネマティック液晶（５ＣＢ）のランダム平面配向を示し、またＢ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は負の誘電性ネマティック液晶（ＭＬＣ−６６０８）のランダム平面配向を示し、ここで交差した偏光板の配向を矢印で示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、パートＡ、Ｂ及びＣは、ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）方で形成されたＰＦＰＥフィルム上の液晶の偏光顕微鏡写真であり、パートＡ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は、１層の厚みのＰＦＰＥ ＬＢフィルム上のネマティック液晶の平面配向を示し、またパートＢ及びＣ（各、左パネル、０°；右パネル、４５°）は、夫々、５層及び１０層の厚さのＰＦＰＥ ＬＢフィルム上のネマティック液晶の平面配向を示し、ここで交差した偏光板の配向を矢印で示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、ＰＦＰＥ配向層がトルエン又は水で前処理された実験の結果についての表による概要を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、エンボスによる溝のあるＰＦＰＥ配向層の作成についての概略的表示である。 図２１Ａ及び２１Ｂは、本出願で開示された対象物質の実施態様により、パターンのある鋳型と、本出願で開示された材料物質の基材から形成された、パターンのある鋳型から型形成された、鏡映像を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、パートＡ及びＢは、回折格子原型及びＰＦＰＥレプリカの原子間力顕微鏡像であり、回折格子の正弦波の溝は正確に複製されている。 図２３は、図２２に示された様な、エンボスされたＰＦＰＥフィルム上の平面液晶配向の偏光顕微鏡写真（左パネル、０°；右パネル、４５°）のセットであり、ここで交差偏光板の方向は矢印で示されている。 図２４Ａ及び２４Ｂ（左パネル、０°；右パネル、４５°）は、本出願で開示された対象物質の実施態様により、図２１に示されたパターンのような、シャークスキンパターンがエンボスされたＰＦＰＥフィルム上の平面液晶配向の偏光顕微鏡写真であり、ここで交差偏光板の方向は矢印で示され、また図２４Ａの倍率は１０Ｘであり、図２４Ｂの倍率は４０Ｘである。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、カラーディスプレイで良く用いられる、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）の概略的表示を示す。 本出願で開示された対象物質の実施態様により、ディスプレイスクリーン及びディスプレイスクリーンのためのマイクロプロセッサーコントローラーの概略的表示を示す。

Claims (140)

  1. 膜低表面エネルギー高分子材料の層から成る液晶ディスプレイであって、この層の表面が成型パターンである液晶ディスプレイ。
  2. 前記低表面エネルギー高分子材料が第１配向層からなる請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  3. 前記低表面エネルギー高分子材料が、更に光硬化剤を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  4. 前記低表面エネルギー高分子材料が、更に熱硬化剤を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  5. 前記低表面エネルギー高分子材料が、更に光硬化可能かつ熱硬化可能な試薬を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  6. 前記低表面エネルギー高分子材料が、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  7. 前記低表面エネルギー高分子材料が、フルオロオレフィンベースのフルオエラストマーを含む請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  8. 前記低表面エネルギー高分子材料が、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、ポリ（テトラメチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（オキセタン）、ポリイソプレン、ポリブタジエン、又はこれらの混合物である請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  9. 更に金属酸化物を有し、この金属酸化物が前記低表面エネルギー高分子材料中に分布する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  10. 前記金属酸化物が、前記低表面エネルギー高分子材料中に実質的に均一に分布する請求項９に記載の液晶ディスプレイ。
  11. 更に第２配向層を有し、この第２配向層が前記第１配向層と連結する請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
  12. 更に液晶を有し、この液晶が前記第１配向層と前記第２配向層との間に分散する請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  13. 更に低分子量液晶を有し、この低分子量液晶が前記第１配向層と前記第２配向層との間に分散する請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  14. 前記液晶の分子量が約１００〜約２０００である請求項１３に記載の液晶ディスプレイ。
  15. 前記第１配向層が、前記第２配向層から１００μｍ以下の間隔離れて置かれた請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  16. 前記第１配向層が、前記第２配向層から約５μｍ〜約８０μｍの間隔離れて置かれた請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  17. 前記第１配向層が、第２配向層から約４０μｍの間隔離れて置かれた請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  18. 前記第１配向層及び前記第２配向層が、互いにある角度を持って配置された請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  19. 前記第１配向層及び前記第２配向層が、互いに９０°の角度を持って配置された請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
  20. 前記成型パターンが溝を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  21. 前記溝の幅が約０．１μｍ〜約２μｍである請求項２０に記載の液晶ディスプレイ。
  22. 前記溝の幅が約０．３μｍ〜約０．７μｍである請求項２０に記載の液晶ディスプレイ。
  23. 前記層の長さが約２ｍ以下であり、高さが約２ｍ以下である請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  24. 前記溝の長さが約２ｍ以下である請求項２０に記載の液晶ディスプレイ。
  25. 前記溝の長さが約２ｃｍ以下である請求項２０に記載の液晶ディスプレイ。
  26. 前記成型パターンが規則正しい格子パターンである請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  27. 前記低表面エネルギー高分子材料が、複数の貫通孔を規定する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  28. 前記貫通孔の平均直径が約２０μｍ以下である請求項２７に記載の液晶ディスプレイ。
  29. 前記貫通孔の平均直径が約２０ｎｍ〜約１０μｍである請求項２７に記載の液晶ディスプレイ。
  30. 前記貫通孔の平均直径が約０．１μｍ〜約７μｍである請求項２７に記載の液晶ディスプレイ。
  31. 前記層の厚さが約１０オングストローム〜約１０００オングストロームである請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  32. 前記層の厚さが約５オングストローム〜約２００オングストロームである請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  33. 更に第２配向層を有し、第１配向層及び第２配向層が、その表面に１つの成型パターンを有する請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
  34. 前記第１配向層上の成型パターンが、前記第２配向層上の成型パターンと異なる請求項３３に記載の液晶ディスプレイ。
  35. 前記第１配向層が、成型パターンを有せず、成型パターンを有する第２配向層の表面とコミュニケートする関係にある請求項３４に記載の液晶ディスプレイ。
  36. 前記配向層が、ラングミュアーブロジェットフィルムとして形成され、かつフッ素化ポリマーの多層の薄フィルム層からなる請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
  37. 前記成型パターンが、１ｍｍあたり約１０００個〜約４０００個の溝を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  38. 前記成型パターンが１ｍｍあたり約１２００個〜約３６００個の溝を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  39. 前記成型パターンが１ｍｍあたり約１２００個以上の溝を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  40. 前記成型パターンが１ｍｍあたり約３６００個以下の溝を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  41. 前記低表面エネルギー高分子材料が約３０ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  42. 前記低表面エネルギー高分子材料が約７ｍＮ／ｍ〜約２０ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  43. 前記低表面エネルギー高分子材料が約５ｍＮ／ｍ〜約１５ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  44. 更に、ミクロ相分離構造、コポリマー及びブロックコポリマーを有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
  45. 成型された低表面エネルギー高分子材料の層を有する液晶ディスプレイであって、この層が、導電体、金属ナノ粒子、金属酸化物、導電性ポリマー、トルエン及び水から成る群から選択される処理を施された液晶ディスプレイ。
  46. 低表面エネルギー高分子の配向層を有するディスプレイスクリーンであって、約９０°の曲率半径まで柔軟性があるディスプレイスクリーン。
  47. 低表面エネルギー高分子の配向層、この配向層の表面に形成された成型パターン及びこの成型パターン上を被覆する液晶からなるディスプレイスクリーンであって、この液晶が前記低表面エネルギー高分子配向層上で自発性配向を受ける、ディスプレイスクリーン。
  48. 前記液晶の配向が、印加した電圧により変化する請求項４７に記載のディスプレイスクリーン。
  49. （ａ）パターンある鋳型を用意する段階、（ｂ）硬化剤を含む液体低表面エネルギー高分子材料をパターンある鋳型上へ被覆する段階、（ｃ）該硬化剤を活性化して、該液体低表面エネルギー高分子材料を硬化する段階及び（ｄ）該パターンある鋳型より硬化した低表面エネルギー高分子材料を除去し、この硬化した低表面エネルギー高分子材料の表面に該パターンある鋳型のレプリカがエンボスされた段階からなる、ディスプレイスクリーン配向層の作成方法。
  50. 前記硬化剤が光硬化可能な試薬から成る請求項４９に記載の方法。
  51. 前記硬化剤が熱硬化可能な試薬から成る請求項４９に記載の方法。
  52. 前記硬化剤が光硬化可能かつ熱硬化可能な試薬から成る請求項４９に記載の方法。
  53. 前記低表面エネルギー高分子材料が約３０ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを有する請求項４９に記載の方法。
  54. 前記低表面エネルギー高分子材料が約７ｍＮ／ｍ〜約２０ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する請求項４９に記載の方法。
  55. 前記低表面エネルギー高分子材料が約５ｍＮ／ｍ〜約１５ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する請求項４９に記載の方法。
  56. 前記低表面エネルギー高分子材料がペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）から成る請求項４９に記載の方法。
  57. 更に低分子量液晶を被覆する段階を含み、この低分子量液晶が前記硬化した低表面エネルギー高分子材料のエンボスされたパターンとコミュニケートする請求項４９に記載の方法。
  58. 前記エンボスされたパターンが溝を含む請求項４９に記載の方法。
  59. 前記溝の幅が約０．１μｍ〜約２μｍである請求項５８に記載の方法。
  60. 前記溝の幅が約０．３μｍ〜約０．７μｍである請求項５８に記載の方法。
  61. 前記溝の長さが約２ｍ以下である請求項５８に記載の方法。
  62. 前記溝の長さが約２ｃｍ以下である請求項５８に記載の方法。
  63. エンボスされた該パターンが規則的パターンを含む請求項５８に記載の方法。
  64. 前記エンボスされたパターンが複数の貫通孔を規定する請求項４９に記載の方法。
  65. 前記貫通孔の平均直径が約２０μｍ以下である請求項６４に記載の方法。
  66. 前記層の厚さが約１０オングストローム〜約１０００オングストロームである請求項４９に記載の方法。
  67. 前記層の厚さが約５オングストローム〜約２００オングストロームである請求項４９に記載の方法。
  68. エンボスされた該パターンが１ｍｍあたり約１０００個〜約４０００個の溝を有する請求項４９に記載の方法。
  69. エンボスされた該パターンが１ｍｍあたり約１２００個〜約３６００個の溝を有する請求項４９に記載の方法。
  70. 低表面エネルギー高分子材料の層から成り、該層の表面がその上に形成された成型されたパターンを含む画素。
  71. 前記低表面エネルギー高分子材料が更に光硬化剤を含む請求項７０に記載の画素。
  72. 前記低表面エネルギー高分子材料が更に熱硬化剤を含む請求項７０に記載の画素。
  73. 前記低表面エネルギー高分子材料が更に光硬化可能かつ熱硬化可能な試薬を含む請求項７０に記載の画素。
  74. 前記低表面エネルギー高分子材料が約７ｍＮ／ｍ〜約２０ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する請求項７０に記載の画素。
  75. 前記低表面エネルギー高分子材料がペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）から成る請求項７０に記載の画素。
  76. 更に低分子量液晶を含み、該低分子量液晶が前記低表面エネルギー高分子材料の成型パターンとコミュニケートする請求項７０に記載の画素。
  77. 前記成型パターンが溝を有する請求項７０に記載の画素。
  78. 前記溝の幅が約０．１μｍ〜約２０μｍである請求項７７に記載の画素。
  79. 前記成型パターンが複数の貫通孔を規定する請求項７０に記載の画素。
  80. 前記貫通孔の平均直径が約２０μｍ以下である請求項７９に記載の画素。
  81. 前記層の厚さが約１０オングストローム〜約１０００オングストロームである請求項７０に記載の画素。
  82. 前記層の厚さが約５オングストローム〜約２００オングストロームである請求項７０に記載の画素。
  83. 前記成型パターンが１ｍｍあたり約１０００個〜約４０００個の溝を有する請求項７０に記載の画素。
  84. ＰＦＰＥ液体前駆体から形成された第１配向層からなる液晶ディスプレイ。
  85. 前記ＰＦＰＥ液体前駆体が光硬化剤を含む請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  86. 前記ＰＦＰＥ液体前駆体が熱硬化剤を含む請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  87. 前記ＰＦＰＥ液体前駆体が光硬化かつ熱硬化可能な試薬を含む請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  88. 前記ＰＦＰＥ液体前駆体が更に金属酸化物を含む請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  89. 前記金属酸化物がＰＦＰＥ液体前駆体内に実質的に均一に分布する請求項８８に記載の液晶ディスプレイ。
  90. 更に第２配向層を含み、該第２配向層が前記第１配向層と連結する請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  91. 更に液晶を有し、この液晶が前記第１配向層と前記第２配向層との間に分散する請求項９０に記載の液晶ディスプレイ。
  92. 更に低分子量液晶を有し、この低分子量液晶が前記第１配向層と前記第２配向層との間に分散する請求項９０に記載の液晶ディスプレイ。
  93. 前記液晶の分子量が約１００〜約２０００である請求項９２に記載の液晶ディスプレイ。
  94. 第１配向層と第２配向層の間隔が約５μｍ〜約１００μｍである請求項９０に記載の液晶ディスプレイ。
  95. 前記第１配向層及び前記第２配向層が、互いにある角度を持って配置された請求項９０に記載の液晶ディスプレイ。
  96. 更に第１配向層の表面に成型パターンを有する請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  97. 前記成型パターンが溝を含む請求項９６に記載の液晶ディスプレイ。
  98. 前記溝の幅が約０．１μｍ〜約２μｍである請求項９７に記載の液晶ディスプレイ。
  99. 前記第１配向層の長さが約２ｍ以下であり、高さが約２ｍ以下である請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  100. 前記溝の長さが約２ｍ以下である請求項９７に記載の液晶ディスプレイ。
  101. 前記溝の長さが約２ｃｍ以下である請求項９７に記載の液晶ディスプレイ。
  102. 前記第１配向層が複数の貫通孔を規定する請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  103. 前記貫通孔の平均直径が約２０μｍ以下である請求項１０２に記載の液晶ディスプレイ。
  104. 前記貫通孔の平均直径が約２０ｎｍ〜約１０μｍである請求項１０２に記載の液晶ディスプレイ。
  105. 前記貫通孔の平均直径が約０．１μｍ〜約７μｍである請求項１０２に記載の液晶ディスプレイ。
  106. 前記第１配向層の厚さが、約１０オングストローム〜約１０００オングストロームである請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  107. 前記第１配向層の厚さが、約５オングストローム〜約２００オングストロームである請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  108. 更に、ＰＦＰＥ液体前駆体から形成された第２配向層を有し、第１配向層及び第２配向層がその表面に形成された１つの成型パターンを有する請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  109. 更に、第２配向層を有し、該第２配向層の表面が成型パターンを有する請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  110. 前記第１配向層が、ラングミュアーブロジェットフィルムとして形成され、かつ多層から成る請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
  111. 前記成型パターンが、１ｍｍあたり約１０００個〜約４０００個の溝を含む請求項９６に記載の液晶ディスプレイ。
  112. 前記成型パターンが、１ｍｍあたり約３６００個以上の溝を含む請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  113. 前記第１配向層の表面エネルギーが約５ｍＮ／ｍ〜約１５ｍＮ／ｍである請求項８４に記載の液晶ディスプレイ。
  114. 第１ＰＦＰＥ配向層から成る液晶ディスプレイであって、このＰＦＰＥが硬化剤を含む液晶ディスプレイ。
  115. 前記硬化剤が光硬化剤から成る請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  116. 前記硬化剤が熱硬化剤から成る請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  117. 前記硬化剤が光硬化剤及び熱硬化剤から成る請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  118. 前記ＰＦＰＥ液体前駆体が更に金属酸化物を含む請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  119. 更に第２配向層を有し、該第２配向層が前記第１配向層と連結する請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  120. 更に、前記ＰＦＰＥ第１配向層と前記第２配向層の間に置かれた低分子量液晶を有する請求項１１９に記載の液晶ディスプレイ。
  121. 前記ＰＦＰＥ第１配向層が、第２配向層と約５μｍ〜約１００μｍの間隔を離れて置かれた請求項１１９に記載の液晶ディスプレイ。
  122. 前記ＰＦＰＥ第１配向層が第２配向層と互いにある角度を持って置かれた請求項１１９に記載の液晶ディスプレイ。
  123. 更に、前記ＰＦＰＥ第１配向層の表面上に成型パターンを有する請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  124. 前記成型パターンが溝を有する請求項１２３に記載の液晶ディスプレイ。
  125. 前記溝の幅が約０．１μｍ〜約２μｍである請求項１２４に記載の液晶ディスプレイ。
  126. 前記ＰＦＰＥ第１配向層の長さが約２ｍ以下であり、かつ高さが約２ｍ以下である請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  127. 前記溝の長さが約２ｍ以下である請求項１２４に記載の液晶ディスプレイ。
  128. 前記溝の長さが約２ｃｍ以下である請求項１２４に記載の液晶ディスプレイ。
  129. 前記成型パターンが規則的格子パターンを含む請求項１２３に記載の液晶ディスプレイ。
  130. 前記ＰＦＰＥ第１配向層が複数の貫通孔を規定する請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  131. 前記貫通孔の平均直径が、約２０ｎｍ〜約１０μｍである請求項１３０に記載の液晶ディスプレイ。
  132. 前記貫通孔の平均直径が約０．１μｍ〜約７μｍである請求項１３０に記載の液晶ディスプレイ。
  133. 前記ＰＦＰＥ第１配向層の厚さが約１０オングストローム〜約１０００オングストロームである請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  134. 前記ＰＦＰＥ第１配向層の厚さが約５オングストローム〜約２００オングストロームである請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  135. 更にＰＦＰＥ液体前駆体から形成された第２配向層を有し、第１配向層及び第２配向層の表面に１つの成型パターンが形成された請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  136. 更に第２配向層を有し、該第２配向層の表面が１つの成型パターンを有する請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  137. 前記成型パターンが、１ｍｍあたり約１０００個〜約４０００個の溝を有する請求項１２３に記載の液晶ディスプレイ。
  138. 前記ＰＦＰＥ第１配向層の表面エネルギーが約５ｍＮ／ｍ〜約１５ｍＮ／ｍである請求項１１４に記載の液晶ディスプレイ。
  139. ＰＦＰＥ液体前駆体から配向層を形成させる段階から成り、該ＰＦＰＥ液体前駆体が硬化剤を含むディスプレイスクリーン配向層の作成方法。
  140. 前記硬化剤が、光硬化剤、熱硬化剤及び光硬化剤と熱硬化剤の併用から成る群から選択される請求項１３９に記載の方法。
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