JP2017014377A - ポリイミドフィルム、有機エレクトロルミネッセンス素子、透明導電性積層体、タッチパネル、太陽電池、及び、表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】引張強度及び伸び特性をより高度な水準でバランスよく有し、引張強度及び破断伸びを基準とした靱性をより高度なものとすることが可能なポリイミドフィルムの提供。【解決手段】式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であるポリイミドフィルム。[R1〜R3は各々独立にH、F又はC1〜10のアルキル;R10はP位結合の2価のアリールと−O−とを有する2価の基の基;nは0〜12の整数]【選択図】なし
Description
本発明は、ポリイミドフィルム、有機エレクトロルミネッセンス素子、透明導電性積層体、タッチパネル、太陽電池、並びに、表示装置に関する。
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイや液晶ディスプレイ等のディスプレイ機器の分野等においては、その基板等に利用する材料として、ガラスのように光透過性が高くかつ十分に高度な耐熱性を有するとともに、軽くて柔軟な材料の出現が求められてきた。そして、このようなガラス代替用途等に用いる材料としては、高度な耐熱性を有し、かつ、軽くて柔軟なポリイミドからなるフィルムが着目されている。
このようなポリイミドとしては、例えば、芳香族ポリイミド(例えば、DuPont社製の商品名「カプトン」)が知られている。しかしながら、このような芳香族ポリイミドは、十分な柔軟性と高度な耐熱性とを有するポリイミドではあるものの、褐色を呈し、光透過性が必要とされるガラス代替用途や光学用途等に使用できるものではなかった。
そのため、近年では、ガラス代替用途等に使用するために、十分な光透過性を有する脂環式ポリイミドの開発が進められており、例えば、国際公開第2011/099518号(特許文献1)においては、特定の一般式で記載される繰り返し単位を有するポリイミドが開示されている。そして、このような特許文献1に記載のようなポリイミドは、十分な光透過性と高度な耐熱性とを有するものであった。しかしながら、上記特許文献1においても、ポリイミドの引張強度や破断伸びといった機械的強度(靱性)の点については特に記載はなかった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、引張強度及び伸び特性をより高度な水準でバランスよく有し、引張強度及び破断伸びを基準とした靱性をより高度なものとすることが可能なポリイミドフィルム、及び、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記ポリイミドフィルムを用いた透明導電性積層体、並びに、その透明導電性積層体を用いたタッチパネル、太陽電池、及び、表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリイミドフィルムを下記一般式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなるフィルムとすることにより、フィルムの引張強度及び伸び特性(破断するまでに十分な伸びを示す特性)をより高度な水準でバランスよく有し、引張強度及び破断伸びを基準とした靱性をより高度なものとすることが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のポリイミドフィルムは、下記一般式(1):
[式(1)中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基及びフッ素原子よりなる群から選択される1種を示し、R10は下記一般式(101)〜(102):
で表される基の中から選択される1種を示し、nは0〜12の整数を示す。]
で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であることを特徴とするものである。
で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であることを特徴とするものである。
上記本発明のポリイミドフィルムにおいては、前記ポリイミドが前記一般式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して40モル%以上含有するものであることが好ましい。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記本発明のポリイミドフィルムを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の透明導電性積層体は、上記本発明のポリイミドフィルムと、該ポリイミドフィルム上に積層された導電性材料からなる薄膜とを備えることを特徴とするものである。
さらに、本発明のタッチパネル、太陽電池、表示装置は、それぞれ、上記本発明の透明導電性積層体を備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、引張強度及び伸び特性をより高度な水準でバランスよく有し、引張強度及び破断伸びを基準とした靱性をより高度なものとすることが可能なポリイミドフィルム、及び、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することが可能となる。また、本発明によれば、前記ポリイミドフィルムを用いた透明導電性積層体、並びに、その透明導電性積層体を用いたタッチパネル、太陽電池、及び、表示装置を提供することが可能となる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
[ポリイミドフィルム]
本発明のポリイミドフィルムは、下記一般式(1):
本発明のポリイミドフィルムは、下記一般式(1):
[式(1)中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基及びフッ素原子よりなる群から選択される1種を示し、R10は下記一般式(101)〜(102):
で表される基の中から選択される1種を示し、nは0〜12の整数を示す。]
で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であることを特徴とするものである。
で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であることを特徴とするものである。
このような一般式(1)中のR1、R2、R3として選択され得るアルキル基は、炭素数が1〜10のアルキル基である。このような炭素数が10を超えるとガラス転移温度が低下し十分に高度な耐熱性が達成できなくなる。また、このようなR1、R2、R3として選択され得るアルキル基の炭素数としては、精製がより容易となるという観点から、1〜6であることが好ましく、1〜5であることがより好ましく、1〜4であることが更に好ましく、1〜3であることが特に好ましい。また、このようなR1、R2、R3として選択され得るアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。更に、このようなアルキル基としては精製の容易さの観点から、メチル基、エチル基がより好ましい。
前記一般式(1)中のR1、R2、R3としては、ポリイミドを製造した際に、より高度な耐熱性が得られるという観点から、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であることがより好ましく、中でも、原料の入手が容易であることや精製がより容易であるという観点から、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基又はイソプロピル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが特に好ましい。また、このような式中の複数のR1、R2、R3は精製の容易さ等の観点から、同一のものであることが特に好ましい。
また、前記一般式(1)中のR10として選択され得る基は、上記一般式(101)〜(102)で表される基である。このようなR10としては、引張強度、破断伸び、耐熱性の観点からは、上記一般式(101)で表される基であることが好ましく、引張強度、破断伸び、厚さ方向リタデーション(Rth)の観点からは、上記一般式(102)で表される基であることが好ましい。なお、本発明においては、前記一般式(1)で表される繰り返し単位として、R10の種類の異なる2種以上の繰り返し単位を含んでいてもよい。
また、前記一般式(1)中のnは0〜12の整数を示す。このようなnの値が前記上限を超えると、精製が困難になる。また、このような一般式(1)中のnの数値範囲の上限値は、より精製が容易となるといった観点から、5であることがより好ましく、3であることが特に好ましい。また、このような一般式(1)中のnの数値範囲の下限値は、一般式(1)で表される繰り返し単位を形成する際に用いる原料化合物の安定性の観点、すなわち、より容易にポリイミドを製造するとの観点からは、1であることがより好ましく、2であることが特に好ましい。このように、一般式(1)中のnとしては、2〜3の整数であることが特に好ましい。
さらに、本発明においては、前記ポリイミドが上記一般式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するものである。このような一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量(一般式(1)で表される繰り返し単位を複数種含む場合(例えばR1、R2、R3、R10等として選択される基の種類が異なる式(1)で表される繰り返し単位を2種以上含む場合等)には、それらの総量)を、全繰り返し単位に対して30モル%以上とすることで、得られるポリイミドを十分に高度な引張強度と十分に高度な破断伸びの値とをよりバランスよく有するものとすることができ、これにより、より高度な靱性(機械的強度)を有するポリイミドフィルム(高靱性ポリイミドフィルム)を得ることが可能となる。このような一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量(一般式(1)で表される繰り返し単位の総量)としては、引張強度をより高度な値としつつ破断伸びをより高度なものとするといった観点や、耐熱性、透明性、厚さ方向リタデーション(Rth)の観点からは、ポリイミド中の全繰り返し単位に対して、40モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることが更に好ましく、70モル%以上であることが特に好ましく、90モル%以上であることが特に好ましい。
このように、本発明においては、前記ポリイミドが上記一般式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するものであればよく、他の繰り返し単位を含有していてもよい。このような他の繰り返し単位としては、特に制限されず、ポリイミドを構成することが可能な公知の繰り返し単位を適宜利用できる。また、このような一般式(1)で表される繰り返し単位とともに利用可能な他の繰り返し単位としては、耐熱性、透明性、厚さ方向リタデーション(Rth)といった観点からは、下記一般式(2):
[式(2)中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基及びフッ素原子よりなる群から選択される1種を示し、Raは炭素数6〜40のアリール基(ただし上記一般式(101)〜(102)で表される基を除く。)を示し、nは0〜12の整数を示す。]
で表される繰り返し単位を特に好適に利用できる。なお、このような一般式(2)中のR1、R2、R3及びnは、上記一般式(1)中のR1、R2、R3及びnと同義である(それらの好適なものも、それぞれ上記一般式(1)中のR1、R2、R3及びnと同様である。)。
で表される繰り返し単位を特に好適に利用できる。なお、このような一般式(2)中のR1、R2、R3及びnは、上記一般式(1)中のR1、R2、R3及びnと同義である(それらの好適なものも、それぞれ上記一般式(1)中のR1、R2、R3及びnと同様である。)。
このような一般式(2)中のRaは、上記一般式(101)〜(102)で表される基以外の炭素数6〜40のアリール基である(なお、Raが上記一般式(101)〜(102)で表される基である場合は、上記一般式(1)で表される繰り返し単位と同一のものとなるため、式(2)中のRaからは上記一般式(101)〜(102)で表される基は除かれる。)。
このような一般式(2)中のRaとして選択され得るアリール基の炭素数は、6〜40(より好ましくは6〜30、更に好ましくは12〜20)であることがより好ましい。このような炭素数が前記上限を超えると、耐熱性及び引張強度が低下する傾向にある。
また、前記一般式(2)中のRaとしては、耐熱性、引張強度の観点から、下記一般式(201)〜(204):
[式(203)中、Rbは、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基及びトリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、式(204)中、Qは、式:−O−、−S−、−CO−、−CONH−、−COO−、−C6H4−、−C10H6−、−NHCO−C6H4−CONH−、−CONH−C6H4−NHCO−、−OCO−C6H4−COO−、−COO−C6H4−OCO−、−O−C10H6−O−、−OCO−C10H6−COO−、−COO−C10H6−OCO−、−CONH−C10H6−NHCO−、−NHCO−C10H6−CONH−、−SO2−、−C(CF3)2−、−C(CH3)2−、−CH2−、−O−C6H4−C(CH3)2-C6H4−O−、−O−C6H4−SO2-C6H4−O−、及び、−C(CH3)2−C6H4−C(CH3)2−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。]
で表される基のうちの少なくとも1種であることが好ましい。なお、このような一般式(203)中のRbとしては、耐熱性の観点から、水素原子、フッ素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。また、上記一般式(204)中のQとしては、耐熱性、引張強度の観点から、式:−CONH−、−COO−、−C6H4−で表される基がより好ましく、−CONH−、−C6H4−で表される基が更に好ましく、−CONH−で表される基が特に好ましい。
で表される基のうちの少なくとも1種であることが好ましい。なお、このような一般式(203)中のRbとしては、耐熱性の観点から、水素原子、フッ素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。また、上記一般式(204)中のQとしては、耐熱性、引張強度の観点から、式:−CONH−、−COO−、−C6H4−で表される基がより好ましく、−CONH−、−C6H4−で表される基が更に好ましく、−CONH−で表される基が特に好ましい。
また、このようなRaとして選択され得る一般式(201)〜(204)で表される基としては、耐熱性、引張強度という観点から、一般式(203)又は(204)で表される基がより好ましく、一般式(204)で表される基が更に好ましい。
また、このような一般式(2)で表される繰り返し単位の中でも、ポリイミドの引張強度をより高度なものとすることができるといった観点からは、Raが上記一般式(204)で表される基でありかつ上記一般式(204)中のQが−CONH−、−C6H4−で表される基である繰り返し単位がより好ましく、Raが上記一般式(204)で表される基でありかつ上記一般式(204)中のQが−CONH−で表される基である繰り返し単位が特に好ましい。
また、前記ポリイミドが一般式(2)で表される繰り返し単位を含有する場合、前記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して10〜70モル%であることが好ましく、20〜60モル%であることがより好ましい。このような一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量が前記下限未満では、一般式(2)で表される繰り返し単位を含有することにより得られる効果(特に引張強度をより高度なものとする効果等)が十分なものではなくなる傾向にある。他方、前記一般式(2)で表される繰り返し単位の含有量が前記上限を超えると、破断伸びの値が低下してしまい、機械的強度が低下してしまう傾向にある。
また、本発明のポリイミドフィルムは、引張強度が125MPa以上である必要がある。このような引張強度が前記下限未満では、より高度な靱性を有するフィルムを得ることができなくなる。また、同様の観点から、このようなポリイミドフィルムの引張強度は、130MPa以上であることがより好ましく、135MPa以上であることが更に好ましい。なお、このようなポリイミドフィルムの引張強度の上限値としては、特に制限されないが、1000MPa以下であることが好ましい。このような引張強度が前記上限値を超えた値となると加工が困難となる傾向にある。
また、本発明のポリイミドフィルムは、破断伸びが15%以上である必要がある。このような破断伸びが前記下限未満では、より高度な靱性を有するフィルムを得ることができなくなる。また、同様の観点から、このようなポリイミドフィルムの破断伸びは、20%以上であることがより好ましく、25%以上であることが更に好ましい。なお、このようなポリイミドフィルムの破断伸びの上限値としては、特に制限されないが、300%以下であることが好ましい。このような破断伸びが前記上限値を超えた値となると加工が困難となる傾向にある。
また、本発明のポリイミドフィルムに関して、引張強度及び破断伸びの値は以下のようにして求められる値を採用することができる。このような測定に際しては、先ず、株式会社ダンベル製の商品名「スーパーダンベルカッター(型:SDMK−1000−D、JIS K7139(2009年発行)のA22規格に準拠)」をSD型レバー式試料裁断器(株式会社ダンベル製の裁断器(型式SDL−200))に取り付けて、ポリイミドフィルム(厚み:13μmとする。)を裁断して測定試料を調製する。なお、このようにして得られる測定試料は、厚みが13μmである以外は基本的にJIS K7139(2009年発行)に記載されているタイプA22(縮尺試験片)の規格に沿ったダンベル形状のもの(試験片)であり、その大きさは、全長:75mm、タブ部間距離:57mm、平行部の長さ:30mm、肩部の半径:≧30mm、端部の幅:10mm、中央の平行部の幅:5mm、厚み:13μmであり、使用時には、掴み具間の幅:57mm、掴み部分の幅:10mm(端部の全幅と同じ幅)となるようにして用いる。次いで、テンシロン型万能試験機(例えば、株式会社エー・アンド・デイ製の型番「UCT−10T」)を用いて、前記測定試料を掴み具間の幅が57mm、掴み部分の幅が10mm(試験片の端部の全幅)となるようにして配置した後、荷重フルスケール:0.05kN、試験速度:300mm/分の条件で前記測定試料を引っ張る引張試験を行って、引張強度(破断時の応力[単位:MPa])及び破断伸びの値(単位:%)を求める(このような試験はJIS K7162(1994年発行)に準拠した試験である。)。なお、破断伸びの値(%)は、引張試験開始前の試料のタブ部間距離(=掴み具間の幅:57mm)をL0、引張試験で破断するまでの試料のタブ部間距離(破断した際の掴み具間の幅:57mm+α)をLとすると、下記式:
[破断伸び(%)]={(L−L0)/L0}×100
を計算して求めることができる。
[破断伸び(%)]={(L−L0)/L0}×100
を計算して求めることができる。
また、このようなポリイミドは、イミド化率が90%以上のものであることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、96〜100%であることが特に好ましい。このようなイミド化率が前記下限未満では、耐熱性が低下したり、着色が見られたり、加熱時にフィルムにボイドや膨れが発生したりする傾向にある。このようなイミド化率は、以下のようにして算出できる。すなわち、測定対象のポリイミドを重クロロホルム等の重溶媒(好ましくは重クロロホルム)に溶解させ、1H−NMR測定を行って、1H−NMRのグラフから10ppm付近(10ppm±1ppm)のN−HのHと12ppm付近(12ppm±1ppm)のCOOHのHの積分値を求めることにより算出することができる。この場合、積分比(イミド化率)は、先ず、原料化合物の酸二無水物及びジアミンについて、それらが可溶な重溶媒(DMSO−d6等)に溶解させた試料を調製し、これらの1H−NMRスペクトルをそれぞれ測定し、それらの1H−NMRのグラフにおいて、酸二無水物のHの位置(ケミカルシフト)と積分値及びジアミンの中のHの位置(ケミカルシフト)と積分値を求め、かかる酸二無水物のHの位置と積分値及びジアミンのHの位置と積分値を基準に用いて、前記測定対象のポリイミドの1H−NMRのグラフにおいて10ppm付近のN−HのHと12ppm付近のCOOHのHの積分値に対して、相対比較することにより算出した値を採用する。なお、このようなイミド化率の測定に際して、1H−NMRスペクトルを測定するポリイミドの量は、重溶媒(好ましくは重クロロホルム)に対して0.01〜5.0mass%となる量とし、原料化合物の酸二無水物の量及びジアミンの量は、それぞれそれらが可溶な重溶媒(DMSO−d6等)に対して0.01〜5.0mass%となるようにして利用する。また、このようなイミド化率の測定に際しては、ポリイミドの量、原料化合物の酸二無水物の量及びジアミンの量(上記濃度)は、同一の濃度にして測定する。また、前記1H−NMR測定には、測定装置としてNMR測定機(VARIAN社製、商品名:UNITY INOVA−600)を採用する。
さらに、このようなポリイミドとしては、5%重量減少温度(Td5%)が400℃以上のものが好ましく、450〜550℃のものがより好ましい。このような5%重量減少温度が前記下限未満では十分な耐熱性が達成困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、そのような特性を有するポリイミドを製造することが困難となる傾向にある。なお、このような5%重量減少温度は、窒素ガス雰囲気下、窒素ガスを流しながら、走査温度を30℃〜550℃に設定して、昇温速度:10℃/min.の条件で加熱して、用いた試料の重量が5%減少する温度を測定することにより求めることができる。また、このような測定には、測定装置として、例えば、熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の「TG/DTA220」)を利用することができる。
また、このようなポリイミドとしては、ガラス転移温度(Tg)が250℃以上のものが好ましく、300〜500℃のものがより好ましい。このようなガラス転移温度(Tg)が前記下限未満では十分な耐熱性が達成困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとそのような特性を有するポリイミドを製造することが困難となる傾向にある。なお、このようなガラス転移温度(Tg)は、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を用いて、軟化温度測定と同一の方法で同時に測定することができる。なお、このようなガラス転移温度の測定に際しては、昇温速度:5℃/分の条件で、窒素雰囲気下、30℃から550℃の範囲を走査することで測定を行うことが好ましい。
また、このようなポリイミドとしては、軟化温度が250〜550℃のものが好ましく、350〜550℃のものがより好ましく、360〜510℃のものが更に好ましい。このような軟化温度が前記下限未満では耐熱性が低下し、例えば、太陽電池や液晶表示装置や有機EL表示装置の透明電極用の基板としてポリイミドフィルムを用いた場合において、その製品の製造過程における加熱工程において、かかるフィルム(基板)の品質の劣化(割れの発生等)を十分に抑制することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えるとポリイミドを製造する際にポリアミド酸の熱閉環縮合反応と同時に十分な固相重合反応が進行せず、フィルムを形成した場合に却って脆いフィルムとなる傾向にある。
なお、このようなポリイミドの軟化温度は以下のようにして測定することができる。すなわち、測定試料として縦5mm、横5mm、厚み0.013mm(13μm)の大きさのポリイミドからなるフィルムを準備し、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/分の条件を採用して、30℃〜550℃の温度範囲の条件でフィルムに透明石英製ピン(先端の直径:0.5mm)を500mNの圧力で針入れすることによりガラス転移温度(Tg)と同時に測定することができる(いわゆるペネトレーション(針入れ)法により測定できる)。なお、このような測定に際しては、JIS K 7196(1991年)に記載の方法に準拠して、測定データに基づいて軟化温度を計算する。
また、このようなフィルムを形成するポリイミドとしては、熱分解温度(Td)が450℃以上のものが好ましく、480〜600℃のものがより好ましい。このような熱分解温度(Td)が前記下限未満では十分な耐熱性が達成困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、そのような特性を有するポリイミドを製造することが困難となる傾向にある。なお、このような熱分解温度(Td)は、TG/DTA220熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を使用して、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/min.の条件で熱分解前後の分解曲線にひいた接線の交点となる温度を測定することにより求めることができる。
さらに、このようなポリイミドの数平均分子量(Mn)としては、ポリスチレン換算で1000〜1000000であることが好ましく、10000〜500000であることがより好ましい。このような数平均分子量が前記下限未満では十分な耐熱性が達成困難となるばかりか、製造時に重合溶媒から十分に析出せず、効率よくポリイミドを得ることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粘性が増大し、溶解させるのに長時間を要したり、溶剤を大量に必要とするため、加工が困難となる傾向にある。
また、このようなフィルムを形成するポリイミドの重量平均分子量(Mw)としては、ポリスチレン換算で1000〜5000000であることが好ましい。また、このような重量平均分子量(Mw)の数値範囲の下限値としては、5000であることがより好ましく、10000であることが更に好ましく、20000であることが特に好ましい。また、重量平均分子量(Mw)の数値範囲の上限値としては、5000000であることがより好ましく、500000であることが更に好ましく、100000であることが特に好ましい。このような重量平均分子量が前記下限未満では十分な耐熱性が達成困難となるばかりか、製造時に重合溶媒から十分に析出せず、効率よくポリイミドを得ることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると粘性が増大し、溶解させるのに長時間を要したり、溶剤を大量に必要とするため、加工が困難となる傾向にある。
さらに、このようなポリイミドの分子量分布(Mw/Mn)は1.1〜5.0であることが好ましく、1.5〜3.0であることがより好ましい。このような分子量分布が前記下限未満では製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると均一なフィルムを得にくい傾向にある。なお、このようなポリイミドの分子量(Mw又はMn)や分子量の分布(Mw/Mn)は、測定装置としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定装置(デガッサ:JASCO社製DG−2080−54、送液ポンプ:JASCO社製PU−2080、インターフェイス:JASCO社製LC−NetII/ADC、カラム:Shodex社製GPCカラムKF−806M(×2本)、カラムオーブン:JASCO社製860−CO、RI検出器:JASCO社製RI−2031、カラム温度40℃、クロロホルム溶媒(流速1mL/min.)を用いて測定したデータをポリスチレンで換算して求めることができる。
また、このようなポリイミドは、線膨張係数が0〜100ppm/Kであることが好ましく、10〜70ppm/Kであることがより好ましい。このような線膨張係数が前記上限を超えると、線膨張係数の範囲が5〜20ppm/Kである金属や無機物と組合せて複合化した場合に熱履歴で剥がれが生じやすくなる傾向にある。また、前記線膨張係数が、前記下限未満では溶解性の低下やフィルム特性が低下する傾向にある。
このようなポリイミドの線膨張係数の測定方法としては、縦:76mm、横52mm、厚み13μmの大きさのポリイミドフィルムを形成した後、そのフィルムを真空乾燥(120℃で1時間)し、窒素雰囲気下で200℃で1時間熱処理して得られた乾燥フィルムを測定用試料として用い、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8310」)を利用して、窒素雰囲気下、引張りモード(49mN)、昇温速度5℃/分の条件を採用して、50℃〜200℃における前記試料の縦方向の長さの変化を測定して、50℃〜200℃の温度範囲における1℃あたりの長さの変化の平均値を求めることにより得られる値を採用する。
さらに、このようなフィルム中のポリイミドは、低沸点のキャスト溶媒に溶解させることが可能なものであることが好ましい。そのようなポリイミドからなるフィルムであれば、より容易に調製することも可能となる。なお、ここにいうキャスト溶媒としては、溶解性、揮発性、蒸散性、除去性、成膜性、生産性、工業的入手性、リサイクル性、既設設備の有無、価格の観点から、沸点が200℃以下(より好ましくは20〜150℃、更に好ましくは30〜120℃、特に好ましくは40〜100℃、最も好ましくは60℃〜100℃)の溶媒であることが好ましい。また、このような沸点が200℃以下の溶媒としては、沸点が200℃以下のハロゲン系溶剤がより好ましく、ジクロロメタン(塩化メチレン)、トリクロロメタン(クロロホルム)、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼンが更に好ましく、ジクロロメタン(塩化メチレン)、トリクロロメタン(クロロホルム)が特に好ましい。なお、このようなキャスト溶媒は1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて利用してもよい。
また、このようなポリイミドフィルムとしては、透明性が十分に高いものであることが好ましく、全光線透過率が80%以上(更に好ましくは85%以上、特に好ましくは87%以上)であるものがより好ましい。また、このようなポリイミドフィルムとしては、透明性がより高いものが好ましいといった観点から、ヘイズ(濁度)が5以下(更に好ましくは4以下、特に好ましくは3以下)であるものがより好ましい。さらに、このようなポリイミドフィルムとしては、透明性がより高いものが好ましいといった観点から、黄色度(YI)が10以下(更に好ましくは8以下、特に好ましくは6以下)であるものがより好ましい。このような全光線透過率、ヘイズ(濁度)及び黄色度(YI)は、ポリイミドの種類等を適宜選択することにより容易に達成することができる。なお、このような全光線透過率、ヘイズ(濁度)及び黄色度(YI)としては、測定用の試料として、縦:76mm、横52mm、厚み13μmの大きさのポリイミドフィルムを形成し、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて測定した値を採用する。
このようなポリイミドフィルムの形態は、フィルム状であればよく、特に制限されず、各種形状(円盤状、円筒状(フィルムを筒状に加工したもの)等)に適宜設計することができる。
さらに、本発明のポリイミドフィルムの厚みは特に制限されないが、1〜500μmであることが好ましく、10〜200μmであることがより好ましい。このような厚みが前記下限未満では強度が低下し取扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、複数回の塗工が必要となる場合が生じたり、加工が複雑化する場合が生じる傾向にある。
また、本発明のポリイミドフィルムは、ディスプレイ機器に使用した際に、コントラストの低下抑制及び視野角改善の効果が得られることから、波長590nmで測定される厚み方向のリタデーション(Rth)が、厚み10μmに換算して、−1000〜1000nm(より好ましくは−500〜500nm、更に好ましくは−250〜250nm)のフィルムであることが好ましい。なお、このような本発明のポリイミドフィルムの「厚み方向のリタデーション(Rth)」は、測定装置としてAXOMETRICS社製の商品名「AxoScan」を用い、後述のようにして測定したポリイミドフィルムの屈折率(589nm)の値を前記測定装置にインプットした後、温度:25℃、湿度:40%の条件下、波長590nmの光を用いて、ポリイミドフィルムの厚み方向のリタデーションを測定し、求められた厚み方向のリタデーションの測定値(測定装置の自動測定(自動計算)による測定値)に基づいて、フィルムの厚み10μmあたりのリタデーション値に換算することにより求めることができる。なお、測定試料のポリイミドフィルムのサイズは、測定器のステージの測光部(直径:約1cm)よりも大きければ良いため、特に制限されないが、縦:76mm、横52mm、厚み13μmの大きさとすることが好ましい。
なお、厚み方向のリタデーション(Rth)の測定に利用する「前記ポリイミドフィルムの屈折率(589nm)」の値は、リタデーションの測定対象となるフィルムを形成するポリイミドと同じ種類のポリイミドからなる未延伸のフィルムを形成した後、かかる未延伸のフィルムを測定試料として用いて(なお、測定対象となるフィルムが未延伸のフィルムである場合には、そのフィルムをそのまま測定試料として用いることができる。)、測定装置として屈折率測定装置(株式会社アタゴ製の商品名「NAR−1T SOLID」)を用い、589nmの光源を用いて、23℃の温度条件で、測定試料の面内方向(厚み方向とは垂直な方向)の589nmの光に対する屈折率を測定して求めることができる。なお、測定試料が未延伸のため、フィルムの面内方向の屈折率は、面内のいずれの方向においても一定となり、かかる屈折率の測定により、そのポリイミドの固有の屈折率を測定することができる(なお、測定試料が未延伸のため、面内の遅延軸方向の屈折率をNxとし、遅延軸方向と垂直な面内方向の屈折率をNyとした場合、Nx=Nyとなる)。このように、未延伸のフィルムを利用してポリイミドの固有の屈折率(589nm)を測定して、得られた測定値を上述の厚み方向のリタデーション(Rth)の測定に利用する。ここにおいて、測定試料のポリイミドフィルムのサイズは、前記屈折率測定装置に利用できる大きさであればよく、特に制限されず、1cm角(縦横1cm)で厚み13μmの大きさとしてもよい。
このような本発明のポリイミドフィルムは、十分に高度な引張強度と十分に高度な破断伸びの値とを、よりバランスよく有しており(これらを基準として、より高度な靱性を有しており)、機械的強度がより高度なものとなることから、例えば、フレキシブル配線基板用フィルム、耐熱絶縁テープ、電線エナメル、半導体の保護コーティング剤、液晶配向膜、有機EL用透明導電性フィルム、ディスプレイの基板材料(TFT基板、透明電極基板(例えば有機EL用透明導電性フィルム等)等のディスプレイ用基板)、有機EL照明用フィルム、フレキシブル基板フィルム、フレキシブル有機EL用基板フィルム、フレキシブル透明導電性フィルム、有機薄膜型太陽電池用透明導電性フィルム、色素増感型太陽電池用透明導電性フィルム、フレキシブルガスバリアフィルム、タッチパネル用の基板材料(タッチパネル用フィルム等)、フレキシブルディスプレイ用フロントフィルム、フレキシブルディスプレイ用バックフィルム等に、特に有用である。なお、本発明のポリイミドフィルムは、上述のように、より高度な靱性を有し、機械的強度がより高度なものとなることから、上述のような用途(中でも、ディスプレイの基板材料(TFT基板、透明電極基板等のディスプレイ用基板)や、タッチパネル用の基板材料(タッチパネル用フィルム等)等の用途)に用いた場合に、その機械的強度に由来して、最終製品(例えば有機EL素子等)の歩留まりを十分に改善することも可能である。
このようなポリイミドフィルムを製造するための方法は特に制限されず、上記繰り返し単位を含有するポリイミドからなるフィルムを製造するために、下記一般式(3):
[式(3)中、R1、R2、R3、nは前記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同義である。]
で表されるテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式(301)〜(302):
で表されるテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式(301)〜(302):
で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種を含む芳香族ジアミンとを、得られるポリイミド中において上記一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量が全繰り返し単位に対して30モル%以上となるようにして用い、公知の方法(例えば、国際公開第2011/099518号、国際公開第2014/034760号に記載のポリイミドの製造方法)を適宜採用して反応させてポリイミドフィルムを製造する方法を採用することができる。
また、このようなポリイミドフィルムを製造するための方法としては、例えば、重合溶媒の存在下、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、前記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種を含む芳香族ジアミン(目的とするポリイミドの設計に応じて、前記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種のみを含有するものとしてもよく、あるいは、前記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種と、他のジアミン化合物とを混合して利用してもよい。)とを反応させて、下記一般式(4):
[式(4)中、R1、R2、R3、nは前記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同義であり(その好適なものも前記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同義である。)、R10は前記一般式(1)中のR10と同義である(その好適なものも前記一般式(1)中のR10と同義である。)。]
で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位に対して30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)含有するポリアミド酸を形成した後、該ポリアミド酸を含むポリアミド酸の溶液を、基材(例えばガラス基材等)の表面上に塗布し、次いで、該ポリアミド酸をイミド化せしめて、前記基材上に積層された、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位に対して30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)含有するポリイミドからなるフィルムを形成する方法(以下、場合により単に「方法(A)」と称する。)を好適に利用することができる。
で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位に対して30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)含有するポリアミド酸を形成した後、該ポリアミド酸を含むポリアミド酸の溶液を、基材(例えばガラス基材等)の表面上に塗布し、次いで、該ポリアミド酸をイミド化せしめて、前記基材上に積層された、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位に対して30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)含有するポリイミドからなるフィルムを形成する方法(以下、場合により単に「方法(A)」と称する。)を好適に利用することができる。
このような一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物に関し、式(3)中のR1、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基及びフッ素原子よりなる群から選択される1種であり、nは0〜12の整数である。このような一般式(3)中のR1、R2、R3、nは、上記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同様のものであり、その好適なものも上記一般式(1)中のR1、R2、R3、nの好適なものと同様である。このような一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物を製造するための方法としては、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、国際公開第2011/099517号に記載の方法や国際公開第2011/099518号に記載の方法等を採用してもよい。
また、このような一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物としては、フィルム特性、熱物性、機械物性、光学特性、電気特性の調整と言った観点から、下記一般式(5):
[式(5)中、R1、R2、R3、nは、前記一般式(3)中のR1、R2、R3、nと同義である。]
で表される化合物(A)及び下記一般式(6):
で表される化合物(A)及び下記一般式(6):
[式(6)中、R1、R2、R3、nは前記一般式(3)中のR1、R2、R3、nと同義である。]
で表される化合物(B)のうちの少なくとも1種を含有し、且つ、前記化合物(A)及び(B)の総量が90モル%以上であるものが好ましい。このような一般式(5)で表される化合物(A)は、2つのノルボルナン基がトランス配置し且つ該2つのノルボルナン基のそれぞれに対してシクロアルカノンのカルボニル基がエンドの立体配置となる上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の異性体である。また、このような一般式(6)で表される化合物(B)は、2つのノルボルナン基がシス配置し且つ該2つのノルボルナン基のそれぞれに対してシクロアルカノンのカルボニル基がエンドの立体配置となる上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の異性体である。なお、このような異性体を上記比率で含有するテトラカルボン酸二無水物の製造方法も特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、国際公開第2014/034760号に記載の方法等を適宜採用してもよい。
で表される化合物(B)のうちの少なくとも1種を含有し、且つ、前記化合物(A)及び(B)の総量が90モル%以上であるものが好ましい。このような一般式(5)で表される化合物(A)は、2つのノルボルナン基がトランス配置し且つ該2つのノルボルナン基のそれぞれに対してシクロアルカノンのカルボニル基がエンドの立体配置となる上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の異性体である。また、このような一般式(6)で表される化合物(B)は、2つのノルボルナン基がシス配置し且つ該2つのノルボルナン基のそれぞれに対してシクロアルカノンのカルボニル基がエンドの立体配置となる上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の異性体である。なお、このような異性体を上記比率で含有するテトラカルボン酸二無水物の製造方法も特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、国際公開第2014/034760号に記載の方法等を適宜採用してもよい。
また、一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応させる芳香族ジアミンとしては、得られるポリイミドにおいて、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位に対して30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)含有するように、適切な割合で、一般式(301)で表されるジアミン化合物(1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン)、及び、一般式(302)で表されるジアミン化合物(4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル)のうちの少なくとも1種を利用する必要がある。このような観点から、一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種の含有量は、30モル%以上(より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上、特に好ましくは70モル%以上、最も好ましくは90モル%以上)とすることが好ましい。なお、このような一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物としては、それぞれ市販品を用いてもよい。
さらに、このようなポリイミドフィルムを製造するための方法において、他の繰り返し単位として前記一般式(2)で表される繰り返し単位を含有させる場合においては、一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と反応させる芳香族ジアミンとして、上記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種と、他のジアミン化合物とを混合した混合物を用いることが好ましい。
このような他のジアミン化合物としては、特に制限されず、ポリイミドの製造に利用される公知の芳香族ジアミン化合物を適宜利用することができる。このような他のジアミン化合物の中でも、耐熱性、透明性の観点からは、式:H2N−Ra−NH2[式中、Raは炭素数6〜40のアリール基(ただし上記一般式(101)〜(102)で表される基を除く。)を示す。]で表されるジアミン化合物がより好ましい。なお、このような他のジアミン化合物の式中のRaは、上記一般式(2)中のRaと同義である(その好適なものも同様である。)。また、このような他のジアミン化合物としては、耐熱性、透明性の観点から、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4‘’−ジアミノ−p−ターフェニル、4−アミノ安息香酸4−アミノフェニルが更に好ましく、4,4’−ジアミノベンズアニリドが特に好ましい。このような他のジアミン化合物は1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用することができる。また、このような他の芳香族ジアミンとしても市販のものを適宜利用してもよい。
また、前記方法(A)に用いる前記重合溶媒としては、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、前記芳香族ジアミン(前記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種を含むもの(前記一般式(301)〜(302)で表されるジアミン化合物のうちの少なくとも1種と他のジアミン化合物との混合物であってもよい。))との両者を溶解することが可能な有機溶媒であることが好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、テトラメチル尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、ピリジンなどの非プロトン系極性溶媒;m−クレゾール、キシレノール、フェノール、ハロゲン化フェノールなどのフェノール系溶媒;テトラハイドロフラン、ジオキサン、セロソルブ、グライム、ジグライムなどのエーテル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒;シクロペンタノンやシクロヘキサノン等のケトン系溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒などが挙げられる。このような重合溶媒(有機溶媒)は、1種を単独であるいは2種以上を混合して使用してもよい。
また、前記方法(A)において、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、前記芳香族ジアミンとの使用割合は、前記芳香族ジアミンが有するアミノ基1当量に対して、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基を0.2〜2当量とすることが好ましく、0.8〜1.2当量とすることがより好ましい。このような使用割合が前記下限未満では重合反応が効率よく進行せず、高分子量のポリアミド酸が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると前記と同様に高分子量のポリアミド酸が得られない傾向にある。
さらに、前記方法(A)において、前記重合溶媒(有機溶媒)の使用量としては、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と前記芳香族ジアミンの総量が、反応溶液の全量に対して0.1〜50質量%(より好ましくは10〜30質量%)になるような量であることが好ましい。このような有機溶媒の使用量が前記下限未満では効率よくポリアミド酸を得ることができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると高粘度化により撹拌が困難となる傾向にある。
また、前記方法(A)において、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と前記芳香族ジアミンとを反応させる方法としては、特に制限されず、テトラカルボン酸二無水物と前記芳香族ジアミンの反応を行うことが可能な公知の方法を適宜採用でき、例えば、大気圧の条件で、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性雰囲気下において、前記芳香族ジアミンを溶媒に溶解させた後、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物を添加し、その後、10〜48時間反応させる方法を採用してもよい。また、このような反応に際しては温度条件を−20〜100℃程度とすることが好ましい。このような反応時間や反応温度が前記下限未満では十分に反応させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合物を劣化させる物質(酸素等)の混入確率が高まり分子量が低下する傾向にある。
また、前記方法(A)において、中間体として形成される前記ポリアミド酸に関し、前記一般式(4)中のR1、R2、R3、nは前記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同義であり、その好適なものも前記一般式(1)中のR1、R2、R3、nと同義である。また、前記一般式(4)中のR10は前記一般式(1)中のR10と同義であり、その好適なものも同義である。このように、前記一般式(4)中のR10は上記一般式(101)〜(102)で表される基の中から選択される1種の基である。
さらに、前記方法(A)において、中間体として形成される前記ポリアミド酸としては、その固有粘度[η]が0.05〜3.0dL/gであることが好ましく、0.1〜2.0dL/gであることがより好ましい。このような固有粘度[η]が0.05dL/gより小さいと、これを用いてフィルム状のポリイミドを製造した際に、得られるフィルムが脆くなる傾向にあり、他方、3.0dL/gを超えると、粘度が高すぎて加工性が低下し、例えばフィルムを製造した場合に均一なフィルムを得ることが困難となる。
また、このようなポリアミド酸の固有粘度[η]は、以下のようにして測定することができる。すなわち、先ず、溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミドを用い、そのN,N−ジメチルアセトアミド中に前記ポリアミド酸を濃度が0.5g/dLとなるようにして溶解させて、測定試料(溶液)を得る。次に、前記測定試料を用いて、30℃の温度条件下において動粘度計を用いて、前記測定試料の粘度を測定し、求められた値を固有粘度[η]として採用する。なお、このような動粘度計としては、離合社製の自動粘度測定装置(商品名「VMC−252」)を用いる。
また、前記方法(A)に用いられる基材としては特に制限されず、目的とするポリイミドからなるフィルムの形状等に応じて、フィルムの形成に用いることが可能な公知の材料からなる基材(例えば、ガラス板や金属板)を適宜用いることができる。
さらに、前記方法(A)において、前記基材上に前記ポリアミド酸の溶液を塗布する方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法等の公知の方法を適宜採用することができる。
前記方法(A)において、前記ポリアミド酸をイミド化する方法も特に制限されず、ポリアミド酸をイミド化し得る方法であればよく、特に制限されず、公知の方法(国際公開第2011/099518号、国際公開第2014/034760号に記載されているイミド化の方法等)を適宜採用することができる。このようなポリアミド酸をイミド化する方法としては、例えば、上記一般式(4)で表される繰り返し単位を含有するポリアミド酸を60〜400℃(より好ましくは60〜370℃、更に好ましくは150〜360℃)の温度条件で加熱処理を施すことによりイミド化する方法や、いわゆる「イミド化剤」を用いてイミド化する方法を採用することが好ましい。
また、このような方法(A)においては、前記ポリアミド酸をイミド化する前に上記一般式(4)で表される繰り返し単位を含有するポリアミド酸を単離することなく、重合溶媒(有機溶媒)中において、上記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物類と前記芳香族ジアミンとを反応させ、得られた反応液(上記一般式(4)で表される繰り返し単位を含有するポリアミド酸を含む反応液)をそのまま用い、前記反応液を基材上に塗布した後、乾燥処理を施して溶媒を除去し、その後、前記加熱処理を施すことによりイミド化する方法を採用してもよい。このような乾燥処理の方法における温度条件としては0〜180℃であることが好ましく、60〜150℃であることがより好ましい。なお、前記反応液から上記一般式(4)で表される繰り返し単位を含有するポリアミド酸を単離して利用してもよく、その場合、ポリアミド酸の単離方法としては特に制限されず、ポリアミド酸を単離することが可能な公知の方法を適宜採用することができ、例えば、再沈殿物として単離する方法などを採用してもよい。
このような方法(A)により、基材上に積層された状態で、本発明のポリイミドフィルムを得ることができる。また、このようにして得られるポリイミドフィルムを基材から剥離して回収するような場合、その剥離方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、高温の水(例えば80℃以上の水)の中に、基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体を浸漬せしめることにより、基材からポリイミドフィルムを剥離する方法等を採用してもよい。
[有機エレクトロルミネッセンス素子]
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記本発明のポリイミドフィルムを備えることを特徴とするものである。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記本発明のポリイミドフィルムを備えることを特徴とするものである。
このような有機エレクトロルミネッセンス素子としては、例えば、上記本発明のポリイミドフィルムを備える以外、他の構成は特に制限されず、公知の構成のものを適宜利用することができる。また、このような有機エレクトロルミネッセンス素子としては、特に制限されるものではないが、例えば、生産時の歩留まり向上の観点から、上記本発明のポリイミドフィルムを透明電極積層用の基板として備えるものが好ましい。
以下、このような本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)として好適に用いることが可能な、有機EL素子の一実施形態を図面を参照しながら簡単に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の好適な一実施形態の概略縦断面図である。図1に示す実施形態の有機EL素子1は、ポリイミドフィルム11と、ガスバリア層12と、透明電極層13と、有機層14と、金属電極層15とを備えるものである。
このような有機EL素子中のポリイミドフィルム11は、上記本発明のポリイミドフィルムからなるものである。このようなポリイミドフィルム11は、本実施形態においては、有機EL素子の基板(透明電極積層用の基板)として用いられている。
また、ガスバリア層12は、ガス(水蒸気を含む)の透過防止性能をより高いものとして、素子内部へのガスの透過を抑制するために好適に利用される層である。このようなガスバリア層12としては、特に制限されないが、例えば、SiN、SiO2、SiC、SiOxNy、TiO2、Al2O3等の無機物からなる層、超薄板ガラス等を好適に利用することができる。このようなガスバリア層12は、ポリイミドフィルム11上に、公知のガスバリア性のある層を適宜配置(形成)して積層してもよい。
また、ガスバリア層12の厚みは特に制限されないが、0.01〜5000μmの範囲であることが好ましく、0.1〜100μmの範囲であることがより好ましい。このような厚みが前記下限未満では十分なガスバリア性が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると重厚化しフレキシブル性や柔軟性等の特長が消失する傾向にある。
透明電極層13は有機EL素子の透明電極として利用する層である。このような透明電極層13の材料としては、有機EL素子の透明電極に利用可能なものであればよく、特に制限されず、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、金、白金、銀、銅が用いられる。これらの中でも、透明性と導電性の兼ね合い等といった観点から、ITOが好ましい。
また、透明電極層13の厚みは20〜500nmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、導電性が不十分となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、透明性が不十分となり発光したEL光を十分に外部に取り出せなくなる傾向にある。
なお、ガスバリア層12と透明電極層13との間に、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)層を形成してもよい。このようにTFT層を設けることで、TFTに接続された透明電極を有する装置(TFT素子)を形成することも可能となる。このようなTFT層の材料(酸化物半導体、アモルファスシリコン、ポリシリコン、有機トランジスタなど)や構成は特に制限されず、公知のTFTの構成に基づいて適宜設計することができる。また、ポリイミドフィルム11とガスバリア層12との積層体上にTFT層を設けた場合には、これらの積層体を、いわゆるTFT基板として利用することも可能である。なお、このようなTFT層の製造方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、低温ポリシリコン法、高温ポリシリコン法、アモルファスシリコン法、酸化物半導体法などの製造方法を採用してもよい。
有機層14は、有機EL素子を形成するために用いることが可能なものであればよく、その構成は特に制限されず、公知の有機EL素子の有機層に利用可能なものを適宜利用することができる。また、このような有機層14の構成も特に制限されず、公知の構成を適宜採用でき、例えば、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層からなる積層体を有機層としてもよい。
このような正孔輸送層の材料としては、正孔輸送層を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができ、例えば、ナフチルジアミン(α−NPD)、トリフェニルアミン、トリフェニルジアミン誘導体(TPD)、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール等の誘導体等を用いることができる。
また、発光層は、電極層等から注入される電子及び正孔が再結合して発光する層であり、かかる発光層の材料としては特に制限されず、有機EL素子の発光層を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができ、例えば、4,4’−N,N’−dicarbazole−biphenyl(CBP)にトリスフェニルピリジナトイリジウム(III)錯体(Ir(ppy)3)をドープした材料や、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Alq3、green、低分子)、bis−(8−hydroxy)quinaldine aluminum phenoxide(Alq’2OPh、blue、低分子)、5,10,15,20−tetraphenyl−21H,23H−porphine(TPP、red、低分子)、poly(9,9−dioctylfluorene−2,7−diyl)(PFO、blue、高分子)、poly[2−methoxy−5−(2’−ethylhexyloxy)−1,4−(1−cyanovinylene)phenylene](MEH−CN−PPV、red、高分子)、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる材料などの電圧の印加によって発光する公知の材料を適宜利用することができる。
さらに、電子輸送層の材料としては特に制限されず、電子輸送層を形成させることが可能な公知の材料を適宜用いることができ、例えば、アルミニウムキノリノール錯体(Alq)、フェナンスロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体を用いることができる。
また、有機層14が、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる積層体である場合、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の各層の厚みは特に制限されないが、それぞれ1〜50nmの範囲(正孔輸送層)、5〜200nmの範囲(発光層)、及び5〜200nmの範囲(電子輸送層)であることが好ましい。また、有機層14の全体の厚みとしては20〜600nmの範囲であることが好ましい。
金属電極層15は金属からなる電極である。このような金属電極の材料としては、仕事関数の小さな物質を適宜用いることができ、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、MgAg、MgIn、AlLiが挙げられる。また、金属電極層15の厚みは50〜500nmの範囲であることが好ましい。厚みが前記下限未満では、導電性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、剥離し易くなったりクラックが発生し易くなる傾向にある。
なお、このような有機EL素子の製造方法は特に制限されるものではないが、例えば、上記本発明のポリイミドフィルムを準備した後、該ポリイミドフィルムの表面上に前記ガスバリア層、前記透明電極、前記有機層及び前記金属電極を順次積層することにより製造する方法を採用してもよい。
このようなポリイミドフィルム11の表面上にガスバリア層12を積層する方法としては特に制限されず、蒸着法、スパッター法等の公知の方法を適宜採用することができ、中でも、周密な膜とするための観点から、スパッター法を採用することが好ましい。また、ガスバリア層12の表面上に透明電極層13を積層する方法としては、蒸着法、スパッター法等の公知の方法を適宜採用することができ、中でも、周密な膜とするための観点から、スパッター法を採用することが好ましい。
また、透明電極層13の表面上に有機層14を積層する方法も特に制限されず、例えば、有機層を、前述のように、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層からなる積層体とする場合には、これらの層を透明電極層13上に順次積層すればよい。なお、このような有機層14中の各層を積層する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、蒸着法、スパッター法、塗布法等を採用することができる。これらの方法の中でも、有機層の分解、劣化及び変性を十分に防止するという観点から、蒸着法を採用することが好ましい。
さらに、有機層14上に金属電極層15を積層する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、蒸着法、スパッター法等を採用することができる。これらの方法の中でも、先に形成した有機層14の分解、劣化および変性を十分に防止するという観点から、蒸着法を採用することが好ましい。
また、このようにして有機EL素子を製造することで、前記ポリイミドフィルム11を、いわゆる素子部を支持するための基板として利用した有機EL素子を形成できることから、その機械的強度に由来して歩留まりの向上を図ることが可能となるとともに、フレキシブル性を十分に高度なものとすることが可能となる。
以上、本発明の有機EL素子の好適な一実施形態について説明したが、本発明の有機EL素子は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、有機層14は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層の積層体からなるものであったが、有機層の形態は特に制限されるものではなく、公知の有機層の構成を適宜採用することができ、例えば、正孔注入層と発光層との積層体からなる有機層;発光層と電子注入層との積層体からなる有機層;正孔注入層と発光層と電子注入層との積層体からなる有機層;又は、バッファー層と正孔輸送層と電子輸送層との積層体からなる有機層等とすることができる。なお、このような有機層の他の形態における各層の材料は特に制限されず、公知の材料を適宜用いることができる。例えば、電子注入層の材料としては、ペリレン誘導体等を用いてもよく、正孔注入層の材料としてはトリフェニルアミン誘導体等を用いてもよく、陽極バッファー層の材料としては銅フタロシアニン、PEDOT等を用いてもよい。また、上記実施形態においては配置されていない層であっても、有機EL素子に利用することが可能な層であれば適宜配置してもよく、例えば、有機層14への電荷注入又は正孔注入を容易にするという観点から、透明電極層13上或いは有機層14上に、フッ化リチウム(LiF)、Li2O3等の金属フッ化物、Ca、Ba、Cs等の活性の高いアルカリ土類金属、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよい。
[透明導電性積層体]
本発明の透明導電性積層体は、上記本発明のポリイミドフィルムと、該ポリイミドフィルム上に積層された導電性材料からなる薄膜とを備えることを特徴とするものである。
本発明の透明導電性積層体は、上記本発明のポリイミドフィルムと、該ポリイミドフィルム上に積層された導電性材料からなる薄膜とを備えることを特徴とするものである。
このように、本発明の透明導電性積層体は、上記本発明のポリイミドフィルム上に前記導電性材料からなる薄膜が積層されてなるものである。このような透明導電性積層体においては、透明であるとの観点から、全光線透過率が78%以上(より好ましくは80%以上、更に好ましくは82%以上)であることが好ましい。このような全光線透過率は上記本発明にかかるポリイミドフィルムの種類や、前記導電性材料の種類等を適宜選択することにより容易に達成することができる。なお、このような全光線透過率としては、測定装置として、日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて測定した値を採用することができる。
また、前記導電性材料としては、導電性を有する材料であればよく特に制限されず、太陽電池や有機EL素子、液晶表示装置の透明電極等に用いることが可能な公知の導電性の材料を適宜利用することができ、例えば、金、銀、クロム、銅、タングステンなどの金属;スズ、インジウム、亜鉛、カドミウム、チタン等の金属酸化物に他の元素(例えば、スズ、テルル、カドミウム、モリブデン、タングステン、フッ素、亜鉛、ゲルマニウム、アルミニウム等)をドープした複合体(例えば、Indium Tin Oxide(ITO(In2O3:Sn))、Fluorine doped Tin Oxide(FTO(SnO2:F))、Aluminum doped Zinc Oxide(AZO(ZnO:Al))、Indium doped Zinc Oxide(IZO(ZnO:I))、Germanium doped Zinc Oxide(GZO(ZnO:Ge))等);等が挙げられる。また、このような導電性材料の中でも、透明性と導電性とをより高い水準でバランスよく発揮できることから、ITO(特に好ましくは、スズを3〜15質量%含有したITO)を用いることが好ましい。
このような導電性材料からなる薄膜(導電性薄膜)の膜厚としては、用途等に応じて設計を適宜変更することができるものであり、特に制限されるものではないが、1〜2000nmであることが好ましく、10nm〜1000nmであることがより好ましく、20〜500nmであることが更に好ましく、20〜200nmであることが特に好ましい。このような導電性薄膜の厚みが前記下限未満では表面抵抗値が十分に低くならず、太陽電池に用いた場合等に光電変換効率が落ちる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、透過率が低下したり、成膜時間が長くかかって生産効率が低下する傾向にある。
このような導電性材料からなる薄膜を、上記本発明のポリイミドフィルム上に積層する方法としては特に制限されず、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、前記ポリイミドフィルム上にスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等の気相堆積法により前記導電性材料の薄膜を形成することにより、前記薄膜を前記ポリイミドフィルム上に積層する方法を採用してもよい。なお、このように、前記ポリイミドフィルム上に前記薄膜を積層する際には、予め前記ポリイミドフィルム上にガスバリア膜を形成しておき、そのガスバリア膜を介して前記ポリイミドフィルム上に前記薄膜を積層してもよい。また、このようなガスバリア膜としては特に制限されず、太陽電池や有機EL素子、液晶表示装置の透明電極等に利用され得る公知の膜を適宜利用することができ、その形成方法も公知の方法を適宜利用することができる。
このような本発明の透明導電性積層体は、前記ポリイミドフィルムがより高度な靱性を有するものであるため、例えば、太陽電池の透明電極、表示装置(有機EL表示装置、液晶表示装置等)の透明電極等に特に有用であり、それらの最終製品の歩留まりをより十分に改善することを可能とする。
[タッチパネル、太陽電池、表示装置]
本発明のタッチパネル、太陽電池、表示装置は、それぞれ、上記本発明の透明導電性積層体を備えるものである。
本発明のタッチパネル、太陽電池、表示装置は、それぞれ、上記本発明の透明導電性積層体を備えるものである。
ここにいう「表示装置」としては、透明導電性積層体を利用可能なものであればよく、特に制限されないが、液晶表示装置、有機EL表示装置が挙げられる。また、このようなタッチパネル、太陽電池、表示装置としては、それぞれ、上記本発明の透明導電性積層体を備える以外、他の構成は特に制限されず、目的とする設計に応じて、公知の構成を適宜採用することができる。このような構成としては、例えば、タッチパネルとしては透明電極と空隙を挟んで配置される他の透明電極とを含むような構成が挙げられ、太陽電池としては透明電極、半導体層及び対極用導電層を含むような構成が挙げられ、有機EL表示装置としては透明電極、有機層及び対極用導電層を含むような構成が挙げられ、液晶表示装置としては透明電極、液晶層及び対極用導電層を含むような構成が挙げられる。また、このような有機層や液晶層や半導体層等の各層の材料としては特に制限されず、公知の材料を適宜利用することができる。また、本発明のタッチパネル、太陽電池、表示装置においては、それぞれ、上記本発明の透明導電性積層体を前記透明電極として利用することが好ましい。このように、上記本発明の透明導電性積層体を前記透明電極として利用することで、タッチパネル、太陽電池、表示装置(液晶表示装置、有機EL表示装置)の製造過程において通常採用するような高温条件に晒されても、透明電極層(導電性材料からなる薄膜)に割れ等が生じることが十分に抑制されているため、品質が十分に高い、タッチパネル、太陽電池、表示装置を歩留りよく製造することが可能となる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
先ず、各実施例、各比較例において用いた芳香族ジアミンの化学式とその化合物の略称を以下に示す。
次いで、各実施例、各比較例において得られたポリイミドフィルム等の特性の評価方法について説明する。
<分子構造の同定>
各実施例及び各比較例で得られた化合物の分子構造の同定は、IR測定機(日本分光株式会社製、商品名:FT/IR−4100)を用いて、IR測定することにより行った。
各実施例及び各比較例で得られた化合物の分子構造の同定は、IR測定機(日本分光株式会社製、商品名:FT/IR−4100)を用いて、IR測定することにより行った。
<固有粘度[η]の測定>
各実施例及び各比較例において中間体として得られたポリアミド酸の固有粘度[η]の値(単位:dL/g)は、前述のように、離合社製の自動粘度測定装置(商品名「VMC−252」)を用い、N,N−ジメチルアセトアミドを溶媒とした濃度0.5g/dLの測定試料を用いて30℃の温度条件下において測定した。
各実施例及び各比較例において中間体として得られたポリアミド酸の固有粘度[η]の値(単位:dL/g)は、前述のように、離合社製の自動粘度測定装置(商品名「VMC−252」)を用い、N,N−ジメチルアセトアミドを溶媒とした濃度0.5g/dLの測定試料を用いて30℃の温度条件下において測定した。
<引張強度及び破断伸びの測定>
各実施例及び各比較例においてポリイミドフィルム(厚み:13μm)の引張強度(単位:MPa)及び破断伸び(単位:%)は、以下のようにして測定した。すなわち、先ず、SD型レバー式試料裁断器(株式会社ダンベル製の裁断器(型式SDL−200))に、株式会社ダンベル製の商品名「スーパーダンベルカッター(型:SDMK−1000−D、JIS K7139(2009年発行)のA22規格に準拠)」を取り付けて、前記ポリイミドフィルムの大きさが、全長:75mm、タブ部間距離:57mm、平行部の長さ:30mm、肩部の半径:30mm、端部の幅:10mm、中央の平行部の幅:5mm、厚み:13μmとなるように裁断して、ダンベル形状の試験片(厚みを13μmにした以外はJIS K7139 タイプA22(縮尺試験片)の規格に沿ったもの)を、測定試料として調製した。次いで、テンシロン型万能試験機(例えば、株式会社エー・アンド・デイ製の型番「UCT−10T」)を用いて、前記測定試料を掴み具間の幅が57mm、掴み部分の幅が10mm(端部の全幅)となるようにして配置した後、荷重フルスケール:0.05kN、試験速度:300mm/分の条件で前記測定試料を引っ張る引張試験を行って、引張強度及び破断伸びの値を求めた。なお、このような試験は、JIS K7162(1994年発行)に準拠した試験とした。また、破断伸びの値(%)は、引張試験開始前の試料のタブ部間距離(=掴み具間の幅:57mm)をL0、引張試験で破断するまでの試料のタブ部間距離(破断した際の掴み具間の幅:57mm+α)をLとして、下記式:
[破断伸び(%)]={(L−L0)/L0}×100
を計算して求めた。
各実施例及び各比較例においてポリイミドフィルム(厚み:13μm)の引張強度(単位:MPa)及び破断伸び(単位:%)は、以下のようにして測定した。すなわち、先ず、SD型レバー式試料裁断器(株式会社ダンベル製の裁断器(型式SDL−200))に、株式会社ダンベル製の商品名「スーパーダンベルカッター(型:SDMK−1000−D、JIS K7139(2009年発行)のA22規格に準拠)」を取り付けて、前記ポリイミドフィルムの大きさが、全長:75mm、タブ部間距離:57mm、平行部の長さ:30mm、肩部の半径:30mm、端部の幅:10mm、中央の平行部の幅:5mm、厚み:13μmとなるように裁断して、ダンベル形状の試験片(厚みを13μmにした以外はJIS K7139 タイプA22(縮尺試験片)の規格に沿ったもの)を、測定試料として調製した。次いで、テンシロン型万能試験機(例えば、株式会社エー・アンド・デイ製の型番「UCT−10T」)を用いて、前記測定試料を掴み具間の幅が57mm、掴み部分の幅が10mm(端部の全幅)となるようにして配置した後、荷重フルスケール:0.05kN、試験速度:300mm/分の条件で前記測定試料を引っ張る引張試験を行って、引張強度及び破断伸びの値を求めた。なお、このような試験は、JIS K7162(1994年発行)に準拠した試験とした。また、破断伸びの値(%)は、引張試験開始前の試料のタブ部間距離(=掴み具間の幅:57mm)をL0、引張試験で破断するまでの試料のタブ部間距離(破断した際の掴み具間の幅:57mm+α)をLとして、下記式:
[破断伸び(%)]={(L−L0)/L0}×100
を計算して求めた。
<ガラス転移温度(Tg)の測定>
各実施例及び各比較例で得られた化合物(フィルムを形成する化合物)のガラス転移温度(Tg)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を使用して、下記の軟化温度の測定の方法と同一方法(同一条件)を採用して、軟化温度の測定と同時に測定した。
各実施例及び各比較例で得られた化合物(フィルムを形成する化合物)のガラス転移温度(Tg)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を使用して、下記の軟化温度の測定の方法と同一方法(同一条件)を採用して、軟化温度の測定と同時に測定した。
<軟化温度の測定>
各実施例及び各比較例で得られた化合物(フィルムを形成する化合物)の軟化温度(軟化点)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/分、30℃〜550℃の温度範囲(走査温度)の条件でフィルムに透明石英製ピン(先端の直径:0.5mm)を500mN圧で針入れすることにより測定した(いわゆるペネトレーション(針入れ)法による測定)。このような測定に際しては、上記測定試料を利用する以外は、JIS K7196(1991年)に記載の方法に準拠して、測定データに基づいて軟化温度を計算した。
各実施例及び各比較例で得られた化合物(フィルムを形成する化合物)の軟化温度(軟化点)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として熱機械的分析装置(リガク製の商品名「TMA8311」)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/分、30℃〜550℃の温度範囲(走査温度)の条件でフィルムに透明石英製ピン(先端の直径:0.5mm)を500mN圧で針入れすることにより測定した(いわゆるペネトレーション(針入れ)法による測定)。このような測定に際しては、上記測定試料を利用する以外は、JIS K7196(1991年)に記載の方法に準拠して、測定データに基づいて軟化温度を計算した。
<5%重量減少温度(Td5%)の測定>
各実施例等で得られた化合物の5%重量減少温度(Td5%)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の「TG/DTA220」)を使用して、走査温度を30℃〜550℃に設定して、窒素雰囲気下、窒素ガスを流しながら10℃/min.の条件で加熱して、用いた試料の重量が5%減少する温度を測定することにより求めた。
各実施例等で得られた化合物の5%重量減少温度(Td5%)の値(単位:℃)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の「TG/DTA220」)を使用して、走査温度を30℃〜550℃に設定して、窒素雰囲気下、窒素ガスを流しながら10℃/min.の条件で加熱して、用いた試料の重量が5%減少する温度を測定することにより求めた。
<全光線透過率、ヘイズ(濁度)及び黄色度(YI)の測定>
全光線透過率の値(単位:%)、ヘイズ(濁度:HAZE)及び黄色度(YI)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて、JIS K7361−1(1997年発行)に準拠した測定を行うことにより求めた。
全光線透過率の値(単位:%)、ヘイズ(濁度:HAZE)及び黄色度(YI)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムを用いて、測定装置として日本電色工業株式会社製の商品名「ヘーズメーターNDH−5000」を用いて、JIS K7361−1(1997年発行)に準拠した測定を行うことにより求めた。
<屈折率の測定>
各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムの屈折率(589nmの光に対する屈折率)は、各実施例及び各比較例で採用した方法と同様にして製造したポリイミドフィルム(未延伸のフィルム)から1cm角(縦横1cm)で厚み13μmのフィルムを切り出して測定試料として用い、測定装置として屈折率測定装置(株式会社アタゴ製の商品名「NAR−1T SOLID」)を用い、589nmの光源を用い、23℃の温度条件で、589nmの光に対する面内方向(厚み方向と垂直な方向)の屈折率(ポリイミドの固有の屈折率)を測定することにより求めた。
各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルムの屈折率(589nmの光に対する屈折率)は、各実施例及び各比較例で採用した方法と同様にして製造したポリイミドフィルム(未延伸のフィルム)から1cm角(縦横1cm)で厚み13μmのフィルムを切り出して測定試料として用い、測定装置として屈折率測定装置(株式会社アタゴ製の商品名「NAR−1T SOLID」)を用い、589nmの光源を用い、23℃の温度条件で、589nmの光に対する面内方向(厚み方向と垂直な方向)の屈折率(ポリイミドの固有の屈折率)を測定することにより求めた。
<厚み方向のリタデーション(Rth)>
厚み方向のリタデーション(Rth)の値(単位:nm)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルム(縦:76mm、幅:52mm、厚み:13μm)をそのまま測定試料として用い、測定装置としてAXOMETRICS社製の商品名「AxoScan」を用い、各々のポリイミドフィルムの屈折率(上述の屈折率の測定により求められたフィルムの589nmの光に対する屈折率)の値をインプットした後、温度:25℃、湿度:40%の条件下、波長590nmの光を用いて、厚み方向のリタデーションを測定した後、求められた厚み方向のリタデーションの測定値(測定装置の自動測定による測定値)を用いて、フィルムの厚み10μmあたりのリタデーション値に換算することにより求めた。
厚み方向のリタデーション(Rth)の値(単位:nm)は、各実施例及び各比較例で製造したポリイミドフィルム(縦:76mm、幅:52mm、厚み:13μm)をそのまま測定試料として用い、測定装置としてAXOMETRICS社製の商品名「AxoScan」を用い、各々のポリイミドフィルムの屈折率(上述の屈折率の測定により求められたフィルムの589nmの光に対する屈折率)の値をインプットした後、温度:25℃、湿度:40%の条件下、波長590nmの光を用いて、厚み方向のリタデーションを測定した後、求められた厚み方向のリタデーションの測定値(測定装置の自動測定による測定値)を用いて、フィルムの厚み10μmあたりのリタデーション値に換算することにより求めた。
(実施例1)
<テトラカルボン酸二無水物の準備工程>
国際公開第2011/099518号の合成例1、実施例1及び実施例2に記載された方法に準拠して、下記一般式(7):
<テトラカルボン酸二無水物の準備工程>
国際公開第2011/099518号の合成例1、実施例1及び実施例2に記載された方法に準拠して、下記一般式(7):
で表されるテトラカルボン酸二無水物(ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン−5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸二無水物)を準備した。
<ポリアミド酸の調製工程>
先ず、30mlの三口フラスコをヒートガンで加熱して十分に乾燥させた。次に、十分に乾燥させた前記三口フラスコ内の雰囲気ガスを窒素で置換し、前記三口フラスコ内を窒素雰囲気とした。次いで、前記三口フラスコ内に、芳香族ジアミンとして1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:4,4−BAB)を添加した後、更に、N,N−ジメチルアセトアミドを2.7g添加して、撹拌することにより、前記N,N−ジメチルアセトアミド中に芳香族ジアミン(4,4−BAB)を溶解させて溶解液を得た。
先ず、30mlの三口フラスコをヒートガンで加熱して十分に乾燥させた。次に、十分に乾燥させた前記三口フラスコ内の雰囲気ガスを窒素で置換し、前記三口フラスコ内を窒素雰囲気とした。次いで、前記三口フラスコ内に、芳香族ジアミンとして1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:4,4−BAB)を添加した後、更に、N,N−ジメチルアセトアミドを2.7g添加して、撹拌することにより、前記N,N−ジメチルアセトアミド中に芳香族ジアミン(4,4−BAB)を溶解させて溶解液を得た。
次に、前記溶解液を含有する三口フラスコ内に、窒素雰囲気下、上記一般式(7)で表される化合物を0.3459g(0.90mmol)添加した後、窒素雰囲気下、室温(25℃)で12時間撹拌して反応液を得た。このようにして反応液中にポリアミド酸を形成した。
なお、かかる反応液(ポリアミド酸のN,N−ジメチルアセトアミド溶液:ポリアミド酸溶液)の一部を利用して、ポリアミド酸の濃度が0.5g/dLとなるN,N−ジメチルアセトアミド溶液を調製し、上述のようにして、反応中間体であるポリアミド酸の固有粘度[η]を測定したところ、ポリアミド酸の固有粘度[η]は0.98dL/gであった。
<ポリイミドからなるフィルムの調製工程>
ガラス基板として大型スライドグラス(松浪硝子工業株式会社製の商品名「S9213」、縦:76mm、横52mm、厚み1.3mm)を準備し、上述のようにして得られた反応液(ポリアミド酸溶液)を、前記ガラス基板の表面上に、加熱硬化後の塗膜の厚みが13μmとなるようにスピンコートして、前記ガラス基板上に塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス基板を60℃のホットプレート上に載せて2時間静置して、前記塗膜から溶媒を蒸発させて除去した(溶媒除去処理)。
ガラス基板として大型スライドグラス(松浪硝子工業株式会社製の商品名「S9213」、縦:76mm、横52mm、厚み1.3mm)を準備し、上述のようにして得られた反応液(ポリアミド酸溶液)を、前記ガラス基板の表面上に、加熱硬化後の塗膜の厚みが13μmとなるようにスピンコートして、前記ガラス基板上に塗膜を形成した。その後、前記塗膜の形成されたガラス基板を60℃のホットプレート上に載せて2時間静置して、前記塗膜から溶媒を蒸発させて除去した(溶媒除去処理)。
このような溶媒除去処理を施した後、前記塗膜の形成されたガラス基板を3L/分の流量で窒素が流れているイナートオーブンに投入し、イナートオーブン内で、窒素雰囲気下、25℃の温度条件で0.5時間静置した後、135℃の温度条件で0.5時間加熱し、更に340℃の温度条件(最終加熱温度)で1時間加熱して、前記塗膜を硬化せしめ、前記ガラス基板上にポリイミドからなる薄膜(ポリイミドフィルム)がコートされたポリイミドコートガラスを得た。
次に、このようにして得られたポリイミドコートガラスを、90℃のお湯の中に浸漬して、前記ガラス基板からポリイミドフィルムを剥離することにより、ポリイミドフィルム(縦76mm、横52mm、厚み13μmの大きさのフィルム)を得た。
なお、このようにして得られたポリイミドフィルムを形成する化合物の分子構造を同定するため、IR測定機(日本分光株式会社製、商品名:FT/IR−4100)を用いて、IRスペクトルを測定した。このような測定の結果として得られたIRスペクトルを図2に示す。図2に示す結果からも明らかなように、実施例1において形成されたフィルムを構成する化合物には、イミドカルボニルのC=O伸縮振動が1701cm−1に観察された。このような結果等に基づいて同定された分子構造から、得られたフィルムは、ポリイミドからなるものであることが確認された。
なお、得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(101)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して100モル%のポリイミドであった。また、得られたポリイミドフィルムに関し、特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表1に示す。
(実施例2)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.3316g(0.90mmol:日本純良薬品株式会社製:APBP)を用い、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から320℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して100モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.3316g(0.90mmol:日本純良薬品株式会社製:APBP)を用い、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から320℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して100モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表1に示す。
(比較例1)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.2045g(0.90mmol:日本純良薬品株式会社製:DABAN)を用いた以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.2045g(0.90mmol:日本純良薬品株式会社製:DABAN)を用いた以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例2)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル0.2882g(0.90mmol:東京化成株式会社製:6FDA)を用い、また、ポリアミド酸の調製工程において、反応液を得る際に窒素雰囲気下、室温(25℃)で12時間撹拌する代わりに、温度条件を変更して窒素雰囲気下、60℃で12時間撹拌し、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から360℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル0.2882g(0.90mmol:東京化成株式会社製:6FDA)を用い、また、ポリアミド酸の調製工程において、反応液を得る際に窒素雰囲気下、室温(25℃)で12時間撹拌する代わりに、温度条件を変更して窒素雰囲気下、60℃で12時間撹拌し、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から360℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例3)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:TPE−R)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:TPE−R)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例4)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン0.3695g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPP)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン0.3695g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPP)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例5)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン0.3892g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPS)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン0.3892g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPS)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例6)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル0.1802g(0.90mmol:東京化成株式会社製:4,4’−DDE)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル0.1802g(0.90mmol:東京化成株式会社製:4,4’−DDE)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例7)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン0.3892g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPS−M)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン0.3892g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:BAPS−M)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例8)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン0.4666g(0.90mmol:東京化成株式会社製:Bis−AF)を用いた以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン0.4666g(0.90mmol:東京化成株式会社製:Bis−AF)を用いた以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例9)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:三井ファインケミカル株式会社製:3,3−BAB)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2631g(0.90mmol:三井ファインケミカル株式会社製:3,3−BAB)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(比較例10)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、m−トリジン0.1911g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:m−Tol)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、m−トリジン0.1911g(0.90mmol:和歌山精化工業株式会社製:m−Tol)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、ポリアミド酸及びポリイミドフィルムの特性の評価結果を表1に示す。
(実施例3)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2105g(0.72mol:4,4−BAB)と4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0409g(0.18mol:DABAN)との混合物(4,4−BABとDABANのモル比([4,4−BAB]:[DABAN])が80:20)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(101)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して80モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン0.2105g(0.72mol:4,4−BAB)と4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0409g(0.18mol:DABAN)との混合物(4,4−BABとDABANのモル比([4,4−BAB]:[DABAN])が80:20)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(101)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して80モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
(実施例4)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.2653g(0.72mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0409g(0.18mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が80:20)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して80モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.2653g(0.72mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0409g(0.18mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が80:20)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して80モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
(実施例5)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.1990g(0.54mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0818g(0.36mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が60:40)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して60モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.1990g(0.54mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.0818g(0.36mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が60:40)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して60モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
(実施例6)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.1326g(0.36mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.1227g(0.54mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が40:60)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して40モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.1326g(0.36mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.1227g(0.54mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が40:60)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、実施例1と同様に得られたフィルムを形成する化合物の分子構造を同定したところ、ポリイミドであることを確認した。また、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して40モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す。
(比較例11)
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.0663g(0.18mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.1636g(0.72mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が20:80)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して20モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す(なお、表2に、参照のために、実施例1及び2の結果も併せて示す。)。
ポリアミド酸の調製工程において、芳香族ジアミンとして、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる代わりに、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル0.0663g(0.18mol:APBP)と、4,4’−ジアミノベンズアニリド0.1636g(0.72mol:DABAN)との混合物(APBPとDABANのモル比([APBP]:[DABAN])が20:80)を用い、更に、ポリイミドからなるフィルムの調製工程において、イナートオーブン内での前記最終加熱温度を340℃から350℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法を採用して、ポリイミドフィルムを得た。なお、このようにして得られたポリイミドは、用いたモノマーの種類から、上記一般式(1)で表される繰り返し単位(式中のR1、R2、R3がいずれも水素原子であり、nが2であり、R10が上記一般式(102)で表される基である繰り返し単位)の含有率が全繰り返し単位に対して20モル%のポリイミドであった。また、ポリアミド酸の固有粘度[η]やポリイミドフィルムの特性の評価結果(上述の特性の評価方法により求めたTgや軟化温度等)を表2に示す(なお、表2に、参照のために、実施例1及び2の結果も併せて示す。)。
表1及び表2に示す結果からも明らかなように、本発明のポリイミドフィルム(実施例1〜6)はいずれも、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上となっており、引張強度及び伸び特性(破断するまでの伸び特性)をより高度な水準でバランス有するものであり、より高度な靱性を有するものであることが確認された。また、本発明のポリイミドフィルム(実施例1〜8)はいずれも、Tgが295℃以上であり、軟化温度が470℃以上であり、5%重量減少温度が494℃以上であることから、非常に高度な耐熱性を有するものであることが確認された。また、本発明のポリイミドフィルム(実施例1〜8)はいずれも、全光線透過率が87%以上となっており、十分に高い透明性を有するものであることも確認された。このような結果から、各実施例で得られたポリイミドフィルム(本発明のポリイミドフィルム)は、高度な耐熱性と十分な透明性とを有するものであるとともに、より高度な靱性(高靱性:より高度な機械的強度)を示すものであることが分かった。また、表2に示す結果からも明らかなように、上記一般式(1)で表される繰り返し単位を40モル%以上含有することで、引張強度と伸び特性とをより高い水準でバランスよく発揮でき、より高度な靱性(より高度な機械的強度)を示すものとなることが分かった。
一方、比較例1〜11で得られたポリイミドフィルムは、引張強度が125MPa未満であるか、あるいは、破断伸びが15%未満となっており、必ずしも、引張強度と伸び特性とを十分に高度な水準でバランスよく発揮できるものではなかった。このような結果から、各比較例で得られたポリイミドフィルムは、本発明のポリイミドフィルム(実施例1〜6)と比較すると、靱性が必ずしも十分なものではなく、機械的強度が必ずしも十分なものとはならないことが分かった。
以上説明したように、本発明によれば、引張強度及び伸び特性をより高度な水準でバランスよく有し、引張強度及び破断伸びを基準とした靱性をより高度なものとすることが可能なポリイミドフィルム、及び、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することが可能となる。また、本発明によれば、前記ポリイミドフィルムを用いた透明導電性積層体、並びに、その透明導電性積層体を用いたタッチパネル、太陽電池、及び、表示装置を提供することが可能となる。
また、本発明のポリイミドフィルムは、より高度な靱性を有し、機械的な強度により優れたものとなることから、例えば、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイやタッチパネルなどの基板材料に用いた場合に、その優れた機械的強度に由来して、最終製品の歩留まりを十分に改善することも可能である。このような観点から、本発明のポリイミドフィルムは、例えば、フレキシブル配線基板用フィルム、耐熱絶縁テープ、電線エナメル、半導体の保護コーティング剤、液晶配向膜、有機EL(有機エレクトロルミネッセンス)用透明導電性フィルム、有機EL照明用フィルム、フレキシブル基板フィルム、フレキシブル有機EL用基板フィルム、フレキシブル透明導電性フィルム、有機薄膜型太陽電池用透明導電性フィルム、色素増感型太陽電池用透明導電性フィルム、フレキシブルガスバリアフィルム、タッチパネル用フィルム、フレキシブルディスプレイ用フロントフィルム、フレキシブルディスプレイ用バックフィルム等として特に有用である。
1…有機EL素子、11…ポリイミドフィルム、12…ガスバリア層、13…透明電極層、14…有機層、15…金属電極層。
Claims (7)
- 下記一般式(1):
で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して30モル%以上含有するポリイミドからなり、引張強度が125MPa以上であり、かつ、破断伸びが15%以上であることを特徴とするポリイミドフィルム。 - 前記ポリイミドが前記一般式(1)で表される繰り返し単位を全繰り返し単位に対して40モル%以上含有するものであることを特徴とする請求項1に記載のポリイミドフィルム。
- 請求項1又は2に記載のポリイミドフィルムを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1又は2に記載のポリイミドフィルムと、該ポリイミドフィルム上に積層された導電性材料からなる薄膜とを備えることを特徴とする透明導電性積層体。
- 請求項4に記載の透明導電性積層体を備えることを特徴とするタッチパネル。
- 請求項4に記載の透明導電性積層体を備えることを特徴とする太陽電池。
- 請求項4に記載の透明導電性積層体を備えることを特徴とする表示装置。
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