JP2018002963A - Polyimide precursor, resin composition, polyimide containing resin film and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyimide precursor that gives a polyimide resin film having transparency sufficient for use in a colorless transparent flexible substrate and a high Young's modulus, and also sufficiently reduces foreign matter in the polyimide resin film and has excellent surface smoothness, a polyimide resin film obtained by curing the precursor and a method for producing the same.SOLUTION: A polyimide resin film is obtained by copolymerization of 1, 4-cyclohexane diamine and two tetracarboxylic acid dianhydrides of specific structures. The polyimide resin film has excellence of both transparency and Young's moduli, has sufficiently reduced foreign matter, and excellent surface smoothness.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、例えば、フレキシブルデバイスのための基板の製造に用いられる、ポリイミド前駆体、樹脂組成物、ポリイミド含む樹脂膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to, for example, a polyimide precursor, a resin composition, a resin film containing polyimide, and a method for manufacturing the same, which are used for manufacturing a substrate for a flexible device.

近年、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、電子ペーパー等の表示装置分野では、従来使用されていたガラス基板やカバーガラス等の透明基板に変わり、軽量で柔軟なプラスチック基板が検討されている。その様な用途に対し、耐熱特性、機械特性、耐熱酸化性、耐薬品性に優れたポリイミド樹脂の開発が行われている。
表示装置に用いられる透明基板は、透明性と、耐擦傷性向上及び表示装置の剛性向上のために、高いヤング率が求められる。しかしながら、一般的なポリイミド樹脂は高い芳香環密度により、茶色又は黄色に着色するため、透明性が要求される分野に用いることは困難であった。そこで、ポリイミド樹脂へフッ素を導入すること、主鎖に屈曲性を与えること、嵩高い側鎖を導入することにより、電荷移動錯体の形成を阻害し、透明性を発現させる方法が提案されている。
しかしながら、主鎖に屈曲性を与える、嵩高い側鎖を導入する、といった従来の方法では、透明性は向上するものの、ポリイミド樹脂のヤング率が低下するという課題があった。
このような課題に対して、非特許文献1には、脂環式のジアミンである1,4−シクロヘキサンジアミン(CHDA)とエステル結合を有するp−フェニレンビス(トリメリテート酸無水物)(TAHQ)と、を用いることで、透明性とヤング率を両立させることが開示されている。
In recent years, in the field of display devices such as liquid crystal displays, organic electroluminescence displays, and electronic paper, light-weight and flexible plastic substrates have been studied instead of conventionally used transparent substrates such as glass substrates and cover glasses. For such applications, polyimide resins having excellent heat resistance, mechanical characteristics, heat oxidation resistance, and chemical resistance have been developed.
A transparent substrate used in a display device is required to have a high Young's modulus in order to improve transparency, scratch resistance, and display device rigidity. However, since a general polyimide resin is colored brown or yellow due to a high aromatic ring density, it has been difficult to use in a field where transparency is required. Therefore, a method has been proposed in which the introduction of fluorine into the polyimide resin, the flexibility of the main chain, and the introduction of a bulky side chain inhibit the formation of a charge transfer complex and exhibit transparency. .
However, the conventional methods of imparting flexibility to the main chain and introducing bulky side chains have a problem that the Young's modulus of the polyimide resin is lowered, although the transparency is improved.
In response to such a problem, Non-Patent Document 1 includes 1,4-cyclohexanediamine (CHDA), which is an alicyclic diamine, and p-phenylenebis (trimellitic acid anhydride) (TAHQ) having an ester bond. By using, it is disclosed that both transparency and Young's modulus are achieved.

特表2007−512568号公報Special table 2007-512568 gazette 特表2012−511173号公報Special table 2012-511173 gazette 特開2010−67957号公報JP 2010-67957 A 特開2013−179306号公報JP 2013-179306 A

:High Performance Polymers, 18、p697−717、2006年: High Performance Polymers, 18, p697-717, 2006

フレキシブルディスプレイ用の透明基板や保護膜に用いられるポリイミドは、視認性の観点から、十分な透明性だけではなく、異物が低減されていること、及び表面平滑性が良好であることが要求され、更に、高いヤング率が求められる。
しかし公知のポリイミド樹脂は、例えば、フレキシブルディスプレイ用の透明基板又は保護膜として適用するために、十分な特性を有してはいるわけではなかった。
本発明は、上記説明した問題点に鑑みてなされたものであり、無色透明フレキシブル基板に用いるために十分な透明性と高いヤング率を有するポリイミド樹脂膜を与え、かつ、ポリイミド樹脂膜中の異物が十分に低減され、表面平滑性に優れる、ポリイミド前駆体を提供することを目的とする。
本発明は更に、ポリイミド樹脂膜及びその製造方法等を提供することを目的とする。
From the viewpoint of visibility, polyimide used for transparent substrates and protective films for flexible displays is required to have not only sufficient transparency, but also reduced foreign matter and good surface smoothness. Furthermore, a high Young's modulus is required.
However, known polyimide resins do not have sufficient characteristics to be applied, for example, as a transparent substrate or a protective film for flexible displays.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a polyimide resin film having sufficient transparency and high Young's modulus for use in a colorless transparent flexible substrate, and foreign matter in the polyimide resin film An object of the present invention is to provide a polyimide precursor that is sufficiently reduced and has excellent surface smoothness.
It is another object of the present invention to provide a polyimide resin film and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、1、4−シクロヘキサンジアミンと、特定構造のテトラカルボン酸二無水物2種を共重合させることにより、透明性とヤング率を両立し、異物が十分に低減され、表面平滑性の良好なポリイミド樹脂膜を与えることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
[1]下記一般式(1)及び(2)で示される構造単位を有する共重合体であるポリイミド前駆体。

Figure 2018002963
Figure 2018002963
{式中、複数ある場合のRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは下記式(3)〜(5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。}
[2]前記式(1)のRが水素原子である[1]に記載のポリイミド前駆体。
[3]前記式(2)のXが前記式(3)又は(4)で表される部分構造である[1]または[2]に記載のポリイミド前駆体。
[4]前記式(2)のXが前記式(3)で表される部分構造である[1]〜[3]のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体。
[5]前記式(1)で示される構造単位と前記式(2)で示される構造単位とのモル比が(1):(2)=80:20〜40:60である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体。
[6][1]〜[5]のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体と、有機溶剤と、を含有する樹脂組成物。
[7]下記一般式(7)及び(8)で示される構造単位を有する共重合体であるポリイミド。
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{式中、複数ある場合のRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは前記式(3)〜(5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。}
[8][7]に記載のポリイミド樹脂膜を含む、樹脂膜。
[9][6]に記載の樹脂組成物を支持体の表面上に塗布する工程と、
塗布した樹脂組成物を乾燥し、溶媒を除去する工程と、
前記支持体及び前記樹脂組成物を加熱してポリイミド樹脂膜を形成する工程と、
を含む、ポリイミド樹脂膜の製造方法。
[10][7]に記載のポリイミド樹脂膜を含む透明基板。
[11][7]に記載のポリイミド樹脂膜を含む保護膜。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, by copolymerizing 1,4-cyclohexanediamine and two types of tetracarboxylic dianhydrides having a specific structure, both transparency and Young's modulus are achieved, foreign matters are sufficiently reduced, and surface smoothness is good. The present inventors have found that a polyimide resin film can be provided and have made the present invention.
That is, the present invention is as follows.
[1] A polyimide precursor which is a copolymer having a structural unit represented by the following general formulas (1) and (2).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{In the formula, when there are a plurality of R 1 s each independently represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is The following formulas (3) to (5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
It is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of the partial structure represented by these. }
[2] The polyimide precursor according to [1], wherein R 1 in the formula (1) is a hydrogen atom.
[3] The polyimide precursor according to [1] or [2], wherein X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3) or (4).
[4] The polyimide precursor according to any one of [1] to [3], wherein X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3).
[5] The molar ratio of the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the formula (2) is (1) :( 2) = 80: 20 to 40:60, [1] -The polyimide precursor of any one of [4].
[6] A resin composition comprising the polyimide precursor according to any one of [1] to [5] and an organic solvent.
[7] A polyimide which is a copolymer having a structural unit represented by the following general formulas (7) and (8).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{In the formula, when there are a plurality of R 1 s each independently represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is Formulas (3) to (5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
It is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of the partial structure represented by these. }
[8] A resin film including the polyimide resin film according to [7].
[9] A step of applying the resin composition according to [6] on the surface of the support;
Drying the applied resin composition and removing the solvent;
Heating the support and the resin composition to form a polyimide resin film;
A method for producing a polyimide resin film, comprising:
[10] A transparent substrate comprising the polyimide resin film according to [7].
[11] A protective film comprising the polyimide resin film according to [7].

無色透明フレキシブル基板に用いるために十分な透明性と高いヤング率を有するポリイミド樹脂膜を与え、かつ、ポリイミド樹脂膜中の異物が十分に低減され、表面平滑性に優れる、ポリイミド前駆体を提供することができる。   Provided is a polyimide precursor that provides a polyimide resin film having sufficient transparency and high Young's modulus for use in a colorless transparent flexible substrate, and that foreign matter in the polyimide resin film is sufficiently reduced and has excellent surface smoothness. be able to.

以下、本発明の例示の実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。なお、本開示の式中の構造単位は、ブロック構造等の特定の結合様式を意図するものではないことに留意すべきである。また、本開示で記載する特性値は、特記がない限り、[実施例]の項において記載する方法又はこれと同等であることが当業者に理解される方法で測定される値であることを意図する。
[ポリイミド前駆体]
本実施形態におけるポリイミド前駆体は、下記一般式(1)及び(2)で示される構造単位を有する共重合体である。

Figure 2018002963
Figure 2018002963
{式中、複数ある場合のRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは下記一般式(3)〜(5)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。}
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
本発明のポリイミド前駆体を硬化膜とした時の耐熱性及び透明性の観点から前記式(1)中の複数ある場合のRは炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン化アルキル基が好ましい。
式(1)中のnは0以上4以下であれば限定されない。その中で透明性の観点から0以上2以下が好ましく、0がより好ましい。
前記式(2)中のXは、前記式(3)、(4)、(5)で表される部分構造かならなる群より選択される少なくとも1種であれば限定されない。透明性及び濾過性の観点から、前記式(3)及び前記式(4)で表される部分構造であることがより好ましい。前記式(2)中のXは、これらのうち、得られるポリイミド樹脂膜の黄色度(YI)の抑制、ヘイズの低下、の観点から、前記式(3)で表される部分構造であることが特に好ましい。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiments”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. It should be noted that the structural units in the formulas of the present disclosure are not intended for a specific bonding mode such as a block structure. Further, unless otherwise specified, the characteristic values described in the present disclosure are values measured by a method described in the section of [Example] or a method understood by those skilled in the art to be equivalent thereto. Intended.
[Polyimide precursor]
The polyimide precursor in this embodiment is a copolymer having structural units represented by the following general formulas (1) and (2).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{In the formula, when there are a plurality of R 1 s each independently represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is It is at least one selected from the group consisting of partial structures represented by the following general formulas (3) to (5). }
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
From the viewpoint of heat resistance and transparency when the polyimide precursor of the present invention is used as a cured film, R 1 in the case where there are a plurality of formulas (1) is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkyl halide group. .
If n in Formula (1) is 0 or more and 4 or less, it will not be limited. Among these, from the viewpoint of transparency, 0 or more and 2 or less are preferable, and 0 is more preferable.
X 1 in the formula (2) is not limited as long as it is at least one selected from the group consisting of partial structures represented by the formulas (3), (4), and (5). From the viewpoint of transparency and filterability, the partial structure represented by the formula (3) and the formula (4) is more preferable. X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3) from the viewpoints of suppression of yellowness (YI) and reduction of haze of the obtained polyimide resin film. It is particularly preferred.

前記共重合体の構造単位(1)と(2)との比(モル比)は、得られるポリイミド樹脂膜のYI、ヤング率、濾過性の観点から、(1):(2)=80:20〜40:60が好ましく、70:30〜40:60がより好ましく、70:30〜50:50が特に好ましい。前記式(1)のモル比を80以下とすることで、本発明のポリイミド前駆体を硬化膜とした時の表面平滑性を良好にできる固形分濃度で、濾過することができ、かつ、前記樹脂膜のYIを低くすることができる。前記式(1)のモル比を40以上とすることで、本発明のポリイミド前駆体を硬化膜とした時のヤング率を高く保つことができる。前記式(1)及び(2)の比は、たとえば、H−NMRスペクトルの結果から求めることができる。
本実施の形態におけるポリイミド前駆体は、必要に応じて、本発明の性能を損なわない範囲で、前記式(1)及び(2)で示される構造単位以外の構造単位を含有していてもよい。
本実施の形態に係るポリイミド前駆体(共重合体)は、前記構造単位(1)及び(2)の質量が、該共重合体の全質量を基準として、ヤング率の観点から、30質量%以上であることが好ましく、透明性の観点から、70質量%以であることが好ましい。最も好ましくは100質量%である。
本実施形態におけるポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、10,000〜300,000が好ましく、30,000〜200,000が特に好ましい。重量平均分子量が10,000より大きいと、ヤング率、伸度等の機械的特性に優れ、YIが低くなる。重量平均分子量が300,000よりも小さいと、ポリイミド前駆体溶液を、高固形分濃度で濾過することができ、前記樹脂組成物を硬化膜とした時の平滑性を維持することができる。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCともいう)を用いて、標準ポリスチレン換算値として求められる値である。
The ratio (molar ratio) between the structural units (1) and (2) of the copolymer is (1) :( 2) = 80: from the viewpoints of YI, Young's modulus, and filterability of the resulting polyimide resin film. 20-40: 60 is preferable, 70: 30-40: 60 is more preferable, and 70: 30-50: 50 is especially preferable. By setting the molar ratio of the formula (1) to 80 or less, it can be filtered at a solid content concentration that can improve the surface smoothness when the polyimide precursor of the present invention is used as a cured film, and The YI of the resin film can be lowered. By setting the molar ratio of the formula (1) to 40 or more, the Young's modulus when the polyimide precursor of the present invention is used as a cured film can be kept high. The ratio of said Formula (1) and (2) can be calculated | required from the result of a < 1 > H-NMR spectrum, for example.
The polyimide precursor in the present embodiment may contain a structural unit other than the structural units represented by the formulas (1) and (2) as necessary, as long as the performance of the present invention is not impaired. .
In the polyimide precursor (copolymer) according to the present embodiment, the mass of the structural units (1) and (2) is 30% by mass from the viewpoint of Young's modulus based on the total mass of the copolymer. From the viewpoint of transparency, it is preferably 70% by mass or less. Most preferably, it is 100 mass%.
The weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor in this embodiment is preferably 10,000 to 300,000, and particularly preferably 30,000 to 200,000. When the weight average molecular weight is greater than 10,000, mechanical properties such as Young's modulus and elongation are excellent, and YI decreases. When the weight average molecular weight is smaller than 300,000, the polyimide precursor solution can be filtered at a high solid content concentration, and the smoothness when the resin composition is used as a cured film can be maintained. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value obtained as a standard polystyrene equivalent value using gel permeation chromatography (hereinafter also referred to as GPC).

本実施の形態におけるポリイミド前駆体は、分子量1,000未満の分子の含有量は、ポリイミド前駆体の全量に対して、5質量%未満であることが好ましく、1質量%未満であることが更に好ましい。このようなポリイミド前駆体を熱硬化して得られるポリイミド樹脂膜はヤング率、伸度等の機械特性に優れたものとなるため、好ましい。
ポリイミド前駆体の全量に対する分子量1,000未満の分子の含有量は、該ポリイミド前駆体を溶解した溶液を用いてGPC測定を行って得られるピーク面積から算出することができる。
[ポリイミド前駆体の製造方法]
本発明のポリイミド前駆体(ポリアミド酸)は、前記一般式(1)で表される構造単位に用いられるテトラカルボン酸二無水物(例えばp−フェニレンビス(トリメリテート酸無水物)(TAHQ))と、前記一般式(2)で表される構造単位に用いられるテトラカルボン酸二無水物(例えば4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA))と、CHDAと、を重縮合反応させることにより、合成することができる。この反応は、適当な溶媒中で行うことが好ましい。具体的には、例えば、溶媒に所定量のCHDAを溶解させた後、得られたジアミン溶液に、テトラカルボン酸二無水物を所定量添加し、撹拌する方法が挙げられる。
前記ポリイミド前駆体を合成する時の、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分の比(モル比)は、得られる樹脂フィルムのヤング率、伸度、及びYIを所望の範囲にコントロールするとの観点から、テトラカルボン酸二無水物:ジアミン=100:90〜100:110(テトラカルボン酸二無水物1モル部に対してジアミン0.90〜1.10モル部)の範囲とすることが好ましく、100:95〜100:105(酸二無水物1モル部に対してジアミン0.95〜1.05モル部)の範囲とすることが更に好ましい。
In the polyimide precursor according to the present embodiment, the content of molecules having a molecular weight of less than 1,000 is preferably less than 5% by mass and more preferably less than 1% by mass with respect to the total amount of the polyimide precursor. preferable. A polyimide resin film obtained by thermosetting such a polyimide precursor is preferable because it has excellent mechanical properties such as Young's modulus and elongation.
The content of molecules having a molecular weight of less than 1,000 relative to the total amount of the polyimide precursor can be calculated from the peak area obtained by performing GPC measurement using a solution in which the polyimide precursor is dissolved.
[Production method of polyimide precursor]
The polyimide precursor (polyamic acid) of the present invention includes tetracarboxylic dianhydride (for example, p-phenylenebis (trimellitic acid anhydride) (TAHQ)) used for the structural unit represented by the general formula (1). , Tetracarboxylic dianhydride (for example, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA), 4,4′-oxydiphthalic acid) used in the structural unit represented by the general formula (2) It can be synthesized by polycondensation reaction of dianhydride (ODPA), biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA)) and CHDA. This reaction is preferably carried out in a suitable solvent. Specifically, for example, after a predetermined amount of CHDA is dissolved in a solvent, a predetermined amount of tetracarboxylic dianhydride is added to the obtained diamine solution and stirred.
When the polyimide precursor is synthesized, the ratio (molar ratio) of the tetracarboxylic dianhydride component to the diamine component is the viewpoint that the Young's modulus, elongation, and YI of the resulting resin film are controlled within a desired range. To tetracarboxylic dianhydride: diamine = 100: 90 to 100: 110 (diamine 0.90 to 1.10 mol part relative to 1 mol part of tetracarboxylic dianhydride), More preferably, it is in the range of 100: 95 to 100: 105 (0.95 to 1.05 mole part of diamine with respect to 1 mole part of acid dianhydride).

本実施の形態において、好ましいポリイミド前駆体であるポリアミド酸を合成する際には、分子量を、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分との比の調整、及び末端封止剤の添加によってコントロールすることが可能である。テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分との比が1:1に近いほど、及び末端封止剤の使用量が少ないほど、ポリアミド酸の分子量を大きくすることができる。
テトラカルボン酸二無水物成分及びジアミン成分として、高純度品を使用することが推奨される。その純度としては、それぞれ、98質量%以上とすることが好ましく、99質量%以上とすることがより好ましく、99.5質量%以上とすることが更に好ましい。複数種類のテトラカルボン酸二無水物成分又はジアミン成分を併用する場合には、テトラカルボン酸二無水物成分又はジアミン成分の全体として上記の純度を有していれば足りるが、使用する全種類のテトラカルボン酸二無水物成分及びジアミン成分が、それぞれ上記の純度を有していることが好ましい。
反応の溶媒としては、テトラカルボン酸二無水物成分及びジアミン成分、並びに生じたポリアミド酸を溶解することができ、高分子量の重合体が得られる溶媒であれば特に制限はされない。このような溶媒の具体例としては、例えば、非プロトン性溶媒、フェノ−ル系溶媒、エーテル及びグリコ−ル系溶媒等が挙げられる。
前記非プロトン性溶媒として、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−メチルカプロラクタム、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、テトラメチル尿素、下記一般式(6):

Figure 2018002963
{式中、R=メチル基で表されるエクアミドM100(商品名:出光興産社製)、及び、R=n−ブチル基で表されるエクアミドB100(商品名:出光興産社製)等のアミド系溶媒;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
ヘキサメチルホスホリックアミド、ヘキサメチルホスフィントリアミド等の含りん系アミド系溶媒;
ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;
シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン系溶媒;
ピコリン、ピリジン等の3級アミン系溶媒;
酢酸(2−メトキシ−1−メチルエチル)等のエステル系溶媒
等が:
前記フェノ−ル系溶媒として、例えば、フェノ−ル、o−クレゾ−ル、m−クレゾ−ル、p−クレゾ−ル、2,3−キシレノ−ル、2,4−キシレノ−ル、2,5−キシレノ−ル、2,6−キシレノ−ル、3,4−キシレノ−ル、3,5−キシレノ−ル等が:
前記エ−テル及びグリコ−ル系溶媒として、例えば、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エ−テル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス[2− (2−メトキシエトキシ)エチル]エ−テル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等が、
それぞれ挙げられる。} In this embodiment, when synthesizing a polyamic acid which is a preferable polyimide precursor, the molecular weight is controlled by adjusting the ratio of the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component and adding a terminal blocking agent. It is possible. The molecular weight of the polyamic acid can be increased as the ratio of the tetracarboxylic dianhydride component to the diamine component is closer to 1: 1 and as the amount of the end-capping agent used is smaller.
It is recommended to use high-purity products as the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component. The purity is preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, and still more preferably 99.5% by mass or more. When using multiple types of tetracarboxylic dianhydride components or diamine components in combination, it is sufficient if the purity of the tetracarboxylic dianhydride component or diamine component as a whole is sufficient, It is preferable that the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component each have the above-described purity.
The solvent for the reaction is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the tetracarboxylic dianhydride component and the diamine component, and the resulting polyamic acid, and obtain a high molecular weight polymer. Specific examples of such solvents include aprotic solvents, phenolic solvents, ethers and glycolic solvents.
Examples of the aprotic solvent include N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-methylcaprolactam, and 1,3-dimethyl. Imidazolidinone, tetramethylurea, the following general formula (6):
Figure 2018002963
{In the formula, R 6 = Mex group represented by methyl group M100 (trade name: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), R 6 = Ecamide B100 represented by n-butyl group (trade name: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), etc. An amide solvent of
Lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone;
Phosphorus-containing amide solvents such as hexamethylphosphoric amide and hexamethylphosphine triamide;
Sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, sulfolane;
Ketone solvents such as cyclohexanone and methylcyclohexanone;
Tertiary amine solvents such as picoline and pyridine;
Ester solvents such as acetic acid (2-methoxy-1-methylethyl) include:
Examples of the phenol solvent include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2, 5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol and the like:
Examples of the ether and glycol solvents include 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane, and bis [2- ( 2-methoxyethoxy) ethyl] ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.
Each is listed. }

ポリアミド酸の合成に用いられる溶媒の常圧における沸点は、60〜300℃が好ましく、140〜280℃がより好ましく、170〜270℃が特に好ましい。溶媒の沸点が300℃より高いと、乾燥工程が長時間必要となる。一方で溶媒の沸点が60℃より低いと、乾燥工程中に、樹脂膜の表面における荒れの発生、樹脂膜中への気泡の混入等が起こり、均一なフィルムが得られない場合がある。
このように、好ましくは沸点が170〜270℃であり、より好ましくは20℃における蒸気圧が250Pa以下である溶媒を使用することが、溶解性及び塗工時エッジはじきの観点から好ましい。より具体的には、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、前記一般式(6)で表される化合物から成る群より選択される1種以上を使用することが好ましい。
溶媒中の水分含量は、3000質量ppm以下が好ましい。
これらの溶媒は、単独で又は2種類以上混合して用いてもよい。
本実施形態におけるポリイミド前駆体は、分子量1,000未満の分子の含有量が5質量%未満であることが好ましい。
60-300 degreeC is preferable, as for the boiling point in the normal pressure of the solvent used for the synthesis | combination of a polyamic acid, 140-280 degreeC is more preferable, and 170-270 degreeC is especially preferable. When the boiling point of the solvent is higher than 300 ° C., a drying process is required for a long time. On the other hand, if the boiling point of the solvent is lower than 60 ° C., the surface of the resin film may be roughened during the drying process, bubbles may be mixed into the resin film, and a uniform film may not be obtained.
As described above, it is preferable to use a solvent having a boiling point of 170 to 270 ° C., more preferably a vapor pressure of 20 Pa or less at 20 ° C. from the viewpoint of solubility and edge repelling during coating. More specifically, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, and the compound represented by the general formula (6).
The water content in the solvent is preferably 3000 ppm by mass or less.
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The polyimide precursor in the present embodiment preferably has a content of molecules having a molecular weight of less than 1,000 of less than 5% by mass.

前記ポリイミド前駆体中に、この分子量1,000未満の分子が存在するのは、合成時に使用する溶媒の水分量が関与しているためと考えられる。すなわち、一部の酸二無水物モノマーの酸無水物基が水分によって加水分解してカルボキシル基になり、高分子量化することなく低分子の状態で残存することによると考えられる。従って、上記の重合反応に使用する溶媒の水分量は、可及的に少ない方がよい。この溶媒の水分量は、3,000質量ppm以下とすることが好ましく、1,000質量ppm以下とすることがより好ましい。   The reason why the molecules having a molecular weight of less than 1,000 are present in the polyimide precursor is considered to be due to the water content of the solvent used during the synthesis. That is, it is considered that the acid anhydride group of some acid dianhydride monomers is hydrolyzed by moisture to become a carboxyl group and remains in a low molecular weight state without increasing its molecular weight. Therefore, the water content of the solvent used for the above polymerization reaction should be as small as possible. The water content of this solvent is preferably 3,000 mass ppm or less, more preferably 1,000 mass ppm or less.

溶媒の水分量は、使用する溶媒のグレード(脱水グレード、汎用グレード等)、溶媒容器(ビン、18L缶、キャニスター缶等)、溶媒の保管状態(希ガス封入の有無等)、開封から使用までの時間(開封後すぐ使用するか、開封後経時した後に使用するか等)等が関与すると考えられる。また、合成前の反応器の希ガス置換、合成中の希ガス流通の有無等も関与すると考えられる。従って、ポリイミド前駆体の合成時には、原料として高純度品を用い、水分量の少ない溶媒を用いるとともに、反応前および反応中に系内に環境からの水分が混入しないような措置を講ずることが推奨される。
溶媒中に各モノマー成分を溶解させるときには、必要に応じて加熱してもよい。
The water content of the solvent includes the grade of solvent used (dehydration grade, general-purpose grade, etc.), solvent container (bottle, 18L can, canister can, etc.), solvent storage status (whether or not rare gas is sealed, etc.), from opening to use (Such as use immediately after opening or use after lapse of time after opening) and the like. In addition, it is considered that the rare gas replacement in the reactor before the synthesis, the presence or absence of a rare gas flow during the synthesis, etc. are also involved. Therefore, when synthesizing a polyimide precursor, it is recommended to use a high-purity product as a raw material, use a solvent with a small amount of water, and take measures to prevent moisture from the environment from entering the system before and during the reaction. Is done.
When each monomer component is dissolved in the solvent, it may be heated as necessary.

ポリイミド前駆体合成時の反応温度は、0℃〜140℃とすることが好ましく、より好ましくは40℃〜130℃であり、更に好ましくは60〜120℃である。本実施形態のポリイミド前駆体は、例えば脂環式ジアミンである、1,4−シクロヘキサンジアミンより合成される。脂環式のジアミンは塩基性度が高く、合成時に反応生成物が有するカルボン酸との間で塩を形成しやすい。上記温度で重合反応を行うことにより、塩の形成を抑制することができ、かつ、重合度の高いポリイミド前駆体が得られる。重合時間は、1〜100時間とすることが好ましく、2〜10時間とすることがより好ましい。重合時間を1時間以上とすることによって均一な重合度のポリイミド前駆体となり、100時間以下とすることによって重合度の高いポリイミド前駆体を得ることができる。   The reaction temperature during the synthesis of the polyimide precursor is preferably 0 ° C. to 140 ° C., more preferably 40 ° C. to 130 ° C., and still more preferably 60 to 120 ° C. The polyimide precursor of this embodiment is synthesized from 1,4-cyclohexanediamine, which is an alicyclic diamine, for example. The alicyclic diamine has a high basicity and easily forms a salt with the carboxylic acid of the reaction product during synthesis. By performing the polymerization reaction at the above temperature, the formation of a salt can be suppressed, and a polyimide precursor having a high degree of polymerization can be obtained. The polymerization time is preferably 1 to 100 hours, and more preferably 2 to 10 hours. By setting the polymerization time to 1 hour or more, a polyimide precursor having a uniform polymerization degree can be obtained, and by setting the polymerization time to 100 hours or less, a polyimide precursor having a high polymerization degree can be obtained.

本実施形態のポリイミド前駆体の溶液粘度は、25℃において、500〜200,000mPa・sが好ましく、2,000〜100,000mPa・sがより好ましく、3,000〜30,000mPa・sが特に好ましい。溶液粘度は、E型粘度計(東機産業株式会社製VISCONICEHD)を用いて測定できる。溶液粘度が300mPa・s以上であれば膜形成の際に容易に塗布できる。一方で溶液粘度が200,000mPa・s以下であれば、ポリイミド前駆体を合成する際の撹拌及び濾過が容易になる。
しかしながら、ポリアミド酸合成の際に溶液が高粘度になったとしても、反応終了後に溶媒を添加して撹拌することにより、取扱い性のよい粘度のポリアミド酸溶液を得ることも可能である。
本実施の形態において、ポリイミド前駆体は、その一部がイミド化されていてもよい。この場合のイミド化率は、80%以下とすることが好ましく、50%以下とすることがより好ましい。この部分イミド化は、上記の(a)ポリイミド前駆体を加熱して脱水閉環することにより得られる。この加熱は、好ましくは120〜200℃であり、より好ましくは150〜180℃の温度において、好ましくは15分〜20時間であり、より好ましくは30分〜10時間行うことができる。
The solution viscosity of the polyimide precursor of this embodiment is preferably 500 to 200,000 mPa · s, more preferably 2,000 to 100,000 mPa · s, and particularly preferably 3,000 to 30,000 mPa · s at 25 ° C. preferable. The solution viscosity can be measured using an E-type viscometer (VISCONICEHD manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). If the solution viscosity is 300 mPa · s or more, it can be easily applied during film formation. On the other hand, if the solution viscosity is 200,000 mPa · s or less, stirring and filtration when the polyimide precursor is synthesized are facilitated.
However, even if the solution becomes highly viscous during the synthesis of the polyamic acid, it is possible to obtain a polyamic acid solution with a good handleability by adding a solvent after the reaction and stirring.
In the present embodiment, a part of the polyimide precursor may be imidized. In this case, the imidization rate is preferably 80% or less, and more preferably 50% or less. This partial imidization can be obtained by heating the above polyimide precursor (a) and dehydrating and closing the ring. This heating is preferably 120 to 200 ° C., more preferably 150 to 180 ° C., and preferably 15 minutes to 20 hours, more preferably 30 minutes to 10 hours.

また、上述の反応によって得られたポリアミド酸に、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール又はN,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタールを加えて加熱し、カルボン酸の一部又は全部をエステル化したうえで、本実施の形態におけるポリイミド前駆体として用いることにより、室温保管時の粘度安定性が向上された樹脂組成物を得ることもできる。これらエステル変性ポリアミド酸は、他に、上述の酸二無水物成分を、酸無水物基に対して1当量の1価のアルコール、及び塩化チオニル、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の脱水縮合剤と順次に反応させた後、ジアミン成分と縮合反応させる方法によっても得ることができる。   In addition, N, N-dimethylformamide dimethyl acetal or N, N-dimethylformamide diethyl acetal is added to the polyamic acid obtained by the above reaction and heated to esterify part or all of the carboxylic acid. By using it as a polyimide precursor in the present embodiment, a resin composition having improved viscosity stability during storage at room temperature can be obtained. In addition to these ester-modified polyamic acids, the above acid dianhydride component is sequentially reacted with one equivalent of a monohydric alcohol with respect to the acid anhydride group and a dehydration condensing agent such as thionyl chloride or dicyclohexylcarbodiimide. Thereafter, it can also be obtained by a condensation reaction with a diamine component.

本実施形態の樹脂組成物におけるポリイミド前駆体(好ましくはポリアミド酸)の割合は、塗膜形成性の観点から3〜50質量%が好ましく、6〜40質量%が更に好ましく、10〜30質量%が特に好ましい。前記固形分濃度が、3質量%以上であれば、上記ポリイミド前駆体を硬化膜とした時に、十分な表面平滑性が得られる。   The proportion of the polyimide precursor (preferably polyamic acid) in the resin composition of the present embodiment is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 6 to 40% by mass, and more preferably 10 to 30% by mass from the viewpoint of coating film formation. Is particularly preferred. When the solid content concentration is 3% by mass or more, sufficient surface smoothness can be obtained when the polyimide precursor is used as a cured film.

[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、本発明のポリイミド前駆体と、有機溶剤と、を含む。
本実施の形態における有機溶剤は、前述したポリイミド前駆体及び任意に使用されるその他の成分を溶解できるものであれば、特に制限しない。このような有機溶剤としては、ポリイミド前駆体の合成時に用いることのできる溶媒として上述したものを用いることができる。好ましい有機溶媒も、上記と同様である。本実施の形態の樹脂組成物における有機溶剤は、本発明のポリイミド前駆体の合成に用いられる溶媒と同一でも異なってもよい。
有機溶媒は、樹脂組成物の固形分濃度が塗膜形成性の観点から3〜50質量%が特に好ましい。前記固形分濃度が、3質量%以上であれば、上記樹脂組成物を硬化膜とした時に、十分な表面平滑性が得られる。また、樹脂組成物の粘度(25℃)が、500mPa・s〜100,000mPa・sとなるように、有機溶媒の構成及び量を調整したうえで、加えることが好ましい。
[Resin composition]
The resin composition of the present invention includes the polyimide precursor of the present invention and an organic solvent.
The organic solvent in this Embodiment will not be restrict | limited especially if the polyimide precursor mentioned above and the other component used arbitrarily can be melt | dissolved. As such an organic solvent, those described above as solvents that can be used during the synthesis of the polyimide precursor can be used. Preferred organic solvents are also the same as described above. The organic solvent in the resin composition of the present embodiment may be the same as or different from the solvent used for the synthesis of the polyimide precursor of the present invention.
The organic solvent is particularly preferably 3 to 50% by mass in terms of the solid content concentration of the resin composition from the viewpoint of coating film formation. When the solid content concentration is 3% by mass or more, sufficient surface smoothness can be obtained when the resin composition is used as a cured film. Moreover, it is preferable to add after adjusting the structure and quantity of an organic solvent so that the viscosity (25 degreeC) of a resin composition may be set to 500 mPa * s-100,000 mPa * s.

[その他の成分]
本実施の形態の樹脂組成物は、上記ポリイミド前駆体及び有機溶剤の他に、界面活性剤、アルコキシシラン化合物等を、更に含有していてもよい。
(界面活性剤)
本実施の形態の樹脂組成物に、界面活性剤を添加することによって、該樹脂組成物の塗布性を向上することができる。具体的には、塗工膜におけるスジの発生を防ぐことができる。
このような界面活性剤は、例えば、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、これら以外の非イオン界面活性剤等を挙げることができる。これらの例としては、
シリコーン系界面活性剤として、例えば、オルガノシロキサンポリマーKF−640、642、643、KP341、X−70−092、X−70−093、KBM303、KBM403、KBM803(以上、商品名、信越化学工業社製)、SH−28PA、SH−190、SH−193、SZ−6032、SF−8428、DC−57、DC−190(以上、商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、SILWET L−77,L−7001,FZ−2105,FZ−2120,FZ−2154,FZ−2164,FZ−2166,L−7604(以上、商品名、日本ユニカー社製)、DBE−814、DBE−224、DBE−621、CMS−626、CMS−222、KF−352A、KF−354L、KF−355A、KF−6020、DBE−821、DBE−712(Gelest)、BYK−307、BYK−310、BYK−378、BYK−333(以上、商品名、ビックケミー・ジャパン製)、グラノール(商品名、共栄社化学社製)等が;
フッ素系界面活性剤として、例えば、メガファックF171、F173、R−08(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名)、フロラードFC4430、FC4432(住友スリーエム株式会社、商品名)等が;
これら以外の非イオン界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンウラリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル等が、それぞれ挙げられる。
これらの界面活性剤の中でも、樹脂組成物の塗工性(スジ抑制)の観点から、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤が好ましく、キュア工程時の酸素濃度によるYI値及び全光線透過率への影響の観点から、シリコーン系界面活性剤が好ましい。
界面活性剤を用いる場合、その配合量は、樹脂組成物中のポリイミド前駆体100質量部に対して、0.001〜5質量部が好ましく、0.01〜3質量部がより好ましい。
[Other ingredients]
The resin composition of the present embodiment may further contain a surfactant, an alkoxysilane compound, and the like in addition to the polyimide precursor and the organic solvent.
(Surfactant)
By adding a surfactant to the resin composition of the present embodiment, the applicability of the resin composition can be improved. Specifically, the generation of streaks in the coating film can be prevented.
Examples of such surfactants include silicone surfactants, fluorosurfactants, and other nonionic surfactants. Examples of these are:
Examples of silicone surfactants include organosiloxane polymers KF-640, 642, 643, KP341, X-70-092, X-70-093, KBM303, KBM403, KBM803 (above, trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) ), SH-28PA, SH-190, SH-193, SZ-6032, SF-8428, DC-57, DC-190 (above, trade name, manufactured by Toray Dow Corning Silicone), SILWET L-77, L-7001, FZ-2105, FZ-2120, FZ-2154, FZ-2164, FZ-2166, L-7604 (above, trade name, manufactured by Nihon Unicar), DBE-814, DBE-224, DBE-621 , CMS-626, CMS-222, KF-352A, KF-354L, KF-355A, KF-6020, DBE-821, DBE-712 (Gelest), BYK-307, BYK-310, BYK-378, BYK-333 (above, trade name, manufactured by Big Chemie Japan), granol (trade name, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) Manufactured) etc .;
Examples of the fluorine-based surfactant include Megafac F171, F173, R-08 (trade name, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Fluorard FC4430, FC4432 (tradename, Sumitomo 3M Co., Ltd.);
Examples of nonionic surfactants other than these include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenol ether, and the like.
Among these surfactants, silicone surfactants and fluorine surfactants are preferable from the viewpoint of coating properties (streaks suppression) of the resin composition. From the viewpoint of influence on the rate, a silicone-based surfactant is preferable.
When using surfactant, the compounding quantity has preferable 0.001-5 mass parts with respect to 100 mass parts of polyimide precursors in a resin composition, and 0.01-3 mass parts is more preferable.

(アルコキシシラン化合物)
本実施の形態にかかる樹脂組成物から得られる樹脂フィルムを、フレキシブルデバイス等の製造プロセスにおいて支持体との間に十分な密着性を示すものとするために、該樹脂組成物は、ポリイミド前駆体100質量%に対して、アルコキシシラン化合物を0.01〜20質量%を含有することができる。ポリイミド前駆体100質量%に対するアルコキシシラン化合物の含有量が0.01質量%以上であることにより、支持体との間に良好な密着性を得ることができる。またアルコキシシラン化合物の含有量が20質量%以下であることが、樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。アルコキシシラン化合物の含有量は、ポリイミド前駆体100質量部に対して、0.02〜15質量%であることがより好ましく、0.05〜10質量%であることが更に好ましく、0.1〜8質量%であることが特に好ましい。
本実施の形態にかかる樹脂組成物の添加剤としてアルコキシシラン化合物を用いることにより、上記の密着性の向上に加えて、更に樹脂組成物の塗工性(スジムラ抑制)を向上するとともに、得られる硬化膜のYI値のキュア時酸素濃度依存性を低下させることができる。
アルコキシシラン化合物としては、例えば、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリブトキシシラン、γ−アミノエチルトリエトキシシラン、γ−アミノエチルトリプロポキシシラン、γ−アミノエチルトリブトキシシラン、γ−アミノブチルトリエトキシシラン、γ−アミノブチルトリメトキシシラン、γ−アミノブチルトリプロポキシシラン、γ−アミノブチルトリブトキシシラン、フェニルシラントリオール、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシ(p−トリル)シラン、ジフェニルシランジオール、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジメトキシジ−p−トリルシラン、トリフェニルシラノール及び下記構造のそれぞれで表されるアルコキシシラン化合物等を挙げることができ、これらから選択される1種以上を使用することが好ましい。

Figure 2018002963
本実施の形態における樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、以下の方法によることができる。 (Alkoxysilane compound)
In order for the resin film obtained from the resin composition according to the present embodiment to exhibit sufficient adhesion between the resin film and the support in a manufacturing process such as a flexible device, the resin composition is a polyimide precursor. 0.01-100 mass% of alkoxysilane compounds can be contained with respect to 100 mass%. When the content of the alkoxysilane compound with respect to 100% by mass of the polyimide precursor is 0.01% by mass or more, good adhesion to the support can be obtained. Moreover, it is preferable from a viewpoint of the storage stability of a resin composition that content of an alkoxysilane compound is 20 mass% or less. The content of the alkoxysilane compound is more preferably 0.02 to 15% by mass, still more preferably 0.05 to 10% by mass, with respect to 100 parts by mass of the polyimide precursor, It is especially preferable that it is 8 mass%.
By using an alkoxysilane compound as an additive of the resin composition according to the present embodiment, in addition to the above improvement in adhesion, the coating property (smoothness suppression) of the resin composition is further improved and obtained. The curing oxygen concentration dependency of the YI value of the cured film can be reduced.
Examples of the alkoxysilane compound include 3-ureidopropyltriethoxysilane, bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltripropoxysilane, γ-aminopropyltributoxysilane, γ-aminoethyltriethoxysilane, γ-aminoethyltripropoxysilane, γ-aminoethyltributoxysilane, γ-aminobutyltriethoxysilane, γ- Aminobutyltrimethoxysilane, γ-aminobutyltripropoxysilane, γ-aminobutyltributoxysilane, phenylsilanetriol, trimethoxyphenylsilane, trimethoxy (p-tolyl) silane, diphenylsilanediol , Dimethoxydiphenylsilane, diethoxydiphenylsilane, dimethoxydi-p-tolylsilane, triphenylsilanol, and alkoxysilane compounds represented by the following structures, respectively, and one or more selected from these compounds should be used: Is preferred.
Figure 2018002963
The method for producing the resin composition in the present embodiment is not particularly limited. For example, the following method can be used.

(a)ポリイミド前駆体を合成した際に用いた溶媒と、(b)有機溶剤とが同一の場合には、合成したポリイミド前駆体溶液をそのまま樹脂組成物とすることができる。また、必要に応じて、室温(25℃)〜80℃の温度範囲で、ポリイミド前駆体に(b)有機溶剤及びその他の成分の1種以上を添加して、攪拌混合したうえで、樹脂組成物として用いてもよい。この攪拌混合は、撹拌翼を備えたスリーワンモータ(新東化学株式会社製)、自転公転ミキサー等の適宜の装置を用いることができる。また必要に応じて40〜100℃の熱を加えてもよい。
一方、(a)ポリイミド前駆体を合成した際に用いた溶媒と、(b)有機溶剤とが異なる場合には、合成したポリイミド前駆体溶液中の溶媒を、例えば再沈殿、溶媒留去等の適宜の方法により除去して(a)ポリイミド前駆体を単離した後に、室温〜80℃の温度範囲で、(b)有機溶剤及び必要に応じてその他の成分を添加して、攪拌混合することにより、樹脂組成物を調製してもよい。
上述のように樹脂組成物を調製した後、該組成物溶液を例えば130〜200℃において例えば5分〜2時間加熱することにより、ポリマーが析出を起こさない程度にポリイミド前駆体の一部を脱水イミド化してもよい。ここで、加熱温度及び加熱時間をコントロールすることにより、イミド化率を制御することができる。ポリイミド前駆体を部分イミド化することにより、樹脂組成物の室温保管時の粘度安定性を向上することができる。イミド化率の範囲としては、5%〜70%とすることが、樹脂組成物溶液へのポリイミド前駆体の溶解性と溶液の保存安定性とのバランスをとる観点から好ましい。
When (a) the solvent used when synthesizing the polyimide precursor and (b) the organic solvent are the same, the synthesized polyimide precursor solution can be used as it is as the resin composition. In addition, if necessary, at least one of (b) an organic solvent and other components is added to the polyimide precursor in a temperature range of room temperature (25 ° C.) to 80 ° C., and the mixture is stirred and mixed. You may use as a thing. For this stirring and mixing, an appropriate device such as a three-one motor (manufactured by Shinto Chemical Co., Ltd.) equipped with a stirring blade, a rotation and revolution mixer, or the like can be used. Moreover, you may add a 40-100 degreeC heat | fever as needed.
On the other hand, when (a) the solvent used when synthesizing the polyimide precursor is different from (b) the organic solvent, the solvent in the synthesized polyimide precursor solution may be reprecipitated, e.g. After removing by an appropriate method (a) isolating the polyimide precursor, (b) adding an organic solvent and other components as necessary in a temperature range of room temperature to 80 ° C., and stirring and mixing. Thus, a resin composition may be prepared.
After preparing the resin composition as described above, a part of the polyimide precursor is dehydrated to such an extent that the polymer does not precipitate by heating the composition solution at 130 to 200 ° C., for example, for 5 minutes to 2 hours. It may be imidized. Here, the imidization rate can be controlled by controlling the heating temperature and the heating time. By partially imidizing the polyimide precursor, the viscosity stability of the resin composition when stored at room temperature can be improved. The imidation ratio is preferably 5% to 70% from the viewpoint of balancing the solubility of the polyimide precursor in the resin composition solution and the storage stability of the solution.

本実施の形態にかかる樹脂組成物は、その水分量が3,000質量ppm以下であることが好ましい。
樹脂組成物の水分量は、該樹脂組成物を保存する時の粘度安定性の観点から、1,000質量ppm以下であることがより好ましく、500質量ppm以下であることが更に好ましい。
The resin composition according to the present embodiment preferably has a water content of 3,000 mass ppm or less.
The water content of the resin composition is more preferably 1,000 ppm by mass or less, and still more preferably 500 ppm by mass or less, from the viewpoint of viscosity stability when the resin composition is stored.

本実施の形態にかかる樹脂組成物の溶液粘度は、25℃において、500〜200,000mPa・sが好ましく、2,000〜100,000mPa・sがより好ましく、3,000〜30,000mPa・sが特に好ましい。この溶液粘度は、E型粘度計(東機産業株式会社製、VISCONICEHD)を用いて測定できる。 溶液粘度が300mPa・sより低いと膜形成の際の塗布がし難く、200,000mPa・sより高いと樹脂組成物調合の際の撹拌及び濾過が困難になるという問題が生じる恐れがある。
(a)ポリイミド前駆体を合成する際に、溶液が高粘度になったとしても、反応終了後に溶媒を添加して撹拌することにより、取扱い性のよい粘度の樹脂組成物を得ることが可能である。
本実施の形態にかかる樹脂組成物は、十分異物が低減されたポリイミドフィルムを得る観点から、1gあたり3μm以下の異物が300個以下であることが好ましく、100個以下がより好ましく、50個以下が特に好ましい。異物の数が300以下であれば、前記樹脂組成物を膜厚1μmで、8インチウェハー上に塗布し、硬化させて得られるポリイミド樹脂膜中の異物が、500個以下であることができる。
本実施の形態のポリイミドは、下記一般式(7)および(8)で示される構造を有するポリイミドである。

Figure 2018002963
Figure 2018002963
式中、複数あるRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは下記一般式(3)〜(5)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
式(7)中のnは0以上4以下であれば限定されない。その中で透明性の観点から0以上2以下が好ましく、0がより好ましい。 The solution viscosity of the resin composition according to the present embodiment is preferably 500 to 200,000 mPa · s, more preferably 2,000 to 100,000 mPa · s, and 3,000 to 30,000 mPa · s at 25 ° C. Is particularly preferred. This solution viscosity can be measured using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., VISCONICEHD). When the solution viscosity is lower than 300 mPa · s, it is difficult to apply the film during film formation, and when it is higher than 200,000 mPa · s, there is a possibility that the stirring and filtration during the resin composition preparation become difficult.
(A) When a polyimide precursor is synthesized, even if the solution becomes highly viscous, it is possible to obtain a resin composition having a good handleability by adding a solvent after the reaction and stirring. is there.
The resin composition according to the present embodiment is preferably 300 or less, more preferably 100 or less, and more preferably 50 or less, from the viewpoint of obtaining a polyimide film with sufficiently reduced foreign matter, from 3 μm or less per gram. Is particularly preferred. If the number of foreign substances is 300 or less, the resin composition may be applied to an 8-inch wafer with a film thickness of 1 μm and cured, and the number of foreign substances in the polyimide resin film obtained by curing can be 500 or less.
The polyimide of the present embodiment is a polyimide having a structure represented by the following general formulas (7) and (8).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
In the formula, a plurality of R 1 s each independently represent a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is the following general formula. It is at least one selected from the group consisting of the partial structures represented by (3) to (5).
If n in Formula (7) is 0 or more and 4 or less, it will not be limited. Among these, from the viewpoint of transparency, 0 or more and 2 or less are preferable, and 0 is more preferable.

前記式(2)中のXは、前記式(3)、(4)、(5)で表される部分構造かならなる群より選択される少なくとも1種であれば限定されない。透明性及び濾過性の観点から、前記式(3)及び前記式(4)で表される部分構造であることが好ましい。前記式(2)中のXは、これらのうち、得られるポリイミド樹脂膜の黄色度(YI)の抑制、ヘイズの低下、の観点から、前記式(3)で表される部分構造であることが好ましい。

Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
本実施の形態にかかるポリイミドは、20μm膜厚における黄色度YIが12以下であると好ましい。より好ましくは8以下であり、特に好ましくは6以下である。また、ヤング率が4GPa以上であることが好ましい。特に、20μm膜厚における黄色度YIが12以下であり、かつ、ヤング率が4GPa以上であることがより好ましい。
また、本実施の形態にかかるポリイミドは、膜厚1μmで、8インチウェハー上に製膜した場合、異物が500個以下であることを特徴とする。また、膜厚の斑を2μm以下にすることもできる。 X 1 in the formula (2) is not limited as long as it is at least one selected from the group consisting of partial structures represented by the formulas (3), (4), and (5). From the viewpoint of transparency and filterability, a partial structure represented by the formula (3) and the formula (4) is preferable. X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3) from the viewpoints of suppression of yellowness (YI) and reduction of haze of the obtained polyimide resin film. It is preferable.
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
The polyimide according to the present embodiment preferably has a yellowness YI of 12 or less at a film thickness of 20 μm. More preferably, it is 8 or less, Especially preferably, it is 6 or less. Moreover, it is preferable that Young's modulus is 4 GPa or more. In particular, it is more preferable that the yellowness YI at a film thickness of 20 μm is 12 or less and the Young's modulus is 4 GPa or more.
In addition, the polyimide according to the present embodiment has a film thickness of 1 μm and is characterized in that, when formed on an 8-inch wafer, the number of foreign matters is 500 or less. Further, the unevenness of the film thickness can be reduced to 2 μm or less.

[ポリイミド樹脂膜の製造方法]
本実施の形態にかかるポリイミド樹脂膜は、前述のポリイミド前駆体を含む樹脂組成物を加熱または化学イミド化することにより、得ることができる。
本実施形態の別の態様として、支持体の表面上に前述の樹脂組成物を塗布することにより塗膜を形成する工程(塗布工程)と、
前記支持体及び前記塗膜を加熱することにより、該塗膜に含まれるポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂膜を形成する工程(加熱工程)と、
を含む製造方法を提供することができる。
ここで、支持体は、その後の工程の加熱温度における耐熱性を有していれば、特に限定されない。例えば、ガラス(例えば、無アルカリガラス)基板;
シリコンウェハー;
PET(ポリエチレンテレフタレート)、OPP(延伸ポリプロピレン)、ポリエチレングリコールテレフタレート、ポリエチレングリコールナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂基板;
ステンレス、アルミナ、銅、ニッケル等の金属基板
等が用いられる。
膜状のポリイミド成形体を形成する場合には、例えば、ガラス基板、シリコンウェハー等が好ましく、フィルム状又はシート状のポリイミド成形体を形成する場合には、例えば、PET(ポリエチレンテレフタラート)、OPP(延伸ポリプロピレン)、ポリイミド等からなる支持体が好ましい。
塗布方法としては、例えば、ドクターブレードナイフコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、ロータリーコーター、フローコーター、ダイコーター、バーコーター等の塗布方法、スピンコート、スプレイコート、ディップコート等の塗布方法;スクリーン印刷及びグラビア印刷等に代表される印刷技術等を適用することができる。
塗布厚は、所望の樹脂フィルムの厚さと樹脂組成物中のポリイミド前駆体の含有量に応じて適宜調整されるべきものであるが、好ましくは1〜1,000μm程度である。塗布工程は、室温における実施で足りるが、粘度を下げて作業性をよくする目的で、樹脂組成物を40〜80℃の範囲で加温して実施してもよい。
塗布工程に続き、乾燥工程を行ってもよいし、乾燥工程を省略して直接次の加熱工程に進んでもよい。この乾燥工程は、有機溶剤除去の目的で行われる。乾燥工程を行う場合、例えば、ホットプレート、箱型乾燥機、コンベヤー型乾燥機等の適宜の装置を利用することができる。乾燥工程は、80〜200℃で行うことが好ましく、100〜150℃で行うことがより好ましい。乾燥工程の実施時間は、1分〜10時間とすることが好ましく、3分〜1時間とすることがより好ましい。
上記のようにして、支持体上にポリイミド前駆体を含有する塗膜が形成される。
続いて、加熱工程を行う。加熱工程は、上記の乾燥工程で塗膜中に残留した有機溶剤の除去を行うとともに、塗膜中のポリイミド前駆体のイミド化反応を進行させ、ポリイミドから成る膜を得る工程である。
この加熱工程は、例えば、イナートガスオーブン、ホットプレート、箱型乾燥機、コンベヤー型乾燥機等の装置を用いて行うことができる。この工程は前記乾燥工程と同時に行っても、両工程を逐次的に行ってもよい。
加熱工程は、空気雰囲気下で行ってもよいが、安全性と、得られるポリイミドフィルムの透明性及びYI値と、の観点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが推奨される。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン等が挙げられる。
加熱温度は、(b)有機溶剤の種類に応じて適宜に設定されてよいが、180℃〜450℃が好ましく、200〜400℃がより好ましい。180℃より低いとイミド化が不十分となり、450℃より高いと得られるポリイミドフィルムの透明性の低下、耐熱性の悪化等の不都合を来たすおそれがある。加熱時間は、0.5〜3時間程度とすることが好ましい。
本実施の形態では、上記の加熱工程における周囲雰囲気の酸素濃度は、得られるポリイミドフィルムの透明性及びYI値の観点から、2,000質量ppm以下が好ましく、100質量ppm以下がより好ましく、10質量ppm以下が更に好ましい。酸素濃度が2,000質量ppm以下の雰囲気中で加熱を行うことにより、得られるポリイミドフィルムのYI値を12以下にすることができる。
ポリイミド樹脂膜の使用用途・目的によっては、上記加熱工程の後、支持体から樹脂膜を剥離する剥離工程を含んでもよい。この剥離工程は、支持体上の樹脂膜を、室温〜50℃程度まで冷却した後に、実施することが好ましい。
[Production method of polyimide resin film]
The polyimide resin film concerning this Embodiment can be obtained by heating or chemically imidating the resin composition containing the above-mentioned polyimide precursor.
As another aspect of the present embodiment, a step of forming a coating film by applying the resin composition described above on the surface of the support (application step);
Heating the support and the coating film to imidize the polyimide precursor contained in the coating film to form a polyimide resin film (heating process);
Can be provided.
Here, a support body will not be specifically limited if it has the heat resistance in the heating temperature of a subsequent process. For example, a glass (eg, alkali-free glass) substrate;
Silicon wafers;
Resin substrates such as PET (polyethylene terephthalate), OPP (stretched polypropylene), polyethylene glycol terephthalate, polyethylene glycol naphthalate, polycarbonate, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylenesulfone, polyphenylenesulfide ;
A metal substrate such as stainless steel, alumina, copper, or nickel is used.
In the case of forming a film-like polyimide molded body, for example, a glass substrate, a silicon wafer or the like is preferable. In the case of forming a film-like or sheet-like polyimide molded body, for example, PET (polyethylene terephthalate), OPP A support made of (stretched polypropylene), polyimide or the like is preferable.
Examples of coating methods include doctor blade knife coaters, air knife coaters, roll coaters, rotary coaters, flow coaters, die coaters, bar coaters, and other coating methods, spin coating, spray coating, dip coating and the like; screen printing and Printing techniques such as gravure printing can be applied.
The coating thickness should be appropriately adjusted according to the desired thickness of the resin film and the content of the polyimide precursor in the resin composition, but is preferably about 1 to 1,000 μm. The application step is sufficient at room temperature, but the resin composition may be heated in the range of 40 to 80 ° C. for the purpose of reducing viscosity and improving workability.
Following the coating process, a drying process may be performed, or the drying process may be omitted and the process may proceed directly to the next heating process. This drying step is performed for the purpose of removing the organic solvent. When performing a drying process, suitable apparatuses, such as a hot plate, a box-type dryer, and a conveyor type dryer, can be utilized, for example. It is preferable to perform a drying process at 80-200 degreeC, and it is more preferable to carry out at 100-150 degreeC. The duration of the drying step is preferably 1 minute to 10 hours, and more preferably 3 minutes to 1 hour.
As described above, a coating film containing a polyimide precursor is formed on the support.
Subsequently, a heating process is performed. The heating step is a step of removing the organic solvent remaining in the coating film in the above-described drying process and advancing the imidization reaction of the polyimide precursor in the coating film to obtain a film made of polyimide.
This heating process can be performed using apparatuses, such as an inert gas oven, a hot plate, a box-type dryer, and a conveyor type dryer, for example. This step may be performed simultaneously with the drying step, or both steps may be performed sequentially.
The heating step may be performed in an air atmosphere, but it is recommended that the heating step be performed in an inert gas atmosphere from the viewpoints of safety, transparency of the obtained polyimide film, and YI value. Examples of the inert gas include nitrogen and argon.
Although heating temperature may be suitably set according to the kind of (b) organic solvent, 180 to 450 degreeC is preferable and 200 to 400 degreeC is more preferable. When it is lower than 180 ° C., imidization becomes insufficient, and when it is higher than 450 ° C., there is a possibility that inconveniences such as a decrease in transparency of the obtained polyimide film and a deterioration in heat resistance may occur. The heating time is preferably about 0.5 to 3 hours.
In the present embodiment, the oxygen concentration in the ambient atmosphere in the heating step is preferably 2,000 ppm by mass or less, more preferably 100 ppm by mass or less, from the viewpoint of the transparency and YI value of the obtained polyimide film. More preferred is mass ppm or less. By heating in an atmosphere with an oxygen concentration of 2,000 mass ppm or less, the YI value of the resulting polyimide film can be made 12 or less.
Depending on the intended use and purpose of the polyimide resin film, a peeling step of peeling the resin film from the support may be included after the heating step. This peeling step is preferably performed after cooling the resin film on the support to room temperature to about 50 ° C.

この剥離工程としては、例えば下記の(1)〜(4)の態様が挙げられる。
(1)前記方法により、ポリイミド樹脂膜/支持体を含む構成体を作製した後、該構造体の支持体側からレーザーを照射して、支持体とポリイミド樹脂膜との界面をアブレーション加工することにより、ポリイミド樹脂を剥離する方法。レーザーの種類としては、固体(YAG)レーザー、ガス(UVエキシマー)レーザー等が挙げられる。波長308nm等のスペクトルを用いることが好ましい(特許文献1、特許文献2等を参照)。
(2)支持体に樹脂組成物を塗工する前に、支持体に剥離層を形成し、その後ポリイミド樹脂膜/剥離層/支持体を含む構成体を得て、ポリイミド樹脂膜を剥離する方法。剥離層としては、パリレン(登録商標、日本パリレン合同会社製)、酸化タングステンを用いる方法;植物油系、シリコーン系、フッ素系、アルキッド系等の離型剤を用いる方法等が挙げられる。(特許文献3、特許文献4等を参照)。
この方法(2)と前記(1)のレーザー照射とを併用してもよい。
(3)支持体としてエッチング可能な金属基板を用いて、ポリイミド樹脂膜/支持体を含む構成体を得た後、エッチャントで金属をエッチングすることにより、ポリイミド樹脂フィルムを得る方法。金属としては、例えば、銅(具体例としては、三井金属鉱業株式会社製の電解銅箔「DFF」)、アルミニウム等を使用することができる。エッチャントとしては、銅に対しては塩化第二鉄等を、アルミニウムに対しては希塩酸等を使用することができる。
(4)前記方法により、ポリイミド樹脂膜/支持体を含む構成体を得た後、ポリイミド樹脂膜表面に粘着フィルムを貼り付けて、支持体から粘着フィルム/ポリイミド樹脂膜を分離し、その後粘着フィルムからポリイミド樹脂膜を分離する方法。
これらの剥離方法の中でも、得られるポリイミド樹脂フィルムの表裏の屈折率差、YI値、及び伸度の観点から、方法(1)又は(2)が適切であり、得られるポリイミド樹脂フィルムの表裏の屈折率差の観点から方法(1)がより適切である。
上記の方法によって得られる樹脂フィルムの厚さは、特に限定されないが、1〜200μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは5〜100μmである。
Examples of the peeling step include the following aspects (1) to (4).
(1) After producing a structure including a polyimide resin film / support by the above method, a laser is irradiated from the support side of the structure to ablate the interface between the support and the polyimide resin film. , A method of peeling polyimide resin. Examples of the laser include a solid (YAG) laser and a gas (UV excimer) laser. It is preferable to use a spectrum such as a wavelength of 308 nm (see Patent Document 1, Patent Document 2, etc.).
(2) A method in which a release layer is formed on a support before applying the resin composition to the support, and then a polyimide resin film / release layer / a structure including the support is obtained to release the polyimide resin film. . Examples of the release layer include a method using parylene (registered trademark, manufactured by Japan Parylene Godo Kaisha), tungsten oxide; a method using a release agent such as vegetable oil, silicone, fluorine, alkyd and the like. (See Patent Document 3, Patent Document 4, etc.).
You may use together this method (2) and the laser irradiation of said (1).
(3) A method of obtaining a polyimide resin film by etching a metal with an etchant after obtaining a structure including a polyimide resin film / support using a metal substrate that can be etched as a support. As the metal, for example, copper (as an example, electrolytic copper foil “DFF” manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.), aluminum, or the like can be used. As the etchant, ferric chloride or the like can be used for copper, and dilute hydrochloric acid or the like can be used for aluminum.
(4) After obtaining the structure including the polyimide resin film / support by the above method, an adhesive film is attached to the surface of the polyimide resin film to separate the adhesive film / polyimide resin film from the support, and then the adhesive film Of separating the polyimide resin film from the substrate.
Among these peeling methods, the method (1) or (2) is appropriate from the viewpoint of the refractive index difference between the front and back of the polyimide resin film to be obtained, the YI value, and the elongation. The method (1) is more appropriate from the viewpoint of the refractive index difference.
Although the thickness of the resin film obtained by said method is not specifically limited, It is preferable that it is the range of 1-200 micrometers, More preferably, it is 5-100 micrometers.

[透明基板、保護膜]
本発明の別の形態は、透明基板及び保護膜である。
本発明の透明基板及び保護膜は、本発明のポリイミド樹脂膜からなり、従来公知の方法を用いることができる。例えば、支持体の表面に前述の樹脂組成物を塗布し、乾燥及び加熱を行い、次いで用途に応じてレジストプロセスを行い、透明基板として使用することができる。
また、前述の樹脂組成物を支持体に塗布し、乾燥及び加熱を行い、支持体から剥離して保護膜として用いることができる。
本発明の透明基板及び保護膜は、十分な透明性を有し、ヤング率が高く、かつ、濾過法等を用いて容易に異物を除去できるため、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、電子ペーパー等の表示装置の透明基板又は保護膜を形成するために好適に用いることができる。具体的には、本発明の透明基板は、薄膜トランジスタ(TFT)を形成するための基板、カラーフィルタを形成するための基板、透明導電膜(ITO、IndiumThinOxide)を形成するための基板等を形成するために用いることができる。
更に詳細に説明すると、以下のとおりである。
本発明の透明基板は、従来のガラス基板の課題であった、耐破損性を向上することができ、また、基板の軽量化、薄型化を実現できると考えられる。また、本発明の透明基板は、透明性が高く、基板内に含まれる異物の数が少ないため、視認性に優れる。さらに、本発明の透明基板はヤング率が高いため、耐擦傷性に優れ、フレキシブルディスプレイの基板としても用いることができる。
本発明の保護膜は、フレキシブルディスプレイ基板、カラーフィルタ用保護膜等として用いることができ、太陽電池の表面保護膜等としても用いることができる。
[Transparent substrate, protective film]
Another embodiment of the present invention is a transparent substrate and a protective film.
The transparent substrate and protective film of the present invention are composed of the polyimide resin film of the present invention, and conventionally known methods can be used. For example, the above-mentioned resin composition is applied to the surface of the support, dried and heated, and then subjected to a resist process according to the use, and can be used as a transparent substrate.
In addition, the above resin composition can be applied to a support, dried and heated, peeled from the support and used as a protective film.
Since the transparent substrate and protective film of the present invention have sufficient transparency, have a high Young's modulus, and can easily remove foreign substances using a filtration method or the like, a liquid crystal display, an organic electroluminescence display, a field emission display It can be preferably used for forming a transparent substrate or a protective film of a display device such as electronic paper. Specifically, the transparent substrate of the present invention forms a substrate for forming a thin film transistor (TFT), a substrate for forming a color filter, a substrate for forming a transparent conductive film (ITO, Indium Thin Oxide), and the like. Can be used for
This will be described in detail below.
It is considered that the transparent substrate of the present invention can improve the breakage resistance, which is a problem of the conventional glass substrate, and can realize a reduction in weight and thickness of the substrate. In addition, the transparent substrate of the present invention has high transparency and is excellent in visibility because the number of foreign substances contained in the substrate is small. Furthermore, since the transparent substrate of the present invention has a high Young's modulus, it has excellent scratch resistance and can be used as a substrate for a flexible display.
The protective film of the present invention can be used as a flexible display substrate, a color filter protective film, and the like, and can also be used as a surface protective film of a solar cell.

以下、本発明について、実施例に基づき更に詳述するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における各種評価は次のとおりに行った。
(重量平均分子量及び数平均分子量の測定)
重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、それぞれ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、下記の条件により測定した。
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業社製、高速液体クロマトグラフ用)に対して、測定前に24.8mmol/Lの臭化リチウム一水和物(和光純薬工業社製、純度99.5%)及び63.2mmol/Lのリン酸(和光純薬工業社製、高速液体クロマトグラフ用)を加えたもの。
重量平均分子量を算出するための検量線:スタンダードポリスチレン(東ソー社製)を用いて作成。
カラム:Shodex KD−806M(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分
カラム温度:40℃
ポンプ:PU−2080Plus(JASCO社製)
検出器:RI−2031Plus(RI:示差屈折計、JASCO社製)
UV‐2075Plus(UV−VIS:紫外可視吸光計、JASCO社製
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is further explained in full detail based on an Example, these are described for description and the range of this invention is not limited to the following Example.
Various evaluations in Examples and Comparative Examples were performed as follows.
(Measurement of weight average molecular weight and number average molecular weight)
The weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were each measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Solvent: 24.8 mmol / L lithium bromide monohydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) before measurement, relative to N, N-dimethylformamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high performance liquid chromatograph) Purity 99.5%) and 63.2 mmol / L phosphoric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for high performance liquid chromatograph).
Calibration curve for calculating the weight average molecular weight: Prepared using standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation).
Column: Shodex KD-806M (manufactured by Showa Denko KK)
Flow rate: 1.0 mL / min Column temperature: 40 ° C
Pump: PU-2080 Plus (manufactured by JASCO)
Detector: RI-2031Plus (RI: differential refractometer, manufactured by JASCO)
UV-2075 Plus (UV-VIS: UV-Visible Absorber, manufactured by JASCO)

(黄色度(YI値)の評価)
実施例及び比較例のそれぞれで調製した樹脂組成物を、表面にアルミ蒸着層を設けた6インチシリコンウェハー基板に、硬化後膜厚が20μmになるようにバーコートによりコートし、前記基板上に塗膜を形成した。この塗膜付き基板を、80℃において40分間プリベークした後、縦型キュア炉(光洋リンドバーグ社製、型式名VF−2000B)を用いて、窒素雰囲気下で、350℃において1時間の加熱硬化処理を施して、ポリイミド膜が形成されたウェハーを作製した。このウェハーを希塩酸水溶液に浸漬してポリイミド膜を剥離することにより、ポリイミド膜を得た。
得られたポリイミド膜のYI(膜厚10μm換算)を、日本電色工業(株)製(Spectrophotometer:SE600)を用い、D65光源にて測定した。
(Evaluation of yellowness (YI value))
The resin composition prepared in each of the examples and comparative examples was coated on a 6-inch silicon wafer substrate having an aluminum vapor deposition layer on the surface by bar coating so that the film thickness after curing was 20 μm. A coating film was formed. This substrate with a coating film is pre-baked at 80 ° C. for 40 minutes, and then heat-cured at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere using a vertical curing furnace (manufactured by Koyo Lindberg, model name VF-2000B). As a result, a wafer having a polyimide film formed thereon was produced. This wafer was immersed in a dilute hydrochloric acid aqueous solution and the polyimide film was peeled off to obtain a polyimide film.
The YI (film thickness 10 μm conversion) of the obtained polyimide film was measured with a D65 light source using Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. (Spectrophotometer: SE600).

(ヤング率の評価)
上記(黄色度(YI値)の評価)と同様にしてポリイミド膜が形成されたウェハーを作製した。ダイシングソー(株式会社ディスコ製 DAD 3350)を用いて該ウェハー上のポリイミド樹脂膜に3mm幅の切れ目を入れた後、希塩酸水溶液に一晩浸して樹脂膜片を剥離し、乾燥させた。これを、長さ50mmにカットし、サンプルとした。
上記のサンプルにつき、TENSILON(オリエンテック社製 UTM−II−20)を用いて、試験速度40mm/min、初期加重0.5fsにてヤング率を測定した。
(異物の個数評価)
基板として8インチシリコンウェハーを用いたこと、及び硬化後膜厚が1μmであること以外は上記(黄色度(YI値)の評価)と同様にしてポリイミド膜が形成されたウェハーを作製した。該ウェハー上のポリイミド樹脂膜中に含まれる異物の個数をTOPCON WM−75にて測定した。評価基準は以下の通りである。
○:直径3μm以下の異物が500個未満
×:直径3μm以下の異物が500個以上
(表面平滑性評価)
基板として10cm×10cmの無アルカリガラスを用いたこと以外は(黄色度(YI値)の評価)と同様にしてポリイミド膜が形成されたウェハーを作成した。該ガラス基板上のポリイミド膜の任意10点について、膜厚を測定し、以下の基準に基づいて表面平滑性を評価した。
◎:10点の膜厚の最大値と最小値の差が0μm以上〜1μm未満
○:10点の膜厚の最大値と最小値の差が1μm以上〜2μm未満
×:10点の膜厚の最大値と最小値の差が2μm以上
(Evaluation of Young's modulus)
A wafer on which a polyimide film was formed was produced in the same manner as described above (evaluation of yellowness (YI value)). Using a dicing saw (DAD 3350, manufactured by DISCO Corporation), a 3 mm wide cut was made in the polyimide resin film on the wafer, and the resin film piece was peeled off by dipping overnight in a dilute hydrochloric acid aqueous solution and dried. This was cut into a length of 50 mm to obtain a sample.
With respect to the above samples, Young's modulus was measured at a test speed of 40 mm / min and an initial load of 0.5 fs using TENSILON (UTM-II-20 manufactured by Orientec).
(Evaluation of the number of foreign objects)
A wafer on which a polyimide film was formed was prepared in the same manner as described above (evaluation of yellowness (YI value)) except that an 8-inch silicon wafer was used as the substrate and the film thickness after curing was 1 μm. The number of foreign matters contained in the polyimide resin film on the wafer was measured with a TOPCON WM-75. The evaluation criteria are as follows.
○: Less than 500 foreign matters having a diameter of 3 μm or less ×: 500 foreign matters having a diameter of 3 μm or less (surface smoothness evaluation)
A wafer on which a polyimide film was formed was prepared in the same manner as in (Evaluation of yellowness (YI value)) except that 10 cm × 10 cm non-alkali glass was used as the substrate. The film thickness was measured for any 10 points of the polyimide film on the glass substrate, and the surface smoothness was evaluated based on the following criteria.
A: The difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness at 10 points is from 0 μm to less than 1 μm. ○: The difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness at 10 points is from 1 μm to less than 2 μm. The difference between the maximum and minimum values is 2μm or more

[ポリイミド前駆体の合成]
[合成例1]
500mlセパラブルフラスコを窒素置換し、そのセパラブルフラスコに、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を、重合後の固形分含有量が12質量%となる量を入れ、更に、ジアミンとして1,4−シクロヘキサンジアミン(CHDA)5.65g(49.0mmol)を入れ、撹拌してCHDAを溶解させた。その後、テトラカルボン酸二無水物としてp−フェニレンビス(トリメリテート酸無水物)18.33g(40.0mmol)及び4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)4.44g(10.0mmol)を加えた。次いで、窒素フロー下、120℃において15分撹拌し、その後室温で24時間攪拌し、ポリアミド酸のNMP溶液P−1を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)は、82,000であった。
[合成例2〜11]
上記合成例1において、表1に記載の種類及び量のジアミン及びテトラカルボン酸二無水物をそれぞれ使用し、表1に記載の固形分濃度で合成した以外は、合成例1と同様にして、ポリアミド酸のNMP溶液を得た。得られたポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)及び、硬化膜の評価結果をそれぞれ表1に示した。
[ポリアミド酸溶液の濾過精製]
上記合成例1〜11で得られたポリアミド酸のNMP溶液を、MEMBRANE FILTER(材質:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、孔径:3μm)を用いて、圧力0.3kPaで加圧濾過した。それぞれの溶液の濾過速度を、表1にそれぞれ示した。
[Synthesis of polyimide precursor]
[Synthesis Example 1]
The 500 ml separable flask was purged with nitrogen, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added as a solvent to the separable flask, and the solid content after polymerization was 12% by mass. 1.65 g (49.0 mmol) of 1,4-cyclohexanediamine (CHDA) was added and stirred to dissolve CHDA. Thereafter, 18.33 g (40.0 mmol) of p-phenylenebis (trimellitic acid anhydride) and 4.44 g of 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) as tetracarboxylic dianhydrides ( 10.0 mmol) was added. Next, the mixture was stirred at 120 ° C. for 15 minutes under a nitrogen flow, and then stirred at room temperature for 24 hours to obtain an NMP solution P-1 of polyamic acid. The obtained polyamic acid had a weight average molecular weight (Mw) of 82,000.
[Synthesis Examples 2 to 11]
In the said synthesis example 1, except having synthesize | combined by the solid content density | concentration of Table 1 using the diamine and tetracarboxylic dianhydride of the kind and quantity which are described in Table 1, respectively, An NMP solution of polyamic acid was obtained. Table 1 shows the weight average molecular weight (Mw) of the obtained polyamic acid and the evaluation results of the cured film, respectively.
[Filter purification of polyamic acid solution]
The NMP solution of polyamic acid obtained in Synthesis Examples 1 to 11 was filtered under pressure at a pressure of 0.3 kPa using MEMBRANE FILTER (material: polytetrafluoroethylene (PTFE), pore size: 3 μm). The filtration rate of each solution is shown in Table 1.

[実施例1〜7、比較例1〜4]
上記合成及び濾過により得られたポリアミド酸溶液について、上記に記載の方法により評価した結果を、表1に示した。また、濾過できなかったポリアミド酸溶液(濾過速度0g/min)については、未濾過のポリアミド酸溶液の評価結果を示した。
[Examples 1-7, Comparative Examples 1-4]
Table 1 shows the results of evaluating the polyamic acid solution obtained by the synthesis and filtration by the method described above. Moreover, about the polyamic acid solution which could not be filtered (filtration rate 0g / min), the evaluation result of the unfiltered polyamic acid solution was shown.

Figure 2018002963
Figure 2018002963

表1中の化合物名の略称は、それぞれ、以下の意味である。
(ジアミン)
CHDA:1,4−シクロヘキサンジアミン
(テトラカルボン酸二無水物)
TAHQ:p−フェニレンビス(トリメリテート酸無水物)
6FDA:4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物
ODPA:4,4’−オキシジフタル酸二無水物
BPDA:ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
上記の結果から、本発明に係るポリイミド前駆体から得られるポリイミド膜は、YIが低く、
かつ、ヤング率が高く、さらにポリイミド樹脂膜中の異物が十分に低減され、表面平滑性に優れる樹脂膜であることが確認された。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
Abbreviations of compound names in Table 1 have the following meanings, respectively.
(Diamine)
CHDA: 1,4-cyclohexanediamine (tetracarboxylic dianhydride)
TAHQ: p-phenylenebis (trimellitic acid anhydride)
6FDA: 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride ODPA: 4,4'-oxydiphthalic dianhydride BPDA: biphenyltetracarboxylic dianhydride From the above results, the polyimide precursor according to the present invention The polyimide film obtained from is low YI,
In addition, it was confirmed that the resin film had a high Young's modulus, foreign substances in the polyimide resin film were sufficiently reduced, and excellent surface smoothness.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously.

本発明のポリイミド前駆体は、例えば、フレキシブルディスプレイの透明基板、又は保護膜として利用することができる。   The polyimide precursor of this invention can be utilized as a transparent substrate of a flexible display, or a protective film, for example.

Claims (11)

下記一般式(1)及び(2)で示される構造単位を有する共重合体であるポリイミド前駆体。
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{式中、複数ある場合のRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは下記式(3)〜(5)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。}
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
The polyimide precursor which is a copolymer which has a structural unit shown by following General formula (1) and (2).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{In the formula, when there are a plurality of R 1 s each independently represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is It is at least one selected from the group consisting of partial structures represented by the following formulas (3) to (5). }
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
前記式(1)のnが0である請求項1に記載のポリイミド前駆体。   The polyimide precursor according to claim 1, wherein n in the formula (1) is 0. 前記式(2)のXが前記式(3)又は(4)で表される部分構造である請求項1または2に記載のポリイミド前駆体。 The polyimide precursor according to claim 1 or 2, wherein X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3) or (4). 前記式(2)のXが前記式(3)で表される部分構造である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体。 The polyimide precursor according to claim 1 , wherein X 1 in the formula (2) is a partial structure represented by the formula (3). 前記式(1)で示される構造単位と前記式(2)で示される構造単位とのモル比が(1):(2)=80:20〜40:60である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体。   The molar ratio of the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the formula (2) is (1) :( 2) = 80: 20 to 40:60. The polyimide precursor of any one of Claims. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体と、有機溶剤と、を含有する樹脂組成物。   The resin composition containing the polyimide precursor of any one of Claims 1-5, and an organic solvent. 下記一般式(7)及び(8)で示される構造単位を有する共重合体であるポリイミド。
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{式中、複数ある場合のRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基のいずれかを表し、nは0以上4以下、Xは下記式(3)〜(5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも1種である。}
A polyimide which is a copolymer having structural units represented by the following general formulas (7) and (8).
Figure 2018002963
Figure 2018002963
{In the formula, when there are a plurality of R 1 s each independently represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group, or a halogenated alkyl group, n is 0 or more and 4 or less, and X 1 is The following formulas (3) to (5):
Figure 2018002963
Figure 2018002963
Figure 2018002963
It is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of the partial structure represented by these. }
請求項7に記載のポリイミドを含む、樹脂膜。   A resin film comprising the polyimide according to claim 7. 請求項6に記載の樹脂組成物を支持体の表面上に塗布する工程と、
塗布した樹脂組成物を乾燥し、溶媒を除去する工程と、
前記支持体及び前記樹脂組成物を加熱してポリイミドを形成する工程と、
を含む、ポリイミドの製造方法。
Applying the resin composition according to claim 6 on the surface of the support;
Drying the applied resin composition and removing the solvent;
Heating the support and the resin composition to form a polyimide;
A method for producing polyimide, comprising:
請求項7に記載のポリイミドを含む透明基板。   A transparent substrate comprising the polyimide according to claim 7. 請求項7に記載のポリイミドを含む保護膜。   A protective film comprising the polyimide according to claim 7.
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