JP2020019937A - ポリアミドイミド樹脂 - Google Patents
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Abstract
【課題】高弾性率を有するポリアミドイミドフィルムを形成可能なポリアミドイミド樹脂を提供する。【解決手段】式(1)及び式(2)[式(1)及び式(2)中、Xはそれぞれ独立に、2価の有機基を表し、Yは4価の有機基を表し、Ra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、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、Raに含まれる水素原子はそれぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、nは0〜6の整数を表す]で表される構成単位を含み、重量平均分子量が100,000〜1,000,000である、ポリアミドイミド樹脂。【選択図】なし
Description
本発明は、画像表示装置の前面板材料等として使用されるポリアミドイミドフィルムを形成可能なポリアミドイミド樹脂及びポリアミドイミドフィルム並びに該ポリアミドイミドフィルムを備えるフレキシブル表示装置に関する。
液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置は、携帯電話やスマートウォッチといった種々の用途に広く活用されている。このような画像表示装置の前面板としてガラスが用いられてきたが、ガラスは非常に剛直であり、割れやすいため、例えばフレキシブルディスプレイ等の前面板材料としての利用は難しい。ガラスに代わる材料の一つとして、ポリアミドイミド樹脂から形成されたポリアミドイミドフィルムが検討されている(例えば特許文献1)。
一方、光学フィルム用途で使用するポリアミドイミドフィルムには高い弾性率が求められる。しかし、本発明者の検討によれば、従来のポリアミドイミドフィルムは、弾性率が十分でない場合があることがわかった。
従って、本発明の目的は、高弾性率を有するポリアミドイミドフィルムを形成可能なポリアミドイミド樹脂及びポリアミドイミドフィルム並びに該ポリアミドイミドフィルムを備えるフレキシブル表示装置を提供することにある。
従って、本発明の目的は、高弾性率を有するポリアミドイミドフィルムを形成可能なポリアミドイミド樹脂及びポリアミドイミドフィルム並びに該ポリアミドイミドフィルムを備えるフレキシブル表示装置を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリアミドイミド樹脂を構成するジカルボン酸化合物由来の構成単位として、ナフタレン骨格を有するジカルボン酸化合物由来の構成単位を含み、該ポリアミドイミド樹脂が所定範囲の重量平均分子量であると、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明には、以下の好適な態様が含まれる。
[1]式(1)及び式(2)
[式(1)及び式(2)中、Xはそれぞれ独立に、2価の有機基を表し、Yは4価の有機基を表し、Ra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、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、Raに含まれる水素原子はそれぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、nは0〜6の整数を表す]
で表される構成単位を含み、重量平均分子量が100,000〜1,000,000である、ポリアミドイミド樹脂。
[2]式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)で表される構成単位1モルに対して、0.1〜10モルである、[1]に記載のポリアミドイミド樹脂。
[3]式(2’)
[式(2’)中、X及びKはそれぞれ独立に、2価の有機基を表し、Kの少なくとも一部は、式(3)
(式(3)中、R1〜R8はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R1〜R8に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、Aは、単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−、−S−、−CO−又は−N(R9)−を表し、R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表し、mは0〜4の整数であり、*は結合手を表す)
で表される]
で表される構成単位をさらに含む、[1]又は[2]に記載のポリアミドイミド樹脂。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載のポリアミドイミド樹脂を含んでなる、ポリアミドイミドフィルム。
[5][4]に記載のポリアミドイミドフィルムを備える、フレキシブル表示装置。
[6]さらに、タッチセンサを備える、[5]に記載のフレキシブル表示装置。
[7]さらに、偏光板を備える、[5]又は[6]に記載のフレキシブル表示装置。
で表される構成単位を含み、重量平均分子量が100,000〜1,000,000である、ポリアミドイミド樹脂。
[2]式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)で表される構成単位1モルに対して、0.1〜10モルである、[1]に記載のポリアミドイミド樹脂。
[3]式(2’)
で表される]
で表される構成単位をさらに含む、[1]又は[2]に記載のポリアミドイミド樹脂。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載のポリアミドイミド樹脂を含んでなる、ポリアミドイミドフィルム。
[5][4]に記載のポリアミドイミドフィルムを備える、フレキシブル表示装置。
[6]さらに、タッチセンサを備える、[5]に記載のフレキシブル表示装置。
[7]さらに、偏光板を備える、[5]又は[6]に記載のフレキシブル表示装置。
本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、高弾性率を有する。そのため、画像表示装置の前面板材料等として好適に使用できる。
<ポリアミドイミド樹脂>
本発明のポリアミドイミド樹脂は、式(1)及び式(2)
[式(1)及び式(2)中、Xはそれぞれ独立に、2価の有機基を表し、Yは4価の有機基を表し、Ra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、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、Raに含まれる水素原子はそれぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、nは0〜6の整数を表す]
で表される構成単位を含み、重量平均分子量が100,000〜1,000,000である。本発明のポリアミドイミド樹脂は、式(2)で表される構成単位(ナフタレン骨格を有する構成単位ということもある)を含むことにより、弾性率を向上でき、得られるポリアミドイミドフィルムは高い弾性率を有することができる。また、該ポリアミドイミドフィルムは、屈曲耐性にも優れるため、高弾性率と高屈曲耐性とを両立することもできる。なお、本明細書において、ポリアミドイミド樹脂中の「構成単位」は、ポリアミドイミド樹脂を構成する繰り返し構造単位のことを示す。
本発明のポリアミドイミド樹脂は、式(1)及び式(2)
で表される構成単位を含み、重量平均分子量が100,000〜1,000,000である。本発明のポリアミドイミド樹脂は、式(2)で表される構成単位(ナフタレン骨格を有する構成単位ということもある)を含むことにより、弾性率を向上でき、得られるポリアミドイミドフィルムは高い弾性率を有することができる。また、該ポリアミドイミドフィルムは、屈曲耐性にも優れるため、高弾性率と高屈曲耐性とを両立することもできる。なお、本明細書において、ポリアミドイミド樹脂中の「構成単位」は、ポリアミドイミド樹脂を構成する繰り返し構造単位のことを示す。
式(2)において、Ra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、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表す。ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−メチル−ブチル基、3−メチルブチル基、2−エチル−プロピル基、n−ヘキシル基等が挙げられる。炭素数6〜12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。得られるポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性を向上しやすい観点から、Raはハロゲン原子又は炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましく、ハロゲン原子又は炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましくは、メチル基又はエチル基であることがさらに好ましい。ここで、Raに含まれる水素原子はそれぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。また、得られるポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性向上の観点から、nは、0〜6の整数であり、好ましくは0〜4の整数であり、より好ましくは0〜2の整数であり、さらに好ましくは0である。
式(2)において、2つのアミド基(−NHCO−)は、ナフタレン環を構成する2つのベンゼン環それぞれに1つずつ置換していてもよく、2つのベンゼン環のうち、片方のベンゼン環に両方とも置換していてもよい。すなわち、2つのアミド基のうち、一方のアミド基がナフタレン環の1〜4位に置換し、他方のアミド基がナフタレン環の5〜8位に置換していてもよく、両方のアミド基がナフタレン環の1〜4位(又は5〜8位)に置換していてもよい。
本発明の一実施態様では、式(2)において、一方のアミド基がナフタレン環の1位又は2位に置換している場合、もう一方のアミド基がナフタレン環の5〜8位に置換していてもよく、好ましくは5又は6位に置換していてもよい。ポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性を向上しやすい観点から、より好ましくは、2つのアミド基が2,6位、1,4位又は1,5位の関係で置換し、さらに好ましくは2,6位の関係で置換する。
また、本発明の一実施態様では、弾性率を向上しやすい観点から、式(2)において、一方のアミド基がナフタレン環の1位に置換し、他方のアミド基がナフタレン環の3位又は4位、好ましくは4位に置換していてもよい。
本発明の一実施態様では、式(2)において、一方のアミド基がナフタレン環の1位又は2位に置換している場合、もう一方のアミド基がナフタレン環の5〜8位に置換していてもよく、好ましくは5又は6位に置換していてもよい。ポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性を向上しやすい観点から、より好ましくは、2つのアミド基が2,6位、1,4位又は1,5位の関係で置換し、さらに好ましくは2,6位の関係で置換する。
また、本発明の一実施態様では、弾性率を向上しやすい観点から、式(2)において、一方のアミド基がナフタレン環の1位に置換し、他方のアミド基がナフタレン環の3位又は4位、好ましくは4位に置換していてもよい。
式(1)及び式(2)において、Xは、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、好ましくは炭素数4〜40の2価の有機基、より好ましくは環状構造を有する炭素数4〜40の2価の有機基を表す。環状構造としては、脂環、芳香環、ヘテロ環構造が挙げられる。前記有機基は、有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよく、その場合、炭化水素基及びフッ素置換された炭化水素基の炭素数は好ましくは1〜8である。本発明の一実施態様であるポリアミドイミド樹脂は、複数種のXを含み得、複数種のXはそれぞれ、互いに同一でよく、異なっていてもよい。Xとしては、式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)、式(17)及び式(18)で表される基;それらの式(10)〜式(18)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
式(10)〜式(18)中、*は結合手を表し、
V1、V2及びV3は、それぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−、−CO−又は−NQを表す。ここで、Qはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
1つの例は、V1及びV3が単結合、−O−又は−S−であり、かつ、V2が−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−又は−SO2−である。V1とV2との各環に対する結合位置、及び、V2とV3との各環に対する結合位置は、それぞれ、各環に対して好ましくはメタ位又はパラ位、より好ましくはパラ位である。
V1、V2及びV3は、それぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−、−CO−又は−NQを表す。ここで、Qはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表す。
1つの例は、V1及びV3が単結合、−O−又は−S−であり、かつ、V2が−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−又は−SO2−である。V1とV2との各環に対する結合位置、及び、V2とV3との各環に対する結合位置は、それぞれ、各環に対して好ましくはメタ位又はパラ位、より好ましくはパラ位である。
式(10)〜式(18)で表される基の中でも、ポリアミドイミドフィルムの表面硬度、屈曲耐性及び弾性率が高くなりやすい観点から、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)及び式(17)で表される基が好ましく、式(14)、式(15)及び式(16)で表される基がより好ましい。また、V1、V2及びV3は、ポリアミドイミドフィルムの表面硬度、弾性率及及び柔軟性が高くなりやすいから、それぞれ独立に、好ましくは単結合、−O−又は−S−、より好ましくは単結合又は−O−である。
本発明の好適な実施態様において、式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部は、式(4):
[式(4)中、R10〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R10〜R17に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、*は結合手を表す]
で表される基である。式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部が式(4)で表される基であると、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率、及び透明性等を向上しやすい。
で表される基である。式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部が式(4)で表される基であると、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率、及び透明性等を向上しやすい。
式(4)において、R10、R11、R12、R13R14、R15、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基としては、式(2)のRaにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基として例示のものが挙げられる。R10〜R17は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、ここで、R10〜R17に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、式(2)のRaにおけるハロゲン原子として例示のものが挙げられる。R10〜R17は、それぞれ独立に、ポリアミドイミドフィルムの、弾性率、屈曲耐性及び透明性等が高くなりやすい観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基、とりわけ好ましくはR10、R12、R13、R14、R15、及びR16が水素原子、R11及びR17が水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、特に好ましくはR11及びR17がメチル基又はトリフルオロメチル基である。
本発明の好適な実施態様においては、式(4)で表される基は式(4’):
で表される基であり、すなわち、複数のXの少なくとも一部は、式(4’)で表される基である。この場合、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率や透明性を向上しやすい傾向にあると同時に、フッ素元素を含有する骨格によりポリアミドイミド樹脂の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制してフィルムの加工性を容易にすることもできる。
本発明の好適な実施態様において、上記ポリアミドイミド樹脂中のXの、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(4)、特に式(4’)で表される。上記ポリアミドイミド樹脂における上記範囲内のXが式(4)、特に式(4’)で表されると、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率や透明性を向上しやすい傾向にあると同時に、フッ素元素を含有する骨格によりポリアミドイミド樹脂の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制してフィルムの加工性を容易にすることもできる。なお、好ましくは、上記ポリアミドイミド樹脂中のXの100モル%以下が式(4)、特に式(4’)で表される。上記ポリアミドイミド樹脂中のXは式(4)、特に式(4’)であってもよい。上記ポリアミドイミド樹脂中のXの式(4)で表される基の比率は、例えば1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
式(1)において、Yは、それぞれ独立に、4価の有機基を表し、好ましくは炭素数4〜40の4価の有機基を表し、より好ましくは環状構造を有する炭素数4〜40の4価の有機基を表す。環状構造としては、脂環、芳香環、ヘテロ環構造が挙げられる。前記有機基は、有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基であり、その場合、炭化水素基及びフッ素置換された炭化水素基の炭素数は好ましくは1〜8である。本発明の一実施態様であるポリアミドイミド樹脂は、複数種のYを含み得、複数種のYは、互いに同一でよく、異なっていてもよい。Yとしては、以下の式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基;それらの式(20)〜式(29)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに4価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
式(20)〜式(29)中、
*は結合手を表し、
W1は、単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−Ar−、−SO2−、−CO−、−O−Ar−O−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH2−Ar−、−Ar−C(CH3)2−Ar−又は−Ar−SO2−Ar−を表す。Arは、水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリーレン基を表し、具体例としてはフェニレン基が挙げられる。
*は結合手を表し、
W1は、単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−Ar−、−SO2−、−CO−、−O−Ar−O−、−Ar−O−Ar−、−Ar−CH2−Ar−、−Ar−C(CH3)2−Ar−又は−Ar−SO2−Ar−を表す。Arは、水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数6〜20のアリーレン基を表し、具体例としてはフェニレン基が挙げられる。
式(20)〜式(29)で表される基の中でも、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、表面硬度及び屈曲耐性等が高くなりやすい観点から、式(26)、式(28)又は式(29)で表される基が好ましく、式(26)で表される基がより好ましい。また、W1は、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、表面硬度及び屈曲耐性等が高くなりやすく、また黄色度(YI値)を抑制しやすい観点から、それぞれ独立に、好ましくは単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−、より好ましくは単結合、−O−、−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−、さらに好ましくは単結合、−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−である。
本発明の好適な実施態様において、式(1)中の複数のYの少なくとも一部は、式(5):
[式(5)中、R18〜R25は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R18〜R25に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、*は結合手を表す]
で表される基である。式(1)中の複数のYの少なくとも一部が式(5)で表される基であると、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率、透明性、屈曲性等を向上しやすい傾向にあると同時に、ポリアミドイミド樹脂の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制してフィルムの加工性を容易にすることもできる。
で表される基である。式(1)中の複数のYの少なくとも一部が式(5)で表される基であると、ポリアミドイミドフィルムは、弾性率、透明性、屈曲性等を向上しやすい傾向にあると同時に、ポリアミドイミド樹脂の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制してフィルムの加工性を容易にすることもできる。
式(5)において、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24及びR25は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基としては、式(2)のRaにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基として例示のものが挙げられる。R18〜R25は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、ここで、R18〜R25に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、式(2)のRaにおけるハロゲン原子として例示のものが挙げられる。R18〜R25は、それぞれ独立に、ポリアミドイミドフィルムの表面硬度、屈曲耐性及び透明性等が高くなりやすい観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、よりさらに好ましくはR18、R19、R20、R23、R24及びR25が水素原子、R21及びR22が水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、とりわけ好ましくはR21及びR22がメチル基又はトリフルオロメチル基である。
本発明の好適な実施態様においては、式(5)で表される基は、式(5’):
で表される基であり、すなわち、複数のYの少なくとも一部は、式(5’)で表される基である。この場合、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や透明性等を向上しやすい。
本発明の好適な実施態様において、上記ポリアミドイミド樹脂のYの、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリアミドイミド樹脂における上記範囲内のYが式(5)、特に式(5’)で表されると、該ポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは高弾性率、高透明性、及び高屈曲性を有しやすい傾向にあり、さらにフッ素元素を含有する骨格により該ポリアミドイミド樹脂の溶媒への溶解性を向上し、樹脂ワニスの粘度を低く抑制することができ、フィルムの製造が容易となる。なお、好ましくは、上記ポリアミドイミド樹脂中のYの100モル%以下が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリアミドイミド樹脂中のYは式(5)、特に式(5’)であってもよい。上記ポリアミドイミド樹脂中のYの式(5)で表される基の比率は、例えば1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好適な実施態様において、本発明のポリアミドイミド樹脂において、式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)で表される構成単位1モルに対して、0.1モル以上、より好ましくは0.5モル以上、さらに好ましくは1.0モル以上、特に好ましくは1.5モル以上であり、好ましくは10.0モル以下、より好ましくは6.0モル以下、さらに好ましくは5.0モル以下、特に好ましくは4.5モル以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。式(2)で表される構成単位の含有量が上記の下限以上であると、ポリアミドイミドフィルムは、より高い弾性率や屈曲耐性を発現しやすい。また、式(2)で表される構成単位の含有量が上記の上限以下であると、式(2)中のアミド結合間の水素結合による増粘を抑制し、ワニスの粘度を低減することができ、ポリアミドイミドフィルムの製造が容易となる。なお、ポリアミドイミド樹脂中の、式(2)で表される構成単位の含有量(比率)は、例えば1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
式(2’)において、Kは、それぞれ独立に、2価の有機基であり、好ましくは炭素数1〜8の炭化水素基又はフッ素置換された炭素数1〜8の炭化水素基で置換されていてもよい、炭素数4〜40の有機基であり、より好ましくは炭素数1〜8の炭化水素基又はフッ素置換された炭素数1〜8の炭化水素基で置換されていてもよい、環状構造を有する炭素数4〜40の2価の有機基を表す。環状構造としては、脂環、芳香環、ヘテロ環構造が挙げられる。Kの有機基として、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)及び式(28)で表される基の結合手のうち、隣接しない2つが水素原子に置き換わった基及び炭素数6以下の2価の鎖式炭化水素基が例示される。ポリアミドイミドフィルムの黄色度を抑制(YI値を低減)しやすいことから、式(20)〜式(27)で表される基が好ましく、式(22)、式(26)、式(27)がより好ましく、式(26)が特に好ましい。本発明の一実施態様において、ポリアミドイミド樹脂は、それぞれ、複数種のKを含み得、複数種のKは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
本発明の好適な実施態様において、ポリアミドイミドフィルムの表面硬度をより向上し、高弾性率と高表面硬度とを両立しやすい観点から、式(2’)中のKの少なくとも一部は、式(3)
(式(3)中、R1〜R8はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表し、R1〜R8に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、Aは、単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−、−S−、−CO−又は−N(R9)−を表し、R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表し、mは0〜4の整数であり、*は結合手を表す)
で表される]
で表される基を含む。
で表される]
で表される基を含む。
式(3)において、Aは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH(CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−、−S−、−CO−又は−N(R9)−を表し、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や表面硬度、屈曲性を向上しやすい観点から、好ましくは−O−又は−S−を表し、より好ましくは−O−を表す。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数6〜12のアリール基を表す。炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基としては、式(2)のRaにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基として上記に例示のものが挙げられる。ポリアミドイミドフィルムの表面硬度、弾性率及び屈曲耐性等を向上しやすい観点から、R1〜R8は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、さらに好ましくは水素原子を表す。ここで、R1〜R8に含まれる水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基を表す。また、Xとしては、式(1)及び式(2)のXとして上記に例示のものが挙げられる。
式(3)において、mは、0〜4の範囲の整数であり、mがこの範囲内であると、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、表面硬度及び屈曲耐性等が良好となる傾向にある。また、式(3)において、mは、好ましくは0〜3の範囲の整数、より好ましくは0〜2、さらに好ましくは0又は1であり、特に好ましくは1である。mがこの範囲内であると、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、表面硬度及び屈曲耐性等が良好となる傾向にあると同時に、原料の入手性が比較的良好である。また、Kは、式(3)で表される基を1種又は2種類以上含んでいてもよく、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や表面硬度をより向上しやすい観点から、mが1の基を含むことがより好ましい。
本発明の好適な実施態様においては、式(3)は式(3’):
で表される基であり、すなわち、複数のKの少なくとも一部は式(3’)で表される基である。この場合、ポリアミドイミドフィルムは、高表面硬度を発現できる傾向にあると同時に、高い屈曲耐性を有することもでき、黄色度も低減しやすい。
本発明のポリアミドイミド樹脂が式(3)で表される基を含む好適な実施態様において、式(3)のmが0〜4、好ましくは1〜4で表される基の含有量は、式(1)で表される構成単位、式(2)で表される構成単位、及び式(2’)で表される構成単位[以下、式(1)〜式(2’)で表される構成単位と表す場合がある]の総モル量に対して、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、さらに好ましくは7モル%以上、特に好ましくは9モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下、特に好ましくは30モル%以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。式(3)のmが0〜4、好ましくは1〜4で表される基の含有量が上記の下限以上であると、ポリアミドイミドフィルムが十分な屈曲耐性を有すると同時に、高弾性率と高表面硬度とを両立しやすい。式(3)のmが1〜4で表される基の含有量が上記の上限以下であると、式(3)由来のアミド結合間水素結合による増粘を抑制することで、樹脂ワニスの粘度を抑制することができ、ポリアミドイミドフィルムの加工を容易にすることができる。
本発明のポリアミドイミド樹脂が式(3)で表される基を含む好適な実施態様において、式(3)のmが0〜4、好ましくは1〜4で表される基の含有量は、式(2)で表される構成単位及び式(2’)で表される構成単位の総モル量に対して、好ましくは5モル%以上、より好ましくは8モル%以上、さらに好ましくは10モル%以上、特に好ましくは12モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下、特に好ましくは30モル%以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。式(3)のmが0〜4、好ましくは1〜4で表される基の含有量が上記の下限以上であると、ポリアミドイミドフィルムが十分な屈曲耐性を有すると同時に、高弾性率と高表面硬度とを両立しやすい。また、式(3)のmが0〜4、好ましくは1〜4で表される基の含有量が上記の上限以下であると、式(3)由来のアミド結合間水素結合による増粘を抑制することで、樹脂ワニスの粘度を抑制することができ、ポリアミドイミドフィルムの加工を容易にすることができる。なお、ポリアミドイミド樹脂中の、mが1〜4の場合の式(3)で表される基の含有量(比率)は、例えば1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好適な実施態様において、ポリアミドイミド樹脂中の式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)〜式(2’)で表される構成単位の総モル量に対して、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは40モル%以上、特に好ましくは50モル%以上、最も好ましくは60モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。ポリアミドイミド樹脂中の式(2)で表される構成単位が上記範囲であると、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性をより向上しやすい。
本発明の好適な実施態様において、ポリアミドイミド樹脂中の式(2)で表される構成単位の含有量は、式(2)で表される構成単位及び式(2’)で表される構成単位の総モル量に対して、好ましくは40モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上であり、好ましくは95モル%以下、より好ましくは90モル%以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。ポリアミドイミド樹脂中の式(2)で表される構成単位が上記範囲であると、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や屈曲耐性をより向上しやすい。なお、ポリアミドイミド樹脂中の式(2)で表される構成単位の含有量(比率)は、例えば1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
式(30)において、Y1は、それぞれ独立に、4価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Y1としては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基、それらの式(20)〜式(29)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基、並びに4価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。本発明の一実施態様であるポリアミドイミド樹脂は、複数種のY1を含み得、複数種のY1は、互いに同一でよく、異なっていてもよい。
式(31)において、Y2は3価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Y2としては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基の結合手のいずれか1つが水素原子に置き換わった基、及び3価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。本発明の一実施態様であるポリアミドイミド樹脂は、複数種のY2を含み得、複数種のY2は、互いに同一でよく、異なっていてもよい。
式(30)及び式(31)において、X1及びX2は、それぞれ独立に、2価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。X1及びX2としては、式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)、式(17)、及び式(18)で表される基;それらの式(10)〜式(18)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
本発明の一実施態様において、ポリアミドイミド樹脂は、式(1)及び式(2)で表される構成単位に加え、必要に応じて、式(2’)で表される構成単位、式(30)で表される構成単位及び式(31)で表される構成単位から選択される少なくとも1種の構成単位を含む。ポリアミドイミドフィルムの弾性率、表面硬度及び屈曲耐性等を向上しやすい観点から、上記ポリアミドイミド樹脂において、式(1)、式(2)、式(2’)、式(30)及び式(31)で表される構成単位の合計の含有量は、ポリアミドイミド樹脂を構成する全構成単位の総モル量に基づいて、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは99モル%以上であり、通常100%以下である。なお、式(1)、式(2)、式(2’)、式(30)及び式(31)で表される構成単位の含有量(比率)は、例えば、1H−NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
ポリアミドイミド樹脂の重量平均分子量(Mw)は、標準ポリスチレン換算で、好ましくは100,000以上、より好ましくは150,000以上、さらに好ましくは200,000以上、特に好ましくは250,000以上、とりわけ300,000以上であり、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは800,000以下、さらに好ましくは700,000以下、特に好ましくは500,000以下であり、これらの上限と下限とを任意に組合せてよい。ポリアミドイミド樹脂の重量平均分子量が上記の下限以上であると、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、及び屈曲耐性等の特性が向上しやすく、また上記の上限以下であると、樹脂ワニスのゲルを抑制しやすく、得られるポリアミドイミド樹脂の光学特性や外観が良好となりやすい。なお、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定でき、例えば実施例に記載の方法により測定できる。
<ポリアミドイミド樹脂の製造方法>
本発明のポリアミドイミド樹脂は、テトラカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造することができ、例えば式(1)及び式(2)で表される構成単位を含むポリアミドイミド樹脂は、式(6)で表されるジアミン化合物と式(7)で表されるテトラカルボン酸化合物とを反応させてポリアミック酸を生成する工程、該ポリアミック酸と式(8)で表されるジカルボン酸化合物とを反応させてポリアミドイミド前駆体を生成する工程、該ポリアミドイミド前駆体をイミド化する工程を含む方法により製造できる。
本発明のポリアミドイミド樹脂は、テトラカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造することができ、例えば式(1)及び式(2)で表される構成単位を含むポリアミドイミド樹脂は、式(6)で表されるジアミン化合物と式(7)で表されるテトラカルボン酸化合物とを反応させてポリアミック酸を生成する工程、該ポリアミック酸と式(8)で表されるジカルボン酸化合物とを反応させてポリアミドイミド前駆体を生成する工程、該ポリアミドイミド前駆体をイミド化する工程を含む方法により製造できる。
上記製造方法において、ジカルボン酸化合物として、さらに式(9)で表されるジカルボン酸化合物を使用すると、式(1)、式(2)及び式(2’)で表される構成単位を含むポリアミドイミド樹脂を製造できる。
[式(9)中、Kは式(2’)におけるKに対応し、Rd及びReはそれぞれ独立に、−OH、−OMe、−OEt、−OPr、−OBu又は−Clである]
具体的には、ジアミン化合物としては、例えば、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン及びこれらの混合物が挙げられる。なお、本実施形態において「芳香族ジアミン」とは、アミノ基が芳香環に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基又はその他の置換基を含んでいてもよい。この芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフルオレン環等が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環である。また「脂肪族ジアミン」とは、アミノ基が脂肪族基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に芳香環やその他の置換基を含んでいてもよい。ジアミン化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
脂肪族ジアミンの具体例としては、ヘキサメチレンジアミン等の非環式脂肪族ジアミン;1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ノルボルナンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン等の環式脂肪族ジアミン等が挙げられる。これらは単独で又は二種以上を組合せて使用できる。
芳香族ジアミンの具体例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン等の、芳香環を1つ有する芳香族ジアミン;4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMBと表記することもある)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレン等の、芳香環を2つ以上有する芳香族ジアミンが挙げられる。これらは単独で又は二種以上を組合せて使用できる。
芳香族ジアミンとしては、好ましくは4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリン、が挙げられ、より好ましくは4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリンが挙げられる。これらは単独又は二種以上を組合せて使用できる。
上記ジアミン化合物の中でも、ポリアミドイミドフィルムの弾性率や光学特性を向上しやすい観点から、ビフェニル構造を有する芳香族ジアミンからなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。2,2’−ジメチルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル及び4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリンからなる群から選ばれる1種以上を用いることがより好ましく、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンを用いることがさらに好ましい。
テトラカルボン酸化合物は、テトラカルボン酸又はテトラカルボン酸誘導体を示す。テトラカルボン酸誘導体は、テトラカルボン酸の無水物、好ましくは二無水物、酸クロリド等が挙げられる。テトラカルボン酸化合物としては、例えば芳香族テトラカルボン酸及びその無水物、好ましくはその二無水物等の芳香族テトラカルボン酸化合物;脂肪族テトラカルボン酸及びその無水物、好ましくはその二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸化合物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物及び縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDAと表記することもある)、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDAと表記することもある)、1,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物及び4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。また、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物が挙げられ、縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
これらの中でも、好ましくは4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、1,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物及び4,4’−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられ、より好ましくは4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物及び4,4’−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。これらは単独又は二種以上を組合せて使用できる。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、環式又は非環式の脂肪族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物とは、脂環式炭化水素構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、その具体例としては、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等のシクロアルカンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物及びこれらの位置異性体が挙げられる。これらは単独又は二種以上を組合せて使用できる。非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、及び1,2,3,4−ペンタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独又は二種以上を組合せて使用できる。また、環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物を組合せて用いてもよい。
テトラカルボン酸化合物の中でも、ポリアミドイミドフィルムの弾性率、屈曲耐性、表面硬度及び光学特性等を向上しやすい観点から、前記脂環式テトラカルボン酸二無水物又は非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物が好ましい。具体例としては、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物及びこれらの混合物が好ましく、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及び4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物及びこれらの混合物がより好ましく、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物がさらに好ましい。
ジカルボン酸化合物は、ジカルボン酸又はジカルボン酸誘導体を示し、ジカルボン酸誘導体としては、例えば該ジカルボン酸の酸クロリドやエステル体などが挙げられる。ジカルボン酸化合物は単独又は二種以上組合せて使用できる。
ジカルボン酸化合物の具体例としては、例えば4,4’−オキシビス安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,3’−ビフェニルジカルボン酸、2つの安息香酸が単結合、−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−SO2−もしくはフェニレン基で連結された化合物等の芳香族ジカルボン酸及びそれらの誘導体(例えば酸クロリド、酸無水物);炭素数8以下である鎖式炭化水素のジカルボン酸化合物等の脂肪族ジカルボン酸及びそれらの誘導体(例えば酸クロリド、エステル体)などが挙げられる。これらのジカルボン酸化合物は単独又は二種以上を組合せて使用できる。これらの中でも、ポリアミドイミドフィルムの良好な弾性率及び屈曲耐性が得られやすい観点から、テレフタル酸又はその誘導体、2,6−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体、1,5−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体、1,4−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体等のナフタレンジカルボン酸又はその誘導体、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOCと称する)が好ましい。また、ポリアミドイミドフィルムの表面硬度をさらに向上しやすい観点から、ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体と、4,4’−オキシビス安息香酸又はその誘導体とを併用することが好ましく、特に、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC)と4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBCと称する)とを併用することがより好ましい。
ポリアミドイミド樹脂の製造において、ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物及びジカルボン酸化合物の使用量は、所望とするポリアミドイミド樹脂の各構成単位の比率に応じて適宜選択できる。
ポリアミドイミド樹脂の製造において、ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物及びジカルボン酸化合物の反応温度は、特に限定されないが、例えば50〜350℃である。反応時間も特に限定されないが、例えば30分〜24時間程度である。必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において反応を行ってよい。好ましい態様では、反応は、常圧及び/又は不活性ガス雰囲気下、撹拌しながら行う。また、反応は、反応に不活性な溶媒中で行うことが好ましい。溶媒としては、反応に影響を与えない限り特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、2−ブトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;テトラヒドロフラン及びジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;クロロホルム及びクロロベンゼン等の塩素含有溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド系溶媒;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;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;及びそれらの組合せ(混合溶媒)などが挙げられる。これらの中でも、溶解性の観点から、アミド系溶媒を好適に使用できる。
ポリアミドイミド樹脂の製造におけるイミド化工程では、イミド化触媒の存在下で、イミド化することができる。イミド化触媒としては、例えばトリプロピルアミン、ジブチルプロピルアミン、エチルジブチルアミン等の脂肪族アミン;N−エチルピペリジン、N−プロピルピペリジン、N−ブチルピロリジン、N−ブチルピペリジン、及びN−プロピルヘキサヒドロアゼピン等の脂環式アミン(単環式);アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、アザビシクロ[3.2.1]オクタン、アザビシクロ[2.2.2]オクタン、及びアザビシクロ[3.2.2]ノナン等の脂環式アミン(多環式);並びにピリジン、2−メチルピリジン(2−ピコリン)、3−メチルピリジン(3−ピコリン)、4−メチルピリジン(4−ピコリン)、2−エチルピリジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、2,4,6−トリメチルピリジン、3,4−シクロペンテノピリジン、5,6,7,8−テトラヒドロイソキノリン、及びイソキノリン等の芳香族アミンが挙げられる。また、イミド化反応を促進しやすい観点から、イミド化触媒とともに、酸無水物を用いることが好ましい。酸無水物は、イミド化反応に用いられる慣用の酸無水物等が挙げられ、その具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族酸無水物、フタル酸等の芳香族酸無水物などが挙げられる。
イミド化して得られたポリアミドイミド樹脂は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組合せた分離手段により単離(分離精製)してもよく、好ましい態様では、ポリアミドイミド樹脂を含む反応液に、多量のメタノール等のアルコールを加え、ポリアミドイミド樹脂を析出させ、濃縮、濾過、乾燥等を行うことにより単離することができる。
<ポリアミドイミドフィルム>
本発明は、ポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムを包含する。該ポリアミドイミドは高弾性率を有する。さらに、好ましい一態様において、ポリアミドイミドフィルムは、屈曲耐性及び表面硬度にも優れる。ポリアミドイミドフィルム中のポリアミドイミド樹脂の含有量は、良好な弾性率、屈曲耐性及び表面硬度等を発現しやすい観点から、ポリアミドイミドフィルムの質量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上、とりわけ95質量%以上である。ポリアミドイミド樹脂の含有量の上限は100質量%以下である。
本発明は、ポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムを包含する。該ポリアミドイミドは高弾性率を有する。さらに、好ましい一態様において、ポリアミドイミドフィルムは、屈曲耐性及び表面硬度にも優れる。ポリアミドイミドフィルム中のポリアミドイミド樹脂の含有量は、良好な弾性率、屈曲耐性及び表面硬度等を発現しやすい観点から、ポリアミドイミドフィルムの質量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上、とりわけ95質量%以上である。ポリアミドイミド樹脂の含有量の上限は100質量%以下である。
ポリアミドイミドフィルムは、無機粒子等の無機材料をさらに含んでいてもよい。無機材料として、例えば、チタニア粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、シリカ粒子等の無機粒子、及びオルトケイ酸テトラエチル等の4級アルコキシシラン等のケイ素化合物等が挙げられる。ポリアミドイミドフィルムを製造するためのポリアミドイミドワニスの安定性の観点から、無機材料は無機粒子、特にシリカ粒子であることが好ましい。無機粒子同士は、シロキサン結合を有する分子により結合されていてもよい。
無機粒子の平均一次粒子径は、ポリアミドイミドフィルムの透明性、機械物性、及び無機粒子の凝集抑制の観点から、例えば1〜100nmであり、好ましくは5〜80nmであり、より好ましくは7〜50nmであり、特に好ましくは10〜30nmである。平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡による定方向径の10点平均値を測定することにより決定することができる。
ポリアミドイミドフィルムの無機材料の含有量は、ポリアミドイミドフィルムの全質量を基準として、好ましくは0〜90質量%、より好ましくは0.01〜60質量%、さらに好ましくは5〜40質量%である。無機材料の含有率が上記範囲内であると、ポリアミドイミドフィルムの透明性及び機械物性を両立させやすい傾向がある。
ポリアミドイミドフィルムは、紫外線吸収剤をさらに含んでいてもよい。紫外線吸収剤は、樹脂材料の分野で紫外線吸収剤として通常用いられているものから、適宜選択することができる。紫外線吸収剤は、400nm以下の波長の光を吸収する化合物を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。紫外線吸収剤は単独又は二種以上組合せて使用できる。ポリアミドイミドフィルムが紫外線吸収剤を含有することにより、ポリアミドイミド樹脂の劣化が抑制されるため、ポリアミドイミドフィルムを画像表示装置等に適用した場合に視認性を高めることができる。本明細書において、「系化合物」とは、当該「系化合物」が付される化合物の誘導体を指す。例えば、「ベンゾフェノン系化合物」とは、母体骨格としてのベンゾフェノンと、ベンゾフェノンに結合している置換基とを有する化合物を指す。
ポリアミドイミドフィルムが紫外線吸収剤を含有する場合、紫外線吸収剤の含有量は、ポリアミドイミドフィルムの質量に対して、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは6質量%以下である。好適な含有量は用いる紫外線吸収剤により異なるが、400nmの光線透過率が20〜60%程度になるように紫外線吸収剤の含有量を調節すると、ポリアミドイミドフィルムの耐光性が高められるとともに、透明性の高いポリアミドイミドフィルムを得ることができる。
ポリアミドイミドフィルムは、無機材料、紫外線吸収剤以外の他の添加剤をさらに含有していてもよい。他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、離型剤、安定剤、ブルーイング剤、難燃剤、pH調整剤、シリカ分散剤、滑剤、増粘剤、及びレベリング剤等が挙げられる。他の添加剤を含有する場合、その含有量は、ポリアミドイミドフィルムの質量に対して、好ましくは0.005〜20質量%、より好ましくは0.01〜15質量%、さらに好ましくは0.1〜10質量%程度である。
ポリアミドイミドフィルムの厚さは、用途に応じて適宜選択でき、好ましくは25μm以上、より好ましくは30μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、さらに好ましくは60μm以下であり、これらの上限と下限の任意の組合せであってよい。ポリアミドイミドフィルムの厚さは、例えばマイクロメーターを用いて測定できる。
ポリアミドイミドフィルムの弾性率は、好ましくは5.0GPa以上、より好ましくは5.2GPa以上、さらに好ましくは5.5GPa以上である。弾性率の上限は10GPa以下、より好ましくは8GPa以下である。弾性率は、例えば引張試験機や精密万能試験機等を用いて測定でき、例えば実施例に記載の方法により測定できる。
ポリアミドイミドフィルムの表面硬度は、例えば鉛筆硬度で評価することができる。該ポリアミドイミドフィルムの鉛筆硬度は、通常6B以上、好ましくはB以上、より好ましくはHB以上、さらに好ましくはF以上、特に好ましくはH以上である。鉛筆硬度が上記範囲であると、フィルム表面の傷付きを有効に防止し得る。表面硬度は、JIS K 5600−5−4:1999に準拠して測定でき、例えば実施例に記載の方法により測定できる。
本発明の好ましい一態様において、本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、透明性が高く、優れた光学特性も有する。そのため、該ポリアミドイミドフィルムは光学フィルムとして利用でき、液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置の部材、特にフレキシブルディスプレイの前面板(ウィンドウフィルム)に好適に使用できる。前面板は、フレキシブルディスプレイ内の画像表示素子を保護する機能を有する。より詳細には、画像表示装置としては、テレビ、スマートフォン、携帯電話、カーナビゲーション、タブレットPC、携帯ゲーム機、電子ペーパー、インジケーター、掲示板、時計、及びスマートウォッチ等のウェアラブルデバイス等が挙げられる。フレキシブルディスプレイとしては、フレキシブル特性を有する画像表示装置、例えばテレビ、スマートフォン、携帯電話、カーナビゲーション、タブレットPC、携帯ゲーム機、電子ペーパー、インジケーター、掲示板、時計、及びウェアラブルデバイス等が挙げられる。
ポリアミドイミドフィルムのヘーズは、好ましくは3.0%以下、より好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下である。ポリアミドイミドフィルムのヘーズが上記の上限以下であると透明性が良好となり、例えば画像表示装置の前面板に使用した場合に、高い視認性に寄与することができる。またヘ−ズの下限は通常0.01%以上である。なお、ヘーズは、例えばヘーズコンピュータにより測定できる。
ポリアミドイミドフィルムの黄色度は、好ましくは8以下、より好ましくは5以下、さらに好ましくは3以下、特にさら好ましくは2以下である。ポリアミドイミドフィルムの黄色度が上記の上限以下であると透明性が良好となり、例えば画像表示装置の前面板に使用した場合に、高い視認性に寄与することができる。また黄色度は通常−5以上であり、好ましくは−2以上である。なお、黄色度(YI値)は紫外可視近赤外分光光度計を用いて300〜800nmの光に対する透過率測定を行い、3刺激値(X、Y、Z)を求め、YI=100×(1.2769X−1.0592Z)/Yの式に基づいて算出できる。
ポリアミドイミドフィルムにおいて、厚さ50μmにおける全光線透過率は、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは89%以上、特に好ましくは90%以上である。全光線透過率が上記の下限以上であると透明性が良好となり、例えば画像表示装置の前面板に使用した場合に、高い視認性に寄与することができる。また全光線透過率の上限は通常100%以下である。なお、全光線透過率は、例えば、JIS K 7105:1981に準拠してヘーズコンピュータを用いて測定できる。
<ポリアミドイミドフィルムの製造方法>
本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、特に限定されないが、例えば以下の工程:
(a)前記ポリアミドイミド樹脂を含む液(ポリアミドイミドワニスと称する場合がある)を調製する工程(ワニス調製工程)、
(b)ポリアミドイミドワニスを基材に塗布して塗膜を形成する工程(塗布工程)、及び
(c)塗布された液(塗膜)を乾燥させて、ポリアミドイミドフィルムを形成する工程(フィルム形成工程)
を含む方法によって製造することができる。
本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、特に限定されないが、例えば以下の工程:
(a)前記ポリアミドイミド樹脂を含む液(ポリアミドイミドワニスと称する場合がある)を調製する工程(ワニス調製工程)、
(b)ポリアミドイミドワニスを基材に塗布して塗膜を形成する工程(塗布工程)、及び
(c)塗布された液(塗膜)を乾燥させて、ポリアミドイミドフィルムを形成する工程(フィルム形成工程)
を含む方法によって製造することができる。
ワニス調製工程において、前記ポリアミドイミド樹脂を溶媒に溶解し、必要に応じて前記添加剤等を添加して撹拌混合することによりポリアミドイミドワニスを調製する。
ワニスの調製に用いられる溶媒は、ポリアミドイミド樹脂を溶解可能であれば特に限定されない。かかる溶媒としては、例えば、<ポリアミドイミド樹脂>の項に例示の溶媒が挙げられる。これらの溶媒の中でも、アミド系溶媒又はラクトン系溶媒を好適に使用できる。これらの溶媒は単独又は二種以上組合せて使用できる。ポリアミドイミドワニスの固形分濃度は、好ましくは1〜25質量%、より好ましくは5〜15質量%である。
塗布工程において、公知の塗布方法により、基材上にポリアミドイミドワニスを塗布して塗膜を形成する。公知の塗布方法としては、例えばワイヤーバーコーティング法、リバースコーティング、グラビアコーティング等のロールコーティング法、ダイコート法、カンマコート法、リップコート法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法、流涎成形法等が挙げられる。
フィルム形成工程において、塗膜を乾燥し、基材から剥離することによって、ポリアミドイミドフィルムを形成することができる。剥離後にさらにポリアミドイミドフィルムを乾燥する工程を設けてもよい。塗膜の乾燥は、通常50〜350℃の温度にて行うことができる。該乾燥は、必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において行ってよい。
基材の例としては、SUS等の金属ベルト、及び、PETフィルム、PENフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、他のポリアミドイミドフィルム等の樹脂フィルムが挙げられ、耐熱性に優れる観点から、好ましくはPETフィルム、PENフィルム等が挙げられ、さらにポリアミドイミドフィルムとの成膜時密着性、易剥離性、及びコストの観点から、より好ましくはPETフィルムが挙げられる。
<積層体>
本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、単層であっても、積層体であってもよく、ポリアミドイミドフィルムをそのまま使用してもよいし、さらに他のフィルムや層との積層体として使用してもよい。本発明では、ポリアミドイミドフィルムが積層体である場合、ポリアミドイミドフィルムの片面又は両面に積層された全ての層を含めてポリアミドイミドフィルムと称される。なお、便宜上、積層体形態のポリアミドイミドフィルムを積層体ということもある。
本発明のポリアミドイミド樹脂を含んでなるポリアミドイミドフィルムは、単層であっても、積層体であってもよく、ポリアミドイミドフィルムをそのまま使用してもよいし、さらに他のフィルムや層との積層体として使用してもよい。本発明では、ポリアミドイミドフィルムが積層体である場合、ポリアミドイミドフィルムの片面又は両面に積層された全ての層を含めてポリアミドイミドフィルムと称される。なお、便宜上、積層体形態のポリアミドイミドフィルムを積層体ということもある。
本発明のポリアミドイミドフィルムが積層体である場合、ポリアミドイミドフィルムの少なくとも一方の面に1以上の機能層を有していてもよい。機能層としては、例えば紫外線吸収層、ハードコート層、プライマー層、ガスバリア層、粘着層、色相調整層、屈折率調整層などが挙げられる。機能層は単独又は二種以上組合せて使用できる。
本発明のポリアミドイミドフィルムは、以下に示す保護フィルム等との積層体とすることができる。すなわち、本発明のポリアミドイミドフィルムは、少なくとも一方の面に保護フィルム等を含んでもよい。ポリアミドイミドフィルムの片面又は両面に機能層を有する場合は、機能層の表面に保護フィルムを有していてもよい。
保護フィルムは、ポリアミドイミドフィルムの支持体である基材のない面に貼合される。積層体のロール状に巻き取る際に、ブロッキング等の巻き取り性に問題がある場合は、上記に追加して、支持体のポリアミドイミドフィルムとは反対側の面に保護フィルムを貼合してもよい。ポリアミドイミドフィルムに貼合される保護フィルムは、ポリアミドイミドフィルムの表面を一時的に保護するためのフィルムであり、ポリアミドイミドフィルムの表面を保護できる剥離可能なフィルムである限り特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム;ポリエチレン、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィン系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム等が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム及びアクリル系樹脂フィルムからなる群から選択されることが好ましい。積層体(ポリアミドイミドフィルム)の両面に保護フィルムを含む場合、各面の保護フィルムは互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、通常、10〜100μm、好ましくは10〜80μm、より好ましくは10〜50μmである。積層体(ポリアミドイミドフィルム)の両面に保護フィルムを含む場合、各面の保護フィルムの厚さは同じであってもよく、異なっていてもよい。
(積層体フィルムロール)
本明細書において、上記積層体(例えば支持体、ポリアミドイミドフィルム及び必要に応じて保護フィルム)が巻芯にロール状に巻回されたものを積層体フィルムロールとよぶ。積層体フィルムロールは、連続的に製造において、スペースその他の制約から一旦フィルムロールの形で保管することが多く、積層体フィルムロールもその一つである。積層体フィルムロールの形態では、積層体がより強く巻き締められているので、支持体上の白濁原因物質がポリアミドイミドフィルム上に転写されやすくなる。しかし、本発明の所定の対水接触角を有する支持体を用いると、支持体からの白濁物質がポリアミドイミドフィルムに転写されにくく、それが積層体フィルムロールで巻き締められても、白濁が生じにくい。
本明細書において、上記積層体(例えば支持体、ポリアミドイミドフィルム及び必要に応じて保護フィルム)が巻芯にロール状に巻回されたものを積層体フィルムロールとよぶ。積層体フィルムロールは、連続的に製造において、スペースその他の制約から一旦フィルムロールの形で保管することが多く、積層体フィルムロールもその一つである。積層体フィルムロールの形態では、積層体がより強く巻き締められているので、支持体上の白濁原因物質がポリアミドイミドフィルム上に転写されやすくなる。しかし、本発明の所定の対水接触角を有する支持体を用いると、支持体からの白濁物質がポリアミドイミドフィルムに転写されにくく、それが積層体フィルムロールで巻き締められても、白濁が生じにくい。
積層体フィルムロールの巻芯を構成する材料としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂等の合成樹脂;アルミニウム等の金属;繊維強化プラスチック(FRP:ガラス繊維等の繊維をプラスチックに含有させて強度を向上させた複合材料)等が挙げられる。巻芯は円筒状又は円柱状等の形状をなし、その直径は、例えば80〜170mmである。また、フィルムロールの巻き取り後の直径は、特に限定されるものではないが、通常200〜800mmである。
<フレキシブル表示装置>
本発明は、前記ポリアミドイミドフィルムを備える、フレキシブル表示装置を包含する。該フレキシブル表示装置(光学積層体)は、前記ポリアミドイミドフィルムの一方の面に、偏光板及びタッチセンサからなる群から選択される一つの層をさらに含むことができる。すなわち、本発明のフレキシブル表示装置は、さらにタッチセンサ及び/又は偏光板を備えることができる。上記の通り、フレキシブル表示装置において、本発明のポリアミドイミドフィルムは前面板(ウィンドウフィルム)として用いられる。従って、本発明のポリアミドイミドフィルムをウィンドウフィルムと称することがある。ウィンドウフィルムは、ウィンドウハードコート層を備えていてもよい。また、前記ウィンドウフィルムは必要に応じて、粘接着層を間において偏光板又はタッチセンサを具備することができる。
本発明は、前記ポリアミドイミドフィルムを備える、フレキシブル表示装置を包含する。該フレキシブル表示装置(光学積層体)は、前記ポリアミドイミドフィルムの一方の面に、偏光板及びタッチセンサからなる群から選択される一つの層をさらに含むことができる。すなわち、本発明のフレキシブル表示装置は、さらにタッチセンサ及び/又は偏光板を備えることができる。上記の通り、フレキシブル表示装置において、本発明のポリアミドイミドフィルムは前面板(ウィンドウフィルム)として用いられる。従って、本発明のポリアミドイミドフィルムをウィンドウフィルムと称することがある。ウィンドウフィルムは、ウィンドウハードコート層を備えていてもよい。また、前記ウィンドウフィルムは必要に応じて、粘接着層を間において偏光板又はタッチセンサを具備することができる。
前記ウィンドウフィルム又は前記偏光板の少なくとも一面に、枠を取り囲んで印刷された有色の遮光パターンを具備することができ、前記遮光パターンは単層又は複層の形態であってもよい。また、前記ウィンドウフィルムの一面には直接又は粘接着層を間において偏光板を接合することもできる。例えば、前記偏光板は前記非表示領域又はベゼル部にかけて連続的に延長することができ、ポリビニルアルコール系偏光子及び前記ポリビニルアルコール系偏光子の少なくとも一面に貼り付けられた保護フィルムを含む通常の偏光板であってもよい。
本発明の一態様としては、前記ウィンドウフィルムの一面に偏光板及びタッチセンサが一体化された構造で、偏光板及びタッチセンサの配置順序は限定されず、ウィンドウフィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置することもでき、ウィンドウフィルム、タッチセンサ、偏光板及び表示パネルの順に配置することもできる。ウィンドウフィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置した場合は、画像表示装置を視認側から見た際にタッチセンサが偏光板の下側に存在するので、タッチセンサのパターンが視認されにくい長所がある。このような場合、タッチセンサの基板は正面位相差が±2.5nm以下であることが好ましい。そのような素材としては無延伸フィルムとして、例えば、トリアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン、シクロオレフィン共重合体、ポリノルボルネン共重合体などの素材からなる群から選択された1種以上の素材のフィルムであってもよい。一方、タッチセンサの基板なしにパターンのみウィンドウフィルム及び偏光板に転写した構造を有することができる。
前記偏光板及びタッチセンサは、透明粘着剤層又は透明接着剤層によってウィンドウフィルムと表示パネルの間に配置することができるが、透明粘着剤層が好適である。ウィンドウフィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置された場合は、ウィンドウフィルムと偏光板の間、タッチセンサと表示パネルの間に透明粘着層が位置することができる。ウィンドウフィルム、タッチセンサ、偏光板及び表示パネルの順に配置された場合は、ウィンドウフィルムとタッチセンサの間、タッチセンサと偏光板の間、偏光板と表示パネルの間に透明粘着剤層が位置することができる。
前記透明粘着層の厚さは特に限定されず、例えば、1〜100μmであってもよい。本発明による透明粘着層において、下部粘着層の厚さが上部粘着層の厚さ以上であり、−20〜80℃で粘弾性が0.2MPa以下であることが好ましい。その場合、タッチセンサと表示パネル間の干渉によって発生するノイズを低減することができ、屈曲時の界面応力を緩和して上下部の基材の破壊を抑制することができる。粘着剤の凝集破壊を抑制すると同時に界面応力を緩和させるという面から、より好ましくは、前記粘弾性は0.01〜0.15MPaであってもよい。
(偏光板)
前記ウィンドウフィルムに積層される偏光板は、偏光子単独又は偏光子及びその少なくとも一面に貼り付けられた保護フィルムを備えた構成であってもよい。前記偏光板の厚さは特に限定されず、例えば、100μm以下であってもよい。厚さが100μm以下であると柔軟性が低下しにくい。前記範囲内で、例えば、5〜100μmであってもよい。
前記ウィンドウフィルムに積層される偏光板は、偏光子単独又は偏光子及びその少なくとも一面に貼り付けられた保護フィルムを備えた構成であってもよい。前記偏光板の厚さは特に限定されず、例えば、100μm以下であってもよい。厚さが100μm以下であると柔軟性が低下しにくい。前記範囲内で、例えば、5〜100μmであってもよい。
前記偏光子は、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤、染色、架橋、延伸、水洗、乾燥するなどの段階を含む工程によって製造された当分野で通常使用されるフィルム型偏光子であってもよく、さらに他の一例としては、偏光コーティング層として液晶コーティング用組成物を塗布して形成することができる。前記液晶コーティング用組成物は、コーティング層形成組成物であって、重合性液晶化合物及び二色性染料を含むことができる。前記偏光コーティング層は、例えば、基材上に配向膜形成組成物を塗布し、配向性を付与して配向膜を形成し、前記配向膜上に液晶化合物及び二色性染料を含むコーティング層形成組成物を塗布して液晶コーティング層を形成することで製造することができる。このような偏光コーティング層は、ポリビニルアルコール系偏光子の両面に接着剤によって貼り付けられた保護フィルムを含む偏光板に比べて厚さを薄く形成することができる。前記偏光コーティング層の厚さは0.5〜10μm、好ましくは2〜4μmであってもよい。
(配向膜形成組成物)
前記配向膜形成組成物は、当該分野で通常使用される配向剤、光重合開始剤及び溶剤を含むことができる。前記配向剤としては、当該分野で通常使用される配向剤が特に制限なく使用することができる。例えば、ポリアクリレート系高分子、ポリアミック酸、ポリイミド系高分子又はシンナメート基を含む高分子を配向剤として使用することができ、光配向を適用する場合にはシンナメート基を含む高分子を使用することが好ましい。
前記配向膜形成組成物は、当該分野で通常使用される配向剤、光重合開始剤及び溶剤を含むことができる。前記配向剤としては、当該分野で通常使用される配向剤が特に制限なく使用することができる。例えば、ポリアクリレート系高分子、ポリアミック酸、ポリイミド系高分子又はシンナメート基を含む高分子を配向剤として使用することができ、光配向を適用する場合にはシンナメート基を含む高分子を使用することが好ましい。
前記配向膜形成組成物の塗布は、例えば、スピンコーティング法、押出成形法、ディップコーティング、フローコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティングなどを挙げることができ、好ましくはインラインコーティング方式を使用する。前記配向膜形成組成物が塗布及び必要に応じて乾燥された後には配向処理を行う。前記配向処理は、当該分野において周知の多様な方法を制限なく採用することができ、好ましくは、光配向膜化を使用することができる。光配向膜は通常、光反応性基を有する重合体又は単量体と溶剤を含む光配向膜形成用組成物を基材に塗布し、偏光(好ましくは、偏光UV)を照射することで得られる。光配向膜は照射する偏光の偏光方向を選択することで、配向規制力の方向を任意に制御できる点で、さらに好ましい。
前記光配向膜の厚さは、通常10〜10,000nm、好ましくは10〜1,000nm、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは10nm以上である。光配向膜の厚さが前記範囲にあると、配向規制力が十分に発現される。
(偏光コーティング層形成組成物)
偏光コーティング層は偏光コーティング層形成組成物を塗布して形成することができる。具体的には、偏光コーティング層形成組成物は二色性色素に加えてホスト化合物となる1以上の重合性液晶(以下、重合性液晶(B)と呼ぶ場合がある)を含む組成物(以下、組成物Bと呼ぶ場合がある)である。
偏光コーティング層は偏光コーティング層形成組成物を塗布して形成することができる。具体的には、偏光コーティング層形成組成物は二色性色素に加えてホスト化合物となる1以上の重合性液晶(以下、重合性液晶(B)と呼ぶ場合がある)を含む組成物(以下、組成物Bと呼ぶ場合がある)である。
「二色性色素」とは、分子の長軸方向における吸光度と短軸方向における吸光度が異なる性質を有する色素を意味する。このような性質を有するものであれば、二色性色素は制限がなく、染料でもよく、顔料でもよい。2種以上の染料を組合せて用いてもよく、2種以上の顔料を組合せて用いてもよく、染料と顔料を組合せて用いてもよい。
二色性色素は、300〜700nmの範囲に極大吸収波長(λMAX)を有することが好ましい。このような二色性色素としては、アクリジン色素、オキサジン色素、シアニン色素、ナフタレン色素、アゾ色素及びアントラキノン色素を挙げることができ、その中でもアゾ色素が好ましい。アゾ色素としては、モノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素及びスチルベンアゾ色素を挙げることができ、ビスアゾ色素及びトリスアゾ色素が好ましい。
重合性液晶(B)が示す液晶状態は、スメクチック相であることが好ましく、配向秩序度がより高い偏光層を製造することができるという点で、高次スメクチック相であることがより好ましい。スメクチック相を示す重合性液晶(B)を重合性スメクチック液晶化合物という。重合性液晶(B)は単独、又は組合せて使用することができる。また、2種以上の重合性液晶を組合せる場合は、少なくとも1種が重合性液晶(B)なら好ましく、2種以上が重合性液晶(B)なら、より好ましい。組合せることで、液晶−結晶相転移温度以下の温度でも一時的に液晶性を保持することができる場合がある。重合性液晶(B)は、例えば、Lub et al.Recl.Trav.Chim.Pays−Bas,115,321−328(1996)又は日本特許第4719156号などに記載の公知の方法で製造される。組成物Bにおける二色性色素の含有量は、二色性色素の種類などに応じて適切に調節できるが、重合性液晶(B)100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上50質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上20質量部以下、さらに好ましくは0.1質量部以上10質量部以下である。二色性色素の含有量が前期範囲内であると、重合性液晶(B)の配向を乱すことなく、重合させることができ、また重合性液晶(B)の配向を阻害する傾向が小さい。
組成物Bは溶剤を含むことが好ましい。一般的に、スメクチック液晶化合物は粘度が高いため、溶剤を含む組成物は塗布が容易であり、結果として偏光膜の形成をしやすくする場合が多い。溶剤としては前述の配向性ポリマー組成物に含まれる溶剤と同様のものを挙げることができ、重合性液晶(B)及び二色性色素の溶解性に応じて適切に選択することができる。溶剤の含有量は、組成物Bの総量に対して好ましくは50〜98質量%である。言い換えれば、組成物Bにおける固形分は好ましくは2〜50質量%である。
組成物Bは1種以上のレベリング剤を含有することが好ましい。レベリング剤は組成物Bの流動性を調整し、組成物Bを塗布することで得られる塗布膜をより平坦にする機能を有し、具体的には、界面活性剤を挙げることができる。組成物Bがレベリング剤を含有する場合、その含有量は重合性液晶100質量部に対して好ましくは0.05質量部以上0.05質量部以下、より好ましくは0.05質量部以上3質量部以下である。レベリング剤の含有量が前記の範囲内なら、重合性液晶を水平配向させることが容易であり、また、得られる偏光層がより平滑になる傾向がある。重合性液晶に対するレベリング剤の含有量が前記の範囲内なら、得られる偏光層にむらがあまり生じない傾向がある。
組成物Bは1種以上の重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤は重合性液晶(B)の重合反応を開始できる化合物であり、より低温条件下で重合反応を開始することができるという点で光重合開始剤が好ましい。具体的には光の作用によって活性ラジカル又は酸を発生できる光重合開始剤を挙げることができ、その中でも光の作用によってラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。重合開始剤としては、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、アルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキシド化合物、トリアジン化合物、ヨードニウム塩及びスルホニウム塩を挙げることができる。
組成物Bが重合開始剤を含有する場合、その含有量は、その組成物に含有される重合性液晶の種類及びその量に応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.5〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜8質量部である。重合開始剤の含有量がこの範囲内なら、重合性液晶(B)の配向を乱すことなく重合させることができる。組成物Bが光重合開始剤を含有する場合、前記組成物は光増減剤をさらに含有していてもよい。組成物Bが光重合開始剤及び光増減剤を含有する場合、その組成物に含有される重合性液晶の重合反応をより促進することができる。光増減剤の使用量は光重合開始剤及び重合性液晶の種類及びその量に応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.5〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜8質量部である。
重合性液晶の重合反応をより安定的に進行させるために、組成物Bは、適量の重合禁止剤を含有してもよく、これにより、重合性液晶の重合反応の進行程度を制御しやすくなる。組成物Bが重合禁止剤を含有する場合、その含有量は、重合性液晶の種類及びその量、及び光増減剤の使用量などに応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.5〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜8質量部である。重合禁止剤の含有量がこの範囲内なら、重合性液晶の配向を乱すことなく重合させることができる。
(偏光コーティング層の作製方法)
偏光コーティング層は通常、偏光コーティング層形成組成物を配向処理が施された基材上に塗布し、得られた塗布膜中の重合性液晶を重合させることで形成される。前記偏光コーティング層形成組成物を塗布する方法は限定されない。配向処理としては先に例示したものを挙げることができる。偏光コーティング層形成組成物を塗布し、得られた塗布膜中に含まれる重合性液晶が重合しない条件で溶剤を乾燥除去することで乾燥被膜が形成される。乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及び減圧乾燥法を挙げることができる。重合性液晶が重合性スメクチック液晶化合物である場合、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物の液晶状態をネマチック相(ネマチック液晶状態)にした後、スメクチック相に転移させることが好ましい。ネマチック相を経てスメクチック相を形成させるためには、例えば、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物がネマチック相の液晶状態に相転移する温度以上に乾燥被膜を加熱し、続いて、重合性スメクチック液晶化合物がスメクチック相の液晶状態を示す温度まで冷却するという方法が採用される。続いて、乾燥被膜中の重合性液晶の液晶状態をスメクチック相にした後、スメクチック相の液晶状態を保持したまま重合性液晶を光重合させる方法について説明する。光重合において、乾燥被膜に照射する光は、前記乾燥被膜に含まれる光重合開始剤の種類、重合性液晶の種類(特に、重合性液晶が有する光重合基の種類)及びその量に応じて適切に選択でき、その具体例としては、可視光、紫外光及びレーザー光からなる群から選択される活性エネルギー線を挙げることができる。これらのうち、重合反応の進行を制御しやすいという点や光重合装置として当分野で広範囲に用いられているものを使用することができるという点で紫外光が好ましい。光重合を行うことで、重合性液晶は、スメクチック相、好ましくは高次のスメクチック相の液晶状態を保持したまま重合して偏光層が形成される。
偏光コーティング層は通常、偏光コーティング層形成組成物を配向処理が施された基材上に塗布し、得られた塗布膜中の重合性液晶を重合させることで形成される。前記偏光コーティング層形成組成物を塗布する方法は限定されない。配向処理としては先に例示したものを挙げることができる。偏光コーティング層形成組成物を塗布し、得られた塗布膜中に含まれる重合性液晶が重合しない条件で溶剤を乾燥除去することで乾燥被膜が形成される。乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及び減圧乾燥法を挙げることができる。重合性液晶が重合性スメクチック液晶化合物である場合、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物の液晶状態をネマチック相(ネマチック液晶状態)にした後、スメクチック相に転移させることが好ましい。ネマチック相を経てスメクチック相を形成させるためには、例えば、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物がネマチック相の液晶状態に相転移する温度以上に乾燥被膜を加熱し、続いて、重合性スメクチック液晶化合物がスメクチック相の液晶状態を示す温度まで冷却するという方法が採用される。続いて、乾燥被膜中の重合性液晶の液晶状態をスメクチック相にした後、スメクチック相の液晶状態を保持したまま重合性液晶を光重合させる方法について説明する。光重合において、乾燥被膜に照射する光は、前記乾燥被膜に含まれる光重合開始剤の種類、重合性液晶の種類(特に、重合性液晶が有する光重合基の種類)及びその量に応じて適切に選択でき、その具体例としては、可視光、紫外光及びレーザー光からなる群から選択される活性エネルギー線を挙げることができる。これらのうち、重合反応の進行を制御しやすいという点や光重合装置として当分野で広範囲に用いられているものを使用することができるという点で紫外光が好ましい。光重合を行うことで、重合性液晶は、スメクチック相、好ましくは高次のスメクチック相の液晶状態を保持したまま重合して偏光層が形成される。
(位相差コーティング層)
本発明の一実施形態において、偏光板は、位相差コーティング層を含むことができる。位相差コーティング層を光学特性に応じて、λ/2層、λ/4層、ポジティブC層などを総称する。位相差コーティング層は、例えば、配向処理を施した基材フィルム上に液晶化合物を含むコーティング層形成組成物を塗布して液晶コーティング層を形成した後、液晶コーティング層を、接着層を介して偏光板と貼り付けてから基材フィルムを剥離することで形成することができるが、この方法に制限されるものではない。基材フィルムとしては、保護フィルムとして例示した高分子フィルムを使用することができ、配向膜及び位相差層が形成される側の基材面には、配向膜を形成する前に表面処理を施すこともできる。前記配向膜形成組成物及びその塗布及び乾燥方法などは、偏光コーティング層で説明したものと同様であるので、重複を避けるために記載を省略する。コーティング層形成組成物の組成は、二色性染料を含んでいないことを除いては、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。また、前記コーティング層形成組成物の塗布、乾燥及び硬化方法なども、前記偏光コーティング層で説明したものと同様であるので、重複を避けるために記載を省略する。
本発明の一実施形態において、偏光板は、位相差コーティング層を含むことができる。位相差コーティング層を光学特性に応じて、λ/2層、λ/4層、ポジティブC層などを総称する。位相差コーティング層は、例えば、配向処理を施した基材フィルム上に液晶化合物を含むコーティング層形成組成物を塗布して液晶コーティング層を形成した後、液晶コーティング層を、接着層を介して偏光板と貼り付けてから基材フィルムを剥離することで形成することができるが、この方法に制限されるものではない。基材フィルムとしては、保護フィルムとして例示した高分子フィルムを使用することができ、配向膜及び位相差層が形成される側の基材面には、配向膜を形成する前に表面処理を施すこともできる。前記配向膜形成組成物及びその塗布及び乾燥方法などは、偏光コーティング層で説明したものと同様であるので、重複を避けるために記載を省略する。コーティング層形成組成物の組成は、二色性染料を含んでいないことを除いては、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。また、前記コーティング層形成組成物の塗布、乾燥及び硬化方法なども、前記偏光コーティング層で説明したものと同様であるので、重複を避けるために記載を省略する。
位相差コーティング層の厚さは、通常0.5〜10μm、好ましくは1〜4μmであってもよい。
本発明の一実施形態において、位相差コーティング層は、コーティング層の厚さ、重合性液晶化合物の配向状態などによって光学特性を調節することができる。具体的に、位相差層の厚さを調節することで、所望の面内位相差を付与する位相差層を製作することができる。面内位相差値(面内リタデーション値、Re)は、数式(1)で定義される値であり、所望のReを得るためには、Δnと厚さ(d)を調節するとよい。
Re=d×Δn(λ)…数式(1)(ここでΔn=nx−ny)
(数式(1)中、Reは面内位相差値を表し、dは厚さを表し、Δnは複屈折率を表す。重合性液晶化合物の配向によって形成される屈折率楕円体を考慮する場合、3方向の屈折率、即ち、nx、ny及びnzを次のように定義する。nxは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。nyは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して平行であり、nxの方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nzは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。位相差層がλ/4層である場合、面内位相差値Re(550)は113〜163nmの範囲、好ましくは130〜150nmの範囲である。位相差層がλ/2層である場合、Re(550)は250〜300nmの範囲、好ましくは250〜300nmの範囲である。)
Re=d×Δn(λ)…数式(1)(ここでΔn=nx−ny)
(数式(1)中、Reは面内位相差値を表し、dは厚さを表し、Δnは複屈折率を表す。重合性液晶化合物の配向によって形成される屈折率楕円体を考慮する場合、3方向の屈折率、即ち、nx、ny及びnzを次のように定義する。nxは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。nyは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して平行であり、nxの方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nzは位相差層が形成する屈折率楕円体における基材平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。位相差層がλ/4層である場合、面内位相差値Re(550)は113〜163nmの範囲、好ましくは130〜150nmの範囲である。位相差層がλ/2層である場合、Re(550)は250〜300nmの範囲、好ましくは250〜300nmの範囲である。)
また、重合性液晶化合物の配向状態に応じて、厚さ方向の位相差を発現する位相差層を製作することができる。厚さ方向の位相差を発現するということは、数式(2)で厚さ方向の位相差値Rthが負となる特性を表すことである。
Rth=[(nx+ny)/2−nz]×d…数式(2)
(数式(2)中、nx、ny、nz及びdは、前述の定義と同じである。)
ポジティブC層の面内位相差値Re(550)は通常0〜10nmの範囲、好ましくは0〜5nmの範囲であり、厚さ方向の位相差値Rthは通常−10〜−300nmの範囲、好ましくは−20〜−200nmの範囲である。本発明の偏光板は、2以上の位相差コーティング層を有していてもよく、位相差コーティング層を2層有する場合は、第1位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であり、第2位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であってもよい。また、第1位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であり、第2位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であってもよい。
Rth=[(nx+ny)/2−nz]×d…数式(2)
(数式(2)中、nx、ny、nz及びdは、前述の定義と同じである。)
ポジティブC層の面内位相差値Re(550)は通常0〜10nmの範囲、好ましくは0〜5nmの範囲であり、厚さ方向の位相差値Rthは通常−10〜−300nmの範囲、好ましくは−20〜−200nmの範囲である。本発明の偏光板は、2以上の位相差コーティング層を有していてもよく、位相差コーティング層を2層有する場合は、第1位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であり、第2位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であってもよい。また、第1位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であり、第2位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であってもよい。
(接着剤又は粘着剤)
本発明の一実施形態において、偏光コーティング層と第1位相差コーティング層、又は第1位相差コーティング層と第2位相差コーティング層は、粘着剤又は接着剤を介して貼合することができる。接着剤層を形成する接着剤としては、水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤を用いることができ、好ましくは水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤である。粘着剤層としては後述のものが使用できる。
本発明の一実施形態において、偏光コーティング層と第1位相差コーティング層、又は第1位相差コーティング層と第2位相差コーティング層は、粘着剤又は接着剤を介して貼合することができる。接着剤層を形成する接着剤としては、水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤を用いることができ、好ましくは水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤である。粘着剤層としては後述のものが使用できる。
水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤等が挙げられる。中でもポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる水系接着剤が好適に用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるポリビニルアルコール系共重合体、又はそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体等を用いることができる。水系接着剤は、アルデヒド化合物(グリオキザール等)、エポキシ化合物、メラミン系化合物、メチロール化合物、イソシアネート化合物、アミン化合物、多価金属塩等の架橋剤を 含むことができる。
水系接着剤を使用する場合は、コーティング層を貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するための乾燥工程を実施することが好ましい。
上記活性エネルギー線硬化性接着剤とは、紫外線、可視光、電子線、X線のような活性エネルギー線の照射によって硬化する硬化性化合物を含有する接着剤であり、好ましくは紫外線硬化性接着剤である。
上記硬化性化合物は、カチオン重合性の硬化性化合物やラジカル重合性の硬化性化合物であることができる。カチオン重合性の硬化性化合物としては、例えば、エポキシ系化合物(分子内に1個又は2個以上のエポキシ基を有する化合物)や、オキセタン系化合物(分子内に1個又は2個以上のオキセタン環を有する化合物)、又はこれらの組合せを挙げることができる。ラジカル重合性の硬化性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル系化合物(分子内に1個又は2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物)や、ラジカル重合性の二重結合を有するその他のビニル系化合物、又はこれらの組合せを挙げることができる。カチオン重合性の硬化性化合物とラジカル重合性の硬化性化合物とを併用してもよい。活性エネルギー線硬化性接着剤は通常、上記硬化性化合物の硬化反応を開始させるためのカチオン重合開始剤及び/又はラジカル重合開始剤をさらに含む。
コーティング層を貼合するにあたっては、接着性を高めるために、接着する面の少なくともいずれか一方の貼合面に表面活性化処理を施してもよい。表面活性化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、放電処理(グロー放電処理等)、火炎処理、オゾン処理、UVオゾン処理、電離活性線処理(紫外線処理、電子線処理等)のような乾式処理;水やアセトン等の溶媒を用いた超音波処理、ケン化処理、アンカーコート処理のような湿式処理を挙げることができる。これらの表面活性化処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上を組合せてもよい。
前記接着層の厚さは、その接着力に応じて調節することができ、好ましくは0.1〜10μm、より好ましくは1〜5μmであってもよい。本発明の一実施形態において、前記接着層が複数個使用される構成の場合、同じ材料で又は異なる材料で製造することができ、同じ厚さ又は異なる厚さを有することができる。
粘着剤層は、(メタ)アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂のような樹脂を主成分とする粘着剤組成物で構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れるポリエステル系樹脂又は(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。
本発明で使用する粘着剤樹脂としては、通常、重量平均分子量が300,000〜4,00,000の範囲であるものが用いられる。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は、好ましくは500,000〜3,000,000、より好ましくは650,000〜2,000,000である。重量平均分子量が300,000よりも大きいと、耐熱性の点で好ましく、重量平均分子量が4,000,000よりも小さいと貼り合せ性、接着力が低下する点でも好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
本発明で使用する粘着剤樹脂としては、通常、重量平均分子量が300,000〜4,00,000の範囲であるものが用いられる。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は、好ましくは500,000〜3,000,000、より好ましくは650,000〜2,000,000である。重量平均分子量が300,000よりも大きいと、耐熱性の点で好ましく、重量平均分子量が4,000,000よりも小さいと貼り合せ性、接着力が低下する点でも好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
さらに、粘着剤組成物には、架橋剤を含有することできる。架橋剤としては、有機系架橋剤や多官能性金属キレートを用いることができる。有機系架橋剤としては、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤、エポキシ系架橋剤、イミン系架橋剤などが挙げられる。多官能性金属キレートは、多価金属が有機化合物と共有結合又は配位結合しているものである。多価金属原子としては、Al、Cr、Zr、Co、Cu、Fe、Ni、V、Zn、In、Ca、Mg、Mn、Y、Ce、Sr、Ba、Mo、La、Sn、Ti等があげられる。共有結合又は配位結合する有機化合物中の原子としては酸素原子等があげられ、有機化合物としてはアルキルエステル、アルコール化合物、カルボン酸化合物、エーテル化合物、ケトン化合物等が挙げられる。
架橋剤を含有する場合、その使用量は、粘着剤樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.03〜10質量部である。なお、架橋剤が0.01質量部を超えると、粘着剤層の凝集力が不足しない傾向があり、加熱時に発泡が生じるおそれが少なく、一方、20質量部より少ないと、耐湿性が十分であり、信頼性試験等で剥がれが生じにくくなる。
添加剤として、シランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ構造を有するケイ素化合物;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有ケイ素化合物;3−クロロプロピルトリメトキシシラン;アセトアセチル基含有トリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどの(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤;3‐イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基含有シランカップリング剤などが挙げられる。シランカップリング剤は、耐久性、特に加湿環境下で剥がれを抑える効果を付与できる。シランカップリング剤の使用量は、粘着剤樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以下、より好ましくは0.01〜1質量部、さらに好ましくは0.02〜0.6質量部である。
さらに、粘着剤組成物は、その他の公知の添加剤を含有していてもよく、たとえば、粘着剤組成物に、着色剤、顔料などの粉体、染料、界面活性剤、可塑剤、粘着性付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、無機又は有機の充填剤、金属粉、粒子状、箔状物などを、使用する用途に応じて適宜添加することができる。また、制御できる範囲内で、還元剤を加えてのレドックス系を採用してもよい。
粘着剤層の厚さは、特に制限されず、例えば、1〜100μm程度、好ましくは2〜50μm、より好ましくは3〜30μmである。粘着剤層の厚さを薄くすることで、粘着剤層中の酸の全体量が低下する。それによって、酸性分が基板の配線を腐食しにくくなる。また、第2の層が有する粘着剤層は、嵌合するフレキシブルプリント基板の厚さに応じて調整することができる。
(保護層)
本発明の一実施形態において、前記偏光板は少なくとも一以上の保護層を有する形態であってもよく、偏光板をなしている偏光子の一面、又は偏光子が位相差層を有する場合は、位相差層の偏光子と反対の面に位置することができる。
本発明の一実施形態において、前記偏光板は少なくとも一以上の保護層を有する形態であってもよく、偏光板をなしている偏光子の一面、又は偏光子が位相差層を有する場合は、位相差層の偏光子と反対の面に位置することができる。
保護層としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れたフィルムなら特に制限はない。具体的に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系フィルム;ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロース系フィルム;ポリカーボネート系フィルム;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレートなどのアクリル系フィルム;ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体などのスチレン系フィルム;シクロオレフィン、シクロオレフィン共重合体、ポリノルボルネン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンプロピレン共重合体などのポリオレフィン系フィルム;塩化ビニル系フィルム;ナイロン、芳香族ポリアミドなどのポリアミド系フィルム;イミド系フィルム;スルホン系フィルム;ポリエーテルケトン系フィルム;硫化ポリフェニレン系フィルム;ビニルアルコール系フィルム;塩化ビニリデン系フィルム;ビニルブチラール系フィルム;アリレート系フィルム;ポリオキシメチレン系フィルム;ウレタン系フィルム;エポキシ系フィルム;シリコーン系フィルムなどを挙げることができる。これらの中でも特にアルカリなどによって鹸化された表面を有するセルロース系フィルムが偏光特性又は耐久性を考慮すると好ましい。また、保護層は位相差機能のような光学補償機能を兼ね備えたものであってもよい。
前記保護層は、前記偏光子又は前記位相差コーティング層と接着される面に接着力向上のための易接着処理が施されたものであってもよい。易接着処理は、接着力を向上させることができるものなら特に限定されず、例えば、プライマー処理、プラズマ処理、コロナ処理などのドライ処理;アルカリ処理(鹸化処理)などの化学処理;低圧UV処理などを挙げることができる。
(タッチセンサ)
タッチセンサは、基材、基材上に設けられた下部電極、下部電極に対向する上部電極、下部電極と上部電極とに挟持された絶縁層を有する。
タッチセンサは、基材、基材上に設けられた下部電極、下部電極に対向する上部電極、下部電極と上部電極とに挟持された絶縁層を有する。
基材は、光透過性を有する可撓性の樹脂フィルムであれば、種々のものを採用することができる。例えば、基材としては、上述の透明基材の材料として例示したフィルムを用いることができる。
下部電極は、例えば平面視で正方形状の複数の小電極を有する。複数の小電極は、マトリクス状に配列している。
また、複数の小電極は、小電極の一方の対角線方向に隣り合う小電極同士で接続され、複数の電極列を形成している。複数の電極列は、端部で相互に接続され、となり合う電極列間の電気容量を検出可能となっている。
上部電極は、例えば平面視で正方形状の複数の小電極を有する。複数の小電極は、平面視で下部電極が配置されていない位置に、相補的にマトリクス状に配列している。すなわち、上部電極と下部電極とは、平面視で隙間なく配置されている。
また、複数の小電極は、小電極の他方の対角線方向に隣り合う小電極同士で接続され、複数の電極列を形成している。複数の電極列は、端部で相互に接続され、となり合う電極列間の電気容量を検出可能となっている。
絶縁層は、下部電極と上部電極とを絶縁している。絶縁層の形成材料は、タッチセンサの絶縁層の材料として通常知られた材料を使用可能である。
なお、本実施形態においては、タッチセンサが、いわゆる投影型静電容量方式のタッチセンサであることとして説明したが、発明の効果を損なわない範囲において、膜抵抗方式など、他の方式のタッチセンサを採用することもできる。
(遮光パターン)
前記遮光パターンはウィンドウフィルム又はウィンドウフィルムが適用される表示装置のベゼル又はハウジングの少なくとも一部として提供することができる。例えば、遮光パターンによって前記表示装置の各配線が隠されて使用者に視認されないことがある。遮光パターンのカラー及び/又は材質は特に制限されることはなく、黒色、白色、金色などの多様なカラーを有する樹脂物質で形成することができる。例えば、遮光パターンはカラーを具現するための顔料を混合しているアクリル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーン(silicone)などの樹脂物質で形成することができる。前記遮光パターンの材質及び厚さはウィンドウフィルム又は表示装置の保護及びフレキシブル特性を考慮して決定することができる。また、これらの単独又は2種類以上の混合物で使用することもできる。
前記遮光パターンはウィンドウフィルム又はウィンドウフィルムが適用される表示装置のベゼル又はハウジングの少なくとも一部として提供することができる。例えば、遮光パターンによって前記表示装置の各配線が隠されて使用者に視認されないことがある。遮光パターンのカラー及び/又は材質は特に制限されることはなく、黒色、白色、金色などの多様なカラーを有する樹脂物質で形成することができる。例えば、遮光パターンはカラーを具現するための顔料を混合しているアクリル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーン(silicone)などの樹脂物質で形成することができる。前記遮光パターンの材質及び厚さはウィンドウフィルム又は表示装置の保護及びフレキシブル特性を考慮して決定することができる。また、これらの単独又は2種類以上の混合物で使用することもできる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「%」及び「部」は、特記ない限り、質量%及び質量部を意味する。まず評価方法について説明する。
<弾性率の測定>
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの弾性率を(株)島津製作所製「オートグラフAG−IS」を用いて測定した。縦横10mm幅のフィルムを作製し、チャック間距離50mm、引張速度20mm/分の条件でStress−Strain曲線を測定し、その傾きから弾性率を算出した。
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの弾性率を(株)島津製作所製「オートグラフAG−IS」を用いて測定した。縦横10mm幅のフィルムを作製し、チャック間距離50mm、引張速度20mm/分の条件でStress−Strain曲線を測定し、その傾きから弾性率を算出した。
<表面硬度の測定>
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの表面硬度として、JIS K 5600−5−4:1999に準拠して、フィルム表面の鉛筆硬度を採用した。荷重は100g、走査速度60mm/分とし、4,000ルクスの環境下で、傷の有無の評価を行い、鉛筆硬度を測定した。
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの表面硬度として、JIS K 5600−5−4:1999に準拠して、フィルム表面の鉛筆硬度を採用した。荷重は100g、走査速度60mm/分とし、4,000ルクスの環境下で、傷の有無の評価を行い、鉛筆硬度を測定した。
<屈曲耐性の測定>
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの屈曲耐性を、(株)東洋精機製作所製「MIT耐折疲労試験機(型式0530)」を用いて測定した。厚さ50μm、縦横各10mm幅のフィルムを作製し、R=1mmで135°を荷重0.75kgfで速度175cpmにて測定した際に、破断するまでの往復折り曲げ回数を評価した。
実施例及び比較例において得られたポリアミドイミドフィルムの屈曲耐性を、(株)東洋精機製作所製「MIT耐折疲労試験機(型式0530)」を用いて測定した。厚さ50μm、縦横各10mm幅のフィルムを作製し、R=1mmで135°を荷重0.75kgfで速度175cpmにて測定した際に、破断するまでの往復折り曲げ回数を評価した。
<重量平均分子量(Mw)の測定>
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定
(1)前処理方法
サンプルにDMF溶離液(10mmol/L臭化リチウム溶液)を濃度2mg/mLとなるように加え、80℃にて30分間攪拌しながら加熱し、冷却後、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(2)測定条件
カラム:東ソー(株)製TSKgel α−2500((7)7.8mm径×300mm)×1本、α−M((13)7.8mm径×300mm)×2本溶離液:DMF(10mmol/Lの臭化リチウム添加)
流量:1.0mL/分
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μL
分子量標準:標準ポリスチレン
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定
(1)前処理方法
サンプルにDMF溶離液(10mmol/L臭化リチウム溶液)を濃度2mg/mLとなるように加え、80℃にて30分間攪拌しながら加熱し、冷却後、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(2)測定条件
カラム:東ソー(株)製TSKgel α−2500((7)7.8mm径×300mm)×1本、α−M((13)7.8mm径×300mm)×2本溶離液:DMF(10mmol/Lの臭化リチウム添加)
流量:1.0mL/分
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:100μL
分子量標準:標準ポリスチレン
<厚さの測定>
実施例及び比較例で得られたポリアミドイミドフィルムの厚さは、マイクロメーター((株)ミツトヨ製「ID−C112XBS」)を用いて測定した。
実施例及び比較例で得られたポリアミドイミドフィルムの厚さは、マイクロメーター((株)ミツトヨ製「ID−C112XBS」)を用いて測定した。
<実施例1>
[ポリアミドイミド樹脂(1)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.08g(53.33mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 9.58g(21.66mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 8.18g(32.32mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.01g(32.32mmol)と無水酢酸 15.40g(150.85mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(1)を得た。ポリアミドイミド樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は380,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(1)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.08g(53.33mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 9.58g(21.66mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 8.18g(32.32mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.01g(32.32mmol)と無水酢酸 15.40g(150.85mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(1)を得た。ポリアミドイミド樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は380,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(1)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(1)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(1)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(1)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが50μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ45μmのポリアミドイミドフィルム(1)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(1)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.2GPa、屈曲耐性は12万回、鉛筆硬度は6Bであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(1)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(1)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(1)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが50μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ45μmのポリアミドイミドフィルム(1)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(1)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.2GPa、屈曲耐性は12万回、鉛筆硬度は6Bであった。
<実施例2>
[ポリアミドイミド樹脂(2)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.40g(54.33mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 7.39g(16.71mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 8.42g(33.27mmol)と4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC) 1.64g(5.56mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.61g(38.76mmol)と無水酢酸 11.90g(116.56mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(2)を得た。ポリアミドイミド樹脂(2)の重量平均分子量(Mw)は380,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(2)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.40g(54.33mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 7.39g(16.71mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 8.42g(33.27mmol)と4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC) 1.64g(5.56mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.61g(38.76mmol)と無水酢酸 11.90g(116.56mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(2)を得た。ポリアミドイミド樹脂(2)の重量平均分子量(Mw)は380,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(2)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(2)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(2)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(2)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(2)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(2)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.2GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度はHであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(2)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(2)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(2)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(2)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(2)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.2GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度はHであった。
<比較例1>
[ポリアミドイミド樹脂(3)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 14.29g(44.62mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 250.00gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 8.01g(18.11mol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、テレフタロイルジクロリド(TPC) 5.49g(27.04mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 2.52g(27.06mmol)と無水酢酸 12.88g(126、16mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(3)を得た。ポリアミドイミド樹脂(3)の重量平均分子量(Mw)は290,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(3)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 14.29g(44.62mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 250.00gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 8.01g(18.11mol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、テレフタロイルジクロリド(TPC) 5.49g(27.04mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 2.52g(27.06mmol)と無水酢酸 12.88g(126、16mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(3)を得た。ポリアミドイミド樹脂(3)の重量平均分子量(Mw)は290,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(3)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(3)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(3)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(3)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(3)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(3)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は4.8GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度は6Bであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(3)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(3)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(3)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(3)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(3)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は4.8GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度は6Bであった。
<実施例3>
[ポリアミドイミド樹脂(4)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.95g(56.03mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 5.08g(11.44mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 10.13g(40.02mmol)と4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC) 1.69g(5.72mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 4.26g(45.74mmol)と無水酢酸 8.17g(80.05mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(4)を得た。ポリアミドイミド樹脂(4)の重量平均分子量(Mw)は370,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(4)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 17.95g(56.03mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 5.08g(11.44mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 10.13g(40.02mmol)と4,4’−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(OBBC) 1.69g(5.72mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 4.26g(45.74mmol)と無水酢酸 8.17g(80.05mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(4)を得た。ポリアミドイミド樹脂(4)の重量平均分子量(Mw)は370,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(4)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(4)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(4)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(4)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(4)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(4)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.8GPa、屈曲耐性は9万回、鉛筆硬度はHであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(4)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(4)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(4)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(4)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(4)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.8GPa、屈曲耐性は9万回、鉛筆硬度はHであった。
<実施例4>
[ポリアミドイミド樹脂(5)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 18.11g(56.56mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 5.10g(11.48mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、1,4−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(14NADOC) 11.63g(45.94mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 4.28g(45.94mmol)と無水酢酸 8.21g(80.39mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(5)を得た。ポリアミドイミド樹脂(5)の重量平均分子量(Mw)は280,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(5)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 18.11g(56.56mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA) 5.10g(11.48mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、1,4−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(14NADOC) 11.63g(45.94mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 4.28g(45.94mmol)と無水酢酸 8.21g(80.39mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(5)を得た。ポリアミドイミド樹脂(5)の重量平均分子量(Mw)は280,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(5)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(5)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(5)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(5)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の膜厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、膜厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(5)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(5)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.6GPa、屈曲耐性は3万回、鉛筆硬度は6Bであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(5)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(5)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(5)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の膜厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、膜厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(5)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(5)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は5.6GPa、屈曲耐性は3万回、鉛筆硬度は6Bであった。
<実施例5>
[ポリアミドイミド樹脂(6)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 16.91g(52.80mmol)、4,4‘−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリン(6FDAM) 1.96g(5.87mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBと6FDAMをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに3,3’、4,4‘−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA) 6.97g(23.70mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 9.00g(35.55mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.31g(35.55mmol)と無水酢酸 16.94g(165.92mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(6)を得た。ポリアミドイミド樹脂(6)の重量平均分子量(Mw)は460,000であった。
[ポリアミドイミド樹脂(6)の調製]
窒素雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB) 16.91g(52.80mmol)、4,4‘−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアニリン(6FDAM) 1.96g(5.87mmol)及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc) 313.57gを加え、室温で撹拌しながらTFMBと6FDAMをDMAc中に溶解させた。次に、フラスコに3,3’、4,4‘−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA) 6.97g(23.70mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。その後、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロリド(NADOC) 9.00g(35.55mmol)をフラスコに加え、室温で1時間撹拌した。次いで、フラスコに4−ピコリン 3.31g(35.55mmol)と無水酢酸 16.94g(165.92mmol)とを加え、室温で30分間撹拌した後、オイルバスを用いて70℃に昇温し、さらに3時間撹拌し、反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入し、析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬後、メタノールで洗浄した。次に、60℃にて沈殿物の減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(6)を得た。ポリアミドイミド樹脂(6)の重量平均分子量(Mw)は460,000であった。
[ポリアミドイミドフィルム(6)の製造]
得られたポリアミドイミド樹脂(6)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(6)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(6)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(6)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(6)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は6.8GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度はHBであった。
得られたポリアミドイミド樹脂(6)に、濃度が10質量%となるようにDMAcを加え、ポリアミドイミドワニス(6)を作製した。得られたポリアミドイミドワニス(6)をポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上に自立膜の厚さが55μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工し、50℃で30分間、次いで140℃で15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、さらに200℃で60分間乾燥し、厚さ50μmのポリアミドイミドフィルム(6)を得た。上記測定方法に従ってポリアミドイミドフィルム(6)の弾性率、屈曲耐性、及び鉛筆硬度を測定したところ、弾性率は6.8GPa、屈曲耐性は7万回、鉛筆硬度はHBであった。
実施例1〜5及び比較例1で得られたポリアミドイミド樹脂の構成単位、ポリアミドイミドフィルムの厚さ及び弾性率を表1に示す。なお、構成単位中、括弧内の数字は、各構成単位の仕込み比率を示し、例えば実施例1では、NADOC単位:6FDA単位:TFMB単位=60:40:100であることを示す。
表1に示されるように、実施例1〜5で得られたポリアミドイミドフィルムは、比較例1で得られたポリアミドイミドフィルムと比べ、弾性率が高いことが確認された。特に、実施例2、3及び5で得られたポリアミドイミドフィルムは、鉛筆硬度も高く、高弾性率と高表面硬度とを両立できることがわかった。また、実施例1〜3及び5で得られたポリアミドイミドフィルムは、同時に高い屈曲性を満足することもでき、画像表示装置の部材として好適に使用できることがわかった。
Claims (7)
- 式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)で表される構成単位1モルに対して、0.1〜10モルである、請求項1に記載のポリアミドイミド樹脂。
- 式(2’)
で表される]
で表される構成単位をさらに含む、請求項1又は2に記載のポリアミドイミド樹脂。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミドイミド樹脂を含んでなる、ポリアミドイミドフィルム。
- 請求項4に記載のポリアミドイミドフィルムを備える、フレキシブル表示装置。
- さらに、タッチセンサを備える、請求項5に記載のフレキシブル表示装置。
- さらに、偏光板を備える、請求項5又は6に記載のフレキシブル表示装置。
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