JP2020531663A - 放熱特性に優れたフレキシブルディスプレイ素子基板用ポリイミドフィルム - Google Patents

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Abstract

本発明は、ジアミンであるp−PDAを酸二無水物であるs−BPDAに比べて、過量の比率で添加し、無水フタル酸(PA)を含む末端封止剤が添加された重合要素で重合されたポリイミドを提供することにより、350℃以上の温度でも耐熱性低下なしに正数のCTEを有するフレキシブルディスプレイ素子用基板を提供することができる。また、このような製造方法を通じて単純にジアミン過量の組成で製造されるポリイミドフィルムよりも高い透過度を有するポリイミドフィルムを製造することにより、ポリイミド基板上に素子を製作時に、アラインメントキーを通じるTFTデバイスをより容易に製作することができる。

Description

本願は、2018年5月14日付の大韓民国特許出願10−2018−0054983号及び2018年12月18日付の大韓民国特許出願10−2018−0164186に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、放熱特性が改善されたフレキシブルディスプレイ素子基板用ポリイミドフィルム及びその製造方法に関する。
ポリイミド(polyimide、PI)は、比較的結晶化度が低いか、ほぼ非晶質構造を有する高分子であって、合成が容易であり、薄膜フィルムを作ることができ、硬化のための架橋基が不要であるという長所だけではなく、透明性、剛直な鎖構造によって優れた耐熱性と耐化学性、優れた機械的物性、電気的特性及び寸法安定性を有している高分子材料であって、現在、自動車、航空宇宙分野、柔軟性回路基板、LCD用液晶配向膜、接着及びコーティング剤などの電気、電子材料として広く使われている。
特に、ポリイミドは、高い熱安定性、機械的物性、耐化学性、そして、電気的特性を有している高性能高分子材料であって、フレキシブルディスプレイ用基板素材として関心が増大しつつあるが、ディスプレイ用途に使用するためには、透明ではなければならず、ディスプレイ製造のための熱処理工程で基板の残留応力による不良率を低めるために、350℃以上の温度で熱膨張係数が負数であってはならない問題がある。したがって、現在、ポリイミドの基本的な特性を保持しながら、光学的特性と熱履歴変化とを最小化するための研究が多く進められている。このようなフレキシブルディスプレイを具現するに当って、耐熱性に優れたポリイミドであるBPDA(3,3',4,4'−Biphenyltetracarboxylic dianhydride)−PDA(phenylene diamine)成分のポリイミドが主に用いられる。
フレキシブルディスプレイは、自由なフォームファクタ(form factor)、軽くて薄い特性及び割れない特性のために、市場の需要が高まりつつある。フレキシブルディスプレイ素子、例えば、TFT素子は、硬化されたポリイミド基板上にバッファ層(buffer layer)、活性層(active layer)、ゲート絶縁膜(gate insulator)など多層の無機膜を成膜して製作される。
ところが、最近、OLED方式のフレキシブルディスプレイ具現に使われるポリイミド基板は、ガラス基板に比べて、残像に脆弱であるというイシューがある。残像の原因は、電流駆動方式のOLEDディスプレイでスレショルド電圧(Vth)のシフト(shift)による電流変動であると推定される。本発明者らは、残像問題を解決するために研究中にVthのシフトがTFT駆動時に発生する熱によってさらに深まるということが分かった。
ポリイミド基板のようなプラスチック基板は、ガラス基板に比べて、低い熱拡散度及び熱伝導度の特性があるので、LTPS用TFT駆動において、発生する熱をガラス基板よりも容易に放熱することができない。したがって、OLEDを長時間使用する場合、TFT素子の長時間駆動による電磁場による基板材料の電気的ストレス(electric stress)が増加し、このような電気的ストレスは、TFT素子の温度を増加させる。結局、温度が増加したTFT素子では、一定ゲート電圧(gate voltage)で電流変動が発生して、残像(image sticking)特性の低下が発生する。
したがって、プラスチック基板材料の放熱特性を改善させることにより、TFT素子から発生する熱発散(dissipation)を向上させ、素子で発生する熱によるVthシフトの変化を最小化させることができる。
本発明は、前記問題を解決するために、放熱特性、すなわち、熱伝導度及び熱拡散度が向上して、Vthのシフトを緩和させることができるポリイミドフィルムを提供することである。
また、本発明は、前記ポリイミドフィルムを製造する方法を提供することである。
また、本発明は、前記ポリイミドフィルムを基板として含むフレキシブルディスプレイ素子を提供することである。
本発明は、前述した課題を解決するために、3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)と4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)及び2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とを重合成分として含み、フタル酸無水物で末端封止されているポリイミドで製造され、結晶化度が0.5以上であるポリイミドフィルムを提供する。
一実施例によれば、前記フィルムの熱拡散度が、0.07mm/s以上であり得る。
一実施例によれば、前記フィルムの熱伝導度が、0.15W/m・K以上であり得る。
一実施例によれば、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比は、90:10〜95:5であり得る。
一実施例によれば、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比の合計と3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)のmol比は、100:98.9〜100:98.75であり得る。
一実施例によれば、前記フタル酸無水物が、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)との合計1molに対して0.02〜0.025mol比で反応するものである。
本発明は、また、重合溶媒に4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)及び3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)とを含む重合成分及び末端封止剤として無水フタル酸(PA)を添加してポリイミド前駆体を製造する段階;前記ポリイミド前駆体及び有機溶媒を含むポリイミド前駆体溶液を製造する段階;前記ポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布する段階;及び前記塗布されたポリイミド前駆体溶液を乾燥及び加熱する段階;を含むポリイミドフィルムの製造方法を提供する。
一実施例によれば、前記ポリイミド前駆体溶液の乾燥及び加熱を通じる硬化工程において、最終硬化温度が450℃以上であり得る。
本発明のさらに他の課題を解決するために、前記ポリイミドフィルムを含むフレキシブルディスプレイ素子を提供する。
本発明は、ジアミンとしてp−PDAとTFMBとを、酸二無水物としてs−BPDAを使用しながら、フタル酸無水物(PA)で末端を封止して製造され、結晶化度が0.5以上であるポリイミドを提供することにより、放熱特性が向上したフレキシブルディスプレイ素子用基板を提供することができる。また、本発明によるフィルムは、単純にジアミン過量の組成で製造されるポリイミドフィルムよりも高い結晶化度を有するポリイミドフィルムを製造することにより、素子で発生する熱によるVthシフトの変化を最小化させることができる。
フィルムの結晶性と放熱特性との関係を概略的に図示したものである。 実施例及び比較例によるフィルムの結晶性を比較したグラフである。 実施例及び比較例によるフィルムの熱伝導度を比較したグラフである。
本発明は、多様な変換を加え、さまざまな実施例を有することができるので、特定実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる、あらゆる変換、均等物または代替物を含むものと理解しなければならない。本発明を説明するに当って、関連した公知技術についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)と4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)及び2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とを重合成分として含み、フタル酸無水物で末端封止されているポリイミドで製造され、結晶化度が0.5以上であることを特徴とするフレキシブルディスプレイ素子基板用ポリイミドフィルムを提供する。
一般的に、ポリイミドを製造する過程において、ジアミンを過量で反応させて、ポリイミド前駆体溶液の粘度及び分子量の安定性を重点としてポリイミドフィルムの物性を改善しようとする努力をしたが、単純にジアミンが過量である組成では、ポリイミドフィルムの熱膨張係数が高温で負数を示すなどの熱安定性の問題が発生する。
本発明者らは、プラスチックOLED基板材料として使われるポリイミド高分子鎖のオリエンテーション(orientation)またはオーダリング(ordering)を向上させるために研究した結果、BPDA−PDA−TFMB共重合体を主成分とするポリイミドが、インプレーン(in−plain)方向の高分子鎖のオリエンテーションを向上させ、また、末端封止剤(endcapper)であるフタル酸無水物を使用すれば、アウトオフプレーン(out of plain)で高分子鎖のオーダリングを向上させうるということを見つけた(図1参照)。このような結晶性の向上は、結局、基板材料として使用するポリイミドの熱拡散度及び熱伝導度を上昇させる原因となる。
これにより、本発明は、放熱特性を向上させながらも、より改善された機械的特性を有するポリイミドを提供するために、BPDA−pPDA−TFMBの主鎖をフタル酸無水物(PA、phthalic anhydride)で末端封止(endcapping)させることにより、結晶性を0.5以上に向上させた。
ここで、'結晶性(Xcr)'は、'結晶化度'とも言い、GI−XRDを用いて、下記数式1で求めうる。
[数式1]
Figure 2020531663
前記式において、Iは、結晶性ピークの下面積であり、Iは、非結晶性ピークの下面積である。
例えば、図2のようなXRDグラフで結晶性と非結晶性ピークとを求めるために、TOPAS version 4.2 programを使用した。TOPAS programを用いて8゜<2θ<35゜の範囲で結晶性ピーク(2θ≒18.4゜、21.3゜、25.5゜、28.1゜)を取って、それぞれの面積を求めて、これより結晶化度を計算することができる。
また、本発明によるフィルムは、熱拡散度が0.07mm/s以上、または0.08mm/s以上または0.09mm/s以上であり得る。熱拡散度は、常温でLFA 467 Hyperflashを使用して測定し、熱拡散度が高いほど放熱特性に優れていると言える。
また、本発明によるフィルムは、熱伝導度が0.2W/m・K以上であり得る。熱伝導度は、下記数式2で求め、熱伝導度が高いほど放熱特性に優れていると言える。
[数式2]
熱伝導度(k)=C×ρ×α
前記数式2において、C、ρ及びαは、ポリイミドフィルムの比熱(J/g・K)、密度(g/cm)及び熱拡散度(mm/sec)を示す。
一実施例によれば、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比は、約95:5〜90:10であり、望ましくは、約95:5、さらに望ましくは、約90:10であり得る。
また、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比の合計と3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)のmol比は、約100:98.9〜100:98.75であり、望ましくは、約100:98.9、さらに望ましくは、約100:98.75であり得る。
一実施例によれば、前記フタル酸無水物が、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)との合計1molに対して0.02〜0.025、望ましくは、0.022〜0.025mol比で反応するものである。
前述したmol比の範囲でポリイミドの結晶性と放熱特性とが極大化される。
本発明は、また、重合溶媒に4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)及び3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)とを含む重合成分及び末端封止剤として無水フタル酸(PA)を添加してポリイミド前駆体を製造する段階;前記ポリイミド前駆体及び有機溶媒を含むポリイミド前駆体溶液を製造する段階;前記ポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布する段階;及び前記塗布されたポリイミド前駆体溶液を乾燥及び加熱する段階;を含むポリイミドフィルムの製造方法を提供する。
一実施例によれば、前記ポリイミド前駆体溶液の乾燥及び加熱を通じる硬化工程において、最終硬化温度が450℃以上であり得る。
本発明のさらに他の課題を解決するために、前記ポリイミドフィルムを含むフレキシブルディスプレイ素子を提供する。
一実施例によれば、前記3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)と、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)及び2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)と、を0.98:1〜0.99:1、望ましくは、0.9875:1〜0.9890:1のmol比で重合させることができる。
また、フタル酸無水物を追加して反応させることにより、耐熱性及び透過度を共に向上させ、前記無水フタル酸は、pPDA 1molに対して0.02〜0.025mol比、望ましくは、0.022〜0.025mol比で添加されて重合させることができる。
前記末端封止剤を使用して、前記ジアミンとテトラカボン酸二無水物とから得られるポリイミドの末端を封止する方法としては、テトラカボン酸二無水物とジアミンとを反応させた後に、前記末端封止剤を添加して反応を続ける方法、ジアミンに末端封止剤を加えて反応させた後、テトラカボン酸二無水物を添加して、反応をさらに続ける方法、テトラカボン酸二無水物、ジアミン及び前記末端封止剤を同時に添加して反応させて製造する方法などがある。前記反応によって末端が封止されたポリイミド前駆体を重合することができる。
前記ポリイミド前駆体重合反応は、溶液重合など通常のポリイミド前駆体重合方法によって実施される。
前記反応は、無水条件で実施され、前記重合反応時に、温度は、−75〜50℃、望ましくは、0〜40℃で実施される。ジアミンが有機溶媒に溶解された状態で酸二無水物を投入する方式で実施され、そのうち、ジアミン及び酸二無水物は重合溶媒でほぼ10〜30重量%の含量で含まれ、重合時間及び反応温度によって分子量が調節される。
また、前記重合反応に使われる有機溶媒としては、具体的に、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類(セロソルブ);酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、カルビトール、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド(DEF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、N−ビニルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチルウレア、N−メチルカプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサン、P−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、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)]エーテル、及びこれらの混合物からなる群から選択されるものが使われる。
望ましくは、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒を単独または混合物として利用できるが、これに限定されるものではない。また、キシレン、トルエンのような芳香族炭化水素をさらに含んで使用することができる。
前記製造されたポリイミド前駆体を用いてポリイミドフィルムを製造する方法は、前記ポリイミド前駆体及び有機溶媒を含むポリイミド前駆体組成物を基板の一面に塗布し、イミド化及び硬化工程以後、基板から分離する段階を含む。
具体的に、前記ポリイミド前駆体組成物は、有機溶媒中にポリイミド前駆体が溶解された溶液の形態であり、このような形態を有する場合、例えば、ポリイミド前駆体を有機溶媒中で合成した場合には、ポリイミド前駆体組成物は、重合後、得られるポリイミド前駆体溶液のそれ自体または同一溶液をさらに添加したものであっても良く、または、前記重合後、得られたポリイミド前駆体溶液を他の溶媒で希釈したものであっても良い。
前記ポリイミド前駆体組成物は、フィルム形成工程時の塗布性などの工程性を考慮して、適切な粘度を有させる量で固形分を含むことが望ましく、前記固形分は、ポリイミド前駆体組成物総重量に対して5〜20重量%に含まれうる。または、前記ポリイミド前駆体組成物が、400〜50,000cPの粘度を有するように調節することが望ましい。ポリイミド前駆体組成物の粘度が400cP未満であり、ポリイミド前駆体組成物の粘度が50,000cPを超過する場合、前記ポリイミド前駆体組成物を利用したディスプレイ基板の製造時に、流動性が低下して、コーティング時に均一に塗布にならないなどの製造工程上の問題点を引き起こし得る。
次いで、前記で製造したポリイミド前駆体組成物を基板の一面に塗布し、80〜500℃の温度で熱イミド化及び硬化した後、基板から分離することにより、ポリイミドフィルムが製造可能である。
この際、前記基板としては、ガラス、金属基板またはプラスチック基板などが特に制限なしに使われ、そのうちでも、ポリイミド前駆体に対するイミド化及び硬化工程のうち、熱及び化学的安定性に優れ、別途の離型剤処理なしでも、硬化後、形成されたポリイミド系フィルムに対して損傷なしに容易に分離されるガラス基板が望ましい。
また、前記塗布工程は、通常の塗布方法によって実施され、具体的には、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、エアナイフ法、グラビア法、リバースロール法、キスロール法、ドクターブレード法、スプレー法、浸漬法またはブラシ法などが用いられうる。そのうちでも、連続工程が可能であり、ポリイミドのイミド化率を増加させることができるキャスティング法によって実施されることがより望ましい。
また、前記ポリイミド前駆体組成物は、最終的に製造されるポリイミドフィルムがディスプレイ基板用として適した厚さを有させる厚さの範囲で基板上に塗布されうる。
具体的には、10〜30μmの厚さにする量で塗布されうる。前記ポリイミド前駆体組成物塗布後、硬化工程に先立って、ポリイミド前駆体組成物内に存在する溶媒を除去するための乾燥工程が選択的にさらに実施される。
前記乾燥工程は、通常の方法によって実施され、具体的に、140℃以下、あるいは80〜140℃の温度で実施される。乾燥工程の実施温度が80℃未満であれば、乾燥工程が長くなり、140℃を超過する場合、イミド化が急激に進行して、均一な厚さのポリイミドフィルムの形成が難しい。
引き続き、前記硬化工程は、80〜500℃の温度での熱処理によって進行しうる。前記硬化工程は、前記温度範囲内で多様な温度での多段階加熱処理で進行することもできる。また、前記硬化工程時に、硬化時間は特に限定されず、一例として、30〜60分間実施される。
また、前記硬化工程後に、ポリイミドフィルム内のポリイミドのイミド化率を高めて、前述した物性的特徴を有するポリイミド系フィルムを形成するために、後続の熱処理工程が選択的にさらに実施することもできる。
前記後続の熱処理工程は、200℃以上、あるいは200〜500℃で1〜30分間実施されることが望ましい。また、前記後続の熱処理工程は、1回実施することもでき、または、2回以上多段階で実施することもできる。具体的には、200〜220℃での第1熱処理、300〜380℃での第2熱処理及び400〜500℃での第3熱処理を含む3段階で実施され、望ましくは、最終硬化温度が450℃以上である条件で30分以上2時間以下、望ましくは、30分以上1時間以下硬化させて製造可能である。
以後、基板上に形成されたポリイミドフィルムを通常の方法によって基板から剥離することにより、ポリイミドフィルムが製造可能である。
本発明によるポリイミドは、約360℃以上のガラス転移温度を有するものである。このように優れた耐熱性を有するために、前記ポリイミドを含むフィルムは、素子製造工程中に付加される高温の熱に対しても、優れた耐熱性及び機械的特性を保持することができる。
本発明によるポリイミドフィルムは、1%の質量減少を示す熱分解温度(Td 1%)が550℃以上であり得る。
また、本発明によるポリイミドフィルムは、機械的物性が非常に優れ、例えば、延伸率(Elongation)は、20%以上、望ましくは、25%以上であり、引張強度は、500MPa以上、望ましくは、520MPa以上、より望ましくは、530MPa以上であり、引張モジュラス(Tensile Modulus)は、10GPa以上であり得る。
本発明は、フタル酸無水物(PA)を含む末端封止剤で末端が封止されたポリイミドフィルムを提供することにより、高温でも正数のCTE値を示して、高温工程上でnegative CTE(収縮発生)によって発生しうる問題を解決するだけではなく、高い透過度の特性を有するポリイミドフィルム、望ましくは、70%以上の透過度を有するポリイミドフィルムを提供し、前記ポリイミド基板上に素子を製作する場合、アラインメントキー(alignment key)を通じるTFTデバイスの製作がより容易になる。
本発明によるポリイミドは、素子用基板、ディスプレイ用カバー基板、光学フィルム(optical film)、IC(integrated circuit)パッケージ、粘着フィルム(adhesive film)、多層FPC(flexible printed circuit)、テープ、タッチパネル、光ディスク用保護フィルムのような多様な分野に使われる。
本発明は、前記ポリイミドフィルムを含むフレキシブルディスプレイ装置を提供する。例えば、前記ディスプレイ装置は、液晶表示装置(liquid crystal display device、LCD)、有機発光ダイオード(organic light emitting diode、OLED)などが挙げられ、特に、高温工程を必要とするLTPS(low temperature polycrystalline silicon)工程を使用するOLEDデバイスに適するが、これに限定されるものではない。
以下、当業者が容易に実施できるように、本発明の実施例について詳しく説明する。しかし、本発明は、さまざまな異なる形態として具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
<実施例1>BPDA−pPDA−TFMB/PA(98.9:95:5:2.2)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.731g(52.999mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)0.893g(2.789mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.234g(55.175mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。以後、前記ポリアミド酸溶液に無水フタル酸(PA)0.182g(1.227mmol)を投入して、一定時間撹拌して、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
前記ポリイミド前駆体溶液をガラス基板にスピンコーティングした。ポリイミド前駆体溶液が塗布されたガラス基板をオーブンに入れ、6℃/minの速度で加熱し、120℃で10分、460℃で55分を保持して硬化工程を進行した。硬化工程完了後に、ガラス基板を水に浸してガラス基板上に形成されたフィルムを取り外して、オーブンで100℃に乾燥して、厚さが10μmであるポリイミドフィルムを製造した。
<実施例2>BPDA−pPDA−TFMB/PA(98.75:95:5:2.5)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.731g(52.999mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)0.893g(2.789mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.209g(55.091mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。以後、前記ポリアミド酸溶液に無水フタル酸(PA)0.207g(1.395mmol)を投入して、一定時間撹拌して、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<実施例3>BPDA−pPDA−TFMB/PA(98.9:90:10:2.2)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.294g(48.953mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)1.742g(5.439mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)15.827g(53.794mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。以後、前記ポリアミド酸溶液に無水フタル酸(PA)0.177g(1.197mmol)を投入して、一定時間撹拌して、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<実施例4>BPDA−pPDA−TFMB/PA(98.75:90:10:2.5)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.294g(48.953mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)1.742g(5.439mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)15.803g(53.712mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。以後、前記ポリアミド酸溶液に無水フタル酸(PA)0.201g(1.360mmol)を投入して、一定時間撹拌して、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例1>BPDA−pPDA(98.9:100)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)6.243g(57.726mmol)を溶解させた。前記p−PDA溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.797g(57.091mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体を固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例2>BPDA−pPDA(98.75:100)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)6.249g(57.790mmol)を溶解させた。前記p−PDA溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.791g(57.068mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリイミド前駆体を製造した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体を固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例3>BPDA−pPDA−TFMB(98.9:95:5)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.777g(53.421mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)0.900g(2.812mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.363g(55.614mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例4>BPDA−pPDA−TFMB(98.9:90:10)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.335g(49.332mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)1.755g(5.481mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)15.950g(54.211mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例5>BPDA−pPDA−TFMB(98.75:95:5)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.783g(53.478mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)0.901g(2.815mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.356g(55.589mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例6>BPDA−pPDA−TFMB(98.75:90:10)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.340g(49.384mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)1.757g(5.487mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとTFMB溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)15.942g(54.185mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例7>BPDA−pPDA−TFMB+KF−8010/PA(98.9:90:5:5:2.2)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.226g(48.327mmol)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)0.860g(2.685mmol)、そして、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsilioxane)でKF−8010(shin−Etsu silicone社)1.154g(2.685mmol)を溶解させた。前記p−PDA/TFMB/KF−8010溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)15.625g(53.106mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<比較例8>BPDA−pPDA−ODA(98.9:95:5)ポリイミド重合
窒素気流が流れる撹拌機内に有機溶媒NMP(N−メチル−2−ピロリドン)100gを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でパラフェニレンジアミン(p−PDA)5.863g(54.215mmol)と4,4'−オキシジアニリン(ODA)0.571g(2.853mmol)とを溶解させた。前記p−PDAとODA溶液に3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)16.606g(56.440mmol)とNMP 56.96gとを同じ温度で添加して、一定時間溶解しながら撹拌した後、ポリアミド酸を重合した。
前記反応から製造されたポリイミド前駆体溶液の固形分濃度を12.8重量%になるように、前記有機溶媒を添加して、ポリイミド前駆体溶液を製造した。
実施例1と同じ方法で厚さ10μmのポリイミドフィルムを製造した。
<実験例1>
前記製造されたそれぞれのポリイミドフィルムに対して、下記のような方法で結晶性、熱伝導度、比熱、密度及び熱拡散度を測定して、表1に示した。
<結晶化度>
試料をサンプルホルダー(sample holder)に磁石を用いて固定させた後、サンプルステージ(sample stage)にマウンティン(mounting)した。アライメント(alignment)のために、z−>omega−>z alignを行った後、GIXRD(Grazing Incidence X−ray Diffraction)実験のために、入射角を固定させて(w=0.4゜)、detector scanを5゜≦2θ≦70゜の範囲内で行い、ステップサイズ(step size)0.04゜、time/stepは、2秒にした。
<熱伝導度>
熱伝導度は、下記数式2で求めた。
[数式2]
熱伝導度(k)=C×ρ×α
前記数式2において、C、ρ及びαは、ポリイミドフィルムの比熱(J/g・K)、密度(g/cm)及び熱拡散度(mm/sec)を示す。
<熱拡散度>
熱拡散度は、サンプルに対して常温でLFA 467 Hyperflashを用いて熱拡散度を測定した。標準試料ホルダーは、12.7mmの円形ホルダーを利用し、サンプルの前面で光吸収と裏面での熱放出を増大させるために黒鉛コーティングを行った。
<比熱>
比熱は、DSC 203 F1 phoenixを用いてISO 11357−4とASTM E 1269規格によって分析した。
<密度>
密度は、微細秤(MSA125P、Satorius)を使用して質量を測定し、体積は、それぞれの長さ測定方法を使用して決定した。
再現性の比較のために、サンプル当たり10回反復実験を行った。
Figure 2020531663
表1及び図2の結果に示されているように、本発明によるフィルムは、結晶化度が0.52に表われて、比較例のフィルムに比べて、33%以上増加した。また、熱伝導度は、表1及び図3の結果に示されているように、2.8倍以上増加した。
BPDA−pPDA−TFMB/PA骨格を有しながら、シロキサン繰り返し単位を有さず、0.5以上の結晶性を有する本発明によるフィルムは、放熱特性が非常に優れていることが分かる。
以上、本発明の内容の特定の部分を詳しく記述したところ、当業者において、このような具体的記述は、単に望ましい実施態様であり、これにより、本発明の範囲が制限されるものではないという点は明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、下記の特許請求の範囲とそれらの等価物とによって定義される。

Claims (12)

  1. 3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)と4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)及び2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とを重合成分として含み、
    フタル酸無水物で末端封止されているポリイミドで製造され、
    結晶化度が0.5以上であるポリイミドフィルム。
  2. 前記ポリイミドフィルムの熱拡散度が、0.07mm/s以上である請求項1に記載のポリイミドフィルム。
  3. 前記ポリイミドフィルムの熱伝導度が、0.2W/m・K以上である請求項1または2に記載のポリイミドフィルム。
  4. 4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比は、90:10〜95:5である請求項1から3のいずれか一項に記載のポリイミドフィルム。
  5. 4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比の合計と3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)のmol比は、100:98.9〜100:98.75である請求項1から4のいずれか一項に記載のポリイミドフィルム。
  6. 前記フタル酸無水物が、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)との合計1molに対して0.02〜0.025mol比で反応する請求項1から5のいずれか一項に記載のポリイミドフィルム。
  7. 重合溶媒に4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)及び3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)とを含む重合成分及び末端封止剤として無水フタル酸(PA)を添加してポリイミド前駆体を製造する段階と、
    前記ポリイミド前駆体及び有機溶媒を含むポリイミド前駆体溶液を製造する段階と、
    前記ポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布する段階と、
    前記塗布されたポリイミド前駆体溶液を乾燥及び加熱する段階と、
    を含むポリイミドフィルムの製造方法。
  8. 4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比は、90:10〜95:5である請求項7に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
  9. 4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)とのmol比の合計と3,3',4,4'−ビフェニルカルボン酸二無水物(s−BPDA)のmol比は、100:98.9〜100:98.75である請求項7または8に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
  10. 前記無水フタル酸が、4,4'−パラフェニレンジアミン(pPDA)と2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)との合計1molに対して0.02〜0.025mol比で反応する請求項7から9のいずれか一項に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
  11. 前記ポリイミド前駆体溶液の乾燥及び加熱を通じる硬化工程において、
    最終硬化温度が450℃以上である請求項7から10のいずれか一項に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
  12. 請求項1から請求項6のうち何れか一項に記載のポリイミドフィルムを基板として含むフレキシブルディスプレイ素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023080158A1 (ja) * 2021-11-02 2023-05-11 Ube株式会社 ポリイミド前駆体組成物、およびその製造方法
WO2025079540A1 (ja) * 2023-10-12 2025-04-17 Ube株式会社 ポリイミド前駆体組成物、ポリイミドフィルム、積層体およびそれらを含む電子デバイス基板

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112500570B (zh) * 2021-02-04 2021-05-25 武汉柔显科技股份有限公司 柔性显示器件及显示器用聚酰胺酸清漆、聚酰亚胺薄膜
CN118325152B (zh) * 2024-06-13 2024-09-06 芜湖新航薄膜科技有限公司 一种高阻隔性能的薄膜材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310863A (en) * 1993-01-08 1994-05-10 International Business Machines Corporation Polyimide materials with improved physico-chemical properties
US20040132900A1 (en) * 2003-01-08 2004-07-08 International Business Machines Corporation Polyimide compositions and use thereof in ceramic product defect repair
JP2010215709A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Fuji Xerox Co Ltd ポリアミック酸組成物、ポリイミド無端ベルト、定着装置および画像形成装置
JP2013101741A (ja) * 2011-10-18 2013-05-23 Dainippon Printing Co Ltd 回路基板、サスペンション用基板、サスペンション、素子付サスペンションおよびハードディスクドライブ
US20180037700A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Tetramer Technologies, Llc Copolymers Exhibiting Improved Thermo-Oxidative Stability
JP2020525595A (ja) * 2017-11-21 2020-08-27 エルジー・ケム・リミテッド ディスプレイ基板用ポリイミドフィルム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017001A (ko) * 2005-08-03 2007-02-08 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 광학 타입 분야에 유용한 저색상 폴리이미드 조성물 및이와 관련된 방법 및 조성물
JP5199950B2 (ja) * 2009-05-27 2013-05-15 日東電工株式会社 ネガ型感光性材料およびそれを用いた感光性基材、ならびにネガ型パターン形成方法
JP5673546B2 (ja) * 2009-09-30 2015-02-18 大日本印刷株式会社 熱伝導性封止部材およびエレクトロルミネッセンス素子
JP5772601B2 (ja) * 2011-01-07 2015-09-02 東レ株式会社 ポリアミド酸樹脂組成物およびその製造方法
KR101232587B1 (ko) * 2011-06-30 2013-02-12 에스케이씨코오롱피아이 주식회사 폴리이미드 필름 및 그 제조방법
KR102079423B1 (ko) * 2016-10-31 2020-02-19 주식회사 엘지화학 폴리이미드 필름 형성용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 폴리이미드 필름

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310863A (en) * 1993-01-08 1994-05-10 International Business Machines Corporation Polyimide materials with improved physico-chemical properties
US20040132900A1 (en) * 2003-01-08 2004-07-08 International Business Machines Corporation Polyimide compositions and use thereof in ceramic product defect repair
JP2010215709A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Fuji Xerox Co Ltd ポリアミック酸組成物、ポリイミド無端ベルト、定着装置および画像形成装置
JP2013101741A (ja) * 2011-10-18 2013-05-23 Dainippon Printing Co Ltd 回路基板、サスペンション用基板、サスペンション、素子付サスペンションおよびハードディスクドライブ
US20180037700A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Tetramer Technologies, Llc Copolymers Exhibiting Improved Thermo-Oxidative Stability
JP2020525595A (ja) * 2017-11-21 2020-08-27 エルジー・ケム・リミテッド ディスプレイ基板用ポリイミドフィルム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023080158A1 (ja) * 2021-11-02 2023-05-11 Ube株式会社 ポリイミド前駆体組成物、およびその製造方法
JPWO2023080158A1 (ja) * 2021-11-02 2023-05-11
JP7800557B2 (ja) 2021-11-02 2026-01-16 Ube株式会社 ポリイミド前駆体組成物、およびその製造方法
WO2025079540A1 (ja) * 2023-10-12 2025-04-17 Ube株式会社 ポリイミド前駆体組成物、ポリイミドフィルム、積層体およびそれらを含む電子デバイス基板

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