JP2024065610A - Polyimide film manufacturing method - Google Patents

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健一 福川
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Abstract

【課題】b*値のばらつきが少なく、生産効率の高いポリイミドフィルムを付与可能なポリイミドフィルムの製造方法を提供する。【解決手段】ポリイミドフィルムの製造方法は、基板上に、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを塗布する工程と、塗布した前記ワニスを加熱してポリイミドフィルムを得る工程とを有する。ポリイミドは、当該ポリイミドを構成する全モノマーに対して60モル%以上の芳香族モノマーを含む。塗布した前記ワニスを加熱する工程では、前記ポリイミドのガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を1.0℃/分以下とする。【選択図】図1[Problem] To provide a method for producing a polyimide film capable of producing a polyimide film with little variation in b* value and high production efficiency. [Solution] The method for producing a polyimide film comprises the steps of applying a varnish containing polyamic acid or polyimide onto a substrate, and heating the applied varnish to obtain a polyimide film. The polyimide contains 60 mol % or more of aromatic monomers relative to all monomers constituting the polyimide. In the step of heating the applied varnish, when the glass transition temperature of the polyimide is Tg, the varnish is heated to a temperature higher than (Tg + 15) °C, and the heating rate in the temperature range from (Tg + 15) °C to (Tg + 30) °C is 1.0 °C/min or less. [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は、ポリイミドフィルムの製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for producing a polyimide film.

従来、液晶表示素子や、有機EL表示素子等のディスプレイでは、透明材料である無機ガラスがパネル基板等に使用されている。ただし、無機ガラスは、比重(重さ)が高く、さらに屈曲性や耐衝撃性が低い。そこで、軽量性、耐衝撃性、加工性、及びフレキシブル性に優れるポリイミドフィルムを、ディスプレイ装置のパネル基板に適用することが検討されている。 Conventionally, in displays such as liquid crystal display elements and organic EL display elements, inorganic glass, a transparent material, has been used for panel substrates, etc. However, inorganic glass has a high specific gravity (weight) and low flexibility and impact resistance. Therefore, the use of polyimide film, which is lightweight, impact-resistant, processable, and flexible, for the panel substrate of display devices is being considered.

ここで、ディスプレイ装置のパネル基板には、高い透明性が求められる。また、パネル基板上に薄膜トランジスタや透明電極等の素子を形成する工程において、パネル基板に熱がかかることがある。そのため、パネル基板には、高い耐熱性も求められる。 Here, the panel substrate of the display device is required to have high transparency. Furthermore, the panel substrate may be exposed to heat during the process of forming elements such as thin-film transistors and transparent electrodes on the panel substrate. For this reason, the panel substrate is also required to have high heat resistance.

そのようなパネル基板として用いられるポリイミドフィルムとして、例えば2,2-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)を含むジアミンに由来する構造単位と、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)及び9,9’-ビス(3,4’-ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物(BPAF)を含むテトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位とを含むポリイミドを含むフィルムが提案されている(例えば特許文献1及び2)。 As a polyimide film to be used as such a panel substrate, for example, a film containing polyimide containing structural units derived from diamines including 2,2-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) and structural units derived from tetracarboxylic dianhydrides including 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 9,9'-bis(3,4'-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF) has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).

これらのポリイミドフィルムは、ポリアミド酸を含むワニスを基材上に塗布した後、加熱して溶媒を除去しながらイミド化する方法や、ポリイミドを含むワニスを基材上に塗布した後、加熱して溶媒を除去する方法により得ることができる。例えば特許文献1では、基材上に、ポリアミド酸を含むワニスを塗布した後、5℃/分の速度で350℃まで加熱して所定時間保持した後、さらに5℃/分の速度で420℃まで加熱して所定時間保持してイミド化を行い、ポリイミドフィルムを得ることが開示されている。特許文献2では、基材上に、ポリイミドを含むワニスを塗布した後、80℃まで加熱して所定時間保持した後、400℃までさらに加熱して溶媒を蒸発させて、ポリイミドフィルムを得ることが開示されている。 These polyimide films can be obtained by a method of applying a varnish containing polyamic acid onto a substrate, then heating it to remove the solvent while imidizing, or by a method of applying a varnish containing polyimide onto a substrate and then heating it to remove the solvent. For example, Patent Document 1 discloses that a varnish containing polyamic acid is applied onto a substrate, then heated to 350°C at a rate of 5°C/min and held for a predetermined time, and then further heated to 420°C at a rate of 5°C/min and held for a predetermined time to imidize and obtain a polyimide film. Patent Document 2 discloses that a varnish containing polyimide is applied onto a substrate, then heated to 80°C and held for a predetermined time, and then further heated to 400°C to evaporate the solvent, to obtain a polyimide film.

国際公開第2019/188265号International Publication No. 2019/188265 国際公開第2019/188306号International Publication No. 2019/188306

ところで、ポリイミドフィルムの製造工程において、生産効率を高める観点では、塗布したワニスを加熱するときの昇温速度を高くすることが望まれる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、昇温速度を高くすると、得られるフィルムのb値にばらつきが生じやすい場合があった。 In the process of producing a polyimide film, it is desirable to increase the temperature rise rate when heating the applied varnish in order to improve production efficiency. However, according to the investigations of the present inventors, a high temperature rise rate can easily cause variation in the b * value of the obtained film.

このようなb値のばらつきは、芳香族モノマーに由来する構造単位を多く含むポリイミドのフィルムを製造する場合に、特に生じやすい。また、高温プロセスに適応可能なポリイミドフィルムを得るためには、成膜時の到達温度が高いことが望まれるが、到達温度が高い場合に、b値のばらつきが特に生じやすい。 Such variation in the b * value is particularly likely to occur when producing a polyimide film containing many structural units derived from aromatic monomers. In addition, in order to obtain a polyimide film that can be applied to high-temperature processes, it is desirable to achieve a high temperature during film formation, but when the achieved temperature is high, variation in the b * value is particularly likely to occur.

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、b値のばらつきが少ないポリイミドフィルムを付与可能なポリイミドフィルムの製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and has an object to provide a method for producing a polyimide film that can provide a polyimide film with little variation in b * value.

本開示は、以下のポリイミドフィルムの製造方法に関する。
[1] 基材上に、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを塗布する工程と、塗布した前記ワニスを加熱して、ポリイミドフィルムを得る工程とを含み、前記ポリイミドフィルムに含まれるポリイミドを構成するモノマーは、前記ポリイミドを構成する全モノマーに対して60モル%以上の芳香族モノマーを含み、前記ワニスを加熱する工程では、
前記ポリイミドのTMAにより測定されるガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を1.0℃/分以下とする、
ポリイミドフィルムの製造方法。
[2] 前記ポリイミドの前記ガラス転移温度は、350℃以上である、[1]に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[3] 前記ポリイミドフィルムのb値は、12以下である、[1]又は[2]に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[4] 前記ポリイミドを構成するモノマーは、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを含み、前記テトラカルボン酸二無水物は、式(a1)で表される化合物と、式(a2)で表される化合物及び/又は式(a3)で表される化合物と、を含み、

Figure 2024065610000002
(式(a1)において、
及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基であり、
m及びnは、それぞれ0~2の整数であり、かつm+nは3以下である)
Figure 2024065610000003
Figure 2024065610000004
(式(a3)において、
及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基であり、
o及びpは、それぞれ0~3の整数であり、かつo+pは3以下である)
前記ジアミンは、式(b1)で表される化合物を含み、
Figure 2024065610000005
前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10モル%以上であり、前記式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%である、[1]~[3]のいずれかに記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[5] 前記テトラカルボン酸二無水物は、前記式(a3)で表される化合物を含む、[4]に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[6] 前記式(a3)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~70モル%である、[5]に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[7] 前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記式(a2)で表される化合物の含有量よりも多い、[4]~[6]のいずれかに記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[8] 前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%である、[4]~[7]のいずれかに記載のポリイミドフィルムの製造方法。
[9] 前記式(a2)で表される化合物及び前記式(a3)で表される化合物の合計量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~70モル%である、[4]~[8]のいずれかに記載のポリイミドフィルムの製造方法。 The present disclosure relates to the following method for producing a polyimide film.
[1] A method for producing a polyimide film comprising the steps of: applying a varnish containing a polyamic acid or a polyimide onto a substrate; and heating the applied varnish to obtain a polyimide film, wherein a monomer constituting the polyimide contained in the polyimide film contains 60 mol % or more of an aromatic monomer relative to the total monomer constituting the polyimide, and in the step of heating the varnish,
When the glass transition temperature of the polyimide measured by TMA is Tg, the polyimide is heated to a temperature higher than (Tg+15)° C., and the heating rate in the temperature range from (Tg+15)° C. to (Tg+30)° C. is set to 1.0° C./min or less.
A method for producing a polyimide film.
[2] The method for producing a polyimide film according to [1], wherein the glass transition temperature of the polyimide is 350° C. or higher.
[3] The method for producing a polyimide film according to [1] or [2], wherein the b * value of the polyimide film is 12 or less.
[4] The monomer constituting the polyimide includes a tetracarboxylic dianhydride and a diamine, and the tetracarboxylic dianhydride includes a compound represented by formula (a1), a compound represented by formula (a2), and/or a compound represented by formula (a3),
Figure 2024065610000002
(In formula (a1),
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
m and n are each an integer of 0 to 2, and m+n is 3 or less.
Figure 2024065610000003
Figure 2024065610000004
(In formula (a3),
R3 and R4 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
Each of o and p is an integer of 0 to 3, and o+p is 3 or less.
The diamine includes a compound represented by formula (b1):
Figure 2024065610000005
The method for producing a polyimide film according to any one of [1] to [3], wherein the content of the compound represented by formula (a1) is 10 mol % or more based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride, and the total amount of the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) is 30 to 80 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.
[5] The method for producing a polyimide film according to [4], wherein the tetracarboxylic dianhydride contains a compound represented by formula (a3).
[6] The method for producing a polyimide film according to [5], wherein the content of the compound represented by formula (a3) is 10 to 70 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.
[7] The method for producing a polyimide film according to any one of [4] to [6], wherein the content of the compound represented by formula (a1) is greater than the content of the compound represented by formula (a2).
[8] The method for producing a polyimide film according to any one of [4] to [7], wherein the content of the compound represented by formula (a1) is 30 to 80 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.
[9] The method for producing a polyimide film according to any one of [4] to [8], wherein the total amount of the compound represented by formula (a2) and the compound represented by formula (a3) is 10 to 70 mol% based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.

本開示によれば、b値のばらつきが少ないポリイミドフィルムを付与可能なポリイミドフィルムの製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for producing a polyimide film that can provide a polyimide film with little variation in b * value.

図1A及び図1Bは、塗布したワニスを加熱するときの加熱時間と昇温速度の関係の一例を示すグラフである。1A and 1B are graphs showing an example of the relationship between the heating time and the temperature rise rate when heating an applied varnish. 図2は、塗布したワニスを加熱するときの加熱時間と昇温速度の関係の他の例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing another example of the relationship between the heating time and the temperature rise rate when the applied varnish is heated.

本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。 In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as the lower and upper limits, respectively. In numerical ranges described in stages in this specification, the upper or lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in stages.

上記の通り、塗布したワニスを加熱する工程において、昇温速度を高くすると、得られるフィルムのb値にばらつきが生じやすい場合があった。 As described above, when the temperature increase rate is increased in the step of heating the applied varnish, there are cases where the b * value of the obtained film is likely to vary.

これに対し、本発明者らは、ポリイミドのガラス転移温度をTgとしたとき、塗布したワニスを(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を小さくすることで、得られるフィルムのb値のばらつきを低減できることを見出した。このメカニズムは明らかではないが、以下のように推定される。 In response to this, the present inventors have found that, when the glass transition temperature of polyimide is Tg, the variation in the b * value of the resulting film can be reduced by heating the applied varnish to a temperature higher than (Tg+15)° C. and decreasing the rate of temperature increase in the temperature range from (Tg+15)° C. to (Tg+30)° C. The mechanism behind this is not clear, but is presumed to be as follows.

(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域では、ポリマー分子鎖が動きやすく、配向状態が異なる2つの安定構造のどちらかを採りやすい。ここで、昇温速度が大きい場合、一挙に大きなエネルギーが与えられるため、ポリマー分子鎖の絡み合いの変化により、低いエネルギーで安定化する最安定構造A(配向小、着色小)にたどり着く前に、高いエネルギーで安定化する別の安定構造B(配向大、着色大)にたどり着くものが現れる。その結果、得られるフィルムのb値にばらつきが生じやすい。特に、芳香族モノマーを多く含むポリイミドは、分子間で相互作用(配向)しやすいため、b値のばらつきが大きくなりやすい。
これに対し、昇温速度が小さい場合、与えられるエネルギーが小さいため、高いエネルギーを要する別の安定構造B(配向大、着色大)にたどり着けず、大部分が低いエネルギーで安定化する最安定構造A(配向小、着色小)にたどり着きやすい。その結果、得られるフィルムのb値のばらつきが少なくなると考えられる。さらに、b値だけでなく、例えばCTE値等の他の物性のばらつきも少なくしうる。
In the temperature range from (Tg+15)°C to (Tg+30)°C, the polymer molecular chains are easy to move and tend to adopt one of two stable structures with different orientation states. Here, when the heating rate is high, a large amount of energy is given all at once, so that some polymer molecular chains reach another stable structure B (high orientation, high coloration) stabilized with high energy before reaching the most stable structure A (low orientation, low coloration) stabilized with low energy due to changes in entanglement. As a result, the b * value of the obtained film is likely to vary. In particular, polyimides containing a large amount of aromatic monomers are prone to interactions (orientation) between molecules, so the variation in b * value is likely to be large.
In contrast, when the heating rate is low, the energy given is small, so that the film does not reach another stable structure B (high orientation, high coloration) that requires high energy, and the film tends to reach the most stable structure A (low orientation, low coloration) that is stabilized by low energy. As a result, the variation in the b * value of the obtained film is thought to be reduced. Furthermore, the variation in not only the b * value but also other physical properties such as the CTE value can be reduced.

即ち、本開示のポリイミドフィルムの製造方法は、1)基材上に、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを塗布する工程と、2)塗布したワニスを加熱して、ポリイミドフィルムを得る工程とを含む。そして、上記塗布したワニスを、(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を1℃/分以下とする。以下、本開示のポリイミドフィルムの製造方法について詳しく説明する。 That is, the method for producing a polyimide film according to the present disclosure includes the steps of 1) applying a varnish containing polyamic acid or polyimide onto a substrate, and 2) heating the applied varnish to obtain a polyimide film. The applied varnish is then heated to a temperature higher than (Tg+15)°C, and the heating rate in the temperature range from (Tg+15)°C to (Tg+30)°C is set to 1°C/min or less. The method for producing a polyimide film according to the present disclosure will be described in detail below.

1.ポリイミドフィルムの製造方法
本発明の一実施形態に係るポリイミドフィルムの製造方法は、上記の通り、1)基材上に、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを塗布する工程と、2)塗布したワニスを加熱して、ポリイミドフィルムを得る工程と、を含む。
1. Method for Producing Polyimide Film As described above, a method for producing a polyimide film according to one embodiment of the present invention includes the steps of 1) applying a varnish containing polyamic acid or polyimide onto a substrate, and 2) heating the applied varnish to obtain a polyimide film.

1-1.ワニスを塗布する工程
まず、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを準備する。
1-1. Step of applying varnish First, a varnish containing polyamic acid or polyimide is prepared.

1-1-1.ワニスの調製
ポリアミド酸やポリイミドを含むワニスは、溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを含むモノマーを反応させて得られる。具体的には、溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させる。
1-1-1. Preparation of Varnish A varnish containing a polyamic acid or a polyimide can be obtained by reacting a monomer containing a tetracarboxylic dianhydride and a diamine in a solvent. Specifically, the tetracarboxylic dianhydride is reacted with the diamine in a solvent.

(モノマー)
例えば、得られるポリイミドフィルムをパネル基板として用いる場合、パネル基板上に薄膜トランジスタや透明電極等の素子を形成する工程において、パネル基板に熱がかかることがあるため、パネル基板には、高い耐熱性、即ち高いTgが求められる。そのため、ポリイミドを構成する上記モノマーは、ポリイミドを構成する全モノマーに対して60モル%以上の芳香族モノマーを含むことが好ましい。ポリイミドを構成するモノマー中の芳香族モノマーの含有量は、ポリイミドを構成する全モノマーに対して90モル%以上であることが好ましい。芳香族モノマーは、芳香族テトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンとを含みうる。
(monomer)
For example, when the obtained polyimide film is used as a panel substrate, the panel substrate may be subjected to heat in the process of forming elements such as thin film transistors and transparent electrodes on the panel substrate, so the panel substrate is required to have high heat resistance, i.e., high Tg. Therefore, the above-mentioned monomers constituting the polyimide preferably contain aromatic monomers in an amount of 60 mol % or more relative to the total monomers constituting the polyimide. The content of aromatic monomers in the monomers constituting the polyimide is preferably 90 mol % or more relative to the total monomers constituting the polyimide. The aromatic monomer may contain an aromatic tetracarboxylic dianhydride and an aromatic diamine.

反応に用いられるテトラカルボン酸二無水物及びジアミンは、後述するポリイミドフィルムに含まれるポリイミドを構成するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンと同様である。これらについては、後で詳細に説明する。 The tetracarboxylic dianhydride and diamine used in the reaction are the same as the tetracarboxylic dianhydride and diamine that constitute the polyimide contained in the polyimide film described below. These will be described in detail later.

(溶媒)
溶媒は、テトラカルボン酸二無水物やジアミンを溶解可能であれば特に制限されない。例えば、非プロトン性極性溶剤やアルコール系溶剤を用いることができる。
(solvent)
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the tetracarboxylic dianhydride and the diamine. For example, aprotic polar solvents and alcohol-based solvents can be used.

非プロトン性極性溶剤の例には、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジエチルホルムアミド(DEF)、ヘキサメチルフォスフォラアミド(HMPA)等のアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド;及び2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-(メトキシメトキシ)エトキシエタノール、2-イソプロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶剤が含まれる。 Examples of aprotic polar solvents include amide solvents such as N,N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-diethylformamide (DEF), and hexamethylphosphoramide (HMPA); dimethyl sulfoxide; and 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-(methoxymethoxy)ethoxyethanol, 2-isopropoxyethanol, 2-butoxyethanol, tetrahydrofurfuryl alcohol, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol. These include ether-based solvents such as diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol, polypropylene glycol, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether.

アルコール系溶剤の例には、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、tert-ブチルアルコール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-ブテン-1,4-ジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、ジアセトンアルコール等が含まれる。 Examples of alcohol-based solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 2-butene-1,4-diol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,2,6-hexanetriol, diacetone alcohol, etc.

これらの溶媒は、1種のみ含んでいてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。中でも、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(DMI)又はこれらの混合溶媒が好ましい。 These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among them, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI) or a mixed solvent thereof is preferred.

(反応)
上記反応を行う際、ジアミンの合計モル量xと、テトラカルボン酸二無水物の合計モル量yとの比(y/x)は、例えば0.9~1.1、好ましくは0.95~1.05としうる。
(reaction)
When carrying out the above reaction, the ratio (y/x) of the total molar amount x of the diamines to the total molar amount y of the tetracarboxylic dianhydrides can be, for example, 0.9 to 1.1, and preferably 0.95 to 1.05.

ポリアミド酸を含むワニスを調製する場合、上記反応は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、溶媒中で、比較的低温(イミド化が生じないような温度)で加熱して行うことが好ましい。イミド化が生じないような温度とは、具体的には、5~120℃、より好ましくは25~80℃としうる。また、当該反応は、イミド化触媒(例えばトリエチルアミン等)が実質的に存在しない存在下で行うことが好ましい。 When preparing a varnish containing polyamic acid, the above reaction is preferably carried out by heating the tetracarboxylic dianhydride and the diamine in a solvent at a relatively low temperature (a temperature at which imidization does not occur). Specifically, the temperature at which imidization does not occur can be 5 to 120°C, more preferably 25 to 80°C. In addition, the reaction is preferably carried out in the substantial absence of an imidization catalyst (e.g., triethylamine, etc.).

ポリイミドを含むワニスを調製する場合、上記反応は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを、溶媒中で、比較的高温(イミド化が生じる温度)で加熱して行うことが好ましい。イミド化が生じる温度とは、具体的には、150~200℃としうる。また、当該反応は、イミド化触媒の存在下で行ってもよい。 When preparing a varnish containing polyimide, the above reaction is preferably carried out by heating the tetracarboxylic dianhydride and the diamine in a solvent at a relatively high temperature (the temperature at which imidization occurs). The temperature at which imidization occurs may be, specifically, 150 to 200°C. The reaction may also be carried out in the presence of an imidization catalyst.

上記反応(重合反応)は、公知の方法で行うことができる。例えば、撹拌機及び窒素導入管を備える容器を用意し、窒素置換した容器内に溶剤を投入する。そして、最終的なポリアミド酸又はポリイミドの濃度が上記範囲となるようにジアミンを加え、温度調整して攪拌する。当該溶液に、テトラカルボン酸二無水物を所定の量加える。そして、温度を調整しながら、1~50時間程度攪拌する。 The above reaction (polymerization reaction) can be carried out by a known method. For example, a container equipped with a stirrer and a nitrogen inlet tube is prepared, and the solvent is poured into the nitrogen-substituted container. Then, diamine is added so that the final concentration of polyamic acid or polyimide falls within the above-mentioned range, and the temperature is adjusted and stirring is performed. A predetermined amount of tetracarboxylic dianhydride is added to the solution. Then, the mixture is stirred for about 1 to 50 hours while adjusting the temperature.

ポリアミド酸又はポリイミドの含有量は、特に制限されないが、塗工性の観点から、ワニスに対して5~30質量%、好ましくは10~25質量%としうる。 The content of polyamic acid or polyimide is not particularly limited, but from the viewpoint of coatability, it can be 5 to 30% by mass, preferably 10 to 25% by mass, of the varnish.

(物性)
ポリアミド酸又はポリイミドの固有粘度(η)は、特に制限されないが、0.3~2.0dL/gであることが好ましく、0.6~1.6dL/gであることがより好ましい。ポリアミド酸又はポリイミドの固有粘度(η)が上記範囲内にあると、塗工性と成膜性とを両立しやすい。
(Physical Properties)
The intrinsic viscosity (η) of the polyamic acid or polyimide is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 2.0 dL/g, and more preferably 0.6 to 1.6 dL/g. When the intrinsic viscosity (η) of the polyamic acid or polyimide is within the above range, it is easy to achieve both coatability and film-forming property.

固有粘度(η)は、反応させるテトラカルボン酸二無水物とジアミンの量比(モル比)によって調整することができる。例えば、酸二無水物/ジアミン比率を等モルにした場合に、固有粘度(η)が高くなりやすい。また、固有粘度(η)は、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)中のポリアミド酸又はポリイミドの濃度を0.5g/dLとしたとき、25℃でウベローデ粘度管にて測定される値である。 The intrinsic viscosity (η) can be adjusted by the molar ratio of the tetracarboxylic dianhydride and diamine to be reacted. For example, when the dianhydride/diamine ratio is equimolar, the intrinsic viscosity (η) tends to be high. In addition, the intrinsic viscosity (η) is the value measured with an Ubbelohde viscometer at 25°C when the concentration of polyamic acid or polyimide in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is 0.5 g/dL.

1-1-2.ワニスの塗布
次いで、上記準備したワニスを、基材上に塗布する。
1-1-2. Coating of Varnish Next, the varnish prepared above is coated onto the substrate.

基材は、耐溶剤性及び耐熱性を有するものであれば特に制限されない。基材は、得られるポリイミドフィルムを剥離しやすいものであればよく、ガラス板や、金属又は耐熱性ポリマーフィルム等のフレキシブル基材であることが好ましい。 There are no particular limitations on the substrate, so long as it has solvent resistance and heat resistance. The substrate may be any substrate from which the resulting polyimide film can be easily peeled off, and is preferably a flexible substrate such as a glass plate, metal, or heat-resistant polymer film.

金属からなるフレキシブル基材の例には、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄、銀、パラジウム、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、金、コバルト、チタン、タンタル、亜鉛、鉛、錫、シリコン、ビスマス、インジウム、又はこれらの合金からなる金属箔が含まれる。金属箔表面には、離型剤がコーティングされていてもよい。 Examples of flexible substrates made of metal include metal foils made of copper, aluminum, stainless steel, iron, silver, palladium, nickel, chromium, molybdenum, tungsten, zirconium, gold, cobalt, titanium, tantalum, zinc, lead, tin, silicon, bismuth, indium, or alloys thereof. The surface of the metal foil may be coated with a release agent.

耐熱性ポリマーフィルムからなるフレキシブル基材の例には、ポリイミドフィルム、アラミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム等が含まれる。耐熱性ポリマーフィルムからなるフレキシブル基材は、離型剤や耐電防止剤を含んでいてもよく、表面に離型剤や帯電防止剤がコーティングされていてもよい。フィルムの剥離性が良好であり、かつ耐熱性及び耐溶剤性が高いことから、基材は、ポリイミドフィルムであることが好ましい。 Examples of flexible substrates made of heat-resistant polymer films include polyimide films, aramid films, polyether ether ketone films, polyether sulfone films, etc. Flexible substrates made of heat-resistant polymer films may contain a release agent or an antistatic agent, and may be coated on the surface with a release agent or an antistatic agent. The substrate is preferably a polyimide film, since the film has good peelability and high heat and solvent resistance.

基材の形状は、製造するポリイミドフィルムの形状に合わせて適宜選択され、単葉シート状であってもよく、長尺状であってもよい。基材の厚みは、5~150μmであることが好ましく、より好ましくは10~70μmである。基材の厚みが5μm以上であると、ワニスの塗布中に、基材に皺が発生したり、基材が裂けたりしにくくしうる。 The shape of the substrate is appropriately selected according to the shape of the polyimide film to be produced, and may be a single sheet or a long piece. The thickness of the substrate is preferably 5 to 150 μm, and more preferably 10 to 70 μm. If the thickness of the substrate is 5 μm or more, the substrate is less likely to wrinkle or tear during application of the varnish.

ワニスの塗布方法は、均一な厚みで塗布可能な方法であれば特に制限されない。塗布方法の例には、ダイコータ、コンマコータ、ロールコータ、グラビアコータ、カーテンコータ、スプレーコータ、リップコータ等を用いた方法が含まれる。 There are no particular limitations on the method of applying the varnish, so long as it is a method that allows for application of a uniform thickness. Examples of application methods include methods using a die coater, comma coater, roll coater, gravure coater, curtain coater, spray coater, lip coater, etc.

1-2.ポリイミドフィルムを得る工程
次いで、塗布したワニスを加熱して、ポリイミドフィルムを得る。以下、ポリアミド酸を含むワニスの例で説明する。
1-2. Step of Obtaining Polyimide Film Next, the applied varnish is heated to obtain a polyimide film. Hereinafter, an example of a varnish containing polyamic acid will be described.

ポリアミド酸を含むワニスの場合、塗布したワニスを加熱してポリアミド酸をイミド化させると共に、溶媒を蒸発させてポリイミドフィルムとする。 In the case of a varnish containing polyamic acid, the applied varnish is heated to imidize the polyamic acid and the solvent is evaporated to produce a polyimide film.

具体的には、上記ワニスの塗膜を加熱して、例えば室温から150~200℃まで昇温させながら、塗膜中の溶媒を除去しつつ、ポリアミド酸をイミド化(閉環)させる。さらに、塗膜を加熱して、Tgを超えた最高到達温度Tmax(例えば500℃)までさらに昇温させながら、塗膜中の溶媒をさらに除去する。 Specifically, the coating of the varnish is heated, for example from room temperature to 150-200°C, while removing the solvent in the coating, and imidizing (ring-closing) the polyamic acid. The coating is then heated further to a maximum temperature Tmax (for example, 500°C) that exceeds Tg, while further removing the solvent in the coating.

(加熱条件)
上記の通り、塗布したワニスを加熱して、室温からTgを超えた最高到達温度Tmax(例えば500℃付近)まで昇温する。このうち、本開示では、Tgを超えた所定の温度領域における昇温速度を小さくする。
(Heating conditions)
As described above, the applied varnish is heated from room temperature to a maximum temperature Tmax (for example, about 500° C.) exceeding Tg. In the present disclosure, the rate of temperature increase is reduced in a predetermined temperature range exceeding Tg.

図1A、図1B及び図2は、塗布したワニスを加熱するときの加熱時間と昇温速度の関係の一例を示すグラフである。
本実施形態では、これらの図に示すように、ポリイミドのTMAにより測定されるガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を1.0℃/分以下とする。それにより、得られるフィルムのb値のばらつきを少なくすることができる。
1A, 1B and 2 are graphs showing an example of the relationship between the heating time and the temperature rise rate when heating an applied varnish.
In this embodiment, as shown in these figures, when the glass transition temperature of polyimide measured by TMA is Tg, the film is heated to a temperature higher than (Tg+15)° C., and the heating rate in the temperature range from (Tg+15)° C. to (Tg+30)° C. is set to 1.0° C./min or less. This makes it possible to reduce the variation in the b * value of the obtained film.

即ち、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域では、ポリマー分子鎖が動きやすい状態となり、ポリマー分子鎖の配向状態が異なる2つの安定構造;即ち、低いエネルギーで安定化する最安定構造A(配向小)と、安定化に高いエネルギーを要する別の安定構造B(配向大)のどちらかを採りやすい。ここで、昇温速度が大きい場合、一気に大きなエネルギーが与えられるため、最安定構造A(配向小)にたどり着く前に、別の安定構造B(配向大)にたどり着くものが出現しやすい。その結果、得られるフィルムのb値のばらつきが大きくなりやすい。
これに対し、昇温速度が小さい場合、与えられるエネルギーが少ないため、高いエネルギーを要する別の安定構造B(配向大)にはたどり着くことができず、大部分が低いエネルギーで安定化する最安定構造A(配向小)にたどり着きやすい。そして、一旦、最安定構造A(配向小)にたどり着くと、与えられるエネルギーが少ないため、別の安定構造B(配向大)には移りにくい。その結果、得られるフィルムのb値のばらつきが小さくなると考えられる。
That is, in the temperature range from (Tg+15)°C to (Tg+30)°C, the polymer molecular chain becomes easy to move, and the polymer molecular chain is likely to adopt one of two stable structures with different orientation states; that is, the most stable structure A (low orientation) stabilized with low energy, and another stable structure B (high orientation) that requires high energy for stabilization. Here, when the heating rate is high, a large amount of energy is given all at once, so that before reaching the most stable structure A (low orientation), another stable structure B (high orientation) is likely to appear. As a result, the variation in the b * value of the obtained film is likely to become large.
In contrast, when the heating rate is low, the energy given is small, so the film cannot reach another stable structure B (high orientation) that requires high energy, and it is likely to reach the most stable structure A (low orientation) that is stabilized by low energy. Once the most stable structure A (low orientation) is reached, the film is unlikely to move to another stable structure B (high orientation) because the energy given is small. As a result, it is thought that the variation in the b * value of the obtained film is small.

(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度は、上記の通り、1.0℃/分以下であり、好ましくは0.7℃/分以下である。また、昇温速度の下限値は、特に制限されないが、生産効率の観点から、例えば0.3℃/分以上としうる。加熱温度は、実際の塗膜温度をいう。塗膜温度は、ワニスの塗膜に熱電対を接触させて測定させることで測定できる。 As described above, the heating rate in the temperature range from (Tg+15)°C to (Tg+30)°C is 1.0°C/min or less, and preferably 0.7°C/min or less. The lower limit of the heating rate is not particularly limited, but may be, for example, 0.3°C/min or more from the viewpoint of production efficiency. The heating temperature refers to the actual coating temperature. The coating temperature can be measured by contacting a thermocouple with the varnish coating.

最高到達温度Tmaxは、例えばフィルム中の溶媒量が0.5質量%以下となる温度であり、(Tg+30)℃であってもよいし、それよりも高くてもよいし、低くてもよい。例えば、最高到達温度Tmaxは、例えば(Tg+20)℃以上であることが好ましく、(Tg+30)℃よりも高いことがより好ましい。例えば、最高到達温度Tmaxは、400℃以上、好ましくは430℃以上、さらに好ましくは450℃としうる。なお、最高到達温度に到達した後、その温度で一定時間加熱してもよい。 The maximum temperature Tmax is, for example, the temperature at which the amount of solvent in the film is 0.5% by mass or less, and may be (Tg + 30)°C, or it may be higher or lower than that. For example, the maximum temperature Tmax is preferably, for example, (Tg + 20)°C or higher, and more preferably higher than (Tg + 30)°C. For example, the maximum temperature Tmax can be 400°C or higher, preferably 430°C or higher, and more preferably 450°C. After the maximum temperature is reached, heating may be performed at that temperature for a certain period of time.

最高到達温度Tmaxで加熱する場合、加熱時間は、通常、0.5~2時間程度でありうる。最高到達温度を高くすることで、後続のデバイス作成プロセスにて高い温度下に晒されても、フィルム系内に残ったアウトガスや応力変化によるデバイスの損傷を抑制できるためである。例えば、表示基板用のTFTの場合、TFTのデバイスタイプが低温ポリシリコン(LTPS)タイプである場合、従来のアモルファスシリコンやIGZOのタイプよりも高いプロセス温度(例えば400℃以上)が必要となることがある。そのような高温熱履歴後であっても、デバイスへのダメージを低減できる。 When heating at the maximum temperature Tmax, the heating time can usually be about 0.5 to 2 hours. By increasing the maximum temperature, damage to the device caused by outgassing remaining in the film system and stress changes can be suppressed even when exposed to high temperatures in the subsequent device manufacturing process. For example, in the case of TFTs for display substrates, if the TFT device type is a low-temperature polysilicon (LTPS) type, a higher process temperature (e.g., 400°C or higher) may be required than for conventional amorphous silicon or IGZO types. Even after such high-temperature thermal history, damage to the device can be reduced.

一方、上記温度領域以外の他の温度領域、例えば(Tg+30)℃よりも高い温度領域や、(Tg+15)℃よりも低い温度領域における昇温速度は、上記温度領域における昇温速度と同じであってもよいし、それよりも高くてもよいし、それよりも低くてもよい。 On the other hand, the heating rate in other temperature ranges than the above temperature range, for example, in a temperature range higher than (Tg + 30) ° C. or lower than (Tg + 15) ° C., may be the same as the heating rate in the above temperature range, or may be higher or lower.

例えば、(Tg+30)℃よりも高い温度領域では、たどり着いた最安定構造Aや別の安定構造Bから変動しにくいため、昇温速度は、生産効率を高める観点から、上記温度領域における昇温速度よりも高くしてもよい(図1B及び図2参照)。 For example, in a temperature range higher than (Tg+30)°C, the temperature is unlikely to deviate from the most stable structure A or another stable structure B, so the heating rate may be higher than the heating rate in the above temperature range from the viewpoint of increasing production efficiency (see Figures 1B and 2).

また、(Tg+15)℃よりも低い温度領域では、そもそもポリマー分子鎖が動きにくいため、生産効率を高める観点から、上記温度領域の昇温速度よりも高くしてもよい(図1A、図1B及び図2参照)。但し、当該温度領域では、溶媒の突沸による塗膜の表面性状の低下を一層抑制する観点から、昇温速度は高すぎないことが好ましい。
例えば、上記温度領域よりも低い温度領域のうち、少なくともイミド化する温度近傍(通常、150~200℃)では、徐々に昇温することが好ましい。例えば150~200℃の温度領域における昇温速度は、1~50℃/分であることが好ましく、2~30℃/分であることがより好ましく、4~20℃/分であってもよい。50℃/分以下であると、温度上昇が適度に緩やかであるため、塗膜から溶媒が揮発する前に、塗膜表面のポリアミド酸がイミド化するのを抑制し、塗膜内に残った溶媒が気泡を生じさせたり、塗膜表面に凹凸を生じたさせたりするのを抑制しやすい。
In addition, in a temperature range lower than (Tg+15)° C., since polymer molecular chains are difficult to move in the first place, the heating rate may be higher than in the above-mentioned temperature range from the viewpoint of improving production efficiency (see FIGS. 1A, 1B, and 2). However, in this temperature range, from the viewpoint of further suppressing deterioration of the surface properties of the coating film due to bumping of the solvent, it is preferable that the heating rate is not too high.
For example, in a temperature range lower than the above-mentioned temperature range, at least in the vicinity of the imidization temperature (usually 150 to 200° C.), the temperature is preferably raised gradually. For example, the rate of temperature rise in the temperature range of 150 to 200° C. is preferably 1 to 50° C./min, more preferably 2 to 30° C./min, and may be 4 to 20° C./min. When the rate is 50° C./min or less, the temperature rise is appropriately gentle, so that imidization of the polyamic acid on the coating film surface is suppressed before the solvent volatilizes from the coating film, and it is easy to suppress the solvent remaining in the coating film from generating bubbles or causing unevenness on the coating film surface.

各温度領域では、それぞれ昇温速度は一定であってもよいし(図1A及び1B参照)、一定でなくてもよい(図2参照)。例えば、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域については、当該温度領域の全体にわたって昇温速度が1℃以下であれば、昇温速度は一定であってもよいし(図1A及び図1B)、変化していてもよい(図2参照)。 In each temperature region, the heating rate may be constant (see Figures 1A and 1B) or may not be constant (see Figure 2). For example, in the temperature region from (Tg+15)°C to (Tg+30)°C, as long as the heating rate is 1°C or less throughout the entire temperature region, the heating rate may be constant (see Figures 1A and 1B) or may vary (see Figure 2).

(加熱方法)
塗布したワニスを加熱する方法は、特に制限されないが、例えば単葉状の塗膜を昇温しながら加熱する方法としては、ホットプレートで加熱する方法や、オーブン内温度を昇温させる方法がある。この場合、昇温速度は、ホットプレートやオーブンの設定によって調整する。また、長尺状の塗膜を昇温しながら加熱する場合、例えば塗膜を加熱するための加熱炉を、基材の搬送(移動)方向に沿って複数配置し;加熱炉の温度を、加熱炉ごとに変化させる。例えば、基材の移動方向に沿って、それぞれの加熱炉の温度を高めればよい。この場合、昇温速度は、基材の搬送速度で調整する。
(Heating method)
The method of heating the applied varnish is not particularly limited, but for example, a method of heating a monolithic coating film while increasing its temperature includes a method of heating with a hot plate and a method of increasing the temperature inside an oven. In this case, the temperature increase rate is adjusted by the settings of the hot plate or oven. In addition, when a long coating film is heated while increasing its temperature, for example, a plurality of heating furnaces for heating the coating film are arranged along the conveying (moving) direction of the substrate; the temperature of each heating furnace is changed for each heating furnace. For example, the temperature of each heating furnace may be increased along the moving direction of the substrate. In this case, the temperature increase rate is adjusted by the conveying speed of the substrate.

(加熱雰囲気)
ポリイミドは、200℃を超える温度で加熱すると、酸化されやすい。ポリイミドが酸化されると、得られるポリイミドフィルムが黄変する虞がある。そこで、200℃を超える温度領域では、(i)加熱雰囲気を不活性ガス雰囲気とするか、若しくは(ii)加熱雰囲気を減圧することが好ましい。
(Heating atmosphere)
Polyimide is easily oxidized when heated at a temperature exceeding 200° C. If polyimide is oxidized, the resulting polyimide film may turn yellow. Therefore, in the temperature range exceeding 200° C., it is preferable to (i) use an inert gas atmosphere as the heating atmosphere or (ii) reduce the pressure of the heating atmosphere.

(i)加熱雰囲気を不活性ガス雰囲気とすると、ポリイミドの酸化反応が抑制される。不活性ガスの種類は特に制限されず、アルゴンガスや窒素ガスや炭酸ガスとすることができる。また200℃を超える温度領域における酸素濃度は、1体積%以下であることが好ましく、0.1体積%(1000ppm)以下であることがより好ましく、0.01体積%(100ppm)以下であることがさらに好ましい。雰囲気中の酸素濃度は、市販の酸素濃度計(例えば、ジルコニア式酸素濃度計)により測定される。 (i) If the heating atmosphere is an inert gas atmosphere, the oxidation reaction of the polyimide is suppressed. The type of inert gas is not particularly limited, and can be argon gas, nitrogen gas, or carbon dioxide gas. Furthermore, the oxygen concentration in the temperature range exceeding 200°C is preferably 1% by volume or less, more preferably 0.1% by volume (1000 ppm) or less, and even more preferably 0.01% by volume (100 ppm) or less. The oxygen concentration in the atmosphere is measured by a commercially available oxygen concentration meter (for example, a zirconia type oxygen concentration meter).

(ii)加熱雰囲気を減圧することによっても、ポリイミドの酸化反応が抑制される。加熱雰囲気を減圧する場合には、雰囲気内の圧力を15kPa以下とすることが好ましく、5kPa以下とすることがより好ましく、1kPa以下とすることがさらに好ましい。加熱雰囲気を減圧する場合には、減圧オーブン等で塗膜を加熱する。 (ii) The oxidation reaction of polyimide can also be suppressed by reducing the pressure of the heating atmosphere. When reducing the pressure of the heating atmosphere, the pressure in the atmosphere is preferably 15 kPa or less, more preferably 5 kPa or less, and even more preferably 1 kPa or less. When reducing the pressure of the heating atmosphere, the coating film is heated in a reduced pressure oven or the like.

ポリアミド酸のイミド化(閉環)後、基材を剥離することで、ポリイミドフィルムが得られる。 After the polyamic acid is imidized (ring-closed), the substrate is peeled off to obtain a polyimide film.

ポリイミドを含むワニスの場合、塗布したワニスを加熱して溶媒を蒸発させて、ポリイミドフィルムを得る。加熱条件は、ポリアミド酸を含むワニスの場合と同様である。 In the case of a varnish containing polyimide, the applied varnish is heated to evaporate the solvent to obtain a polyimide film. The heating conditions are the same as for varnishes containing polyamic acid.

1-3.作用
上記実施形態に係るポリイミドフィルムの製造方法によれば、得られるポリイミドフィルムのb値のばらつきを低減できる。さらには、得られるフィルムのb値だけでなく、CTE等の他の物性のばらつきも少なくしうる。そのため、ポリイミドフィルムの生産効率を高めることができる。
1-3. Function According to the method for producing a polyimide film according to the above embodiment, the variation in the b * value of the obtained polyimide film can be reduced. Furthermore, the variation in not only the b * value of the obtained film but also other physical properties such as CTE can be reduced. Therefore, the production efficiency of the polyimide film can be improved.

2.ポリイミドフィルム
ポリイミドフィルムは、上記ポリイミドフィルムの製造方法によって得られる。
2. Polyimide Film The polyimide film is obtained by the above-mentioned method for producing a polyimide film.

ポリイミドフィルムに含まれるポリイミドは、上記の通り、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを含むモノマーを反応させて得られる。ポリイミドを構成するモノマーは、ポリイミドを構成する全モノマーに対して60モル%以上、好ましくは90モル%以上の芳香族モノマーを含む。芳香族モノマーは、芳香族テトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンとを含む。 The polyimide contained in the polyimide film is obtained by reacting monomers containing tetracarboxylic dianhydride and diamine as described above. The monomers constituting the polyimide contain aromatic monomers in an amount of 60 mol % or more, preferably 90 mol % or more, based on the total monomers constituting the polyimide. The aromatic monomers contain aromatic tetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine.

即ち、ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物に由来する構造単位と、ジアミンに由来する構造単位とを含む。テトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物を含み、且つジアミンは、芳香族ジアミンを含む。 That is, the polyimide contains structural units derived from tetracarboxylic dianhydride and structural units derived from diamine. The tetracarboxylic dianhydride contains an aromatic tetracarboxylic dianhydride, and the diamine contains an aromatic diamine.

芳香族テトラカルボン酸二無水物や芳香族ジアミンの種類は、特に制限されないが、着色が少なく、低いCTEと高い曲げ耐性とを両立するポリイミドフィルムを得る観点では、テトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物として、式(a1)で表される化合物と、式(a2)で表される化合物及び/又は式(a3)で表される化合物とを含み;ジアミンは、芳香族ジアミンとして、特定のジアミン(TFMB)を含むことが好ましい。 The types of aromatic tetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine are not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a polyimide film that has little coloration and has both a low CTE and high bending resistance, it is preferable that the tetracarboxylic dianhydride contains, as the aromatic tetracarboxylic dianhydride, a compound represented by formula (a1), and a compound represented by formula (a2) and/or a compound represented by formula (a3); and the diamine contains, as the aromatic diamine, a specific diamine (TFMB).

式(a1)で表される化合物は、得られるポリイミドフィルムのb値の増大を抑制しつつ、CTEを低くしうる。
即ち、ピロメリット酸に無水物に含まれるようなベンゼン環は、隣接し合う二つの酸二無水物部位とのドナー・アクセプターに伴う、分子間の電荷移動錯体の形成により光吸収しやすく、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物や3つ以上のベンゼン環が縮合した縮合環を有するテトラカルボン酸二無水物(例えば3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物等)は、分子内のπ電子共役系の拡張により光吸収しやすいため、いずれも着色を生じやすい。これに対し、式(a1)で表される酸二無水物に含まれるナフタレン環は、光吸収の原因となる上記ドナー・アクセプターに伴う、分子間の電荷移動錯体を形成しにくく、且つ、分子内のπ電子共役の拡がりも少ないため、着色を生じにくい。また、ナフタレン環は、強直な構造を有し、配向性を高めやすいことから、フィルムを低CTE化しやすい。
The compound represented by formula (a1) can reduce the CTE while suppressing an increase in the b * value of the resulting polyimide film.
That is, the benzene ring contained in pyromellitic anhydride is likely to absorb light due to the formation of an intermolecular charge transfer complex associated with the donor-acceptor with two adjacent acid dianhydride moieties, and 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and tetracarboxylic dianhydrides having a condensed ring in which three or more benzene rings are condensed (for example, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, etc.) are likely to absorb light due to the expansion of the π-electron conjugated system in the molecule, so both are likely to cause coloring. In contrast, the naphthalene ring contained in the acid dianhydride represented by formula (a1) is unlikely to form an intermolecular charge transfer complex associated with the donor-acceptor that causes light absorption, and the expansion of the π-electron conjugation in the molecule is also small, so it is unlikely to cause coloring. In addition, the naphthalene ring has a rigid structure and is likely to increase the orientation, so it is easy to reduce the CTE of the film.

また、式(a2)で表される化合物や式(a3)で表される化合物は、比較的柔軟性を有するため、ポリイミドフィルムの曲げ耐性を高めうる。 In addition, the compounds represented by formula (a2) and formula (a3) are relatively flexible, and therefore can increase the bending resistance of the polyimide film.

以下、本実施形態におけるポリイミドの構成について、詳細に説明する。 The polyimide structure in this embodiment is described in detail below.

2-1.組成
[テトラカルボン酸二無水物]
テトラカルボン酸二無水物は、式(a1)で表される化合物と、式(a2)で表される化合物及び/又は式(a3)で表される化合物とを含むことが好ましい。

Figure 2024065610000006
Figure 2024065610000007
Figure 2024065610000008
2-1. Composition [Tetracarboxylic acid dianhydride]
The tetracarboxylic dianhydride preferably contains a compound represented by formula (a1), and a compound represented by formula (a2) and/or a compound represented by formula (a3).
Figure 2024065610000006
Figure 2024065610000007
Figure 2024065610000008

式(a1)において、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、好ましくは1又は2である。m及びnは、それぞれ0~2の整数であり、m+nは、3以下である。CTEを低くしやすい観点では、配向性(分子の直線性)が高いことが好ましく、m及びnは0であることが好ましい。 In formula (a1), R1 and R2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 or 2. m and n are each an integer of 0 to 2, and m+n is 3 or less. From the viewpoint of easily lowering the CTE, it is preferable that the orientation (linearity of the molecule) is high, and it is preferable that m and n are 0.

式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物は、ポリイミドフィルムのCTEを低くしうる。特に、式(a2)で表される化合物は、式(a1)で表される化合物よりも、得られるポリイミドフィルムを着色させることなく(b値を増大させることなく)、CTEを低くしうる。 The compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) can lower the CTE of the polyimide film. In particular, the compound represented by formula (a2) can lower the CTE of the resulting polyimide film without coloring the polyimide film (without increasing the b * value) as compared with the compound represented by formula (a1).

式(a1)で表される化合物の例には、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(NTCDA)やその一部がアルキル基で置換されたものが含まれ、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(NTCDA)であることが好ましい。式(a2)で表される化合物の例には、ピロメリット酸二無水物(1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸、PMDA)が含まれる。 Examples of the compound represented by formula (a1) include 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA) and those partially substituted with alkyl groups, with 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA) being preferred. Examples of the compound represented by formula (a2) include pyromellitic dianhydride (1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, PMDA).

式(a3)において、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、好ましくは1又は2である。o及びpは、それぞれ0~3の整数であり、o+pは、3以下である。 In formula (a3), R3 and R4 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 or 2. o and p are each an integer of 0 to 3, and o+p is 3 or less.

式(a3)で表される化合物は、ポリイミドフィルムの曲げ耐性を高めうる。式(b1)で表される化合物の例には、式(a3-1)で表される化合物や式(a3-2)で表される化合物が含まれる。

Figure 2024065610000009
The compound represented by formula (a3) can increase the bending resistance of the polyimide film. Examples of the compound represented by formula (b1) include the compounds represented by formula (a3-1) and formula (a3-2).
Figure 2024065610000009

式(a3-1)で表される化合物の例には、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)が含まれる。式(a3-2)で表される化合物の例には、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)が含まれる。中でも、曲げ耐性を高める観点では、式(a3-1)で表される化合物が好ましく、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s-BPDA)がより好ましい。また、複屈折△nを低くする観点では、式(a3-2)で表される化合物が好ましく、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a-BPDA)がより好ましい。 An example of the compound represented by formula (a3-1) includes 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA). An example of the compound represented by formula (a3-2) includes 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA). Among them, from the viewpoint of increasing bending resistance, the compound represented by formula (a3-1) is preferable, and 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) is more preferable. Furthermore, from the viewpoint of decreasing the birefringence Δn, the compound represented by formula (a3-2) is preferable, and 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA) is more preferable.

中でも、フィルムの曲げ耐性を高めつつ、CTEをさらに低くする観点では、テトラカルボン酸二無水物は、式(a1)で表される化合物及び式(a3)で表される化合物を含むことが好ましく、式(a2)で表される化合物をさらに含んでもよい。すなわち、式(a2)で表される化合物は、式(a1)で表される化合物と式(a3)で表される化合物の中間的な性質を有しうる。 In particular, from the viewpoint of further lowering the CTE while increasing the bending resistance of the film, the tetracarboxylic dianhydride preferably contains a compound represented by formula (a1) and a compound represented by formula (a3), and may further contain a compound represented by formula (a2). In other words, the compound represented by formula (a2) may have intermediate properties between the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a3).

式(a1)で表される化合物の含有量は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10モル%以上であることが好ましい。式(a1)で表される化合物の含有量が10モル%以上であると、ポリイミドフィルムの着色を抑制し、b値を低くしつつ、CTEを低くすることができる。同様の観点から、式(a1)で表される化合物の含有量は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%であることがより好ましく、40~65モル%であることがさらに好ましい。 The content of the compound represented by formula (a1) is preferably 10 mol% or more based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride. When the content of the compound represented by formula (a1) is 10 mol% or more, coloration of the polyimide film can be suppressed, and the b * value can be reduced while the CTE can be reduced. From the same viewpoint, the content of the compound represented by formula (a1) is more preferably 30 to 80 mol%, and even more preferably 40 to 65 mol%, based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride.

式(a1)で表される化合物の含有量は、フィルムの着色を抑制しつつ、CTEをさらに低くする観点では、式(a2)で表される化合物よりも多いことが好ましい。具体的には、式(a1)で表される化合物の含有量の、式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量に対する割合(a1/(a1+a2))は、0.5~1.0であることが好ましく、0.6~1.0であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of further lowering the CTE while suppressing coloration of the film, the content of the compound represented by formula (a1) is preferably greater than that of the compound represented by formula (a2). Specifically, the ratio of the content of the compound represented by formula (a1) to the total amount of the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) (a1/(a1+a2)) is preferably 0.5 to 1.0, and more preferably 0.6 to 1.0.

式(a3)で表される化合物は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10モル%以上であることが好ましい。すなわち、式(a3)で表される化合物はわずかに非平面性の構造を有する。そのため、式(a1)で表される化合物に加えて、式(a3)で表される化合物を10モル%以上さらに含むと、得られるポリイミドの式(a1)で表される化合物に由来する構造単位と式(a3)で表される化合物に由来する構造単位との間での分子間の相互作用が適度に弱まりやすい。それにより、ポリイミドフィルムの着色、b値を一層低くしつつ、フィルムの曲げ性能を一層高めることができる。同様の観点から、式(a3)で表される化合物は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して、10~70モル%であることが好ましく、20~65モル%であることがより好ましく、30~60モル%であることがさらに好ましい。 The compound represented by formula (a3) is preferably 10 mol% or more relative to the total amount of tetracarboxylic dianhydride. That is, the compound represented by formula (a3) has a slightly non-planar structure. Therefore, when the compound represented by formula (a3) is further contained in an amount of 10 mol% or more in addition to the compound represented by formula (a1), the intermolecular interaction between the structural unit derived from the compound represented by formula (a1) and the structural unit derived from the compound represented by formula (a3) of the obtained polyimide is easily weakened to an appropriate degree. As a result, the coloration and b * value of the polyimide film can be further reduced, while the bending performance of the film can be further improved. From the same viewpoint, the compound represented by formula (a3) is preferably 10 to 70 mol% relative to the total amount of tetracarboxylic dianhydride, more preferably 20 to 65 mol%, and even more preferably 30 to 60 mol%.

式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量(a1+a2)は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%であることが好ましい。上記合計量が30モル%以上であると、フィルムのCTEを十分に低くすることができ、80モル%以下であると、フィルムの曲げ耐性が損なわれにくい。同様の観点から、上記合計量は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~70モル%であることがより好ましく、40~65モル%であることがさらに好ましい。 The total amount (a1+a2) of the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) is preferably 30 to 80 mol% based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride. If the total amount is 30 mol% or more, the CTE of the film can be sufficiently low, and if it is 80 mol% or less, the bending resistance of the film is unlikely to be impaired. From the same viewpoint, the total amount is more preferably 30 to 70 mol%, and even more preferably 40 to 65 mol% based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride.

式(a2)で表される化合物及び式(a3)で表される化合物の合計量(a2+a3)は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~80モル%であることが好ましいい。上記合計量が10モル%以上であると、フィルムの曲げ耐性を高めやすく、80モル%以下であると、CTEの過度の増大を抑制しうる。同様の観点から、上記合計量は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~70モル%であることがより好ましく、23~60モル%であることがさらに好ましく、40~60モル%であることが特に好ましい。 The total amount (a2+a3) of the compound represented by formula (a2) and the compound represented by formula (a3) is preferably 10 to 80 mol% based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride. If the total amount is 10 mol% or more, the bending resistance of the film is easily increased, and if it is 80 mol% or less, an excessive increase in CTE can be suppressed. From the same viewpoint, the total amount is more preferably 10 to 70 mol%, even more preferably 23 to 60 mol%, and particularly preferably 40 to 60 mol% based on the total amount of tetracarboxylic dianhydride.

フィルムの曲げ耐性をさらに高める観点では、式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量(a1+a2)と、式(a2)で表される化合物及び式(a3)で表される化合物の合計量(a2+a3)の比(a1+a2)/(a2+a3)は、4以下であることが好ましく、2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.9以下が特に好ましい。得られるフィルムのCTEをさらに低くする観点では、(a1+a2)/(a2+a3)は、0.4以上であることが好ましく、0.6以上であることが好ましく、0.8以上であることがより好ましく、1以上であることがさらに好ましい。これらの観点から、(a1+a2)/(a2+a3)は、0.4~4が好ましく、0.4~2がより好ましく、0.4~1がさらに好ましく、0.6~1がさらに好ましく、0.6~0.9が特に好ましい。 From the viewpoint of further increasing the bending resistance of the film, the ratio (a1+a2)/(a2+a3) of the total amount (a1+a2) of the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) to the total amount (a2+a3) of the compound represented by formula (a2) and the compound represented by formula (a3) is preferably 4 or less, more preferably 2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.9 or less. From the viewpoint of further lowering the CTE of the obtained film, (a1+a2)/(a2+a3) is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, more preferably 0.8 or more, and even more preferably 1 or more. From these viewpoints, (a1+a2)/(a2+a3) is preferably 0.4 to 4, more preferably 0.4 to 2, more preferably 0.4 to 1, even more preferably 0.6 to 1, and particularly preferably 0.6 to 0.9.

テトラカルボン酸二無水物は、式(a4)で表される化合物をさらに含むことが好ましい。

Figure 2024065610000010
It is preferable that the tetracarboxylic dianhydride further contains a compound represented by formula (a4).
Figure 2024065610000010

式(a4)のR及びRは、それぞれ独立して置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基又はフッ素原子を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1又は2である。アルキル基が有しうる置換基の例には、フッ素原子等が含まれる。q及びrは、それぞれ0~3の整数を表す。ただし、q+rは、3以下である。 In formula (a4), R5 and R6 each independently represent an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine atom. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 or 2. Examples of the substituent that the alkyl group may have include a fluorine atom. Each of q and r represents an integer of 0 to 3. However, q+r is 3 or less.

式(a4)で表される化合物は、フィルムにしたときに、高い透明性や耐熱性を付与しうるだけでなく、フィルムの複屈折Δnを低下させうる。式(a4)で表される化合物は、9,9’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物(BPAF)であることが好ましい。 The compound represented by formula (a4) can impart high transparency and heat resistance when made into a film, and can also reduce the birefringence Δn of the film. The compound represented by formula (a4) is preferably 9,9'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride (BPAF).

式(a4)で表される化合物の含有量は、フルオレン骨格を有するテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの合計量(式(a4)で表される化合物及び式(b2)で表される化合物の合計量)が後述する範囲となるように設定されることが好ましい。 The content of the compound represented by formula (a4) is preferably set so that the total amount of the tetracarboxylic dianhydride having a fluorene skeleton and the diamine (the total amount of the compound represented by formula (a4) and the compound represented by formula (b2)) falls within the range described below.

テトラカルボン酸二無水物は、本開示の効果を損なわない範囲で、上記以外の他のテトラカルボン酸二無水物をさらに含んでもよい。他のテトラカルボン酸二無水物の例には、上記以外の芳香族テトラカルボン酸二無水物や脂環式テトラカルボン酸二無水物、脂肪族テトラカルボン酸二無水物等が含まれる。他のテトラカルボン酸二無水物の含有量は、テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10モル%以下としうる。 The tetracarboxylic dianhydride may further contain other tetracarboxylic dianhydrides other than those mentioned above, as long as the effects of the present disclosure are not impaired. Examples of other tetracarboxylic dianhydrides include aromatic tetracarboxylic dianhydrides, alicyclic tetracarboxylic dianhydrides, aliphatic tetracarboxylic dianhydrides, and the like other than those mentioned above. The content of the other tetracarboxylic dianhydrides may be 10 mol % or less based on the total amount of tetracarboxylic dianhydrides.

[ジアミン]
ジアミンは、式(b1)で表される化合物を含むことが好ましい。

Figure 2024065610000011
[Diamine]
The diamine preferably includes a compound represented by formula (b1).
Figure 2024065610000011

式(b1)で表される化合物は、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)である。当該化合物は、フィルムにしたときに、高い透明性や低いb値を付与しうる。 The compound represented by formula (b1) is 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB), which can impart high transparency and a low b * value when made into a film.

ジアミンは、例えばフィルムの耐熱性を高める観点、又は、複屈折Δnを低減する観点では、式(b2)で表される化合物をさらに含むことが好ましい。

Figure 2024065610000012
The diamine preferably further contains a compound represented by formula (b2), for example from the viewpoint of increasing the heat resistance of the film or reducing the birefringence Δn.
Figure 2024065610000012

式(b2)のR及びRは、それぞれ独立して置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基又はフッ素原子を表す。アルキル基の炭素数は、好ましくは1又は2である。アルキル基が有しうる置換基の例には、フッ素原子等が含まれる。s及びtは、それぞれ0~3の整数を表す。ただし、s+tは、3以下である。 In formula (b2), R7 and R8 each independently represent an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine atom. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 or 2. Examples of the substituent that the alkyl group may have include a fluorine atom. s and t each represent an integer of 0 to 3. However, s+t is 3 or less.

式(b2)で表される化合物の例には、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン(BAFL)、9,9-ビス(4-アミノ-3-メチルフェニル)フルオレン(FFDA)、9,9-ビス(アミノフルオロフェニル)フルオレンが含まれる。 Examples of the compound represented by formula (b2) include 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene (BAFL), 9,9-bis(4-amino-3-methylphenyl)fluorene (FFDA), and 9,9-bis(aminofluorophenyl)fluorene.

式(b1)で表される化合物の含有量は、ジアミンの全量に対して80モル%以上であることが好ましい。式(b1)で表される化合物の含有量が80モル%以上であると、フィルムの着色を抑制しやすい(b値を低くしやすい)。同様の観点から、式(b1)で表される化合物の含有量は、90モル%以上であることが好ましく、100モル%であってもよい。 The content of the compound represented by formula (b1) is preferably 80 mol% or more based on the total amount of diamine. When the content of the compound represented by formula (b1) is 80 mol% or more, coloration of the film is easily suppressed (b * value is easily reduced). From the same viewpoint, the content of the compound represented by formula (b1) is preferably 90 mol% or more, and may be 100 mol%.

式(b2)で表される化合物の含有量は、式(a4)で表される化合物及び式(b2)で表される化合物の合計量(フルオレン骨格を有する成分の含有量)が、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の合計に対して0~15モル%、好ましくは0.5~15モル%となるように設定される。上記合計量が0.15モル%以上であると、複屈折Δnを低くしやすく、15モル%以下であると、CTEの増大を抑制しやすい。同様の観点から、上記合計量は、2~8モル%であることがより好ましい。 The content of the compound represented by formula (b2) is set so that the total amount of the compound represented by formula (a4) and the compound represented by formula (b2) (the content of the component having a fluorene skeleton) is 0 to 15 mol %, preferably 0.5 to 15 mol %, relative to the total of the diamine and the tetracarboxylic dianhydride. If the total amount is 0.15 mol % or more, it is easy to reduce the birefringence Δn, and if it is 15 mol % or less, it is easy to suppress an increase in CTE. From the same viewpoint, it is more preferable that the total amount is 2 to 8 mol %.

ジアミンは、本開示の効果を損なわない範囲で、上記以外の他のジアミンをさらに含んでもよい。他のジアミンの例には、ビス(3-アミノフェニル)スルホン(3,3-DAS)、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(4,4-DAS)、1,5-ジアミノナフタレン(15DAN)や4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABA)、m-ジアミノベンゼン(MDA)等の上記以外の芳香族ジアミンや、1,2-シクロヘキサンジアミン(DACH)や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)シクロヘキサン等の脂環式ジアミン、エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンが含まれる。他のジアミンの含有量は、ジアミンの全量に対して10モル%以下としうる。 The diamine may further include other diamines other than those mentioned above, as long as the effect of the present disclosure is not impaired. Examples of other diamines include aromatic diamines other than those mentioned above, such as bis(3-aminophenyl)sulfone (3,3-DAS), 4,4'-diaminodiphenylsulfone (4,4-DAS), 1,5-diaminonaphthalene (15DAN), 4,4'-diaminobenzanilide (DABA), and m-diaminobenzene (MDA), as well as alicyclic diamines such as 1,2-cyclohexanediamine (DACH), 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, and 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, and aliphatic diamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine. The content of other diamines may be 10 mol% or less based on the total amount of diamines.

2-2.物性
(L表色系におけるb値)
ポリイミドフィルムのL表色系におけるb値は、好ましくは12以下、より好ましくは8以下、さらに好ましくは6以下、特に好ましくは4以下である。b値の下限値は、通常、1程度であるが、好ましくは0である。b値がこれらの範囲を満たすポリイミドフィルムは、着色が少なく、透明性に優れるため、光学フィルム、即ち、各種ディスプレイ装置用のパネル基板等に好適である。
2-2. Physical properties (b * value in the L * a * b * color system)
The b * value of the polyimide film in the L * a * b * color system is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, further preferably 6 or less, and particularly preferably 4 or less. The lower limit of the b * value is usually about 1, and preferably 0. Polyimide films having a b * value that satisfies these ranges are less colored and have excellent transparency, and are therefore suitable for optical films, i.e., panel substrates for various display devices, and the like.

ポリイミドフィルムのb値を、測色計(例えば、スガ試験機製 三刺激値直読式測色計(Colour Cute i CC-i型)を使用して、透過モード(前述の機器を用いた場合は、透過モード 0°diと設定する)で測定したときの値とする。 The b * value of the polyimide film is the value measured using a colorimeter (for example, a tristimulus value direct reading colorimeter (Colour Cute i CC-i type) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) in a transmission mode (when the above-mentioned instrument is used, the transmission mode is set to 0°di).

値は、ポリアミド酸のモノマー組成によって調整されうる。例えば、ジアミン中の式(b1)で表される化合物(TFMB)の含有比率を高くしたり、酸無水物中の式(a2)で表される化合物(PMDA)の含有比率を低くしたりすると、b値が小さくなりやすい。 The b * value can be adjusted by the monomer composition of the polyamic acid. For example, the b* value tends to decrease when the content ratio of the compound represented by formula (b1) (TFMB) in the diamine is increased or the content ratio of the compound represented by formula (a2) (PMDA) in the acid anhydride is decreased.

(全光線透過率)
ポリイミドフィルムの全光線透過率(Total Tranmittance:TT)は、熱イミド化条件(特に加熱温度)にもよるが、例えば80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは87%以上、さらに好ましくは89%以上である。全光線透過率の上限値は、100%であることが好ましいが、通常は、92%、又は90%程度である。このように全光線透過率が高いポリイミドフィルムは、光学フィルム、すなわち各種ディスプレイ装置用のパネル基板(透明基板)等に好適である。なお、全光線透過率(TT)は、標準光源であるD65の全ての波長域(300~830nm)での平均透過率を示す。また、視認性をさらに高める観点では、波長450nmでの透過率(T@450nm)は60%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。
(Total light transmittance)
The total light transmittance (TT) of the polyimide film depends on the thermal imidization conditions (particularly the heating temperature), but is, for example, 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 87% or more, and even more preferably 89% or more. The upper limit of the total light transmittance is preferably 100%, but is usually about 92% or 90%. Such a polyimide film with a high total light transmittance is suitable for optical films, that is, panel substrates (transparent substrates) for various display devices. The total light transmittance (TT) indicates the average transmittance in all wavelength ranges (300 to 830 nm) of the standard light source D65. In addition, from the viewpoint of further improving visibility, the transmittance at a wavelength of 450 nm (T@450 nm) is preferably 60% or more, more preferably 75% or more.

ポリイミドフィルムの全光線透過率は、JIS-K7361-1に準じて、光源D65にて測定される。波長450nmの光線透過率は、波長300~800nm領域のUV-可視スペクトル測定を行い、波長450nmの光の透過率をT@450nmとして求めることができる。 The total light transmittance of a polyimide film is measured in accordance with JIS-K7361-1 using a light source D65. The light transmittance at a wavelength of 450 nm can be determined by measuring the UV-visible spectrum in the wavelength range of 300 to 800 nm, and the transmittance of light at a wavelength of 450 nm can be calculated as T@450 nm.

ポリイミドフィルムの全光線透過率や波長450nmでの透過率は、ポリイミドのモノマー組成によって調整することができる。例えば、ジアミン中の式(b1)で表される化合物(TFMB)の含有比率や、酸無水物中の式(a4)で表される化合物(例えばBPAF)の含有比率が高いと、全光線透過率や波長450nmでの透過率は高くなりやすい。 The total light transmittance and transmittance at a wavelength of 450 nm of the polyimide film can be adjusted by the monomer composition of the polyimide. For example, if the content ratio of the compound represented by formula (b1) (TFMB) in the diamine or the content ratio of the compound represented by formula (a4) (e.g., BPAF) in the acid anhydride is high, the total light transmittance and transmittance at a wavelength of 450 nm tend to be high.

(ガラス転移温度(Tg))
ポリイミドのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは350℃以上、より好ましくは370℃以上、さらに好ましくは400℃以上である。ポリイミドフィルムのTgが350℃以上であると、フィルムをTFTアレイ用の基板等にも適用することができる。具体的には、ポリイミドフィルムのTgは、IGZO(インジウム・ガリウム・亜鉛・酸素で構成される酸化物半導体)を用いたTFTアレイ作製に用いる場合は、350℃以上であることが好ましく、390℃以上であることがより好ましく;低温ポリシリコンを用いたTFTアレイ作製に用いる場合は、400℃以上であることが好ましい。Tgが当該範囲であれば、各TFTアレイ作製時の作業環境下でも使用可能となり、信頼性の高いディスプレイ装置が得られやすい。ポリイミドフィルムのTgの上限は、特に制限されないが、成形性の観点から、例えば500℃程度としうる。
(Glass Transition Temperature (Tg))
The glass transition temperature (Tg) of the polyimide is preferably 350°C or higher, more preferably 370°C or higher, and even more preferably 400°C or higher. If the Tg of the polyimide film is 350°C or higher, the film can be applied to a substrate for a TFT array. Specifically, the Tg of the polyimide film is preferably 350°C or higher, more preferably 390°C or higher, when used for preparing a TFT array using IGZO (an oxide semiconductor composed of indium, gallium, zinc, and oxygen); it is preferably 400°C or higher when used for preparing a TFT array using low-temperature polysilicon. If the Tg is within this range, it can be used even under the working environment during the preparation of each TFT array, and a highly reliable display device can be easily obtained. The upper limit of the Tg of the polyimide film is not particularly limited, but from the viewpoint of moldability, it can be, for example, about 500°C.

ポリイミドのTgは、以下の方法で測定することができる。
熱機械分析装置(TMA)に、試験片を取り付け後、窒素雰囲気下、荷重100mNにて、室温から5℃/minで300℃まで一度昇温した後(1stラン)、50℃以下まで降温して試験片に蓄積された残留応力を取り除く。次いで、そのまま再び、窒素雰囲気下、荷重100mNにて5℃/minで450℃まで昇温(2ndラン)した時の、伸びの変曲点をガラス転移温度として求める。
The Tg of a polyimide can be measured by the following method.
After mounting the test piece on a thermomechanical analyzer (TMA), the test piece is heated once from room temperature to 300° C. at 5° C./min under a nitrogen atmosphere and a load of 100 mN (1st run), and then cooled to 50° C. or less to remove residual stress accumulated in the test piece. Next, the test piece is heated again in the same manner under a nitrogen atmosphere and a load of 100 mN at 5° C./min to 450° C. (2nd run), and the inflection point of elongation at this time is determined as the glass transition temperature.

(線熱膨張係数(CTE))
ポリイミドフィルムの線熱膨張係数(CTE)は、熱イミド化条件(特に加熱温度)にもよるが、例えば-10~50ppm/Kであることが好ましく、-10~30ppm/Kであることがより好ましく、-5~20ppm/Kであることがさらに好ましく、0~10ppm/Kであることが特に好ましい。線熱膨張係数が上記範囲内であると、各種ディスプレイ装置のパネル基板として用いた際に、高温でもポリイミドフィルムが変形しにくく、基板上への電気素子の形成プロセスでの高温環境に起因した反り等の熱変形による位置ずれや電気素子の破壊を抑制しやすく、各種素子を積層しやすい。
(Coefficient of Linear Thermal Expansion (CTE))
The coefficient of linear thermal expansion (CTE) of the polyimide film varies depending on the thermal imidization conditions (particularly the heating temperature), but is preferably, for example, −10 to 50 ppm/K, more preferably −10 to 30 ppm/K, even more preferably −5 to 20 ppm/K, and particularly preferably 0 to 10 ppm/K. If the coefficient of linear thermal expansion is within the above range, the polyimide film is less likely to deform even at high temperatures when used as a panel substrate for various display devices, and displacement and destruction of electric elements due to thermal deformation such as warping caused by a high-temperature environment in the process of forming electric elements on the substrate can be easily suppressed, making it easy to laminate various elements.

線熱膨張係数(CTE)は、上記ガラス転移温度のTMAによる測定において、2ndランの昇温をした時の、温度範囲100~350℃のTMA伸長比率を、線熱膨張係数(CTE)として求めることができる。 The coefficient of linear thermal expansion (CTE) can be calculated by measuring the glass transition temperature by TMA, and taking the TMA elongation ratio in the temperature range of 100 to 350°C when the temperature is increased in the second run.

線熱膨張係数(CTE)は、ポリイミド(又はその前駆体であるポリアミド酸)のモノマー組成等によって調整されうる。例えば、酸二無水物のうち、式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量(a1+a2)(又は(a1+a2)/(a2+a3))を多くしたり、式(a1)で表される化合物の含有量を多くしたりすると、CTEは低くなりやすい。 The coefficient of linear thermal expansion (CTE) can be adjusted by the monomer composition of the polyimide (or its precursor, polyamic acid), etc. For example, the CTE tends to be lower when the total amount (a1+a2) (or (a1+a2)/(a2+a3)) of the compound represented by formula (a1) and the compound represented by formula (a2) in the acid dianhydride is increased, or when the content of the compound represented by formula (a1) is increased.

(引張強度)
ポリイミドフィルムの引張強度は、例えば160MPa以上であることが好ましい。引張伸びは、例えば4~15%であることが好ましい。
(Tensile strength)
The polyimide film preferably has a tensile strength of, for example, 160 MPa or more, and a tensile elongation of, for example, 4 to 15%.

引張強度及び引張伸びは、以下の手順で測定することができる。
ポリイミドフィルムより、ダンベル型打ち抜き試験片を作製し、引張試験機(島津製作所製、EZ-S)にて、標線幅5mm、試料長30mm、引張速度30mm/分の条件で測定を行う。得られた応力・歪曲線より、破断に至った点における強度及び伸度をそれぞれ引張強度及び引張伸度とし、5回の測定値の平均値を、引張強度TS、引張伸度ELとして求める。
The tensile strength and tensile elongation can be measured by the following procedure.
A dumbbell-shaped punched test piece is prepared from the polyimide film, and measurements are performed using a tensile tester (Shimadzu Corporation, EZ-S) under the conditions of a gauge width of 5 mm, a sample length of 30 mm, and a tensile speed of 30 mm/min. From the obtained stress-strain curve, the strength and elongation at the point of break are taken as the tensile strength and tensile elongation, respectively, and the average values of five measured values are calculated as the tensile strength TS and the tensile elongation EL.

(曲げ耐性)
ポリイミドフィルムのMIT耐折性試験の耐折回数は、例えば1万回以上であることが好ましく、4万回以上であることがより好ましく、10万回以上であることがさらに好ましく、20万回以上であることがさらに好ましい。MIT耐折性試験の耐折回数が上記範囲であるフィルムは、高いフレキシブル性を有するため、フレキシブルディスプレイ基板として好適である。
(Bending resistance)
The number of times the polyimide film can be folded in the MIT folding endurance test is preferably 10,000 times or more, more preferably 40,000 times or more, even more preferably 100,000 times or more, and even more preferably 200,000 times or more. A film having a number of times the polyimide film can be folded in the MIT folding endurance test within the above range has high flexibility and is therefore suitable as a flexible display substrate.

MIT耐折性試験は、以下の手順で行うことができる。
ポリイミドフィルム(厚み10μm)を、長さ120mm×幅15mmの形状にカットし、試験片とする。この試験片の一端を、安田精機製作所製 MIT型耐折試験機(307型)にセットして、他端を把持し、曲率半径0.38mm、荷重0.5Kg、折り曲げ確度270度(左右135度)、折り曲げ速度175回/分の条件で往復折り曲げし、破断するまでの回数(耐折回数)を測定する。測定条件は、後述の実施例の通りとしうる。なお、ポリイミドフィルムの厚みは、フィルムにできた厚さに応じて厚さを9~12μmとすることを妨げない。
The MIT folding endurance test can be carried out in the following manner.
A polyimide film (thickness 10 μm) is cut into a shape of length 120 mm × width 15 mm to prepare a test piece. One end of this test piece is set in a Yasuda Seiki Seisakusho MIT type folding endurance tester (307 type), the other end is gripped, and the test piece is folded back and forth under the conditions of a curvature radius of 0.38 mm, a load of 0.5 kg, a folding accuracy of 270 degrees (135 degrees left and right), and a folding speed of 175 times/min, and the number of times until breakage (folding endurance number) is measured. The measurement conditions can be as described in the examples below. The thickness of the polyimide film can be set to 9 to 12 μm depending on the thickness of the film.

曲げ耐性は、ポリイミドのモノマー組成等によって調整されうる。例えば、酸二無水物のうち、式(a2)で表される化合物及び式(a3)で表される化合物の合計量(a2+a3)を多く(又は(a1+a2)/(a2+a3)を小さく)したり、式(a3)で表される化合物の含有量を多くしたりすると、曲げ耐性は高まりやすい。 The bending resistance can be adjusted by the monomer composition of the polyimide, etc. For example, by increasing the total amount (a2+a3) of the compound represented by formula (a2) and the compound represented by formula (a3) among the acid dianhydrides (or decreasing (a1+a2)/(a2+a3)), or by increasing the content of the compound represented by formula (a3), the bending resistance tends to increase.

(厚み)
ポリイミドフィルムの厚みは、特に制限されず、フィルムの用途等に応じて適宜選択される。ポリイミドフィルムの厚みは、例えば1~100μmであり、好ましくは5~50μmであり、より好ましくは5~20μmである。
(Thickness)
The thickness of the polyimide film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application of the film, etc. The thickness of the polyimide film is, for example, 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm.

2-3.用途
上記ポリイミドフィルムは、高い透明性を有しつつ、低CTEと高い曲げ耐性とを有する。そのため、電子機器用の基板に好適である。電子機器用の基板の例としては、タッチパネル、液晶表示ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のディスプレイ装置の透明基板(ディスプレイパネル基板)や;指紋認証や顔認証用のセンサーを積載する基板等が挙げられる。例えば、指紋認証や顔認証用のセンサーを積載する基板用途では、フレキシブル性や測定対象である光を阻害しないような高い透明性を有し、着色が少ないことが求められ、センサーを積載した基板の製造工程で熱がかかるため、耐熱性(低いCTE)が求められる。そのような用途においても、上記ポリイミドフィルムは好適である。
2-3. Applications The polyimide film has a low CTE and high bending resistance while having high transparency. Therefore, it is suitable for use as a substrate for electronic devices. Examples of substrates for electronic devices include transparent substrates (display panel substrates) for display devices such as touch panels, liquid crystal displays, and organic EL displays; and substrates carrying sensors for fingerprint authentication and face authentication. For example, substrate applications for carrying sensors for fingerprint authentication and face authentication require flexibility, high transparency that does not obstruct the light to be measured, and little coloring, and heat resistance (low CTE) is required because heat is applied during the manufacturing process of the substrate carrying the sensor. The polyimide film is also suitable for such applications.

以下、本開示を実施例により更に詳細に説明する。しかしながら、本開示の範囲はこれによって何ら制限を受けない。 The present disclosure will be described in more detail below with reference to examples. However, the scope of the present disclosure is not limited thereby in any way.

1.材料
使用したテトラカルボン酸二無水物及びジアミンは、以下の通りである。
1. Materials The tetracarboxylic dianhydrides and diamines used are as follows:

[テトラカルボン酸二無水物]
NTCDA:2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸二無水物
BPAF:フルオレニリデンビス無水フタル酸
s-BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
[Tetracarboxylic acid dianhydride]
NTCDA: 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride PMDA: pyromellitic dianhydride BPAF: fluorenylidene bisphthalic anhydride s-BPDA: 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride

[ジアミン]
TFMB:4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル
BAFL:9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン
t-DACH:トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン
[Diamine]
TFMB: 4,4'-diamino-2,2'-bis(trifluoromethyl)biphenyl BAFL: 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene t-DACH: trans-1,4-diaminocyclohexane

2.試験
[実施例1~3、比較例1~2]
(ポリアミド酸ワニス1の調製)
温度計、コンデンサー、窒素導入管及び攪拌羽を備えたフラスコに、表1のジアミン及びN-メチル-2-ピロリジノン(NMP)(全モノマー総和の濃度が20質量%となるようにNMP重量を予め算出)を加えて、窒素雰囲気下において攪拌し、均一な溶液とした。当該溶液に、表1の対応するテトラカルボン酸ニ無水物を所定量、粉体のまま装入し、室温で撹拌30分、続けて、溶液温度を上げて、内温85~90℃で1時間撹拌させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて撹拌を継続し、淡黄色の粘稠なポリアミド酸ワニス(ポリアミド酸濃度が20質量%、芳香族モノマーの含有量99.75モル%)を得た。
2. Tests [Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 2]
(Preparation of Polyamic Acid Varnish 1)
A diamine and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) (the weight of NMP was calculated in advance so that the concentration of the total monomers was 20% by mass) in Table 1 were added to a flask equipped with a thermometer, a condenser, a nitrogen inlet tube, and a stirring blade, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere to obtain a homogeneous solution. A predetermined amount of the corresponding tetracarboxylic dianhydride in Table 1 was added as powder to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and then the solution temperature was raised and the mixture was stirred at an internal temperature of 85 to 90° C. for 1 hour, resulting in a homogeneous solution. The mixture was then cooled to room temperature and stirred overnight at room temperature to obtain a pale yellow viscous polyamic acid varnish (polyamic acid concentration 20% by mass, aromatic monomer content 99.75 mol%).

ポリアミド酸の組成及びワニスの物性を、表1に示す。

Figure 2024065610000013
The composition of the polyamic acid and the physical properties of the varnish are shown in Table 1.
Figure 2024065610000013

なお、ワニスの固有粘度ηは、以下の方法で測定した。 The intrinsic viscosity η of the varnish was measured using the following method.

(固有粘度η)
得られたワニスの固有粘度ηを、ポリマー濃度0.5g/dL、NMP、25℃にてウベローデ粘度管にて測定した。
(Intrinsic Viscosity η)
The intrinsic viscosity η of the resulting varnish was measured using an Ubbelohde viscometer at a polymer concentration of 0.5 g/dL, NMP, and 25° C.

(ポリイミドフィルムの作製)
上記調製したポリアミド酸ワニスを、ガラス基材上にドクターブレードで塗工し、ワニスの塗膜を形成した。基材及びワニスの塗膜からなる積層体をイナートオーブンに入れた。その後、イナートオーブン内の酸素濃度を100ppm以下に制御し、オーブン内の雰囲気を表2の条件で加熱した。加熱終了後、さらにイナート下において自然冷却した後のサンプルを蒸留水に浸漬させて、基材から、厚み9~12μmのポリイミドフィルムを剥離した。
(Preparation of polyimide film)
The polyamic acid varnish prepared above was applied to a glass substrate with a doctor blade to form a varnish coating. A laminate consisting of the substrate and the varnish coating was placed in an inert oven. Thereafter, the oxygen concentration in the inert oven was controlled to 100 ppm or less, and the atmosphere in the oven was heated under the conditions shown in Table 2. After completion of heating, the sample was further cooled naturally under the inert, and then immersed in distilled water to peel off a polyimide film having a thickness of 9 to 12 μm from the substrate.

(評価)
作製したポリイミドフィルムについて、(1)ガラス転移温度、(2)線熱膨張係数(CTE)、及び(3)b値を、以下の方法で測定した。
(evaluation)
The polyimide films thus produced were measured for (1) glass transition temperature, (2) coefficient of linear thermal expansion (CTE), and (3) b * value by the following methods.

(1)ガラス転移温度(Tg)、(2)線熱膨張係数(CTE)
熱機械分析装置(TMA)に、試験片(幅5mm、長さ20mm)を取り付け後、窒素雰囲気下、荷重100mNにて、室温から5℃/minで300℃まで一度昇温した後(1stラン)、50℃以下まで降温して試験片に蓄積された残留応力を取り除き、そのまま再び、5℃/minで450℃まで昇温(2ndラン)した時の、伸びの変曲点をガラス転移温度として求めた。また、温度範囲100~350℃のTMA伸長比率を、線熱膨張係数(CTE)とした。
(1) Glass transition temperature (Tg), (2) Coefficient of linear thermal expansion (CTE)
A test piece (width 5 mm, length 20 mm) was attached to a thermomechanical analyzer (TMA), and the test piece was heated once from room temperature to 300°C at 5°C/min under a nitrogen atmosphere and a load of 100 mN (1st run), then cooled to 50°C or less to remove residual stress accumulated in the test piece, and then heated again to 450°C at 5°C/min (2nd run). The inflection point of the elongation at this time was determined as the glass transition temperature. The TMA elongation ratio in the temperature range of 100 to 350°C was taken as the coefficient of linear thermal expansion (CTE).

(3)b
得られたポリイミドフィルムについて、スガ試験機製 三刺激値直読式測色計(Colour Cute i CC-i型)を使用し、黄味の指標となるL表色系におけるb値を透過モード 0°diで測定した。
(3) b * Value The b* value in the L * a * b * color system, which is an index of yellowness, of the obtained polyimide film was measured in a transmission mode at 0° di using a tristimulus value direct reading colorimeter (Colour Cute i CC-i type) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.

実施例1~3及び比較例1~2のポリイミドフィルムの評価結果を表2に示す。 The evaluation results of the polyimide films of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 2.

Figure 2024065610000014
Figure 2024065610000014

表2に示されるように、少なくとも(Tg+15)℃から(Tg+30)℃の温度領域で1℃/分以下の速度で昇温させた実施例1~3のポリイミドフィルムのb値の標準偏差は、1℃/分を超える速度で昇温させた比較例1及び2のポリイミドフィルムのb値の標準偏差よりも小さいことがわかる。それにより、b値のばらつきが少ないことがわかる。 As shown in Table 2, the standard deviation of the b * values of the polyimide films of Examples 1 to 3, which were heated at a rate of 1°C/min or less in the temperature range of at least (Tg+15)°C to (Tg+30)°C, is smaller than the standard deviation of the b* values of the polyimide films of Comparative Examples 1 and 2, which were heated at a rate of more than 1°C/min. This shows that there is little variation in the b* values .

同様に、実施例1~3のポリイミドフィルムのCTE値の標準偏差は、比較例1及び2のポリイミドフィルムのCTE値の標準偏差よりも小さく、CTEのばらつきも少ないことがわかる。 Similarly, the standard deviation of the CTE values of the polyimide films of Examples 1 to 3 is smaller than the standard deviation of the CTE values of the polyimide films of Comparative Examples 1 and 2, and it can be seen that the CTE variation is also smaller.

3.参考試験
[参考例1~3]
(ポリアミド酸ワニス2の調製)
温度計、コンデンサー、窒素導入管及び攪拌羽を備えたフラスコに、ジアミンとしてt-DACH及びN-メチル-2-ピロリジノン(NMP)(全モノマー総和の濃度が15質量%となるようにNMP重量を予め算出)を加えて、窒素雰囲気下において攪拌し、均一な溶液とした。当該溶液に、テトラカルボン酸ニ無水物としてBPDAを所定量、粉体のまま装入し、室温で撹拌30分、続けて、溶液温度を上げて、内温85~90℃で1時間撹拌させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて撹拌を継続し、淡黄色の粘稠なポリアミド酸ワニス(ポリアミド酸濃度が15質量%、芳香族モノマーの含有量50モル%)を得た。
3. Reference Tests [Reference Examples 1 to 3]
(Preparation of Polyamic Acid Varnish 2)
In a flask equipped with a thermometer, a condenser, a nitrogen inlet tube, and a stirring blade, t-DACH and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) (the weight of NMP was calculated in advance so that the concentration of the total of all monomers was 15% by mass) were added as diamines, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere to obtain a homogeneous solution. A predetermined amount of BPDA as a tetracarboxylic dianhydride was added as powder to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and then the solution temperature was raised and the mixture was stirred at an internal temperature of 85 to 90°C for 1 hour, resulting in a homogeneous solution. The mixture was then cooled to room temperature, and stirring was continued overnight at room temperature to obtain a pale yellow viscous polyamic acid varnish (polyamic acid concentration 15% by mass, aromatic monomer content 50 mol%).

ポリアミド酸ワニスの固有粘度を上記と同様の方法で測定した結果、1.03dL/gであった。 The intrinsic viscosity of the polyamic acid varnish was measured using the same method as above and was found to be 1.03 dL/g.

(ポリイミドフィルムの作製)
上記調製したポリアミド酸ワニスを、ガラス基材上にドクターブレードで塗工し、ワニスの塗膜を形成した。基材及びワニスの塗膜からなる積層体をイナートオーブンに入れた。その後、イナートオーブン内の酸素濃度を100ppm以下に制御し、オーブン内の雰囲気を表3の条件で加熱した。加熱終了後、さらにイナート下において自然冷却した後のサンプルを蒸留水に浸漬させて、基材から、厚み9~12μmのポリイミドフィルムを剥離した。
(Preparation of polyimide film)
The polyamic acid varnish prepared above was applied to a glass substrate with a doctor blade to form a varnish coating. A laminate consisting of the substrate and the varnish coating was placed in an inert oven. Thereafter, the oxygen concentration in the inert oven was controlled to 100 ppm or less, and the atmosphere in the oven was heated under the conditions shown in Table 3. After the heating was completed, the sample was further cooled naturally under the inert, and then immersed in distilled water to peel off the polyimide film having a thickness of 9 to 12 μm from the substrate.

(評価)
参考例1~3で作製したポリイミドフィルムについて、ガラス転移温度、b値及びCTEを、上記と同様の方法で測定した。その結果を表3に示す。
(evaluation)
The glass transition temperature, b * value and CTE of the polyimide films prepared in Reference Examples 1 to 3 were measured in the same manner as above. The results are shown in Table 3.

Figure 2024065610000015
Figure 2024065610000015

表3に示すように、芳香族モノマーの含有割合が60モル%よりも少ないポリイミドの場合、(Tg+17)℃以上の領域で1℃/分を超える速度で昇温させても、b値の標準偏差は0.4と小さいことがわかる。つまり、b値のばらつきは、そもそも生じにくいことがわかる。 As shown in Table 3, in the case of polyimides containing less than 60 mol% aromatic monomer, the standard deviation of the b * value is small at 0.4 even when the temperature is increased at a rate exceeding 1°C/min in the region of (Tg+17)°C or higher. In other words, it is understood that the variation of the b * value is unlikely to occur in the first place.

また、昇温速度を小さくすることによるb値の標準偏差の減少幅も、芳香族モノマーの含有割合が60モル%以上の実施例/比較例のポリイミドと比べると大幅に少ないことがわかる。即ち、昇温速度を小さくすることによるb値のばらつき抑制効果も大幅に少ないことがわかる。 It is also clear that the reduction in the standard deviation of the b * value caused by slowing down the heating rate is significantly smaller than that of the polyimides of the Examples and Comparative Examples having an aromatic monomer content of 60 mol % or more. In other words, it is clear that the effect of slowing down the heating rate in suppressing the variation in the b * value is also significantly smaller.

本開示のポリアミド酸組成物は、b値のばらつきが少なく、生産効率の高いポリイミドフィルムを付与可能なポリイミドフィルムの製造方法を付与しうる。 The polyamic acid composition of the present disclosure can provide a method for producing a polyimide film that can provide a polyimide film with little variation in b * value and high production efficiency.

Claims (9)

基材上に、ポリアミド酸又はポリイミドを含むワニスを塗布する工程と、
塗布した前記ワニスを加熱して、ポリイミドフィルムを得る工程と
を含み、
前記ポリイミドフィルムに含まれるポリイミドを構成するモノマーは、前記ポリイミドを構成する全モノマーに対して60モル%以上の芳香族モノマーを含み、
前記ワニスを加熱する工程では、
前記ポリイミドのTMAにより測定されるガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg+15)℃よりも高い温度まで加熱するとともに、(Tg+15)℃から(Tg+30)℃までの温度領域における昇温速度を1.0℃/分以下とする、
ポリイミドフィルムの製造方法。
A step of applying a varnish containing a polyamic acid or a polyimide onto a substrate;
and heating the applied varnish to obtain a polyimide film.
Monomers constituting the polyimide contained in the polyimide film contain aromatic monomers in an amount of 60 mol % or more based on the total monomers constituting the polyimide,
In the step of heating the varnish,
When the glass transition temperature of the polyimide measured by TMA is Tg, the polyimide is heated to a temperature higher than (Tg+15)° C., and the heating rate in the temperature range from (Tg+15)° C. to (Tg+30)° C. is set to 1.0° C./min or less.
A method for producing a polyimide film.
前記ポリイミドの前記ガラス転移温度は、350℃以上である、
請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The glass transition temperature of the polyimide is 350° C. or higher.
The method for producing the polyimide film according to claim 1 .
前記ポリイミドフィルムのb値は、12以下である、
請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The b * value of the polyimide film is 12 or less.
The method for producing the polyimide film according to claim 1 .
前記ポリイミドを構成するモノマーは、テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを含み、
前記テトラカルボン酸二無水物は、
式(a1)で表される化合物と、
式(a2)で表される化合物及び/又は式(a3)で表される化合物と、
を含み、
Figure 2024065610000016
(式(a1)において、
及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基であり、
m及びnは、それぞれ0~2の整数であり、かつm+nは3以下である)
Figure 2024065610000017
Figure 2024065610000018
(式(a3)において、
及びRは、それぞれ独立して炭素数1~4のアルキル基であり、
o及びpは、それぞれ0~3の整数であり、かつo+pは3以下である)
前記ジアミンは、式(b1)で表される化合物を含み、
Figure 2024065610000019
前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10モル%以上であり、
前記式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物の合計量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%である、
請求項1に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The monomer constituting the polyimide includes a tetracarboxylic dianhydride and a diamine,
The tetracarboxylic dianhydride is
A compound represented by formula (a1),
A compound represented by formula (a2) and/or a compound represented by formula (a3),
Including,
Figure 2024065610000016
(In formula (a1),
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
m and n are each an integer of 0 to 2, and m+n is 3 or less.
Figure 2024065610000017
Figure 2024065610000018
(In formula (a3),
R3 and R4 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms;
Each of o and p is an integer of 0 to 3, and o+p is 3 or less.
The diamine includes a compound represented by formula (b1):
Figure 2024065610000019
The content of the compound represented by the formula (a1) is 10 mol % or more based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride,
the total amount of the compound represented by the formula (a1) and the compound represented by the formula (a2) is 30 to 80 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride;
The method for producing the polyimide film according to claim 1 .
前記テトラカルボン酸二無水物は、前記式(a3)で表される化合物を含む、
請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The tetracarboxylic dianhydride includes a compound represented by formula (a3).
The method for producing a polyimide film according to claim 4 .
前記式(a3)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~70モル%である、
請求項5に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The content of the compound represented by the formula (a3) is 10 to 70 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.
The method for producing a polyimide film according to claim 5 .
前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記式(a2)で表される化合物の含有量よりも多い、
請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The content of the compound represented by the formula (a1) is greater than the content of the compound represented by the formula (a2).
The method for producing a polyimide film according to claim 4 .
前記式(a1)で表される化合物の含有量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して30~80モル%である、
請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
The content of the compound represented by the formula (a1) is 30 to 80 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride.
The method for producing a polyimide film according to claim 4 .
前記式(a2)で表される化合物及び前記式(a3)で表される化合物の合計量は、前記テトラカルボン酸二無水物の全量に対して10~70モル%である、
請求項4に記載のポリイミドフィルムの製造方法。
the total amount of the compound represented by the formula (a2) and the compound represented by the formula (a3) is 10 to 70 mol % based on the total amount of the tetracarboxylic dianhydride;
The method for producing a polyimide film according to claim 4 .
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