JP6951574B2 - ポリアミド酸およびこれを含むワニス、フィルム、タッチパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ、ならびに有機elディスプレイ - Google Patents
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Description
[1]以下の(i)〜(vi)を全て満たす、フィルム。
(i)100〜200℃の範囲における、線膨張係数の平均値が35ppm/K以下である
(ii)厚さ方向の位相差の絶対値が、厚さ10μm当たり200nm以下である
(iii)ガラス転移温度が340℃以上である
(iv)全光線透過率が85%以上である
(v)L*a*b*表色系におけるb*値が5以下である
(vi)引張伸度が10%以上である
下記一般式(c)または下記一般式(d)で表されるテトラカルボン酸二無水物Bと、
下記一般式(e)で表されるテトラカルボン酸二無水物Cと、
を含む、[2]に記載のフィルム。
[4]前記ジアミン成分が、1,4−ジアミノメチルシクロヘキサンおよび9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンのうち、少なくとも一方をさらに含む、[3]に記載のフィルム。
[6]ジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分の重合物であるポリアミド酸であって、前記ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドフィルムが、以下の(i)〜(vi)を全て満たす、ポリアミド酸。
(i)100〜200℃の範囲における、線膨張係数の平均値が35ppm/K以下である
(ii)厚さ方向の位相差の絶対値が、厚さ10μm当たり200nm以下である
(iii)ガラス転移温度が340℃以上である
(iv)全光線透過率が85%以上である
(v)L*a*b*表色系におけるb*値が5以下である
(vi)引張伸度が10%以上である
下記一般式(c)または下記一般式(d)で表されるテトラカルボン酸二無水物Bと、
下記一般式(e)で表されるテトラカルボン酸二無水物Cと、
を含む、[6]に記載のポリアミド酸。
[8]前記ジアミン成分が、1,4−ジアミノメチルシクロヘキサンおよび9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンのうち、少なくとも一方をさらに含む、[7]に記載のポリアミド酸。
[10]上記[6]〜[9]のいずれかに記載のポリアミド酸を含む、ポリアミド酸ワニス。
[11]基材およびポリイミド層が積層されたポリイミド積層体の製造方法であって、基材上に、[10]に記載のポリアミド酸ワニスを塗布する工程と、前記ポリアミド酸ワニスの塗膜を、不活性ガス雰囲気下で加熱し、イミド化する工程と、を含む、ポリイミド積層体の製造方法。
[12]基材およびポリイミド層が積層されたポリイミド積層体の製造方法であって、基材上に、[10]に記載のポリアミド酸ワニスを塗布する工程と、前記ポリアミド酸ワニスの塗膜を、15kPa以下の雰囲気で加熱し、イミド化する工程と、含むポリイミド積層体の製造方法。
[13]上記[11]に記載のポリイミド積層体の製造方法で得られるポリイミド積層体から、基材を剥離する工程を含む、ポリイミドフィルムの製造方法。
[14]上記[12]に記載のポリイミド積層体の製造方法で得られるポリイミド積層体から、基材を剥離する工程を含む、ポリイミドフィルムの製造方法。
[16]上記[1]に記載のフィルムを含む、液晶ディスプレイ。
[17]上記[1]に記載のフィルムを含む、有機ELディスプレイ。
(1)フィルムの物性
前述のように、従来、十分な耐熱性と、高い折り曲げ強度と、優れたフレキシビリティ性とを兼ね備え、厚さ方向の位相差や線膨張係数が小さく、かつ透明性の高いフィルムは得られていないのが実状であった。これに対し、本発明のフィルムは、以下の要件(i)〜(vi)を全て満たす。そのため、当該フィルムは、各種ディスプレイ装置のパネル基板等に非常に有用である。
(ii)厚さ方向の位相差の絶対値が、厚さ10μm当たり200nm以下である
(iii)ガラス転移温度が340℃以上である
(iv)全光線透過率が85%以上である
(v)L*a*b*表色系におけるb*値が5以下である
(vi)引張伸度が10%以上である
以下、各要件について詳しく説明する。
本発明のフィルムは、100〜200℃の範囲における線膨張係数の平均値が、35ppm/K以下であり、好ましくは30ppm/K以下であり、さらに好ましくは28ppm/K以下である。また線膨張係数の平均値は通常7ppm/K以上である。上記温度範囲における線膨張係数の平均値が低い(35ppm以下である)と、各種素子をフィルム上に形成する際、フィルムが変形し難くなる。また、各種ディスプレイ装置を作製する際、フィルムを無機材料からなる基材上に固定し、フィルム上に各種素子を形成することがある。このとき、フィルムの線膨張係数と基材の線膨張係数との差が大きいと、フィルムと基材との応力に差が生じ、基材および積層体(フィルムや素子の積層物)が反りやすい。これに対し、線膨張係数が上記範囲であれば、このような反りが生じ難く、高品質なディスプレイ装置が得られる。
本発明のフィルムの厚さ方向の位相差(以下、「Rth」とも称する)の絶対値は、厚さ10μm当たり200nm以下であり、180nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましい。また、厚さ10μm当たりのRthの絶対値は低い方が好ましいが、上述の膨張係数が30ppm/K以下の場合、通常80nm以上、好ましくは100nm以上である。厚さ10μm当たりのRthの絶対値が200nm以下であると、フィルムを介して観察される像が歪んだりぼやけたりし難く、光学用途に非常に有用となる。フィルムのRthは、例えば後述のポリイミドを調製するためのジアミン成分またはテトラカルボン酸二無水物成分の種類によって調整される。特にテトラカルボン酸二無水物成分が、後述のテトラカルボン酸二無水物C(例えばフルオレニリデンビス無水フタル酸)および後述のテトラカルボン酸二無水物A(例えば2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)を一定量含む場合に、Rthの絶対値が小さくなりやすい。
Rthの絶対値(nm)=|[nz−(nx+ny)/2]×d|
そして必要に応じて、算出された値を、フィルムの厚さ10μm当たりの値に換算する。
本発明のフィルムのガラス転移温度(Tg)は340℃以上であり、350℃以上であることが好ましく、350〜370℃であることがさらに好ましい。フィルムのガラス転移温度が340℃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可能となる。より具体的には、低温ポリシリコンを用いたTFTアレイ作製の際には、350℃付近での作業が必要であるが、ガラス転移温度が340℃以上であると、このような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。
本発明のフィルムは、全光線透過率が85%以上であり、好ましくは87%以上であり、さらに好ましくは89%以上である。全光線透過率は、好ましくは100%であるが、通常上限値は92%、好ましくは90%程度である。このように全光線透過率が高いフィルムは、光学用のフィルム、すなわち各種ディスプレイ装置用の基板等に好適である。
本発明のフィルムは、L*a*b*表色系におけるb*値が5以下であり、3.5以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。L*a*b*表色系におけるb*値は、フィルムの黄色みを表し、値が小さいほど黄色みが少ないことを示す。したがって、下限値は0が理想的であるが、フィルムがポリイミドを含む場合、通常下限値は1.0程度となる。ここで、b*値が5以下であると、フィルムを各種ディスプレイ装置の基板等に用いた際、基板の透明性が良好になる。つまり、このようなフィルムは、光学用のフィルム、すなわち各種ディスプレイ装置用の基板等に好適である。b*値は、例えば後述のポリイミドを調製するためのテトラカルボン酸二無水物成分やジアミン成分の種類によって高めることが可能である。例えば、ジアミン成分として、シクロヘキサン骨格を有する化合物(例えば、t−ジアミノシクロヘキサンや1,4−ジアミノメチルシクロヘキサン)を含む場合に、b*値が小さくなりやすい。
本発明のフィルムは、引張伸度が10%以上であり、好ましくは11%以上であり、さらに好ましくは13%以上である。また通常20%以下である。フィルムの引張伸度は、フィルムに対して引っ張り試験を行ったときの伸び率を表し、すなわちフィルムの折り曲げ強度やフレキシビリティ性を表す指標のひとつである。各種ディスプレイ装置を作製する際、上述のようにフィルムを無機材料からなる基材上に固定し、フィルム上に各種素子を形成することがある。この場合、素子の作製後、基材からフィルムを剥離する必要があるが、このとき、フィルムの引張伸度が10%以上であると、基材から剥離した際にデバイスが破損し難くなる。引張伸度は、例えば後述のポリイミドを調製するためのテトラカルボン酸二無水物成分やジアミン成分の種類によって高めることが可能であり、例えば、テトラカルボン酸二無水物成分が、後述のテトラカルボン酸二無水物A(例えば2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)を含む場合に、大きくなりやすい。
(試験条件)
図1におけるAの長さ:50mm
図1におけるBの長さ:10mm
図1におけるCの長さ:20mm
図1におけるDの長さ:5mm
測定環境:23℃50%Rh
チャック間距離:30mm
引張速度:30mm/分
引張伸度={(引張試験により破断したときのフィルムの長さ−引張試験前のフィルムの長さ)/引張試験前のフィルムの長さ}×100
本発明のフィルムの厚さは特に制限されず、フィルムの用途等に応じて適宜選択される。フィルムがポリイミドを含む場合、すなわちポリイミドフィルムの厚さは通常1〜100μmであることが好ましく、好ましくは5〜50μmであり、より好ましくは5〜30μmである。
上述のフィルムは、上記(i)から(vi)の要件を満たす限りにおいて、その材料は特に制限されない。例えば、ポリイミドを含むフィルム、耐熱ポリアミドと共に金属を含むフィルム等とすることができる。特に、耐熱性の観点等からポリイミドを含むフィルムが好ましい。以下、ポリイミドについて詳しく説明する。
上述の物性を有し、かつポリイミドを含むフィルム(ポリイミドフィルム)は、特定のジアミン成分と特定のテトラカルボン酸二無水物との重合物からなる特定のポリイミドを含むことが好ましい。なお、ポリイミドフィルムは、本発明の目的および効果を損なわない範囲において、特定のポリイミド以外の成分を含んでいてもよい。ただし、特定のポリイミドの量は、ポリイミドフィルムの総量に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、実質的に全てが特定のポリイミドからなることがさらに好ましい。
以下、特定のポリイミドについて詳しく説明する。
特定のポリイミドを調製するためのジアミン成分は、少なくともt(トランス)−ジアミノシクロヘキサンを含む。ジアミン成分が、t−ジアミノシクロヘキサンを一定量含むことでポリイミドフィルムの(i)線膨張係数が小さくなったり、(iv)全光線透過率が高まったり、(v)L*a*b*表色系におけるb*値が小さくなったりする。t−ジアミノシクロヘキサンの含有量は、ジアミン成分の総量に対して55〜100モル%が好ましく、60〜100モル%がより好ましく、80〜100モル%であることがさらに好ましく、85〜100モル%であることが特に好ましく、90〜100モル%であることがさらに好ましい。
特定のポリイミドを調製するためのテトラカルボン酸二無水物成分は、下記一般式(a)または下記一般式(b)で表されるテトラカルボン酸二無水物Aと、下記一般式(c)または下記一般式(d)で表されるテトラカルボン酸二無水物Bと、下記一般式(e)で表されるテトラカルボン酸二無水物Cと、を含む。
特定のポリイミドは、上述のジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分を、公知の方法で重合することにより得られる。当該ポリイミドは、ランダム重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。ただし、ポリイミドが、芳香族系のジアミンおよび芳香族系のテトラカルボン酸二無水物の重合ユニット(イミド基)を多量に含むと、ポリイミドフィルムが着色しやすくなり、全光線透過率が低下する。そこで、ポリイミドがランダム重合体である場合には、ジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分の総量(モル)に対する、芳香族ジアミンおよび芳香族テトラカルボン酸二無水物の総量(モル)の割合が少ないことが好ましい。具体的には、0モル%以上30モル%未満であることが好ましく、より好ましくは0〜20モル%であり、さらに好ましくは0〜10モル%である。
調製するポリイミドがランダム重合体である場合、上述のテトラカルボン酸二無水物成分およびジアミン成分を混合し、これらを重合させてポリアミド酸を得る。ここで、ポリアミド酸調製時のジアミン成分の合計モル量xと、テトラカルボン酸二無水物成分の合計モル量yとの比(y/x)は、0.9〜1.1であることが好ましく、0.95〜1.05であることがより好ましく、さらに好ましくは0.97〜1.03であり、特に好ましくは0.99〜1.01である。
前述のポリアミド酸(もしくはブロックポリアミド酸イミド)と溶剤とを含むワニスを、各種基材の表面に塗布して塗膜を形成する。ワニスが含む溶剤は、前述のポリアミド酸の調製に用いる溶剤と同一であってもよく、異なってもよい。ワニスは、溶剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
続いて、ポリアミド酸(もしくはブロックポリアミド酸イミド)を含むワニスの塗膜を加熱し、ポリアミド酸(もしくはブロックポリアミド酸イミド)をイミド化(閉環)させる。具体的には、上述のワニスの塗膜を、150℃以下の温度から200℃超まで温度を上昇させながら加熱してポリアミド酸(もしくはブロックポリアミド酸イミド)をイミド化させる。またこのとき、塗膜中の溶剤を除去する。そして所定の温度まで昇温させた後、一定時間、当該温度で加熱する。
前述のように、本発明のフィルムは、耐熱性および折り曲げ強度が高く、フレキシビリティ性に優れる。また、全光線透過率が高く、線膨張係数が小さく、さらに厚さ方向の位相差が小さい。そのため、特にディスプレイ装置のパネル基板に好適である。ディスプレイ装置の例には、タッチパネル、液晶表示ディスプレイ、有機ELディスプレイ等が含まれる。
前述のフィルム上に、素子を形成することで、前述の各種ディスプレイ装置を製造することができる。以下、ポリイミドフィルムを用いる場合を例に説明する。
実施例および比較例で用いたテトラカルボン酸二無水物およびジアミン成分の略称は、それぞれ以下の通りである。
[テトラカルボン酸二無水物成分]
s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
a−BPDA:2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BPAF:フルオレニリデンビス無水フタル酸
t−DACH:t−ジアミノシクロヘキサン(トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン)
1,4−BAC:1,4−ジアミノメチルシクロヘキサン
BAFL:9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン
1,5−DAN:1,5−ジアミノナフタレン
4,4’−DAS:4,4’−ジアミノジフェニルスルホン
温度計、コンデンサー、窒素導入管および攪拌羽を備えたフラスコに、t−DACH:7.19g(0.063モル)、1,4−BAC:1.00g(0.007モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)179.4g(15質量%相当)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s−BPDA:11.33g(0.039モル)、a−BPDA:4.12g(0.014モル)、BPAF:8.02g(0.017モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.17dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は38,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:7.99g(0.070モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)178.3g(15質量%相当)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s−BPDA:11.33g(0.039モル)、a−BPDA:4.12g(0.014モル)、BPAF:8.02g(0.017モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.08dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は34,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:4.11g(0.036モル)、BAFL:1.39g(0.004モル)、およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)74.3g(20質量%相当)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s−BPDA:7.06g(0.024モル)、a−BPDA:2.35g(0.008モル)、BPAF:3.67g(0.008モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.74dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は32,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:6.39g(0.056モル)、1,4−BAC:1.00g(0.007モル)、BAFL:2.44g(0.007モル)、およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)151.7g(18質量%相当)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s−BPDA:12.36g(0.042モル)、a−BPDA:3.09g(0.011モル)、およびBPAF:8.02g(0.017モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.99dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は17,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:7.99g(0.070モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)188.1g(15質量%相当)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s−BPDA:10.30g(0.035モル)、a−BPDA:2.06g(0.007モル)、およびBPAF:12.84g(0.028モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.24dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は41,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:8.56g(0.075モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)201.5g(15質量%相当)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s−BPDA:13.24g(0.045モル)およびBPAF:12.84g(0.028モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.22dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は33,000mPa・sであった。
温度計、コンデンサー、窒素導入管および攪拌羽を備えたフラスコに、t−DACH:5.60g(0.049モル)、1,4−BAC:2.99g(0.021モル)、およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP):181.6g(15質量%相当)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s−BPDA:15.45g(0.053モル)およびBPAF:8.02g(0.017モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.12dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は39,000mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:4.80g(0.042モル)、BAFL:6.27g(0.018モル)、およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)168.3g(15質量%相当)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s−BPDA:15.89g(0.054モル)、およびBPAF:2.75g(0.006モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.96dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は9,500mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置に1,4−BAC:8.53g(0.060モル)、1,5−DAN:3.16g(0.020モル)、4,4’−DAS:4.97g(0.020モル)、およびN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)197.5g(20質量%相当)を加えて、窒素雰囲気下において攪拌し、均一の溶液とした。当該溶液にs−BPDA:23.54g(0.080モル)、BPAF:9.17g(0.020モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.35dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は298mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:7.99g(0.070モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)188.1g(15質量%相当)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a−BPDA:12.36g(0.042モル)、およびBPAF:12.84g(0.028モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.57dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は924mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置にt−DACH:11.42g(0.100モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)186.1g(18質量%相当)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a−BPDA:14.71g(0.050モル)およびs−BPDA:14.71g(0.050モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は0.64dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は13,170mPa・sであった。
合成例1と同様の反応装置に、1,4−BAC:9.96g(0.070モル)およびN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)189.4g(15質量%相当)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s−BPDA:11.33g(0.039モル)、a−BPDA:4.12g(0.014モル)、およびBPAF:8.02g(0.017モル)を粉体で装入したところ、徐々に発熱があり、白色の塩の生成が確認された。溶液の温度を上げ、内温80〜85℃で1時間反応させたところ、均一な溶液となった。その後、室温まで冷却し、一晩室温にて熟成させて淡黄色の粘稠なワニスを得た。得られたポリアミド酸ワニスの固有対数粘度:ηinh(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)は1.02dL/gであり、E型粘度計による25℃における粘度は5,610mPa・sであった。
合成例1で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、ポリアミド酸ワニスの塗膜を形成した。基材およびポリアミド酸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0.1体積%以下に制御し、オーブン内の雰囲気を50℃から350℃まで2時間30分かけて昇温(昇温速度:2℃/分)し、さらに350℃で1時間保持した。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、基材からポリイミドフィルムを剥離させた。得られたポリイミドフィルムの厚さ、各種物性を表1に示す。
ポリアミド酸ワニスを、表1に示されるポリアミド酸ワニスにそれぞれ変更した以外は実施例1と同様にポリイミドフィルムを作製した。
ポリアミド酸ワニスを、表1に示されるポリアミド酸ワニスにそれぞれ変更した以外は実施例1と同様に、ガラス基材上に塗膜を形成し、イナートオーブンで加熱後、イナート下において自然冷却した。塗膜は割れており、フィルムを形成できなかった。
各実施例および比較例で作製したポリイミドフィルムについて、(i)線膨張係数(CTE)、(ii)厚さ10μmあたりの厚さ方向の位相差(Rth)、(iii)ガラス転移温度(Tg)、(iv)全光線透過率、(v)L*a*b*表色系におけるb*値、(vi)引張伸度(EL)を、それぞれ以下の方法で測定した。結果を表1に示す。
実施例および比較例で作製したポリイミドフィルムを幅4mm、長さ20mm裁断した。当該サンプルについて、島津製作所社製 熱分析装置(TMA−50)で線膨張係数(CTE)およびガラス転移温度(Tg)を測定した。より具体的には、昇温速度5℃/分で100℃〜200℃までポリイミドフィルムの温度を上げ、1秒毎(つまり0.083℃毎)に線膨張係数をプロットした。そして100℃〜200℃の範囲でプロットされた線膨張係数の平均値を、100〜200℃の範囲における線膨張係数の平均値とした。算出された線膨張係数の平均値を表1に表す。
実施例および比較例で作製したポリイミドフィルムのX軸方向の屈折率nxとY軸方向の屈折率nyと、Z軸方向の屈折率nzとを、大塚電子社製光学材料検査装置(型式RETS−100)にて、室温(20〜25℃)、波長550nmの光で測定した。そして、X軸方向の屈折率nx、Y軸方向の屈折率ny、およびZ軸方向の屈折率nzとフィルムの厚さ(d)から、以下の式に基づき、Rthの絶対値を算出した。
Rthの絶対値(nm)=|[nz−(nx+ny)/2]×d|
そして、得られた値を、フィルムの厚さ(d)10μmあたりの値に換算した。
実施例および比較例で作製したポリイミドフィルムの全光線透過率を、日本電色工業製ヘーズメーターNDH2000を用いて、JIS−K7361に準じて、光源D65で測定した。
実施例および比較例で作製し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、ポリイミドフィルムの黄味の指標となるb*値を透過モードで測定した。
実施例および比較例で作製したポリイミドフィルムを、図1に示す形状に加工し、これをサンプルとした。そして、島津小型卓上試験機EZ−S(解析ソフト;TRAPEZIUM2)を用いて引張伸度を測定した。なお、引張伸度の測定条件は以下のように設定した。
(試験条件)
図1におけるAの長さ:50mm
図1におけるBの長さ:10mm
図1におけるCの長さ:20mm
図1におけるDの長さ:5mm
測定環境:23℃50%Rh
チャック間距離:30mm
引張速度:30mm/分
引張伸度={(引張試験により破断したときのフィルムの長さ−引張試験前のフィルムの長さ)/引張試験前のフィルムの長さ}×100
11 基材
12 ポリイミド積層体
13 素子
Claims (14)
- 以下の(i)〜(vi)を全て満たし、
ジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分の重合物であるポリイミドを含み、
前記ジアミン成分が、t−ジアミノシクロヘキサンを含み、
前記テトラカルボン酸二無水物成分が、
下記一般式(a)または下記一般式(b)で表されるテトラカルボン酸二無水物Aと、
下記一般式(c)または下記一般式(d)で表されるテトラカルボン酸二無水物Bと、
下記一般式(e)で表されるテトラカルボン酸二無水物Cと、
を含む、フィルム。
(i)100〜200℃の範囲における、線膨張係数の平均値が35ppm/K以下である
(ii)厚さ方向の位相差の絶対値が、厚さ10μm当たり200nm以下である
(iii)ガラス転移温度が340℃以上である
(iv)全光線透過率が85%以上である
(v)L*a*b*表色系におけるb*値が5以下である
(vi)引張伸度が10%以上である - 前記ジアミン成分が、1,4−ジアミノメチルシクロヘキサンおよび9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンのうち、少なくとも一方をさらに含む、
請求項1に記載のフィルム。 - 前記ジアミン成分全量に対して、t−ジアミノシクロヘキサンを55〜100モル%含み、
前記テトラカルボン酸二無水物全量に対して、前記テトラカルボン酸二無水物Aを2〜50モル%、前記テトラカルボン酸二無水物Bを30〜80モル%、前記テトラカルボン酸二無水物Cを2〜50モル%含む、
請求項1または2に記載のフィルム。 - ジアミン成分およびテトラカルボン酸二無水物成分の重合物であるポリアミド酸であって、前記ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドフィルムが、以下の(i)〜(vi)を全て満たし、
前記ジアミン成分が、t−ジアミノシクロヘキサンを含み、
前記テトラカルボン酸二無水物成分が、
下記一般式(a)または下記一般式(b)で表されるテトラカルボン酸二無水物Aと、
下記一般式(c)または下記一般式(d)で表されるテトラカルボン酸二無水物Bと、
下記一般式(e)で表されるテトラカルボン酸二無水物Cと、
を含む、ポリアミド酸。
(i)100〜200℃の範囲における、線膨張係数の平均値が35ppm/K以下である
(ii)厚さ方向の位相差の絶対値が、厚さ10μm当たり200nm以下である
(iii)ガラス転移温度が340℃以上である
(iv)全光線透過率が85%以上である
(v)L*a*b*表色系におけるb*値が5以下である
(vi)引張伸度が10%以上である - 前記ジアミン成分が、1,4−ジアミノメチルシクロヘキサンおよび9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンのうち、少なくとも一方をさらに含む、
請求項4に記載のポリアミド酸。 - 前記ジアミン成分全量に対して、t−ジアミノシクロヘキサンを55〜100モル%含み、
前記テトラカルボン酸二無水物全量に対して、前記テトラカルボン酸二無水物Aを2〜50モル%、前記テトラカルボン酸二無水物Bを30〜80モル%、前記テトラカルボン酸二無水物Cを2〜50モル%含む、
請求項4または5に記載のポリアミド酸。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載のポリアミド酸を含む、
ポリアミド酸ワニス。 - 基材およびポリイミド層が積層されたポリイミド積層体の製造方法であって、
基材上に、請求項7に記載のポリアミド酸ワニスを塗布する工程と、
前記ポリアミド酸ワニスの塗膜を、不活性ガス雰囲気下で加熱し、イミド化する工程と、
を含む、ポリイミド積層体の製造方法。 - 基材およびポリイミド層が積層されたポリイミド積層体の製造方法であって、
基材上に、請求項7に記載のポリアミド酸ワニスを塗布する工程と、
前記ポリアミド酸ワニスの塗膜を、15kPa以下の雰囲気で加熱し、イミド化する工程と、
を含むポリイミド積層体の製造方法。 - 請求項8に記載のポリイミド積層体の製造方法で得られるポリイミド積層体から、基材を剥離する工程を含む、ポリイミドフィルムの製造方法。
- 請求項9に記載のポリイミド積層体の製造方法で得られるポリイミド積層体から、基材を剥離する工程を含む、ポリイミドフィルムの製造方法。
- 請求項1に記載のフィルムを含む、
タッチパネルディスプレイ。 - 請求項1に記載のフィルムを含む、
液晶ディスプレイ。 - 請求項1に記載のフィルムを含む、
有機ELディスプレイ。
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