TWI722786B - 聚醯亞胺系樹脂膜、用於顯示器元件的基底以及光學元件 - Google Patents

Abstract

本揭露是有關於聚醯亞胺系樹脂膜、顯示器元件用基底 以及使用其之光學元件，所述聚醯亞胺系樹脂膜藉由具有特定結構的酸酐化合物與二胺化合物的反應合成。

Description

聚醯亞胺系樹脂膜、用於顯示器元件的基底以 [相關申請案的交叉參考]

本申請案主張於2019年2月1日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0013486號、於2019年9月30日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0121176號、於2019年9月30日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0121177號、於2019年9月30日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0121178號、於2019年12月6日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0161494號以及於2019年12月6日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2019-0161495號的優先權的權利，所述韓國專利申請案的揭露內容全文併入本案供參考。

本揭露是有關於聚醯亞胺系樹脂膜、顯示器元件用基底以及使用其之光學元件，所述聚醯亞胺系樹脂膜具有高耐熱性且可達成優異的光學性質及尺寸穩定性。

基於易於在大面積上製作並且厚度及重量可減小的平板顯示器(flat panel display，FPD)，顯示器元件市場正在快速變化。 此種平板顯示器包括液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、有機發光顯示器(organic light emitting display，OLED)或電泳元件。

根據最近進一步擴展平板顯示器的應用及用途的努力，其中將柔性基底應用至平板顯示器的所謂的柔性顯示器元件受到了特別關注。基於例如智慧型電話等行動元件而具體評析了此種柔性顯示器元件的應用，並且逐漸擴展了其應用領域。

一般而言，在製造柔性顯示器元件及照明元件時，藉由在固化的聚醯亞胺上形成例如緩衝層、主動層及閘極絕緣體等多層無機膜來製造薄膜電晶體(TFT)元件。

然而，當光發射至聚醯亞胺層(基底層)時，由於由無機膜製成的多層上層的折射率與聚醯亞胺層的折射率之間的差異，發射效率可能降低。

此外，當聚醯亞胺層(基底層)中包含的聚醯亞胺材料在400℃或大於400℃的高溫下固化時，光學性質可能由於聚醯亞胺的劣化而降低。

因此，需要開發一種能夠滿足高耐熱性及優異光學性質的新型聚醯亞胺。

本揭露的一個目的是提供一種聚醯亞胺系樹脂膜，所述聚醯亞胺系樹脂膜具有高耐熱性且可達成優異的光學性質及尺寸穩定性。

本揭露的另一目的是提供一種顯示器元件用基底以及使用其之光學元件。

為實現以上目的，本揭露的一個態樣提供一種聚醯亞胺系樹脂膜，所述聚醯亞胺系樹脂膜包括包含由以下化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元以及由以下化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元的聚醯亞胺系樹脂，其中在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍上的熱膨脹係數為20ppm/℃或小於20ppm/℃。

在化學式1中，X₁為由以下化學式2表示的四價官能基，Y₁為具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基，其中至少一個 拉電子基團被取代，

在化學式2中，Ar為多環芳族二價官能基，

在化學式5中，X₂為由以下化學式6表示的四價官能基中的一者，且Y₂為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基， [化學式6]

在化學式6中，R₁至R₆各自獨立地為氫或具有1至6個碳原子的烷基，L為選自由單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-S-、-SO-、-SO₂-、-CR₇R₈-、-(CH₂)_t-、-O(CH₂)_tO-、-COO(CH₂)_tOCO-、-CONH-、伸苯基或其組合組成的群組中的任一者，其中R₇及R₈各自獨立地為氫、具有1至10個碳原子的烷基或具有1至10個碳原子的鹵代烷基中的一者，並且t為1至10的整數。

本揭露的另一態樣提供一種包括所述聚醯亞胺系樹脂膜的顯示器元件用基底。

本揭露的又一態樣提供一種包括所述聚醯亞胺系樹脂膜的光學元件。

根據本揭露，可提供聚醯亞胺系樹脂膜、顯示器元件用基底以及使用其之光學元件，所述聚醯亞胺系樹脂膜即使在長期儲存期間亦具有低變色，在應用於液晶配向膜時可表現出優異的 透光率，並且可達成改善的配向及電性性質。

在下文中，將更詳細地描述根據本揭露的具體實施例的聚醯亞胺系樹脂膜、顯示器元件用基底以及使用其之光學元件。

除非在本說明書通篇中另有說明，否則在本文中使用的技術用語僅用於提及具體實施例，而不旨在限制本揭露。

除非上下文另有明確規定，否則本文中使用的單數形式「一(a及an)」及「所述(the)」包括複數引用。

本文中使用的術語「包括(including)」或「包含(comprising)」指定特定特徵、區域、整數、步驟、動作、組件及/或部件，但不排除不同的特定特徵、區域、整數、步驟、動作、組件、部件及/或群組的存在或添加。

包括例如「第一」、「第二」等序數的術語僅用於將一個部件與另一部件區分開的目的，而不受序數的限制。例如，在不背離本發明的範圍的情況下，第一部件可被稱為第二部件，或者類似地，第二部件可被稱為第一部件。

在本說明書中，(共)聚合物意指包括聚合物及共聚物兩者，聚合物意指由單一重覆單元組成的均聚物，而共聚物意指含 有二或更多種重覆單元的複合聚合物。

在本說明書中，取代基的實例描述如下，但並非僅限於此。

在本說明書中，術語「經取代」意指鍵結化合物中的其他功能基代替氫原子，且待被取代的位置不受限制，只要所述位置是氫原子被取代的位置(亦即，取代基可被取代的位置)即可，且當二或更多個取代基被取代時，所述二或更多個取代基可彼此相同或不同。

在本說明書中，術語「經取代或未經取代」意指未經取代或經選自由以下組成的群組中的一或多個取代基取代：氘；鹵素基；氰基；硝基；羥基；羰基；酯基；醯亞胺基；醯胺基；一級胺基；羧基；磺酸基；磺醯胺基；氧化膦基；烷氧基；芳氧基；烷基硫氧基；芳基硫氧基；烷基磺酸氧基；芳基磺酸氧基；矽烷基；硼基；烷基；環烷基；烯基；芳基；芳烷基；芳烯基；烷基芳基；烷氧基矽烷基烷基；芳基膦基；或含有N原子、O原子及S原子中的至少一者的雜環基；抑或未經取代或經連接有以上所例示的取代基中的二或更多個取代基的取代基取代。舉例而言，「連接有二或更多個取代基的取代基」可為聯苯基。亦即，所述聯苯基亦可為芳基，且可被解釋為連接有兩個苯基的取代基。

在本說明書中，符號

或

意指與另一取代基基團 連接的鍵，並且直接鍵意指在表示為L的部分中不存在其他原子 的情況。

在本說明書中，芳族是滿足休克爾規則(Huckle’s Rule)的性質，並且若根據休克爾規則滿足以下所有三個條件，則化合物可被定義為芳族。

1)必須存在藉由空的p-軌道、不飽和鍵、孤電子對等完全共軛的4n+2個電子。

2)4n+2個電子必須形成平面異構體並形成環結構。

3)環的所有原子必須能夠參與共軛。

在本說明書中，烷基是衍生自烷烴的單價官能基，並且可以是直鏈或支鏈。直鏈烷基的碳原子的數目不受特別限制，但較佳為1至20。此外，支鏈烷基的碳原子的數目為3至20。烷基的具體實例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、異丙基、丁基、正丁基、異丁基、第三丁基、第二丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、異戊基、新戊基、第三戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、辛基、正辛基、第三辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、異己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基、2,6-二甲基庚烷4-基等，但並非僅限於此。烷基可經取代或未經取代，並且當經取代時，取代基的實例與上述相同。

在本說明書中，鹵代烷基意指其中上述烷基被鹵素基取 代的官能基，並且鹵素基的實例為氟、氯、溴或碘。鹵代烷基可經取代或未經取代，並且當經取代時，取代基的實例與上述相同。

在本說明書中，多價官能基是其中移除鍵結至任意化合物的多個氫原子的殘基，並且舉例而言，其可為二價官能基、三價官能基及四價官能基。作為實例，衍生自環丁烷的四價官能基意指鍵結至環丁烷的任意四個氫原子被移除的殘基。

在本說明書中，拉電子基團可包括選自由鹵代烷基、鹵素基、氰基、硝基、磺酸基、羰基及磺醯基組成的群組中的一或多者，並且較佳地，其可為例如三氟甲基(-CF₃)等鹵代烷基。

在本說明書中，直接鍵或單鍵意指連接至在對應的位置處不存在原子或原子基團的鍵結線(bond line)。具體而言，其指在化學式中被表示為L₁或L₂的部分中不存在其他原子的情形。

在本說明書中，重量平均分子量是指藉由凝膠滲透層析(GPC)方法量測的依據聚苯乙烯的重量平均分子量。在依據藉由GPC方法量測的聚苯乙烯確定重量平均分子量的過程中，可使用通常已知的分析元件、例如折射率偵測器(refractive index detector)等偵測器以及分析柱(analytical column)。可使用通常應用的溫度條件、溶劑條件及流速條件。量測條件的具體實例如下：具有聚合物實驗室普萊傑爾麥克斯-B(Polymer Laboratories PLgel MIX-B)的沃特世(Waters)PL-GPC220儀器，使用300毫米柱，評估溫度為160℃，使用1,2,4-三氯苯作為溶劑，流速為1毫升/分鐘，以10毫克/10毫升的濃度製備樣品，且然後以200微 升的量饋送，並且可使用由聚苯乙烯標準品(polystyrene standard)形成的校準曲線來確定Mw的值。在本文中使用的聚苯乙烯標準品的分子量為2,000/10,000/30,000/70,000/200,000/700,000/2,000,000/4,000,000/10,000,000九種類型。

以下，將更詳細地闡述本揭露。

1、聚醯亞胺膜

根據本揭露的一個實施例，可提供一種聚醯亞胺系樹脂膜，所述聚醯亞胺系樹脂膜包括包含由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元以及由化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元的聚醯亞胺系樹脂，其中在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍上的熱膨脹係數為20ppm/℃或小於20ppm/℃

本發明者已藉由實驗發現，如在實施例的聚醯亞胺系樹脂膜中，衍生自具有如在化學式2及化學式6中所示的特定結構的四羧酸二酐的四價官能基及其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的二價官能基包含在聚醯亞胺系重覆單元結構內，並且因此，在400℃或大於400℃的高溫下經受固化的聚醯亞胺樹脂膜可達成優異的光學性質及尺寸穩定性，藉此完成了本揭露。

具體而言，由於聚醯亞胺系樹脂包含藉由含有由化學式2表示的結構的四羧酸二酐、含有由化學式6表示的結構的四羧酸二酐及其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二胺的醯亞胺化反應獲得的反應產物，因此認為藉由 根據酸酐單體及芳族二胺單體的新型結構的物理及化學作用而達成了高耐熱性及優異的光學性質及尺寸穩定性。

具體而言，由其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二胺單體合成的聚醯亞胺系樹脂改善分子之間的有序性質及取向性質，並且即使在藉由高溫固化獲得的聚醯亞胺膜中亦確保足夠的耐熱性，並且當其用作塑膠基底時，其可防止在對形成於塑膠基底上的金屬層進行熱處理時塑膠基底被熱損壞，並且還可抑制在塑膠基底上形成的金屬薄膜發生翹曲。

此外，將能夠賦予拉電子效應的三氟甲基(-CF₃)作為取代基引入到用於合成聚醯亞胺樹脂的二胺單體化合物中，藉此抑制形成醯亞胺鏈中存在的π(Pi)電子的電荷轉移錯合物(charge transfer complex，CTC)，由此可確保透明度並達成優異的光學性質。

具體而言，根據本揭露的聚醯亞胺膜可增加折射率，可被用作柔性顯示器元件中的基底層，並且可減少與構成元件的每一層的折射率差異，由此減少內部耗散的光量，並且可有效地增加底部發射的效率。

此外，根據本揭露的聚醯亞胺膜具有能夠減小光學性質並減小由於在400℃或大於400℃的高溫下固化時發生的劣化導致的高應變值(熱膨脹係數)的性質。

聚醯亞胺系樹脂意在包括聚醯亞胺及其前驅物聚合物(例如，聚醯胺酸或聚醯胺酸酯)兩者。亦即，聚醯亞胺系聚合 物可包括選自由聚醯胺酸重覆單元、聚醯胺酸酯重覆單元及聚醯亞胺重覆單元組成的群組中的一或多者。亦即，聚醯亞胺系聚合物可包括一種類型的聚醯胺酸重覆單元、一種類型的聚醯胺酸酯重覆單元、一種類型的聚醯亞胺重覆單元、或其中混合了所述二或更多種類型的重覆單元的共聚物。

選自由聚醯胺酸重覆單元、聚醯胺酸酯重覆單元及聚醯亞胺重覆單元組成的群組中的一或多種重覆單元可形成聚醯亞胺系聚合物的主鏈。

具體而言，聚醯亞胺系樹脂可包括由化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元以及由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元。

在化學式1中，X₁為由化學式2表示的四價官能基，X₁為衍生自用於合成聚醯亞胺系樹脂的四羧酸二酐化合物的官能基。

在化學式2中，Ar為多環芳族二價官能基。多環芳族二價官能基是衍生自多環芳族烴化合物或其衍生化合物的二價官能基，並且可包括伸芴基。衍生化合物包括其中引入一或多個取代基或碳原子被雜原子替代的所有化合物。

更具體而言，在化學式2的Ar中，所述多環芳族二價官能基可包括含有至少二或更多種芳族環狀化合物的稠合環狀二價官能基。亦即，多環芳族二價官能基可在官能基結構中包含至少二或更多種芳環化合物，並且官能基亦可具有稠環結構。

芳族環狀化合物可包括含有一或多個苯環的芳烴化合 物、或其中芳烴化合物中的碳原子被雜原子替代的雜芳烴化合物。

芳族環狀化合物可在多環芳族二價官能基中包含至少二或更多個，並且二或更多種芳族環狀化合物中的每一者可直接形成稠環，或者可經由另一環結構形成稠環。作為實例，當兩個苯環各自與環烷基環結構稠合時，其可被定義為二個苯環經由各環烷基環形成稠環。

含有至少二或更多種芳族環狀化合物的稠合環狀二價官能基是衍生自含有至少二或更多種芳族環狀化合物的稠合環狀化合物或其衍生化合物的二價官能基，並且衍生化合物包括其中引入一或多個取代基或碳原子被雜原子替代的所有化合物。

多環芳族二價官能基的實例不受特別限制，但作為實例，可提及伸芴基。

由化學式2表示的四價官能基的實例包括由以下化學式2-1表示的官能基。

在化學式1中，Y₁為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基，Y₁可為衍生自用於合成聚醯胺酸、聚醯胺酸酯或聚醯亞胺的二胺化合物的官能基。

在Y₁中，具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基可包括三或更多種芳族環狀化合物。由於以此種方式包含三或更多種芳族環狀化合物，因此聚醯亞胺系樹脂在分子之間具有改善的有序性質及取向性質，且因此即使在藉由高溫固化獲得的聚醯亞胺膜中亦可確保足夠的耐熱性。

所述具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基可包括選自由聯三伸苯基、聯四伸苯基及聯五伸苯基組成的群組中的一或多者。

所述拉電子基團可包括選自由鹵代烷基、鹵素基、氰基、硝基、磺酸基、羰基及磺醯基組成的群組中的一或多者。

當具有高電負性的拉電子取代基(例如，三氟甲基(-CF₃))被取代時，抑制形成聚醯亞胺樹脂鏈中存在的π(Pi)電子的電荷轉移錯合物(CTC)的效果增加，藉此確保改善的透明度。亦即，可減少聚醯亞胺結構中或鏈之間的填充物(packing)，並且由於空間位阻(steric hindrance)及電性效應，可弱化發色團之間的電性交互作用並在可見光區域中顯示出高透明度。

更具體而言，其中Y₁的至少一個拉電子官能基被取代的所述具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基可包括由以下化學式3表示的官能基。

在化學式3中，T₁至T₃彼此相同或不同，並且各自獨立地為拉電子基團，m1至m3彼此相同或不同，m1至m3中的至少一者為1至4的整數，其餘為0至4的整數，並且n為1至10的整數。

其中Y₁的至少一個拉電子基團被取代的所述具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基可包括由以下化學式3-1表示的官能基。

所述聚醯亞胺系樹脂可包括由以下化學式4表示的四羧酸二酐及其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個 碳原子的芳族二胺的組合。

在化學式4中，Ar'為多環芳族二價官能基。多環芳族二價官能基為衍生自多環芳族烴化合物或其衍生化合物的二價官能基，並且可包括伸芴基。衍生化合物包括其中引入一或多個取代基或碳原子被雜原子替代的所有化合物。

由化學式4表示的四羧酸二酐的具體實例包括9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴二酐(9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride，BPAF)。

其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二胺是其中胺基(-NH₂)鍵結至其中上述拉電子基團中的至少一者被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基的兩個末端的化合物。其中上述拉電子基團中的至少一者被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基的細節與上述相同。

其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個 碳原子的芳族二胺的具體實例可包括由以下化學式a表示的二胺。

更具體而言，在聚醯亞胺系樹脂中，胺基的氮原子與酸酐基團的碳原子之間的鍵可藉由由化學式4表示的四羧酸二酐的末端酸酐基團(-OC-O-CO-)與其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二胺的末端胺基(-NH₂)之間的反應形成。

此外，所述聚醯亞胺系樹脂可更包括由以下化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元。

在化學式5中，X₂為由以下化學式6表示的四價官能基中的 一者，並且Y₂為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基，

在化學式6中，R₁至R₆各自獨立地為氫或具有1至6個碳原子的烷基，L為選自由單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-S-、-SO-、-SO₂-、-CR₇R₈-、-(CH₂)_t-、-O(CH₂)_tO-、-COO(CH₂)_tOCO-、-CONH-、伸苯基或其組合組成的群組中的任一者，其中R₇及R₈各自獨立地為氫、具有1至10個碳原子的烷基或具有1至10個碳原子的鹵代烷基中的一者，並且t為1至10的整數。

由化學式6表示的官能基的具體實例包括由以下化學式6-1表示的官能基、或由以下化學式6-2表示的官能基。

[化學式6-1]

具體而言，當包括由化學式6-1表示的官能基或由化學式6-2表示的官能基時，聚醯亞胺系聚合物表現出優異的光學性質，且此類光學性質在改善黃色指數(YI)並增強透射率方面在技術上是有利的。

亦即，聚醯亞胺系聚合物可包括：含有由化學式1表示的重覆單元的第一重覆單元，其中衍生自四羧酸二酐的重覆單元是由化學式2表示的官能基；以及含有由化學式5表示的重覆單元的第二重覆單元，其中衍生自四羧酸二酐的重覆單元是由化學式6表示的官能基。第一重覆單元及第二重覆單元可隨機地排列 在聚醯亞胺系聚合物中以形成無規共聚物，或藉由形成第一重覆單元的嵌段及第二重覆單元的嵌段來形成嵌段共聚物。

包含由化學式1表示的重覆單元及由化學式5表示的重覆單元的聚醯亞胺系聚合物可藉由使二或更多種不同的四羧酸二酐化合物與二胺化合物反應來製備，並且可同時添加兩種類型的四羧酸二酐以合成無規共聚物，或者可依序添加兩種類型的四羧酸二酐以合成嵌段共聚物。

相對於聚醯亞胺系樹脂中所含的總重覆單元，由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元的含量可為1莫耳%或大於1莫耳%及99莫耳%或小於99莫耳%。

相對於聚醯亞胺系樹脂中所含的總重覆單元，由化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元及由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元的含量可為70莫耳%或大於70莫耳%、或80莫耳%或大於80莫耳%、或90莫耳%或大於90莫耳%、或70莫耳%或大於70莫耳%及100莫耳%或小於100莫耳%、80莫耳%或大於80莫耳%及100莫耳%或小於100莫耳%、70莫耳%或大於70莫耳%及90莫耳%或小於90莫耳%、70莫耳%或大於70莫耳%及99莫耳%或小於99莫耳%、80莫耳%或大於80莫耳%及99莫耳%或小於99莫耳%、90莫耳%或大於90莫耳%及99莫耳%或小於99莫耳%。

亦即，聚醯亞胺系樹脂僅由由化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元及由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元構成，或者其大部分可由由化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元及由化學式5表示 的聚醯亞胺重覆單元構成。

更具體而言，除能夠誘發其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基的二胺之外，聚醯亞胺系樹脂亦可不與其他二胺混合，或者可以小於1莫耳%的極少量混合。

更具體而言，由化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元可包括選自由以下組成的群組中的一或多個重覆單元：由以下化學式5-1表示的聚醯亞胺重覆單元以及由以下化學式5-2表示的聚醯亞胺重覆單元。

在化學式5-1中，X₃為由化學式6-1表示的四價官能基，並且Y₃為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基， [化學式5-2]

在化學式5-2中，X₄為由化學式6-2表示的四價官能基，並且Y₄為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基。

聚醯亞胺系樹脂的重量平均分子量(藉由GPC量測)不受特別限制，但可為例如1000克/莫耳或大於1000克/莫耳及200000克/莫耳或小於200000克/莫耳、或10000克/莫耳或大於10000克/莫耳及200000克/莫耳或小於200000克/莫耳。

由於根據本揭露的聚醯亞胺系樹脂能夠表現出優異的無色及透明性質，同時由於剛性結構而原樣保持例如耐熱性及機械強度等性質，因此其可用於例如元件基底、顯示器覆蓋基底、光學膜、積體電路(integrated circuit，IC)封裝、黏著劑膜、多層柔性印刷電路(flexible printed circuit，FRC)、膠帶、觸控面板、用於光碟的保護性聚合物膜等各種領域中。具體而言，其可適用於顯示器覆蓋基底。

同時，一個實施例的聚醯亞胺系樹脂膜可包含固化產物，其中聚醯亞胺系樹脂在400℃或大於400℃的溫度下固化。固 化產物意指藉由包含聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物的固化步驟獲得的材料，並且固化製程可在400℃或大於400℃、或400℃或大於400℃及500℃或小於500℃的溫度下執行。

更具體而言，合成聚醯亞胺系樹脂膜的方法的實例不受特別限制，並且舉例而言，可使用包括以下步驟的製造膜的方法：將含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物塗佈至基底上以形成塗膜的步驟(步驟1)；乾燥塗膜的步驟(步驟2)；以及對經乾燥的塗膜進行熱處理及固化的步驟(步驟3)。

步驟1為將含有上述聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物塗佈至基底上以形成塗膜的步驟。將含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物塗佈至基底上的方法不受特別限制，且舉例而言，可利用例如網版印刷、平版印刷、柔版印刷(flexographic printing)、噴墨等方法。

此外，含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物可呈溶解或分散在有機溶劑中的形式。在具有此種形式的情形中，舉例而言，當在有機溶劑中合成聚醯亞胺系樹脂時，溶液可為由此獲得的反應溶液本身或藉由用另一種溶劑稀釋反應溶液而獲得的溶液。此外，當聚醯亞胺系樹脂作為粉末被獲得時，溶液可為藉由將粉末溶解在有機溶劑中獲得的溶液。

有機溶劑的具體實例包括N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、2-吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-乙烯基吡咯啶酮、二甲基亞碸、四甲基脲、 吡啶、二甲基碸、六甲基亞碸、γ-丁內酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、1,3-二甲基-咪唑啶酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基異戊基酮、甲基異丙基酮、環己酮、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、二甘二甲醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單異丙醚、乙二醇單異丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯等。該些有機溶劑可單獨使用或者以二或更多者的組合形式使用。

含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物可以考量到可加工性(例如，成膜製程期間的塗佈性能)使溶液具有恰當的黏度的量包含固體。舉例而言，可調整組成物的含量使得樹脂的總含量為5重量%或大於5重量%及25重量%或小於25重量%，或者可被調整至5重量%或大於5重量%及20重量%或小於20重量%、或5重量%或大於5重量%及15重量%或小於15重量%。

此外，含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物除了有機溶劑之外可更包含其他組分。在非限制性實例中，當塗佈含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物時，可更包含能夠改善膜厚度及表面光滑度的均勻性、或改善與基底的黏附性、或改變介電常數及電導率、或增加緻密性(denseness)的添加劑。該些添加劑的實例包括界面活性劑、矽烷系化合物、介電質或交聯化合物等。

步驟2是對藉由將含有聚醯亞胺系樹脂的樹脂組成物塗 佈至基底上而形成的塗膜進行乾燥的步驟。

對塗膜進行乾燥的步驟可藉由例如熱板、熱空氣循環爐、紅外爐等加熱工具執行，並且所述乾燥可在50℃或大於50℃及150℃或小於150℃、或50℃或大於50℃及100℃或小於100℃的溫度下執行。

步驟3是對經乾燥的塗膜進行熱處理及固化的步驟。在此種情形中，可藉由例如熱板、熱空氣循環爐、紅外爐等加熱工具執行熱處理，並且所述熱處理可在400℃或大於400℃、或400℃或大於400℃及500℃或小於500℃的溫度下執行。

聚醯亞胺系樹脂膜的厚度不受特別限制，但舉例而言，所述厚度可在0.01微米或大於0.01微米及1000微米或小於1000微米的範圍內自由調整。若聚醯亞胺系樹脂膜的厚度增大或減小一具體值，則在所述聚醯亞胺系樹脂膜中量測的物理性質亦可改變某一值。

聚醯亞胺系樹脂膜在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍上可具有20ppm/℃或小於20ppm/℃、或0.1ppm/℃或大於0.1ppm/℃及20ppm/℃或小於20ppm/℃、或1ppm/℃或大於1ppm/℃及20ppm/℃或小於20ppm/℃的熱膨脹係數。100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍可指100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的溫度範圍。

熱膨脹係數是藉由以下方式獲得的：在將聚醯亞胺系樹脂膜樣品的拉力設定為0.01牛頓或大於0.01牛頓及0.1牛頓或小 於0.1牛頓、或0.01牛頓或大於0.01牛頓及0.05牛頓或小於0.05牛頓、在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的溫度範圍內以1℃/分鐘至10℃/分鐘、或4℃/分鐘或大於4℃/分鐘及6℃/分鐘或小於6℃/分鐘的加熱速率執行主要加熱步驟(primary heating step)、且然後在430℃至100℃的溫度範圍內以1℃/分鐘或大於1℃/分鐘及10℃/分鐘或小於10℃/分鐘、或3℃/分鐘或大於3℃/分鐘及5℃/分鐘或小於5℃/分鐘的冷卻速率進行冷卻時，使用TMA(Q400，TA儀器(TA Instruments))量測熱膨脹變化的態樣。

可自厚度為10±2微米的聚醯亞胺膜樣品量測熱膨脹係數。當聚醯亞胺膜的厚度增加或減少一具體值時，自聚醯亞胺膜量測的物理性質亦可改變某一值。

由於聚醯亞胺系樹脂膜在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍上滿足20ppm/℃或小於20ppm/℃的熱膨脹係數，因此其即使在藉由高溫固化獲得的聚醯亞胺膜中亦可確保足夠的耐熱性，並且當此用作塑膠基底時，其可防止在對形成於塑膠基底上的金屬層進行熱處理時塑膠基底被熱損壞，並且還可抑制在塑膠基底上形成的金屬薄膜發生翹曲。

此外，將能夠賦予拉電子效應的三氟甲基(-CF₃)作為取代基引入到用於合成聚醯亞胺樹脂的二胺單體化合物中，藉此抑制形成醯亞胺鏈中存在的π(Pi)電子的電荷轉移錯合物(CTC)，由此可確保透明度並達成優異的光學性質。

具體而言，聚醯亞胺系樹脂膜可具有2%或小於2%、或 0.1%或大於0.1%及2%或小於2%的霧度值。此外，聚醯亞胺系樹脂膜可具有15或小於15、或1或大於1及15或小於15的黃色指數值。

可自厚度為10±2微米的聚醯亞胺膜樣品量測霧度。當聚醯亞胺膜的厚度增加或減少一具體值時，在聚醯亞胺膜中量測的物理性質亦可改變某一值。

此外，聚醯亞胺系樹脂膜在380奈米或大於380奈米及780奈米或小於780奈米的波長範圍內可具有60%或大於60%、或60%或大於60%及99%或小於99%的平均透射率。此外，聚醯亞胺系樹脂膜在550奈米的波長下可具有80%或大於80%、或80%或大於80%及99%或小於99%的透射率。

可自厚度為10±2微米的聚醯亞胺膜樣品量測透射率。當聚醯亞胺膜的厚度增加或減少一具體值時，在聚醯亞胺膜中量測的物理性質亦可改變某一值。

2、顯示器元件用基底

同時，根據本揭露的另一實施例，可提供一種包括其他實施例的聚醯亞胺系樹脂膜的顯示器元件用基底。聚醯亞胺系樹脂膜的細節可包括以上在一個實施例中所述的所有內容。

包括基底的顯示器元件可包括液晶顯示器元件(LCD)、有機發光二極體(OLED)、柔性顯示器、可捲曲顯示器或可折疊顯示器等。

顯示器元件可根據應用領域及特定形狀具有各種結 構，並且可包括例如覆蓋塑膠窗、觸控面板、偏振片、阻擋膜、發光元件(例如，OLED元件)、透明基底等。

上述另一實施例的聚醯亞胺系樹脂膜可用於各種應用，例如在此類各種顯示器元件中的基底、外部保護膜或覆蓋窗，且更具體而言，可應用於基底。

舉例而言，顯示器元件基底可具有其中依序堆疊元件保護層、透明電極層、氧化矽層、聚醯亞胺系樹脂膜、氧化矽層及硬塗層的結構。

透明聚醯亞胺基底可更包括在透明聚醯亞胺系樹脂膜與固化層之間形成的氧化矽層，以進一步改善其耐溶劑性、透水性及光學性質，並且可藉由固化聚矽氮烷來生產氧化矽層。

具體而言，可在透明聚醯亞胺系樹脂膜的至少一個表面上形成塗層之前藉由在塗佈及乾燥含有聚矽氮烷的溶液之後固化所塗佈的聚矽氮烷來形成氧化矽層。

根據本揭露的顯示器元件用基底可藉由包括上述元件保護層而提供具有耐溶劑性、光學特性、透水性及耐刮擦性同時具有優異的翹曲性質及耐衝擊性的透明聚醯亞胺覆蓋基底。

3、光學元件

同時，根據本揭露的另一實施例，可提供一種包括其他實施例的聚醯亞胺系樹脂膜的光學元件。聚醯亞胺系樹脂膜的細節可包括以上在一個實施例中所述的所有細節。

光學元件可包括使用由光達成的性質的所有類型的元 件，並且可為例如顯示器元件。顯示器元件的具體實例包括液晶顯示器元件(LCD)、有機發光二極體(OLED)、柔性顯示器、可捲曲顯示器或可折疊顯示器等，但並非僅限於此。

光學元件可根據應用領域及特定形狀具有各種結構，並且舉例而言，其可具有包括覆蓋塑膠窗口、觸控面板、偏振片、阻擋膜、發光元件(例如OLED元件)、透明基底等的結構。

上述另一實施例的聚醯亞胺系樹脂膜可用於各種應用，例如在各種光學元件中的基底、外部保護膜或覆蓋窗，且更具體而言，可應用於基底。

以下，將藉由實例更詳細地闡述本揭露的實施例。然而，提供該些實例僅用於說明性目的，而並非旨在限制本揭露的範圍。

<實例：製備聚醯亞胺樹脂>

實例1

(1)製備聚醯亞胺前驅物組成物

在氮氣流下將有機溶劑DEAc填充到了反應器中，且然後添加了0.735莫耳由以下化學式a表示的二胺，並在將反應器的溫度保持在25℃的同時在相同溫度下溶解。在相同的溫度下向添加有由以下化學式a表示的二胺的溶液中添加了0.3675莫耳由化學式b表示的9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴二酐(BPAF)及0.3675莫耳的3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride，BPDA)作為酸二 酐，並攪拌了24小時以得到聚醯亞胺前驅物組成物。

(2)製備聚醯亞胺膜

將聚醯亞胺前驅物組成物旋塗在了玻璃基底上。將塗佈有聚醯亞胺前驅物組成物的玻璃基底放入烘箱中並以5℃/分鐘的速率加熱，並且藉由在80℃下保持30分鐘及在450℃下保持30分鐘而執行了固化製程，藉此製備厚度為10微米的聚醯亞胺膜。

實例2

除了使用4,4'-(六氟伸異丙基)二鄰苯二甲酸酐(6-FDA)作為酸二酐代替3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)之外，以與實例1相同的方式製備了聚醯亞胺膜。

<比較例：製備聚醯亞胺膜>

比較例1

(1)製備聚醯亞胺前驅物組成物

在氮氣流下將有機溶劑DEAc填充到了反應器中，且然後添加了0.735莫耳2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine，TFMB)，並在將反應器的溫度保持在25℃的同時在相同溫度下溶解。在相同的溫度下向添加有2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)的溶液中添加了0.735莫耳3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)作為酸二酐，並攪拌了24小時以得到聚醯亞胺前驅物組成物。

(2)製備聚醯亞胺膜

將聚醯亞胺前驅物組成物旋塗在了玻璃基底上。將塗佈有聚醯亞胺前驅物組成物的玻璃基底放入烘箱中並以5℃/分鐘的速率加熱，並且藉由在80℃下保持30分鐘及在450℃下保持30分鐘而執行了固化製程，藉此製備厚度為10微米的聚醯亞胺膜。

比較例2

除了添加0.3675莫耳3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)及0.3675莫耳4,4'-(六氟伸異丙基)二鄰苯二甲酸酐 (4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride，6-FDA)作為酸二酐之外，以與實例1相同的方式製備了聚醯亞胺膜。

比較例3

除了使用均苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride，PMDA)代替3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐(BPDA)之外，以與實例1相同的方式製備了聚醯亞胺膜。

<實驗例：量測在實例及比較例中獲得的聚醯亞胺膜的物理性質>

藉由以下方法對在實例及比較例中獲得的聚醯亞胺膜的物理性質進行了量測，且結果示於下表1中。

1、熱膨脹係數(CTE)

以5×20毫米的大小製備了膜，且然後使用配件裝載了樣品。將實際量測的膜的長度製成相同的16毫米。在將膜拉力設定為0.02牛頓、在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的溫度範圍內以5℃/分鐘的加熱速率進行主要加熱步驟、且然後在430℃至100℃的溫度範圍內以4℃/分鐘的冷卻速率執行冷卻時，使用TMA(Q400，TA儀器)量測了熱膨脹變化的態樣。根據以下標準評估了熱膨脹係數。

○：20ppm/℃或小於20ppm/℃

Δ：大於20ppm/℃且小於30ppm/℃

X：30ppm/℃或大於30ppm/℃

2、黃色指數(YI)

使用色彩儀表(色彩眼(Color-Eye)7000A，格靈達麥克貝斯(GRETAGMACBETH))量測了聚醯亞胺膜的黃色指數，並根據以下標準進行了評估。

○：15或小於15

Δ：大於15且小於25

X：25或大於25

2、霧度

使用霧度計(NDH-5000)量測了聚醯亞胺膜的霧度值，並根據以下標準進行了評估。

○：2%或小於2%

Δ：大於2%且小於3%

X：3%或大於3%

4、透射率

(1)在380奈米或大於380奈米及780奈米或小於780奈米的波長範圍內的平均透射率

用基於日本工業標準(JIS)K 7105的透射率儀(型號名稱：HR-100，由村上色彩研究實驗室(Murakami Color Research Laboratory)製造)量測了在380奈米或大於380奈米及780奈米或小於780奈米的波長範圍內的平均透射率，並根據以下標準進行了評估。

○：60%或大於60%

Δ：大於50%且小於60%

X：50%或小於50%

(2)550奈米的單一波長下的透射率

用基於JISK7105的透射率儀(型號名稱：HR-100，由村上色彩研究實驗室製造)量測了在550奈米的波長下的透射率，並根據以下標準進行了評估。

○：80%或大於80%

Δ：大於60%且小於80%

X：60%或小於60%

如在表1中所示，確認了在實例中獲得的聚醯亞胺膜不僅具有20ppm/℃或小於20ppm/℃的熱膨脹係數(CTE)值(此較在比較例1及比較例2中為30ppm/℃或大於30ppm/℃的值為低)且因此具有優異的耐熱性，而且所述聚醯亞胺膜具有2%或小於2%的霧度值(此較比較例1及比較例2中為大於2%的值為低)且因此具有透明度改善的優異的光學性質。另一方面，確認了在實例中獲得的聚醯亞胺膜不僅具有15或小於15的黃色指數(YI)(此較在比較例3中為大於15且小於25的黃色指數為低)，而且 所述聚醯亞胺膜即使在透射率方面亦具有較比較例3高的值，藉此具有優異的光學性質。

Claims (15)

1. 一種聚醯亞胺系樹脂膜，包括：聚醯亞胺系樹脂，包含有由以下化學式1表示的聚醯亞胺重覆單元以及由以下化學式5表示的聚醯亞胺重覆單元，其中在100℃或大於100℃及430℃或小於430℃的範圍上的熱膨脹係數為20ppm/℃或小於20ppm/℃：

   

   在化學式1中，X₁為由以下化學式2表示的四價官能基，Y₁為具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基，其中至少一個拉電子基團被取代，

   

   在化學式2中，Ar為多環芳族二價官能基，[化學式5]

   

   在化學式5中，X₂為由以下化學式6表示的四價官能基中的一者，且Y₂為其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二價官能基，

   

   在化學式6中，R₁至R₆各自獨立地為氫或具有1至6個碳原子的烷基，L為選自由單鍵、-O-、-CO-、-COO-、-S-、-SO-、-SO₂-、-CR₇R₈-、-(CH₂)_t-、-O(CH₂)_tO-、-COO(CH₂)_tOCO-、-CONH-、伸苯基或其組合組成的群組中的任一者，其中R₇及R₈各自獨立地為 氫、具有1至10個碳原子的烷基或具有1至10個碳原子的鹵代烷基中的一者，並且t為1至10的整數，其中所述Y₁的至少一個拉電子官能基被取代的具有15或大於15個碳原子的所述芳族二價官能基包括由以下化學式3表示的官能基：

   

   在化學式3中，T₁至T₃彼此相同或不同，並且各自獨立地為拉電子基團，m1至m3彼此相同或不同，m1至m3中的至少一者為1至4的整數，其餘為0至4的整數，且n為1至10的整數。
2. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中霧度值為2%或小於2%。
3. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中黃色指數值為15或小於15。
4. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中在380奈米或大於380奈米及780奈米或小於780奈米 的波長範圍下的平均透射率為60%或大於60%。
5. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中在550奈米的波長範圍下的透射率為80%或大於80%。
6. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中在化學式2的Ar中，所述多環芳族二價官能基包括含有至少二或更多種芳族環狀化合物的稠合環狀二價官能基。
7. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中在化學式2的Ar中，所述多環芳族二價官能基包括伸芴基。
8. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中由化學式2表示的所述四價官能基包括由以下化學式2-1表示的官能基：

   
9. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中具有15或大於15個碳原子的所述芳族二價官能基包括選自由聯三伸苯基、聯四伸苯基及聯五伸苯基組成的群組中的一 或多者。
10. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中所述拉電子基團包括選自由鹵代烷基、鹵素基、氰基、硝基、磺酸基、羰基及磺醯基組成的群組中的一或多者。
11. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中所述Y₁的至少一個拉電子官能基被取代的具有15或大於15個碳原子的所述芳族二價官能基包括由以下化學式3-1表示的官能基：

    
12. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中所述聚醯亞胺系樹脂包括由以下化學式4表示的四羧酸二酐及其中至少一個拉電子基團被取代的具有15或大於15個碳原子的芳族二胺的組合：[化學式4]

    

    在化學式4中，Ar'為多環芳族二價官能基。
13. 如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜，其中由化學式5表示的所述聚醯亞胺重覆單元及由化學式1表示的所述聚醯亞胺重覆單元相對於所述聚醯亞胺系樹脂中含有的總重覆單元的含量為70莫耳%或大於70莫耳%。
14. 一種用於顯示器元件的基底，包括如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜。
15. 一種光學元件，包括如請求項1所述的聚醯亞胺系樹脂膜。